JP2000215424A - スピンバルブ型薄膜磁気素子およびそのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッド - Google Patents
スピンバルブ型薄膜磁気素子およびそのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッドInfo
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Landscapes
- Magnetic Heads (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 フリー磁性層に必要なバイアス磁界を与え
て、フリー磁性層を単磁区化し、磁化方向を意図した方
向に揃えやすく、バルクハウゼンノイズの発生を低減す
る。 【解決手段】 ハードバイアス層３１１が、フリー磁性
層１４５の下側に位置する反強磁性層１４２上に位置
し、かつ、反強磁性層１４２上に、固定磁性層１４３と
非磁性導電層１４４とフリー磁性層１４５と非磁性導電
層１４６と固定磁性層１４７と反強磁性層１４８とを具
備してなる断面台形状の積層体Ｍ１の両側に位置して形
成され、積層体Ｍ１の側面に乗り上げる傾斜部３１１ｂ
と、フリー磁性層１４５とほぼ平行で、フリー磁性層１
４５の膜厚方向にフリー磁性層１４５の膜厚よりも大き
な膜厚とされ、フリー磁性層１４５と同じ階層位置に配
置された平坦部３１１ａとを有する。
て、フリー磁性層を単磁区化し、磁化方向を意図した方
向に揃えやすく、バルクハウゼンノイズの発生を低減す
る。 【解決手段】 ハードバイアス層３１１が、フリー磁性
層１４５の下側に位置する反強磁性層１４２上に位置
し、かつ、反強磁性層１４２上に、固定磁性層１４３と
非磁性導電層１４４とフリー磁性層１４５と非磁性導電
層１４６と固定磁性層１４７と反強磁性層１４８とを具
備してなる断面台形状の積層体Ｍ１の両側に位置して形
成され、積層体Ｍ１の側面に乗り上げる傾斜部３１１ｂ
と、フリー磁性層１４５とほぼ平行で、フリー磁性層１
４５の膜厚方向にフリー磁性層１４５の膜厚よりも大き
な膜厚とされ、フリー磁性層１４５と同じ階層位置に配
置された平坦部３１１ａとを有する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固定磁性層の固定
磁化方向と外部磁界の影響を受けるフリー磁性層の磁化
方向との関係で電気抵抗が変化するスピンバルブ型薄膜
磁気素子およびそのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備え
た薄膜磁気ヘッドに関し、特に、フリー磁性層に安定し
たバイアス磁界を与えることができ、バルクハウゼンノ
イズの発生を低減させたスピンバルブ型薄膜磁気素子お
よびそのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えたフリー磁
性層の磁区制御を良好に行うことができる薄膜磁気ヘッ
ドに用いて好適な技術に関する。
磁化方向と外部磁界の影響を受けるフリー磁性層の磁化
方向との関係で電気抵抗が変化するスピンバルブ型薄膜
磁気素子およびそのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備え
た薄膜磁気ヘッドに関し、特に、フリー磁性層に安定し
たバイアス磁界を与えることができ、バルクハウゼンノ
イズの発生を低減させたスピンバルブ型薄膜磁気素子お
よびそのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えたフリー磁
性層の磁区制御を良好に行うことができる薄膜磁気ヘッ
ドに用いて好適な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】スピンバルブ型薄膜磁気素子は、巨大磁
気低抗効果を示すＧＭＲ（Giant Magnetoresistive）素
子の一種であり、ハードディスクなどの記録媒体から記
録磁界を検出するものである。前記スピンバルブ型薄膜
磁気素子は、ＧＭＲ素子の中で比較的構造が単純で、し
かも、外部磁界に対して抵抗変化率が高く、弱い磁界で
抵抗が変化するなどの優れた点を有している。
気低抗効果を示すＧＭＲ（Giant Magnetoresistive）素
子の一種であり、ハードディスクなどの記録媒体から記
録磁界を検出するものである。前記スピンバルブ型薄膜
磁気素子は、ＧＭＲ素子の中で比較的構造が単純で、し
かも、外部磁界に対して抵抗変化率が高く、弱い磁界で
抵抗が変化するなどの優れた点を有している。
【０００３】図１４は、従来の薄膜磁気ヘッドの一例を
示すものである。この例の薄膜磁気ヘッド１５０は、ハ
ードディスク装置などに搭載される浮上式のものであ
る。この薄膜磁気ヘッド１５０のスライダ１５１は、図
１４において符号１５５で示す側が、ディスクの移動方
向の上流側に向くリーディング側であり、符号１５６で
示す側がトレーリング側である。このスライダ１５１の
磁気ディスクに対向する面では、レール状のＡＢＳ面
（エアーベアリング面：レール部の浮上面）１５１ａ，
１５１ａ，１５１ｂと、エアーグルーブ１５１ｃ，１５
１ｃとが形成されている。そして、このスライダ１５１
のトレーリング側の端面１５１ｄには、磁気コア部１５
７が設けられている。
示すものである。この例の薄膜磁気ヘッド１５０は、ハ
ードディスク装置などに搭載される浮上式のものであ
る。この薄膜磁気ヘッド１５０のスライダ１５１は、図
１４において符号１５５で示す側が、ディスクの移動方
向の上流側に向くリーディング側であり、符号１５６で
示す側がトレーリング側である。このスライダ１５１の
磁気ディスクに対向する面では、レール状のＡＢＳ面
（エアーベアリング面：レール部の浮上面）１５１ａ，
１５１ａ，１５１ｂと、エアーグルーブ１５１ｃ，１５
１ｃとが形成されている。そして、このスライダ１５１
のトレーリング側の端面１５１ｄには、磁気コア部１５
７が設けられている。
【０００４】この例において示す薄膜磁気ヘッドの磁気
コア部１５７は、図１５および図１６に示す構造の複合
型磁気コア構造とされており、スライダ１５１のトレー
リング側端面１５１ｄ上に、ＭＲヘッド（磁気抵抗効果
型薄膜磁気素子を利用した読出ヘッド）ｈ１と、インダ
クティブヘッド（書込ヘッド）ｈ２とが積層されて構成
されている。
コア部１５７は、図１５および図１６に示す構造の複合
型磁気コア構造とされており、スライダ１５１のトレー
リング側端面１５１ｄ上に、ＭＲヘッド（磁気抵抗効果
型薄膜磁気素子を利用した読出ヘッド）ｈ１と、インダ
クティブヘッド（書込ヘッド）ｈ２とが積層されて構成
されている。
【０００５】この例のＭＲヘッドｈ１は、スライダ１５
１のトレーリング側端部に形成された磁性合金からなる
下部シールド層１６３上に、下部ギャップ層（下地層）
１６４が設けられている。そして、下部ギャップ層１６
４上には、磁気抵抗効果型薄膜磁気素子層１６５が積層
されている。この磁気抵抗効果型薄膜磁気素子層１６５
上には、上部ギャップ層１６６が形成され、その上に上
部シールド層１６７が形成されている。この上部シール
ド層１６７は、その上に設けられるインダクティブヘッ
ドｈ２の下部コア層と兼用にされている。
１のトレーリング側端部に形成された磁性合金からなる
下部シールド層１６３上に、下部ギャップ層（下地層）
１６４が設けられている。そして、下部ギャップ層１６
４上には、磁気抵抗効果型薄膜磁気素子層１６５が積層
されている。この磁気抵抗効果型薄膜磁気素子層１６５
上には、上部ギャップ層１６６が形成され、その上に上
部シールド層１６７が形成されている。この上部シール
ド層１６７は、その上に設けられるインダクティブヘッ
ドｈ２の下部コア層と兼用にされている。
【０００６】次に、インダクティブヘッドｈ２は、前記
上部シールド層１６７と兼用にされた下部コア層の上
に、ギャップ層１７４が形成され、その上に平面的に螺
旋状となるようにパターン化されたコイル１７６が形成
されている。このコイル１７６は、絶縁材料層１７７に
囲まれている。絶縁材料層１７７の上に形成された上部
コア層１７８は、その先端部１７８ａをＡＢＳ面１５１
ｂにて下部コア層１６７に微小間隔を開けて対向し、そ
の基端部１７８ｂを下部コア層１６７と磁気的に接続さ
せて設けられている。
上部シールド層１６７と兼用にされた下部コア層の上
に、ギャップ層１７４が形成され、その上に平面的に螺
旋状となるようにパターン化されたコイル１７６が形成
されている。このコイル１７６は、絶縁材料層１７７に
囲まれている。絶縁材料層１７７の上に形成された上部
コア層１７８は、その先端部１７８ａをＡＢＳ面１５１
ｂにて下部コア層１６７に微小間隔を開けて対向し、そ
の基端部１７８ｂを下部コア層１６７と磁気的に接続さ
せて設けられている。
【０００７】前述の構造のＭＲヘッドｈ１は、ハードデ
ィスクのディスクなどの磁気記録媒体からの微小の漏れ
磁界の有無により、磁気抵抗効果型薄膜磁気素子層１６
５の抵抗を変化させ、この抵抗変化を読み取ることで磁
気記録媒体の記録内容を読み取るものである。次に、前
述の構造のインダクティブヘッドｈ２では、コイル１７
６に記録電流が与えられ、コイル１７６からコア層に記
録電流が与えられる。そして、前記インダクティブヘッ
ドｈ２は、磁気ギャップＧの部分での下部コア層１６７
と上部コア層１７８の先端部からの漏れ磁界により、ハ
ードディスクなどの磁気記録媒体に磁気信号を記録する
ものである。このような構造の薄膜磁気ヘッドのＭＲヘ
ッドｈ１には、スピンバルブ型薄膜磁気素子が用いられ
る。
ィスクのディスクなどの磁気記録媒体からの微小の漏れ
磁界の有無により、磁気抵抗効果型薄膜磁気素子層１６
５の抵抗を変化させ、この抵抗変化を読み取ることで磁
気記録媒体の記録内容を読み取るものである。次に、前
述の構造のインダクティブヘッドｈ２では、コイル１７
６に記録電流が与えられ、コイル１７６からコア層に記
録電流が与えられる。そして、前記インダクティブヘッ
ドｈ２は、磁気ギャップＧの部分での下部コア層１６７
と上部コア層１７８の先端部からの漏れ磁界により、ハ
ードディスクなどの磁気記録媒体に磁気信号を記録する
ものである。このような構造の薄膜磁気ヘッドのＭＲヘ
ッドｈ１には、スピンバルブ型薄膜磁気素子が用いられ
る。
【０００８】図１２は、従来のスピンバルブ型薄膜磁気
素子の一例を記録媒体との対向面側から見た場合の構造
を示した断面図である。図１２に示すスピンバルブ型薄
膜磁気素子は、フリー磁性層の上下に、非磁性導電層、
固定磁性層、反強磁性層が一層ずつ形成されたデュアル
スピンバルブ型薄膜磁気素子である。
素子の一例を記録媒体との対向面側から見た場合の構造
を示した断面図である。図１２に示すスピンバルブ型薄
膜磁気素子は、フリー磁性層の上下に、非磁性導電層、
固定磁性層、反強磁性層が一層ずつ形成されたデュアル
スピンバルブ型薄膜磁気素子である。
【０００９】図１２において符号１は、基板上に設けら
れ、例えばＴａ（タンタル）などで形成された下地層を
示している。この下地層１の上には、ＮｉＯ合金、Ｆｅ
Ｍｎ合金、ＮｉＭｎ合金などからなる反強磁性層２が形
成されている。さらに、前記反強磁性層２の上には、固
定磁性層３が形成されている。前記固定磁性層３は、前
記反強磁性層２に接して形成されることにより、前記固
定磁性層３と反強磁性層２との界面にて交換結合磁界
（交換異方性磁界）が発生し、前記固定磁性層３の磁化
は、例えば、図示Ｙ方向に固定される。前記固定磁性層
３の上には、Ｃｕなどで形成された非磁性導電層４が形
成され、さらに前記非磁性導電層４の上には、フリー磁
性層５が形成され、このフリー磁性層５の上には、非磁
性導電層６と固定磁性層７と反強磁性層８とが形成され
ている。なお、符号９は、Ｔａなどで形成された保護層
を、符号１３３は、Ｃｕなどで形成された導電層を示し
ている。
れ、例えばＴａ（タンタル）などで形成された下地層を
示している。この下地層１の上には、ＮｉＯ合金、Ｆｅ
Ｍｎ合金、ＮｉＭｎ合金などからなる反強磁性層２が形
成されている。さらに、前記反強磁性層２の上には、固
定磁性層３が形成されている。前記固定磁性層３は、前
記反強磁性層２に接して形成されることにより、前記固
定磁性層３と反強磁性層２との界面にて交換結合磁界
（交換異方性磁界）が発生し、前記固定磁性層３の磁化
は、例えば、図示Ｙ方向に固定される。前記固定磁性層
３の上には、Ｃｕなどで形成された非磁性導電層４が形
成され、さらに前記非磁性導電層４の上には、フリー磁
性層５が形成され、このフリー磁性層５の上には、非磁
性導電層６と固定磁性層７と反強磁性層８とが形成され
ている。なお、符号９は、Ｔａなどで形成された保護層
を、符号１３３は、Ｃｕなどで形成された導電層を示し
ている。
【００１０】図１２に示す下地層１から保護層９までの
積層体Ｍの両側には、Ｍｏ，ＷＭｏ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｗ等
からなるバイアス下地層３０１を介して、例えばＣｏ−
Ｐｔ（コバルト−白金）合金もしくはＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ
（コバルト−クロム−白金）合金で形成されたハードバ
イアス層１３２，１３２が形成されている。前記ハード
バイアス層１３２，１３２は、膜厚が上方に向かうにつ
れて徐々に薄くなり前記積層体Ｍの両側の傾斜した側面
に乗り上げる傾斜部１３２ｂと、膜厚が一定で他の層と
ほぼ平行に形成された平坦部１３２ａとからなってい
る。このハードバイアス層１３２の上にはＴａ等からな
る中間層３０２を介して導電層１３３が設けられてい
る。このハードバイアス層１３２，１３２が、図示Ｘ１
方向に磁化されていることで、前記フリー磁性層５の磁
化が図示Ｘ１方向に揃えられている。これにより、前記
フリー磁性層５の変動磁化と前記固定磁性層３，７の固
定磁化とが交差する関係となっている。
積層体Ｍの両側には、Ｍｏ，ＷＭｏ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｗ等
からなるバイアス下地層３０１を介して、例えばＣｏ−
Ｐｔ（コバルト−白金）合金もしくはＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ
（コバルト−クロム−白金）合金で形成されたハードバ
イアス層１３２，１３２が形成されている。前記ハード
バイアス層１３２，１３２は、膜厚が上方に向かうにつ
れて徐々に薄くなり前記積層体Ｍの両側の傾斜した側面
に乗り上げる傾斜部１３２ｂと、膜厚が一定で他の層と
ほぼ平行に形成された平坦部１３２ａとからなってい
る。このハードバイアス層１３２の上にはＴａ等からな
る中間層３０２を介して導電層１３３が設けられてい
る。このハードバイアス層１３２，１３２が、図示Ｘ１
方向に磁化されていることで、前記フリー磁性層５の磁
化が図示Ｘ１方向に揃えられている。これにより、前記
フリー磁性層５の変動磁化と前記固定磁性層３，７の固
定磁化とが交差する関係となっている。
【００１１】このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子で
は、ハードディスクなどの記録媒体からの洩れ磁界によ
り、図示Ｘ１方向に揃えられた前記フリー磁性層５の磁
化が変動すると、図示Ｙ方向に固定された固定磁性層
３，７の磁化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。
は、ハードディスクなどの記録媒体からの洩れ磁界によ
り、図示Ｘ１方向に揃えられた前記フリー磁性層５の磁
化が変動すると、図示Ｙ方向に固定された固定磁性層
３，７の磁化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。
【００１２】さらに、このようなスピンバルブ型薄膜磁
気素子では、固定磁性層３，７、非磁性導電層４，６、
フリー磁性層５は、比較的薄い膜厚で形成されるが、反
強磁性層２，８は、かなり厚い膜厚で形成される。例え
ば、固定磁性層３，７、非磁性導電層４，６、フリー磁
性層５は、それぞれ８０Å以下の膜厚で形成されるが、
反強磁性層２，８は、２００Å〜３００Å程度の膜厚で
形成される。このため、図１２に示すスピンバルブ型薄
膜磁気素子では、フリー磁性層５とハードバイアス層１
３２の平坦部１３２ａとが異なる階層位置となり、前記
ハードバイアス層１３２の平坦部１３２ａ、１３２ａの
上面が、前記フリー磁性層５の下面よりも基板側（図１
２では、下側）に位置した状態となっている。したがっ
て、前記フリー磁性層５は、ハードバイアス層１３２に
より積層体Ｍの両側から磁化される際に、主に前記ハー
ドバイアス層１３２の傾斜部１３２ｂ，１３２ｂの磁気
によって図示Ｘ１方向に磁化されている。
気素子では、固定磁性層３，７、非磁性導電層４，６、
フリー磁性層５は、比較的薄い膜厚で形成されるが、反
強磁性層２，８は、かなり厚い膜厚で形成される。例え
ば、固定磁性層３，７、非磁性導電層４，６、フリー磁
性層５は、それぞれ８０Å以下の膜厚で形成されるが、
反強磁性層２，８は、２００Å〜３００Å程度の膜厚で
形成される。このため、図１２に示すスピンバルブ型薄
膜磁気素子では、フリー磁性層５とハードバイアス層１
３２の平坦部１３２ａとが異なる階層位置となり、前記
ハードバイアス層１３２の平坦部１３２ａ、１３２ａの
上面が、前記フリー磁性層５の下面よりも基板側（図１
２では、下側）に位置した状態となっている。したがっ
て、前記フリー磁性層５は、ハードバイアス層１３２に
より積層体Ｍの両側から磁化される際に、主に前記ハー
ドバイアス層１３２の傾斜部１３２ｂ，１３２ｂの磁気
によって図示Ｘ１方向に磁化されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１２
に示すようなスピンバルブ型薄膜磁気素子では、前記ハ
ードバイアス層１３２の傾斜部１３２ｂ、１３２ｂは、
膜厚が薄いため、フリー磁性層５に対して十分なバイア
ス磁界を与えることが困難である。このため、図１２に
示すようなスピンバルブ型薄膜磁気素子では、前記フリ
ー磁性層５の磁化の方向が安定しにくく、バルクハウゼ
ンノイズが発生しやすいという不都合があった。
に示すようなスピンバルブ型薄膜磁気素子では、前記ハ
ードバイアス層１３２の傾斜部１３２ｂ、１３２ｂは、
膜厚が薄いため、フリー磁性層５に対して十分なバイア
ス磁界を与えることが困難である。このため、図１２に
示すようなスピンバルブ型薄膜磁気素子では、前記フリ
ー磁性層５の磁化の方向が安定しにくく、バルクハウゼ
ンノイズが発生しやすいという不都合があった。
【００１４】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、以下の目的の少なくとも一つを達成しようとする
ものである。 フリー磁性層に与えるバイアス磁界の向上を図るこ
と。 フリー磁性層の磁化方向を意図した方向に揃えやすく
すること。 バルクハウゼンノイズの発生低減を図ること。 このようにフリー磁性層の磁区制御を良好に行うこと
ができるスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気
ヘッドを提供すること。
ので、以下の目的の少なくとも一つを達成しようとする
ものである。 フリー磁性層に与えるバイアス磁界の向上を図るこ
と。 フリー磁性層の磁化方向を意図した方向に揃えやすく
すること。 バルクハウゼンノイズの発生低減を図ること。 このようにフリー磁性層の磁区制御を良好に行うこと
ができるスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気
ヘッドを提供すること。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明のスピンバルブ型
薄膜磁気素子は、反強磁性層と、この反強磁性層に接し
て形成されこの反強磁性層との交換結合磁界により一定
方向に磁化方向が固定された固定磁性層と、前記固定磁
性層に非磁性導電層を介して形成されたフリー磁性層
と、前記フリー磁性層の磁化方向を前記固定磁性層の磁
化方向と交差する方向へ揃えるためのハードバイアス層
と、前記固定磁性層と前記非磁性導電層とフリー磁性層
とに検出電流を与える導電層とを基板上に有し、前記フ
リー磁性層の厚さ方向両側に各々非磁性導電層と固定磁
性層と反強磁性層が形成されたデュアル型構造とされ、
固定磁性層、非磁性導電層、フリー磁性層、非磁性導電
層、固定磁性層、反強磁性層の順で具備してなる断面台
形状の積層体がそれよりも幅広の反強磁性層上に形成さ
れ、前記ハードバイアス層が、前記積層体の両側に位置
して形成され、かつ、前記積層体の側面に乗り上げる傾
斜部と、前記フリー磁性層とほぼ平行で、前記フリー磁
性層の膜厚方向に前記フリー磁性層の膜厚よりも大きな
膜厚とされ、前記フリー磁性層と同じ階層位置に配置さ
れた平坦部とを有するものであることにより上記課題を
解決した。
薄膜磁気素子は、反強磁性層と、この反強磁性層に接し
て形成されこの反強磁性層との交換結合磁界により一定
方向に磁化方向が固定された固定磁性層と、前記固定磁
性層に非磁性導電層を介して形成されたフリー磁性層
と、前記フリー磁性層の磁化方向を前記固定磁性層の磁
化方向と交差する方向へ揃えるためのハードバイアス層
と、前記固定磁性層と前記非磁性導電層とフリー磁性層
とに検出電流を与える導電層とを基板上に有し、前記フ
リー磁性層の厚さ方向両側に各々非磁性導電層と固定磁
性層と反強磁性層が形成されたデュアル型構造とされ、
固定磁性層、非磁性導電層、フリー磁性層、非磁性導電
層、固定磁性層、反強磁性層の順で具備してなる断面台
形状の積層体がそれよりも幅広の反強磁性層上に形成さ
れ、前記ハードバイアス層が、前記積層体の両側に位置
して形成され、かつ、前記積層体の側面に乗り上げる傾
斜部と、前記フリー磁性層とほぼ平行で、前記フリー磁
性層の膜厚方向に前記フリー磁性層の膜厚よりも大きな
膜厚とされ、前記フリー磁性層と同じ階層位置に配置さ
れた平坦部とを有するものであることにより上記課題を
解決した。
【００１６】なお、ここでの「前記フリー磁性層と同じ
階層位置に配置され」とは、少なくともハードバイアス
層の平坦部とフリー磁性層とが磁気的に主に接合されて
いる状態を意味し、前記ハードバイアス層の平坦部と前
記フリー磁性層との接合部分の厚さが前記フリー磁性層
の膜厚よりも薄い状態も含まれる。このようなスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子では、ハードバイアス層の平坦部と
前記フリー磁性層とが同じ階層位置に配置されているの
で、フリー磁性層の側面と前記ハードバイアス層の平坦
部とが充分磁気的に接合することができ、前記フリー磁
性層に必要なバイアス磁界を与えることができる。この
ため、前記フリー磁性層を単磁区化した状態で、かつ、
