JP2000285419A - スピンバルブ型薄膜素子およびその製造方法とそのスピンバルブ型薄膜素子を備えた薄膜磁気ヘッド - Google Patents

スピンバルブ型薄膜素子およびその製造方法とそのスピンバルブ型薄膜素子を備えた薄膜磁気ヘッド

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フリー磁性層に加わる有効磁界の減少や、フ
リー磁性層の磁化の方向と反対の方向に磁場を作用させ
る磁界が生じにくく、上記フリー磁性層の磁区制御を良
好に行うことができる安定性に優れたスピンバルブ型薄
膜素子およびその製造方法を提供すること。また、それ
を備えた薄膜磁気ヘッドを提供すること。 【解決手段】 ハードバイアス層６、６が、フリー磁性
層５と同じ階層位置に配置され、上記ハードバイアス層
６、６の上面６Ａが、積層体ａ１の側面ｂ１、ｂ１上端
ｄ１、ｄ１より基板Ｋ側の位置で上記積層体ａ１の側面
ｂ１、ｂ１と接合されているものとする。また、ハード
バイアス層６、６の上面６Ａが、上記ハードバイアス層
６、６の最上位置と同じまたは最上位置よりも基板Ｋ側
の位置で上記積層体ａ１の側面ｂ１、ｂ１と接合されて
いるものとすることが好ましい。

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
の方向との関係で電気抵抗が変化するスピンバルブ型薄
膜素子およびその製造方法とそのスピンバルブ型薄膜素
子を備えた薄膜磁気ヘッドに関し、 とくに、フリー磁
性層の磁区制御を良好に行うことができ、安定性に優れ
たスピンバルブ型薄膜素子およびその製造方法とそのス
ピンバルブ型薄膜素子を備えた薄膜磁気ヘッドに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図１５は、薄膜磁気ヘッドの一例を示す
斜視図である。この薄膜磁気ヘッドは、ハードディスク
装置などの磁気記録媒体に搭載される浮上式のものであ
る。この薄膜磁気ヘッドのスライダ２５１は、図１５に
おいて符号２３５で示す側がディスク面の移動方向の上
流側に向くリーディング側で、符号２３６で示す側がト
レーリング側である。このスライダ２５１のディスクに
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）２５１ａ、２５１ａ、２５
１ｂと、エアーグルーブ２５１ｃ、２５１ｃとが形成さ
れている。そして、このスライダ２５１のトレーリング
側の端面２５１ｄには、磁気コア部２５０が設けられて
いる。
【０００３】この例で示す薄膜磁気ヘッドの磁気コア部
２５０は、図１６および図１７に示す構造の複合型磁気
ヘッドであり、スライダ２５１のトレーリング側端面２
５１ｄ上に、ＭＲヘッド（読出ヘッド）ｈ１と、 イン
ダクティブヘッド（書込ヘッド）ｈ２とが順に積層され
て構成されている。
【０００４】この例のＭＲヘッドｈ１は、基板を兼ねる
スライダ２５１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２５３上に、下部ギャップ
層２５４が設けられている。そして、下部ギャップ層２
５４上には、磁気抵抗効果素子層２４５が積層されてい
る。この磁気抵抗効果素子層２４５上には、上部ギャッ
プ層２５６が形成され、その上に上部シールド層２５７
が形成されている。この上部シールド層２５７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。この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、磁気抵抗効果素子層２４５の抵抗を
変化させ、この抵抗変化を読み取ることで記録媒体の記
録内容を読み取るものである。
【０００５】また、インダクティブヘッドｈ２は、下部
コア層２５７の上に、ギャップ層２６４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
イル層２６６が形成されている。上記コイル層２６６
は、第１の絶縁材料層２６７Ａおよび第２の絶縁材料層
２６７Ｂに囲まれている。第２絶縁材料層２６７Ｂの上
に形成された上部コア層２６８は、ＡＢＳ面２５１ｂに
て、その磁極端部２６８ａを下部コア層２５７に、磁気
ギャップＧの厚みをあけて対向させ、図１６および図１
７に示すように、その基端部２６８ｂを下部コア層２５
７と磁気的に接続させて設けられている。また、上部コ
ア層２６８の上には、アルミナなどからなる保護層２６
９が設けられている。
【０００６】このようなインダクティブヘッドｈ２で
は、コイル層２６６に記録電流が与えられ、コイル層２
６６からコア層に記録電流が与えられる。そして、上記
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２５７と上部コア層２６８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。
【０００７】上記ＭＲヘッドｈ１に設けられている磁気
抵抗効果素子層２４５には、巨大磁気抵抗効果を示すＧ
ＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖ
ｅ）素子などが備えられている。このＧＭＲ素子は、複
数の材料を組み合わせて形成された多層構造のものであ
る。巨大磁気低抗効果を生み出す構造には、いくつかの
種類がある。その中で比較的構造が単純で、外部磁界に
対して抵抗変化率の高いものとしてスピンバルブ方式が
ある。スピンバルブ方式には、シングルスピンバルブ方
式とデュアルスピンバルブ方式とがある。
【０００８】図１８は、従来のスピンバルブ型薄膜素子
を備えた薄膜磁気ヘッドの要部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１
８において、符号ＭＲ１は、スピンバルブ型薄膜素子を
示している。このスピンバルブ型薄膜素子ＭＲ１は、フ
リー磁性層１２５、非磁性導電層１２４、固定磁性層１
２３、反強磁性層１２２が下部ギャップ層２５４側から
順に一層ずつ形成された、いわゆるトップ型のシングル
スピンバルブ型薄膜素子である。
【０００９】図１８において符号１２１は、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１２１の上には、フリー磁性層１２５が形成さ
れ、さらにフリー磁性層１２５の上には、Ｃｕなどで形
成された非磁性導電層１２４が形成され、上記非磁性導
電層１２４の上には、固定磁性層１２３が形成され、さ
らに固定磁性層１２３の上には、反強磁性層１２２が形
成され、反強磁性層１２２の上には、Ｔａなどで形成さ
れた保護層１２７が形成され、積層体ａ１０とされてい
る。固定磁性層１２３は、反強磁性層１２２に接して形
成されることにより、固定磁性層１２３と反強磁性層１
２２との界面にて交換結合磁界（交換異方性磁界）が発
生し、固定磁性層１２３の磁化は、例えば、図示Ｙ方向
に固定される。
【００１０】フリー磁性層１２５の両側には、例えば、
Ｃｏ一Ｐｔ（コバルト−白金）合金で形成されたハード
バイアス層１２６、１２６すなわち永久磁石膜が形成さ
れている。このハードバイアス層１２６、１２６は、フ
リー磁性層１２５が複数の磁区を形成することによって
生じるバルクハウゼンノイズを抑制し、フリー磁性層１
２５を単磁区化するためのものである。ハードバイアス
層１２６、１２６が、例えば、図示Ｘ１方向に磁化され
ている場合、ハードバイアス層１２６、１２６からの漏
れ磁束によって、フリー磁性層１２５の磁化が図示Ｘ１
方向に揃えられる。これにより、フリー磁性層１２５の
変動磁化と固定磁性層１２３の固定磁化とが交差する関
係となっている。なお、符号１２８は、 Ｃｒ、Ｔａ、
Ａｕなどで形成された導電層を示している。
【００１１】このスピンバルブ型薄膜素子ＭＲ１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方向に揃えられたフリー磁性層１２５の磁化方
向が変動すると、図示Ｙ方向に固定された固定磁性層１
２３の磁化方向となす角度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。ここで積層体ａ１０の
中央部分が、磁気記録媒体からの記録磁界の再生に寄与
し、磁気抵抗効果を発揮する感度領域であり、検出トラ
ック幅Ｔｗを規定している。
【００１２】図２２は、従来のその他の例のスピンバル
ブ型薄膜素子を備えた薄膜磁気ヘッドの要部の一例を記
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２２において、符号ＭＲ２は、スピンバルブ
型薄膜素子を示している。このスピンバルブ型薄膜素子
ＭＲ２が図１８に示したスピンバルブ型薄膜素子ＭＲ１
と特に異なるところは、反強磁性層１２２、固定磁性層
１５３、非磁性導電層１２４、フリー磁性層１６５が下
部ギャップ層２５４側から順に一層ずつ形成された、い
わゆるボトム型のシングルスピンバルブ型薄膜素子であ
る点である。図２２において、符号ａ１１は積層体であ
る。この積層体ａ１１は、下地層１２１上に反強磁性層
１２２が形成され、該反強磁性層１２２上に固定磁性層
１５３が形成され、さらに固定磁性層１５３上に非磁性
導電層１２４が形成され、該非磁性導電層１２４上にフ
リー磁性層１６５が形成され、さらにフリー磁性層１６
５上に保護層１２７が形成されてなるものである。
【００１３】また、このスピンバルブ型薄膜素子ＭＲ２
の固定磁性層１５３は、非磁性中間層１５４と、この非
磁性中間層１５４を挟む第１の固定磁性層１５５と第２
の固定磁性層１５６から構成されている。第１固定磁性
層１５５は、非磁性中間層１５４より反強磁性層１２２
側に設けられ、第２の固定磁性層１５６は、非磁性中間
層１５４より非磁性導電層１２４側に設けられている。
第１の固定磁性層１５５及び第２の固定磁性層１５６
は、ＮｉＦｅ合金等より形成されている。また、非磁性
中間層１５４は、Ｒｕ等の非磁性材料より形成されてい
る。第１の固定磁性層１５５と第２の固定磁性層１５６
の厚さは、異なる厚さとすることが好ましく、図２２で
は、第２の固定磁性層１５６の厚さが第１の固定磁性層
１５５の厚さより大とされている。
【００１４】第１の固定磁性層１５５と反強磁性層１２
２との界面では交換結合磁界（交換異方性磁界）が発生
し、第１の固定磁性層１５５の磁化方向は反強磁性層１
２２との交換結合磁界により図示Ｙ方向に固定され、第
２の固定磁性層１５６は第１の固定磁性層１５５と反強
磁性的に結合してその磁化方向が図示Ｙ方向の反対方向
側に固定されている。第１、第２の固定磁性層１５５、
１５６の磁化方向が互いに反平行とされているので、第
１、第２の固定磁性層１５５、１５６の磁気モーメント
が相互に打ち消し合う関係にあるが、第２の固定磁性層
１５６の厚さが第１の固定磁性層１５５より大きく、こ
の第２の固定磁性層１５６に由来する自発磁化が僅かに
残る結果となり、固定磁性層１５３がフェリ磁性状態と
なっている。そしてこの自発磁化が反強磁性層１２２と
の交換結合磁界によって更に増幅され、固定磁性層１５
３の磁化方向が図示Ｙ方向に固定されている。
【００１５】また、このスピンバルブ型薄膜素子ＭＲ２
のフリー磁性層１６５は、ＮｉＦｅ合金等の強磁性材料
からなる強磁性層１６６とＣｏ等の強磁性材料からなる
拡散防止層１６７から形成されている。拡散防止層１６
７は、非磁性導電層１２４側に設けられている。フリー
磁性層１６５は、ハードバイアス層１２６、１２６から
の漏れ磁束によって磁化が図示Ｘ１方向に揃えられてい
る。
【００１６】このスピンバルブ型薄膜磁気素子ＭＲ２で
は、導電層１２８、１２８からフリー磁性層１６５、非
磁性導電層１２４、固定磁性層１５３に検出電流（セン
ス電流）が与えられる。ハードディスクなどの記録媒体
の移動方向は、図示Ｚ方向であり、磁気記録体からの洩
れ磁界により図示Ｙ方向に磁界が与えられると、フリー
磁性層１６５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１２４とフリー磁性層１６
５との界面、および非磁性導電層１２４と第２の固定磁
性層１５６との界面でスピン依存した電導電子の散乱が
起こることにより、電気抵抗が変化し、記録媒体からの
漏れ磁界が検出される。また、第１、第２の固定磁性層
１５５、１５６が反強磁性的に結合して第１、第２の固
定磁性層１５５、１５６の磁気モーメントが相互に打ち
消し合う関係にあるが、第２の固定磁性層１５６の厚さ
が第１の固定磁性層１５５より大きく、この第２の固定
磁性層１５６に由来する自発磁化が僅かに残る結果とな
り、固定磁性層１５３がフェリ磁性状態となるので、こ
の自発磁化が反強磁性層１２２との交換結合磁界によっ
て更に増幅され、固定磁性層１５３の磁化方向が図示Ｙ
方向に固定され、スピンバルブ型薄膜磁気素子ＭＲ２の
安定性を向上させている。
【００１７】図２３は、従来のその他の例のスピンバル
ブ型薄膜素子を備えた薄膜磁気ヘッドの要部の一例を記
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２３において、符号ＭＲ３は、スピンバルブ
型薄膜素子を示している。このスピンバルブ型薄膜素子
ＭＲ３が図２２に示したスピンバルブ型薄膜素子ＭＲ２
と特に異なるところは、フリー磁性層の構造と、フリー
磁性層と保護層との間にバックド層が設けられていない
点である。図２３において、符号ａ１２は積層体であ
る。この積層体ａ１２は、下地層１２１上に反強磁性層
１２２が形成され、該反強磁性層１２２上に固定磁性層
１５３が形成され、さらに固定磁性層１５３上に非磁性
導電層１２４が形成され、該非磁性導電層１２４上にフ
リー磁性層１７５が形成され、さらにフリー磁性層１７
５上に保護層１２７が形成されてなるものである。この
スピンバルブ型薄膜素子ＭＲ３のフリー磁性層１７５
は、磁性中間層１７６と、この非磁性中間層１７６を挟
む第１のフリー磁性層１７７と第２のフリー磁性層１７
８から構成されている。第１のフリー磁性層１７７は、
非磁性中間層１７６より保護層１２７側に設けられ、第
２のフリー磁性層１７８は、非磁性中間層１７６より非
磁性導電層１２４側に設けられている。また、第２のフ
リー磁性層１７８は、拡散防止層１７９と強磁性層１８
０とから形成されている。また、第１のフリー磁性層１
７７は、ＮｉＦｅ合金等の強磁性材料により形成され、
非磁性中間層１７６は、Ｒｕ等の非磁性材料により形成
されている。拡散防止層１７９及び強磁性層１８０はい
ずれも強磁性材料からなるもので、拡散防止層１７９は
例えばＣｏＦｅ合金から形成され、強磁性層１８０はＮ
ｉＦｅ合金から形成されている。
【００１８】第２のフリー磁性層１７８の厚さｔ2は、
第１のフリー磁性層１７７の厚さｔ1よりも厚く形成さ
れている。また、第１のフリー磁性層１７８及び第２の
フリー磁性層１７８の飽和磁化をそれぞれＭ1、Ｍ2とし
たとき、第１のフリー磁性層１７７及び第２のフリー磁
性層１７８の磁気的膜厚はそれぞれＭ1・ｔ1、Ｍ2・ｔ2
となる。なお、第２のフリー磁性層１７８が拡散防止層
１７９及び強磁性層１８０から構成されているため、第
２のフリー磁性層１７８の磁気的膜厚Ｍ2・ｔ2は、拡散
防止層１７９の磁気的膜厚と強磁性層１８０の磁気的膜
厚との和となる。
【００１９】そしてこのフリー磁性層１７５は、第１の
フリー磁性層１７７と第２のフリー磁性層１７８との磁
気的膜厚の関係を、Ｍ2・ｔ2＞Ｍ1・ｔ1とするように構
成されている。また、第１のフリー磁性層１７７及び第
２のフリー磁性層１７８は、相互に反強磁性的に結合自
在とされている。即ち、第１フリー磁性層１７７の磁化
方向がハードバイアス層１２６、１２６により図示Ｘ1
方向に揃えられた場合、第２フリー磁性層１７８の磁化
方向は図示Ｘ1方向の反対方向に揃えられる。また、第
１、第２のフリー磁性層１７７、１７８の磁気的膜厚の
関係がＭ2・ｔ2＞Ｍ1・ｔ1とされていることから、第２
のフリー磁性層１７８の磁化が残存した状態となり、フ
リー磁性層１７５全体の磁化方向が図示Ｘ1方向に揃え
られる。このときのフリー磁性層１７５の実効膜厚は、
（Ｍ2・ｔ2−Ｍ1・ｔ1）となる。このように、第１のフ
リー磁性層１７７と第２のフリー磁性層１７８は、それ
ぞれの磁化方向が反平行方向となるように反強磁性的に
結合され、かつ磁気的膜厚の関係がＭ2・ｔ2＞Ｍ1・ｔ1
とされていることから、人工的なフェリ磁性状態とされ
ている。またこれにより、フリー磁性層１７５の磁化方
向と固定磁性層１５３の磁化方向とが交差する関係とな
る。
【００２０】このスピンバルブ型薄膜素子ＭＲ３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方向に揃えられたフリー磁性層１７５の磁化方
向が変動すると、図示Ｙ方向に固定された固定磁性層１
５３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。またフリー磁性層１７５は、相互に
反強磁性的に結合した第１、第２のフリー磁性層１７
７、１７８から構成されているので、フリー磁性層１７
５全体の磁化方向が、僅かな大きさの外部磁界によって
変動し、スピンバルブ型薄膜磁気素子の感度が高くな
る。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】図１８に示したスピン
バルブ型薄膜素子ＭＲ１では、 ハードバイアス層１２
６、１２６は、積層体ａ１０の側面と接合して形成され
ている。上記ハードバイアス層１２６、１２６の積層体
ａ１０の側面上部に接合されている部分の断面形状は、
上記側面上部の上端に近づくにつれて、厚さが薄くなっ
ている。そして、積層体ａ１０の側面上端に接合されて
いる先端部１２６ａ、１２６ａは、尖った断面形状とな
っている。
【００２２】このため、積層体ａ１０の側面上端に接合
されているハードバイアス層１２６、１２６からの漏れ
磁束が、先端部１２６ａ、１２６ａからスピンバルブ型
薄膜素子ＭＲ１上に設けられている上部シールド層２５
７に吸われて、図１８の矢印Ｃで示す磁束の流れとなり
やすく、フリー磁性層１２５に加わる有効磁界が減少す
るという不都合があった。このため、フリー磁性層１２
５の磁区制御を良好に行うことが困難で、安定性が悪い
ことが問題となっていた。また、積層体ａ１０の側面上
端付近でのハードバイアス層１２６、１２６の先端部１
２６ａ、１２６ａの磁化は、図１８に示す矢印Ａおよび
矢印Ｄで示される方向となっているため、先端部１２６
ａ、１２６ａから漏れて上記先端部１２６ａ、１２６ａ
の根元に吸われる磁界（矢印Ｂ）と、根元から漏れて先
端部１２６ａ、１２６ａに吸われる磁束（矢印Ｅ）と
が、本来フリー磁性層１２５に印可したい磁界方向と逆
向きの磁界をフリー磁性層１２５の両端部に作用させる
ことになり、フリー磁性層１２５の磁区制御に悪影響を
及ぼすため、安定性が悪く、問題となっていた。
【００２３】また、図２２に示したスピンバルブ型薄膜
素子ＭＲ２においても、積層体ａ１１の側壁上端付近で
のハードバイアス層１２６、１２６の先端部１２６ａ、
１２６ａの磁化が、スピンバルブ型薄膜素子ＭＲ１と同
様に矢印Ａおよび矢印Ｄで示される方向となっているた
め、双極子磁界（外部反磁界）、すなわち、先端部１２
６ａ、１２６ａから漏れて先端部１２６ａ、１２６ａの
根元に吸われる磁界（矢印Ｂ）と、根元から漏れて先端
部１２６ａ、１２６ａに吸われる磁束（矢印Ｅ）とが、
本来フリー磁性層１６５に印可したい磁場方向と逆向き
の磁場をフリー磁性層１６５の両端部に作用させること
になり、フリー磁性層１６５の磁区制御に悪影響を及ぼ
したり、トラック幅Ｔｗの両端の再生波形が異常になっ
てしまい、問題となっていた。
【００２４】また、図２３に示したスピンバルブ型薄膜
素子ＭＲ３においては、積層体ａ１２の側面上端付近で
のハードバイアス層１２６、１２６の先端部１２６ａ、
１２６ａから第１のフリー磁性層１７７に与えられる磁
場が強く、しかもこの磁場は第１のフリー磁性層１７７
に付与したい磁化方向と逆向きの磁化を作用させる磁場
であるので、ハードバイアス層１２６、１２６の磁界が
スピンフロップ磁界（Ｈsf）より大きくなると、本来第
