JPH10341048A - スピンバルブ型薄膜素子 - Google Patents

スピンバルブ型薄膜素子

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JPH10341048A
JPH10341048A JP9149318A JP14931897A JPH10341048A JP H10341048 A JPH10341048 A JP H10341048A JP 9149318 A JP9149318 A JP 9149318A JP 14931897 A JP14931897 A JP 14931897A JP H10341048 A JPH10341048 A JP H10341048A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のスピンバルブ型薄膜素子では、固定磁
性層の両側にバイアス層が形成されているために、バイ
アス層からの磁界が前記固定磁性層に影響を与えて、固
定磁性層の両端部分における磁化が一定方向に固定され
なくなる。またフリー磁性層の両側には薄い膜厚のハー
ドバイアス層が形成されており、フリー磁性層は単磁区
化されにくい。以上により、バルクハウゼンノイズが発
生しやすく、またマイクロトラックアシンメトリーは悪
くなる。 【解決手段】 ハードバイアス層５が固定磁性層２上に
非磁性膜９を介して形成されているため、フリー磁性層
４にはハードバイアス層５からの磁界が十分に与えら
れ、また非磁性膜９の介在により、固定磁性層２がハー
ドバイアス層の影響を受けない。従って、固定磁性層２
とフリー磁性層４は適正に単磁区化され、バルクハウゼ
ンノイズの発生が軽減され、良好なマイクロトラックア
シンメトリーが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固定磁性層（ピン
（Pinned）磁性層）の磁化の方向と外部磁界の影響を受
けるフリー（Free）磁性層の磁化の方向との関係で電気
抵抗が変化するいわゆるスピンバルブ型薄膜素子に係
り、特に、固定磁性層とフリー磁性層との磁化を適正に
単磁区化できるようにして、バルクハウゼンノイズを低
減させ、且つ良好なマイクロトラックアシンメトリーを
得られるようにしたスピンバルブ型薄膜素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は、ハードディスクなどの記録媒体
からの記録磁界を検出するスピンバルブ型薄膜素子（ス
ピンバルブ型薄膜磁気ヘッド）の従来の構造を示す断面
図である。このスピンバルブ型薄膜素子は、反強磁性層
１、固定磁性層（ピン（Pinned）磁性層）２、非磁性導
電層３及びフリー（Free）磁性層４が積層され、その両
側にはハードバイアス層５，５が形成されている。反強
磁性層１にはＦｅ―Ｍｎ（鉄―マンガン）合金膜やＮｉ
―Ｍｎ（ニッケル―マンガン）合金膜、固定磁性層２及
びフリー磁性層４にはＦｅ―Ｎｉ（鉄―ニッケル）合金
膜、非磁性導電層３にはＣｕ（銅）膜、またハードバイ
アス層５，５にはＣｏ―Ｐｔ（コバルト―白金）合金膜
などが一般的に使用されている。なお、符号６，７はＴ
ａ（タンタル）などの非磁性材料で形成された下地層及
び保護層である。
【０００３】図に示すように、反強磁性層１と固定磁性
層２とが接して形成され、前記固定磁性層２は、前記反
強磁性層１との界面での交換結合による交換異方性磁界
により、Ｙ方向へ単磁区化され、磁化の方向がＹ方向に
固定される。前記交換異方性磁界は、磁界をＹ方向へ与
えながら、アニール処理（熱処理）を施すことにより前
記反強磁性層１と前記固定磁性層２との界面において生
じる。また、Ｘ方向に磁化されているハードバイアス層
５，５の影響を受けて前記フリー磁性層４の磁化方向は
Ｘ方向に揃えられている。
【０００４】図４に示すスピンバルブ型薄膜素子の製造
方法としては、まず下地層６から保護層７までの６層が
成膜され、その後イオンミリングなどのエッチング工程
で、前記６層の側部が傾斜面となるように削り取られ、
その後に、前記６層の両側にハードバイアス層５，５が
成膜される。このスピンバルブ型薄膜素子では、ハード
バイアス層５，５上に形成された導電層８，８から、固
定磁性層２、非磁性導電層３及びフリー磁性層４に定常
