JPH1131312A

JPH1131312A - 二重スピンバルブセンサ

Info

Publication number: JPH1131312A
Application number: JP18346097A
Authority: JP
Inventors: Susumu Soeya; 進添谷
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-07-09
Filing date: 1997-07-09
Publication date: 1999-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】スピンバルブ諸特性，バルクハウゼンノイズレ
ス，再生出力に優れ、狭トラック対応の高感度二重スピ
ンバルブセンサを提供する。【解決手段】第一の反強磁性膜１１，第一の強磁性膜１
２（固定層１２），第一の非磁性膜１３，第二の強磁性
膜１４（自由層１４），第二の非磁性膜１５，第三の強
磁性膜１６（固定層１６），第二の反強磁性膜１７を順
次積層した二重スピンバルブセンサ層において、アモル
ファス強磁性膜１００を、第一の反強磁性膜１１と固定
層１２の中間に介在させ、かつ、第一の反強磁性膜１１
を、体心正方格子の結晶構造を有しかつ規則相を有する
反強磁性膜とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一方向異方性を利
用した二重スピンバルブセンサに係り、特に、情報を読
み書きする磁気記録装置の二重スピンバルブセンサに関
する。

【０００２】

【従来の技術】磁気抵抗センサの抵抗変化が、非磁性層
を介する磁性層間での伝導電子のスピン依存性伝送、及
び、それに付随する層界面でのスピン依存性散乱に帰さ
れる磁気抵抗効果が知られている。この磁気抵抗効果
は、「巨大磁気抵抗効果」や「スピンバルブ効果」など
の名称で呼ばれている。

【０００３】欧州特許ＥＰ−490608A2号は、スピンバル
ブ効果を利用した磁気抵抗センサ（以後、スピンバルブ
センサと呼ぶ。）を記載している。以下、スピンバルブ
センサの原理を説明する。

【０００４】スピンバルブセンサは、非磁性膜によって
分離された強磁性膜（Ａ）と強磁性膜（Ｂ）を含む適切
な物質上に形成された積層構造を含んでいる。代表的な
スピンバルブセンサ層の積層構造は、反強磁性膜／強磁
性膜（Ａ）／非磁性膜／強磁性膜（Ｂ）である。ここ
で、最上層が反強磁性膜，最下層が強磁性膜（Ｂ）であ
り、以後の積層構造もこのように表現することにする。

【０００５】強磁性膜の一つ、たとえば、強磁性膜
（Ａ）の磁化方向は外部印加磁場ゼロで、強磁性膜
（Ｂ）の磁化方向と垂直に固定されている。この強磁性
膜（Ａ）の磁化方向の固定は、反強磁性膜を隣接させ、
反強磁性膜と強磁性膜（Ａ）の界面で発生する交換結合
により、強磁性膜（Ａ）に一方向異方性を付与すること
によりなされる。そのため、強磁性膜（Ａ）は「固定
層」と命名されており、本明細書でも「固定層」なる表
現を用いることにする。固定層の代表的な磁化の固定方
向は、浮上面と垂直方向である。

【０００６】一方、強磁性膜（Ｂ）の磁化方向は外部磁
場に応じて自由に回転できる。そのため、強磁性膜
（Ｂ）は「自由層」と命名されており、本明細書でも
「自由層」なる表現を用いることにする。

【０００７】スピンバルブセンサでは、磁性媒体からの
外部印加磁場に応じて自由層の磁化方向が自由に回転
し、必然的に固定層の磁化方向と自由層の磁化方向との
間の角度が変化する。スピンバルブセンサは、これら固
定層と自由層の磁化方向の角度変化に応じて電気抵抗が
変化することを利用し、磁性媒体からの磁気的信号を電
気的信号に変換する磁気抵抗センサである。

【０００８】また、スピンバルブセンサの抵抗変化率向
上を目的として、固定層を二つ設けた二重スピンバルブ
センサなる磁気抵抗センサが特開平6−223336 号に開示
されている。上述のシングルタイプのスピンバルブセン
サ層が、反強磁性膜／固定層／非磁性膜／自由層、また
は、自由層／非磁性膜／固定層／反強磁性膜で構成され
るのに対し、二重スピンバルブセンサ層は、反強磁性膜
／固定層／非磁性膜／自由層／非磁性膜／固定層／反強
磁性膜で構成される。