１のフリー磁性層１７７に付与したい磁化方向と逆向き
に作用させる磁場を第１のフリー磁性層１７７の両端部
（各ハードバイアス層１２６の近傍部分）に作用させる
こととなり、第１のフリー磁性層１７７の中央部では磁
化の方向が第２のフリー磁性層１７８の磁化の向きの逆
向き（Ｘ 1方向の逆向き）に揃っているものの両端部で
は磁化の方向が乱れてしまう。このように第１のフリー
磁性層１７７の両端部の磁化の方向が乱れると、磁化の
向きが第１のフリー磁性層１７７の磁化の方向と反平行
方向（Ｘ1方向）に揃えられる第２のフリー磁性層１７
８は、中央部の磁化の方向が第１のフリー磁性層１７７
の磁化の向きと逆向き（Ｘ1方向）に揃っているもの
の、両端部の磁化の方向が乱れてしまい、第１、第２の
フリー磁性層１７７、１７８の両端部の磁化の方向が反
平行に揃わなくなり、トラック幅Ｔｗの両端のところ
で、再生波形不安定性の原因となり、サーボエラー等を
引き起こし、問題となっていた。
【００２５】上記スピンフロップ磁界について図２４を
用いて説明する。図２４は、フリー磁性層のＭ−Ｈ曲線
を示す図である。このＭ−Ｈ曲線は、図２３に示す構成
のスピンバルブ型薄膜素子ＭＲ３のフリー磁性層１７５
に対してトラック幅方向から外部磁界Ｈを印加したとき
の、フリー磁性層１７５の磁化Ｍの変化を示したもので
ある。外部磁界Ｈがハードバイアス層１２６、１２６か
らのバイアス磁界に相当する。また、図２４中、Ｆ1で
示す矢印は、第１のフリー磁性層１７７の磁化方向を表
し、Ｆ2で示す矢印は、第２のフリー磁性層１７８の磁
化方向を表す。図２４に示すように、外部磁界Ｈが小さ
いときは、第１のフリー磁性層１７７と第２のフリー磁
性層１７８が反強磁性的に結合した状態、即ち矢印Ｆ1
と矢印Ｆ2の方向が反平行になっているが、外部磁界Ｈ
の大きさがある値を超えると、矢印Ｆ1と矢印Ｆ2の方向
が反平行に揃わなくなり、第１、第２フリー磁性層１７
７、１７８の反強磁性的結合が壊され、フェリ磁性状態
が保てなくなる。これがスピンフロップ転移である。ま
たこのスピンフロップ転移が起きたときの外部磁界の大
きさがスピンフロップ磁界であり、図２４ではＨsfで示
している。そして、さらに外部磁界Ｈをスピンフロップ
磁界より大きくしていくと、Ｆ1の方向がさらに回転し
て、Ｆ2の方向の平行方向を向き、即ち、Ｆ1は元の方向
と１８０゜異なる方向を向き、フェリ磁性状態が完全に
崩れてしまう。これが飽和磁界であり、図２４ではＨS
で示している。従って、図２３の第１、第２のフリー磁
性層１７７、１７８の両端部の磁化の方向は、例えば、
図２４のＨsfとＨsの間に示すような関係となってい
る。
【００２６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、上記のような問題を解決し、フリー磁性層に加わる
有効磁界の減少が起こりにくく、積層体の側面上端付近
において、フリー磁性層の磁化の方向と反対の方向に磁
場を作用させる磁界が生じにくく、上記フリー磁性層の
磁区制御を良好に行うことができる安定性に優れたスピ
ンバルブ型薄膜素子を提供することを課題としている。
また、このスピンバルブ型薄膜素子の製造方法を提供す
ることを課題としている。さらに、このスピンバルブ型
薄膜素子を備えた薄膜磁気ヘッドを提供することを課題
としている。
【００２７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のスピンバルブ型薄膜素子は、基板上に、反
強磁性層と、この反強磁性層と接して形成され、上記反
強磁性層との交換結合磁界により磁化方向が固定される
固定磁性層と、上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、上記反強磁性層と上記固定
磁性層と上記非磁性導電層とフリー磁性層とが少なくと
も積層されてなる積層体の両側に形成され、上記フリー
磁性層の磁化方向を上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、上記ハード
バイアス層上に形成されて上記積層体に検出電流を与え
る導電層とを有するスピンバルブ型薄膜素子であり、上
記ハードバイアス層は、上記フリー磁性層と同じ階層位
置に配置され、上記ハードバイアス層の上面は、上記積
層体の側面上端より基板側の位置で上記積層体の側面と
接合されていることを特徴とするものである。
【００２８】なお、ここでの「ハードバイアス層は、フ
リー磁性層と同じ階層位置に形成され」とは、少なくと
もハードバイアス層とフリー磁性層とが接合されている
状態を意味し、上記ハードバイアス層と上記フリー磁性
層との接合部分の厚さが上記フリー磁性層の膜厚よりも
薄い状態も含まれる。また、ここで、「ハードバイアス
層の上面」とは、上記基板側と反対側の面を意味してい
る。さらに、「接合」とは、直接接触して接続すること
のみならず、例えば、下地層、中間層等を介して積層体
等と接続されることをも意味している。
【００２９】このようなスピンバルブ型薄膜素子では、
上記ハードバイアス層の上面は、上記積層体の側面上
端より基板側の位置で上記積層体の側面と接合されてい
るので、ハードバイアス層からの漏れ磁束が、上部シー
ルド層に吸われることによるフリー磁性層に加わる有効
磁界の減少が起こりにくいものとなり、フリー磁性層が
単磁区化されやすくなるため、上記フリー磁性層の磁区
制御を良好に行うことができる安定性に優れたスピンバ
ルブ型薄膜素子とすることができる。また、上記ハード
バイアス層が、上記フリー磁性層と同じ階層位置に配置
されたスピンバルブ型薄膜素子とすることで、フリー磁
性層に対して、強いバイアス磁界を与えやすくなり、フ
リー磁性層を単磁区化しやすく、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。
【００３０】また、上記のスピンバルブ型薄膜素子にお
いては、上記ハードバイアス層の上面が、上記ハードバ
イアス層の最上位置と同じまたは最上位置よりも基板側
の位置で上記積層体の側面と接合されていることが好ま
しい。このようなスピンバルブ型薄膜素子とすること
で、積層体の側面上端付近でのフリー磁性層の磁化の方
向と反対の方向に磁場を作用させる磁界が生じにくいも
のとなり、フリー磁性層が単磁区化されやすくなるた
め、上記フリー磁性層の磁区制御をより一層良好に行う
ことができる優れたスピンバルブ型薄膜素子とすること
ができる。
【００３１】また、上記のスピンバルブ型薄膜素子にお
いては、上記ハードバイアス層は、上記フリー磁性層の
膜厚方向に上記フリー磁性層の膜厚よりも大きな膜厚と
され、上記ハードバイアス層の上面は、上記フリー磁性
層の上面よりも基板から離れた位置に配置されているこ
とが望ましい。このようなスピンバルブ型薄膜素子とす
ることで、フリー磁性層に対して、より一層強いバイア
ス磁界を与えやすくなり、フリー磁性層を単磁区化しや
すくなるため、バルクハウゼンノイズの発生をより一層
低減させることができる。
【００３２】また、上記のスピンバルブ型薄膜素子にお
いては、上記ハードバイアス層の下面は、上記フリー磁
性層の下面よりも基板側の位置に配置されていることが
好ましい。このようなスピンバルブ型薄膜素子とするこ
とで、さらにフリー磁性層に対して、強いバイアス磁界
を与えやすくなり、フリー磁性層を単磁区化しやすくな
るため、バルクハウゼンノイズの発生をより一層低減さ
せることができる。
【００３３】また、上記のスピンバルブ型薄膜素子にお
いては、上記反強磁性層は、Ｘ−Ｍｎ（ただし、Ｘは、
Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓのうちから選択さ
れる１種の元素を示す。）の式で示される合金からな
り、Ｘが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素子におい
ては、上記反強磁性層が、Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎ（ただし、
Ｘ’は、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、
Ａｕ、Ａｇ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちから選択さ
れる１種または２種以上の元素を示す。）の式で示され
る合金からなり、Ｘ’＋Ｐｔが３７〜６３原子％の範囲
であることが望ましい。
【００３４】反強磁性層に、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素子とすることで、上記反強磁性層
に従来から使用されている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
型薄膜素子とすることができる。
【００３５】また、上記のスピンバルブ型薄膜素子にお
いては、上記ハードバイアス層と上記導電層との間に、
ＴａやＣｒなどからなる中間層が設けられたものとして
もよい。導電層として、Ｃｒを用いた場合は、Ｔａの中
間層を設けることにより、後工程のレジスト硬化などの
熱プロセスに対して拡散バリアーとして機能し、ハード
バイアス層の磁気特性の劣化を防ぐことができる。ま
た、導電層としてＴａを用いる場合は、Ｃｒの中間層を
設けることにより、Ｃｒの上に堆積するＴａの結晶を、
より低抵抗の体心立方構造としやすくする効果がある。
【００３６】また、上記のスピンバルブ型薄膜素子にお
いては、上記ハードバイアス層と上記積層体との間およ
び上記ハードバイアス層と基板との間に、Ｃｒからなる
バイアス下地層が設けられたものとしてもよい。結晶構
造が体心立方構造（ｂｃｃ構造）であるＣｒからなるバ
イアス下地層を設けることにより、上記ハードバイアス
層の保磁力および角形比が大きくなり、上記フリー磁性
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。
【００３７】また、上記のスピンバルブ型薄膜素子にお
いては、上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とが形成されたデュ
アル型構造とされてなるものとしてもよい。このような
スピンバルブ型薄膜素子とすることで、フリー磁性層／
非磁性導電層／固定磁性層の３層の組合わせを２組有す
るものとなり、シングルスピンバルブ型薄膜素子と比較
して、大きな△ＭＲ（抵抗変化率）が得られ、高密度記
録化に対応できるものとすることができる。
【００３８】また、上記のスピンバルブ型薄膜素子にお
いては、上記固定磁性層と上記フリー磁性層の少なくと
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゜異なる人工フェリ
磁性状態とされてなるものとしてもよい。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、磁気的な膜厚が減少するので外部磁界に対
して感度よく反転できるものとなる。
【００３９】また、上記のスピンバルブ型薄膜素子にお
いては、上記積層体は上記フリー磁性層の上記非磁性導
電層に対する逆側に接する非磁性導電材料からなるバッ
クド層を有することが好ましい。このようなスピンバル
ブ型薄膜素子とすることで、上記導電層からのセンス電
流が積層体内部において流れる中心高さ位置を、バック
ド層がない場合に固定磁性層側に位置していた状態に比
べて、このバックド層側に変化することができる。これ
により、フリー磁性層位置におけるセンス電流磁界の強
度を低減し、このセンス電流磁界からのフリー磁性層の
変動磁化への寄与を低減することができる。従って、フ
リー磁性層の変動磁化の方向を所望の方向に補正するこ
とがより容易になり、アシンメトリーの小さい優れたス
ピンバルブ型薄膜素子とするために、フリー磁性層の変
動磁化の方向を制御することを、より容易にすることが
できる。
【００４０】さらに、上記のスピンバルブ型薄膜素子の
うちシングルスピンバルブ型薄膜素子においては、上記
導電層が、上記積層体の両側から上記積層体の中央部分
に向けてこの積層体の表面に延出して被着形成されてい
ることが好ましい。このようなスピンバルブ型薄膜素子
とすることで、導電層からのセンス電流が、ハードバイ
アス層と積層体との接合部分に流れにくくなり、このハ
ードバイアス層を介さずに、直接、積層体にセンス電流
を流す割合を多くできる。しかも、この場合、積層体と
導電層との接合面積を増大することにより、磁気抵抗効
果に寄与しない接合抵抗を下げることができ、再生特性
を向上することができる。
【００４１】また、上記のスピンバルブ型薄膜素子のう
ちシングルスピンバルブ型薄膜素子あるいは反強磁性層
が基板側に位置するボトムタイプのシングルスピンバル
ブ型薄膜素子においては、上記ハードバイアス層の上面
は、上記フリー磁性層の上面から下面までの間と同じ階
層位置で上記積層体の側面と接合されているこことが好
ましい。このようなスピンバルブ型薄膜素子とすること
で、積層体の側面上端付近でのフリー磁性層に付与した
い磁化の方向と反対の方向に磁場を作用させる双極子磁
界（外部反磁界）が生じにくいものとなり、該双極子磁
界に起因してフリー磁性層の両端部の磁化の方向が乱れ
るのを改善でき、ハードバイアス層からの漏れ磁束によ
りフリー磁性層の磁化を揃えることができ、フリー磁性
層が単磁区化され易くなるため、上記フリー磁性層の磁
区制御を一層良好に行うことができ、また、トラック幅
の両端の再生波形に異常が生じるのを防止でき、再生波
形の安定性を向上できる。
【００４２】さらに、上記のスピンバルブ型薄膜素子の
うちシングルスピンバルブ型薄膜素子あるいは反強磁性
層が基板側に位置するボトムタイプのシングルスピンバ
ルブ型薄膜素子においては、上記ハードバイアス層の上
面は、上記フリー磁性層の上面から該フリー磁性層の膜
厚の半分の厚みの位置までの間と同じ階層位置で上記積
層体の側面と接合されていることが好ましい。このよう
なスピンバルブ型薄膜素子とすることで、上記双極子磁
界に起因してフリー磁性層の両端部の磁化の方向が乱れ
るのを改善できるうえ、フリー磁性層に対して強いバイ
アス磁界を与え易くなり、フリー磁性層をより単磁区化
し易くなり、また、再生波形の安定性もより向上させる
ことができる。
【００４３】また、上記のスピンバルブ型薄膜素子のう
ちシングルスピンバルブ型薄膜素子あるいは反強磁性層
が基板側に位置するボトムタイプのシングルスピンバル
ブ型薄膜素子においては、上記フリー磁性層が非磁性中
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、上記
非磁性中間層で分断された２つのフリー磁性層のうち上
記非磁性導電層に接する方を第２のフリー磁性層とし、
他方を第１のフリー磁性とした場合に、上記ハードバイ
アス層の上面は、上記第２のフリー磁性層の上面から下
面までの間と同じ階層位置で上記積層体の側面と接合さ
れていることが好ましい。このようなスピンバルブ型薄
膜素子とすることで、第１のフリー磁性層に付与したい
磁化方向と逆向きに作用させる強い磁場が積層体の側面
上端付近でのハードバイアス層の先端部からかかるのを
回避でき、第１のフリー磁性層の両端部の磁化の方向が
乱れるのを改善でき、第１のフリー磁性層の両端部の磁
化の方向が乱れることに起因して磁化の向きが第１のフ
リー磁性層の磁化の向きと逆向きに揃えられる第２のフ
リー磁性層の両端部の磁化の方向が乱れることを防止で
き、第１、第２のフリー磁性層の反強磁的な結合を安定
して維持させてフリー磁性層のフェリ磁性状態を保つこ
とができ、従って、スピンバルブ型薄膜素子の感度を低
下させることなく、トラック幅の両端の再生波形に異常
が生じるのを防止でき、再生波形の安定性を向上でき
る。
【００４４】さらに、上記のスピンバルブ型薄膜素子の
うちシングルスピンバルブ型薄膜素子あるいは反強磁性
層が基板側に位置するボトムタイプのシングルスピンバ
ルブ型薄膜素子においては、上記ハードバイアス層の上
面は、上記第２のフリー磁性層の上面から上記第２のフ
リー磁性層の膜厚の半分の厚みの位置までの間と同じ階
層位置で上記積層体の側面と接合されていることが好ま
しい。このようなスピンバルブ型薄膜素子とすること
で、第１のフリー磁性層の両端部の磁化の方向が乱れる
のを改善でき、第１のフリー磁性層の両端部の磁化の方
向が乱れることに起因して磁化の向きが第１のフリー磁
性層の磁化の向きと逆向きに揃えられる第２のフリー磁
性層の両端部の磁化の方向が乱れることを防止できるう
え、第２のフリー磁性層に対しては付与したい磁化方向
と同じ向きに磁場を作用させる強いバイアス磁界が与え
られ、スピンバルブ型薄膜素子の感度をより高くでき、
しかもトラック幅の両端の再生波形に異常が生じるのを
防止でき、再生波形の安定性を向上できる。
【００４５】さらにまた、上記のスピンバルブ型薄膜素
子のうちシングルスピンバルブ型薄膜素子あるいは反強
磁性層が基板側に位置するボトムタイプのシングルスピ
ンバルブ型薄膜素子においては、上記第２のフリー磁性
層の飽和磁化および厚さをそれぞれＭ2、ｔ2とし、上記
第１のフリー磁性層の飽和磁化および厚さをそれぞれＭ
1、ｔ1としたときに、Ｍ2・ｔ2＞Ｍ1・ｔ1なる関係を満
たすことが好ましい。このようなスピンバルブ型薄膜素
子とすることで、第２のフリー磁性層の磁気的膜厚が、
第１のフリー磁性層の磁気的膜厚よりも大きくなり、第
１のフリー磁性層と第２のフリー磁性層の磁気的膜厚の
差分がフリー磁性層の磁気的な実効膜厚となる。従っ
て、第１、第２のフリー磁性層の膜厚を適宜調整してフ
リー磁性層の実効膜厚を薄くすることにより、フリー磁
性層の磁化方向を僅かな大きさの外部磁界により変動さ
せることができ、スピンバルブ型薄膜磁気素子の感度を
高くすることが可能となる。また、フリー磁性層全体の
厚さをある程度厚くできるので、抵抗変化率が極端に小
さくなることがなく、スピンバルブ型薄膜素子の感度を
高くすることが可能となる上記ハードバイアス層の上面
は、上記第２のフリー磁性層の上面から下面までの間と
同じ階層位置で上記積層体の側面と接合されていること
が好ましい。
【００４６】また、上記のスピンバルブ型薄膜素子のう
ちシングルスピンバルブ型薄膜素子においては、上記反
強磁性層と上記固定磁性層と上記非磁性導電層と上記フ
リー磁性層は、上記基板側から、反強磁性層、固定磁性
層、非磁性導電層、フリー磁性層の順で積層されたボト
ムタイプであってもよい。このようなスピンバルブ型薄
膜素子とすることで、比抵抗の高い反強磁性層を介さず
に積層体に与えるセンス電流の割合を向上することがで
き、基板側から、フリー磁性層、非磁性導電層、固定磁
性層、反強磁性層の順で積層されたトップタイプにおい
て発生していた、ハードバイアス層を経由して反強磁性
層の下側に位置する固定磁性層、非磁性導電層、フリー
磁性層付近に直接流れ込む検出電流（センス電流）の分
流成分を低減することができる。このため、サイドリー
ディングを防止することができ、磁気記録密度の高密度
化により一層対応することが可能となる。
【００４７】また、上記課題は、基板上に、反強磁性層
と、 この反強磁性層と接して形成され、上記反強磁性
層との交換結合磁界により磁化方向が固定される固定磁
性層と、上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を少なくとも有する積層膜を形成す
る工程と、上記積層膜の上にリフトオフ用レジストを形
成する工程と、上記リフトオフ用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、台形状の積層
体を形成する工程と、上記積層体の両側に、イオンビー
ムスパッタ法、ロングスロースパッタ法、コリメーショ
ンスパッタ法のいずれかまたはそれらを組み合わせたス
パッタ法により、上記ハードバイアス層を、上記フリー
磁性層と同じ階層位置に配置されるように形成し、か
つ、上記ハードバイアス層の上面を、上記積層体の側面
上端より基板側の位置で上記積層体の側面と接合される
ように形成する工程と、上記ハードバイアス層上に、タ
ーゲットと基板との角度を傾斜させた状態で対向させ、
イオンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、コ