電流（検出電流）が与えられる。ハードディスクなどの
記録媒体の走行方向はＺ方向であり、記録媒体からの洩
れ磁界Ｙ方向に与えられると、フリー磁性層４の磁化が
ＸからＹ方向へ向けて変化する。このフリー磁性層４内
での磁化の方向の変動と、固定磁性層２の固定磁化方向
との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変化に
基づく電圧変化により、記録媒体からの洩れ磁界が検出
される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図４に示す従
来のスピンバルブ型薄膜素子では、以下のような問題点
が発生する。固定磁性層２の磁化は、前述したように、
図示Ｙ方向に固定されているが、前記固定磁性層２の両
側にはＸ方向に磁化されているハードバイアス層５，５
が設けられている。そのために、特に、固定磁性層２の
両端の磁化が、前記ハードバイアス層５，５からのバイ
アス磁界の影響を受け、図示Ｙ方向に固定されなくなっ
ている。
【０００６】つまり、スピンバルブ型薄膜素子では、固
定磁性層２の磁化は図示Ｙ方向に、フリー磁性層４の磁
化は図示Ｘ方向に単磁区化され、前記固定磁性層２とフ
リー磁性層４との磁化が、その全領域において直交する
関係にされていることが好ましいが、固定磁性層２とフ
リー磁性層４との両端付近における磁化関係は、固定磁
性層２の磁化がＹ方向に固定されていないために直交関
係になく、前記両端付近において良好なマイクロトラッ
クアシンメトリーを得ることができなくなっている。こ
こで、マイクロトラックアシンメトリーとは、実際のト
ラック幅よりも微小なトラック幅において測定した再生
出力波形の上下対称性のことである。
【０００７】マイクロトラックアシンメトリーを測定し
たとき、すべての部分での再生出力値が同じ高さであれ
ば、マイクロトラックアシンメトリーは良好な状態にあ
ると言えるが、図４に示す固定磁性層２とフリー磁性層
４との両端付近におけるマイクロトラックアシンメトリ
ーを測定してみると、再生出力値の高さは不均一になっ
ている、つまりマイクロトラックアシンメトリーは悪化
した状態となっている。マイクロトラックアシンメトリ
ーが悪い状態にあると、トラック位置検出を正確に行う
ことができず、サーボエラーを引き起こしやすくなる。
また、上述した問題以外に、図４に示すスピンバルブ型
薄膜素子では、フリー磁性層４の両側に設けられている
ハードバイアス層５，５の膜厚が実質的に薄くなるため
に、前記ハードバイアス層５，５から前記フリー磁性層
４にＸ方向への十分なバイアス磁界を与えることができ
ず、従ってフリー磁性層４の磁化方向がＸ方向に安定し
にくく、バルクハウゼンノイズが発生しやすくなってい
る。
【０００８】本発明は上記従来の課題を解決するための
ものであり、ハードバイアス層からフリー磁性層へは十
分なバイアス磁界が与られるようにすると同時に、前記
ハードバイアス層が、固定磁性層の磁化には影響を与え
ないような構造として、前記固定磁性層およびフリー磁
性層の磁化を所定の方向に適正に単磁区化できるように
し、よって良好なマイクロトラックアシンメトリーが得
られ、しかもバルクハウゼンノイズを低減させることが
可能なスピンバルブ型薄膜素子を提供することを目的と
している。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、反強磁性層の
上に、前記反強磁性層との交換異方性磁界により磁化方
向が固定される固定磁性層が形成され、その上に非磁性
導電層、およびフリー磁性層が積層されており、さらに
前記フリー磁性層の磁化方向を前記固定磁性層の磁化方
向と交叉する方向へ揃えるバイアス層と、固定磁性層と
非磁性導電層とフリー磁性層に検出電流を与える導電層
とが設けられて成るスピンバルブ型薄膜素子において、
前記反強磁性層および前記固定磁性層は、前記非磁性導
電層およびフリー磁性層の両側の領域に延びており、こ
の両側領域の固定磁性層の上には、非磁性膜を介して前
記バイアス層および電極層が積層されていることを特徴
とするものである。
【００１０】本発明では、この具体的な構造として図１
を挙げることができる。また、前記非磁性膜は、体心立
方構造で且つ（１００）配向性の金属膜で形成されてい