【０００９】次に、固定層用反強磁性膜を説明する。代
表的な反強磁性膜としては、米国特許4103315 号公報
に、面心立方格子の結晶格子を有する不規則相のＦｅＭ
ｎ合金膜が開示されている。

【００１０】さらに、日本応用磁気学会第１９回学術講
演概要集，ｐ.３５０に、面心立方格子の結晶格子を有
する不規則相のＭｎＩｒ合金膜が開示されている。

【００１１】さらに、特開平6−76247号公報には、反強
磁性膜として、体心正方格子の結晶構造を有するＭｎ規
則相合金が開示されている。具体的には、ＮｉＭｎ（Ｍ
ｎ量：４６〜６０at.％），ＭｎＰｔ（Ｍｎ量：３３〜
６０at.％），ＭｎＲｈ（Ｍｎ量：５０〜６５at.％）規
則相合金が列挙されている。

【００１２】さらに、特願平7−116894 号には、反強磁
性膜として、体心立方格子の結晶構造を有するＣｒＭｎ
Ｍｘ合金が列挙されている。添加元素Ｍは、Ｃｏ，Ｎ
ｉ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ、及び白金族が列挙されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】反強磁性膜を最上層に
配置した最も代表的な、反強磁性膜／固定層／非磁性膜
／自由層より構成されるスピンバルブセンサ層の上層の
反強磁性膜／固定層の交換結合膜の要求特性は、（１）
反強磁性膜が高耐食性を有すること、（２）高結合磁
界、（３）高ブロッキング温度、（４）反強磁性膜が高
比抵抗を有すること、（５）反強磁性膜を薄膜化できる
こと、（６）結合磁界を得るための熱処理温度が低いこ
と、である。ここで、結合磁界は磁化曲線の原点からの
シフト量，ブロッキング温度は、結合磁界の消失する温
度で定義される。

【００１４】一方、反強磁性膜／固定層／非磁性膜／自
由層／非磁性膜／固定層／反強磁性膜より構成される二
重スピンバルブセンサの下層の固定層／反強磁性膜の交
換結合膜には、上記（１)〜(６）に加えて、（７）膜表
面平坦性、（８）反強磁性膜とその上方に形成されるス
ピンバルブ膜との格子の整合性がよいことが要求され
る。

【００１５】上記従来技術のＦｅＭｎ合金膜，ＭｎＩｒ
合金膜，ＮｉＭｎ合金膜（Ｍｎ量：４６〜６０at.
％），ＰｔＭｎ合金膜（Ｍｎ量：３３〜６０at.％），
ＲｈＭｎ合金膜(Ｍｎ量：５０〜６５at.％），ＣｒＭｎ
Ｍ_x合金膜は、上記（１)〜(６）のいずれかに多少の問
題はあるものの、反強磁性膜を上層に配置した、反強磁
性膜／固定層／非磁性膜／自由層としたシングルタイプ
のスピンバルブセンサには適用可能である。しかし、本
発明の目的とする反強磁性膜／固定層／非磁性膜／自由
層／非磁性膜／固定層／反強磁性膜より構成される二重
スピンバルブセンサの下層の反強磁性膜への適用には問
題がある。

【００１６】従来技術のＦｅＭｎ合金膜、あるいはＭｎ
Ｉｒ合金膜を下層の反強磁性膜として配置するために
は、ＦｅＭｎ合金膜を面心立方格子（ｆｃｃ構造）であ
るγ相とする必要があり、そのためには、ＦｅＭｎ合金
膜の下地膜としてｆｃｃ構造を有するＣｕ膜等を配置し
なければならない。Ｃｕ膜等を配置すると、Ｃｕ膜への
電流リークにより、分流損が生じて磁気抵抗変化率を低
下させてしまう。さらに、ＦｅＭｎ合金膜、あるいはＭ
ｎＩｒ合金膜の上方に固定層を配置した固定層／ＦｅＭ
ｎ交換結合膜，固定層／ＭｎＩｒ交換結合膜の結合磁界
は小さく、上記（２）を満足できず、実用上の問題であ
る。さらに、ＦｅＭｎ合金膜の耐食性は極めて悪く、上
記（１）を満足できない。