磁化方向を意図した方向に揃えやすく、バルクハウゼン
ノイズの発生を低減することができる。
階層位置に配置され」とは、少なくともハードバイアス
層の平坦部とフリー磁性層とが磁気的に主に接合されて
いる状態を意味し、前記ハードバイアス層の平坦部と前
記フリー磁性層との接合部分の厚さが前記フリー磁性層
の膜厚よりも薄い状態も含まれる。このようなスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子では、ハードバイアス層の平坦部と
前記フリー磁性層とが同じ階層位置に配置されているの
で、フリー磁性層の側面と前記ハードバイアス層の平坦
部とが充分磁気的に接合することができ、前記フリー磁
性層に必要なバイアス磁界を与えることができる。この
ため、前記フリー磁性層を単磁区化した状態で、かつ、
磁化方向を意図した方向に揃えやすく、バルクハウゼン
ノイズの発生を低減することができる。
【００１７】本発明において、前記ハードバイアス層が
ＣｏＰｔ合金もしくはＣｏＣｒＰｔ合金からなることが
望ましい。また、本発明において、前記ハードバイアス
層の下側には、前記ハードバイアス層と前記積層体との
間および前記ハードバイアス層と反強磁性層との間に、
バイアス下地層が設けられたものとしてもよい。さら
に、前記バイアス下地層が、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ，Ｗ
Ｍｏの中から選択される１種または２種以上からなるこ
とができる。このようなバイアス下地層を設けることに
より、ハードバイアス層と、反強磁性層、フリー磁性
層、および固定磁性層と界面において交換結合磁界が発
生することを防止できる。さらに、上記のようにＣｏＰ
ｔ合金からなるハードバイアス層の下側に結晶構造が体
心立方構造（ｂｃｃ構造;body centered cubic）である
Ｃｒ等からなるバイアス下地層を設けることにより、面
心立方構造（ｆｃｃ構造;face centered cubic）と稠密
六方構造（ｈｃｐ構造;hexagonal close packed ）との
混成構造であるＣｏ−Ｐｔ合金は、ｈｃｐ構造の磁化容
易軸がＣｏ−Ｐｔ合金とＣｒとの境界面内にそろうた
め、前記ハードバイアス層の保磁力および角型比が大き
くなり、前記フリー磁性層の単磁区化に必要なバイアス
磁界を増大させることができる。
ＣｏＰｔ合金もしくはＣｏＣｒＰｔ合金からなることが
望ましい。また、本発明において、前記ハードバイアス
層の下側には、前記ハードバイアス層と前記積層体との
間および前記ハードバイアス層と反強磁性層との間に、
バイアス下地層が設けられたものとしてもよい。さら
に、前記バイアス下地層が、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ，Ｗ
Ｍｏの中から選択される１種または２種以上からなるこ
とができる。このようなバイアス下地層を設けることに
より、ハードバイアス層と、反強磁性層、フリー磁性
層、および固定磁性層と界面において交換結合磁界が発
生することを防止できる。さらに、上記のようにＣｏＰ
ｔ合金からなるハードバイアス層の下側に結晶構造が体
心立方構造（ｂｃｃ構造;body centered cubic）である
Ｃｒ等からなるバイアス下地層を設けることにより、面
心立方構造（ｆｃｃ構造;face centered cubic）と稠密
六方構造（ｈｃｐ構造;hexagonal close packed ）との
混成構造であるＣｏ−Ｐｔ合金は、ｈｃｐ構造の磁化容
易軸がＣｏ−Ｐｔ合金とＣｒとの境界面内にそろうた
め、前記ハードバイアス層の保磁力および角型比が大き
くなり、前記フリー磁性層の単磁区化に必要なバイアス
磁界を増大させることができる。
【００１８】さらに、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気
素子においては、前記ハードバイアス層と前記導電層と
の間に、中間層が設けられたものとしてもよい。ここ
で、前記中間層が、Ｔａからなるものとすることができ
る。このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子とすること
で、後工程のインダクティブヘッド（書込ヘッド）の製
造プロセスでおこなう絶縁レジストの硬化工程（ＵＶキ
ュアまたはハードベーク）で高温に曝される場合に、Ｃ
ｒからなる導電層とＣｏＰｔ合金からなるハードバイア
ス層との間で拡散がおこり、ハードバイアス層の膜特性
が劣化する場合があるが、Ｔａからなる中間層の存在に
より、Ｃｒからなる導電層とＣｏＰｔ合金からなるハー
ドバイアス層との間における熱拡散を防ぎハードバイア
ス層の膜特性の劣化を防止することができる。
素子においては、前記ハードバイアス層と前記導電層と
の間に、中間層が設けられたものとしてもよい。ここ
で、前記中間層が、Ｔａからなるものとすることができ
る。このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子とすること
で、後工程のインダクティブヘッド（書込ヘッド）の製
造プロセスでおこなう絶縁レジストの硬化工程（ＵＶキ
ュアまたはハードベーク）で高温に曝される場合に、Ｃ
ｒからなる導電層とＣｏＰｔ合金からなるハードバイア
ス層との間で拡散がおこり、ハードバイアス層の膜特性
が劣化する場合があるが、Ｔａからなる中間層の存在に
より、Ｃｒからなる導電層とＣｏＰｔ合金からなるハー
ドバイアス層との間における熱拡散を防ぎハードバイア
ス層の膜特性の劣化を防止することができる。
【００１９】本発明において、前記反強磁性層が、Ｘ−
Ｍｎ合金，Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’合金（ただし前記組成式に
おいて、ＸはＰｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕのなかから
選択される１種を示し、Ｘ’はＰｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒ
ｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｎｉのなかから選択される１種
または２種以上を示す）のいずれかからなることが望ま
しい。
Ｍｎ合金，Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’合金（ただし前記組成式に
おいて、ＸはＰｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕのなかから
選択される１種を示し、Ｘ’はＰｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒ
ｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｎｉのなかから選択される１種
または２種以上を示す）のいずれかからなることが望ま
しい。
【００２０】ＰｔＭｎ合金は、従来から反強磁性層とし
て使用されているＮｉＭｎ合金やＦｅＭｎ合金などに比
べて耐食性に優れ、しかも、ブロッキング温度が高く、
反強磁性層と固定磁性層との交換結合磁界（交換異方性
磁界）も大きいので、好ましい材料である。また、上記
のスピンバルブ型薄膜磁気素子において、前記反強磁性
層が、Ｘ−Ｍｎの式で示される合金からなる場合、Ｘは
３７〜６３原子％の範囲であることが望ましい。さらに
また、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子において、前
記反強磁性層が、Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎの式で示される合金
からなる場合、Ｘ’＋Ｐｔは３７〜６３原子％の範囲で
あることが望ましい。ＸまたはＸ’＋Ｐｔが好ましい範
囲である上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子とすること
で、より一層良好な交換結合磁界を得ることができ、耐
食性に優れたものが得られ、抵抗変化率をより向上させ
ることができる。
て使用されているＮｉＭｎ合金やＦｅＭｎ合金などに比
べて耐食性に優れ、しかも、ブロッキング温度が高く、
反強磁性層と固定磁性層との交換結合磁界（交換異方性
磁界）も大きいので、好ましい材料である。また、上記
のスピンバルブ型薄膜磁気素子において、前記反強磁性
層が、Ｘ−Ｍｎの式で示される合金からなる場合、Ｘは
３７〜６３原子％の範囲であることが望ましい。さらに
また、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子において、前
記反強磁性層が、Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎの式で示される合金
からなる場合、Ｘ’＋Ｐｔは３７〜６３原子％の範囲で
あることが望ましい。ＸまたはＸ’＋Ｐｔが好ましい範
囲である上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子とすること
で、より一層良好な交換結合磁界を得ることができ、耐
食性に優れたものが得られ、抵抗変化率をより向上させ
ることができる。
【００２１】また、本発明において、前記固定磁性層と
フリー磁性層との少なくとも一方が非磁性中間層を介し
て２つに分断され、分断された層どうしで磁化の向きが
１８０゜異なるフェリ磁性状態とされてなる手段を採用
することもできる。
フリー磁性層との少なくとも一方が非磁性中間層を介し
て２つに分断され、分断された層どうしで磁化の向きが
１８０゜異なるフェリ磁性状態とされてなる手段を採用
することもできる。
【００２２】このように、少なくとも固定磁性層が非磁
性中間層を介して２つに分断されたスピンバルブ型薄膜
磁気素子とした場合、２つに分断された固定磁性層のう
ち一方が他方の固定磁性層を適正な方向に固定する役割
を担い、固定磁性層の状態を非常に安定した状態に保つ
ことが可能となる。一方、少なくともフリー磁性層が非
磁性中間層を介して２つに分断されたスピンバルブ型薄
膜磁気素子とした場合、２つに分断されたフリー磁性層
どうしの間に交換結合磁界が発生し、フェリ磁性状態と
され、外部磁界に対してフェリ磁性状態を保ちながら磁
気モーメントが変動し、小さい外部磁界でも感度よく反
転できるものとなる。
性中間層を介して２つに分断されたスピンバルブ型薄膜
磁気素子とした場合、２つに分断された固定磁性層のう
ち一方が他方の固定磁性層を適正な方向に固定する役割
を担い、固定磁性層の状態を非常に安定した状態に保つ
ことが可能となる。一方、少なくともフリー磁性層が非
磁性中間層を介して２つに分断されたスピンバルブ型薄
膜磁気素子とした場合、２つに分断されたフリー磁性層
どうしの間に交換結合磁界が発生し、フェリ磁性状態と
され、外部磁界に対してフェリ磁性状態を保ちながら磁
気モーメントが変動し、小さい外部磁界でも感度よく反
転できるものとなる。
【００２３】さらに、本発明においては、上述のような
記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘ
ッドを提供することができる。このような薄膜磁気へッ
ドとすることで、フリー磁性層の磁区制御を良好に行う
ことができる薄膜磁気へッドとすることができ、前記課
題を解決することができる。
記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘ
ッドを提供することができる。このような薄膜磁気へッ
ドとすることで、フリー磁性層の磁区制御を良好に行う
ことができる薄膜磁気へッドとすることができ、前記課
題を解決することができる。
【００２４】前記非磁性導電層が、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、
Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の合金で
形成されていることが好ましく、例えばＣｕが選択され
ることができる。
Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の合金で
形成されていることが好ましく、例えばＣｕが選択され
ることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るスピンバルブ
型薄膜磁気素子およびそのスピンバルブ型薄膜磁気素子
を備えた薄膜磁気ヘッドの第１実施形態を、図面に基づ
いて説明する。 ［第１実施形態］図１は、本発明の第１実施形態のスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見
た場合の構造を示す断面図、図２は、図１のスピンバル
ブ型薄膜磁気素子を示す横断面図である。なお、この第
１実施形態の薄膜磁気ヘッドにおいて、全体の概略構造
は、図１４〜図１６に基づいて先に説明した構造の薄膜
磁気ヘッド１５０と略同等であるが、ＭＲヘッドｈ１に
設けられているスピンバルブ型薄膜磁気素子が異なって
いる。よって、図１および図２に示す第１実施形態の構
造においては、スピンバルブ型薄膜磁気素子の部分につ
いて主に説明し、その他のスライダ部分とインダクティ
ブヘッド（書込ヘッド）部分の構造については説明を省
略する。
型薄膜磁気素子およびそのスピンバルブ型薄膜磁気素子
を備えた薄膜磁気ヘッドの第１実施形態を、図面に基づ
いて説明する。 ［第１実施形態］図１は、本発明の第１実施形態のスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見
た場合の構造を示す断面図、図２は、図１のスピンバル
ブ型薄膜磁気素子を示す横断面図である。なお、この第
１実施形態の薄膜磁気ヘッドにおいて、全体の概略構造
は、図１４〜図１６に基づいて先に説明した構造の薄膜
磁気ヘッド１５０と略同等であるが、ＭＲヘッドｈ１に
設けられているスピンバルブ型薄膜磁気素子が異なって
いる。よって、図１および図２に示す第１実施形態の構
造においては、スピンバルブ型薄膜磁気素子の部分につ
いて主に説明し、その他のスライダ部分とインダクティ
ブヘッド（書込ヘッド）部分の構造については説明を省
略する。
【００２６】本実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気素子
ＭＲ３は、フリー磁性層の上下に非磁性導電層、固定磁
性層、反強磁性層が各々１層ずつ形成されたいわゆるデ
ュアルスピンバルブ型薄膜磁気素子の一種とされる。こ
のスピンバルブ型薄膜磁気素子ＭＲ３では、ハードディ
スクなどの磁気記録媒体の移動方向は、図示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。
ＭＲ３は、フリー磁性層の上下に非磁性導電層、固定磁
性層、反強磁性層が各々１層ずつ形成されたいわゆるデ
ュアルスピンバルブ型薄膜磁気素子の一種とされる。こ
のスピンバルブ型薄膜磁気素子ＭＲ３では、ハードディ
スクなどの磁気記録媒体の移動方向は、図示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。
【００２７】前記薄膜磁気ヘッドは、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。また、ハードディスクなどの磁気記録
媒体の移動方向は、図１および図２のＺ方向であり、磁
気記録媒体からの漏れ磁界の方向は図１および図２のＹ
方向である。なお、薄膜磁気ヘッドのスライダ部分の構
成と、インダクティブヘッドの構成は図１４〜図１６に
示す構成以外にも種々のものがあるので、図１４〜図１
６の構成は一例であり、その他の種々の構成のスライダ
とインダクティブヘッドとを採用しても良いのは勿論で
ある。
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。また、ハードディスクなどの磁気記録
媒体の移動方向は、図１および図２のＺ方向であり、磁
気記録媒体からの漏れ磁界の方向は図１および図２のＹ
方向である。なお、薄膜磁気ヘッドのスライダ部分の構
成と、インダクティブヘッドの構成は図１４〜図１６に
示す構成以外にも種々のものがあるので、図１４〜図１
６の構成は一例であり、その他の種々の構成のスライダ
とインダクティブヘッドとを採用しても良いのは勿論で
ある。
【００２８】この形態においてＡｌ2Ｏ3−ＴｉＣ（商品
名：アルチック）等のセラミックあるいは、Ｓｉなどか
らなる硬質材料製の基板の上には、アルミナ（Ａｌ
2Ｏ3）などの絶縁体からなる保護層が形成され、保護層
上に下部シールド層が形成され、この下部シールド層の
上に、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）などの絶縁体からなる下部
ギャップ層が形成され、この下部ギャップ層の上には、
スピンバルブ型薄膜磁気素子ＭＲ３が形成されている。
このスピンバルブ型薄膜磁気素子ＭＲ３は、反強磁性層
１４２，１４８と、この反強磁性層１４２，１４８に接
して形成されこの反強磁性層１４２，１４８との交換結
合磁界により一定方向に磁化方向が固定された固定磁性
層１４３，１４７と、前記固定磁性層１４３，１４７に
非磁性導電層１４４，１４６を介して形成されたフリー
磁性層１４５と、前記フリー磁性層１４５の磁化方向を
前記固定磁性層１４３，１４７の磁化方向と交差する方
向へ揃えるためのハードバイアス層３１１，３１１と、
前記固定磁性層１４３，１４７と前記非磁性導電層１４
４，１４６とフリー磁性層１４５とに検出電流を与える
導電層３１２，３１２とを基板上に有し、前記フリー磁
性層１４５の厚さ方向両側（図示上下方向両側）に各々
非磁性導電層１４４，１４６と固定磁性層１４３，１４
７と反強磁性層１４２，１４８が形成されたデュアル型
構造とされる。
名：アルチック）等のセラミックあるいは、Ｓｉなどか
らなる硬質材料製の基板の上には、アルミナ（Ａｌ
2Ｏ3）などの絶縁体からなる保護層が形成され、保護層
上に下部シールド層が形成され、この下部シールド層の
上に、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）などの絶縁体からなる下部
ギャップ層が形成され、この下部ギャップ層の上には、
スピンバルブ型薄膜磁気素子ＭＲ３が形成されている。
このスピンバルブ型薄膜磁気素子ＭＲ３は、反強磁性層
１４２，１４８と、この反強磁性層１４２，１４８に接
して形成されこの反強磁性層１４２，１４８との交換結
合磁界により一定方向に磁化方向が固定された固定磁性
層１４３，１４７と、前記固定磁性層１４３，１４７に
非磁性導電層１４４，１４６を介して形成されたフリー
磁性層１４５と、前記フリー磁性層１４５の磁化方向を
前記固定磁性層１４３，１４７の磁化方向と交差する方
向へ揃えるためのハードバイアス層３１１，３１１と、
前記固定磁性層１４３，１４７と前記非磁性導電層１４
４，１４６とフリー磁性層１４５とに検出電流を与える
導電層３１２，３１２とを基板上に有し、前記フリー磁
性層１４５の厚さ方向両側（図示上下方向両側）に各々
非磁性導電層１４４，１４６と固定磁性層１４３，１４
７と反強磁性層１４２，１４８が形成されたデュアル型
構造とされる。
【００２９】スピンバルブ型薄膜磁気素子ＭＲ３には、
図１の下からＴａ等からなる下地膜１４９と反強磁性層
１４２が積層されて、この反強磁性層１４２の上に固定
磁性層１４３と非磁性導電層１４４とフリー磁性層１４
５と非磁性導電層１４６と固定磁性層１４７と反強磁性
層１４８とＴａ等からなる保護層１４１とが積層され断
面台形状の積層体Ｍ１が形成される。そして、この積層
体Ｍ１の左右両側の傾斜部分、および、積層体Ｍ１左右
両側の反強磁性層１４２の上に各々ハードバイアス層３
１１，３１１と導電層３１２，３１２とが積層されて構
成されており、ハードバイアス層３１１，３１１が図１
のＸ１方向に磁化されることによりフリー磁性層１４５
の磁化が図１の矢印に示すようにＸ１方向に揃えられて
おり、これらの上には上部ギャップ層１６６が設けられ
る。この積層体Ｍ１では、フリー磁性層１４５により磁
気記録媒体からの磁界を検出するが、図１に示す導電層
３１２，３１２間の最小距離がトラック幅Ｔｗに対応す
る幅とされ、図１に示すように、記録媒体との対向面側
から見た断面形状が台形状とされている。
図１の下からＴａ等からなる下地膜１４９と反強磁性層
１４２が積層されて、この反強磁性層１４２の上に固定
磁性層１４３と非磁性導電層１４４とフリー磁性層１４
５と非磁性導電層１４６と固定磁性層１４７と反強磁性
層１４８とＴａ等からなる保護層１４１とが積層され断
面台形状の積層体Ｍ１が形成される。そして、この積層
体Ｍ１の左右両側の傾斜部分、および、積層体Ｍ１左右
両側の反強磁性層１４２の上に各々ハードバイアス層３
１１，３１１と導電層３１２，３１２とが積層されて構
成されており、ハードバイアス層３１１，３１１が図１
のＸ１方向に磁化されることによりフリー磁性層１４５
の磁化が図１の矢印に示すようにＸ１方向に揃えられて
おり、これらの上には上部ギャップ層１６６が設けられ
る。この積層体Ｍ１では、フリー磁性層１４５により磁
気記録媒体からの磁界を検出するが、図１に示す導電層
３１２，３１２間の最小距離がトラック幅Ｔｗに対応す
る幅とされ、図１に示すように、記録媒体との対向面側
から見た断面形状が台形状とされている。
【００３０】ここで、固定磁性層１４３は、反強磁性層
１４２に接して形成され、また、固定磁性層１４７は、
反強磁性層１４８に接して形成され、磁場中アニール
（熱処理）を施すことにより、前記固定磁性層１４３と
反強磁性層１４２との界面および、前記固定磁性層１４
７と反強磁性層１４８との界面にて交換結合磁界（交換
異方性磁界）が発生され、例えば図１に示すように、前
記固定磁性層１４３，１４７の磁化が図示Ｙ方向に固定
されている。
１４２に接して形成され、また、固定磁性層１４７は、
反強磁性層１４８に接して形成され、磁場中アニール
（熱処理）を施すことにより、前記固定磁性層１４３と
反強磁性層１４２との界面および、前記固定磁性層１４
７と反強磁性層１４８との界面にて交換結合磁界（交換
異方性磁界）が発生され、例えば図１に示すように、前
記固定磁性層１４３，１４７の磁化が図示Ｙ方向に固定
されている。
【００３１】また、本発明において前記反強磁性層１４
２，１４８は、ＰｔＭｎ合金で形成されていることが好
ましい。ＰｔＭｎ合金は従来から反強磁性層として使用
されているＮｉＭｎ合金やＦｅＭｎ合金などに比べて耐
食性に優れ、しかもブロッキング温度が高く、反強磁性
層１４２の上に形成される固定磁性層１４３、および、
反強磁性層１４８の下に形成される固定磁性層１４７と
の交換結合磁界（交換異方性磁界）も大きい。また本発
明では、前記ＰｔＭｎ合金に代えて、Ｘ−Ｍｎ（ただし