ることが好ましい。
【００１１】また本発明は、反強磁性層の上に、前記反
強磁性層との交換異方性磁界により磁化方向が固定され
る固定磁性層が形成され、その上に非磁性導電層、およ
びフリー磁性層が積層されており、さらに前記フリー磁
性層の磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向と交叉する
方向へ揃えるバイアス層と、固定磁性層と非磁性導電層
とフリー磁性層に検出電流を与える導電層とが設けられ
て成るスピンバルブ型薄膜素子において、前記反強磁性
層、前記固定磁性層および非磁性導電層は、フリー磁性
層の両側の領域に延びており、この両側領域の非磁性導
電層の上に、前記バイアス層および電極層が積層されて
いることを特徴とするものである。
【００１２】本発明では、この具体的な構造として図２
を挙げることができる。なお、前記非磁性導電層とバイ
アス層との間には、体心立方構造で且つ（１００）配向
性の非磁性の金属膜が形成されていることが好ましい。
【００１３】本発明では、体心立方構造で且つ（１０
０）配向性の非磁性の金属膜として、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏ
またはＷ50ＭＯ50を提示することができる。
【００１４】さらに、本発明は、反強磁性層の上に、前
記反強磁性層との交換異方性磁界により磁化方向が固定
される固定磁性層が形成され、その上に非磁性導電層、
およびフリー磁性層が積層されており、さらに前記フリ
ー磁性層の磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向と交叉
する方向へ揃えるバイアス層と、固定磁性層と非磁性導
電層とフリー磁性層に検出電流を与える導電層とが設け
られて成るスピンバルブ型薄膜素子において、前記フリ
ー磁性層の上には一定の間隔を空けて、その間隔の両側
に体心立方構造で且つ（１００）配向性の強磁性膜が形
成されており、この強磁性膜の上に前記バイアス層およ
び電極層が積層されていることを特徴とするものであ
る。
【００１５】本発明では、この具体的な構造として図３
を挙げることができる。なお、前記強磁性膜は、Ｆｅ―
Ｘ（Ｘ＝Ｒｈ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔ
ａ，Ｍｎ，Ｒｕ，Ｐｄ，Ｐｔ）合金またはＦｅ―Ｃｏ―
Ｎｉ合金で形成されていることが好ましい。
【００１６】本発明では、図１および図２に示すよう
に、フリー磁性層４の両側が傾斜面に削り取られ、ハー
ドバイアス層５が固定磁性層２の上に非磁性の層（図１
では非磁性膜９、図２では非磁性導電層２のＴ2領域）
を介して形成されているため、強いバイアス磁界を発生
するハードバイアス層５の膜厚の厚い部分が、フリー磁
性層４の側面に設けられており、従って前記フリー磁性
層４には、前記ハードバイアス層５から十分なバイアス
磁界が与えられている。また、ハードバイアス層５は固
定磁性層２の両側にはなく、前記固定磁性層２から離れ
た位置に形成されているために、ハードバイアス層５か
らの磁界は固定磁性層２に印加されず、効率的にフリー
磁性層４に集中して印加される。
【００１７】なお、図１における非磁性膜９は、体心立
方構造で且つ（１００）配向性を有する金属膜で形成さ
れ、この金属膜が、図２では、Ｔ2領域の非磁性導電層
３の上に形成されていることが好ましく、このような構
造であると、ハードバイアス層５の保磁力Ｈｃおよび角
形比Ｓは大きくなり、ハードバイアス層５からのバイア
ス磁界は増大する。
【００１８】以上により、図１および図２に示すフリー
磁性層４は、その全領域において、固定磁性層２の磁化
方向と直交する方向（図示Ｘ方向）に適正に単磁区化さ
れる。
【００１９】また、前記ハードバイアス層５の下に、非
磁性の層が形成されていることにより、ハードバイアス
層と固定磁性層２との間で強磁性結合が発生せず、ハー
ドバイアス層５からの磁化が前記非磁性の層に遮断さ
れ、前記固定磁性層２の磁化に影響を与えないものとな
っている。
【００２０】このように、本発明における固定磁性層２
は、従来の固定磁性層２のように、ハードバイアス層５
からの磁界の影響を受けるものではなく、従って図１お