リメーションスパッタ法のいずれかまたはそれらを組み
合わせたスパッタ法により、導電層を形成する工程とを
有することを特徴とするスピンバルブ型薄膜素子の製造
方法によって解決できる。このようなスピンバルブ型薄
膜素子の製造方法によれば、上記のスピンバルブ型薄膜
素子を容易に得ることができる。
【００４８】また、上記課題は、基板上に、反強磁性層
と、 この反強磁性層と接して形成され、上記反強磁性
層との交換結合磁界により磁化方向が固定される固定磁
性層と、上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を少なくとも有する積層膜を形成す
る工程と、上記積層膜の上に上記積層膜に対向する下面
に切り込み部の形成されたリフトオフ用レジストを形成
する工程と、上記リフトオフ用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、台形状の積層体
を形成する工程と、上記積層体の両側に、イオンビーム
スパッタ法、ロングスロースパッタ法、コリメーション
スパッタ法のいずれかまたはそれらを組み合わせたスパ
ッタ法により、上記ハードバイアス層を、上記フリー磁
性層と同じ階層位置に配置されるように形成し、かつ、
上記ハードバイアス層の上面を、上記積層体の側面上端
より基板側の位置で上記積層体の側面と接合されるよう
に形成する工程と、上記ハードバイアス層上、および、
上記リフトオフ用レジストの切り込み部に対応する上記
積層体上に、ターゲットと基板との角度を傾斜させた状
態で対向させ、イオンビームスパッタ法、ロングスロー
スパッタ法、コリメーションスパッタ法のいずれかまた
はそれらを組み合わせたスパッタ法により、導電層を形
成する工程とを有することを特徴とするスピンバルブ型
薄膜素子の製造方法によって解決できる。
【００４９】このようなスピンバルブ型薄膜素子の製造
方法によれば、形成した積層膜に、切り込み部の形成さ
れたリフトオフ用レジストを１回形成する１レジスト工
程により、レジストパターンを形成してイオンミリング
により積層体をエッチングし、イオンビームスパッタ
法、ロングスロースパッタ法、コリメーションスパッタ
法のいずれかまたはそれらを組み合わせたスパッタ法に
より、ターゲットと基板との角度を傾斜させないかまた
は傾斜させた状態で対向させることを選択し、かつこの
傾斜角度を設定して、ハードバイアス層および導電層を
所望の形状に形成し、上記のスピンバルブ型薄膜素子を
得ることができる。ここで、切り込み部の幅寸法、言い
換えると、上記リフトオフレジストの上記積層体両側方
向における幅寸法に対して、上記切り込み部における、
上記積層体に接触していない上記積層体両側方向におけ
る幅寸法、つまり、トラック幅方向の寸法を設定するこ
とにより、この切り込み部内に形成される導電層の部
分、つまり、導電層が積層体の両側からこの積層体の中
央部分に向けて積層体表面に延出して形成されるオーバ
ーレイ部の長さ寸法を設定することができる。これによ
り、フォトレジスト（リフトオフ用レジスト）を１回形
成するのみで、積層体、ハードバイアス層、および、導
電層を所望の形状に形成することができ、かつ、ターゲ
ットと基板との角度を傾斜させないかまたは傾斜させた
状態で対向させることを選択したスパッタ法により、ハ
ードバイアス層および電極層を所望の形状に形成し、工
程数の少ない状態で、上記のスピンバルブ型薄膜素子を
容易に得ることができる。
【００５０】また、上記課題は、基板上に、反強磁性層
と、 この反強磁性層と接して形成され、上記反強磁性
層との交換結合磁界により磁化方向が固定される固定磁
性層と、上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を少なくとも有する積層膜を形成す
る工程と、上記積層膜の上に上記積層膜に対向する下面
に切り込み部の形成された第１のリフトオフ用レジスト
を形成する工程と、上記第１のリフトオフ用レジストに
覆われていない部分をイオンミリングにより除去し、台
形状の積層体を形成する工程と、上記積層体の両側に、
イオンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、コ
リメーションスパッタ法のいずれかまたはそれらを組み
合わせたスパッタ法により、上記ハードバイアス層を、
上記フリー磁性層と同じ階層位置に配置されるように形
成し、かつ、上記ハードバイアス層の上面を、上記積層
体の側面上端より基板側の位置で上記積層体の側面と接
合されるように形成する工程と、上記第１のリフトオフ
レジストを剥離する工程と、上記積層体に接触している
上記第１のリフトオフ用レジストの上記積層体両側方向
の寸法よりも、上記積層体に接触している上記積層体両
側方向の寸法が幅狭に設定され、かつ、上記積層体に対
向する下面に切り込み部の形成された第２のリフトオフ
用レジストを上記積層体の上に形成する工程と、上記第
２のリフトオフ用レジストに覆われていない部分に、イ
オンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、コリ
メーションスパッタ法のいずれかまたはそれらを組み合
わせたスパッタ法により、導電層を形成する工程とを有
することを特徴とするスピンバルブ型薄膜素子の製造方
法によって解決できる。
【００５１】このようなスピンバルブ型薄膜素子の製造
方法によれば、形成した積層膜に、幅寸法の異なる、切
り込み部の形成された２種類のリフトオフ用レジストを
２回形成する２レジスト工程により、積層体およびハー
ドバイアス層を形成し、かつ、イオンビームスパッタ
法、ロングスロースパッタ法、コリメーションスパッタ
法のいずれかまたはそれらを組み合わせたスパッタ法に
より、ターゲットと基板との角度を傾斜させないかまた
は傾斜させた状態で対向させることを選択して、導電層
を所望の形状に形成し、上記のスピンバルブ型薄膜素子
を得ることができる ここで、第１のリフトオフ用レジ
ストにおいて、切り込み部のトラック幅方向寸法、言い
換えると、上記リフトオフレジストの上記積層体両側方
向における幅寸法に対して、上記切り込み部における、
上記積層体に接触していない上記積層体両側方向におけ
る幅寸法、つまり、トラック幅方向の寸法を設定するこ
と、および、イオンミリング時のイオンビーム入射角度
を設定することにより、積層体のトラック幅方向寸法、
および、ハードバイアス層の形成形状を設定することが
できる。同様にして、第２のリフトオフ用レジストにお
いて、この第２のリフトオフ用レジストにおけるトラッ
ク幅方向寸法を設定することにより、導電層の部分、つ
まり、導電層が積層体の両側からこの積層体の中央部分
に向けて積層体表面に延出して形成されるオーバーレイ
部の長さ寸法を設定することができる。さらに、上記ハ
ードバイアス層を形成する工程の後に、上記リフトオフ
用レジストまたは上記第２のリフトオフ用レジストの切
り込み部に対応する上記積層体表面の一部をイオンミリ
ングや逆スパッタにより除去する工程を有することによ
り、積層体の最上層である保護層やバックド層をイオン
ミリングや逆スパッタによりクリーニングし、電極層と
バックド層との充分な接続を得ることができ、接触抵抗
を低減することができる。
【００５２】また、上記のスピンバルブ型薄膜素子の製
造方法においては、上記積層体を形成する工程におい
て、上記フリー磁性層の上記非磁性導電層に対する逆側
に非磁性導電材料からなるバックド層を形成することが
好ましい。
【００５３】さらにまた、上記課題は、上記のスピンバ
ルブ型薄膜素子が備えられてなることを特徴とする薄膜
磁気ヘッドによって解決できる。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
うことができる安定性に優れた薄膜磁気へッドとするこ
とができる。
【００５４】
【発明の実施の形態】以下、本発明のスピンバルブ型薄
膜素子の実施形態について、図面を参照して詳しく説明
する。 ［第１の実施形態］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。本発明のスピンバ
ルブ型薄膜素子と、図１８に示す従来のスピンバルブ型
薄膜素子ＭＲ１とが異なるところは、ハードバイアス層
および導電層の形状が異なるところである。このスピン
バルブ型薄膜素子では、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。
【００５５】図１において、符号１は、基板Ｋ上に設け
られ、例えば、Ｔａ（タンタル）などで形成されている
下地層を示している。この下地層１の上には、フリー磁
性層５が形成され、さらに上記フリー磁性層５の上に
は、非磁性導電層４が形成されている。この非磁性導電
層４の上には、固定磁性層３が形成され、さらに、上記
固定磁性層３の上には、反強磁性層２が形成され、上記
反強磁性層２の上には、Ｔａなどで形成された保護層７
が形成され、積層体ａ１を形成している。また、符号
６、６は、ハードバイアス層を示し、符号８、８は、導
電層を示している。
【００５６】本発明の第１の実施形態のスピンバルブ型
薄膜素子において、上記反強磁性層２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２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、交換結合磁界（交換異方性磁界）
も大きい。また、上記ＰｔＭｎ合金に代えて、Ｘ−Ｍｎ
（ただし、Ｘは、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓのうち
から選択される１種の元素を示す。）の式で示される合
金あるいはＸ’−Ｐｔ−Ｍｎ（ただし、Ｘ’は、Ｐｄ、
Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
ｅ、Ｋｒのうちから選択される１種または２種以上の元
素を示す。）の式で示される合金で形成されていてもよ
い。
【００５７】また、上記ＰｔＭｎ合金および上記Ｘ−Ｍ
ｎの式で示される合金において、ＰｔあるいはＸが３７
〜６３原子％の範囲であることが望ましい。 より好ま
しくは、４７〜５７原子％の範囲である。さらにまた、
Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎの式で示される合金において、Ｘ’＋
Ｐｔが３７〜６３原子％の範囲であることが望ましい。
より好ましくは、４７〜５７原子％の範囲である。さら
に、上記Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎの式で示される合金として
は、Ｘ’がＡｕ、Ａｇ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうち
から選択される１種または２種以上の元素である場合
は、０．２〜１０原子％の範囲であることが望ましく、
Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓのうちから選択される１
種または２種以上の元素である場合は、０．２〜４０原
子％の範囲であることが望ましい。上記反強磁性層２と
して、上記した適正な組成範囲の合金を使用し、これを
アニール処理することで、大きな交換結合磁界を発生す
る反強磁性層２を得ることができる。とくに、ＰｔＭｎ
合金であれば、６４ｋＡ／ｍを越える交換結合磁界を有
し、上記交換結合磁界を失うブロッキング温度が３８０
℃（６５３Ｋ）と極めて高い優れた反強磁性層２を得る
ことができる。
【００５８】上記固定磁性層３は、強磁性体の薄膜から
なり、 例えば、Ｃｏ、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＮｉＦｅ合
金、ＣｏＦｅ合金などで形成されることが好ましい。ま
た、上記非磁性導電層４は、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、
Ｒｕ、Ｉｒなどに代表される非磁性体からなり、通常、
２〜４ｎｍ（２０〜４０Å）程度の厚さに形成されてい
る。
【００５９】上記フリー磁性層５は、上記固定磁性層３
と同様の材質などで形成されることが好ましい。
【００６０】上記ハードバイアス層６、６は、例えば、
Ｃｏ−Ｐｔ合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金などで形成され
ることが好ましい。上記ハードバイアス層６、６は、上
記フリー磁性層５と同じ階層位置に配置され、上記フリ
ー磁性層５の膜厚方向に上記フリー磁性層５の膜厚より
も大きな膜厚とされることが好ましい。 また、上記ハ
ードバイアス層６、６の上面６Ａ、６Ａは、上記フリー
磁性層５の上面５Ａよりも基板Ｋから離れた位置に（す
なわち、図１では上側に）配置され、上記ハードバイア
ス層６、６の下面は、上記フリー磁性層５の下面よりも
基板Ｋ側の位置に（すなわち、図１では下側に）配置さ
れている。また、上記ハードバイアス層６、６の上面６
Ａ、６Ａと上記積層体ａ１の側面ｂ１、ｂ１との接合点
ｃ１、ｃ１は、積層体ａ１の側面ｂ１、ｂ１の上端ｄ
１、ｄ１より基板側の位置（すなわち、図１では下側）
で、かつ、上記ハードバイアス層６、６の最上位置（図
１の例では、ハードバイアス層６、６の上面６Ａ、６
Ａ）より下側の位置とされることが好ましい。
【００６１】また、導電層８、８は、例えば、Ｃｒ、Ｔ
ａ、Ａｕなどで形成されることが好ましい。上記導電層
８、８は、上記ハードバイアス層６、６上に、上記積層
体ａ１の側面ｂ１、ｂ１に接合されて形成されることが
好ましい。
【００６２】図１に示すスピンバルブ型薄膜素子におい
ては、上記反強磁性層２は、固定磁性層３に接して形成
され、アニール（熱処理）を施すことにより、反強磁性
層２と固定磁性層３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１に示すように、固
定磁性層３の磁化が図示Ｙ方向に固定される。また、上
記ハードバイアス層６、６が、 図示Ｘ１方向に磁化さ
れていることで、上記フリー磁性層５の磁化が、図示Ｘ
１方向に揃えられている。 これにより、上記フリー磁
性層５の変動磁化と上記固定磁性層３の固定磁化とが９
０度で交差する関係となっている。
【００６３】このようなスピンバルブ型薄膜素子では、
上記導電層８、８からフリー磁性層５、非磁性導電層
４、固定磁性層３にセンス電流が与えられる。記録媒体
から図１に示す図示Ｙ方向に磁界が与えられると、フリ
ー磁性層５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４とフリー磁性層５との界
面、および非磁性導電層４と固定磁性層３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】次に、図２〜図５を参照して、図１に示す
スピンバルブ型薄膜素子の製造方法の一例を詳しく説明
する。まず、図２に示すように、基板Ｋ上に、積層体ａ
１とされる下地層１、フリー磁性層５、非磁性導電層
４、固定磁性層３、反強磁性層２、保護層７を順次成膜
して積層膜Ｍを形成したのち、上記積層膜Ｍ上にリフト
オフ用レジスト９を形成する。次に、上記リフトオフ用
レジスト９に覆われていない部分を、イオンミリングに
より除去して、図３に示すように側面１ｂ、１ｂとされ
る傾斜面を形成して等脚台形状の積層体ａ１を形成す
る。
【００６５】ついで、上記積層体ａ１の両側に、ハード
バイアス層６、６を、図４に示すように、上記フリー磁
性層５と同じ階層位置に配置されるように形成し、か
つ、ハードバイアス層６、６の上面６Ａを、上記積層体
ａ１の側面ｂ１、ｂ１の上端ｄ１、ｄ１より下側の位置
で上記積層体ａ１の側面ｂ１、ｂ１と接合されるように
形成する。このとき、上記ハードバイアス層６、６は、
上記フリー磁性層５の膜厚方向に上記フリー磁性層５の
膜厚よりも大きな膜厚とされることが望ましい。また、
上記ハードバイアス層６、６の上面６Ａは、上記フリー
磁性層５の上面５Ａよりも基板Ｋから離れた位置に（す
なわち、図４では上側に）配置され、上記ハードバイア
ス層６、６の下面は、上記フリー磁性層５の下面よりも
基板Ｋ側の位置に（すなわち、図４では下側に）配置さ
れ、上記ハードバイアス層６、６の上面６Ａと上記積層
体ａ１の側面ｂ１、ｂ１との接合点ｃ１、ｃ１は、上記
ハードバイアス層６、６の最上位置（図４では上面６
Ａ）より下側の位置とされることが好ましい。
【００６６】この製造方法において、リフトオフ用レジ
スト９は、二層レジスト法、イメージリバース法などに
よって形成されることが好ましい。また、ハードバイア
ス層６、６の形成は、スパッタ法などによって行うこと
ができ、上記ハードバイアス層６、６を上記フリー磁性
層５とほぼ平行となるように形成するために、ターゲッ
トと基板Ｋとが平行となるように対向させるとともに、
スパッタ粒子ｓ１の角度分布が狭く、直進性のよい方法
により形成することが好ましい。上記ハードバイアス層
６、６は、図４に示すように、スパッタされたスパッタ
粒子のうち、リフトオフ用レジスト９によって遮られな
いスパッタ粒子ｓ１によって形成される。 このとき、
スパッタされたスパッタ粒子ｓ１の角度分布が狭く、直
進性がよいと、リフトオフ用レジスト９の端部９ａ、９
ａの真下よりも内側に入り込むスパッタ粒子ｓ１が少な
い。これにより、ハードバイアス層６、６の上面６Ａと
上記積層体ａ１の側面ｂ１、ｂ１との接合点ｃ１、ｃ１
は、上記ハードバイアス層６、６の最上位置 （図４で
は上面６Ａ）より下側の位置とされる。また、上記接合
点ｃ１、ｃ１は、上記積層体ａ１の側面ｂ１、ｂ１の上
端ｄ１、ｄ１より下側の位置とされる。 したがって、
上記接合点ｃ１、ｃ１の位置は、リフトオフ用レジスト
９の端部９ａ、９ａの位置と、スパッタ粒子ｓ１の角度
分布および直進性によって決定される。このハードバイ
アス層６、６の形成は、具体的には、例えば、イオンビ
ームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、コリメーシ
ョンスパッタ法のいずれかまたはそれらを組み合わせた
スパッタ法などによって好ましく行われる。
【００６７】続いて、図５に示すように、上記ハードバ
イアス層６、６の上に、上記積層体ａ１の側面ｂ１、ｂ
１に接合されるように導電層８、８を形成する。上記導
電層８、８の形成は、積層体ａ１の側面ｂ１、ｂ１に接
するように形成するため、 例えば、ターゲットと基板
Ｋとの角度を傾斜させた状態で対向させて、イオンビー
ムスパッタ法、ロングスロースパッタ法、コリメーショ
ンスパッタ法のいずれかまたはそれらを組み合わせたス
パッタ法などによって好ましく行われる。また、従来の
スパッタ法などの角度分布の広いスパッタ法などによっ
ても好ましく形成される。上記導電層８、８は、 図５
に示すように、スパッタされたスパッタ粒子のうち、リ
フトオフ用レジスト９によって遮られないスパッタ粒子
ｓ２によって形成される。このとき、ターゲットと基板
Ｋとの角度を傾斜させた状態で対向させてスパッタする
と、 または、スパッタされたスパッタ粒子ｓ２の角度
分布が広いと、上記リフトオフ用レジスト９の端部９
ａ、９ａの真下よりも内側に、多くのスパッタ粒子ｓ２
が入り込む。これにより、導電層８、８は、上記積層体
ａ１の側面ｂ１、ｂ１に接合されて形成される。続い
て、上記リフトオフ用レジスト９を除去することによ
り、図１に示すスピンバルブ型薄膜素子が得られる。
【００６８】このようなスピンバルブ型薄膜素子では、
上記ハードバイアス層６、６の上面６Ａ、６Ａは、上記
積層体ａ１の側面ｂ１、ｂ１の上端ｄ１、ｄ１より下側
の位置で上記積層体ａ１の側面ｂ１、ｂ１と接合され、
図１８に示す構造のように、積層体ａ１０の側面上端に
接合されている尖った断面形状の先端部１２６ａ、１２
６ａがないので、ハードバイアス層６、６からの漏れ磁
束が、上部シールド層に吸われることによるフリー磁性
層５に加わる有効磁界の減少が起こりにくいものとな
り、フリー磁性層５が単磁区化されやすくなるため、上
記フリー磁性層５の磁区制御を良好に行うことができる
安定性に優れたスピンバルブ型薄膜素子とすることがで