Ｘは、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕのいずれか１種、または
２種以上の元素である）合金、あるいは、Ｐｔ−Ｍｎ−
Ｘ’（ただしＸ’は、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，
Ａｇ，Ｃｒ，Ｎｉのいずれか１種または２種以上の元素
である）合金で形成されていてもよい。反強磁性層１４
２，１４８はその交換結合磁界により隣接する固定磁性
層１４３，１４７の磁化の向きをピン止めして図１のＹ
方向に向ける作用を奏する。
２，１４８は、ＰｔＭｎ合金で形成されていることが好
ましい。ＰｔＭｎ合金は従来から反強磁性層として使用
されているＮｉＭｎ合金やＦｅＭｎ合金などに比べて耐
食性に優れ、しかもブロッキング温度が高く、反強磁性
層１４２の上に形成される固定磁性層１４３、および、
反強磁性層１４８の下に形成される固定磁性層１４７と
の交換結合磁界（交換異方性磁界）も大きい。また本発
明では、前記ＰｔＭｎ合金に代えて、Ｘ−Ｍｎ（ただし
Ｘは、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕのいずれか１種、または
２種以上の元素である）合金、あるいは、Ｐｔ−Ｍｎ−
Ｘ’（ただしＸ’は、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，
Ａｇ，Ｃｒ，Ｎｉのいずれか１種または２種以上の元素
である）合金で形成されていてもよい。反強磁性層１４
２，１４８はその交換結合磁界により隣接する固定磁性
層１４３，１４７の磁化の向きをピン止めして図１のＹ
方向に向ける作用を奏する。
【００３２】また、前記２元素系のＸ−Ｍｎ合金におい
て、元素Ｘの含有量はＸ＝３７〜６３原子％（３７原子
％以上、６３原子％以下；以下特に規定しない限り、〜
で示す数値上の上限と下限は、以下、以上、を意味す
る。）の範囲が好ましく、Ｘ＝４４〜５７原子％の範囲
がより好ましい。さらに、前記３元素系のＰｔ−Ｍｎ−
Ｘ’合金において、Ｐｔの含有量は３７〜６３原子％
（３７原子％以上、６３原子％以下）が好ましく、元素
Ｘ’の含有量はＸ’＝０．２〜１０原子％の範囲が好ま
しい。また、３元素系のＰｔ−Ｍｎ−Ｘ’合金におい
て、Ｐｔ＋Ｍｎの含有量は４４〜５７原子％が好まし
い。これらの適正な組成範囲の合金を用いてこれをアニ
ール処理することで大きな交換結合性磁界を発生する反
強磁性層２を得ることができ、特にＰｔ−Ｍｎ合金であ
れば、８００（Ｏｅ）を越える交換結合磁界を有し、交
換結合磁界を失うブロッキング温度が３８０℃の極めて
高い優れた反強磁性層１４２，１４８を得ることができ
る。
て、元素Ｘの含有量はＸ＝３７〜６３原子％（３７原子
％以上、６３原子％以下；以下特に規定しない限り、〜
で示す数値上の上限と下限は、以下、以上、を意味す
る。）の範囲が好ましく、Ｘ＝４４〜５７原子％の範囲
がより好ましい。さらに、前記３元素系のＰｔ−Ｍｎ−
Ｘ’合金において、Ｐｔの含有量は３７〜６３原子％
（３７原子％以上、６３原子％以下）が好ましく、元素
Ｘ’の含有量はＸ’＝０．２〜１０原子％の範囲が好ま
しい。また、３元素系のＰｔ−Ｍｎ−Ｘ’合金におい
て、Ｐｔ＋Ｍｎの含有量は４４〜５７原子％が好まし
い。これらの適正な組成範囲の合金を用いてこれをアニ
ール処理することで大きな交換結合性磁界を発生する反
強磁性層２を得ることができ、特にＰｔ−Ｍｎ合金であ
れば、８００（Ｏｅ）を越える交換結合磁界を有し、交
換結合磁界を失うブロッキング温度が３８０℃の極めて
高い優れた反強磁性層１４２，１４８を得ることができ
る。
【００３３】前記積層構造において、一例として下地膜
１４９はＴａなどの非磁性体からなり、前記固定磁性層
１４３，１４７は、強磁性体の薄膜からなり、例えば、
Ｃｏ膜，ＮｉＦｅ合金膜，ＣｏＮｉＦｅ合金膜，ＣｏＦ
ｅ合金膜などからなり、４０Å程度の厚さとされること
が好ましい。また、非磁性導電層１４４，１４６は、Ｃ
ｕ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇなどに代表される非磁性導電膜か
らなり、２０〜４０Å程度の厚さとされることが好まし
い。保護層１４１はＴａなどの非磁性膜からなる。前記
フリー磁性層１４５は、通常、８０Å程度の厚さとさ
れ、ＮｉＦｅ合金膜等、前記固定磁性層１４２，１４７
と同様の材質などで形成されることが好ましい。非磁性
導電層１４４を固定磁性層１４３とフリー磁性層１４５
とで挟むとともに、非磁性導電層１４６を固定磁性層１
４７とフリー磁性層１４５とで挟む構造の巨大磁気抵抗
効果発生機構では、固定磁性層１４３，１４７とフリー
磁性層１４５とを同種の材質で構成する方が、異種の材
質で構成するよりも、伝導電子のスピン依存散乱以外の
因子が生じる可能性が低く、より高い磁気抵抗効果を得
ることが可能である。
１４９はＴａなどの非磁性体からなり、前記固定磁性層
１４３，１４７は、強磁性体の薄膜からなり、例えば、
Ｃｏ膜，ＮｉＦｅ合金膜，ＣｏＮｉＦｅ合金膜，ＣｏＦ
ｅ合金膜などからなり、４０Å程度の厚さとされること
が好ましい。また、非磁性導電層１４４，１４６は、Ｃ
ｕ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇなどに代表される非磁性導電膜か
らなり、２０〜４０Å程度の厚さとされることが好まし
い。保護層１４１はＴａなどの非磁性膜からなる。前記
フリー磁性層１４５は、通常、８０Å程度の厚さとさ
れ、ＮｉＦｅ合金膜等、前記固定磁性層１４２，１４７
と同様の材質などで形成されることが好ましい。非磁性
導電層１４４を固定磁性層１４３とフリー磁性層１４５
とで挟むとともに、非磁性導電層１４６を固定磁性層１
４７とフリー磁性層１４５とで挟む構造の巨大磁気抵抗
効果発生機構では、固定磁性層１４３，１４７とフリー
磁性層１４５とを同種の材質で構成する方が、異種の材
質で構成するよりも、伝導電子のスピン依存散乱以外の
因子が生じる可能性が低く、より高い磁気抵抗効果を得
ることが可能である。
【００３４】前記ハードバイアス層３１１は、前述した
ように、基板側から固定磁性層１４３と非磁性導電層１
４４と前記フリー磁性層１４５と非磁性導電層１４６と
固定磁性層１４７と反強磁性層１４８とをこれらの順で
具備してなる断面台形状の積層体Ｍ１よりも幅広の反強
磁性層１４２上に、この積層体Ｍ１の両側に位置して形
成され、かつ、該前記積層体Ｍ１の側面に乗り上げる傾
斜部３１１ｂと、前記フリー磁性層１４５とほぼ平行
で、前記フリー磁性層１４５の膜厚方向に前記フリー磁
性層１４５の膜厚よりも大きな膜厚とされ、前記フリー
磁性層１４５と同じ階層位置に配置された平坦部３１１
ａとを有するものである なお、ここでの「前記フリー磁性層１４５と同じ階層位
置に配置され」とは、少なくともハードバイアス層３１
１の平坦部３１１ａとフリー磁性層１４５とが磁気的に
主に接合されている状態を意味し、前記ハードバイアス
層３１１の平坦部３１１ａと前記フリー磁性層１４５と
の接合部分の厚さが前記フリー磁性層１４５の膜厚より
も薄い状態も含まれる。そして、前記ハードバイアス層
３１１，３１１と前記フリー磁性層１４５とは、主に平
坦部３１１ａ，３１１ａにおいて磁気的に接合されてい
る。本実施形態において、前記ハードバイアス層３１１
が、通常、３００Å程度の厚さとされ、ＣｏＰｔ合金か
らなることが望ましい。また、ＣｏＰｔ以外に、Ｃｏ−
Ｃｒ−Ｐｔ（コバルト−クロム−白金）合金やＣｏ−Ｃ
ｒ−Ｔａ（コバルト−クロム−タンタル）合金で形成し
てもよい。
ように、基板側から固定磁性層１４３と非磁性導電層１
４４と前記フリー磁性層１４５と非磁性導電層１４６と
固定磁性層１４７と反強磁性層１４８とをこれらの順で
具備してなる断面台形状の積層体Ｍ１よりも幅広の反強
磁性層１４２上に、この積層体Ｍ１の両側に位置して形
成され、かつ、該前記積層体Ｍ１の側面に乗り上げる傾
斜部３１１ｂと、前記フリー磁性層１４５とほぼ平行
で、前記フリー磁性層１４５の膜厚方向に前記フリー磁
性層１４５の膜厚よりも大きな膜厚とされ、前記フリー
磁性層１４５と同じ階層位置に配置された平坦部３１１
ａとを有するものである なお、ここでの「前記フリー磁性層１４５と同じ階層位
置に配置され」とは、少なくともハードバイアス層３１
１の平坦部３１１ａとフリー磁性層１４５とが磁気的に
主に接合されている状態を意味し、前記ハードバイアス
層３１１の平坦部３１１ａと前記フリー磁性層１４５と
の接合部分の厚さが前記フリー磁性層１４５の膜厚より
も薄い状態も含まれる。そして、前記ハードバイアス層
３１１，３１１と前記フリー磁性層１４５とは、主に平
坦部３１１ａ，３１１ａにおいて磁気的に接合されてい
る。本実施形態において、前記ハードバイアス層３１１
が、通常、３００Å程度の厚さとされ、ＣｏＰｔ合金か
らなることが望ましい。また、ＣｏＰｔ以外に、Ｃｏ−
Ｃｒ−Ｐｔ（コバルト−クロム−白金）合金やＣｏ−Ｃ
ｒ−Ｔａ（コバルト−クロム−タンタル）合金で形成し
てもよい。
【００３５】また、本実施形態において、前記ハードバ
イアス３１１層の下側には、前記ハードバイアス層３１
１と前記積層体Ｍ１との間および前記ハードバイアス層
３１１と反強磁性層１４２との間に、バイアス下地層３
１３が設けられたものとしてもよい。前記バイアス下地
層３１３，３１３は、緩衝膜および配向膜であり、Ｃｒ
（クロム）などで形成されることが好ましい。また、前
記バイアス下地層３１３，３１３の膜厚は、１８〜５５
Åの範囲とすることが好ましい。より好ましくは、２０
〜５０Åの範囲である。２０〜５０Åの範囲内で前記バ
イアス下地層３１３，３１３を形成すると、パルクハウ
ゼンノイズの発生率が１０％以下と著しく低下する。前
記バイアス下地層３１３，３１３の膜厚が５５Åよりも
大きいと、フリー磁性層１４５の側面とハードバイアス
層３１１との間に介在する前記バイアス下地層３１３の
影響により、ハードバイアス層３１１，３１１からフリ
ー磁性層１４５に与えられるバイアス磁界が低下してし
まうため、バルクハウゼンノイズの発生率が２０％以上
となり、好ましくない。逆に、バイアス下地層３１３の
膜厚が１８Åよりも小さい場合も、バルクハウゼンノイ
ズの発生率が２０％以上となるため、好ましくない。
イアス３１１層の下側には、前記ハードバイアス層３１
１と前記積層体Ｍ１との間および前記ハードバイアス層
３１１と反強磁性層１４２との間に、バイアス下地層３
１３が設けられたものとしてもよい。前記バイアス下地
層３１３，３１３は、緩衝膜および配向膜であり、Ｃｒ
（クロム）などで形成されることが好ましい。また、前
記バイアス下地層３１３，３１３の膜厚は、１８〜５５
Åの範囲とすることが好ましい。より好ましくは、２０
〜５０Åの範囲である。２０〜５０Åの範囲内で前記バ
イアス下地層３１３，３１３を形成すると、パルクハウ
ゼンノイズの発生率が１０％以下と著しく低下する。前
記バイアス下地層３１３，３１３の膜厚が５５Åよりも
大きいと、フリー磁性層１４５の側面とハードバイアス
層３１１との間に介在する前記バイアス下地層３１３の
影響により、ハードバイアス層３１１，３１１からフリ
ー磁性層１４５に与えられるバイアス磁界が低下してし
まうため、バルクハウゼンノイズの発生率が２０％以上
となり、好ましくない。逆に、バイアス下地層３１３の
膜厚が１８Åよりも小さい場合も、バルクハウゼンノイ
ズの発生率が２０％以上となるため、好ましくない。
【００３６】ここで、前記バイアス下地層３１３，３１
３の役割について説明する。前記バイアス下地層３１
３，３１３を形成するＣｒは、その結晶構造が体心立方
構造（ｂｃｃ構造;body centered cubic）で、かつ、
（１００）配向となっている。また、前記ハードバイア
ス層３１１，３１１を形成するＣｏ−Ｐｔ系合金の結晶
構造は、面心立方構造（ｆｃｃ構造;face centered cub
ic）と稠密六方構造（ｈｃｐ構造;hexagonal close pac
ked ）の混相となっている。ここで、Ｃｒの格子定数と
Ｃｏ−Ｐｔ合金のｈｃｐ構造の格子定数とが、近い値と
なっているため、格子整合し易い状態にある。このた
め、前記Ｃｏ−Ｐｔ合金は、ｆｃｃ構造を形成しにく
く、Ｃｒ上において、ＣｏＰｔがエピタキシー成長（ep
itaxial growth）し易くなり、ｈｃｐ構造で形成され易
くなる。このとき、ｈｃｐ構造の磁化容易軸であるｃ軸
が面内方向を向き、Ｃｏ−Ｐｔ合金とＣｒとの境界面内
に優先配向される。前記ｈｃｐ構造は、ｆｃｃ構造に比
べてｃ軸方向に大きな磁気異方性を生じるため、ハード
バイアス層３１１，３１１に磁界を与えたときの保磁力
Ｈｃは大きくなる。さらに、ｈｃｐ構造のｃ軸は、エピ
タキシャル成長により、Ｃｏ−Ｐｔ合金とＣｒとの境界
面内で優先配向となっているため、残留磁化（Ｂｒ）は
増大し、残留磁化（Ｂｒ）／飽和磁束密度（Ｂｓ）で求
められる角型比Ｓは大きな値になる。その結果、ハード
バイアス層３１１，３１１から発生するバイアス磁界を
増大させることが可能となり、フリー磁性層１４５を単
磁区化しやすくなる。なお、結晶構造が体心立方構造
（ｂｃｃ構造）であり、かつ、（１００）配向となるバ
イアス下地層３１３としては、Ｃｒ以外にＴｉ（チタ
ン），Ｗ（タングステン），Ｍｏ（モリブデン）または
Ｗ50Ｍｏ50、（５０，５０は原子％）の、いずれか１種
または２種以上で形成してもよい。
３の役割について説明する。前記バイアス下地層３１
３，３１３を形成するＣｒは、その結晶構造が体心立方
構造（ｂｃｃ構造;body centered cubic）で、かつ、
（１００）配向となっている。また、前記ハードバイア
ス層３１１，３１１を形成するＣｏ−Ｐｔ系合金の結晶
構造は、面心立方構造（ｆｃｃ構造;face centered cub
ic）と稠密六方構造（ｈｃｐ構造;hexagonal close pac
ked ）の混相となっている。ここで、Ｃｒの格子定数と
Ｃｏ−Ｐｔ合金のｈｃｐ構造の格子定数とが、近い値と
なっているため、格子整合し易い状態にある。このた
め、前記Ｃｏ−Ｐｔ合金は、ｆｃｃ構造を形成しにく
く、Ｃｒ上において、ＣｏＰｔがエピタキシー成長（ep
itaxial growth）し易くなり、ｈｃｐ構造で形成され易
くなる。このとき、ｈｃｐ構造の磁化容易軸であるｃ軸
が面内方向を向き、Ｃｏ−Ｐｔ合金とＣｒとの境界面内
に優先配向される。前記ｈｃｐ構造は、ｆｃｃ構造に比
べてｃ軸方向に大きな磁気異方性を生じるため、ハード
バイアス層３１１，３１１に磁界を与えたときの保磁力
Ｈｃは大きくなる。さらに、ｈｃｐ構造のｃ軸は、エピ
タキシャル成長により、Ｃｏ−Ｐｔ合金とＣｒとの境界
面内で優先配向となっているため、残留磁化（Ｂｒ）は
増大し、残留磁化（Ｂｒ）／飽和磁束密度（Ｂｓ）で求
められる角型比Ｓは大きな値になる。その結果、ハード
バイアス層３１１，３１１から発生するバイアス磁界を
増大させることが可能となり、フリー磁性層１４５を単
磁区化しやすくなる。なお、結晶構造が体心立方構造
（ｂｃｃ構造）であり、かつ、（１００）配向となるバ
イアス下地層３１３としては、Ｃｒ以外にＴｉ（チタ
ン），Ｗ（タングステン），Ｍｏ（モリブデン）または
Ｗ50Ｍｏ50、（５０，５０は原子％）の、いずれか１種
または２種以上で形成してもよい。
【００３７】さらに、本実施形態においては、前記ハー
ドバイアス層３１１と前記導電層３１２との間に、Ｔａ
などの非磁性材料からなる中間層３１４が設けられたも
のとしてもよい。このことにより、後工程のインダクテ
ィブヘッド（書込ヘッド）の製造プロセスである絶縁レ
ジストの硬化工程において、ＵＶキュア，ハードベーク
等によって高温に曝される場合にも、Ｔａからなる中間
層３１４の存在により、Ｃｒからなる導電層３１２とＣ
ｏＰｔ合金からなるハードバイアス層３１１との間にお
ける熱拡散を防止して、ハードバイアス層の膜特性の劣
化を防止することができる。また、導電層３１２，３１
２は、例えば、Ｗ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔａ、Ａｕなどで形成
されることが好ましい。
ドバイアス層３１１と前記導電層３１２との間に、Ｔａ
などの非磁性材料からなる中間層３１４が設けられたも
のとしてもよい。このことにより、後工程のインダクテ
ィブヘッド（書込ヘッド）の製造プロセスである絶縁レ
ジストの硬化工程において、ＵＶキュア，ハードベーク
等によって高温に曝される場合にも、Ｔａからなる中間
層３１４の存在により、Ｃｒからなる導電層３１２とＣ
ｏＰｔ合金からなるハードバイアス層３１１との間にお
ける熱拡散を防止して、ハードバイアス層の膜特性の劣
化を防止することができる。また、導電層３１２，３１
２は、例えば、Ｗ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｔａ、Ａｕなどで形成
されることが好ましい。
【００３８】図１および図２に示すスピンバルブ型薄膜
磁気素子ＭＲ３においては、前記ハードバイアス層３１
１，３１１が、図示Ｘ１方向に磁化されていることで、
前記フリー磁性層１４５の磁化が、図示Ｘ１方向に揃え
られている。これにより、前記フリー磁性層１４５の変
動磁化と前記固定磁性層１４３，１４７の固定磁化とが
交差する関係となっている。また、バイアス下地層３１
３により、ハードバイアス層３１１，３１１と反強磁性
層１４２、および、ハードバイアス層３１１，３１１と
反強磁性層１４８が接触することが防止され、このハー
ドバイアス層３１１，３１１と反強磁性層１４２との界
面、および、ハードバイアス層３１１，３１１と反強磁
性層１４８との界面にて交換結合磁界（交換異方性磁
界）が発生されることを防止することができる。
磁気素子ＭＲ３においては、前記ハードバイアス層３１
１，３１１が、図示Ｘ１方向に磁化されていることで、
前記フリー磁性層１４５の磁化が、図示Ｘ１方向に揃え
られている。これにより、前記フリー磁性層１４５の変
動磁化と前記固定磁性層１４３，１４７の固定磁化とが
交差する関係となっている。また、バイアス下地層３１
３により、ハードバイアス層３１１，３１１と反強磁性
層１４２、および、ハードバイアス層３１１，３１１と
反強磁性層１４８が接触することが防止され、このハー
ドバイアス層３１１，３１１と反強磁性層１４２との界
面、および、ハードバイアス層３１１，３１１と反強磁
性層１４８との界面にて交換結合磁界（交換異方性磁
界）が発生されることを防止することができる。
【００３９】このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子Ｍ
Ｒ３では、図１，図２に示すように、前記導電層３１
２，３１２からフリー磁性層１４５、非磁性導電層１４
４，１４６、固定磁性層１４３，１４７にセンス電流１
１４が与えられる。記録媒体から図１および図２に示す
図示Ｙ方向に磁界が与えられると、フリー磁性層１４５
の磁化は、図示Ｘ１方向からＹ方向に変動する。このと
きの非磁性導電層１４４とフリー磁性層１４５との界
面、および非磁性導電層１４４と固定磁性層１４３との
界面で、スピンに依存した伝導電子の散乱が起こるとと
もに、非磁性導電層１４６とフリー磁性層１４５との界
面、および非磁性導電層１４６と固定磁性層１４７との
界面で、スピンに依存した伝導電子の散乱が起こること
により、電気抵抗が変化し、記録媒体からの洩れ磁界が
検出される。
Ｒ３では、図１，図２に示すように、前記導電層３１
２，３１２からフリー磁性層１４５、非磁性導電層１４
４，１４６、固定磁性層１４３，１４７にセンス電流１
１４が与えられる。記録媒体から図１および図２に示す
図示Ｙ方向に磁界が与えられると、フリー磁性層１４５
の磁化は、図示Ｘ１方向からＹ方向に変動する。このと
きの非磁性導電層１４４とフリー磁性層１４５との界
面、および非磁性導電層１４４と固定磁性層１４３との
界面で、スピンに依存した伝導電子の散乱が起こるとと
もに、非磁性導電層１４６とフリー磁性層１４５との界
面、および非磁性導電層１４６と固定磁性層１４７との
界面で、スピンに依存した伝導電子の散乱が起こること
により、電気抵抗が変化し、記録媒体からの洩れ磁界が
検出される。
【００４０】この際、固定磁性層１４３の磁化の向きは
反強磁性層１４２による異方性磁界により固定されてお
り、また、固定磁性層１４７の磁化の向きは反強磁性層
１４８による異方性磁界により固定されているが、フリ
ー磁性層１４５の磁化の向きは回転できるので、磁気記
録媒体からの漏れ磁界が作用した状態になることでフリ
ー磁性層１４５の磁化の向きが回転する結果、磁気抵抗
変化が起きる。本実施形態においては、このように、フ
リー磁性層１４５に図１のＸ１方向に一軸異方性が付与
されていてフリー磁性層１４５が単磁区化されているこ
とにより、フリー磁性層１４５の磁化の回転が円滑にな
されるために、バルクハウゼンノイズの生じないスムー
ズな抵抗変化が得られ易くなり、ハードバイアス層３１
１，３１１によってフリー磁性層１４５にバイアスを付
加する場合にバイアス印加を円滑に行い得る結果として
フリー磁性層１４５の磁化の回転が円滑に為されるよう
にできる。
反強磁性層１４２による異方性磁界により固定されてお
り、また、固定磁性層１４７の磁化の向きは反強磁性層
１４８による異方性磁界により固定されているが、フリ
ー磁性層１４５の磁化の向きは回転できるので、磁気記
録媒体からの漏れ磁界が作用した状態になることでフリ
ー磁性層１４５の磁化の向きが回転する結果、磁気抵抗
変化が起きる。本実施形態においては、このように、フ
リー磁性層１４５に図１のＸ１方向に一軸異方性が付与
されていてフリー磁性層１４５が単磁区化されているこ
とにより、フリー磁性層１４５の磁化の回転が円滑にな
されるために、バルクハウゼンノイズの生じないスムー
ズな抵抗変化が得られ易くなり、ハードバイアス層３１
１，３１１によってフリー磁性層１４５にバイアスを付
加する場合にバイアス印加を円滑に行い得る結果として
フリー磁性層１４５の磁化の回転が円滑に為されるよう
にできる。
【００４１】このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子Ｍ
Ｒ３を製造するには、図３に示すように、まず、基板上
に、下地膜１４９、反強磁性層１４２、固定磁性層１４
３、非磁性導電層１４４、フリー磁性層１４５、非磁性
導電層１４６、固定磁性層１４７、反強磁性層１４８、
保護層１４８Ａを順次成膜し、前記保護層１２８Ａ上に
リフトオフレジストを形成する。ついで、図４に示すよ
うに、前記リフトオフレジストに覆われていない部分を
イオンミリングにより除去し、積層体Ｍ１を形成する。
このとき、イオンミリングを反強磁性層１４２の上面に
達した状態で終了する。続いて、図５に示すように、反
強磁性層１４２上から前記積層体Ｍ１トラック幅Ｔｗ方
向両側にわたって連続してＣｒからなるバイアス下地層
３１３，３１３を形成し、このバイアス下地層３１３，
３１３上にハードバイアス層３１１，３１１、中間層３
１４，３１４、導電層３１２，３１２を順次成膜したの