よび図２に示す固定磁性層２の磁化は、その全領域にお
いて、一定方向（図示Ｙ方向）に固定されたものとなっ
ている。また従来と異なり、ハードバイアス層５の下の
Ｔ1領域（図１参照）、Ｔ2領域（図２参照）にも固定磁
性層２および反強磁性層１が延出している。このため、
固定磁性層２は、トラック幅よりもより長い範囲でＹ方
向に固定されており、その結果、磁気記録媒体からの磁
界による固定磁性層２の磁化のゆらぎの発生を一層防止
することが可能となっている。
【００２１】また図３では、フリー磁性層４の上に一定
の間隔を空けて、前記間隔の両側（Ｔ3領域）に、強磁
性膜１０を介してハードバイアス層５が形成されてい
る。
【００２２】ハードバイアス層５と前記強磁性膜１０と
の界面、および前記強磁性膜１０とＴ3領域のフリー磁
性層４との界面における強磁性結合により、フリー磁性
層４は、固定磁性層２の磁化と直交する方向（Ｘ方向）
に容易にしかも適正に単磁区化される。
【００２３】またハードバイアス層５は固定磁性層２か
ら離れた位置に形成されているため、前記ハードバイア
ス層５からの洩れ磁界が、前記固定磁性層２の磁化に影
響を与えることがなく、従って、図３における固定磁性
層２の磁化は、その全領域において一定方向（図示Ｙ方
向）に適正に固定されたものとなっている。
【００２４】このように、本発明では、固定磁性層２お
よびフリー磁性層４が、その全領域において、所定の方
向（互いに直交する方向）に適正に単磁区化されたもの
となっており、従って良好なマイクロトラックアシンメ
トリーを得ることができ、サーボエラーを引き起こすこ
とがなくなる。また固定磁性層２およびフリー磁性層４
の適正な単磁区化により、バルクハウゼンノイズが発生
しにくくなる。
【００２５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施形態
のスピンバルブ型薄膜素子の構造を示す断面図である。
なお、図１ではＸ方向に延びる素子の中央部分のみを破
断して示している。この薄膜磁気ヘッドは、ハードディ
スク装置に設けられた浮上式スライダのトレーリング側
端部などに設けられて、ハードディスクなどの記録磁界
を検出するものである。なお、ハードディスクなどの磁
気記録媒体の移動方向はＺ方向であり、磁気記録媒体か
らの洩れ磁界の方向はＹ方向である。
【００２６】図１の最も下に形成されているのはＴａ
（タンタル）などの非磁性材料で形成された下地層６で
ある。この下地層６の上に反強磁性層１、固定磁性層
（ピン磁性層）２が積層されている。前記反強磁性層１
と固定磁性層２とが積層された状態で、所定の大きさの
磁界中で熱処理が施されることにより、両層の界面で交
換異方性磁界が得られ、前記固定磁性層２の磁化の方向
がＹ方向に単磁区化され固定される。
【００２７】本発明では、前記反強磁性層１にＰｔ―Ｍ
ｎ（白金―マンガン）合金を使用している。Ｐｔ―Ｍｎ
合金は、Ｆｅ―Ｍｎ合金などに比べて耐食性に優れてお
り、またブロッキング温度も高く、さらに２３０℃（Ｕ
Ｖ樹脂のハードベイク工程の加熱温度）以下の熱処理温
度でも交換異方性磁界を得ることができるなど、反強磁
性材料として優れた特性を有している。また、Ｐｔ―Ｍ
ｎ合金に代えて、Ｐｄ―Ｍｎ（パラジウム―マンガン）
合金、あるいはＰｔ―Ｍｎ―Ｘ（Ｘ＝Ｎｉ，Ｐｄ，Ｒ
ｈ，Ｒｕ，Ｉｒ，Ｃｒ，Ｃｏ）合金、または従来から使
用されているＮｉ―Ｍｎ合金、Ｆｅ―Ｍｎ合金などを反
強磁性層１として使用してもよい。
【００２８】また、固定磁性層２は、Ｎｉ―Ｆｅ（ニッ
ケル―鉄）合金、Ｃｏ（コバルト）、Ｆｅ―Ｃｏ（鉄―
コバルト）合金、Ｆｅ―Ｃｏ―Ｎｉ合金などで形成され
ている。固定磁性層２の上には、Ｃｕ（銅）などの電気
抵抗の低い非磁性導電層３が形成され、さらにフリー磁
性層４、Ｔａなどの保護層７が積層されている。なお、
前記フリー磁性層４は、前述した固定磁性層２に使用さ
れる磁性材料で形成されている。
【００２９】次に、図１に示す下地層６から保護層７ま
での積層体の製造方法について以下に説明する。下地層
６から保護層７までの６層がスパッタにより成膜された
後、非磁性導電層３、フリー磁性層４および保護層７を
Ｘ方向の中心に残し、その両側部分（Ｔ1領域）がイオ
ンミリングなどのエッチング工程により除去される。こ