【００１７】従来技術のＣｒＭｎＭ_x合金膜は、膜表面
の凹凸が著しいことから、その上方に固定層を設けて
も、固定層／ＣｒＭｎＭ_x交換結合膜の結合磁界は小さ
く、上記（２）を満足できない。さらに、ＣｒＭｎＭ_x
合金膜は、膜表面の凹凸が著しいことから、その上方に
反強磁性膜／固定層／非磁性膜／自由層／非磁性膜／固
定層を設けても、これら各層，各膜は均一な膜となら
ず、そのためスピンバルブ特性が著しく劣化してしま
う。

【００１８】一方、従来技術に体心正方格子(ｂｃｔ）
を有するＮｉＭｎ規則相合金膜(Ｍｎ量：４６〜６０at.
％），ＰｔＭｎ規則相合金膜（Ｍｎ量：３３〜６０at.
％），ＲｈＭｎ規則相合金膜(Ｍｎ量：５０〜６５at.
％）がある。

【００１９】これらの規則相合金膜を下層の反強磁性膜
として用いた、固定層／規則相合金膜の交換結合膜の結
合磁界は非常に大きく、これらの規則相合金膜は、上記
(２)を満足できる。その他にも、これらの規則相合金膜
は、上記（１)，(３)〜(６）を満足できることから、二
重スピンバルブセンサの下層の反強磁性膜として最有力
視されている実用的反強磁性膜と言える。

【００２０】しかし、ＮｉＭｎ規則相合金膜（Ｍｎ量：
４６〜６０at.％)，ＰｔＭｎ規則相合金膜(Ｍｎ量：３
３〜６０at.％），ＲｈＭｎ規則相合金膜（Ｍｎ量：５
０〜６５at.％)はｂｃｔの結晶構造を有していることか
ら、表面凹凸に問題がある。そのため、上記（７）を満
足できない。さらに、二重スピンバルブセンサを構成し
ている、固定層，非磁性膜，自由層は、いずれもｆｃｃ
構造を有している。これらｆｃｃ構造を有する、固定
層，非磁性膜，自由層は、ｂｃｔ構造を有する反強磁性
膜上では、均一にエピタキシャル成長することができな
い。そのため、上記（８）を満足できない。

【００２１】従って、上記規則相合金膜を用いて、二重
スピンバルブセンサを実現するためには、上記（７）と
（８）をクリアする必要がある。

【００２２】本発明の目的は、反強磁性膜／固定層／非
磁性膜／自由層／非磁性膜／固定層／反強磁性膜より構
成される二重スピンバルブセンサにおいて、上記(１)〜
(８)を満足できる高感度二重スピンバルブセンサを提供
することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的は、反強磁性膜
／固定層／非磁性膜／自由層／非磁性膜／固定層／反強
磁性膜より構成される二重スピンバルブセンサにおい
て、下層の反強磁性膜とその上方の固定層の中間にアモ
ルファス強磁性膜を設け、かつ、下層の反強磁性膜をＰ
ｔＭｎ規則相合金膜（Ｍｎ量：４２〜５５at.％)，Ｐｔ
ＰｄＭｎ規則相合金膜(Ｍｎ量：４２〜５５at.％）、あ
るいはＰｔＲｈＭｎ規則相合金膜（Ｍｎ量：４２〜５５
at.％）とすることにより達成できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明に係る実施例１の二重スピ
ンバルブセンサ層１について説明する。図１は、実施例
１の二重スピンバルブセンサ層１のセンサ浮上面から見
た拡大断面図である。二重スピンバルブセンサ層１は、
ｂｃｔ構造かつ規則相を有する第一の反強磁性膜１１，
アモルファス強磁性膜１００，第一の強磁性膜１２（固
定層１２），第一の非磁性膜１３，第二の強磁性膜１４
（自由層１４），第二の非磁性膜１５，第三の強磁性膜
１６（固定層１６），第二の反強磁性膜１７を順次積層
した層で構成される。