ち、前記リフトオフレジストを除去することによって、
図１に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子ＭＲ３の構造を
得ることができる。ここで、Ｃｒからなるバイアス下地
層３１３，３１３上において、ＣｏＰｔからなるハード
バイアス層３１１，３１１を形成することにより、Ｃｒ
上において、ＣｏＰｔがエピタキシー成長し易くするこ
とができる。その結果、ｈｃｐ構造のｃ軸がＣｏＰｔと
Ｃｒとの境界面内に優先配向され、ハードバイアス層３
１１，３１１に磁界を与えたときの保磁力Ｈｃは大きく
することができる。さらに、残留磁化（Ｂｒ）は増大
し、残留磁化（Ｂｒ）／飽和磁束密度（Ｂｓ）で求めら
れる角型比Ｓは大きな値になり、ハードバイアス層３１
１，３１１から発生するバイアス磁界を増大させること
が可能となり、フリー磁性層１４５を単磁区化しやすく
なる。
Ｒ３を製造するには、図３に示すように、まず、基板上
に、下地膜１４９、反強磁性層１４２、固定磁性層１４
３、非磁性導電層１４４、フリー磁性層１４５、非磁性
導電層１４６、固定磁性層１４７、反強磁性層１４８、
保護層１４８Ａを順次成膜し、前記保護層１２８Ａ上に
リフトオフレジストを形成する。ついで、図４に示すよ
うに、前記リフトオフレジストに覆われていない部分を
イオンミリングにより除去し、積層体Ｍ１を形成する。
このとき、イオンミリングを反強磁性層１４２の上面に
達した状態で終了する。続いて、図５に示すように、反
強磁性層１４２上から前記積層体Ｍ１トラック幅Ｔｗ方
向両側にわたって連続してＣｒからなるバイアス下地層
３１３，３１３を形成し、このバイアス下地層３１３，
３１３上にハードバイアス層３１１，３１１、中間層３
１４，３１４、導電層３１２，３１２を順次成膜したの
ち、前記リフトオフレジストを除去することによって、
図１に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子ＭＲ３の構造を
得ることができる。ここで、Ｃｒからなるバイアス下地
層３１３，３１３上において、ＣｏＰｔからなるハード
バイアス層３１１，３１１を形成することにより、Ｃｒ
上において、ＣｏＰｔがエピタキシー成長し易くするこ
とができる。その結果、ｈｃｐ構造のｃ軸がＣｏＰｔと
Ｃｒとの境界面内に優先配向され、ハードバイアス層３
１１，３１１に磁界を与えたときの保磁力Ｈｃは大きく
することができる。さらに、残留磁化（Ｂｒ）は増大
し、残留磁化（Ｂｒ）／飽和磁束密度（Ｂｓ）で求めら
れる角型比Ｓは大きな値になり、ハードバイアス層３１
１，３１１から発生するバイアス磁界を増大させること
が可能となり、フリー磁性層１４５を単磁区化しやすく
なる。
【００４２】このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子Ｍ
Ｒ３を備えた薄膜磁気ヘッドでは、前記ハードバイアス
層３１１，３１１は、反強磁性層１４２上に、かつ、固
定磁性層１４３、非磁性導電層１４４、フリー磁性層１
４５、非磁性導電層１４６、固定磁性層１４７、反強磁
性層１４８の順で積層されてなる断面台形状の積層体Ｍ
１のトラック幅Ｔｗ方向両側に形成され、前記フリー磁
性層１４５とほぼ平行で、前記フリー磁性層１４５の膜
厚方向に前記フリー磁性層１４５の膜厚よりも大きな膜
厚とされ、前記フリー磁性層１４５と同じ階層位置に配
置された平坦部３１１ａ，３１１ａを有するものである
ので、フリー磁性層１４５の側面と前記ハードバイアス
層３１１，３１１の平坦部３１１ａ，３１１ａとを充分
磁気的に接合することができ、前記フリー磁性層１２５
に十分なバイアス磁界を与えることができる。このた
め、前記フリー磁性層１２５の磁化方向を意図した方向
に揃えやすく、バルクハウゼンノイズの発生を低減する
ことができ。
Ｒ３を備えた薄膜磁気ヘッドでは、前記ハードバイアス
層３１１，３１１は、反強磁性層１４２上に、かつ、固
定磁性層１４３、非磁性導電層１４４、フリー磁性層１
４５、非磁性導電層１４６、固定磁性層１４７、反強磁
性層１４８の順で積層されてなる断面台形状の積層体Ｍ
１のトラック幅Ｔｗ方向両側に形成され、前記フリー磁
性層１４５とほぼ平行で、前記フリー磁性層１４５の膜
厚方向に前記フリー磁性層１４５の膜厚よりも大きな膜
厚とされ、前記フリー磁性層１４５と同じ階層位置に配
置された平坦部３１１ａ，３１１ａを有するものである
ので、フリー磁性層１４５の側面と前記ハードバイアス
層３１１，３１１の平坦部３１１ａ，３１１ａとを充分
磁気的に接合することができ、前記フリー磁性層１２５
に十分なバイアス磁界を与えることができる。このた
め、前記フリー磁性層１２５の磁化方向を意図した方向
に揃えやすく、バルクハウゼンノイズの発生を低減する
ことができ。
【００４３】また、ハードバイアス層３１１，３１１
は、前記積層体Ｍ１の側面に乗り上げる傾斜部３１１
ｂ，３１１ｂを有し、積層体Ｍ１の側面の下部から上部
にかけて形成されているので、ハードバイアス層３１
１，３１１と固定磁性層１４３から反強磁性層１４８ま
での前記６層とにおけるバイアス下地層３１３を介した
接触面積を大きくすることができ、スピンバルブ型薄膜
磁気素子ＭＲ３の直流抵抗（ＤＣＲ）を小さくすること
が可能となる。このため、検出出力は大きくなり、読み
取り精度が安定する。
は、前記積層体Ｍ１の側面に乗り上げる傾斜部３１１
ｂ，３１１ｂを有し、積層体Ｍ１の側面の下部から上部
にかけて形成されているので、ハードバイアス層３１
１，３１１と固定磁性層１４３から反強磁性層１４８ま
での前記６層とにおけるバイアス下地層３１３を介した
接触面積を大きくすることができ、スピンバルブ型薄膜
磁気素子ＭＲ３の直流抵抗（ＤＣＲ）を小さくすること
が可能となる。このため、検出出力は大きくなり、読み
取り精度が安定する。
【００４４】したがって、このスピンバルブ型薄膜磁気
素子ＭＲ３は、フリー磁性層５の側面がハードバイアス
層１３２の平坦部１３２ａ，１３２ａと主に磁気的に接
合されていない図１２に示す従来のスピンバルブ型薄膜
磁気素子と比較して、優れたものとなる。
素子ＭＲ３は、フリー磁性層５の側面がハードバイアス
層１３２の平坦部１３２ａ，１３２ａと主に磁気的に接
合されていない図１２に示す従来のスピンバルブ型薄膜
磁気素子と比較して、優れたものとなる。
【００４５】また、反強磁性層１４２，１４８に、Ｘ−
Ｍｎの式で示される合金またはＸ’−Ｐｔ−Ｍｎの式で
示される合金を用いたスピンバルブ型薄膜磁気素子とす
ることで、反強磁性層に従来使用されていたＮｉＯ合
金、ＦｅＭｎ合金、ＮｉＭｎ合金などを用いたものと比
較して、交換結合磁界が大きく、またブロッキング温度
が高く、さらに耐食性に優れているなどの優れた特性を
有するスピンバルブ型薄膜磁気素子とすることができ
る。
Ｍｎの式で示される合金またはＸ’−Ｐｔ−Ｍｎの式で
示される合金を用いたスピンバルブ型薄膜磁気素子とす
ることで、反強磁性層に従来使用されていたＮｉＯ合
金、ＦｅＭｎ合金、ＮｉＭｎ合金などを用いたものと比
較して、交換結合磁界が大きく、またブロッキング温度
が高く、さらに耐食性に優れているなどの優れた特性を
有するスピンバルブ型薄膜磁気素子とすることができ
る。
【００４６】また、前記ハードバイアス層３１１，３１
１と前記積層体Ｍ１との間、および、前記ハードバイア
ス層３１１，３１１と反強磁性層１４２との間に、結晶
構造が体心立方構造（ｂｃｃ構造）であるＣｒ等からな
るバイアス下地層３１３，３１３を設けることにより、
前記ハードバイアス層３１１，３１１の保磁力および角
型比が大きくなり、前記フリー磁性層１４５の単磁区化
に必要なバイアス磁界を増大させることができる。さら
に、前記バイアス下地層３１３，３１３の膜厚を、１８
〜５５Åの範囲とすることで、バルクハウゼンノイズの
発生をより低減させることができる。また、前記バイア
ス下地層１２０、１２０の膜厚を、２０〜５０Åの範囲
とすれば、より一層、バルクハウゼンノイズの発生をよ
り低減させることができる。
１と前記積層体Ｍ１との間、および、前記ハードバイア
ス層３１１，３１１と反強磁性層１４２との間に、結晶
構造が体心立方構造（ｂｃｃ構造）であるＣｒ等からな
るバイアス下地層３１３，３１３を設けることにより、
前記ハードバイアス層３１１，３１１の保磁力および角
型比が大きくなり、前記フリー磁性層１４５の単磁区化
に必要なバイアス磁界を増大させることができる。さら
に、前記バイアス下地層３１３，３１３の膜厚を、１８
〜５５Åの範囲とすることで、バルクハウゼンノイズの
発生をより低減させることができる。また、前記バイア
ス下地層１２０、１２０の膜厚を、２０〜５０Åの範囲
とすれば、より一層、バルクハウゼンノイズの発生をよ
り低減させることができる。
【００４７】本実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気素子
ＭＲ３においては、上述したように、非磁性導電層１４
４の厚さ方向上下に、固定磁性層１２３とフリー磁性層
１２５をそれぞれ単層構造として設けたが、これらを複
層構造としてもよい。巨大磁気抵抗変化を示すメカニズ
ムは、非磁性導電層１４４と固定磁性層１４３とフリー
磁性層１４５との界面、および、非磁性導電層１４６と
固定磁性層１４７とフリー磁性層１４５との界面で生じ
る伝導電子のスピン依存散乱によるものである。Ｃｕな
どからなる前記非磁性導電層１４４，１４６に対し、ス
ピン依存散乱が大きな組み合わせとして、Ｃｏ層が例示
できる。このため、固定磁性層１４３、１４７をＣｏ以
外の材料で形成した場合、固定磁性層１４３，１４７の
非磁性導電層１４４、１４６側の部分を図１の２点鎖線
で示すように薄いＣｏ層で形成することが好ましい。ま
た、フリー磁性層１５５をＣｏ以外の材料で形成した場
合も固定磁性層１４３，１４７の場合と同様に、フリー
磁性層１４５の非磁性導電層１４４，１４６側の部分を
図１の２点鎖線で示すように薄いＣｏ層で形成すること
が好ましい。
ＭＲ３においては、上述したように、非磁性導電層１４
４の厚さ方向上下に、固定磁性層１２３とフリー磁性層
１２５をそれぞれ単層構造として設けたが、これらを複
層構造としてもよい。巨大磁気抵抗変化を示すメカニズ
ムは、非磁性導電層１４４と固定磁性層１４３とフリー
磁性層１４５との界面、および、非磁性導電層１４６と
固定磁性層１４７とフリー磁性層１４５との界面で生じ
る伝導電子のスピン依存散乱によるものである。Ｃｕな
どからなる前記非磁性導電層１４４，１４６に対し、ス
ピン依存散乱が大きな組み合わせとして、Ｃｏ層が例示
できる。このため、固定磁性層１４３、１４７をＣｏ以
外の材料で形成した場合、固定磁性層１４３，１４７の
非磁性導電層１４４、１４６側の部分を図１の２点鎖線
で示すように薄いＣｏ層で形成することが好ましい。ま
た、フリー磁性層１５５をＣｏ以外の材料で形成した場
合も固定磁性層１４３，１４７の場合と同様に、フリー
磁性層１４５の非磁性導電層１４４，１４６側の部分を
図１の２点鎖線で示すように薄いＣｏ層で形成すること
が好ましい。
【００４８】以下、本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁
気素子およびそのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた
薄膜磁気ヘッドの第２実施形態を、図面に基づいて説明
する。 ［第２実施形態］図６は、本発明の第２実施形態のスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見
た場合の構造を示す断面図、図７は、図６のスピンバル
ブ型薄膜磁気素子を示す横断面図である。なお、この第
２実施形態の薄膜磁気ヘッドにおいて、全体の概略構造
は、図１４〜図１６に基づいて先に説明した構造の薄膜
磁気ヘッド１５０と略同等であるが、ＭＲヘッドｈ１に
設けられているスピンバルブ型薄膜磁気素子が異なって
いる。よって、図６および図７に示す第２実施形態の構
造においては、スピンバルブ型薄膜磁気素子の部分につ
いて主に説明し、その他のスライダ部分とインダクティ
ブヘッド（書込ヘッド）部分の構造については説明を省
略する。
気素子およびそのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた
薄膜磁気ヘッドの第２実施形態を、図面に基づいて説明
する。 ［第２実施形態］図６は、本発明の第２実施形態のスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見
た場合の構造を示す断面図、図７は、図６のスピンバル
ブ型薄膜磁気素子を示す横断面図である。なお、この第
２実施形態の薄膜磁気ヘッドにおいて、全体の概略構造
は、図１４〜図１６に基づいて先に説明した構造の薄膜
磁気ヘッド１５０と略同等であるが、ＭＲヘッドｈ１に
設けられているスピンバルブ型薄膜磁気素子が異なって
いる。よって、図６および図７に示す第２実施形態の構
造においては、スピンバルブ型薄膜磁気素子の部分につ
いて主に説明し、その他のスライダ部分とインダクティ
ブヘッド（書込ヘッド）部分の構造については説明を省
略する。
【００４９】この第２実施形態の構造において、図１，
図２に示す第１実施形態と異なるのは、スピンバルブ型
薄膜磁気素子ＭＲ６の構造であり、この実施形態のスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子ＭＲ６は、フリー磁性層を中心
としてその上下に非磁性導電層、固定磁性層、および反
強磁性層が１層ずつ形成された、いわゆるデュアルスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子であって、フリー磁性層／非磁
性導電層／固定磁性層のこの３層の組合わせが上下に２
組存在する。
図２に示す第１実施形態と異なるのは、スピンバルブ型
薄膜磁気素子ＭＲ６の構造であり、この実施形態のスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子ＭＲ６は、フリー磁性層を中心
としてその上下に非磁性導電層、固定磁性層、および反
強磁性層が１層ずつ形成された、いわゆるデュアルスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子であって、フリー磁性層／非磁
性導電層／固定磁性層のこの３層の組合わせが上下に２
組存在する。
【００５０】図６，図７に示すスピンバルブ型薄膜磁気
素子ＭＲ６は、基板側の下地層の上に、下から下地膜３
０と反強磁性層３１とが積層されており、この反強磁性
層３１上に、第１の固定磁性層（下）３２、非磁性中問
層（下）３３、第２の固定磁性層（下）３４、非磁性導
電層３５、フリー磁性層３６（符号３７，３９はＣｏ
膜）、符号３８はＮｉＦｅ合金膜）、非磁性導電層４
０、第２の固定磁性層（上）４１、非磁性中間層（上）
４２、第１の固定磁性層（上）４３、反強磁性層４４、
および、保護層４５の順で積層されて積層体Ｍ２が形成
されている。この積層体Ｍ２では、フリー磁性層３６の
部分の幅がトラック幅Ｔｗに対応する幅とされ、図６に
示すように、記録媒体との対向面側から見た断面形状が
台形状とされている。また、図６に示すように第１の固
定磁性層（下）３２から反強磁性層４４までの積層体Ｍ
２の両側には、ハードバイアス層３１５，３１５と導電
層３１６，３１６が形成されている。そして、前記ハー
ドバイアス層３１５，３１５と前記導電層３１６，３１
６との間には、中間層３１８が設けられ、前記ハードバ
イアス層３１５，３１５と前記積層体Ｍ２との間および
前記ハードバイアス層３１５，３１５と反強磁性層３１
との間には、バイアス下地層３１７，３１７が設けら
れ、該積層体Ｍ２および導電層３１６，３１６の上には
上部ギャップ層１６６が設けられている。
素子ＭＲ６は、基板側の下地層の上に、下から下地膜３
０と反強磁性層３１とが積層されており、この反強磁性
層３１上に、第１の固定磁性層（下）３２、非磁性中問
層（下）３３、第２の固定磁性層（下）３４、非磁性導
電層３５、フリー磁性層３６（符号３７，３９はＣｏ
膜）、符号３８はＮｉＦｅ合金膜）、非磁性導電層４
０、第２の固定磁性層（上）４１、非磁性中間層（上）
４２、第１の固定磁性層（上）４３、反強磁性層４４、
および、保護層４５の順で積層されて積層体Ｍ２が形成
されている。この積層体Ｍ２では、フリー磁性層３６の
部分の幅がトラック幅Ｔｗに対応する幅とされ、図６に
示すように、記録媒体との対向面側から見た断面形状が
台形状とされている。また、図６に示すように第１の固
定磁性層（下）３２から反強磁性層４４までの積層体Ｍ
２の両側には、ハードバイアス層３１５，３１５と導電
層３１６，３１６が形成されている。そして、前記ハー
ドバイアス層３１５，３１５と前記導電層３１６，３１
６との間には、中間層３１８が設けられ、前記ハードバ
イアス層３１５，３１５と前記積層体Ｍ２との間および
前記ハードバイアス層３１５，３１５と反強磁性層３１
との間には、バイアス下地層３１７，３１７が設けら
れ、該積層体Ｍ２および導電層３１６，３１６の上には
上部ギャップ層１６６が設けられている。
【００５１】図６，図７に示すスピンバルブ型薄膜磁気
素子の反強磁性層３１，４４は、第１実施形態のおいて
述べたＰｔＭｎ合金あるいはＸ−Ｍｎ合金で形成されて
いることが好ましいがその好ましい組成範囲は若干異な
る。反強磁性層３１，４４を構成する２元素系のＸ−Ｍ
ｎ合金において、元素Ｘの含有量はＸ＝３７〜６３原子
％（３７原子％以上、６３原子％以下）の範囲が好まし
いが、Ｘ＝４７〜５７原子％の範囲がより好ましい。さ
らに、前記３元素系のＰｔ−Ｍｎ−Ｘ’合金において、
Ｐｔの含有量は３７〜６３原子％が好ましく、元素Ｘ’
の含有量はＸ’＝０．２〜１０原子％の範囲が好まし
い。また、３元素系のＰｔ−Ｍｎ−Ｘ’合金において、
Ｐｔ＋Ｍｎの含有量は４７〜５７原子％が好ましい。
素子の反強磁性層３１，４４は、第１実施形態のおいて
述べたＰｔＭｎ合金あるいはＸ−Ｍｎ合金で形成されて
いることが好ましいがその好ましい組成範囲は若干異な
る。反強磁性層３１，４４を構成する２元素系のＸ−Ｍ
ｎ合金において、元素Ｘの含有量はＸ＝３７〜６３原子
％（３７原子％以上、６３原子％以下）の範囲が好まし
いが、Ｘ＝４７〜５７原子％の範囲がより好ましい。さ
らに、前記３元素系のＰｔ−Ｍｎ−Ｘ’合金において、
Ｐｔの含有量は３７〜６３原子％が好ましく、元素Ｘ’
の含有量はＸ’＝０．２〜１０原子％の範囲が好まし
い。また、３元素系のＰｔ−Ｍｎ−Ｘ’合金において、
Ｐｔ＋Ｍｎの含有量は４７〜５７原子％が好ましい。
【００５２】前記ハードバイアス層３１５が、前記積層
体Ｍ２より幅広の反強磁性層３１上に位置し、かつ、こ
の断面台形状の積層体Ｍ２の両側に位置して形成され、
前記積層体Ｍ２の側面に乗り上げる傾斜部３１５ｂと、
前記フリー磁性層３６とほぼ平行で、前記フリー磁性層
３６の膜厚方向に前記フリー磁性層３６の膜厚よりも大
きな膜厚とされ、前記フリー磁性層３６と同じ階層位置
に配置された平坦部３１５ａとを有するものである なお、ここでの「前記フリー磁性層３６と同じ階層位置
に配置され」とは、少なくともハードバイアス層３１５
の平坦部３１５ａとフリー磁性層３６とが磁気的に主に
接合されている状態を意味し、前記ハードバイアス層３
１５の平坦部３１５ａと前記フリー磁性層３６との接合
部分の厚さが前記フリー磁性層３６の膜厚よりも薄い状
態も含まれる。そして、前記ハードバイアス層３１５，
３１５と前記フリー磁性層３６とは、主に平坦部３１５
ａ，３１５ａにおいて磁気的に接合されている。本実施
形態において、前記ハードバイアス層３１５が、通常、
３００Å程度の厚さとされ、ＣｏＰｔ合金からなること
が望ましい。また、ＣｏＰｔ以外に、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ
合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｔａ（コバルト−クロム−タンタ
ル）合金で形成してもよい。
体Ｍ２より幅広の反強磁性層３１上に位置し、かつ、こ
の断面台形状の積層体Ｍ２の両側に位置して形成され、
前記積層体Ｍ２の側面に乗り上げる傾斜部３１５ｂと、
前記フリー磁性層３６とほぼ平行で、前記フリー磁性層
３６の膜厚方向に前記フリー磁性層３６の膜厚よりも大
きな膜厚とされ、前記フリー磁性層３６と同じ階層位置
に配置された平坦部３１５ａとを有するものである なお、ここでの「前記フリー磁性層３６と同じ階層位置
に配置され」とは、少なくともハードバイアス層３１５
の平坦部３１５ａとフリー磁性層３６とが磁気的に主に
接合されている状態を意味し、前記ハードバイアス層３
１５の平坦部３１５ａと前記フリー磁性層３６との接合
部分の厚さが前記フリー磁性層３６の膜厚よりも薄い状
態も含まれる。そして、前記ハードバイアス層３１５，
３１５と前記フリー磁性層３６とは、主に平坦部３１５
ａ，３１５ａにおいて磁気的に接合されている。本実施
形態において、前記ハードバイアス層３１５が、通常、
３００Å程度の厚さとされ、ＣｏＰｔ合金からなること
が望ましい。また、ＣｏＰｔ以外に、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ
合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｔａ（コバルト−クロム−タンタ
ル）合金で形成してもよい。
【００５３】また、本実施形態において、前記ハードバ
イアス３１５層の下側には、前記ハードバイアス層３１
５と前記積層体Ｍ２との間および前記ハードバイアス層
３１５と反強磁性層３１との間に、バイアス下地層３１
７が設けられたものとしてもよい。前記バイアス下地層
３１７，３１７は、緩衝膜および配向膜であり、Ｃｒ
（クロム）などで形成されることが好ましい。このＣｒ
からなるバイアス下地層３１７を設けることにより、前
述の第１実施形態で説明した作用効果を得ることができ
る。また、前記バイアス下地層３１７，３１７の膜厚
は、１８Å〜５５Åの範囲とすることが好ましい。より
好ましくは、２０Å〜５０Åの範囲である。２０〜５０
Åの範囲内で前記バイアス下地層３１７，３１７を形成
すると、パルクハウゼンノイズの発生率が１０％以下と
著しく低下する。前記バイアス下地層３１７，３１７の
膜厚が５５Åよりも大きいと、フリー磁性層３６の側面
とハードバイアス層３１５との間に介在する前記バイア
ス下地層３１７の影響により、ハードバイアス層３１
５，３１５からフリー磁性層３６に与えられるバイアス
磁界が低下してしまうため、バルクハウゼンノイズの発
生率が２０％以上となり、好ましくない。逆に、バイア
ス下地層３１７の膜厚が１８Åよりも小さい場合も、バ
ルクハウゼンノイズの発生率が２０％以上となるため、
好ましくない。
イアス３１５層の下側には、前記ハードバイアス層３１
５と前記積層体Ｍ２との間および前記ハードバイアス層
３１５と反強磁性層３１との間に、バイアス下地層３１