のとき、固定磁性層２もエッチングの影響を受け、ある
一定の深さまで削り取られてしまう場合があるが、固定
磁性層２はできるだけ削り取られないようにすることが
好ましい。このため、あらかじめ非磁性導電層３を固定
磁性層２のＴ1領域の上面に少しだけ残すようにしてエ
ッチング工程が施されると、固定磁性層２はエッチング
の影響をあまり受けることがなく、エッチングにより削
り取られる量を少量で抑えることができる。
【００３０】図１に示すように、固定磁性層２のＴ1領
域の上面から、非磁性導電層３、フリー磁性層４および
保護層７の傾斜面にかけて、非磁性膜９が成膜されてい
る。さらに、前記非磁性膜９の上には、ハードバイアス
層５、導電層８が積層されている。本発明では、前記非
磁性膜９が、体心立方構造（ｂｃｃ）で且つ（１００）
配向性を有する金属膜で形成されることが好ましい。
【００３１】結晶構造が体心立方構造で（１００）配向
性を有する金属膜としては、Ｃｒ（クロム），Ｔｉ（チ
タン），Ｍｏ（モリブデン），Ｗ（タングステン）また
はＷ50ＭＯ50（50,50はａｔ％）を提示することができ
る。非磁性膜９はこれらのうち１種の材料で形成されて
いてもよいし、あるいは２種以上の混合物で形成されて
いてもよい。
【００３２】また、ハードバイアス層５，５は例えばＣ
ｏ―Ｐｔ（コバルト―白金）合金やＣｏ―Ｃｒ―Ｐｔ
（コバルト―クロム―白金）合金などで形成されてい
る。体心立方構造で且つ（１００）配向性を有するＣｒ
などの非磁性膜９の上に、Ｃｏ―Ｐｔ合金などのハード
バイアス層５が形成されると、前記ハードバイアス層５
の保磁力Ｈｃ、および残留磁化（Ｂｒ）／飽和磁束密度
（Ｂｓ）で求められる角形比Ｓは大きくなる。その結果
ハードバイアス層５から発生するバイアス磁界は増大す
る。
【００３３】さらに本発明では、図１に示すように、ハ
ードバイアス層５が、非磁性膜９を介してＴ1領域の固
定磁性層２の上に形成されているため、フリー磁性層４
の両側に形成されたハードバイアス層５の膜厚は、従来
に比べて厚くなっており、従ってフリー磁性層４にハー
ドバイアス層５からのバイアス磁界が十分に与えられて
いる。また、ハードバイアス層５は固定磁性層２の両側
にはなく、前記固定磁性層２から離れた位置に形成され
ているために、ハードバイアス層５からの磁界は固定磁
性層２に印加されず、効率的にフリー磁性層４に集中し
て印加される。以上により、本発明におけるフリー磁性
層４は、その全領域においてＸ方向に適正に単磁区化さ
れたものとなっている。
【００３４】また、固定磁性層２の上には直接、ハード
バイアス層５が形成されておらず、非磁性膜９が介在し
ているので、固定磁性層２とハードバイアス層５との間
で強磁性結合が発生することがない。その結果、非磁性
膜９の介在により、ハードバイアス層５の磁化が、前記
非磁性膜９で遮断され、固定磁性層２の磁化に影響を与
えることがない。このように、前記固定磁性層２は、ハ
ードバイアス層５の影響を受けることがなく、従って前
記固定磁性層２は、その全領域において、Ｙ方向に適正
に単磁区化され固定されたものとなっている。
【００３５】また従来と異なり、ハードバイアス層５の
下のＴ1領域にも固定磁性層２および反強磁性層１が延
出している。このため、固定磁性層２は、トラック幅よ
りもより長い範囲でＹ方向に固定されており、その結
果、磁気記録媒体からの磁界による固定磁性層２の磁化
のゆらぎの発生を一層防止することが可能となってい
る。なお、本発明では非磁性膜９が、体心立方構造で且
つ（１００）配向性を有する金属膜以外に、例えばＳｉ
Ｏ2などの非磁性材料で形成されていても、固定磁性層
２およびフリー磁性層４の磁化を適正な方向に揃えるこ
とが可能である。
【００３６】図２は、図１に示す本発明のスピンバルブ
型薄膜素子の変形例である。なお、磁気記録媒体の移動
方向はＺ方向であり、磁気記録媒体からの洩れ磁界の方
向はＹ方向である。図２に示すスピンバルブ型薄膜素子
は、図１に示すスピンバルブ型薄膜素子と同様に、下か
ら下地層６、反強磁性層１、固定磁性層２、非磁性導電
層３、フリー磁性層４、および保護層７が順に積層され
ている。そして、固定磁性層２は反強磁性層１との界面
での交換異方性結合によりＹ方向に単磁区化され固定さ
れている。
【００３７】図２に示すように、フリー磁性層４および