きる。また、上記ハードバイアス層６、６が、上記フリ
ー磁性層５と同じ階層位置に配置されているので、フリ
ー磁性層５に対して、強いバイアス磁界を与えやすくな
り、フリー磁性層５を単磁区化しやすく、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。
【００６９】また、このようなスピンバルブ型薄膜素子
においては、上記ハードバイアス層６、６の上面６Ａ、
６Ａが、上記ハードバイアス層６、６の最上位置よりも
下側の位置で上記積層体ａ１の側面ｂ１、ｂ１と接合さ
れ、図１８に示す構造のように、 積層体ａ１０の側面
上端に接合されている尖った断面形状の先端部１２６
ａ、１２６ａがないので、 積層体ａ１の側面ｂ１、ｂ
１の上端ｄ１、ｄ１付近で、フリー磁性層５の磁化の方
向と反対の方向に磁場を作用させる磁界が生じにくいも
のとなり、フリー磁性層５が単磁区化されやすくなるた
め、上記フリー磁性層５の磁区制御をより一層良好に行
うことができる優れたスピンバルブ型薄膜素子とするこ
とができる。
【００７０】また、上記ハードバイアス層６、６は、上
記フリー磁性層５の膜厚方向に上記フリー磁性層５の膜
厚よりも大きな膜厚とされ、上記ハードバイアス層６、
６の上面６Ａ、６Ａは、上記フリー磁性層５の上面５Ａ
よりも上側の位置に配置されているので、 フリー磁性
層５に対して、より強いバイアス磁界を与えやすくな
り、フリー磁性層５を単磁区化しやすくなるため、バル
クハウゼンノイズの発生をより一層低減させることがで
きる。
【００７１】さらに、上記ハードバイアス層６、６の下
面が、上記フリー磁性層５の下面よりも下側の位置に配
置されているので、フリー磁性層５に対して、より一層
強いバイアス磁界を与えやすくなり、フリー磁性層を単
磁区化しやすくなるため、バルクハウゼンノイズの発生
をより一層低減させることができる。
【００７２】また、このスピンバルブ型薄膜素子におい
て、上記反強磁性層２を、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からなり、
ＸまたはＸ’＋Ｐｔが３７〜６３原子％の範囲であるも
のとすることで、上記反強磁性層２に従来から使用され
ている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素子とする
ことができる。
【００７３】また、上記スピンバルブ型薄膜素子の製造
方法は、基板Ｋ上に、下地層１、フリー磁性層５、非磁
性導電層４、固定磁性層３、反強磁性層２、保護層７を
順次成膜して積層膜Ｍを形成したのち、上記積層膜Ｍ上
にリフトオフ用レジスト９を形成し、上記リフトオフ用
レジスト９に覆われていない部分をイオンミリングによ
り除去して台形状の積層体ａ１を形成し、ついで、上記
積層体ａ１の両側に、イオンビームスパッタ法、ロング
スロースパッタ法、コリメーションスパッタ法のいずれ
かまたはそれらを組み合わせたスパッタ法により、上記
ハードバイアス６、６層を、上記フリー磁性層５と同じ
階層位置に配置されるように形成し、かつ、上記ハード
バイアス層６、６の上面６Ａを、上記積層体ａ１の側面
ｂ１、ｂ１の上端ｄ１、ｄ１より基板Ｋ側の位置で上記
積層体ａ１の側面ｂ１、ｂ１と接合されるように形成
し、上記ハードバイアス層６、６上に、従来のスパッタ
法、または、ターゲットと基板Ｋとの角度を傾斜させた
状態で対向させ、イオンビームスパッタ法、ロングスロ
ースパッタ法、コリメーションスパッタ法のいずれかま
たはそれらを組み合わせたスパッタ法により、導電層
８、８を形成する製造方法であるので、図１に示すスピ
ンバルブ型薄膜素子を容易に得ることができる。
【００７４】本発明の第１の実施形態のスピンバルブ型
薄膜素子においては、ハードバイアス層６、６は、上述
したように、図１に示す形状とすることができるが、上
記フリー磁性層５と同じ階層位置に配置され、かつ、上
記ハードバイアス層６、６の上面６Ａが、上記積層体ａ
１の側面ｂ１、ｂ１の上端ｄ１、ｄ１より基板Ｋ側の位
置で上記積層体ａ１の側面ｂ１、ｂ１と接合されていれ
ば、他の形状としてもよい。
【００７５】例えば、図１９に示すように、ハードバイ
アス層６００、６００の上面に盛り上がり部６００ａ、
６００ａが形成された形状や、図２０に示すように、ハ
ードバイアス層６０１、６０１の上面が平坦に形成され
た形状や、図２１に示すように、ハードバイアス層６０
２、６０２の断面が積層体ａ１の側面ｂ１、ｂ１に近づ
くにつれて薄くなるように形成された形状としてもよ
い。また、図１９に示すスピンバルブ型薄膜素子におい
ても、フリー磁性層５の磁区制御をより一層良好に行う
ために、上記ハードバイアス層６００、６００の上面６
００Ａ、６００Ａが、上記ハードバイアス層６００、６
００の最上位置（図１９の例では、盛り上がり部６００
ａ、６００ａの最上位置）よりも下側の位置で上記積層
体ａ１の側面ｂ１、ｂ１と接合されている。さらにま
た、図２０に示すスピンバルブ型薄膜素子においては、
フリー磁性層５の磁区制御をより一層良好に行うため
に、上記ハードバイアス層６０１、６０１の上面６０１
Ａ、６０１Ａが、上記ハードバイアス層６、６の最上位
置（図２０の例では、上面６０１Ａ、６０１Ａ） と同
じ位置で上記積層体ａ１の側面ｂ１、ｂ１と接合されて
いる。
【００７６】本発明の第１の実施形態のスピンバルブ型
薄膜素子においては、上述したように、非磁性導電層４
の厚さ方向上下に、固定磁性層３とフリー磁性層５をそ
れぞれ単層構造として設けたが、これらを複数構造とし
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４と固定磁性層３とフリー磁性層５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。Ｃ
ｕなどからなる上記非磁性導電層４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３をＣｏ以外の材料で形成した場
合、固定磁性層３の非磁性導電層４側の部分を図１の２
点鎖線で示すように薄いＣｏ層３ａで形成することが好
ましい。また、フリー磁性層５をＣｏ以外の材料で形成
した場合も固定磁性層３の場合と同様に、フリー磁性層
５の非磁性導電層４側の部分を図１の２点鎖線で示すよ
うに薄いＣｏ層５ａで形成することが好ましい。
【００７７】また、本発明の第１の実施形態のスピンバ
ルブ型薄膜素子においては、上述したように、ハードバ
イアス層６、６および上記導電層８、８を、それぞれ単
層構造としたが、これらを複数構造としてもよい。上記
のスピンバルブ型薄膜素子においては、上記ハードバイ
アス層６、６と上記導電層８、８との間には、図１の鎖
線で示すように、ＴａやＣｒなどからなる中間層６ａ、
６ａが設けられてなるものとしてもよい。導電層８、８
として、Ｃｒを用いた場合は、Ｔａの中間層６ａ、６ａ
を設けることにより、後工程のレジスト硬化などの熱プ
ロセスに対して拡散バリアーとして機能し、ハードバイ
アス層６、６の磁気特性の劣化を防ぐことができる。
また、導電層８、８としてＴａを用いる場合は、Ｃｒの
中間層６ａ、６ａを設けることにより、Ｃｒの上に堆積
するＴａの結晶を、より低抵抗の体心立方構造としやす
くする効果がある。
【００７８】また、上記のスピンバルブ型薄膜素子にお
いては、上記ハードバイアス層６、６と上記積層体ａ１
との間 および上記ハードバイアス層６、６と基板との
間には、図１の鎖線で示すように、Ｃｒからなるバイア
ス下地層６ｂ、６ｂ、６ｃ、６ｃが設けられてなるもの
としてもよい。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を設けることによ
り、上記ハードバイアス層の保磁力および角形比が大き
くなり、上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。
【００７９】［第２の実施形態］図６は、本発明の第２
の実施形態のスピンバルブ型薄膜素子を記録媒体との対
向面側から見た場合の構造を示した断面図である。本発
明の第２の実施形態のスピンバルブ型薄膜素子は、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、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素子である。このデュアル
スピンバルブ型薄膜素子では、フリー磁性層／非磁性導
電層／固定磁性層の３層の組合わせが２組存在するた
め、図１に示したシングルスピンバルブ型薄膜素子と比
べて、大きな抵抗変化率（△ＭＲ）を期待でき、高密度
記録化に対応できるものとなっている。
【００８０】図６に示すスピンバルブ型薄膜素子は、図
示しない基板上に設けられ、下から下地層１４１、反強
磁性層１４２、固定磁性層（下）１４３、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（上）１４７、反強磁性層１４８、保護層１４
９の順で積層されている。なお、図３に示すように下地
層１４１から保護層１４９までの積層体ａ２の両側に
は、ハードバイアス層１３２、１３２と導電層１３３、
１３３が形成されている。また、上記ハードバイアス層
１３２、１３２が、図示Ｘ１方向に磁化されていること
で、上記フリー磁性層１４５の磁化が、図示Ｘ１方向に
揃えられている。
【００８１】本発明の第２の実施形態のスピンバルブ型
薄膜素子では、下地層１４１、フリー磁性層１４５、非
磁性導電層１４４、１４６、固定磁性層１４３、１４
７、ハードバイアス層１３２、１３２、保護層１４９、
導電層１３３、１３３の構成材料は、上述した第１の実
施形態のスピンバルブ型薄膜素子と同等とされる。
【００８２】また、上記反強磁性層１４２、１４８は、
ＰｔＭｎ合金で形成されていることが好ましい。ＰｔＭ
ｎ合金は、従来から反強磁性層として使用されているＮ
ｉＭｎ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、交換結合磁界（交換異
方性磁界）も大きい。また、上記ＰｔＭｎ合金に代え
て、Ｘ−Ｍｎ（ただし、Ｘは、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒ
ｈ、Ｏｓのうちから選択される１種の元素を示す。）の
式で示される合金あるいはＸ’−Ｐｔ−Ｍｎ（ただし、
Ｘ’は、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、
Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちから選択される１種また
は２種以上の元素を示す。）の式で示される合金で形成
されていてもよい。
【００８３】上記ハードバイアス層１３２、１３２は、
上記フリー磁性層１４５と同じ階層位置に配置され、上
記フリー磁性層１４５の膜厚方向に上記フリー磁性層１
４５の膜厚よりも大きな膜厚とされる。また、上記ハー
ドバイアス層１３２、１３２の上面１３２Ａ、１３２Ａ
は、上記フリー磁性層１４５の上面よりも基板から離れ
た位置に配置され、上記ハードバイアス層１３２、１３
２の下面は、上記フリー磁性層１４５の下面よりも基板
側の位置に配置されている。また、上記ハードバイアス
層１３２、１３２の上面１３２Ａ、１３２Ａと上記積層
体ａ２の側面ｂ２、ｂ２との接合点ｃ２、ｃ２は、積層
体ａ２の側面ｂ２、ｂ２の上端ｄ２、ｄ２より基板側の
位置で、 かつ、上記ハードバイアス層１３２、１３２
の最上位置より基板側の位置とされることが好ましい。
また、上記導電層１３３、１３３は、上記ハードバイア
ス層１３２、１３２上に、上記積層体ａ２の側面ｂ２、
ｂ２に接合されて形成されることが好ましい。
【００８４】本発明の第２の実施形態のスピンバルブ型
薄膜素子においても、上記ハードバイアス層１３２、１
３２の上面１３２Ａ、１３２Ａは、上記積層体ａ２の側
面ｂ２、ｂ２の上端ｄ２、ｄ２より基板Ｋ側の位置で上
記積層体ａ２の側面ｂ２、ｂ２と接合され、図１８に示
す構造のように、積層体ａ１０の側面上端に接合されて
いる尖った断面形状の先端部１２６ａ、１２６ａがない
ので、ハードバイアス層１３２、１３２からの漏れ磁束
が、上部シールド層に吸われることによるフリー磁性層
１４５に加わる有効磁界の減少が起こりにくいものとな
り、フリー磁性層１４５が単磁区化されやすくなるた
め、上記フリー磁性層１４５の磁区制御を良好に行うこ
とができる安定性に優れたスピンバルブ型薄膜素子とす
ることができる。また、上記ハードバイアス層１３２、
１３２が、上記フリー磁性層１４５と同じ階層位置に配
置されているので、フリー磁性層１４５に対して、強い
バイアス磁界を与えやすくなり、フリー磁性層１４５を
単磁区化しやすく、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。
【００８５】また、このようなスピンバルブ型薄膜素子
においては、上記ハードバイアス層１３２、１３２の上
面１３２Ａ、１３２Ａが、上記ハードバイアス層１３
２、１３２の最上位置よりも基板側の位置で上記積層体
ａ２の側面ｂ２、ｂ２と接合され、図１８に示す構造の
ように、積層体ａ１０の側面上端に接合されている尖っ
た断面形状の先端部１２６ａ、１２６ａがないので、積
層体ａ２の側面ｂ２、ｂ２の上端ｄ２、ｄ２付近でのフ
リー磁性層１４５の磁化の方向と反対の方向に磁場を作
用させる磁界が生じにくいものとなり、フリー磁性層１
４５が単磁区化されやすくなるため、上記フリー磁性層
１４５の磁区制御をより一層良好に行うことができる優
れたスピンバルブ型薄膜素子とすることができる。
【００８６】さらにまた、上記ハードバイアス層１３
２、１３２は、上記フリー磁性層１４５の膜厚方向に上
記フリー磁性層１４５の膜厚よりも大きな膜厚とされ、
上記ハードバイアス層１３２、１３２の上面１３２Ａ、
１３２Ａは、上記フリー磁性層１４５の上面よりも基板
から離れた位置に配置されているので、フリー磁性層１
４５に対して、より強いバイアス磁界を与えやすくな
り、フリー磁性層１４５を単磁区化しやすくなるため、
バルクハウゼンノイズの発生をより一層低減させること
ができる。
【００８７】さらに、上記ハードバイアス層１３２、１
３２の下面が、上記フリー磁性層１４５の下面よりも基
板側の位置に配置されているので、フリー磁性層１４５
に対して、より一層強いバイアス磁界を与えやすくな
り、フリー磁性層を単磁区化しやすくなるため、バルク
ハウゼンノイズの発生をより一層低減させることができ
る。
【００８８】［第３の実施形態］図７は、本発明の第３
の実施形態のスピンバルブ型薄膜素子を模式図的に示し
た横断面図であり、図８は、図７に示したスピンバルブ
型薄膜素子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。この例のスピンバルブ型薄膜素
子は、 反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層、フリ
ー磁性層が一層ずつ形成された、いわゆるトップ型のシ
ングルスピンバルブ型薄膜素子の一種である。すなわ
ち、図７および図８に示すスピンバルブ型薄膜素子は、
図示しない基板上に設けられ、下からＴａなどの非磁性
材料で形成された下地層１０、ＮｉＦｅ膜２２、Ｃｏ膜
２３ （ＮｉＦｅ膜２２とＣｏ膜２３を合わせてフリー
磁性層２１）、非磁性導電層２４、第２の固定磁性層２
５、非磁性中間層２６、第１の固定磁性層２７、反強磁
性層２８、および、Ｔａなどで形成された保護層２９の
順で積層されている。上記第１の固定磁性層２７および
第２の固定磁性層２５は、例えば、Ｃｏ膜、ＮｉＦｅ合
金、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金などで形成されて
いる。
【００８９】本発明の第３の実施形態のスピンバルブ型
薄膜素子において、上記反強磁性層２８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、交換結合磁界（交換異方性磁
界）も大きい。また、上記ＰｔＭｎ合金に代えて、Ｘ−
Ｍｎ（ただし、Ｘは、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓの
うちから選択される１種の元素を示す。）の式で示され
る合金あるいはＸ’−Ｐｔ−Ｍｎ（ただし、Ｘ’は、Ｐ
ｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｅ、Ａ
ｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちから選択される１種または２種以
上の元素を示す。）の式で示される合金で形成されてい
てもよい。
【００９０】ところで、図７に示す第１の固定磁性層２
７及び第２の固定磁性層２５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、上記磁気モーメントの大きさは、飽和磁化（Ｍ
ｓ）と膜厚（ｔ）とをかけた値で選定される。
【００９１】図７および図８に示す第１の固定磁性層２
７と第２の固定磁性層２５とは同じ材質で形成され、
しかも、第１の固定磁性層２７の膜厚ｔＰ1が、第２の
固定磁性層２５の膜厚ｔＰ2よりも大きく形成されてい
るために、第１の固定磁性層２７の方が第２の固定磁性
層２５に比べ、磁気モーメントが大きくなっている。ま
た、第１の固定磁性層２７および第２の固定磁性層２５
が異なる磁気モーメントを有することが望ましい。 し
たがって、第２の固定磁性層２５の膜厚ｔＰ2が第１の
固定磁性層２７の膜厚ｔＰ1より厚く形成されていても
よい。
【００９２】第１の固定磁性層２７は、図７および図８
に示すように、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
２６を介して対向する第２の固定磁性層２５の磁化は、
上記第１の固定磁性層２７の磁化方向と反平行（フェリ
状態）に磁化されている。
【００９３】第１の固定磁性層２７は、反強磁性層２８
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、上記第１の固定磁性層２７と反強磁性層２８
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および図８に示すように、上記第１の
固定磁性層２７の磁化が、図示Ｙ方向に固定される。上
記第１の固定磁性層２７の磁化が、図示Ｙ方向に固定さ
れると、非磁性中間層２６を介して対向する第２の固定
磁性層２５の磁化は、第１の固定磁性層２７の磁化と反
平行の状態で固定される。
【００９４】このようなスピンバルブ型薄膜素子におい
ては、交換結合磁界が大きいほど、第１の固定磁性層２
７の磁化と第２の固定磁性層２５の磁化を安定して反平
行状態に保つことが可能である。この例のスピンバルブ
型薄膜素子では、反強磁性層２８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２７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、Ｐ
ｔＭｎ合金、Ｘ−Ｍｎの式で示される合金、Ｘ’−Ｐｔ
−Ｍｎの式で示される合金から選ばれる合金を使用する
ことで、上記第１の固定磁性層２７及び第２の固定磁性
層２５の磁化状態を熱的にも安定して保つことができ
る。
【００９５】以上のように、このようなスピンバルブ型
薄膜素子では、第１の固定磁性層２７と第２の固定磁性
層２５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２７と第２の固定磁性層２５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、良好な△ＭＲ（抵抗変化率）を得ることが可能
である。
【００９６】次に、図７および図８に示す第１の固定磁
性層２７と第２の固定磁性層２５との間に介在する非磁
性中間層２６について説明する。本発明では、第１の固
定磁性層２７と第２の固定磁性層２５との間に介在する
非磁性中間層２６は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、