７が設けられたものとしてもよい。前記バイアス下地層
３１７，３１７は、緩衝膜および配向膜であり、Ｃｒ
（クロム）などで形成されることが好ましい。このＣｒ
からなるバイアス下地層３１７を設けることにより、前
述の第１実施形態で説明した作用効果を得ることができ
る。また、前記バイアス下地層３１７，３１７の膜厚
は、１８Å〜５５Åの範囲とすることが好ましい。より
好ましくは、２０Å〜５０Åの範囲である。２０〜５０
Åの範囲内で前記バイアス下地層３１７，３１７を形成
すると、パルクハウゼンノイズの発生率が１０％以下と
著しく低下する。前記バイアス下地層３１７，３１７の
膜厚が５５Åよりも大きいと、フリー磁性層３６の側面
とハードバイアス層３１５との間に介在する前記バイア
ス下地層３１７の影響により、ハードバイアス層３１
５，３１５からフリー磁性層３６に与えられるバイアス
磁界が低下してしまうため、バルクハウゼンノイズの発
生率が２０％以上となり、好ましくない。逆に、バイア
ス下地層３１７の膜厚が１８Åよりも小さい場合も、バ
ルクハウゼンノイズの発生率が２０％以上となるため、
好ましくない。
【００５４】ところで、図７に示す第１の固定磁性層
（下）３２及び第２の固定磁性層（下）３４に示されて
いる矢印は、それぞれの磁気モーメントの大きさ及びそ
の方向を表しており、前記磁気モーメントの大きさは、
飽和磁化（Ｍｓ）と膜厚（ｔ）とをかけた値で選定され
る。
（下）３２及び第２の固定磁性層（下）３４に示されて
いる矢印は、それぞれの磁気モーメントの大きさ及びそ
の方向を表しており、前記磁気モーメントの大きさは、
飽和磁化（Ｍｓ）と膜厚（ｔ）とをかけた値で選定され
る。
【００５５】図７に示す第１の固定磁性層（下）３２と
第２の固定磁性層（下）３４とは同じ材質、例えばＣｏ
膜で形成され、しかも第２の固定磁性層（下）３４の膜
厚ｔＰ2 が、第１の固定磁性層（下）３２の膜厚ｔＰ1
よりも大きく形成されているために、第２の固定磁性層
（下）３４の方が第１の固定磁性層（下）３２に比べ磁
気モーメントが大きくなっている。なお、本実施形態で
は、第１の固定磁性層（下）３２および第２の固定磁性
層（下）３４が異なる磁気モーメントを有することを必
要としており、従って、第１の固定磁性層（下）３２の
膜厚ｔＰ1 が第２の固定磁性層（下）３４の膜厚ｔＰ2
より厚く形成されていてもよい。図７に示すように第２
の固定磁性層（下）３４は、図示Ｙ方向、すなわち記録
媒体から離れる方向（ハイト方向）に磁化されており、
非磁性中間層１３を介して対向する第１の固定磁性層
（下）３２の磁化は前記第１の固定磁性層１２の磁化方
向と反平行に磁化されている。
第２の固定磁性層（下）３４とは同じ材質、例えばＣｏ
膜で形成され、しかも第２の固定磁性層（下）３４の膜
厚ｔＰ2 が、第１の固定磁性層（下）３２の膜厚ｔＰ1
よりも大きく形成されているために、第２の固定磁性層
（下）３４の方が第１の固定磁性層（下）３２に比べ磁
気モーメントが大きくなっている。なお、本実施形態で
は、第１の固定磁性層（下）３２および第２の固定磁性
層（下）３４が異なる磁気モーメントを有することを必
要としており、従って、第１の固定磁性層（下）３２の
膜厚ｔＰ1 が第２の固定磁性層（下）３４の膜厚ｔＰ2
より厚く形成されていてもよい。図７に示すように第２
の固定磁性層（下）３４は、図示Ｙ方向、すなわち記録
媒体から離れる方向（ハイト方向）に磁化されており、
非磁性中間層１３を介して対向する第１の固定磁性層
（下）３２の磁化は前記第１の固定磁性層１２の磁化方
向と反平行に磁化されている。
【００５６】第１の固定磁性層（下）３２は、反強磁性
層３１に接して形成され、磁場中アニール（熱処理）を
施すことにより、前記第１の固定磁性層（下）３２と反
強磁性層３１との界面にて交換結合磁界（交換異方性磁
界）が発生し、例えば図７に示すように、前記第１の固
定磁性層（下）３２の磁化が、図示Ｙ方向に固定され
る。前記第１の固定磁性層（下）３２の磁化が、図示Ｙ
方向と反対方向に固定されると、非磁性中間層３３を介
して対向する第２の固定磁性層（下）３４の磁化は、第
１の固定磁性層（下）３２の磁化と反平行の状態で固定
される。
層３１に接して形成され、磁場中アニール（熱処理）を
施すことにより、前記第１の固定磁性層（下）３２と反
強磁性層３１との界面にて交換結合磁界（交換異方性磁
界）が発生し、例えば図７に示すように、前記第１の固
定磁性層（下）３２の磁化が、図示Ｙ方向に固定され
る。前記第１の固定磁性層（下）３２の磁化が、図示Ｙ
方向と反対方向に固定されると、非磁性中間層３３を介
して対向する第２の固定磁性層（下）３４の磁化は、第
１の固定磁性層（下）３２の磁化と反平行の状態で固定
される。
【００５７】交換結合磁界が大きいほど、第１の固定磁
性層（下）３２の磁化と第２の固定磁性層（下）３４の
磁化を安定して反平行状態に保つことが可能であり、特
に本実施形態では反強磁性層３１としてブロッキング温
度が高く、しかも第１の固定磁性層（下）３２との界面
で大きい交換結合磁界（交換異方性磁界）を発生させる
ＰｔＭｎ合金を使用することで、前記第１の固定磁性層
（下）３２および第２の固定磁性層（下）３４の磁化状
態を熱的にも安定して保つことができる。
性層（下）３２の磁化と第２の固定磁性層（下）３４の
磁化を安定して反平行状態に保つことが可能であり、特
に本実施形態では反強磁性層３１としてブロッキング温
度が高く、しかも第１の固定磁性層（下）３２との界面
で大きい交換結合磁界（交換異方性磁界）を発生させる
ＰｔＭｎ合金を使用することで、前記第１の固定磁性層
（下）３２および第２の固定磁性層（下）３４の磁化状
態を熱的にも安定して保つことができる。
【００５８】以上のように本実施形態では、第１の固定
磁性層（下）３２と第２の固定磁性層（下）３４との膜
厚比を適正な範囲内に収めることによって、交換結合磁
界（Ｈｅｘ）を大きくでき、第１の固定磁性層（下）３
２と第２の固定磁性層（下）３４との磁化を、熱的にも
安定した反平行状態（フェリ状態）に保つことができ、
しかも△ＭＲ（抵抗変化率）を従来と同程度に確保する
ことが可能である。さらに熱処理中の磁場の大きさおよ
びその方向を適正に制御することによって、第１の固定
磁性層（下）３２および第２の固定磁性層（下）３４の
磁化方向を、得たい方向に制御することが可能になる。
磁性層（下）３２と第２の固定磁性層（下）３４との膜
厚比を適正な範囲内に収めることによって、交換結合磁
界（Ｈｅｘ）を大きくでき、第１の固定磁性層（下）３
２と第２の固定磁性層（下）３４との磁化を、熱的にも
安定した反平行状態（フェリ状態）に保つことができ、
しかも△ＭＲ（抵抗変化率）を従来と同程度に確保する
ことが可能である。さらに熱処理中の磁場の大きさおよ
びその方向を適正に制御することによって、第１の固定
磁性層（下）３２および第２の固定磁性層（下）３４の
磁化方向を、得たい方向に制御することが可能になる。
【００５９】また、図６，図７に示す第１の固定磁性層
（下）３２，（上）４３と第２の固定磁性層、（下）３
４，（上）４１との間に介在する非磁性中間層３３，４
２は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種
あるいは２種以上の合金で形成されていることが好まし
い。
（下）３２，（上）４３と第２の固定磁性層、（下）３
４，（上）４１との間に介在する非磁性中間層３３，４
２は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種
あるいは２種以上の合金で形成されていることが好まし
い。
【００６０】図６，図７に示すように、第２の固定磁性
層（下）３４の上には、Ｃｕなどで形成された非磁性導
電層３５が形成され、さらに前記非磁性導電層３５の上
にフリー磁性層３６が形成されている。ここで、フリー
磁性層３６は、３層で形成されており、前記非磁性導電
層３５，４０に接する側に形成された符号３７，３９の
層はＣｏ膜で形成されている。また中央の層３８は、Ｎ
ｉＦｅ合金や、ＣｏＦｅ合金、あるいはＣｏＮｉＦｅ合
金などで形成されている。なお非磁性導電層３５，４０
に接する側にＣｏ膜の層３７，３９を形成する理由は、
Ｃｕで形成された前記非磁性導電層３５との界面での金
属元素等の拡散を防止でき、また、△ＭＲ（抵抗変化
率）を大きくできるからである。また、前記ハードバイ
アス層３１５のバイアス磁界の影響を受けて、このフリ
ー磁性層３６の磁化は、図示Ｘ１方向に磁化された状態
となっている。
層（下）３４の上には、Ｃｕなどで形成された非磁性導
電層３５が形成され、さらに前記非磁性導電層３５の上
にフリー磁性層３６が形成されている。ここで、フリー
磁性層３６は、３層で形成されており、前記非磁性導電
層３５，４０に接する側に形成された符号３７，３９の
層はＣｏ膜で形成されている。また中央の層３８は、Ｎ
ｉＦｅ合金や、ＣｏＦｅ合金、あるいはＣｏＮｉＦｅ合
金などで形成されている。なお非磁性導電層３５，４０
に接する側にＣｏ膜の層３７，３９を形成する理由は、
Ｃｕで形成された前記非磁性導電層３５との界面での金
属元素等の拡散を防止でき、また、△ＭＲ（抵抗変化
率）を大きくできるからである。また、前記ハードバイ
アス層３１５のバイアス磁界の影響を受けて、このフリ
ー磁性層３６の磁化は、図示Ｘ１方向に磁化された状態
となっている。
【００６１】また、図６，図７に示すように、フリー磁
性層３６の上側には、非磁性導電層４０、第２の固定磁
性層（上）４１、非磁性中間層（上）４２、第１の固定
磁性層（上）４３、反強磁性層４４が積層され、これら
第１の固定磁性層（上）４３と第２の固定磁性層（上）
４１との間に介在する非磁性中間層４２、および、反強
磁性層４４にあっては、第１の固定磁性層（下）３２，
（上）４３の磁化が共に同じ方向に向くようにする必要
性があり、そのために、本発明では、第１の固定磁性層
（下）３２，（上）４３の磁気モーメントＭｓ・ｔＰ1
と、第２の固定磁性層（下）３４，（上）４１の磁気モ
ーメントＭｓ・ｔＰ2 との調整、および熱処理中に印加
する磁場の方向およびその大きさを適正に調節すること
で、デュアルスピンバルブ型薄膜磁気素子として満足に
機能させることができる。
性層３６の上側には、非磁性導電層４０、第２の固定磁
性層（上）４１、非磁性中間層（上）４２、第１の固定
磁性層（上）４３、反強磁性層４４が積層され、これら
第１の固定磁性層（上）４３と第２の固定磁性層（上）
４１との間に介在する非磁性中間層４２、および、反強
磁性層４４にあっては、第１の固定磁性層（下）３２，
（上）４３の磁化が共に同じ方向に向くようにする必要
性があり、そのために、本発明では、第１の固定磁性層
（下）３２，（上）４３の磁気モーメントＭｓ・ｔＰ1
と、第２の固定磁性層（下）３４，（上）４１の磁気モ
ーメントＭｓ・ｔＰ2 との調整、および熱処理中に印加
する磁場の方向およびその大きさを適正に調節すること
で、デュアルスピンバルブ型薄膜磁気素子として満足に
機能させることができる。
【００６２】ここで、第１の固定磁性層（下）３２，
（上）４３の磁化を共に同じ方向に向けておくのは、前
記第１の固定磁性層（下）３２，（上）４３の磁化と反
平行になる第２の固定磁性層（下）３４，（上）４１の
磁化を共に同じ方向に向けておくためであり、その理由
について以下に説明する。
（上）４３の磁化を共に同じ方向に向けておくのは、前
記第１の固定磁性層（下）３２，（上）４３の磁化と反
平行になる第２の固定磁性層（下）３４，（上）４１の
磁化を共に同じ方向に向けておくためであり、その理由
について以下に説明する。
【００６３】図６，図７におけるスピンバルブ型薄膜磁
気素子ＭＲ６では、前記導電層３１６からフリー磁性層
３６、非磁性導電層３５，４０、および第２の固定磁性
層３４，４１にセンス電流が与えられる。記録媒体から
図６，図７に示す図示Ｙ方向に磁界が与えられると、フ
リー磁性層３６の磁化は図示Ｘ１方向からＹ方向に変動
し、このときの非磁性導電層３５，４０とフリー磁性層
３６との界面、および非磁性導電層３５，４０と第２の
固定磁性層３４，４１との界面でスピンに依存した伝導
電子の散乱が起こることにより、電気抵抗が変化し、記
録媒体からの洩れ磁界が検出される。
気素子ＭＲ６では、前記導電層３１６からフリー磁性層
３６、非磁性導電層３５，４０、および第２の固定磁性
層３４，４１にセンス電流が与えられる。記録媒体から
図６，図７に示す図示Ｙ方向に磁界が与えられると、フ
リー磁性層３６の磁化は図示Ｘ１方向からＹ方向に変動
し、このときの非磁性導電層３５，４０とフリー磁性層
３６との界面、および非磁性導電層３５，４０と第２の
固定磁性層３４，４１との界面でスピンに依存した伝導
電子の散乱が起こることにより、電気抵抗が変化し、記
録媒体からの洩れ磁界が検出される。
【００６４】ところで前記センス電流は、実際には、第
１の固定磁性層３２，４３と非磁性中間層３３，４２の
界面などにも流れる。前記第１の固定磁性層３２，４３
は△ＭＲに直接関与せず、前記第１の固定磁性層３２，
４３は、△ＭＲに関与する第２の固定磁性層３４，４１
を適正な方向に固定するための、いわば補助的な役割を
担った層となっている。このためセンス電流が、第１の
固定磁性層３２，４３および非磁性中間層３３，４２に
流れることは、シャントロス（電流ロス）になるが、本
実施形態では、このシャントロスの量を非常に少なくす
ることが可能となっている。
１の固定磁性層３２，４３と非磁性中間層３３，４２の
界面などにも流れる。前記第１の固定磁性層３２，４３
は△ＭＲに直接関与せず、前記第１の固定磁性層３２，
４３は、△ＭＲに関与する第２の固定磁性層３４，４１
を適正な方向に固定するための、いわば補助的な役割を
担った層となっている。このためセンス電流が、第１の
固定磁性層３２，４３および非磁性中間層３３，４２に
流れることは、シャントロス（電流ロス）になるが、本
実施形態では、このシャントロスの量を非常に少なくす
ることが可能となっている。
【００６５】このように、スピンバルブ型薄膜磁気素子
ＭＲ６の△ＭＲは、固定磁性層の固定磁化とフリー磁性
層の変動磁化との関係によって得られるものであるが、
本発明のように固定磁性層が第１の固定磁性層と第２の
固定磁性層の２層に分断された場合にあっては、前記△
ＭＲに直接関与する固定磁性層の層は第２の固定磁性層
であり、第１の固定磁性層は、前記第２の固定磁性層の
磁化を、一定方向に固定しておくためのいわば補助的な
役割を担っている。
ＭＲ６の△ＭＲは、固定磁性層の固定磁化とフリー磁性
層の変動磁化との関係によって得られるものであるが、
本発明のように固定磁性層が第１の固定磁性層と第２の
固定磁性層の２層に分断された場合にあっては、前記△
ＭＲに直接関与する固定磁性層の層は第２の固定磁性層
であり、第１の固定磁性層は、前記第２の固定磁性層の
磁化を、一定方向に固定しておくためのいわば補助的な
役割を担っている。
【００６６】仮に図６，図７に示す第２の固定磁性層
（下）３４，（上）４１の磁化が互いに反対方向に固定
されているとすると、例えば第２の固定磁性層（上）４
１の固定磁化と、フリー磁性層３６の変動磁化との関係
では抵抗が大きくなっても、第２の固定磁性層（下）３
４の固定磁化と、フリー磁性層３６の変動磁化との関係
では抵抗が非常に小さくなってしまう。
（下）３４，（上）４１の磁化が互いに反対方向に固定
されているとすると、例えば第２の固定磁性層（上）４
１の固定磁化と、フリー磁性層３６の変動磁化との関係
では抵抗が大きくなっても、第２の固定磁性層（下）３
４の固定磁化と、フリー磁性層３６の変動磁化との関係
では抵抗が非常に小さくなってしまう。
【００６７】この問題は、本発明のように、固定磁性層
を非磁性中間層を介して２層に分断したデュアルスピン
バルブ型薄膜磁気素子に限ったことではなく、他のデュ
アルスピンバルブ型薄膜磁気素子であっても同じことで
あり、シングルスピンバルブ型薄膜磁気素子に比ベ△Ｍ
Ｒを大きくでき、大きな出力を得ることができるデュア
ルスピンパルブ型薄膜磁気素子の特性を発揮させるに
は、フリー磁性層の上下に形成される固定磁性層を共に
同じ方向に固定しておく必要がある。
を非磁性中間層を介して２層に分断したデュアルスピン
バルブ型薄膜磁気素子に限ったことではなく、他のデュ
アルスピンバルブ型薄膜磁気素子であっても同じことで
あり、シングルスピンバルブ型薄膜磁気素子に比ベ△Ｍ
Ｒを大きくでき、大きな出力を得ることができるデュア
ルスピンパルブ型薄膜磁気素子の特性を発揮させるに
は、フリー磁性層の上下に形成される固定磁性層を共に
同じ方向に固定しておく必要がある。
【００６８】ところで本実施形態では、図６，図７に示
すように、フリー磁性層３６よりも下側に形成された固
定磁性層は、第２の固定磁性層（下）３４のＭｓ・ｔＰ
2 の方が、第１の固定磁性層（下）３２のＭｓ・ｔＰ1
に比べて大きくなっており、Ｍｓ・ｔＰ2 の大きい第２
の固定磁性層（下）３４の磁化が図示Ｙ方向に固定され
ている。ここで、第２の固定磁性層（下）３４のＭｓ・
ｔＰ2 と、第１の固定磁性層（下）３２のＭｓ・ｔＰ1
とを足し合わせた、いわゆる合成磁気モーメントは、Ｍ
ｓ・ｔＰ2 の大きい第２の固定磁性層（下）３４の磁気
モーメントに支配され、図示Ｙ方向に向けられている。
すように、フリー磁性層３６よりも下側に形成された固
定磁性層は、第２の固定磁性層（下）３４のＭｓ・ｔＰ
2 の方が、第１の固定磁性層（下）３２のＭｓ・ｔＰ1
に比べて大きくなっており、Ｍｓ・ｔＰ2 の大きい第２
の固定磁性層（下）３４の磁化が図示Ｙ方向に固定され
ている。ここで、第２の固定磁性層（下）３４のＭｓ・
ｔＰ2 と、第１の固定磁性層（下）３２のＭｓ・ｔＰ1
とを足し合わせた、いわゆる合成磁気モーメントは、Ｍ
ｓ・ｔＰ2 の大きい第２の固定磁性層（下）３４の磁気
モーメントに支配され、図示Ｙ方向に向けられている。
【００６９】一方、フリー磁性層３６よりも上側に形成
された固定磁性層は、第１の固定磁性層（上）４３のＭ
ｓ・ｔＰ1 の方が、第２の固定磁性層（上）４１のＭｓ
・ｔＰ2 に比べて大きくなっており、Ｍｓ・ｔＰ1 の大
きい第１の固定磁性層（上）４３の磁化が図示Ｙ方向と
反対方向に固定されている。第１の固定磁性層（上）４
３のＭｓ・ｔＰ1 と、第２の固定磁性層（上）４１のＭ
ｓ・ｔＰ2 とを足した、いわゆる合成磁気モーメント
は、第１の固定磁性層（上）４３のＭｓ・ｔＰ1に支配
され、図示Ｙ方向と反対方向に向けられている。
された固定磁性層は、第１の固定磁性層（上）４３のＭ
ｓ・ｔＰ1 の方が、第２の固定磁性層（上）４１のＭｓ
・ｔＰ2 に比べて大きくなっており、Ｍｓ・ｔＰ1 の大
きい第１の固定磁性層（上）４３の磁化が図示Ｙ方向と
反対方向に固定されている。第１の固定磁性層（上）４
３のＭｓ・ｔＰ1 と、第２の固定磁性層（上）４１のＭ
ｓ・ｔＰ2 とを足した、いわゆる合成磁気モーメント
は、第１の固定磁性層（上）４３のＭｓ・ｔＰ1に支配
され、図示Ｙ方向と反対方向に向けられている。
【００７０】すなわち、図６，図７に示すデュアルスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子では、フリー磁性層３６の上下
で、第１の固定磁性層のＭｓ・ｔＰ1 と第２の固定磁性
層のＭｓ・ｔＰ2 を足して求めることができる合成磁気
モーメントの方向が反対方向になっているのである。こ
のためフリー磁性層３６よりも下側で形成される図示Ｙ
方向に向けられた合成磁気モーメントと、前記フリー磁
性層３６よりも上側で形成される図示Ｙ方向と反対方向
に向けられた合成磁気モーメントとが、図示左周りの磁
界を形成している。従って、前記合成磁気モーメントに
よって形成される磁界により、第１の固定磁性層（下）
３２，（上）４３の磁化と第２の固定磁性層（下）３
４，（上）４１の磁化とがさらに安定したフェリ状態を
保つことが可能である。
ンバルブ型薄膜磁気素子では、フリー磁性層３６の上下
で、第１の固定磁性層のＭｓ・ｔＰ1 と第２の固定磁性
層のＭｓ・ｔＰ2 を足して求めることができる合成磁気
モーメントの方向が反対方向になっているのである。こ
のためフリー磁性層３６よりも下側で形成される図示Ｙ
方向に向けられた合成磁気モーメントと、前記フリー磁
性層３６よりも上側で形成される図示Ｙ方向と反対方向
に向けられた合成磁気モーメントとが、図示左周りの磁
界を形成している。従って、前記合成磁気モーメントに
よって形成される磁界により、第１の固定磁性層（下）
３２，（上）４３の磁化と第２の固定磁性層（下）３
４，（上）４１の磁化とがさらに安定したフェリ状態を
保つことが可能である。
【００７１】更に、図７に示すセンス電流１１４は、主
に比抵抗の小さい非磁性導電層３５，４０を中心にして
流れ、センス電流１１４を流すことにより右ネジの法則
によってセンス電流磁界が形成されることになるが、セ
ンス電流１１４を図７の方向に流すことにより、フリー
磁性層３６の下側に形成された第１の固定磁性層（下）
３２／非磁性中間層（下）３３／第２の固定磁性層
（下）３４の場所にセンス電流が作るセンス電流磁界の
方向を、前記第１の固定磁性層（下）３２／非磁性中間
層（下）３３／第２の固定磁性層（下）３４の合成磁気
モーメントの方向と一致させることができ、さらに、フ
リー磁性層３６よりも上側に形成された第１の固定磁性
層（上）４３／非磁性中間層（上）４２／第２の固定磁
性層（上）４１の場所にセンス電流が作るセンス電流磁
界を、前記第１の固定磁性層（上）４３／非磁性中間層
（上）４２／第２の固定磁性層（上）４１の合成磁気モ
ーメントの方向と一致させることができる。
に比抵抗の小さい非磁性導電層３５，４０を中心にして
流れ、センス電流１１４を流すことにより右ネジの法則
によってセンス電流磁界が形成されることになるが、セ
ンス電流１１４を図７の方向に流すことにより、フリー
磁性層３６の下側に形成された第１の固定磁性層（下）
３２／非磁性中間層（下）３３／第２の固定磁性層
（下）３４の場所にセンス電流が作るセンス電流磁界の
方向を、前記第１の固定磁性層（下）３２／非磁性中間
層（下）３３／第２の固定磁性層（下）３４の合成磁気
モーメントの方向と一致させることができ、さらに、フ
リー磁性層３６よりも上側に形成された第１の固定磁性
層（上）４３／非磁性中間層（上）４２／第２の固定磁
性層（上）４１の場所にセンス電流が作るセンス電流磁
界を、前記第１の固定磁性層（上）４３／非磁性中間層
（上）４２／第２の固定磁性層（上）４１の合成磁気モ
ーメントの方向と一致させることができる。
【００７２】センス電流磁界の方向と合成磁気モーメン
トの方向を一致させることのメリットは、簡単に言え
ば、前記固定磁性層の熱的安定性を高めることができる
ことと、大きなセンス電流を流せることができるので、
再生出力を向上できるという、非常に大きいメリットが
ある。センス電流磁界と合成磁気モーメントの方向に関
するこれらの関係は、フリー磁性層３６の上下に形成さ
れる固定磁性層の合成磁気モーメントが図示左周りの磁
界を形成しているからである。
トの方向を一致させることのメリットは、簡単に言え