保護層７はＸ方向の中心に残され、下地層６、反強磁性
層１、固定磁性層２および非磁性導電層３が、前記フリ
ー磁性層４および保護層７よりもさらにＸ方向の両側の
領域（Ｔ2領域）に延びている。そして、非磁性導電層
３のＴ2の領域の上面から、フリー磁性層４および保護
層７の傾斜面にかけて、ハードバイアス層５が成膜され
ている。さらに、前記ハードバイアス層５の上には導電
層８が形成されている。前記ハードバイアス層５はＸ方
向に単磁区化されており、前記ハードバイアス層５から
のバイアス磁界により、フリー磁性層４がＸ方向に単磁
区化される。
【００３８】図１と図２に示すスピンバルブ型薄膜素子
を比較してみると、図２に示すスピンバルブ型薄膜素子
では、非磁性導電層３がフリー磁性層４よりも両側の領
域（Ｔ2領域）に延びている。従って図２では、Ｔ2領域
の前記非磁性導電層３が、ハードバイアス層５と固定磁
性層２との間に介在することになり、このため、ハード
バイアス層５と固定磁性層２間には強磁性結合が発生せ
ず、またハードバイアス層５からの洩れ磁界が、前記非
磁性導電膜３で遮断され、前記洩れ磁界が固定磁性層２
の磁化に影響を与えることがない。従って、固定磁性層
２は、その全領域においてＹ方向に適正に単磁区化され
固定されたものとなっている。
【００３９】また、図２に示すように、ハードバイアス
層５は、フリー磁性層４と同じ非磁性導電層３上から形
成されているので、強いバイアス磁界を発生するハード
バイアス層５の膜厚の厚い部分が、フリー磁性層４の両
側に形成されることになり、従って、フリー磁性層４は
Ｘ方向に適正に単磁区化される。また、ハードバイアス
層５は固定磁性層２の両側にはなく、前記固定磁性層２
から離れた位置に形成されているために、ハードバイア
ス層５からの磁界は固定磁性層２に印加されず、効率的
にフリー磁性層４に集中して印加される。
【００４０】さらに、図２に示すスピンバルブ型薄膜素
子では、図１で説明した体心立方構造で且つ（１００）
配向性を有する例えばＣｒの金属膜が、非磁性導電層３
のＴ2領域の上面からフリー磁性層４および保護層７の
傾斜面にかけて成膜されていてもよい。このような構造
であると、ハードバイアス層５の保磁力Ｈｃ、角形比Ｓ
は大きくなり、ハードバイアス層５から発生するバイア
ス磁界は増大する。その結果、フリー磁性層４の磁化は
よりＸ方向に単磁区化されやすくなる。
【００４１】図３は、本発明の他の実施形態のスピンバ
ルブ型薄膜素子の構造を示す断面図である。図に示すよ
うに、下から下地層６、反強磁性層１、固定磁性層２、
非磁性導電層３、およびフリー磁性層４が順に積層され
ている。なお、固定磁性層２は、反強磁性層１との界面
での交換異方性磁界によりＹ方向に単磁区化されてい
る。前記フリー磁性層４の上にはＸ方向の中央に一定の
間隔を空けて、その間隔の両側領域（Ｔ3領域）に強磁
性膜１０、ハードバイアス層５、および導電層８が積層
されている。
【００４２】そして、前記導電層８の上面からフリー磁
性層４の上面にかけて保護層７が形成されている。本発
明における前記強磁性膜１０は、体心立方構造で且つ
（１００）配向性を有した金属膜であり、例えば、Ｆｅ
―Ｘ（Ｘ＝Ｒｈ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，
Ｔａ，Ｍｎ，Ｒｕ，Ｐｄ，Ｐｔ）合金やＦｅ―Ｃｏ―Ｎ
ｉ合金で形成されている。
【００４３】次に、図３におけるフリー磁性層４の単磁
区化の仕組みについて以下に説明する。なお、ハードバ
イアス層５は図示Ｘ方向に磁化されている。強磁性膜１
０の磁化は、前記強磁性膜１０とハードバイアス層５と
の界面での強磁性結合によりＸ方向に単磁区化される。
さらにＴ3領域におけるフリー磁性層４の磁化は、前記
フリー磁性層４と強磁性膜１０との界面での強磁性結合
によりＸ方向に単磁区化される。Ｔ3領域以外（上面に
強磁性膜１０が形成されていない）のフリー磁性層４の
磁化は、Ｘ方向に単磁区化されたＴ3領域のフリー磁性
層４の磁化により、徐々にＸ方向に磁化されてゆき、フ
リー磁性層４の全体がＸ方向に適正に単磁区化される。
【００４４】また、ハードバイアス層５からの洩れ磁界
が直接、フリー磁性層４に流れこんでいる。また、ハー
ドバイアス層５は固定磁性層２から離れた位置に形成さ