Ｃｕのうちｌ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。
【００９７】図７および図８に示すように、フリー磁性
層２１の上には、Ｃｕなどで形成された非磁性導電層２
４が形成され、さらに、上記非磁性導電層２４の上に
は、第２の固定磁性層２５が形成されている。図７およ
び図８に示すように、フリー磁性層２１は、２層で形成
されており、上記非磁性導電層２４に接する側に形成さ
れた符号２３の層は、Ｃｏ膜で形成されている。また、
もう一方の層２２は、ＮｉＦｅ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２４に接する側にＣｏ膜の層２３を形
成する理由は、Ｃｕにより形成された上記非磁性導電層
２４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。
【００９８】また、図７および図８に示すように、下地
層１０から保護層２９までの積層体ａ３の両側には、例
えば、Ｃｏ−Ｐｔ合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金などで形
成されたハードバイアス層１３０、１３０と、例えば、
Ｃｒ、Ｔａ、Ａｕなどで形成された導電層１３１、１３
１が形成されており、上記ハードバイアス層１３０、１
３０が図示Ｘ１方向に磁化されていることによって、フ
リー磁性層２１の磁化が図示Ｘ１方向に揃えられてい
る。
【００９９】上記ハードバイアス層１３０、１３０は、
上記フリー磁性層２１と同じ階層位置に配置され、上記
フリー磁性層２１の膜厚方向に上記フリー磁性層２１の
膜厚よりも大きな膜厚とされる。また、上記ハードバイ
アス層１３０、１３０の上面１３０Ａ、１３０Ａは、上
記フリー磁性層２１の上面よりも基板から離れた位置に
配置され、上記ハードバイアス層１３０、１３０の下面
は、上記フリー磁性層２１の下面よりも基板側の位置に
配置されている。また、上記ハードバイアス層１３０、
１３０の上面１３０Ａ、１３０Ａと上記積層体ａ３の側
面ｂ３、ｂ３との接合点ｃ３、ｃ３は、積層体ａ３の側
面ｂ３、ｂ３の上端ｄ３、ｄ３より基板側の位置で、
かつ、上記ハードバイアス層１３０、１３０の最上位置
より基板側の位置とされることが好ましい。また、上記
導電層１３１、１３１は、 上記ハードバイアス層１３
０、１３０上に、 上記積層体ａ３の側面ｂ３、ｂ３に
接合されて形成されることが好ましい。
【０１００】図７および図８におけるスピンバルブ型薄
膜素子では、上記導電層１３１、１３１からフリー磁性
層２１、非磁性導電層２４、及び第２の固定磁性層２５
にセンス電流が与えられる。記録媒体から図７および図
８に示す図示Ｙ方向に磁界が与えられると、フリー磁性
層２１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２４とフリー磁性層２１との界
面、及び非磁性導電層２４と第２の固定磁性層２５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。
【０１０１】ところで上記センス電流は、実際には、第
１の固定磁性層２７と非磁性中間層２６の界面などにも
流れる。上記第２の固定磁性層２５は、△ＭＲに直接関
与せず、上記第１の固定磁性層２７は、△ＭＲに関与す
る第２の固定磁性層２５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２７及び非磁性
中間層２６に流れることは、シャントロス（電流ロス）
になるが、 このシャントロスの量は非常に少なく、第
３の実施の形態では、従来とほぼ同程度の△ＭＲを得る
ことが可能となっている。
【０１０２】本発明の第３の実施形態のスピンバルブ型
薄膜素子においても、上記ハードバイアス層１３０、１
３０の上面１３０Ａ、１３０Ａは、上記積層体ａ３の側
面ｂ３、ｂ３の上端ｄ３、ｄ３より基板側の位置で上記
積層体ａ３の側面ｂ３、ｂ３と接合され、図１８に示す
構造のように、積層体ａ１０の側面上端に接合されてい
る尖った断面形状の先端部１２６ａ、１２６ａがないの
で、ハードバイアス層１３０、１３０からの漏れ磁束
が、上部シールド層に吸われることによるフリー磁性層
２１に加わる有効磁界の減少が起こりにくいものとな
り、フリー磁性層２１が単磁区化されやすくなるため、
上記フリー磁性層２１の磁区制御を良好に行うことがで
きる安定性に優れたスピンバルブ型薄膜素子とすること
ができる。また、上記ハードバイアス層１３０、１３０
が、上記フリー磁性層２１と同じ階層位置に配置されて
いるので、フリー磁性層２１に対して、強いバイアス磁
界を与えやすくなり、フリー磁性層２１を単磁区化しや
すく、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。
【０１０３】また、このようなスピンバルブ型薄膜素子
においては、上記ハードバイアス層１３０、１３０の上
面１３０Ａ、１３０Ａが、上記ハードバイアス層１３
０、１３０の最上位置よりも基板側の位置で上記積層体
ａ３の側面ｂ３、ｂ３と接合され、図１８に示す構造の
ように、積層体ａ１０の側面上端に接合されている尖っ
た断面形状の先端部１２６ａ、１２６ａがないので、積
層体ａ３の側面ｂ３、ｂ３の上端ｄ３、ｄ３付近でのフ
リー磁性層２１の磁化の方向と反対の方向に磁場を作用
させる磁界が生じにくいものとなり、フリー磁性層２１
が単磁区化されやすくなるため、上記フリー磁性層２１
の磁区制御をより一層良好に行うことができる優れたス
ピンバルブ型薄膜素子とすることができる。
【０１０４】［第４の実施形態］図９は、本発明の第４
の実施形態のスピンバルブ型薄膜素子を模式図的に示し
た横断面図であり、図１０は、図９に示したスピンバル
ブ型薄膜素子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。この例のスピンバルブ型薄膜
素子は、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、及び反強磁性層が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素子の一種
である。このデュアルスピンバルブ型薄膜素子では、フ
リー磁性層／非磁性導電層／固定磁性層の３層の組合わ
せが２組存在するため、シングルスピンバルブ型薄膜素
子に比べて大きな△ＭＲを期待でき、高密度記録化に対
応できるものとなっている。
【０１０５】図９および図１０に示すスピンバルブ型薄
膜素子は、下から下地層３０、反強磁性層３１、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ＮｉＦ
ｅ合金膜）、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、及び保護層４５の順で
積層されている。また、図１０に示すように、下地層３
０から保護層４５までの積層体ａ４の両側には、ハード
バイアス層６２と導電層６３が形成されている。
【０１０６】本発明の第４の実施形態のスピンバルブ型
薄膜素子において、上記反強磁性層３１、４４は、Ｐｔ
Ｍｎ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Ｎｉ
Ｍｎ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、交換結合磁界（交換異方
性磁界）も大きい。また、上記ＰｔＭｎ合金に代えて、
Ｘ−Ｍｎ（ただし、Ｘは、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏ
ｓのうちから選択される１種の元素を示す。）の式で示
される合金あるいはＸ’−Ｐｔ−Ｍｎ（ただし、Ｘ’
は、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎ
ｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちから選択される１種または
２種以上の元素を示す。）の式で示される合金で形成さ
れていてもよい。
【０１０７】また、図９および図１０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）３４，（上）４１との間に介在する非磁性中間層
３３，４２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。
【０１０８】上記ハードバイアス層６２、６２は、上記
フリー磁性層３６と同じ階層位置に配置され、上記フリ
ー磁性層３６の膜厚方向に上記フリー磁性層３６の膜厚
よりも大きな膜厚とされる。また、上記ハードバイアス
層６２、６２の上面６２Ａ、６２Ａは、上記フリー磁性
層３６の上面よりも基板から離れた位置に配置され、上
記ハードバイアス層６２、６２の下面は、上記フリー磁
性層３６の下面よりも基板側の位置に配置されている。
また、上記ハードバイアス層６２、６２の上面６２Ａ、
６２Ａと上記積層体ａ４の側面ｂ４、ｂ４との接合点ｃ
４、ｃ４は、積層体ａ４の側面ｂ４、ｂ４の上端ｄ４、
ｄ４より基板側の位置で、かつ、上記ハードバイアス層
６２、６２の最上位置より基板側の位置とされることが
好ましい。また、上記導電層６３、６３は、上記ハード
バイアス層６２、６２上に、上記積層体ａ４の側面ｂ
４、ｂ４に接合されて形成されることが好ましい。
【０１０９】図９および図１０に示すように、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の膜厚ＴＰ1は、 非磁性中間層３３を介して
形成された第２の固定磁性層（下）３４の膜厚ｔＰ2に
比べて、薄く形成されている。一方、フリー磁性層３６
よりも上側に形成されている第１の固定磁性層（上）４
３の膜厚ｔＰ1は、 非磁性中間層４２を介して形成され
た第２の固定磁性層４１（上）の膜厚ｔＰ2に比べ厚く
形成されている。そして、第１の固定磁性層（下）３
２，（上）４３の磁化は、共に図示Ｙ方向と反対方向に
磁化されており、第２の固定磁性層（下）３４，（上）
４１の磁化は、図示Ｙ方向に磁化された状態になってい
る。
【０１１０】図７および図８に示す本発明の第３の実施
形態のシングルスピンバルブ型簿膜素子の場合にあって
は、 第１の固定磁性層のＭｓ・ｔＰ1と第２の固定磁性
層のＭｓ・ｔＰ2が異なるように膜厚などを調節し、第
１の固定磁性層の磁化の向きは、図示Ｙ方向あるいは図
示Ｙ方向と反対方向のどちらでもよい。しかし、 図９
および図１０に示すデュアルスピンバルブ型薄膜素子に
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る。
そのため、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、及び熱処理中に印加する磁場の方向
及びその大きさを適正に調節することで、デュアルスピ
ンバルブ型薄膜素子として満足に機能させることができ
る。
【０１１１】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、上
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。
【０１１２】前述したように、スピンバルブ型薄膜素子
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。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、上記△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、上記第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。
【０１１３】仮に図９および図１０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）４１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）３４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い、結局、
デュアルスピンバルブ型薄膜素子における△ＭＲは、図
７および図８に示す本発明の第３の実施形態のシングル
スピンバルブ型簿膜素子の△ＭＲよりも小さくなってし
まう。
【０１１４】この問題は、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素子
に限ったことではなく、図６に示す第２の実施形態のデ
ュアルスピンバルブ型薄膜素子など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素子に比ベ△ＭＲ
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。
【０１１５】ところで、本発明では、図９および図１０
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・ｔ
Ｐ1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。そして、第２の固定磁性層（下）３４のＭ
ｓ・ｔＰ2と、第１の固定磁性層（下）３２のＭｓ・ｔ
Ｐ1とを足し合わせた、いわゆる合成磁気モーメント
は、Ｍｓ・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。
【０１１６】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。
【０１１７】すなわち、図９および図１０に示すデュア
ルスピンバルブ型薄膜素子では、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、上記
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、上記合成磁気モー
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）３４，（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。
【０１１８】更に、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９の方向に流すことにより、フリー磁性層３
６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、上記
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３
６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）４
１の場所にセンス電流が作るセンス電流磁界を、上記第
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。
【０１１９】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に関しては後で詳
述するが、簡単に言えば、上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。
【０１２０】通常、ハードディスクなどの装置内の環境
温度と、素子を流れるセンス電流によるジュール熱とに
より、素子の温度は局所的には、最高で約２００℃（４
７３Ｋ）程度まで上昇し、さらに今後、記録媒体の回転
数の増大による環境温度の上昇や、センス電流の増大に
よるジュール熱の増大などによって、素子温度がさらに
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、本発明によれば、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。
【０１２１】前述した合成磁気モーメントによる磁界の
形成、及び、合成磁気モーメントによる磁界とセンス電
流磁界との方向関係は、本発明特有の構成であり、フリ
ー磁性層の上下に単層で形成され、しかも、同じ方向に
向けられ固定磁化された固定磁性層を有する従来のデュ
アルスピンバルブ型薄膜素子では、得ることができない
ものとなっている。
【０１２２】また、第４の実施の形態では、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、且つ、上記フリー磁性層３６よ
りも上側に形成された第１の固定磁性層（上）４３のＭ
ｓ・ｔＰ1を第２の固定磁性層（上）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）３２，（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４００ｋＡ／ｍ（５ｋＯｅ）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。
【０１２３】以上、図７〜図１０に示したスピンバルブ
型薄膜素子によれば、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層の固定磁性層間に発生する交換結合磁界
（ＲＫＫＹ相互作用）によって上記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、従
来に比べて熱的にも安定した固定磁性層の磁化状態を保
つことができる。特に本実施の形態では、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、Ｘ−Ｍｎの式で示される合
金、Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎの式で示される合金から選ばれる
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。
【０１２４】さらに本実施の形態では、 第１の固定磁
性層のＭｓ・ｔＰ1と第２の固定磁性層のＭｓ・ｔＰ2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
さ及びその方向を適正に調節することによって、上記第
１の固定磁性層（及び第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。
【０１２５】特に図９および図１０に示すデユアルスピ
ンバルブ型薄膜素子にあっては、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及びその方
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、且つフリー磁性層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、上記合成磁気モーメントによる磁界の形成、及
び、上記合成磁気モーメントによる磁界とセンス電流磁
界との方向関係の形成ができ、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。
【０１２６】本発明の第４の実施形態のスピンバルブ型
薄膜素子においても、上記ハードバイアス層６２、６２
の上面６２Ａ、６２Ａは、上記積層体ａ４の側面ｂ４、
ｂ４の上端ｄ４、ｄ４より基板側の位置で上記積層体ａ
４の側面ｂ４、ｂ４と接合され、図１８に示す構造のよ
うに、積層体ａ１０の側面上端に接合されている尖った
断面形状の先端部１２６ａ、１２６ａがないので、ハー
ドバイアス層６２、６２からの漏れ磁束が、上部シール
ド層に吸われることによるフリー磁性層３６に加わる有
効磁界の減少が起こりにくいものとなり、フリー磁性層
３６が単磁区化されやすくなるため、上記フリー磁性層
３６の磁区制御を良好に行うことができる安定性に優れ
たスピンバルブ型薄膜素子とすることができる。また、
上記ハードバイアス層６２、６２が、上記フリー磁性層
３６と同じ階層位置に配置されているので、フリー磁性
層３６に対して、強いバイアス磁界を与えやすくなり、