ば、前記固定磁性層の熱的安定性を高めることができる
ことと、大きなセンス電流を流せることができるので、
再生出力を向上できるという、非常に大きいメリットが
ある。センス電流磁界と合成磁気モーメントの方向に関
するこれらの関係は、フリー磁性層３６の上下に形成さ
れる固定磁性層の合成磁気モーメントが図示左周りの磁
界を形成しているからである。
【００７３】通常、ハードディスク装置内の素子温度は
センス電流の増大によるジュール熱によって約２００℃
程度まで上昇し、さらに、記録媒体の回転数の増大など
によって、環境温度がさらに上昇する傾向にある。この
ように素子温度が上昇すると、交換結合磁界は低下する
が、本実施形態によれば、合成磁気モーメントで形成さ
れる磁界と、センス電流磁界により、熱的にも安定して
第１の固定磁性層（下）３２，（上）４３の磁化と第２
の固定磁性層（下）３４，（上）４１の磁化とをフェリ
状態に保つことができる。
センス電流の増大によるジュール熱によって約２００℃
程度まで上昇し、さらに、記録媒体の回転数の増大など
によって、環境温度がさらに上昇する傾向にある。この
ように素子温度が上昇すると、交換結合磁界は低下する
が、本実施形態によれば、合成磁気モーメントで形成さ
れる磁界と、センス電流磁界により、熱的にも安定して
第１の固定磁性層（下）３２，（上）４３の磁化と第２
の固定磁性層（下）３４，（上）４１の磁化とをフェリ
状態に保つことができる。
【００７４】また本発明では、フリー磁性層３６よりも
下側に形成された第１の固定磁性層（下）３２のＭｓ・
ｔＰ1 を、第２の固定磁性層３４のＭｓ・ｔＰ2 よりも
大きくし、かつ、前記フリー磁性層３６よりも上側に形
成された第１の固定磁性層４３のＭｓ・ｔＰ1 を第２の
固定磁性層４１のＭｓ・ｔＰ2 よりも小さくしてもよ
い。この場合においても、第１の固定磁性層（下）３
２，（上）４３の磁化を得たい方向、すなわち図示Ｙ方
向あるいは図示Ｙ方向と反対方向に５ｋ（Ｏｅ）以上の
磁界を印加することによって、フリー磁性層３６の上下
に形成された第２の固定磁性層（下）３４，（上）４１
を同じ方向に向けて固定でき、しかも図示右回りのある
いは左回りの合成磁気モーメントによる磁界を形成でき
る。
下側に形成された第１の固定磁性層（下）３２のＭｓ・
ｔＰ1 を、第２の固定磁性層３４のＭｓ・ｔＰ2 よりも
大きくし、かつ、前記フリー磁性層３６よりも上側に形
成された第１の固定磁性層４３のＭｓ・ｔＰ1 を第２の
固定磁性層４１のＭｓ・ｔＰ2 よりも小さくしてもよ
い。この場合においても、第１の固定磁性層（下）３
２，（上）４３の磁化を得たい方向、すなわち図示Ｙ方
向あるいは図示Ｙ方向と反対方向に５ｋ（Ｏｅ）以上の
磁界を印加することによって、フリー磁性層３６の上下
に形成された第２の固定磁性層（下）３４，（上）４１
を同じ方向に向けて固定でき、しかも図示右回りのある
いは左回りの合成磁気モーメントによる磁界を形成でき
る。
【００７５】以上、図６，図７に示したスピンバルブ型
薄膜磁気素子ＭＲ４によれば、固定磁性層を、非磁性中
間層を介して第１の固定磁性層と第２の固定磁性層との
２層に分断し、この２層の固定磁性層問に発生する交換
結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）によって前記２層の固定
磁性層の磁化を反平行状態（フェリ状態）にすることに
より、熱的に安定した固定磁性層の磁化状態を保つこと
ができる。特に本実施形態では、反強磁性層としてプロ
ッキング温度が非常に高く、また第１の固定磁性層との
界面で大きい交換結合磁界（交換異方性磁界）を発生す
るＰｔＭｎ合金を使用することにより、第１の固定磁性
層と第２の固定磁性層との磁化状態を、より熱的安定性
に優れたものにできる。
薄膜磁気素子ＭＲ４によれば、固定磁性層を、非磁性中
間層を介して第１の固定磁性層と第２の固定磁性層との
２層に分断し、この２層の固定磁性層問に発生する交換
結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）によって前記２層の固定
磁性層の磁化を反平行状態（フェリ状態）にすることに
より、熱的に安定した固定磁性層の磁化状態を保つこと
ができる。特に本実施形態では、反強磁性層としてプロ
ッキング温度が非常に高く、また第１の固定磁性層との
界面で大きい交換結合磁界（交換異方性磁界）を発生す
るＰｔＭｎ合金を使用することにより、第１の固定磁性
層と第２の固定磁性層との磁化状態を、より熱的安定性
に優れたものにできる。
【００７６】さらに、本実施形態では、反強磁性層とし
てＰｔＭｎ合金など第１の固定磁性層との界面で交換結
合磁界（交換異方性磁界）を発生させるために熱処理を
必要とする反強磁性材料を使用した場合に、第１の固定
磁性層のＭｓ・ｔＰ1 と第２の固定磁性層のＭｓ・ｔＰ
2 とを異なる値で形成し、さらに熱処理中の印加磁場の
大きさおよびその方向を適正に調節することによって、
前記第１の固定磁性層（および第２の固定磁性層）の磁
化を、得たい方向に磁化させることが可能である。
てＰｔＭｎ合金など第１の固定磁性層との界面で交換結
合磁界（交換異方性磁界）を発生させるために熱処理を
必要とする反強磁性材料を使用した場合に、第１の固定
磁性層のＭｓ・ｔＰ1 と第２の固定磁性層のＭｓ・ｔＰ
2 とを異なる値で形成し、さらに熱処理中の印加磁場の
大きさおよびその方向を適正に調節することによって、
前記第１の固定磁性層（および第２の固定磁性層）の磁
化を、得たい方向に磁化させることが可能である。
【００７７】特に図６，図７に示すデュアルスピンバル
ブ型薄膜磁気素子にあっては、第１の固定磁性層（下）
３２，（上）４３のＭｓ・ｔＰ1 と第２の固定磁性層
（下）３４，（上）４１のＭｓ・ｔＰ2 を適正に調節
し、さらに熱処理中の印加磁場の大きさおよびその方向
を適正に調節することによって、△ＭＲに関与するフリ
ー磁性層３６の上下に形成された２つの第２の固定磁性
層（下）３４，（上）４１の磁化を共に同じ方向に固定
でき、かつフリー磁性層３６の上下に形成される合成磁
気モーメントを互いに反対方向に形成できることによっ
て、前記合成磁気モーメントによる磁界の形成、およ
び、前記合成磁気モーメントによる磁界とセンス電流磁
界との方向を一致させることができ、固定磁性層の磁化
の熱的安定性をさらに向上させることが可能である。
ブ型薄膜磁気素子にあっては、第１の固定磁性層（下）
３２，（上）４３のＭｓ・ｔＰ1 と第２の固定磁性層
（下）３４，（上）４１のＭｓ・ｔＰ2 を適正に調節
し、さらに熱処理中の印加磁場の大きさおよびその方向
を適正に調節することによって、△ＭＲに関与するフリ
ー磁性層３６の上下に形成された２つの第２の固定磁性
層（下）３４，（上）４１の磁化を共に同じ方向に固定
でき、かつフリー磁性層３６の上下に形成される合成磁
気モーメントを互いに反対方向に形成できることによっ
て、前記合成磁気モーメントによる磁界の形成、およ
び、前記合成磁気モーメントによる磁界とセンス電流磁
界との方向を一致させることができ、固定磁性層の磁化
の熱的安定性をさらに向上させることが可能である。
【００７８】このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子Ｍ
Ｒ６では、前記ハードバイアス層３１５，３１５が、反
強磁性層３１上に位置し、かつ、断面台形状の積層体Ｍ
２のトラック幅Ｔｗ方向両側に形成され、フリー磁性層
３６とほぼ平行で、前記フリー磁性層３６の膜厚方向に
前記フリー磁性層３６の膜厚よりも大きな膜厚とされ、
前記フリー磁性層３６と同じ階層位置に配置された平坦
部３１５ａ，３１５ａを有するものであるので、フリー
磁性層３６の側面と前記ハードバイアス層３１５，３１
５の平坦部３１５ａ，３１５ａとを充分磁気的に接合す
ることができ、前記フリー磁性層３６に十分なバイアス
磁界を与えることができる。このため、前記フリー磁性
層３６の磁化方向を意図した方向に揃えやすく、バルク
ハウゼンノイズの発生を低減することができる。
Ｒ６では、前記ハードバイアス層３１５，３１５が、反
強磁性層３１上に位置し、かつ、断面台形状の積層体Ｍ
２のトラック幅Ｔｗ方向両側に形成され、フリー磁性層
３６とほぼ平行で、前記フリー磁性層３６の膜厚方向に
前記フリー磁性層３６の膜厚よりも大きな膜厚とされ、
前記フリー磁性層３６と同じ階層位置に配置された平坦
部３１５ａ，３１５ａを有するものであるので、フリー
磁性層３６の側面と前記ハードバイアス層３１５，３１
５の平坦部３１５ａ，３１５ａとを充分磁気的に接合す
ることができ、前記フリー磁性層３６に十分なバイアス
磁界を与えることができる。このため、前記フリー磁性
層３６の磁化方向を意図した方向に揃えやすく、バルク
ハウゼンノイズの発生を低減することができる。
【００７９】また、ハードバイアス層３１５，３１５
は、前記積層体Ｍ２の側面に乗り上げる傾斜部３１５
ｂ，３１５ｂを有し、積層体Ｍ２の側面の下部から上部
にかけて形成されているので、ハードバイアス層３１
５，３１５と積層体Ｍ２の固定磁性層３２から反強磁性
層４４までの各層とにおける、バイアス下地層３１７を
介したそれぞれの接触面積を大きくすることができ、ス
ピンバルブ型薄膜磁気素子ＭＲ６の直流抵抗（ＤＣＲ）
を小さくすることが可能となる。このため、検出出力が
大きくなり、読み取り精度が安定する。
は、前記積層体Ｍ２の側面に乗り上げる傾斜部３１５
ｂ，３１５ｂを有し、積層体Ｍ２の側面の下部から上部
にかけて形成されているので、ハードバイアス層３１
５，３１５と積層体Ｍ２の固定磁性層３２から反強磁性
層４４までの各層とにおける、バイアス下地層３１７を
介したそれぞれの接触面積を大きくすることができ、ス
ピンバルブ型薄膜磁気素子ＭＲ６の直流抵抗（ＤＣＲ）
を小さくすることが可能となる。このため、検出出力が
大きくなり、読み取り精度が安定する。
【００８０】また、前記ハードバイアス層３１５，３１
５と前記積層体Ｍ２との間および前記ハードバイアス層
３１５，３１５と反強磁性層３１との間に、結晶構造が
体心立方構造（ｂｃｃ構造）であるＣｒ等からなるバイ
アス下地層３１７，３１７を設けることにより、前記ハ
ードバイアス層３１５，３１５の保磁力および角型比が
大きくなり、前記フリー磁性層３６の単磁区化に必要な
バイアス磁界を増大させることができ、また、バルクハ
ウゼンノイズの発生をより低減させることができる。
５と前記積層体Ｍ２との間および前記ハードバイアス層
３１５，３１５と反強磁性層３１との間に、結晶構造が
体心立方構造（ｂｃｃ構造）であるＣｒ等からなるバイ
アス下地層３１７，３１７を設けることにより、前記ハ
ードバイアス層３１５，３１５の保磁力および角型比が
大きくなり、前記フリー磁性層３６の単磁区化に必要な
バイアス磁界を増大させることができ、また、バルクハ
ウゼンノイズの発生をより低減させることができる。
【００８１】以下、本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁
気素子およびそのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた
薄膜磁気ヘッドの第３実施形態を、図面に基づいて説明
する。 「第３実施形態」図８は、本第３実施形態のスピンバル
ブ型薄膜磁気素子の構造を模式的に示す横断面図、図９
は、図８に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子を記録媒体
との対向面から見た構造を模式的に示した断面図であ
る。このスピンバルブ型薄膜磁気素子ＭＲ９は、フリー
磁性層を中心にしてその上下に非磁性導電層、固定磁性
層、および反強磁性層が積層されたデュアルスピンバル
ブ型薄膜磁気素子であり、前述の図１，図２，図６，図
７に示す第１および第２実施形態と異なるところは、前
記フリー磁性層、および固定磁性層が、非磁性中間層を
介して２層に分断されて形成されている点である。
気素子およびそのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた
薄膜磁気ヘッドの第３実施形態を、図面に基づいて説明
する。 「第３実施形態」図８は、本第３実施形態のスピンバル
ブ型薄膜磁気素子の構造を模式的に示す横断面図、図９
は、図８に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子を記録媒体
との対向面から見た構造を模式的に示した断面図であ
る。このスピンバルブ型薄膜磁気素子ＭＲ９は、フリー
磁性層を中心にしてその上下に非磁性導電層、固定磁性
層、および反強磁性層が積層されたデュアルスピンバル
ブ型薄膜磁気素子であり、前述の図１，図２，図６，図
７に示す第１および第２実施形態と異なるところは、前
記フリー磁性層、および固定磁性層が、非磁性中間層を
介して２層に分断されて形成されている点である。
【００８２】図８，図９に示すスピンバルブ型薄膜磁気
素子ＭＲ９において、最も下側に形成されている層は、
図１５、図１６に示した下部ギャップ層１６３上に形成
されたＴａ等からなる下地膜９１であり、この下地層９
１の上に反強磁性層９２が積層されている。この反強磁
性層９２の上には、第１の固定磁性層（下）９３、非磁
性中間層９４（下）、第２の固定磁性層（下）９５、非
磁性導電層９６、第２のフリー磁性層９７、非磁性中間
層１００、第１のフリー磁性層１０１、非磁性導電層１
０４、第２の固定磁性層（上）１０５、非磁性中間層
（上）１０６、第１の固定磁性層（上）１０７、反強磁
性層１０８、およびＴａ等からなる保護層１０９が積層
されて、積層体Ｍ３が形成されている。また、図８に示
すように積層体Ｍ３の両側には、ハードバイアス層３２
０，３２０と導電層３２１、３２１が形成されている。
そして、前記ハードバイアス層３２０，３２０と前記導
電層３２１，３２１との間には、中間層３２３が設けら
れ、前記ハードバイアス層３２０，３２０と前記積層体
Ｍ３との間および前記ハードバイアス層３２０，３２０
と反強磁性層９２との間には、バイアス下地層３２２，
３２２が設けられている。
素子ＭＲ９において、最も下側に形成されている層は、
図１５、図１６に示した下部ギャップ層１６３上に形成
されたＴａ等からなる下地膜９１であり、この下地層９
１の上に反強磁性層９２が積層されている。この反強磁
性層９２の上には、第１の固定磁性層（下）９３、非磁
性中間層９４（下）、第２の固定磁性層（下）９５、非
磁性導電層９６、第２のフリー磁性層９７、非磁性中間
層１００、第１のフリー磁性層１０１、非磁性導電層１
０４、第２の固定磁性層（上）１０５、非磁性中間層
（上）１０６、第１の固定磁性層（上）１０７、反強磁
性層１０８、およびＴａ等からなる保護層１０９が積層
されて、積層体Ｍ３が形成されている。また、図８に示
すように積層体Ｍ３の両側には、ハードバイアス層３２
０，３２０と導電層３２１、３２１が形成されている。
そして、前記ハードバイアス層３２０，３２０と前記導
電層３２１，３２１との間には、中間層３２３が設けら
れ、前記ハードバイアス層３２０，３２０と前記積層体
Ｍ３との間および前記ハードバイアス層３２０，３２０
と反強磁性層９２との間には、バイアス下地層３２２，
３２２が設けられている。
【００８３】まず各層の材質について説明する。反強磁
性層９２，１０８は、ＰｔＭｎ合金あるいはＸ−Ｍｎ合
金、あるいは、Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’合金（ただし前記組成
式において、ＸはＰｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕのなかから選
択される１種を示し、Ｘ’はＰｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，
Ａｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｎｉのなかから選択される１種また
は２種以上を示す）で形成されていることが好ましい。
第１の固定磁性層（下）９３，（上）１０７、および第
２の固定磁性層（下）９５，（上）１０５は、Ｃｏ膜、
ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、あるいはＣｏＮｉＦｅ合
金などで形成されている。また第１の固定磁性層（下）
９３，（上）１０７と第２の固定磁性層（下）９５，
（上）１０５間に形成されている非磁性中間層（下）９
４，（上）１０６および第１のフリー磁性層１０１と第
２のフリー磁性層９７間に形成されている非磁性中間層
１００は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち
１種あるいは２種以上の合金で形成されていることが好
ましい。さらに非磁性導電層９６，１０４はＣｕなどで
形成されている。
性層９２，１０８は、ＰｔＭｎ合金あるいはＸ−Ｍｎ合
金、あるいは、Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’合金（ただし前記組成
式において、ＸはＰｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕのなかから選
択される１種を示し、Ｘ’はＰｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，
Ａｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｎｉのなかから選択される１種また
は２種以上を示す）で形成されていることが好ましい。
第１の固定磁性層（下）９３，（上）１０７、および第
２の固定磁性層（下）９５，（上）１０５は、Ｃｏ膜、
ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、あるいはＣｏＮｉＦｅ合
金などで形成されている。また第１の固定磁性層（下）
９３，（上）１０７と第２の固定磁性層（下）９５，
（上）１０５間に形成されている非磁性中間層（下）９
４，（上）１０６および第１のフリー磁性層１０１と第
２のフリー磁性層９７間に形成されている非磁性中間層
１００は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち
１種あるいは２種以上の合金で形成されていることが好
ましい。さらに非磁性導電層９６，１０４はＣｕなどで
形成されている。
【００８４】図８，図９に示すように、第１のフリー磁
性層１０１および第２のフリー磁性層９７は２層で形成
されている。非磁性導電層９６，１０４に接する側に形
成された第１のフリー磁性層１０１の層１０３および第
２のフリー磁性層９７の層９８はＣｏ膜で形成されてい
る。また、非磁性中間層１００を介して形成されている
第１のフリー磁性層１０１の層１０２および第２のフリ
ー磁性層９７の層９９は、例えば、ＮｉＦｅ合金、Ｃｏ
Ｆｅ合金、あるいはＣｏＮｉＦｅ合金などで形成されて
いる。非磁性導電層９６，１０４側に接する層９８，１
０３をＣｏ膜で形成することにより、△ＭＲを大きくで
き、しかも非磁性導電層９６，１０４との拡散を防止す
ることができる。
性層１０１および第２のフリー磁性層９７は２層で形成
されている。非磁性導電層９６，１０４に接する側に形
成された第１のフリー磁性層１０１の層１０３および第
２のフリー磁性層９７の層９８はＣｏ膜で形成されてい
る。また、非磁性中間層１００を介して形成されている
第１のフリー磁性層１０１の層１０２および第２のフリ
ー磁性層９７の層９９は、例えば、ＮｉＦｅ合金、Ｃｏ
Ｆｅ合金、あるいはＣｏＮｉＦｅ合金などで形成されて
いる。非磁性導電層９６，１０４側に接する層９８，１
０３をＣｏ膜で形成することにより、△ＭＲを大きくで
き、しかも非磁性導電層９６，１０４との拡散を防止す
ることができる。
【００８５】ところで、本発明では前述したように、反
強磁性層９２，１０８としてＰｔＭｎ合金など、第１の
固定磁性層（下）９３，（上）１０７との界面で交換結
合磁界（交換異方性磁界）を発生させるために熱処理を
必要とする反強磁性材料を使用している。しかし、フリ
ー磁性層９７，１０１よりも下側に形成されている反強
磁性層９２と第１の固定磁性層（下）９３との界面で
は、金属元素の拡散が発生しやすく熱拡散層が形成され
やすくなっているために、前記第１の固定磁性層（下）
９３として機能する磁気的な膜厚は実際の膜厚ｔＰ1 よ
りも薄くなっている。従ってフリー磁性層９７，１０１
よりも上側の積層膜で発生する交換結合磁界と、下側の
積層膜から発生する交換結合磁界をほぽ等しくするに
は、フリー磁性層９７，１０１よりも下側に形成されて
いる（第１の固定磁性層（下）９３の膜厚ｔＰ1／第２
の固定磁性層（下）９５の膜厚ｔＰ2 ）が、フリー磁性
層９７，１０１よりも上側に形成されている（第１の固
定磁性層（上）１０７の膜厚ｔＰ1 ／第２の固定磁性層
（上）１０５の膜厚ｔＰ2 よりも大きい方が好ましい。
フリー磁性層９７，１０１よりも上側の積層膜から発生
する交換結合磁界と、下側の積層膜から発生する交換結
合磁界とを等しくすることにより、前記交換結合磁界の
製造プロセス劣化が少なく、磁気へッドの信頼性を向上
させることができる。
強磁性層９２，１０８としてＰｔＭｎ合金など、第１の
固定磁性層（下）９３，（上）１０７との界面で交換結
合磁界（交換異方性磁界）を発生させるために熱処理を
必要とする反強磁性材料を使用している。しかし、フリ
ー磁性層９７，１０１よりも下側に形成されている反強
磁性層９２と第１の固定磁性層（下）９３との界面で
は、金属元素の拡散が発生しやすく熱拡散層が形成され
やすくなっているために、前記第１の固定磁性層（下）
９３として機能する磁気的な膜厚は実際の膜厚ｔＰ1 よ
りも薄くなっている。従ってフリー磁性層９７，１０１
よりも上側の積層膜で発生する交換結合磁界と、下側の
積層膜から発生する交換結合磁界をほぽ等しくするに
は、フリー磁性層９７，１０１よりも下側に形成されて
いる（第１の固定磁性層（下）９３の膜厚ｔＰ1／第２
の固定磁性層（下）９５の膜厚ｔＰ2 ）が、フリー磁性
層９７，１０１よりも上側に形成されている（第１の固
定磁性層（上）１０７の膜厚ｔＰ1 ／第２の固定磁性層
（上）１０５の膜厚ｔＰ2 よりも大きい方が好ましい。
フリー磁性層９７，１０１よりも上側の積層膜から発生
する交換結合磁界と、下側の積層膜から発生する交換結
合磁界とを等しくすることにより、前記交換結合磁界の
製造プロセス劣化が少なく、磁気へッドの信頼性を向上
させることができる。
【００８６】ところで、図８，図９に示すデュアルスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子ＭＲ９においては、フリー磁性
層９７，１０１の上下に形成されている第２の固定磁性
層（下）９５，（上）１０５の磁化を互いに反対方向に
向けておく必要がある。これはフリー磁性層が第１のフ
リー磁性層１０１と第２のフリー磁性層９７の２層に分