れているために、ハードバイアス層５からの磁界は固定
磁性層２に印加されず、効率的にフリー磁性層４に集中
して印加される。これにより前記フリー磁性層４が、よ
り一層Ｘ方向に適正に単磁区化されやすくなっている。
【００４５】また、図３に示すスピンバルブ型薄膜素子
では、ハードバイアス層５が、固定磁性層２から、離れ
た位置に形成されており、従って、ハードバイアス層５
からの洩れ磁界は、前記固定磁性層２の磁化に影響を与
えないものとなっている。このように、固定磁性層２は
ハードバイアス層５の影響を受けることがなく、従って
前記固定磁性層２は、その全領域において適正にＹ方向
に単磁区化され固定されたものとなっている。また、ハ
ードバイアス層５の下のＴ3領域にも固定磁性層２およ
び反強磁性層１が延出している。このため、固定磁性層
２は、トラック幅よりもより長い範囲でＹ方向に固定さ
れており、その結果、磁気記録媒体からの磁界による固
定磁性層２の磁化のゆらぎの発生を一層防止することが
可能となっている。
【００４６】以上、詳述した各実施形態におけるスピン
バルブ型薄膜素子では、導電層８から固定磁性層２、非
磁性導電層３およびフリー磁性層４に定常電流（検出電
流）が与えられ、しかも記録媒体からＹ方向へ磁界が与
えられると、フリー磁性層４の磁化方向がＸ方向からＹ
方向へ向けて変化する。このとき、フリー磁性層４と固
定磁性層２のうち片方の層から他方の層へ移動しようと
する電子が、非磁性導電層３と固定磁性層２との界面、
または非磁性導電層３とフリー磁性層４との界面で散乱
を起こし、電気抵抗が変化する。よって定常電流が変化
し、検出出力を得ることができる。
【００４７】本発明では、各実施形態において、固定磁
性層２がＹ方向に適正に単磁区化され、且つフリー磁性
層４がＸ方向に適正に単磁区化されており、前記固定磁
性層２とフリー磁性層４との磁化が全領域において交叉
する関係となっている。従って良好なマイクロトラック
アシンメトリーを得ることができ、サーボエラーを引き
起こすことがなく、またバルクハウゼンノイズの発生を
低減させることができる。
【００４８】
【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、フリー磁
性層にバイアス磁界を与えるハードバイアス層を固定磁
性層の上に非磁性の層を介して形成することにより、強
いバイアス磁界を発生するハードバイアス層の膜厚の厚
い部分を、フリー磁性層の両側に隣接でき、また特に、
前記非磁性の層を体心立方構造で且つ（１００）配向性
を有する金属膜により形成すると、ハードバイアス層の
磁気特性（保磁力、角形比）を向上させることができ、
フリー磁性層の磁化を固定磁性層の磁化方向と交叉する
方向に適正に単磁区化できる。
【００４９】また、ハードバイアス層と固定磁性層との
間に非磁性の層を介在させることにより、強磁性結合の
発生を防止でき、ハードバイアス層の磁化を前記非磁性
の層で遮断でき、このため固定磁性層は前記ハードバイ
アス層の磁化の影響を受けることがない。従って前記固
定磁性層の磁化を一定方向に適正に単磁区化し固定して
おくことができる。
【００５０】また、本発明では、フリー磁性層の上に体
心立方構造で且つ（１００）配向性を有する強磁性膜を
一定の間隔を空けて形成して、この強磁性膜の上にハー
ドバイアス層を形成すると、強磁性結合により、フリー
磁性層の磁化を固定磁性層の磁化方向と交叉する方向に
適正に単磁区化できる。
【００５１】またこのような構造であると、ハードバイ
アス層を固定磁性層から離れた位置に形成できるので、
前記固定磁性層はハードバイアス層の影響を受けること
がなく、従って前記固定磁性層の磁化を一定方向に適正
に単磁区化し固定しておくことができる。
【００５２】以上により本発明では、固定磁性層および
フリー磁性層を所定の方向に適正に単磁区化でき、従っ
て良好なマイクロトラックアシンメトリーを得ることが
でき、サーボエラーを引き起こすことがなく、またバル
クハウゼンノイズの発生を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のスピンバルブ型薄膜
素子の構造を示す断面図、
【図２】本発明の第２の実施形態のスピンバルブ型薄膜
素子の構造を示す断面図、
【図３】本発明の第３の実施形態のスピンバルブ型薄膜