フリー磁性層３６を単磁区化しやすく、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。
【０１２７】また、このようなスピンバルブ型薄膜素子
においては、上記ハードバイアス層６２、６２の上面６
２Ａ、６２Ａが、上記ハードバイアス層６２、６２の最
上位置よりも基板側の位置で上記積層体ａ４の側面ｂ
４、ｂ４と接合され、図１８に示す構造のように、積層
体ａ１０の側面上端に接合されている尖った断面形状の
先端部１２６ａ、１２６ａがないので、 積層体ａ４の
側面ｂ４、ｂ４の上端ｄ４、ｄ４付近でのフリー磁性層
３６の磁化の方向と反対の方向に磁場を作用させる磁界
が生じにくいものとなり、フリー磁性層３６が単磁区化
されやすくなるため、上記フリー磁性層３６の磁区制御
をより一層良好に行うことができる優れたスピンバルブ
型薄膜素子とすることができる。
【０１２８】［第５の実施形態］図１１は、本発明の第
５の実施形態のスピンバルブ型薄膜素子を模式図的に示
した横断面図、図１２は、図１１に示すスピンバルブ型
薄膜素子を記録媒体との対向面から見た場合の断面図で
ある。このスピンバルブ型薄膜素子においても、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。このスピンバルブ型薄膜素子は、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層に分断されて
いる。
【０１２９】本発明の第５の実施形態のスピンバルブ型
薄膜素子は、図１１および図１２に示すように、図示し
ない基板上に、下から、下地層７０、第２のフリー磁性
層７１、非磁性中間層７２、第１のフリー磁性層７３、
非磁性導電層７６、第２の固定磁性層７７、非磁性中間
層７８、第１の固定磁性層７９、反強磁性層８０、及び
保護層８１の順で積層されている。
【０１３０】本発明の第５の実施形態のスピンバルブ型
薄膜素子において、上記下地層７０及び保護層８１は、
例えば、Ｔａなどで形成されている。また、上記反強磁
性層８０は、上述の第１の実施形態のスピンバルブ型薄
膜素子と同様に、ＰｔＭｎ合金で形成されていることが
好ましい。また、上記ＰｔＭｎ合金に代えて、Ｘ−Ｍｎ
（ただし、Ｘは、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓのうち
から選択される１種の元素を示す。）の式で示される合
金あるいはＸ’−Ｐｔ−Ｍｎ（ただし、Ｘ’は、Ｐｄ、
Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
ｅ、Ｋｒのうちから選択される１種または２種以上の元
素を示す。）の式で示される合金で形成されていてもよ
い。
【０１３１】第１の固定磁性層７９及び第２の固定磁性
層７７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、非
磁性中問層７８は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃ
ｕ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７６はＣｕなど
で形成されている。
【０１３２】上記第１の固定磁性層７９の磁化と第２の
固定磁性層７７の磁化は、互いに反平行に磁化されたフ
ェリ状態となっており、例えば、第１の固定磁性層７９
の磁化は、図示Ｙ方向に、第２の固定磁性層７７の磁化
は、図示Ｙ方向と反対方向に固定されている。このフェ
リ状態の安定性を保つためには、大きい交換結合磁界が
必要である。本実施の形態では、より大きな交換結合磁
界を得るために、以下に示す種々の、適正化を行ってい
る。
【０１３３】図１１および図１２に示す第２のフリー磁
性層７１の上には、非磁性中間層７２が形成されてい
る。上記第２のフリー磁性層７１は、例えば、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、上記非磁性中間層７２の上に
は、第１のフリー磁性層７３が形成されている。さら
に、上記第１のフリー磁性層７３の上には、非磁性導電
層７６が形成されている。図１１および図１２に示すよ
うに、上記第１のフリー磁性層７３は、ＮｉＦｅ合金膜
７４とＣｏ膜７５の２層で形成されており、非磁性導電
層７６に接する側にＣｏ膜７５が形成されている。非磁
性導電層７６に接する側にＣｏ膜７５を形成するのは、
第１に△ＭＲを大きくできるため、第２に上記非磁性導
電層７６との拡散を防止するためである。
【０１３４】図１１および図１２に示す下地層７０から
保護層８１までの積層体ａ５は、その側面が削られて側
面ｂ５、ｂ５とされ、台形状に形成されている。上記積
層体ａ５の両側には、ハードバイアス層８２，８２及び
導電層８３，８３が形成されている。上記ハードバイア
ス層８２、８２は、Ｃｏ一Ｐｔ合金やＣｏ一Ｃｒ一Ｐｔ
合金などで形成されている。また、上記導電層８３、８
３は、例えば、Ｃｒ、Ｔａ、Ａｕなどで形成されてい
る。
【０１３５】上記ハードバイアス層８２、８２は、第１
のフリー磁性層７３と同じ階層位置に配置され、第１の
フリー磁性層７３の膜厚よりも大きな膜厚とされる。ま
た、上記ハードバイアス層８２、８２の上面８２Ａ、８
２Ａは、上記第１のフリー磁性層７３の上面よりも基板
から離れた位置に配置され、上記ハードバイアス層８
２、８２の下面は、上記の第１のフリー磁性層７３下面
よりも基板側の位置に配置されている。また、上記ハー
ドバイアス層８２、８２の上面８２Ａ、８２Ａと上記積
層体ａ５の側面ｂ５、ｂ５との接合点ｃ５、ｃ５は、積
層体ａ５の側面ｂ５、ｂ５の上端ｄ５、ｄ５より基板側
の位置で、かつ、上記ハードバイアス層８２、８２の最
上位置より基板側の位置とされることが好ましい。ま
た、上記導電層８３、８３は、上記ハードバイアス層８
２、８２上に、上記積層体ａ５の側面ｂ５、ｂ５に接合
されて形成されることが好ましい。
【０１３６】図１１および図１２に示す第１のフリー磁
性層７３と第２のフリー磁性層７１の間には、非磁性中
間層７２が介在し、上記第１のフリー磁性層７３と第２
のフリー磁性層７１間に発生する交換結合磁界（ＲＫＫ
Ｙ相互作用）によって、上記第１のフリー磁性層７３の
磁化と第２のフリー磁性層７１の磁化は、反平行状態
（フェリ状態）となっている。
【０１３７】図１１および図１２に示すスピンバルブ型
薄膜素子では、例えば、第１のフリー磁性層７３の膜厚
ｔＦ1は、第２のフリー磁性層７１の膜厚ｔＦ2より大き
く形成されている。そして、上記第１のフリー磁性層７
３のＭｓ・ｔＦ1は、 第２のフリー磁性層７１のＭｓ・
ｔＦ2よりも大きくなるように設定されており、ハード
バイアス層８２から図示Ｘ１方向にバイアス磁界が与え
られると、Ｍｓ・ｔＦ1の大きい第１のフリー磁性層７
３の磁化が、上記バイアス磁界の影響を受けて図示Ｘ１
方向に揃えられ、 上記第１のフリー磁性層７３との交
換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）によって、Ｍｓ・ｔＦ
2の小さい第２のフリー磁性層７１の磁化は、図示Ｘ１
方向と反対方向に揃えられる。なお本発明では、第１の
フリー磁性層７３の膜厚ｔＦ1が、第２のフリー磁性層
７１の膜厚ｔＦ2よりも小さく形成され、上記第１のフ
リ一磁性層７３のＭＳ・ｔＦ1が第２のフリー磁性層７
１のＭＳ・ｔＦ2よりも小さく設定されていてもよい。
【０１３８】図示Ｙ方向から外部磁界が侵入してくる
と、上記第１のフリー磁性層７３と第２のフリー磁性層
７１の磁化はフェリ状態を保ちながら、上記外部磁界の
影響を受けて回転する。そして、△ＭＲに奇与する第１
のフリー磁性層７３の磁化方向と、第２の固定磁性層７
７の固定磁化との関係によって電気抵抗が変化し、外部
磁界の信号が検出される。また、本発明では、第１のフ
リー磁性層７３と第２のフリー磁性層７１との間に介在
する非磁性中間層７２は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒ
ｅ、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。また、第１のフリー磁性層７３
のＭｓ・ｔＦ1が第２のフリー磁性層７２のＭｓ・ｔＦ2
よりも大きい場合には、底上げ層などを用いてハードバ
イアス層８２，８２の下面８２ｂ，８２ｂは、波線８２
Ｂ’のようにフリー磁性層７３の上面から下面までの間
と同じ階層位置で積層体ａ５の側面と接合されている。
これにより、積層体ａ５の側面上端付近でのフリー磁性
層７３に付与したい磁化の方向と反対の方向に磁場を作
用させる双極子磁界（外部反磁界）が生じにくいものと
なり、該双極子磁界に起因してフリー磁性層７３の両端
部の磁化の方向が乱れるのを改善でき、ハードバイアス
層８２からの漏れ磁束によりフリー磁性層７３の磁化を
揃えることができ、フリー磁性層７３が単磁区化され易
くなるため、フリー磁性層７３の磁区制御を一層良好に
行うことができ、また、トラック幅の両端の再生波形に
異常が生じるのを防止でき、再生波形の安定性を向上で
きる。さらに好ましくはハードバイアス層８２，８２の
下面８２ｂ，８２ｂは、波線８２Ｂ’のようにフリー磁
性層７３の膜厚の半分の厚みの位置までの間と同じ階層
位置で積層体ａ５の側面と接合されていることである。
これにより、上記双極子磁界に起因してフリー磁性層７
３の両端部の磁化の方向が乱れるのを改善できるうえ、
フリー磁性層７３に対して強いバイアス磁界を与え易く
なり、フリー磁性層７３をより単磁区化し易くなり、ま
た、再生波形の安定性もより向上させることができる。
【０１３９】第１のフリー磁性層７３と第２のフリー磁
性層７１との合成磁気モーメントの絶対値を、第１の固
定磁性層７９と第２の固定磁性層７７との合成磁気モー
メントの絶対値よりも大きくすることにより、上記第１
のフリー磁性層７３と、第２のフリー磁性層７７の磁化
が、第１の固定磁性層７９と第２の固定磁性層７７との
合成磁気モーメントの影響を受けにくくなり、上記第１
のフリー磁性層７３及び第２のフリー磁性層７１の磁化
が外部磁界に対して感度良く、回転し、出力を向上させ
ることが可能になる。
【０１４０】本発明の第５の実施形態のスピンバルブ型
薄膜素子においても、上記ハードバイアス層８２、８２
の上面は、上記積層体ａ５の側面ｂ５、ｂ５の上端ｄ
５、ｄ５より基板側の位置で上記積層体ａ５の側面ｂ
５、ｂ５と接合され、図１８に示す構造のように、積層
体ａ１０の側面上端に接合されている尖った断面形状の
先端部１２６ａ、１２６ａがないので、ハードバイアス
層８２、８２からの漏れ磁束が、上部シールド層に吸わ
れることによる第１のフリー磁性層７３に加わる有効磁
界の減少が起こりにくいものとなり、第１のフリー磁性
層７３が単磁区化されやすくなるため、第１のフリー磁
性層７３および第２のフリー磁性層７１の磁区制御を良
好に行うことができる安定性に優れたスピンバルブ型薄
膜素子とすることができる。また、上記ハードバイアス
層８２、８２が、第１のフリー磁性層７３と同じ階層位
置に配置されているので、第１のフリー磁性層７３に対
して、強いバイアス磁界を与えやすくなり、第１のフリ
ー磁性層７３を単磁区化しやすく、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。
【０１４１】また、このようなスピンバルブ型薄膜素子
においては、上記ハードバイアス層８２、８２の上面８
２Ａ、８２Ａが、上記ハードバイアス層８２、８２の最
上位置よりも基板側の位置で上記積層体ａ５の側面ｂ
５、ｂ５と接合され、図１８に示す構造のように、積層
体ａ１０の側面上端に接合されている尖った断面形状の
先端部１２６ａ、１２６ａがないので、 積層体ａ５の
側面ｂ５、ｂ５の上端ｄ５、ｄ５付近での第１のフリー
磁性層７３の磁化の方向と反対の方向に磁場を作用させ
る磁界が生じにくいものとなり、第１のフリー磁性層７
３が単磁区化されやすくなるため、上記第１のフリー磁
性層７３および第２のフリー磁性層７１の磁区制御をよ
り一層良好に行うことができる優れたスピンバルブ型薄
膜素子とすることができる。
【０１４２】［第６の実施形態］図１３は、本発明の第
６の実施形態のスピンバルブ型薄膜素子の構造を表す横
断面図であり、図１４は、図１３に示すスピンバルブ型
薄膜素子を、記録媒体との対向面側から見た断面図であ
る。このスピンバルブ型薄膜素子は、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、及び反
強磁性層が積層されたデュアルスピンバルブ型薄膜素子
の一種であり、上記フリー磁性層、及び固定磁性層が、
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。
【０１４３】図１３および図１４に示す最も下側に形成
されている層は、図示しない基板上に形成されている下
地層９１であり、この下地層９１の上に反強磁性層９
２、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９
６、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１０４、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、
及び保護層１０９が形成されている。
【０１４４】まず、各層の材質について説明する。上記
反強磁性層９２，１０８は、上述の第２の実施形態のス
ピンバルブ型薄膜素子と同様に、ＰｔＭｎ合金で形成さ
れていることが好ましい。また、上記ＰｔＭｎ合金に代
えて、Ｘ−Ｍｎ（ただし、Ｘは、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒ
ｈ、Ｏｓのうちから選択される１種の元素を示す。）の
式で示される合金あるいはＸ’−Ｐｔ−Ｍｎ （ただ
し、Ｘ’は、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａ
ｇ、Ｎｅ、 Ａｒ、 Ｘｅ、 Ｋｒのうちから選択される
１種または２種以上の元素を示す。）の式で示される合
金で形成されていてもよい。
【０１４５】第１の固定磁性層（下）９３，（上）１０
７、及び第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問に形成されている非磁性
中間層（下）９４，（上）１０６及び第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、Ｒ
ｅ、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９６，１
０４はＣｕなどで形成されている。
【０１４６】図１３および図１４に示すように、第１の
フリー磁性層１０１及び第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
及び第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及び第２
のフリー磁性層９７の層９９は、例えば、ＮｉＦｅ合
金、ＣｏＦｅ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
９８，１０３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。
【０１４７】図１３および図１４に示す下地層９１から
保護層１０９までの積層体ａ６は、その側面が削られて
側面ｂ６、ｂ６とされ、台形状に形成されている。上記
積層体ａ６の両側には、ハードバイアス層１１０、１１
０及び導電層１１１、１１１が形成されている。上記ハ
ードバイアス層１１０、１１０は、Ｃｏ一Ｐｔ合金やＣ
ｏ一Ｃｒ一Ｐｔ合金などで形成されている。また、上記
導電層１１１、１１１は、例えば、Ｃｒ、Ｔａ、Ａｕな
どで形成されている。
【０１４８】上記ハードバイアス層１１０、１１０は、
第１のフリー磁性層１０１と同じ階層位置に配置され、
第１のフリー磁性層１０１の膜厚よりも大きな膜厚と
される。また、上記ハードバイアス層１１０、１１０の
上面１１０Ａ、１１０Ａは、上記第１のフリー磁性層１
０１の上面よりも基板から離れた位置に配置され、上記
ハードバイアス層１１０、１１０の下面は、上記の第１
のフリー磁性層１０１下面よりも基板側の位置に配置さ
れている。また、上記ハードバイアス層１１０、１１０
の上面１１０Ａ、１１０Ａと上記積層体ａ６の側面ｂ
６、ｂ６との接合点ｃ６、ｃ６は、積層体ａ６の側面ｂ
６、ｂ６の上端ｄ６、ｄ６より基板側の位置で、 か
つ、上記ハードバイアス層１１０、１１０の最上位置よ
り基板側の位置とされることが好ましい。また、上記導
電層１１１、１１１は、上記ハードバイアス層１１０、
１１０上に、上記積層体ａ６の側面ｂ６、ｂ６に接合さ
れて形成されることが好ましい。また、ハードバイアス
層１１０、１１０の上面または下面は、第１のフリー磁
性層１０１と第２のフリー磁性層９７のうち磁気モーメ
ント（Ｍｓ×膜厚ｔ)が大きい方のフリー磁性層の上面
から下面の間と同じ階層位置で積層体ａ６の側面と接合
された方が好ましい。より好ましくは磁気モーメントの
大きい方のフリー磁性層の半分の厚みの位置で積層体ａ
６の側面と接合されていることが好ましい。
【０１４９】ところで、本実施の形態では、前述したよ
うに、反強磁性層９２，１０８として、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、アニールを施
す反強磁性材料を使用している。しかし、フリー磁性層
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、金属元素の拡散など
が発生しやすく、熱拡散層や飽和磁化が小さい初期成長
層が形成されやすくなっているために、上記第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。
【０１５０】従って、フリー磁性層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
交換結合磁界をほぼ等しくするには、フリー磁性層より
も下側に形成されている （第１の固定磁性層（下）９
３の膜厚ｔＰ1／第２の固定磁性層（下）９５の膜厚ｔ
Ｐ2）が、フリー磁性層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、上記交換結合磁界の
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。
【０１５１】ところで、図１３および図１４に示すデュ
アルスピンバルブ型薄膜素子においては、 フリ一磁性
層の上下に形成されている第２の固定磁性層（下）９
５，（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、上記第１のフリー磁性層１０１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。
【０１５２】例えば、図１３および図１４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、上記第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される。上記第１のフリー磁性
層１０１及び第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。
【０１５３】図１３および図１４に示すデュアルスピン
バルブ型薄膜素子にあっては、第１のフリー磁性層１０
１の磁化及び第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、上記第１のフリー磁性
層１０１及び第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。シングルスピンバルブ型
薄膜素子に比べ大きい△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）１０
５との抵抗変化及び、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、共に同じ変動を