断されて形成されており、前記第１のフリー磁性層１０
１の磁化と第２のフリー磁性層９７の磁化とが反平行に
なっているからである。例えば図８，図９に示すよう
に、第１のフリー磁性層１０１の磁化が図示Ｘ１方向と
反対方向に磁化されているとすると、前記第１のフリー
磁性層１０１との交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）に
よって、第２のフリー磁性層９７の磁化は、図示Ｘ１方
向に磁化された状態となっている。前記第１のフリー磁
性層１０１および第２のフリー磁性層９７の磁化は、フ
ェリ状態を保ちながら、外部磁界の影響を受けて反転す
るようになっている。
ンバルブ型薄膜磁気素子ＭＲ９においては、フリー磁性
層９７，１０１の上下に形成されている第２の固定磁性
層（下）９５，（上）１０５の磁化を互いに反対方向に
向けておく必要がある。これはフリー磁性層が第１のフ
リー磁性層１０１と第２のフリー磁性層９７の２層に分
断されて形成されており、前記第１のフリー磁性層１０
１の磁化と第２のフリー磁性層９７の磁化とが反平行に
なっているからである。例えば図８，図９に示すよう
に、第１のフリー磁性層１０１の磁化が図示Ｘ１方向と
反対方向に磁化されているとすると、前記第１のフリー
磁性層１０１との交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）に
よって、第２のフリー磁性層９７の磁化は、図示Ｘ１方
向に磁化された状態となっている。前記第１のフリー磁
性層１０１および第２のフリー磁性層９７の磁化は、フ
ェリ状態を保ちながら、外部磁界の影響を受けて反転す
るようになっている。
【００８７】図８，図９に示す磁気抵抗効果型薄膜磁気
素子ＭＲ９にあっては、第１のフリー磁性層１０１の磁
化および第２のフリー磁性層９７の磁化は共に△ＭＲに
関与する層となっており、前記第１のフリー磁性層１０
１および第２のフリー磁性層９７の変動磁化と、第２の
固定磁性層（下）９５，（上）１０５の固定磁化との関
係で電気抵抗が変化する。いわゆるシングルスピンバル
ブ型薄膜磁気素子に比べ大きい△ＭＲを期待できるデユ
アルスピンバルブ型薄膜磁気素子としての機能を発揮さ
せるには、第１のフリー磁性層１０１と第２の固定磁性
層（上）１０５との抵抗変化および、第２のフリー磁性
層９７と第２の固定磁性層（下）９５との抵抗変化が、
ともに同じ増減の変動となるように、前記第２の固定磁
性層（下）９５，（上）１０５の磁化方向を制御する必
要性がある。すなわち、第１のフリー磁性層１０１と第
２の固定磁性層（上）１０５との抵抗変化が最大になる
とき、第２のフリー磁性層９７と第２の固定磁性層
（下）９５との抵抗変化も最大になるようにし、第１の
フリー磁性層１０１と第２の固定磁性層（上）１０５と
の抵抗変化が最小になるとき、第２のフリー磁性層９７
と第２の固定磁性層（下）９５との抵抗変化も最小にな
るようにすればよいのである。
素子ＭＲ９にあっては、第１のフリー磁性層１０１の磁
化および第２のフリー磁性層９７の磁化は共に△ＭＲに
関与する層となっており、前記第１のフリー磁性層１０
１および第２のフリー磁性層９７の変動磁化と、第２の
固定磁性層（下）９５，（上）１０５の固定磁化との関
係で電気抵抗が変化する。いわゆるシングルスピンバル
ブ型薄膜磁気素子に比べ大きい△ＭＲを期待できるデユ
アルスピンバルブ型薄膜磁気素子としての機能を発揮さ
せるには、第１のフリー磁性層１０１と第２の固定磁性
層（上）１０５との抵抗変化および、第２のフリー磁性
層９７と第２の固定磁性層（下）９５との抵抗変化が、
ともに同じ増減の変動となるように、前記第２の固定磁
性層（下）９５，（上）１０５の磁化方向を制御する必
要性がある。すなわち、第１のフリー磁性層１０１と第
２の固定磁性層（上）１０５との抵抗変化が最大になる
とき、第２のフリー磁性層９７と第２の固定磁性層
（下）９５との抵抗変化も最大になるようにし、第１の
フリー磁性層１０１と第２の固定磁性層（上）１０５と
の抵抗変化が最小になるとき、第２のフリー磁性層９７
と第２の固定磁性層（下）９５との抵抗変化も最小にな
るようにすればよいのである。
【００８８】よって図８，図９に示すデュアルスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子では、第１のフリー磁性層１０１と
第２のフリー磁性層９７の磁化が反平行に磁化されてい
るため、第２の固定磁性層（上）１０５の磁化と第２の
固定磁性層（下）９５の磁化を互いに反対方向に磁化す
る必要性があるのである。以上のようにして、フリー磁
性層の上下に形成された第２の固定磁性層（下）９５，
（上）１０５を反対方向に磁化することで、従来のデュ
アルスピンバルブ型薄膜磁気素子と同程度の△ＭＲを得
ることができる。
ルブ型薄膜磁気素子では、第１のフリー磁性層１０１と
第２のフリー磁性層９７の磁化が反平行に磁化されてい
るため、第２の固定磁性層（上）１０５の磁化と第２の
固定磁性層（下）９５の磁化を互いに反対方向に磁化す
る必要性があるのである。以上のようにして、フリー磁
性層の上下に形成された第２の固定磁性層（下）９５，
（上）１０５を反対方向に磁化することで、従来のデュ
アルスピンバルブ型薄膜磁気素子と同程度の△ＭＲを得
ることができる。
【００８９】この第３実施形態においては、先に記載し
た第２実施形態と同様にして、前記ハードバイアス層３
２０が、前記積層体Ｍ３の下側に位置する反強磁性層９
２上に位置し、かつ、断面台形状の積層体Ｍ３の両側に
位置して形成され、前記積層体Ｍ３の側面に乗り上げる
傾斜部３２０ｂと、前記フリー磁性層９７，１０１とほ
ぼ平行で、前記フリー磁性層９７，１０１の膜厚方向に
前記フリー磁性層９７，１０１の合計膜厚よりも大きな
膜厚とされ、前記フリー磁性層９７，１０１と同じ階層
位置に配置された平坦部３２０ａとを有するものであ
る。なお、ここでの「前記フリー磁性層９７，１０１と
同じ階層位置に配置され」とは、少なくともハードバイ
アス層３２０の平坦部３２０ａとフリー磁性層９７，１
０１とが磁気的に主に接合されている状態を意味し、前
記ハードバイアス層３２０の平坦部３２０ａと前記フリ
ー磁性層９７，１０１との接合部分の厚さが前記フリー
磁性層９７，１０１の合計膜厚よりも薄い状態も含まれ
る。そして、前記ハードバイアス層３２０，３２０と前
記フリー磁性層９７，１０１とは、主に平坦部３２０
ａ，３２０ａにおいて磁気的に接合されている。本実施
形態において、前記ハードバイアス層３２０が、通常、
３００Å程度の厚さとされ、ＣｏＰｔ合金からなること
が望ましい。また、ＣｏＰｔ以外に、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ
合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｔａ（コバルト−クロム−タンタ
ル）合金で形成してもよい。また、前記バイアス下地層
３２２，３２２は、緩衝膜および配向膜であり、Ｃｒ
（クロム）などで形成されることが好ましく、このＣｒ
からなるバイアス下地層３２２を設けることにより、前
述の第１実施形態で説明した作用効果を得ることができ
る。
た第２実施形態と同様にして、前記ハードバイアス層３
２０が、前記積層体Ｍ３の下側に位置する反強磁性層９
２上に位置し、かつ、断面台形状の積層体Ｍ３の両側に
位置して形成され、前記積層体Ｍ３の側面に乗り上げる
傾斜部３２０ｂと、前記フリー磁性層９７，１０１とほ
ぼ平行で、前記フリー磁性層９７，１０１の膜厚方向に
前記フリー磁性層９７，１０１の合計膜厚よりも大きな
膜厚とされ、前記フリー磁性層９７，１０１と同じ階層
位置に配置された平坦部３２０ａとを有するものであ
る。なお、ここでの「前記フリー磁性層９７，１０１と
同じ階層位置に配置され」とは、少なくともハードバイ
アス層３２０の平坦部３２０ａとフリー磁性層９７，１
０１とが磁気的に主に接合されている状態を意味し、前
記ハードバイアス層３２０の平坦部３２０ａと前記フリ
ー磁性層９７，１０１との接合部分の厚さが前記フリー
磁性層９７，１０１の合計膜厚よりも薄い状態も含まれ
る。そして、前記ハードバイアス層３２０，３２０と前
記フリー磁性層９７，１０１とは、主に平坦部３２０
ａ，３２０ａにおいて磁気的に接合されている。本実施
形態において、前記ハードバイアス層３２０が、通常、
３００Å程度の厚さとされ、ＣｏＰｔ合金からなること
が望ましい。また、ＣｏＰｔ以外に、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ
合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｔａ（コバルト−クロム−タンタ
ル）合金で形成してもよい。また、前記バイアス下地層
３２２，３２２は、緩衝膜および配向膜であり、Ｃｒ
（クロム）などで形成されることが好ましく、このＣｒ
からなるバイアス下地層３２２を設けることにより、前
述の第１実施形態で説明した作用効果を得ることができ
る。
【００９０】以上、図８，図９に示す第３実施形態にお
けるスピンバルブ型薄膜磁気素子ＭＲ９では、固定磁性
層のみならず、フリー磁性層も、非磁性中間層を介して
第１のフリー磁性層と第２のフリー磁性層の２層に分断
し、この２層のフリー磁性層の間に発生する交換結合磁
界（ＲＫＫＹ相互作用）によって前記２層のフリー磁性
層の磁化を反平行状態（フェリ状態）にすることによ
り、前記第１のフリー磁性層と第２のフリー磁性層の磁
化を、外部磁界に対して感度良く反転できるようにして
いる。また、この実施形態では、第１のフリー磁性層と
第２のフリー磁性層との膜厚比や、前記第１のフリー磁
性層と第２のフリー磁性層との間に介在する非磁性中間
層の膜厚、あるいは第１の固定磁性層と第２の固定磁性
層との膜厚比や、前記第１の固定磁性層と第２の固定磁
性層との間に介在する非磁性中間層の膜厚、および反強
磁性層の膜厚などを適正な範囲内で形成することによっ
て、交換結合磁界を大きくすることができ、第１の固定
磁性層と第２の固定磁性層との磁化状態を固定磁化とし
て、第１のフリー磁性層と第２のフリー磁性層との磁化
状態を変動磁化として、熱的にも安定したフェリ状態に
保つことが可能となっている。本発明では、さらにセン
ス電流の方向を調節することで、第１の固定磁性層の磁
化と第２の固定磁性層の磁化との反平行状態（フェリ状
態）を、より熱的にも安定した状態に保つことが可能と
なっている。
けるスピンバルブ型薄膜磁気素子ＭＲ９では、固定磁性
層のみならず、フリー磁性層も、非磁性中間層を介して
第１のフリー磁性層と第２のフリー磁性層の２層に分断
し、この２層のフリー磁性層の間に発生する交換結合磁
界（ＲＫＫＹ相互作用）によって前記２層のフリー磁性
層の磁化を反平行状態（フェリ状態）にすることによ
り、前記第１のフリー磁性層と第２のフリー磁性層の磁
化を、外部磁界に対して感度良く反転できるようにして
いる。また、この実施形態では、第１のフリー磁性層と
第２のフリー磁性層との膜厚比や、前記第１のフリー磁
性層と第２のフリー磁性層との間に介在する非磁性中間
層の膜厚、あるいは第１の固定磁性層と第２の固定磁性
層との膜厚比や、前記第１の固定磁性層と第２の固定磁
性層との間に介在する非磁性中間層の膜厚、および反強
磁性層の膜厚などを適正な範囲内で形成することによっ
て、交換結合磁界を大きくすることができ、第１の固定
磁性層と第２の固定磁性層との磁化状態を固定磁化とし
て、第１のフリー磁性層と第２のフリー磁性層との磁化
状態を変動磁化として、熱的にも安定したフェリ状態に
保つことが可能となっている。本発明では、さらにセン
ス電流の方向を調節することで、第１の固定磁性層の磁
化と第２の固定磁性層の磁化との反平行状態（フェリ状
態）を、より熱的にも安定した状態に保つことが可能と
なっている。
【００９１】スピンバルブ型薄膜磁気素子ＭＲ９では、
前記ハードバイアス層３２０，３２０は、反強磁性層９
２上に、かつ、断面台形状の積層体Ｍ３のトラック幅Ｔ
ｗ方向両側に形成され、フリー磁性層９７，１０１とほ
ぼ平行で、前記フリー磁性層９７，１０１の膜厚方向に
前記フリー磁性層９７，１０１の合計膜厚よりも大きな
膜厚とされ、前記フリー磁性層９７，１０１と同じ階層
位置に配置された平坦部３２０ａ，３２０ａを有するも
のであるので、フリー磁性層９７，１０１の側面と前記
ハードバイアス層３２０，３２０の平坦部３２０ａ，３
２０ａとを充分磁気的に接合することができ、前記フリ
ー磁性層９７，１０１に十分なバイアス磁界を与えるこ
とができる。このため、前記フリー磁性層９７，１０１
の磁化方向を意図した方向に揃えやすく、バルクハウゼ
ンノイズの発生を低減することができる。
前記ハードバイアス層３２０，３２０は、反強磁性層９
２上に、かつ、断面台形状の積層体Ｍ３のトラック幅Ｔ
ｗ方向両側に形成され、フリー磁性層９７，１０１とほ
ぼ平行で、前記フリー磁性層９７，１０１の膜厚方向に
前記フリー磁性層９７，１０１の合計膜厚よりも大きな
膜厚とされ、前記フリー磁性層９７，１０１と同じ階層
位置に配置された平坦部３２０ａ，３２０ａを有するも
のであるので、フリー磁性層９７，１０１の側面と前記
ハードバイアス層３２０，３２０の平坦部３２０ａ，３
２０ａとを充分磁気的に接合することができ、前記フリ
ー磁性層９７，１０１に十分なバイアス磁界を与えるこ
とができる。このため、前記フリー磁性層９７，１０１
の磁化方向を意図した方向に揃えやすく、バルクハウゼ
ンノイズの発生を低減することができる。
【００９２】また、ハードバイアス層３２０，３２０
は、前記積層体Ｍ３の側面に乗り上げる傾斜部３２０
ｂ，３２０ｂを有し、積層体Ｍ３の側面の下部から上部
にかけて形成されているので、ハードバイアス層３２
０，３２０と積層体Ｍ３の固定磁性層９３から反強磁性
層１０８までの各層とにおける、バイアス下地層３２２
を介した接触面積を大きくすることができ、スピンバル
ブ型薄膜磁気素子ＭＲ９の直流抵抗（ＤＣＲ）を小さく
することが可能となる。このため、検出出力は大きくな
り、読み取り精度が安定する。
は、前記積層体Ｍ３の側面に乗り上げる傾斜部３２０
ｂ，３２０ｂを有し、積層体Ｍ３の側面の下部から上部
にかけて形成されているので、ハードバイアス層３２
０，３２０と積層体Ｍ３の固定磁性層９３から反強磁性
層１０８までの各層とにおける、バイアス下地層３２２
を介した接触面積を大きくすることができ、スピンバル
ブ型薄膜磁気素子ＭＲ９の直流抵抗（ＤＣＲ）を小さく
することが可能となる。このため、検出出力は大きくな
り、読み取り精度が安定する。
【００９３】また、前記ハードバイアス層３２０，３２
０と前記積層体Ｍ３との間および前記ハードバイアス層
３２０，３２０と反強磁性層９２との間に、結晶構造が
体心立方構造（ｂｃｃ構造）であるＣｒからなるバイア
ス下地層３２２，３２２を設けることにより、前記ハー
ドバイアス層３２０，３２０の保磁力および角型比が大
きくなり、前記フリー磁性層９７，１０１の単磁区化に
必要なバイアス磁界を増大させることができ、また、バ
ルクハウゼンノイズの発生をより低減させることができ
る。
０と前記積層体Ｍ３との間および前記ハードバイアス層
３２０，３２０と反強磁性層９２との間に、結晶構造が
体心立方構造（ｂｃｃ構造）であるＣｒからなるバイア
ス下地層３２２，３２２を設けることにより、前記ハー
ドバイアス層３２０，３２０の保磁力および角型比が大
きくなり、前記フリー磁性層９７，１０１の単磁区化に
必要なバイアス磁界を増大させることができ、また、バ
ルクハウゼンノイズの発生をより低減させることができ
る。
【００９４】
【実施例】以下、本発明を実施例を示して詳しく説明す
る。 ［実施例１］図１に示す形状のスピンバルブ型薄膜磁気
素子を製作し、バルクハウゼンノイズに関して測定し
た。まず、バイアス下地層１２０、１２０の膜厚とバル
クハウゼンノイズとの関係について実験を行った。以下
に、実験時における図１に示すスピンバルブ型薄膜磁気
素子を構成する各層の材質と膜厚について説明する。
る。 ［実施例１］図１に示す形状のスピンバルブ型薄膜磁気
素子を製作し、バルクハウゼンノイズに関して測定し
た。まず、バイアス下地層１２０、１２０の膜厚とバル
クハウゼンノイズとの関係について実験を行った。以下
に、実験時における図１に示すスピンバルブ型薄膜磁気
素子を構成する各層の材質と膜厚について説明する。
【００９５】反強磁性層１４２，１４８は、ＰｔＭｎ
（白金−マンガン）合金で形成し、膜厚をそれぞれ３０
０Åおよび３００Åとした。固定磁性層１４３，１４７
は、ＦｅＮｉ（鉄−ニッケル）合金で形成し、膜厚をそ
れぞれ４０Åおよび４０Åとした。非磁性導電層１４
４、１４６は、Ｃｕ（銅）て形成し、膜厚をそれぞれ２
５Åおよび２５Åとした。フリー磁性層１４５は、Ｆｅ
Ｎｉ（鉄−ニッケル）合金で形成し、膜厚を８０Åとし
た。ハードバイアス層３１１，３１１は、ＣｏＰｔ（コ
バルト−白金）合金で形成し、平坦部３１１ａ，３１１
ａの膜厚を３００Åとした。下地層１４９は、Ｔａ（タ
ンタル）で形成し、膜厚を５０Åとした。反強磁性層１
４８の上に、Ｔａ（タンタル）からなる保護層を形成
し、膜厚を５０Åとした。なお、中間層３１４，３１４
は、膜厚を５０Åとして、Ｔａ（タンタル）で形成し、
導電層３１２，３１２は、Ｃｒ（クロム）で形成した。
また、反強磁性層１４２表面と積層体ａ１の側面との角
度は、２０゜であった。そして、バイアス下地層３１
３，３１３をＣｒ（クロム）で形成し、膜厚を１０Å，
１５Å，２０Å，３０Å，４０Å，５０Å，６０Å，７
０Åとした８種類のスピンバルブ型薄膜磁気素子を備え
た薄膜磁気ヘッドをそれぞれ２０個づつ製作し、２０個
中いくつの薄膜磁気ヘッドに、顕著なバルクハウゼンノ
イズが発生したかについて調べた。その結果を図１０お
よび表１に示す。
（白金−マンガン）合金で形成し、膜厚をそれぞれ３０
０Åおよび３００Åとした。固定磁性層１４３，１４７
は、ＦｅＮｉ（鉄−ニッケル）合金で形成し、膜厚をそ
れぞれ４０Åおよび４０Åとした。非磁性導電層１４
４、１４６は、Ｃｕ（銅）て形成し、膜厚をそれぞれ２
５Åおよび２５Åとした。フリー磁性層１４５は、Ｆｅ
Ｎｉ（鉄−ニッケル）合金で形成し、膜厚を８０Åとし
た。ハードバイアス層３１１，３１１は、ＣｏＰｔ（コ
バルト−白金）合金で形成し、平坦部３１１ａ，３１１
ａの膜厚を３００Åとした。下地層１４９は、Ｔａ（タ
ンタル）で形成し、膜厚を５０Åとした。反強磁性層１
４８の上に、Ｔａ（タンタル）からなる保護層を形成
し、膜厚を５０Åとした。なお、中間層３１４，３１４
は、膜厚を５０Åとして、Ｔａ（タンタル）で形成し、
導電層３１２，３１２は、Ｃｒ（クロム）で形成した。
また、反強磁性層１４２表面と積層体ａ１の側面との角
度は、２０゜であった。そして、バイアス下地層３１
３，３１３をＣｒ（クロム）で形成し、膜厚を１０Å，
１５Å，２０Å，３０Å，４０Å，５０Å，６０Å，７
０Åとした８種類のスピンバルブ型薄膜磁気素子を備え
た薄膜磁気ヘッドをそれぞれ２０個づつ製作し、２０個
中いくつの薄膜磁気ヘッドに、顕著なバルクハウゼンノ
イズが発生したかについて調べた。その結果を図１０お
よび表１に示す。
【００９６】
【表１】
【００９７】図１０および表１に示すように、バイアス
下地層３１３の膜厚が厚くなるにつれてバルクハウゼン
ノイズ発生率は徐々に小さくなり、膜厚が約３５Åのと
き、バルクハウゼンノイズ発生率は最も小さくなる。そ
して、膜厚が３５Å以上になると、徐々に前記バルクハ
ウゼンノイズ発生率が大きくなっている。この実験結果
により、本発明では、バイアス下地層３１３の膜厚が１
８〜５５Åであれば、バルクハウゼンノイズの発生率を
２０％以下に抑制できることが確認できた。さらに、バ
イアス下地層３１３の膜厚が、２０〜５０Åであれば、
バルクハウゼンノイズの発生率を１０％以下に抑制で
き、より好ましいことがあきらかとなった。
下地層３１３の膜厚が厚くなるにつれてバルクハウゼン
ノイズ発生率は徐々に小さくなり、膜厚が約３５Åのと
き、バルクハウゼンノイズ発生率は最も小さくなる。そ
して、膜厚が３５Å以上になると、徐々に前記バルクハ
ウゼンノイズ発生率が大きくなっている。この実験結果
により、本発明では、バイアス下地層３１３の膜厚が１
８〜５５Åであれば、バルクハウゼンノイズの発生率を
２０％以下に抑制できることが確認できた。さらに、バ
イアス下地層３１３の膜厚が、２０〜５０Åであれば、
バルクハウゼンノイズの発生率を１０％以下に抑制で
き、より好ましいことがあきらかとなった。
【００９８】ここで、前記バイアス下地層３１３が１８
Å未満であると、バルクハウゼンノイズ発生率が大きく
なっているのは、バイアス下地層が薄くなりすぎると、
前述した、Ｃｒからなるバイアス下地層上において、Ｃ
ｏＰｔからなるハードバイアス層を形成することによ
り、Ｃｒ上において、ＣｏＰｔがエピタキシー成長し易
くすることができ、ｈｃｐ構造のｃ軸がＣｏＰｔとＣｒ
との境界面内に優先配向され、ハードバイアス層に磁界
を与えたときの保磁力Ｈｃは大きくすることができ、残
留磁化（Ｂｒ）は増大し、残留磁化（Ｂｒ）／飽和磁束
密度（Ｂｓ）で求められる角型比Ｓは大きな値になり、
ハードバイアス層から発生するバイアス磁界を増大させ
ることが可能となり、フリー磁性層を単磁区化しやすく
なる、というバイアス下地層の効果がなくなり、ハード
バイアス層における膜特性が劣化する。そのため、ハー
ドバイス磁界が安定して印加されなくなり、バルクハウ
ゼンノイズが発生するためであると考えられる。また、
バイアス下地層３１３が５５Åを越えると、バルクハウ
ゼンノイズ発生率が大きくなるのは、ハードバイアス層
３１１とフリー磁性層１４５との間に介在するバイアス
下地層３１３の膜厚があまり厚くなり、ハードバイアス
層３１１からのバイアス磁界が、フリー磁性層１４５に
かかりにくくなり、前記フリー磁性層１４５の磁化が、
Ｘ１方向に揃わなくなるためであると考えられる。
Å未満であると、バルクハウゼンノイズ発生率が大きく
なっているのは、バイアス下地層が薄くなりすぎると、
前述した、Ｃｒからなるバイアス下地層上において、Ｃ
ｏＰｔからなるハードバイアス層を形成することによ
り、Ｃｒ上において、ＣｏＰｔがエピタキシー成長し易
くすることができ、ｈｃｐ構造のｃ軸がＣｏＰｔとＣｒ
との境界面内に優先配向され、ハードバイアス層に磁界
を与えたときの保磁力Ｈｃは大きくすることができ、残
留磁化（Ｂｒ）は増大し、残留磁化（Ｂｒ）／飽和磁束
密度（Ｂｓ）で求められる角型比Ｓは大きな値になり、
ハードバイアス層から発生するバイアス磁界を増大させ
ることが可能となり、フリー磁性層を単磁区化しやすく
なる、というバイアス下地層の効果がなくなり、ハード
バイアス層における膜特性が劣化する。そのため、ハー
ドバイス磁界が安定して印加されなくなり、バルクハウ
ゼンノイズが発生するためであると考えられる。また、
バイアス下地層３１３が５５Åを越えると、バルクハウ
ゼンノイズ発生率が大きくなるのは、ハードバイアス層
３１１とフリー磁性層１４５との間に介在するバイアス