【００２５】本発明の最も特徴とするアモルファス強磁
性膜１００は、ＣｏＺｒ（Ｚｒ量：６〜１０at.％)系ア
モルファス合金膜で構成される。アモルファス強磁性膜
100の膜厚は１〜５ｎｍとした。

【００２６】第一の反強磁性膜１１及び第二の反強磁性
膜１７は、それぞれ、固定層１２及び固定層１６に一方
向異方性を付与するための膜である。第二の反強磁性膜
１７の材料は、ＣｒＭｎＭ_x膜とした。一方の、第一の
反強磁性膜１１の材料は、バルク組成で存在する、ｂｃ
ｔ構造を有するＭｎ₅₀Ｐｔ₅₀規則相合金膜，Ｍｎ₅₀(Ｐ
ｔＰｄ)₅₀規則相合金膜、あるいは、Ｍｎ₅₀(ＰｔＲｈ)
₅₀規則相合金膜である。第一の反強磁性膜１１及び第二
の反強磁性膜１７の膜厚は５〜３０ｎｍとした。固定層
１２及び固定層１６の材料は、Ｃｏ膜とし、膜厚は１〜
５ｎｍとした。

【００２７】固定層１２及び固定層１６内の磁気モーメ
ントは、それぞれ、第一の反強磁性膜１１及び第二の反
強磁性膜１７との交換結合により、一方向に揃え、セン
サ浮上面と垂直方向に揃えた。固定層１２及び固定層１
６への一方向異方性の付与は、センサ浮上面と垂直方向
に直流磁界を印加しながら、２３０℃〜３００℃の数時
間の熱処理を行うことにより行った。

【００２８】第一の非磁性膜１３及び第二の非磁性膜１
５は、それぞれ、固定層１２と自由層１４、及び、自由
層１４と固定層１６とを磁気的に分離する膜であり、Ｃ
ｕ膜とした。第一の非磁性膜１３及び第二の非磁性膜１
５の厚さは、１〜５ｎｍとした。

【００２９】自由層１４は、磁性媒体からの磁気的信号
に応じて自由に回転することができる膜であり、ＮｉＦ
ｅ膜とした。自由層１４の膜厚は、２〜１０ｎｍとし
た。自由層１４内の磁気モーメントは、外部印加磁場ゼ
ロのとき、固定層１２及び固定層１６内の磁気モーメン
トと垂直となるように形成した。

【００３０】実施例１の二重スピンバルブセンサ層１に
おいては、磁性媒体からの磁気的信号に応じて自由層１
４の磁気モーメントの方向が自由に回転し、必然的に固
定層１２及び固定層１６内の磁気モーメントの方向と自
由層１４の磁気モーメントとの間の角度が変化する。本
発明に係るスピンバルブセンサ層１は、これら固定層１
２，１６と自由層１４の磁化方向の角度変化に応じて電
気抵抗が変化することを利用し、磁性媒体からの磁気的
信号を電気的信号に変換する。

【００３１】本発明の二重スピンバルブセンサ層１を磁
気抵抗センサとして用いる場合、磁区制御層，信号検出
電極が必要である。さらに、いわゆる「縦バイアス磁
界」、及び、「横バイアス磁界」を適当な大きさに調節
する必要がある。ここで、縦バイアス磁界とは、センサ
長手方向に印加される磁界であり、横バイアス磁界と
は、センサ浮上面と垂直方向に印加される磁界である。

【００３２】そこで、本発明に係る実施例２を示す二重
スピンバルブセンサ２について説明する。図２は、実施
例２の二重スピンバルブセンサ２の浮上面から見た拡大
断面図である。二重スピンバルブセンサ２は、本発明に
係る二重スピンバルブセンサ層１をセンサ中央活性領域
にのみ形成し、中央活性領域両端部に、二重スピンバル
ブセンサ層１と電気的連続性を保ちながら磁区制御層２
０と信号検出電極３０とを順次隣接接合して形成した。