見せるように、上記第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。
【０１５４】よって、図１３および図１４に示すデュア
ルスピンバルブ型薄膜素子では、第１のフリー磁性層１
０１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。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素子と同程度の△ＭＲを得るこ
とができる。
【０１５５】本発明の第６の実施形態のスピンバルブ型
薄膜素子においても、上記ハードバイアス層１１０、１
１０の上面１１０Ａ、１１０Ａは、上記積層体ａ６の側
面ｂ６、ｂ６の上端ｄ６、ｄ６より基板側の位置で上記
積層体ａ６の側面ｂ６、ｂ６と接合され、図１８に示す
構造のように、積層体ａ１０の側面上端に接合されてい
る尖った断面形状の先端部１２６ａ、１２６ａがないの
で、ハードバイアス層１１０、１１０からの漏れ磁束
が、上部シールド層に吸われることによる第１のフリー
磁性層１０１に加わる有効磁界の減少が起こりにくいも
のとなり、第１のフリー磁性層１０１が単磁区化されや
すくなるため、第１のフリー磁性層１０１および第２の
フリー磁性層９７の磁区制御を良好に行うことができる
安定性に優れたスピンバルブ型薄膜素子とすることがで
きる。また、上記ハードバイアス層１１０、１１０が、
第１のフリー磁性層１０１と同じ階層位置に配置されて
いるので、第１のフリー磁性層１０１に対して、強いバ
イアス磁界を与えやすくなり、 第１のフリー磁性層１
０１を単磁区化しやすく、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。
【０１５６】また、このようなスピンバルブ型薄膜素子
においては、上記ハードバイアス層１１０、１１０の上
面１１０Ａ、１１０Ａが、上記ハードバイアス層１１
０、１１０の最上位置よりも基板側の位置で上記積層体
ａ６の側面ｂ６、ｂ６と接合され、図１８に示す構造の
ように、積層体ａ１０の側面上端に接合されている尖っ
た断面形状の先端部１２６ａ、１２６ａがないので、積
層体ａ６の側面ｂ６、ｂ６の上端ｄ６、ｄ６付近での第
１のフリー磁性層１０１の磁化の方向と反対の方向に磁
場を作用させる磁界が生じにくいものとなり、第１のフ
リー磁性層１０１が単磁区化されやすくなるため、上記
第１のフリー磁性層１０１および第２のフリー磁性層９
７の磁区制御をより一層良好に行うことができる優れた
スピンバルブ型薄膜素子とすることができる。
【０１５７】以上、図１１から図１４に示すスピンバル
ブ型薄膜素子では、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、上記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、上記第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。
【０１５８】また、本発明では、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、上記第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、上記第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、及び反強磁
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
保つことが可能であり、しかも従来と同程度の△ＭＲを
得る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。
【０１５９】スピンバルブ型薄膜素子では、反強磁性
層、固定磁性層、非磁性導電層、及びフリー磁性層から
成る積層膜の両側に導電層が形成されており、この導電
層からセンス電流が流される。 上記センス電流は、比
抵抗の小さい上記非磁性導電層と、上記非磁性導電層と
固定磁性層との界面、及び非磁性導電層とフリー磁性層
との界面に主に流れる。本発明では、上記固定磁性層は
第１の固定磁性層と第２の固定磁性層とに分断されてお
り、上記センス電流は、主に第２の固定磁性層と非磁性
導電層との界面に流れている。
【０１６０】上記センス電流を流すと、右ネジの法則に
よって、センス電流磁界が形成される。本発明では、上
記センス電流磁界を第１の固定磁性層の磁気モーメント
と第２の固定磁性層の磁気モーメントを足し合わせて求
めることができる合成磁気モーメントの方向と同じ方向
になるように、上記センス電流の流す方向を調節してい
る。
【０１６１】［センス電流磁界の作用］次に、図７〜図
１４に示す第３〜第６の実施の形態の構造において、セ
ンス電流磁界の作用について説明する。図７および図８
に示すスピンバルブ型薄膜素子では、非磁性導電層２４
の上側に第２の固定磁性層２５及び第１の固定磁性層２
７が形成されている。図７に示すように、第１の固定磁
性層２７の磁気モーメントの方が第２の固定磁性層２５
の磁気モーメントよりも大きくなっている。また、上記
第１の固定磁性層２７の磁気モーメントの方向は、図示
Ｙ方向（図示右方向）を向いている。このため、上記第
１の固定磁性層２７の磁気モーメントと第２の固定磁性
層２５の磁気モーメントとを足し合わせた合成磁気モー
メントは、図示右方向を向いている。
【０１６２】図７に示すように、センス電流１１３は、
図示Ｘ１方向に流される。センス電流は、 最も抵抗の
低い非磁性導電層２４に流れやすいため、右ネジの法則
により、センス電流１１３を流すことによって形成され
るセンス電流磁界は、紙面に対して右回りに形成され
る。非磁性導電層２４よりも上側に第２の固定磁性層２
５及び第１の固定磁性層２７が形成されているので、上
記第２の固定磁性層２５及び第１の固定磁性層２７に
は、図示右方向（図示Ｙ方向）のセンス電流磁界が侵入
してくることになり、合成磁気モーメントの方向と一致
し、従って、第１の固定磁性層２７の磁化と第２の固定
磁性層２５の磁化との反平行状態は壊れ難くなってい
る。
【０１６３】なお、上記合成磁気モーメントが図示左方
向（図示Ｙ方向と反対方向）に向いている場合には、セ
ンス電流１１３を図示Ｘ１方向と反対方向に流し、上記
センス電流１１３を流すことによって、形成されるセン
ス電流磁界を紙面に対し左回りに発生させ、第１の固定
磁性層２７と第２の固定磁性層２５の合成磁気モーメン
トの向きと、上記センス電流磁界との向きを一致させる
必要がある。
【０１６４】図９および図１０に示すスピンバルブ型薄
膜素子は、フリー磁性層３６の上下に第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が形成されたデュアルスピンバルブ型薄
膜素子である。このデユアルスピンバルブ型薄膜素子で
は、フリー磁性層３６の上下に形成される合成磁気モー
メントが互いに反対方向に向くように、上記第１の固定
磁性層（下）３２，（上）４３の磁気モーメントの方向
及びその大きさと第２の固定磁性層（下）３４，（上）
４１の磁気モーメントの方向及びその大きさを制御する
必要がある。
【０１６５】図９に示すように、フリー磁性層３６より
も下側に形成されている第２の固定磁性層（下）３４の
磁気モーメントは、第１の固定磁性層（下）３２の磁気
モーメントよりも大きく、また、上記第２の固定磁性層
（下）３４の磁気モーメントは、図示右方向（図示Ｙ方
向）を向いている。従って、上記第１の固定磁性層
（下）３２の磁気モーメントと第２の固定磁性層（下）
３４の磁気モーメントを足し合わせて求めることができ
る合成磁気モーメントは、 図示右方向（図示Ｙ方向）
を向いている。また、フリー磁性層３６よりも上側に形
成されている第１の固定磁性層（上）４３の磁気モーメ
ントは、第２の固定磁性層（上）４１の磁気モーメント
よりも大きく、また、上記第１の固定磁性層（上）４３
の磁気モーメントは、図示左方向（図示Ｙ方向と反対方
向）に向いている。このため、上記第１の固定磁性層
（上）４３の磁気モーメントと第２の固定磁性層（上）
４１の磁気モーメントを足し合わせて求めることができ
る合成磁気モーメントは、図示左方向（図示Ｙ方向と反
対方向）を向いている。このように本発明では、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が互
いに反対方向に向いている。
【０１６６】本実施の形態では、図９に示すように、セ
ンス電流１１４は、図示Ｘ１方向と１８０゜反対方向に
流される。これにより、上記センス電流１１４を流すこ
とによって形成されるセンス電流磁界は、図９の矢印で
示すように、紙面に対し左回りに形成される。上記フリ
ー磁性層３６よりも下側で形成された合成磁気モーメン
トは、図示右方向（図示Ｙ方向）に、フリー磁性層３６
よりも上側で形成された合成磁気モーメントは、図示左
方向（図示Ｙ方向と反対方向）に向いているので、上記
２つの合成磁気モーメントの方向は、センス電流磁界の
方向と一致しておりフリー磁性層３６の下側に形成され
た第１の固定磁性層（下）３２の磁化と第２の固定磁性
層（下）３４の磁化の反平行状態、及びフリー磁性層３
６の上側に形成された第１の固定磁性層（上）４３の磁
化と第２の固定磁性層（上）４１の磁化の反平行状態
を、熱的にも安定した状態で保つことが可能である。
【０１６７】なお、フリー磁性層３６よりも下側に形成
された合成磁気モーメントが図示左方向に向いており、
フリー磁性層３６よりも上側に形成された合成磁気モー
メントが図示右側に向いている場合には、センス電流１
１４を図示Ｘ１方向に流し、上記センス電流を流すこと
によって形成されるセンス電流磁界の方向と、上記合成
磁気モーメントの方向とを一致させる必要がある。
【０１６８】また、図１１および図１２に示すスピンバ
ルブ型薄膜素子のように、非磁性導電層７６よりも上側
に、第１の固定磁性層７９と第２の固定磁性層７７が形
成されている場合にあっては、図７に示すスピンバルブ
型薄膜素子の場合と同様のセンス電流方向の制御を行え
ばよい。
【０１６９】以上のように、上述の各実施の形態によれ
ば、センス電流を流すことによって形成されるセンス電
流磁界の方向と、第１の固定磁性層の磁気モーメントと
第２の固定磁性層の磁気モーメントを足し合わせること
によって求めることができる合成磁気モーメントの方向
とを一致させることにより、上記第１の固定磁性層と第
２の固定磁性層間に作用する交換結合磁界 （ＲＫＫＹ
相互作用）を安定化させ、上記第ｌの固定磁性層の磁化
と第２の固定磁性層の磁化の反平行状態（フェリ状態）
を熱的に安定した状態に保つことが可能である。とく
に、本実施の形態では、より熱的安定性を向上させるた
めに、反強磁性層にブロッキング温度の高い反強磁性材
料を使用しており、これによって、環境温度や素子温度
が、従来に比べて大幅に上昇しても、上記第１の固定磁
性層の磁化と第２の固定磁性層の磁化の反平行状態（フ
ェリ状態）を壊れ難くすることができる。
【０１７０】また、高記録密度化に対応するためにセン
ス電流量を大きくして再生出力を大きくしようとする
と、それに従ってセンス電流磁界も大きくなるが、本発
明の実施の形態では、上記センス電流磁界が、第１の固
定磁性層と第２の固定磁性層の間に働く交換結合磁界を
安定化させる作用をもたらしているので、センス電流磁
界の増大により、第１の固定磁性層と第２の固定磁性層
の磁化状態は、より安定したものとなる。なお、このセ
ンス電流方向の制御は、反強磁性層にどのような反強磁
性材料を使用した場合であっても適用でき、例えば、反
強磁性層と固定磁性層（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、
熱処理が必要であるか、あるいは必要でないかを問わな
い。さらに、図１〜図３に示す第１〜第３の実施の形態
のように、固定磁性層が単層で形成されていたシングル
スピンバルブ型薄膜素子の場合であっても、前述したセ
ンス電流を流すことによって形成されるセンス電流磁界
の方向と、固定磁性層の磁化方向とを一致させることに
より、上記固定磁性層の磁化を熱的に安定化させること
が可能である。
【０１７１】［第７の実施形態］図２５は、本発明の第
７の実施形態のスピンバルブ型薄膜素子を記録媒体との
対向面側から見た場合の構造を示した断面図である。本
発明の第７の実施形態のスピンバルブ型薄膜素子は、反
強磁性層、２層の固定磁性層、非磁性導電層、フリー磁
性層が形成されたボトム型（Bottom type ）とされ、さ
らに、固定磁性層が、第１の固定磁性層と、上記第１の
固定磁性層に非磁性中間層を介して形成され、上記第１
の固定磁性層の磁化方向と反平行に磁化方向が揃えられ
た第２の固定磁性層と、を有し、固定磁性層が合成フェ
リ磁性状態とされてなる手段、いわゆる、シンセティッ
クフェリピンド型（synthetic-ferri-pinned type ）と
されるシングルスピンバルブ型薄膜素子の一種である。
【０１７２】図２５において、符号３１１は、基板３１
０上に設けられた反強磁性層である。この反強磁性層３
１１の上には、固定磁性層３１２が形成されている。こ
の固定磁性層３１２は、第１の固定磁性層３１２Ａと、
第１の固定磁性層３１２Ａの上に非磁性中間層３１２Ｂ
を介して形成され、第１の固定磁性層３１２Ａの磁化方
向と反平行に磁化方向が揃えられた第２の固定磁性層３
１２Ｃとからなる。この第２の固定磁性層３１２Ｃの上
には、Ｃｕ（銅）等からなる非磁性導電層３１３が形成
され、さらに、非磁性導電層３１３の上には、フリー磁
性層３１４が形成されている。フリー磁性層３１４の上
には、バックド層Ｂ１が設けられ、バックド層Ｂ１の上
には、Ｔａなどで形成された保護層３１５が形成され、
この保護層３１５の上側が、酸化タンタル（Ｔａ−Oxid
e ）からなる酸化層３１５ａとされている。図２５に示
すように、上記反強磁性層３１１の一部から酸化層３１
５ａまでの各層により、略台形状の断面形状を有する積
層体３１６が構成されている。
【０１７３】また、符号３１７，３１７は、ハードバイ
アス層を、符号３１８，３１８は、導電層を示してい
る。これら、ハードバイアス層３１７，３１７は、積層
体３１６の両側位置に張り出している反強磁性層３１１
上にバイアス下地層３１７ａを介して形成されている。
このハードバイアス層３１７，３１７上には、Ｔａまた
はＣｒからなる中間層３１９を介して導電層３１８，３
１８が形成されている。
【０１７４】ここで、反強磁性層が上側に位置するトッ
プタイプ（top type）においては、ハードバイアス層を
経由して反強磁性層の下側に位置する第１，第２の固定
磁性層、非磁性導電層、フリー磁性層付近、つまり積層
体下側にセンス電流が直接流れ込む分流の成分が大きい
のに対して、本実施形態のように、ボトムタイプ（Bott
om type ）としたものは、比抵抗の高い反強磁性層３１
１を介さずに積層体３１６に与えるセンス電流の割合を
向上することができる。このため、サイドリーディング
を防止することができ、磁気記録密度の高密度化により
一層対応することが可能となる。さらに、後述するよう
に、導電層３１８，３１８のオーバーレイ部３１８ａ，
３１８ａを、露出したバックド層Ｂ１に接触させるよう
にしたことでさらに、接触抵抗を減らし、ハードバイア
ス層３１７から積層体３１６下側に流れ込む分流の成分
をさらに低減することができる。
【０１７５】さらに詳細に説明すると、本発明の第７の
実施形態のスピンバルブ型薄膜素子では、反強磁性層３
１１は、積層体３１９中央部分において、８〜１１ｎｍ
（８０〜１１０Å）程度の厚さとされ、第１の実施形態
の反強磁性層２と同様にＰｔＭｎ合金で形成されること
が好ましい。また、第１の実施形態の反強磁性層２と同
様に、上記ＰｔＭｎ合金に代えて、Ｘ−Ｍｎ（ただし、
Ｘは、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓのうちから選択さ
れる１種の元素を示す。）の式で示される合金、あるい
は、Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎ（ただし、Ｘ’は、Ｐｄ、Ｒｕ、
Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｒ、Ｎ
ｅ、Ｘｅ、Ｋｒのうちから選択される１種または２種以
上の元素を示す。）の式で示される合金で形成されてい
てもよい。
【０１７６】第１および第２の固定磁性層３１２Ａ，３
１２Ｃは、強磁性体の薄膜からなり、例えば、Ｃｏ、Ｎ
ｉＦｅ合金、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮ
ｉ合金などで形成され、４０Å程度の厚さとされること
が好ましく、第１の固定磁性層３１２Ａは、例えばＣｏ
からなりその膜厚が１．３〜１．５ｎｍ（１３〜１５
Å）に設定され。第２の固定磁性層３１２Ｃ、例えばＣ
ｏからなりその膜厚が２〜２．５ｎｍ（２０〜２５Å）
に設定される。また、非磁性中間層３１２Ｂ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く、通常、
０．８ｎｍ（８Å）程度の厚さに形成されている。
【０１７７】この第１の固定磁性層３１２Ａは、反強磁
性層３１１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、第１の固定磁性層３１２Ａと反
強磁性層３１１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２５に示すように、第１の固
定磁性層３１２Ａの磁化が、図示Ｙ方向と逆方向に固定
される。第１の固定磁性層３１２Ａの磁化が、図示Ｙ方
向の逆方向に固定されると、非磁性中間層３１２Ｂを介
して対向する第２の固定磁性層３１２Ｃの磁化は、第１
の固定磁性層３１２Ａの磁化と反平行の状態、つまり、
図示Ｙ方向に固定される。
【０１７８】交換結合磁界が大きいほど、第１の固定磁
性層３１２Ａの磁化と第２の固定磁性層３１２Ｃ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、
反強磁性層３１１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３１２Ａ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、第１の固定磁性層３１２Ａおよび第２の
固定磁性層３１２Ｃの磁化状態を熱的にも安定して保つ
ことができる。
【０１７９】本実施形態では、第１の固定磁性層３１２
Ａと第２の固定磁性層３１２Ｃ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３１２Ａと第２の固定磁性
層３１２Ｃ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、△Ｒ／Ｒ
（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３１２
Ａおよび第２の固定磁性層３１２Ｃの磁化方向を、所望
の方向に制御することが可能になる。
【０１８０】非磁性導電層３１３は、Ｃｕ（銅）等から
なり、その膜厚は、２〜２．５ｎｍ（２０〜２５Å）に
設定される。フリー磁性層３１４は、通常、２０〜５０
Å程度の厚さとされ、第１、第２の固定磁性層３１２
Ａ、３１２Ｃと同様の材質などで形成されることが好ま
しい。バックド層Ｂ１は、Ｃｕ等の金属材料や、非磁性
導電材料からなり、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕからなる群から選
択された材料から構成されることができ、例えばその膜
厚が１．２〜２ｎｍ（１２〜２０Å）に設定される。保
護層３１５は、Ｔａからなり、その表面が、酸化された
酸化層３１５ａとされており、この保護層３１５は、ト
ラック幅方向（図２５においてＸ１方向）両端側が積層
体３１６上面よりも短くなるよう形成されており、積層
体３１６上面の両端においては、バックド層Ｂ１が露出
した状態とされている。
【０１８１】バイアス下地層３１７ａは、緩衝膜および