素子の構造を示す断面図、
【図４】従来のスピンバルブ型薄膜素子の構造を示す断
面図、
【符号の説明】
１ 反強磁性層 ２ 固定磁性層 ３ 非磁性導電層 ４ フリー磁性層 ５ ハードバイアス層 ６ 下地層 ７ 保護層 ８ 導電層 ９ 非磁性膜 １０ 強磁性膜

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 反強磁性層の上に、前記反強磁性層との
    交換異方性磁界により磁化方向が固定される固定磁性層
    が形成され、その上に非磁性導電層、およびフリー磁性
    層が積層されており、さらに前記フリー磁性層の磁化方
    向を前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向へ揃える
    バイアス層と、固定磁性層と非磁性導電層とフリー磁性
    層に検出電流を与える導電層とが設けられて成るスピン
    バルブ型薄膜素子において、前記反強磁性層および前記
    固定磁性層は、前記非磁性導電層およびフリー磁性層の
    両側の領域に延びており、この両側領域の固定磁性層の
    上には、非磁性膜を介して前記バイアス層および電極層
    が積層されていることを特徴とするスピンバルブ型薄膜
    素子。
  2. 【請求項２】 前記非磁性膜は、体心立方構造で且つ
    （１００）配向性の金属膜で形成されている請求項１記
    載のスピンバルブ型薄膜素子。
  3. 【請求項３】 反強磁性層の上に、前記反強磁性層との
    交換異方性磁界により磁化方向が固定される固定磁性層
    が形成され、その上に非磁性導電層、およびフリー磁性
    層が積層されており、さらに前記フリー磁性層の磁化方
    向を前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向へ揃える
    バイアス層と、固定磁性層と非磁性導電層とフリー磁性
    層に検出電流を与える導電層とが設けられて成るスピン
    バルブ型薄膜素子において、前記反強磁性層、前記固定
    磁性層および非磁性導電層は、フリー磁性層の両側の領
    域に延びており、この両側領域の非磁性導電層の上に、
    前記バイアス層および電極層が積層されていることを特
    徴とするスピンバルブ型薄膜素子。
  4. 【請求項４】 前記非磁性導電層とバイアス層との間に
    は、体心立方構造で且つ（１００）配向性を有する非磁
    性の金属膜が形成されている請求項３記載のスピンバル
    ブ型薄膜素子。
  5. 【請求項５】 前記金属膜は、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏまたは
    Ｗ50ＭＯ50のいずれかで形成されている請求項２または
    請求項４に記載のスピンバルブ型薄膜素子。
  6. 【請求項６】 反強磁性層の上に、前記反強磁性層との
    交換異方性磁界により磁化方向が固定される固定磁性層
    が形成され、その上に非磁性導電層、およびフリー磁性
    層が積層されており、さらに前記フリー磁性層の磁化方
    向を前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向へ揃える
    バイアス層と、固定磁性層と非磁性導電層とフリー磁性
    層に検出電流を与える導電層とが設けられて成るスピン
    バルブ型薄膜素子において、前記フリー磁性層の上には
    一定の間隔を空けて、その間隔の両側に体心立方構造で
    且つ（１００）配向性の強磁性膜が形成されており、こ
    の強磁性膜の上に前記バイアス層および電極層が積層さ
    れていることを特徴とするスピンバルブ型薄膜素子。
  7. 【請求項７】 前記強磁性膜は、Ｆｅ―Ｘ（Ｘ＝Ｒｈ，
    Ｃｒ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｎ，Ｒ
    ｕ，Ｐｄ，Ｐｔ）合金またはＦｅ―Ｃｏ―Ｎｉ合金で形
    成されている請求項６記載のスピンバルブ型薄膜素子。
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