【００３３】信号検出電極３０は、電気抵抗の小さいＣ
ｕ，Ａｕ，Ｎｂ，Ｔａなどを用いた。

【００３４】磁区制御層２０は、自由層１４に縦バイア
ス磁界を印加する層であり、自由層１４内の磁壁発生を
防止し、いわゆる「バルクハウゼンノイズ」を抑止する
膜である。磁区制御層２０には、反強磁性膜−強磁性膜
の交換結合膜や硬磁性膜を用いた。縦バイアス磁界が大
きすぎる場合は、自由層１４の磁気モーメントが回転し
にくくなり、感度が低下する。小さすぎる場合は、バル
クハウゼンノイズを抑止できない。そのため、縦バイア
ス磁界は、磁区制御層内の強磁性膜の（飽和磁束密度）
×（膜厚）を調節することにより、縦バイアス磁界を適
度な大きさにコントロールした。

【００３５】一方の横バイアス磁界については、自由層
１４は、アモルファス強磁性膜100，固定層１６及び１
２からの横バイアス磁界と、通電時の右ネジの法則に即
した横バイアス磁界と、固定層１６及び１２と自由層１
４との間のinterlayer結合による横バイアス磁界と、磁
区制御層２０からの縦バイアス磁界と、を受けている。

【００３６】本発明の二重スピンバルブセンサ２では、
センサ高さ，トラック幅，通電時の電流密度の大きさ及
び方向に応じて横バイアス磁界を次のように調節してい
る。通電時、外部印加磁場ゼロの状態で、自由層１４の
磁化方向がほぼセンサ長手方向に、アモルファス強磁性
膜１００，固定層１６及び１２の磁化方向がセンサ浮上
面とほぼ垂直方向となるように、各層，各膜の膜厚，飽
和磁束密度の大きさを調節している。そのため、本発明
の二重スピンバルブセンサ２の再生時の波形上下対称性
がよく、かつデュアル化しているため抵抗変化率が大き
いので、高感度二重スピンバルブセンサを提供できる。

【００３７】次に、本発明の最大の特徴である第一の反
強磁性膜１１とアモルファス強磁性膜１００の交換結合
膜について説明する。図３に、本発明に係る第一の反強
磁性膜１１とアモルファス強磁性膜１００との交換結合
２層膜を示した。本図においては、構造自体は公知であ
るが、第一の反強磁性膜１１上の材料をアモルファス強
磁性膜１００としている点に本発明の最大の特徴があ
る。

【００３８】本発明によると、固定層１２への一方向異
方性の付与は、固定層１２／アモルファス強磁性膜１０
０／第一の反強磁性膜１１の強磁性／強磁性／反強磁性
の交換結合により行う。しかし、固定層１２に付与され
る一方向異方性の大きさは強磁性／反強磁性の交換結合
により決まるため、上述した下層の交換結合膜への要求
特性は、固定層１２／第一の反強磁性膜１１の交換結合
膜ではなく、アモルファス強磁性膜１００／第一の反強
磁性膜１１の交換結合膜に要求されることになる。

【００３９】従って、アモルファス強磁性膜１００／第
一の反強磁性膜１１の交換結合膜への要求特性は、
（１）反強磁性膜が高耐食性を有すること、（２）高結
合磁界、（３）高ブロッキング温度、（４）反強磁性膜
が高比抵抗を有すること、（５）反強磁性膜を薄膜化で
きること、（６）結合磁界を得るための熱処理温度が低
いこと、（７）膜表面平坦性、（８）反強磁性膜とその
上方に形成されるスピンバルブ膜との格子の整合性がよ
いこと、である。

【００４０】本発明によると、大きな交換結合を得るた
めの第一の反強磁性膜１１の膜組成は、Ｍｎ−Ｐｔ膜
（Ｍｎ量：４２〜５５at.％），Ｍｎ−ＰｔＰｄ膜(Ｍｎ
量：４２〜５５at.％），Ｍｎ−ＰｔＲｈ膜（Ｍｎ量：
４２〜５５at.％）であった。これらの膜は、必然的に
Ｐｔ，Ｐｔ＋Ｐｄ、あるいはＰｔ＋Ｒｈ量を４５〜５８
at.％含むことになるから、耐食性に優れている。従っ
て、第一の反強磁性膜１１は、上記（１）を満足する。
なお、本発明に係わる第一の反強磁性膜１１がいずれも
Ｐｔを含んでいるのは、不規則−規則変態を起こりやす
くするためである。