下地層３１３の膜厚があまり厚くなり、ハードバイアス
層３１１からのバイアス磁界が、フリー磁性層１４５に
かかりにくくなり、前記フリー磁性層１４５の磁化が、
Ｘ１方向に揃わなくなるためであると考えられる。
【００９９】［実施例２］次に、ハードバイアス層３１
１の膜厚を変化させて、ハードバイアス層３１１とフリ
ー磁性層１４５とのオーバーラップ量ｄ２とフリー磁性
層１４５の膜厚ｄ３との比（ｄ２／ｄ３）と、バルクハ
ウゼンノイズ量との関係について調べた。なお、ここで
のオーバラップ量ｄ２とは、ハードバイアス層３１１の
平坦部３１１ａと垂直方向位置に重なっているフリー磁
性層１４５の厚さを意味し、図１に示すスピンバルブ型
薄膜磁気素子ＭＲ３では、オーバーラップ量ｄ２とフリ
ー磁性層１４５の膜厚ｄ３とが等しくなっている。前記
バイアス下地層３１３の膜厚を３０Åに固定し、ハード
バイアス層３１１以外の層の材質及び膜厚は、上記と同
様のものを使用した。前記ハードバイアス層３１１の膜
厚を、オーバーラップ量の比（ｄ２／ｄ３）が１００
％，８０％，６０％，４０％，２０％となるようにし、
それぞれのオーバーラップ量の比となるスピンバルブ型
薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッドを２０個づつ製作
し、２０個中いくつの薄膜磁気ヘッドに、顕著なバルク
ハウゼンノイズが発生したかについて調べた。その結果
を図１１および表２に示す。
１の膜厚を変化させて、ハードバイアス層３１１とフリ
ー磁性層１４５とのオーバーラップ量ｄ２とフリー磁性
層１４５の膜厚ｄ３との比（ｄ２／ｄ３）と、バルクハ
ウゼンノイズ量との関係について調べた。なお、ここで
のオーバラップ量ｄ２とは、ハードバイアス層３１１の
平坦部３１１ａと垂直方向位置に重なっているフリー磁
性層１４５の厚さを意味し、図１に示すスピンバルブ型
薄膜磁気素子ＭＲ３では、オーバーラップ量ｄ２とフリ
ー磁性層１４５の膜厚ｄ３とが等しくなっている。前記
バイアス下地層３１３の膜厚を３０Åに固定し、ハード
バイアス層３１１以外の層の材質及び膜厚は、上記と同
様のものを使用した。前記ハードバイアス層３１１の膜
厚を、オーバーラップ量の比（ｄ２／ｄ３）が１００
％，８０％，６０％，４０％，２０％となるようにし、
それぞれのオーバーラップ量の比となるスピンバルブ型
薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッドを２０個づつ製作
し、２０個中いくつの薄膜磁気ヘッドに、顕著なバルク
ハウゼンノイズが発生したかについて調べた。その結果
を図１１および表２に示す。
【０１００】
【表２】
【０１０１】図１１および表２に示すように、オーバー
ラップ量の比（％）が大きくなるにつれて、バルクハウ
ゼンノイズの発生率が減少していることがわかる。とく
に、オーバーラップ量の比（％）が６０％以上である
と、バルクハウゼンノイズの発生率を２０％以下に抑制
することができる。さらに、オーバーラップ量の比
（％）を８０％以上にすることにより、バルクハウゼン
ノイズの発生率を１０％以下に抑制することができ、よ
り好ましいことがあきらかとなった。前記オーバーラッ
プ量の比（％）が小さくなるとバルクハウゼンノイズが
発生しやすくなるのは、ハードバイアス層３１１からの
バイアス磁界が、フリー磁性層１４５にかかりづらくな
り、前記フリー磁性層１４５の磁化がＸ１方向に揃いに
くくなるためである。
ラップ量の比（％）が大きくなるにつれて、バルクハウ
ゼンノイズの発生率が減少していることがわかる。とく
に、オーバーラップ量の比（％）が６０％以上である
と、バルクハウゼンノイズの発生率を２０％以下に抑制
することができる。さらに、オーバーラップ量の比
（％）を８０％以上にすることにより、バルクハウゼン
ノイズの発生率を１０％以下に抑制することができ、よ
り好ましいことがあきらかとなった。前記オーバーラッ
プ量の比（％）が小さくなるとバルクハウゼンノイズが
発生しやすくなるのは、ハードバイアス層３１１からの
バイアス磁界が、フリー磁性層１４５にかかりづらくな
り、前記フリー磁性層１４５の磁化がＸ１方向に揃いに
くくなるためである。
【０１０２】［比較例１］次に、図１３に示すように、
上述の実施例１におけるバイアス下地層３１３のないも
のを作成し、ハードバイアス層３１１を反強磁性層１４
２の上に直接成膜し、バルクハウゼンノイズ量との関係
について調べた。なお、ここでハードバイアス層３１１
以外の層の材質及び膜厚は、上記と同様のものを使用し
た。このスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気
ヘッドを製作し、その出力を実施例１の薄膜磁気ヘッド
と比較した。
上述の実施例１におけるバイアス下地層３１３のないも
のを作成し、ハードバイアス層３１１を反強磁性層１４
２の上に直接成膜し、バルクハウゼンノイズ量との関係
について調べた。なお、ここでハードバイアス層３１１
以外の層の材質及び膜厚は、上記と同様のものを使用し
た。このスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気
ヘッドを製作し、その出力を実施例１の薄膜磁気ヘッド
と比較した。
【０１０３】その結果、図１３に示すようなバイアス下
地層がなく、ハードバイアス層を反強磁性層の上に直接
形成した構造では、バルクハウゼンノイズの発生率は１
００％であった。
地層がなく、ハードバイアス層を反強磁性層の上に直接
形成した構造では、バルクハウゼンノイズの発生率は１
００％であった。
【０１０４】以上の結果から、バイアス下地層がない
と、ハードバイアス層３１１と反強磁性層１４２とが、
交換結合を発生してしまい、ハードバイアス層３１１の
磁化方向がＸ１からずれたＹ方向へと磁気方向が分散し
てしまい、フリー磁性層１４５をＸ１方向へ磁化するこ
とができなくなったものである。そのため、バルクハウ
ゼンノイズが発生してしまう。さらに、バイアス下地層
がないと、ハードバイアス層３１１の結晶配向および結
晶構造を整えることができなくなり、保磁力、角型比が
低下し、フリー磁性層１４５をＸ１方向へ磁化すること
が困難となる。このため、バルクハウゼンノイズを発生
してしまう。しかし、Ｃｒによるバイアス下地層の存在
により、ハードバイアス層と反強磁性層の交換結合を排
除し、ハードバイアス層の結晶構造を制御して硬磁気特
性を向上でき、フリー磁性層をＸ１方向に充分に単磁区
化して、バルクハウゼンノイズの発生を抑制するという
効果を奏することがわかる。
と、ハードバイアス層３１１と反強磁性層１４２とが、
交換結合を発生してしまい、ハードバイアス層３１１の
磁化方向がＸ１からずれたＹ方向へと磁気方向が分散し
てしまい、フリー磁性層１４５をＸ１方向へ磁化するこ
とができなくなったものである。そのため、バルクハウ
ゼンノイズが発生してしまう。さらに、バイアス下地層
がないと、ハードバイアス層３１１の結晶配向および結
晶構造を整えることができなくなり、保磁力、角型比が
低下し、フリー磁性層１４５をＸ１方向へ磁化すること
が困難となる。このため、バルクハウゼンノイズを発生
してしまう。しかし、Ｃｒによるバイアス下地層の存在
により、ハードバイアス層と反強磁性層の交換結合を排
除し、ハードバイアス層の結晶構造を制御して硬磁気特
性を向上でき、フリー磁性層をＸ１方向に充分に単磁区
化して、バルクハウゼンノイズの発生を抑制するという
効果を奏することがわかる。
【０１０５】
【発明の効果】本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子お
よびそのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気
ヘッドによれば、ハードバイアス層が、フリー磁性層の
下側に位置する反強磁性層上に位置し、かつ、該反強磁
性層上に基板側から固定磁性層と、非磁性導電層と、前
記フリー磁性層と、非磁性導電層と、固定磁性層と、反
強磁性層とをこれらの順で具備してなる断面台形状の積
層体の両側に位置して形成され、前記積層体の側面に乗
り上げる傾斜部と、前記フリー磁性層とほぼ平行で、前
記フリー磁性層の膜厚方向に前記フリー磁性層の膜厚よ
りも大きな膜厚とされ、前記フリー磁性層と同じ階層位
置に配置された平坦部とを有するものであることによ
り、フリー磁性層の側面と前記ハードバイアス層の平坦
部とを充分磁気的に接合することができ、前記フリー磁
性層に必要なバイアス磁界を与えることができる。この
ため、前記フリー磁性層を単磁区化した状態で、かつ、
磁化方向を意図した方向に揃えやすく、バルクハウゼン
ノイズの発生を低減することができるという効果を奏す
る。また、このようなフリー磁性層の磁区制御を良好に
行うことができるスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた
薄膜磁気ヘッドを提供することができるという効果を奏
する。
よびそのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気
ヘッドによれば、ハードバイアス層が、フリー磁性層の
下側に位置する反強磁性層上に位置し、かつ、該反強磁
性層上に基板側から固定磁性層と、非磁性導電層と、前
記フリー磁性層と、非磁性導電層と、固定磁性層と、反
強磁性層とをこれらの順で具備してなる断面台形状の積
層体の両側に位置して形成され、前記積層体の側面に乗
り上げる傾斜部と、前記フリー磁性層とほぼ平行で、前
記フリー磁性層の膜厚方向に前記フリー磁性層の膜厚よ
りも大きな膜厚とされ、前記フリー磁性層と同じ階層位
置に配置された平坦部とを有するものであることによ
り、フリー磁性層の側面と前記ハードバイアス層の平坦
部とを充分磁気的に接合することができ、前記フリー磁
性層に必要なバイアス磁界を与えることができる。この
ため、前記フリー磁性層を単磁区化した状態で、かつ、
磁化方向を意図した方向に揃えやすく、バルクハウゼン
ノイズの発生を低減することができるという効果を奏す
る。また、このようなフリー磁性層の磁区制御を良好に
行うことができるスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた
薄膜磁気ヘッドを提供することができるという効果を奏
する。
【図１】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁気素子お
よびそのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気
ヘッドの第１実施形態において、記録媒体との対向面か
ら見たスピンバルブ型薄膜磁気素子を示す断面図であ
る。
よびそのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気
ヘッドの第１実施形態において、記録媒体との対向面か
ら見たスピンバルブ型薄膜磁気素子を示す断面図であ
る。
【図２】 図１のスピンバルブ型薄膜磁気素子を示す横
断面図である。
断面図である。
【図３】 図１のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造工
程を示す横断面図である。
程を示す横断面図である。
【図４】 図１のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造工
程を示す横断面図である。
程を示す横断面図である。
【図５】 図１のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造工
程を示す横断面図である。
程を示す横断面図である。
【図６】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁気素子お
よびそのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気
ヘッドの第２実施形態において、記録媒体との対向面か
ら見たスピンバルブ型薄膜磁気素子を示す断面図であ
る。
よびそのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気
ヘッドの第２実施形態において、記録媒体との対向面か
ら見たスピンバルブ型薄膜磁気素子を示す断面図であ
る。
【図７】 図６のスピンバルブ型薄膜磁気素子を示す横
断面図である。
断面図である。
【図８】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜磁気素子お
よびそのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気
ヘッドの第３実施形態において、記録媒体との対向面か
ら見たスピンバルブ型薄膜磁気素子を示す断面図であ
る。
よびそのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気
ヘッドの第３実施形態において、記録媒体との対向面か
ら見たスピンバルブ型薄膜磁気素子を示す断面図であ
る。
【図９】 図８のスピンバルブ型薄膜磁気素子を示す横
断面図である。
断面図である。
【図１０】 実施例１における、バイアス下地層とバル
クハウゼンノイズ発生率とを示すグラフである。
クハウゼンノイズ発生率とを示すグラフである。
【図１１】 実施例２における、オーバラップ量の比
（ｄ２／ｄ３）とノイズ発生率とを示すグラフである。
（ｄ２／ｄ３）とノイズ発生率とを示すグラフである。
【図１２】 従来の薄膜磁気素子を示す断面図である。
【図１３】 比較例における薄膜磁気素子を示す断面図
である。
である。
【図１４】 従来の薄膜磁気ヘッドの一例を示す断面図
である。
である。
【図１５】 図１４に示す薄膜磁気ヘッドの断面図であ
る。
る。
【図１６】 図１４に示す薄膜磁気ヘッドの要部を断面
とした斜視図である。
とした斜視図である。
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３…積層体，ＭＲ３，ＭＲ６，ＭＲ９…
スピンバルブ型薄膜磁気素子，２，８，３１，４４，９
２，１０８，１４２，１４８…反強磁性層，３，７，１
４３，１４７…固定磁性層，３２，４３，９３，１０７
…第１の固定磁性層，４，６，３５，４０，９６，１０
４，１４４，１４６…非磁性導電層，５，３６，９７，
１０１，１４５…フリー磁性層，１３２，３１１，３１
５，３２０…ハードバイアス層，１３２ａ，３１１ａ，
３１５ａ，３２０ａ…平坦部，１３２ｂ，３１１ｂ，３
１５ｂ，３２０ｂ…傾斜部，３３，４２，９４，１０
０，１０６…非磁性中間層，３４，４１，９５，１０
５，１４７…第２の固定磁性層，１３３，３１２，３１
６，３２１…導電層，１１４…センス電流
スピンバルブ型薄膜磁気素子，２，８，３１，４４，９
２，１０８，１４２，１４８…反強磁性層，３，７，１
４３，１４７…固定磁性層，３２，４３，９３，１０７
…第１の固定磁性層，４，６，３５，４０，９６，１０
４，１４４，１４６…非磁性導電層，５，３６，９７，
１０１，１４５…フリー磁性層，１３２，３１１，３１
５，３２０…ハードバイアス層，１３２ａ，３１１ａ，
３１５ａ，３２０ａ…平坦部，１３２ｂ，３１１ｂ，３
１５ｂ，３２０ｂ…傾斜部，３３，４２，９４，１０
０，１０６…非磁性中間層，３４，４１，９５，１０
５，１４７…第２の固定磁性層，１３３，３１２，３１
６，３２１…導電層，１１４…センス電流
Claims (9)
- 【請求項１】 反強磁性層と、この反強磁性層に接して
形成されこの反強磁性層との交換結合磁界により一定方
向に磁化方向が固定された固定磁性層と、前記固定磁性
層に非磁性導電層を介して形成されたフリー磁性層と、
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
向と交差する方向へ揃えるためのハードバイアス層と、
前記固定磁性層と前記非磁性導電層とフリー磁性層とに
検出電流を与える導電層とを有し、前記フリー磁性層の
厚さ方向両側に各々非磁性導電層と固定磁性導電層と反
強磁性層が形成された構造とされ、 固定磁性層と、非磁性導電層と、前記フリー磁性層と、
非磁性導電層と、固定磁性層と、反強磁性層とをこれら
の順で具備してなる断面台形状の積層体がそれよりも幅
広の反強磁性層上に形成され、 前記ハードバイアス層が、前記積層体の両側に位置して
形成され、かつ、前記積層体の側面に乗り上げる傾斜部
と、前記フリー磁性層とほぼ平行で、前記フリー磁性層
の膜厚方向に前記フリー磁性層の膜厚よりも大きな膜厚
とされ、前記フリー磁性層と同じ階層位置に配置された
平坦部とを有するものであることを特徴とするスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子。 - 【請求項２】 前記ハードバイアス層がＣｏＰｔ合金ま
たはＣｒＣｏＰｔ合金からなることを特徴とする請求項
１記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。 - 【請求項３】 前記ハードバイアス層と前記積層体との
間および前記ハードバイアス層と前記反強磁性層との間
に、バイアス下地層が設けられたことを特徴とする請求
項１または２記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。 - 【請求項４】 前記バイアス下地層が、Ｃｒ，Ｔｉ，
Ｗ，Ｍｏ，ＷＭｏの中から選択される１種以上からなる
ことを特徴とする請求項３記載のスピンバルブ型薄膜磁
気素子。 - 【請求項５】 前記ハードバイアス層と前記導電層との
間に、中間層が設けられたことを特徴とする請求項１か
ら３のいずれか記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。 - 【請求項６】 前記中間層が、Ｔａからなることを特徴
とする請求項５記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。 - 【請求項７】 前記反強磁性層が、Ｘ−Ｍｎ合金，Ｐｔ
−Ｍｎ−Ｘ’合金（ただし前記組成式において、ＸはＰ
ｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕのなかから選択される１種
を示し、Ｘ’はＰｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇ，
Ｃｒ，Ｎｉのなかから選択される１種または２種以上を
示す）のいずれかからなることを特徴とする請求項１か
ら６のいずれか記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。 - 【請求項８】 前記固定磁性層と前記フリー磁性層との
少なくとも一方が非磁性中間層を介して２つに分断さ
れ、分断された層どうしで磁化の向きが１８０゜異なる
フェリ磁性状態とされてなることを特徴とする請求項１
から７のいずれか記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。 - 【請求項９】 請求項１から８のいずれか記載のスピン
バルブ型薄膜磁気素子を備えたことを特徴とする薄膜磁
気ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11019122A JP2000215424A (ja) | 1999-01-27 | 1999-01-27 | スピンバルブ型薄膜磁気素子およびそのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11019122A JP2000215424A (ja) | 1999-01-27 | 1999-01-27 | スピンバルブ型薄膜磁気素子およびそのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッド |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001159497A Division JP3602473B2 (ja) | 2001-05-28 | 2001-05-28 | スピンバルブ型薄膜磁気素子およびそのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000215424A true JP2000215424A (ja) | 2000-08-04 |
Family
ID=11990676
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11019122A Pending JP2000215424A (ja) | 1999-01-27 | 1999-01-27 | スピンバルブ型薄膜磁気素子およびそのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000215424A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6717778B2 (en) | 2000-11-28 | 2004-04-06 | Hitachi, Ltd. | Spin-valve giant magnetoresistive head and method of manufacturing the same |
| CN111052349A (zh) * | 2017-10-26 | 2020-04-21 | Tdk株式会社 | 磁畴壁移动型磁记录元件和磁记录阵列 |
-
1999
- 1999-01-27 JP JP11019122A patent/JP2000215424A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6717778B2 (en) | 2000-11-28 | 2004-04-06 | Hitachi, Ltd. | Spin-valve giant magnetoresistive head and method of manufacturing the same |
| US7159304B2 (en) | 2000-11-28 | 2007-01-09 | Hitachi Global Storage Technologies Japan, Ltd. | Method of manufacturing a spin-valve giant magnetoresistive head |
| CN111052349A (zh) * | 2017-10-26 | 2020-04-21 | Tdk株式会社 | 磁畴壁移动型磁记录元件和磁记录阵列 |
| CN111052349B (zh) * | 2017-10-26 | 2023-06-20 | Tdk株式会社 | 磁畴壁移动型磁记录元件和磁记录阵列 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010703 |