【００４１】一方のアモルファス強磁性膜１００の具体
的な材料はＣｏＺｒ膜である。本発明によると、ＣｏＺ
ｒ膜をアモルファスとし、かつＣｏＺｒ／第一の反強磁
性膜１１の交換結合膜の高結合磁界を得るためのＣｏＺ
ｒ膜の膜組成はＺｒ量６〜１０at.％であった。ここ
で、Ｚｒ量を最大１０at.％としたのは、ＣｏＺｒ／第
一の反強磁性膜１１の交換結合膜の結合磁界はＺｒ量増
加に伴い低下するためである。第一の反強磁性膜１１を
Ｍｎ₅₀Ｐｔ₅₀膜とし、アモルファス強磁性膜100をＣｏ
Ｚｒ₈膜とした、２〜３ｎｍＣｏＺｒ₈／２０ｎｍＭｎ₅₀
Ｐｔ₅₀交換結合膜の結合磁界は約２５０〜３７５Ｏｅで
あった。この結合磁界は、Ｚｒを添加しない２〜３ｎｍ
Ｃｏ／２０ｎｍＭｎ₅₀Ｐｔ₅₀交換結合膜の結合磁界約５
００〜750Ｏｅに比較すると約１／２である。しかし、
２〜３ｎｍＣｏＺｒ₈／２０ｎｍＭｎ₅₀Ｐｔ₅₀交換結
合膜の結合磁界の大きさ約２５０〜３７５Ｏｅは、実用
に耐える大きさをクリアしており、このことから、上記
（２）を満足する。

【００４２】また、２〜３ｎｍＣｏＺｒ₈／２０ｎｍＭ
ｎ₅₀Ｐｔ₅₀交換結合膜の結合磁界の温度依存性を測定
したところ、ブロッキング温度約３８０℃が得られた。
このことから、上記（３）を満足する。

【００４３】さらに、本発明の第一の反強磁性膜１１
は、Ｍｎをベースとした合金膜のため、比抵抗は大き
く、Ｍｎ−Ｐｔ膜(Ｍｎ量：４２〜５５at.％），Ｍｎ−
ＰｔＰｄ膜（Ｍｎ量：４２〜５５at.％），Ｍｎ−Ｐｔ
Ｒｈ膜(Ｍｎ量：４２〜５５at.％)とも約２１０μΩcm
以上を示した。このことから、第一の反強磁性膜１１
は、上記（４）を満足する。

【００４４】さらに、本発明の第一の反強磁性膜１１
は、２０ｎｍ程度までの薄膜化が可能であった。このこ
とから、第一の反強磁性膜１１は、上記（５）を満足す
る。

【００４５】さらに、本発明の第一の反強磁性膜１１で
ある、Ｍｎ−Ｐｔ膜（Ｍｎ量：４２〜５５at.％)，Ｍｎ
−ＰｔＰｄ膜（Ｍｎ量：４２〜５５at.％)，Ｍｎ−Ｐｔ
Ｒｈ膜(Ｍｎ量：４２〜５５at.％）の規則相を析出させ
るためには熱処理が必要である。

【００４６】本発明によると、いずれの膜も２３０〜３
００℃の数時間の熱処理を行うことにより規則相を得る
ことができた。二重スピンバルブセンサ層１を構成する
各膜，各層は、約３００℃までの耐熱性を有することか
ら、Ｍｎ−Ｐｔ膜（Ｍｎ量：４２〜５５at.％），Ｍｎ
−ＰｔＰｄ膜（Ｍｎ量：４２〜５５at.％），Ｍｎ−Ｐ
ｔＲｈ膜(Ｍｎ量：４２〜５５at.％）の規則相を得るた
めの２３０〜３００℃の熱処理を行っても、熱処理によ
る二重スピンバルブセンサ層１の諸特性の劣化はない。
このことから、第一の反強磁性膜１１は、上記（６）を
満足する。

【００４７】さらに、本発明の第一の反強磁性膜１１で
ある、Ｍｎ−Ｐｔ膜（Ｍｎ量：４２〜５５at.％)，Ｍｎ
−ＰｔＰｄ膜(Ｍｎ量：４２〜５５at.％），Ｍｎ−Ｐｔ
Ｒｈ膜(Ｍｎ量：４２〜５５at.％）はｂｃｔ構造の結晶
構造を有していることから、第一の反強磁性膜１１の表
面凹凸は必ずしも平坦ではない。

【００４８】しかし、本発明では、第一の反強磁性膜１
１上にアモルファス強磁性膜１００を設けており、アモ
ルファス強磁性膜１００の表面はフラットである。この
ことから、上記（７）を満足できる。

【００４９】さらに、第一の反強磁性膜１１の上方に形
成される、固定層１６／第二の非磁性膜１５／自由層１
４／第一の非磁性膜１３／固定層１２より構成される各
層は、すべてｆｃｃの結晶構造を有する。これらｆｃｃ
構造を有する各層は、ｂｃｔの結晶構造を有する第一の
反強磁性膜１１上に形成しても均一な層とはならない。
固定層１６／第二の非磁性膜１５／自由層１４／第一の
非磁性膜１３／固定層１２より構成される各層は、ｂｃ
ｔ下地膜の結晶学的な拘束を受けて、ｂｃｔの結晶構造
を有する第一の反強磁性膜１１上では均一にエピタキシ
ャル成長することができないからである。

【００５０】しかし、本発明のように、アモルファス強
磁性膜１００を第一の反強磁性膜１１と固定層１２の中
間に介在させると、固定層１６／第二の非磁性膜１５／
自由層１４／第一の非磁性膜１３／固定層１２はアモル
ファス強磁性膜１００上に形成されることになる。アモ
ルファス強磁性膜１００は優れた表面平坦性を有してお
り、かつ下地膜としての結晶学的な拘束を与えないこと
から、固定層１６／第二の非磁性膜１５／自由層１４／
第一の非磁性膜１３／固定層１２はアモルファス強磁性
膜１００上では均一にエピタキシャル成長することがで
きる。このことから、上記（８）を満足する。

【００５１】以上のように、本発明に係る第二の反強磁
性膜１７／固定層１６／第二の非磁性膜１５／自由層１
４／第一の非磁性膜１３／固定層１２／アモルファス強
磁性膜１００／第一の反強磁性膜１１、より構成される
二重スピンバルブセンサ層１において、本発明のアモル
ファス強磁性膜１００／第一の反強磁性膜１１の交換結
合膜は、（１）反強磁性膜が高耐食性を有すること、
（２）高結合磁界、(３)高ブロッキング温度、（４）反
強磁性膜が高比抵抗を有すること、（５）反強磁性膜を
薄膜化できること、（６）結合磁界を得るための熱処理
温度が低いこと、（７）膜表面平坦性、（８）結晶格子
の整合性、をすべて満足できる。

【００５２】したがって、交換結合諸特性，抵抗変化率
等のスピンバルブ諸特性，バルクハウゼンノイズレス，
再生特性，耐食性等の信頼性に優れた高感度二重スピン
バルブセンサを提供することができる。

【００５３】さらに、本発明のアモルファス強磁性膜１
００はＣｏＺｒＴａ，ＣｏＺｒＮｂ、あるいはＣｏＺｒ
Ｃｒ膜でもよい。

【００５４】さらに、本発明のアモルファス強磁性膜１
００はＣｏＨｆ膜でもよく，CoHfTa，ＣｏＨｆＮｂ、あ
るいはＣｏＨｆＣｒ膜でもよい。

【００５５】さらに、本発明の第一の反強磁性膜１１
は、バルク組成で存在するＭn₇₅Ｒh₂₅，Ｍｎ₇₅(ＲｈＰ
ｔ)₂₅，Ｍｎ₇₅Ｐｔ₂₅、あるいは、Ｍｎ₈₀Ｉｒ₂₀不規則
相合金膜でもよい。

【００５６】さらに、本発明に係る二重スピンバルブセ
ンサ２は、シールドを備えていないが、シールドを備え
たスピンバルブセンサにも応用できる。

【００５７】さらに、本発明に係る二重スピンバルブセ
ンサ２は、それらの上方、あるいは、下方にライトヘッ
ドを配置した記録再生分離ヘッドへ応用できる。

【００５８】さらに、本発明に係る二重スピンバルブセ
ンサ２は、ヨークタイプの記録再生分離ヘッドへ応用で
きる。

【００５９】

【発明の効果】本発明の反強磁性膜／固定層／非磁性膜
／自由層／非磁性膜／固定層／アモルファス強磁性膜／
反強磁性膜、より構成される二重スピンバルブセンサ層
においては、下層のアモルファス強磁性膜１００／第一
の反強磁性膜１１の交換結合膜への要求特性、（１）反
強磁性膜が高耐食性を有すること、（２）高結合磁界、
（３）高ブロッキング温度、（４）反強磁性膜が高比抵
抗を有すること、（５）反強磁性膜を薄膜化できるこ
と、（６）結合磁界を得るための熱処理温度が低いこ
と、（７）膜表面平坦性、（８）結晶格子の整合性、を
すべて満足でき、交換結合諸特性，スピンバルブ諸特
性，耐食性等の信頼性に優れた高感度二重スピンバルブ
センサ層を提供することができる。

【００６０】さらに、本発明に係る二重スピンバルブセ
ンサ層をセンサ中央活性領域にのみ形成し、中央活性領
域両端部に、二重スピンバルブセンサ層と電気的連続性
を保ちながら磁区制御層と信号検出電極とを順次隣接接
合して二重スピンバルブセンサを形成することにより、
狭トラック幅とでき、かつバルクハウゼンノイズレス，
再生出力諸特性に優れた高感度二重スピンバルブセンサ
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１を示す二重スピンバルブセン
サ層の拡大断面図。

【図２】本発明の実施例２を示す二重スピンバルブセン
サの拡大断面図。

【図３】本発明に係る第一の反強磁性膜とアモルファス
強磁性膜との交換結合２層膜の拡大断面図。

【符号の説明】

１１…第一の反強磁性膜、１２…第一の強磁性膜（固定
層）、１３…第一の非磁性膜、１４…第二の強磁性膜
（自由層）、１５…第二の非磁性膜、１６…第三の強磁
性膜（固定層１６）、１７…第二の反強磁性膜、２０…
磁区制御層、３０…信号検出電極、１００…アモルファ
ス強磁性膜。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第一の反強磁性膜，第一の強磁性膜，第一
の非磁性膜，第二の強磁性膜，第二の非磁性膜，第三の
強磁性膜，第二の反強磁性膜を順次積層した二重スピン
バルブセンサ層をセンサ中央活性領域にのみ形成し、前
記中央活性領域両端部に前記二重スピンバルブセンサ層
と電気的連続性を保ちながら隣接接合して形成した一対
の磁区制御層と信号検出電極とを含む二重スピンバルブ
センサであって、前記第一の反強磁性膜と前記第一の強磁性膜の中間にア
モルファス強磁性膜を設けたことを特徴とする二重スピ
ンバルブセンサ。
【請求項２】第一の反強磁性膜，第一の強磁性膜，第一
の非磁性膜，第二の強磁性膜，第二の非磁性膜，第三の
強磁性膜，第二の反強磁性膜を順次積層した二重スピン
バルブセンサ層をセンサ中央活性領域にのみ形成し、前
記中央活性領域両端部に前記二重スピンバルブセンサ層
と電気的連続性を保ちながら隣接接合して形成した一対
の磁区制御層と信号検出電極とを含む二重スピンバルブ
センサであって、前記第一の反強磁性膜と前記第一の強磁性膜の中間にア
モルファス強磁性膜を設け、かつ前記第一の反強磁性膜
がバルク組成で存在するＭｎ₅₀Ｐｔ₅₀，Ｍｎ₅₀(ＰｔＰ
ｄ)₅₀、あるいはＭｎ₅₀(ＰｔＲｈ)₅₀規則相合金膜であ
ることを特徴とする二重スピンバルブセンサ。