配向膜であり、Ｃｒなどで形成されることが好ましく、
例えば、２〜５ｎｍ（２０〜５０Å）程度、好ましくは
３．５ｎｍ（３５Å）程度の厚さとされ、中間層３１９
は、例えばＴａからなり５ｎｍ（５０Å）程度の膜厚と
される。これらバイアス下地層３１７ａおよび中間層３
１９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）等で高温に曝される
場合に、拡散バリアーとして機能し、ハードバイアス層
３１７，３１７と周辺層の間で熱拡散がおこり、ハード
バイアス層３１７，３１７の磁気特性が劣化することを
防止することができる。
【０１８２】ハードバイアス層３１７，３１７は、通
常、２０〜５０ｎｍ（２００〜５００Å）程度の厚さと
され、例えば、Ｃｏ−Ｐｔ合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金
やＣｏ−Ｃｒ−Ｔａ（コバルト−クロム−タンタル）合
金などで形成されることが好ましい。 また、ハードバ
イアス層３１７，３１７が、図示Ｘ１方向に磁化されて
いることで、フリー磁性層３１４の磁化が、図示Ｘ１方
向に揃えられている。これにより、フリー磁性層３１４
の変動磁化と第２の固定磁性層３１２Ｃの固定磁化とが
９０度で交差する関係となっている。
【０１８３】これらハードバイアス層３１７，３１７
は、フリー磁性層３１４と同じ階層位置に配置され、フ
リー磁性層３１４の膜厚方向にフリー磁性層３１４の膜
厚よりも大きな膜厚とされることが好ましい。また、ハ
ードバイアス層３１７，３１７の下面は、フリー磁性層
３１４の下面よりも基板３１０側の位置に（すなわち、
図２５では下側に）配置されている。
【０１８４】また、ハードバイアス層３１７，３１７の
上面３１７ｂ，３１７ｂと積層体３１６の側面との接合
点Ｃ１０、Ｃ１０は、積層体３１６の側面の上端３１６
ａ，３１６ａより基板３１０側の位置（すなわち、図２
５では下側）で、かつ、積層体３１６から離間した位置
におけるハードバイアス層３１７，３１７の最上位置よ
り下側の位置とされることが好ましい。これにより、ハ
ードバイアス層３１７，３１７からフリー磁性層３１４
に作用する磁界におけるフラックスコントロール、つま
り、ハードバイアス層３１７，３１７からの漏れ磁束
が、積層体３１６上部に位置する上部シールド層等に吸
収されることによってフリー磁性層３１４に加わる有効
磁界が減少することが起こりにくくなり、フリー磁性層
３１４が単磁区化されやすくなるため、フリー磁性層３
１４の磁区制御を良好に行うことができる。
【０１８５】導電層３１８，３１８が、Ｃｒ、Ａｕ、Ｔ
ａ、Ｗから選択される１種またはそれ以上からなる単層
膜もしくはその多層膜で形成されたことにより、抵抗値
を低減することができる。ここでは、導電層３１８，３
１８としてＣｒが選択されて、Ｔａからなる中間層３１
９上にエピタキシャル成長することにより形成されるこ
とにより電気抵抗値を低減することができる。
【０１８６】導電層３１８，３１８は、積層体３１６の
上面において、露出しているバックド層Ｂ１の上に延出
してオーバーレイ部３１８ａ，３１８ａを形成してお
り、このオーバーレイ部３１８ａ，３１８ａが積層体３
１６に被着形成されてバックド層Ｂ１に接続されてい
る。反強磁性層３１１、第１の固定磁性層３１２Ａ、非
磁性中間層３１２Ｂ、第２の固定磁性層３１２Ｃ、非磁
性導電層３１３、フリー磁性層３１４、およびバックド
層Ｂ１を積層して、形成された積層体３１６において
は、実際には、この積層体全体が磁気抵抗効果を発揮す
るのではなく、その中央領域のみが、再生感度に優れ、
実質的にこの中央領域のみが、磁気抵抗効果を発揮する
感度領域である。 この再生感度に優れた積層体の領域
を感度領域と呼び、上記感度領域の両側であって、再生
感度の悪い領域を不感領域と呼ぶが、積層体に占める感
度領域および不感領域は、マイクロトラックプロファイ
ル法によって測定される。以下、マイクロトラックプロ
ファイル法について、図４３に基づいて説明する。
【０１８７】図４３に示すように、磁気抵抗効果を発揮
する積層体と、その両側に形成されたハードバイアス層
と、このハードバイアス層上に形成された導電層とを有
するスピンバルブ型薄膜磁気素子（スピンバルブ型薄膜
磁気素子）を基板上に形成する。上記導電層は、積層体
の両側のみに形成され、オーバーレイ部を持たない構造
となっている。次に、光学顕微鏡によって、導電層が覆
い被さっていない積層体の上面の幅寸法Ａを測定する。
この幅寸法Ａは光学的方法によって測定されたトラック
幅Ｔｗ（以下、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗという）
として定義される。そして、磁気記録媒体上に、微小ト
ラックとして、所定の信号を記録しておき、スピンバル
ブ型薄膜磁気素子を、この微小トラック上でトラック幅
方向に走査させて積層体の幅寸法Ａと、再生出力との関
係を測定する。あるいは、微小トラックが形成された磁
気記録媒体側を、スピンバルブ型薄膜磁気素子上にトラ
ック幅方向に走査させて積層体の幅寸法Ａと、再生出力
との関係を測定してもよい。その測定結果は、図４３の
下側に示されている。この測定結果によると、積層体の
中央付近では、再生出力が高くなり、前記積層体の側部
付近では、再生出力が低くなることがわかる。この結果
から、積層体の中央付近では、良好に磁気抵抗効果が発
揮され、再生機能に関与するが、その両側部付近におい
ては、磁気抵抗効果が悪化して再生出力が低く、再生機
能が低下している。
【０１８８】本発明では、最大再生出力に対して５０％
以上の再生出力が発生する積層体上面の幅寸法Ｂで形成
された領域を感度領域と定義し、最大再生出力に対して
５０％以下の再生出力しか発生しない積層体上面の幅寸
法Ｃ1を有して形成された領域を不感領域として定義す
る。
【０１８９】ここでの積層体３１６の感度領域は、導電
層が積層体の両側のみ形成されたスピンバルブ型薄膜磁
気素子（スピンバルブ型薄膜素子）を、ある信号が記録
された微小トラック上にトラック幅方向で走査させた場
合に、得られた再生出力のうち最大出力の５０％以上の
出力が得られた領域として定義され、また、積層体３１
６の不感領域は、上記感度領域の両側であって、出力が
最大出力の５０％以下となる領域として定義されるもの
である。上記導電層３１８、３１８は上記不感領域上ま
で延出して被着形成されているここで、積層体３１６の
上面において、オーバーレイ部３１８ａ，３１８ａの形
成されていないトラック幅方向（図２５ではＸ１方向）
の寸法が、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗであり、これ
により感度領域の幅寸法で磁気的トラック幅寸法ＭーＴ
ｗが規定される。本実施形態では、光学的トラック幅寸
法Ｏ−Ｔｗと磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗとは、ほぼ
同じ寸法に設定されるか、あるいは、磁気的トラック幅
寸法Ｍ−Ｔｗが、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗよりや
や大きい寸法に設定されている。
【０１９０】これにより、導電層３１８，３１８から積
層体３１６へ与えるセンス電流が、ハードバイアス層３
１７，３１７を介して積層体３１６に流れにくくなり、
このハードバイアス層３１７，３１７を介さずに、直
接、積層体３１６にセンス電流を流す割合を多くでき
る。しかも、この場合、積層体３１６と導電層３１８，
３１８との接合面積を増大できることにより、磁気抵抗
効果に寄与しない接合抵抗を下げることができ、素子の
再生特性を向上することができる。
【０１９１】図２５に示す構造のスピンバルブ型薄膜素
子においては、導電層３１８，３１８から積層体３１６
にセンス電流を与えられる。磁気記録媒体から図２５に
示す図示Ｙ方向に磁界が与えられると、フリー磁性層３
１４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３１３とフリー磁性層３１４との
界面で、いわゆるＧＭＲ効果によってスピンに依存した
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。
【０１９２】ここで、バックド層Ｂ１によって、磁気抵
抗効果に寄与する＋スピン（上向きスピン：up spin ）
の電子における平均自由行程（mean free path）をのば
し、いわゆるスピンフィルター効果（spin filter effe
ct）によりスピンバルブ型薄膜素子において、大きな△
Ｒ／Ｒ（抵抗変化率）が得られ、高密度記録化に対応で
きるものとすることができる。
【０１９３】以下、スピンフィルター効果（spin filte
r effect）について説明する。図３８は、スピンバルブ
型薄膜素子においてバックド層によるスピンフィルター
効果への寄与を説明するための模式説明図である。ここ
で、磁性材料で観測される巨大磁気抵抗ＧＭＲ効果は、
主として、電子の「スピンに依存した散乱」によるも
の、つまり、磁性材料、ここではフリー磁性層３１４の
磁化方向に平行なスピン（例えば＋スピン（上向きスピ
ン：up spin））を持つ伝導電子の平均自由行程（mean
free path：λ+ ）と、磁性材料の磁化方向と逆平行な
スピン（例えば−スピン（下向きスピン：down spin
））を持つ伝導電子の平均自由行程（λ- ）との差を
利用したものである。ここで、図においては、up spin
を持つ伝導電子を上向き矢印で示し、down spin を持つ
伝導電子を下向き矢印で示している。
【０１９４】電子がフリー磁性層３１４を通り抜けよう
とする際において、この電子がフリー磁性層３１４の磁
化方向に平行な＋スピンを持てば自由に移動できるが、
これと逆に、電磁が−スピンを持った場合には、直ちに
散乱されてしまう。これは、＋スピンを持つ電子の平均
自由行程λ+ が、例えば、５ｎｍ（５０Å）程度である
のに対して、−スピンを持つ電子の平均自由行程λ- が
０．６ｎｍ（６Å）程度であり、１０分の１程度と極端
に小さいためである。
【０１９５】本実施形態においては、フリー磁性層３１
４の膜厚は、６Å程度である−スピン電子の平均自由行
程λ- よりも大きく、５ｎｍ（５０Å）程度である＋ス
ピン電子の平均自由行程λ+ よりも小さく設定されてい
る。したがって、このフリー磁性層３１４を通り抜けよ
うとする際において、−スピン伝導電子（少数キャリ
ア；minority carrier）は、このフリー磁性層３１４に
よって有効にブロックされ（すなわちフィルタ・アウト
され）るが、＋スピン伝導電子（多数キャリア；majori
ty carrier）は、本質的に、このフリー磁性層３１４に
対して透過的に移動する。
【０１９６】第２の固定磁性層３１２Ｃで発生する多数
キャリアおよび少数キャリア、つまり、第２の固定磁性
層３１２Ｃの磁化方向に対応する＋スピン電子および−
スピン電子は、フリー磁性層３１４に向かって移動し、
電荷の移動、つまり、キャリアとなる。これらのキャリ
アは、フリー磁性層３１４の磁化が回転するときに、そ
れぞれ異なった状態で散乱する、つまり、フリー磁性層
３１４における通過状態が、それぞれ異なっているため
に、上記のＧＭＲをもたらすことになる。
【０１９７】フリー磁性層３１４から第２の固定磁性層
３１２Ｃに向かって移動する電子もＧＭＲに寄与する
が、第２の固定磁性層３１２Ｃからフリー磁性層３１４
へ向かう電子と、フリー磁性層３１４から第２の固定磁
性層３１２Ｃへ向かう電子とを平均すると同じ方向に移
動するので説明を省略する。また、非磁性導電層３１３
で発生する電子は、＋スピン電子の数と−スピン電子の
数とが等しいので、平均自由行程の和は変化せず、これ
も説明を割愛する。
【０１９８】第２の固定磁性層３１２Ｃで発生し、非磁
性導電層３１３を通過する少数キャリア、つまり、−ス
ピン電子の数は、第２の固定磁性層３１２Ｃと非磁性導
電層３１３との界面で散乱した−スピン電子の数に等し
い。この−スピン電子は、フリー磁性層３１４との界面
に到達する遥か以前に非磁性導電層３１３と第２の固定
磁性層３１２Ｃとの界面付近で散乱される。つまり、こ
の−スピン電子はフリー磁性層３１４の磁化方向が回転
しても、平均自由行程は変化せず、＋スピン電子の平均
自由行程に比べて非常に短いままであり、ＧＭＲ効果と
なる抵抗変化率に寄与する抵抗値変化に影響しない。し
たがって、ＧＭＲ効果には、＋スピン電子の挙動のみを
考えればよい。
【０１９９】第２の固定磁性層３１２Ｃで発生した多数
キャリア、つまり、＋スピン電子は、この＋スピン電子
の平均自由行程λ+ より短い非磁性導電層３１３中を移
動し、フリー磁性層３１４に到達する。フリー磁性層３
１４に外部磁界が作用しておらず、フリー磁性層３１４
の磁化方向が回転していない場合、多数キャリアは、こ
の＋スピン電子がフリー磁性層３１４の磁化方向に平行
な＋スピンを持っているため、このフリー磁性層３１４
を自由に通過できる。
【０２００】さらに、図３８（ｂ）に示すように、フリ
ー磁性層３１４を通過した＋スピン電子は、バックド層
Ｂ１において、このバックド層Ｂ１の材料で決定される
追加平均自由行程λ+ bを移動した後散乱する。これは、
図３８（ａ）に示すバックド層Ｂ１が無い場合、＋スピ
ン電子は、フリー磁性層３１４中を移動し、その上面に
おいて散乱してしまうが、これに比べて、バックド層Ｂ
１を設けた場合、追加平均自由行程λ+ b分だけ平均自由
行程が延びたことを意味する。したがって、比較的低い
抵抗値（すなわち、長い平均自由行程）を有する導電材
料を適用することにより、スピンバルブ型薄膜素子とし
ての抵抗値は減少する。
【０２０１】一方、外部磁界を印加することにより、フ
リー磁性層３１４の磁化方向を回転すると、この磁性材
料の磁化方向とスピンの向きが異なるため、＋スピン電
子がフリー磁性層３１４中で散乱することになり、有効
平均自由行程が急激に減少する。つまり、抵抗値が増大
する。これにより、バックド層Ｂ１が無い場合に比べ
て、△Ｒ／Ｒ（抵抗変化率）の大きなＧＭＲ効果を観測
することができ、スピンバルブ型薄膜素子の再生出力特
性を向上することができる。
【０２０２】ここで、出力のアシンメトリーに影響する
フリー磁性層３１４の変動磁化の方向について、図面に
基づいて説明する。図３９は、フリー磁性層３１４の変
動磁化Ｍf の方向の規定について説明する模式説明図で
ある。フリー磁性層３１４の変動磁化Ｍf の方向に影響
を与えるのは、次の３つの磁界である。つまり、センス
電流Ｊによるセンス電流磁界ＨJ と、固定磁性層３１２
Ａ，３１２Ｂ，３１２Ｃの固定磁化による反磁界（双極
子）磁界Ｈd と、フリー磁性層３１４と固定磁性層３１
２Ａ，３１２Ｂ，３１２Ｃとの層間相互作用による相互
作用磁界Ｈint と、である。ここで、これらの磁界から
のフリー磁性層３１４の変動磁化Ｍf への寄与が少なけ
れば、アシンメトリーが減少する。つまり、アシンメト
リーを減少するためには、外部磁界が印加されない状態
で、 ＨJ ＋ Ｈd ＋ Ｈint ＝ ０ となることが望ましい。
【０２０３】ここで、本実施形態のスピンバルブ型薄膜
磁気素子（スピンバルブ型薄膜素子）においては、第１
の固定磁性層３１２Ａと、第１の固定磁性層３１２Ａに
非磁性中間層３１２Ｂを介して形成され、第１の固定磁
性層３１２Ａの磁化方向と反平行に磁化方向が揃えられ
た第２の固定磁性層３１２Ｃと、を積層体３１６に形成
し固定磁性層を合成フェリ磁性状態とされてなる手段、
いわゆる、シンセティックフェリピンド型（synthetic-
ferri-pinned type ）としたことにより、図３９に示す
ように、上記反磁界（双極子）磁界Ｈd を、第１の固定
磁性層３１２Ａの静磁結合磁界ＨP1と第２の固定磁性層
３１２Ｃの静磁結合磁界ＨP2とにより、相互に打ち消し
てキャンセルすることができる。これにより、フリー磁
性層３１４の変動磁化方向に影響を与えてしまう、この
反磁界（双極子）磁界を、ほぼＨd ＝０とすることがで
き、固定磁性層の固定磁化による反磁界（双極子）磁界
Ｈd からの、フリー磁性層３１４の変動磁化Ｍfへの寄
与を激減することができる。
【０２０４】さらに、アシンメトリーに影響するセンス
電流Ｊによるセンス電流磁界ＨJ からの寄与の減少につ
いて説明する。図４０は、バックド層Ｂ１によって、セ
ンス電流Ｊによるセンス電流磁界ＨJからフリー磁性層
３１４の変動磁化Ｍf への寄与の減少について説明する
図であり、図４０（ａ）は、バックド層のないスピンバ
ルブ型薄膜素子の例を示す媒体対向面（ＡＢＳ面）に垂
直な横断面図であり、図４０（ｂ）はバックド層を有す
る本実施形態におけるスピンバルブ型薄膜素子の例を示
す媒体対向面（ＡＢＳ面）に垂直な横断面図である。図
４０（ａ）において、符号１２２乃至１６５は、図２２
に示した従来のバックド層のないシンセティックフェリ
ピンド型（synthetic-ferri-pinned type ）のピンバル
ブ型薄膜素子に対応するものである。
【０２０５】図４０（ａ）に示すように、このようなバ
ックド層のないボトムタイプのスピンバルブ型薄膜素子
においては、反強磁性層１２２、第１の固定磁性層１５
５、非磁性中間層１５４、第２の固定磁性層１５６、非
磁性導電層１２４、フリー磁性層１６５にセンス電流Ｊ
を与えた場合、センス電流Ｊが主に流れる位置が、これ
らの積層体の中心付近になろうとする傾向がある。しか
し、これらの層の下部には膜厚の大きな反強磁性層１２
２が存在しているため、センス電流Ｊは、流れてほしい
フリー磁性層１６５よりも下側、つまり、図４０（ａ）
に示すように、非磁性導電層１２４の下側付近に流れる
傾向がある。 このため、フリー磁性層１６５の位置に
は、センス電流Ｊによるセンス電流磁界ＨJ が、図３８
（ａ）において右向きに、極めて大きい寄与を与えるこ
とになり、前述したように、アシンメトリーを小さくし
ようとして、フリー磁性層１６５の変動磁化Ｍf の方向
を所望の方向に補正することに困難を生じていた。
【０２０６】これに対して、本実施形態においては、図
４０（ｂ）に示すように、積層体３１６の最上部にバッ
クド層Ｂ１を設けたことにより、この積層体３１６の電
流中心の位置がフリー磁性層３１４側に移動している。
このため、センス電流Ｊの中心が、ほぼフリー磁性層３
１４位置を流れることになる。したがって、フリー磁性
層３１４に対する、センス電流磁界ＨJ からの図におけ
る左右方向への大きな寄与をなくすことができる。つま
り、このセンス電流磁界を、ほぼＨJ ＝０とすることが
できる。
【０２０７】これは、言い換えれば、図４０（ｂ）に示
すセンス電流Ｊが、非磁性導電層３１３とバックド層Ｂ
１とにおいて、図４０（ｃ）に示すように、それぞれ同
方向の分流Ｊ１，Ｊ２とに分流したものに相当する。こ
の場合、フリー磁性層３１４において、分流Ｊ１の作る
右向き磁界と、分流Ｊ２の作る左向き磁界とがキャンセ
ルすることにより、フリー磁性層３１４におけるセンス
電流磁界を、ほぼＨJ＝０とすることができるのであ
る。
【０２０８】したがって、図３９に示した、上述したフ
リー磁性層３１４の変動磁化Ｍf の方向に影響を与える
３つの磁界のうち、寄与の大きな２つまでをほぼキャン
セルすることができる。つまり、センス電流Ｊによるセ
ンス電流磁界ＨJ と、固定磁性層３１２の固定磁化によ
る反磁界（双極子）磁界Ｈd とをほぼキャンセルするこ
とにより、アシンメトリーを減少するためには、外部磁
界が印加されない状態で、最も寄与の小さなフリー磁性
層３１４と固定磁性層３１２との層間相互作用による相
互作用磁界Ｈint のみを考慮すればよいことになる。
【０２０９】したがって、スピンバルブ型薄膜素子が作
動していない状態、つまり、センス電流Ｊが与えられて
おらず、センス電流磁界ＨJ は発生していない状態で、
ハードバイアス層３１７，３１７の磁化によって、フリ
ー磁性層３１４の変動磁化Ｍ f は、図２５におけるＸ１
に近い方向に揃えればよい。つまり、センス電流Ｊが与
えられていない場合、ハードバイアス層３１７，３１７
により規定されるフリー磁性層３１４の変動磁化Ｍf
は、第２の固定磁性層３１２Ｃの固定磁化Ｍp と直交す
ればよく、センス電流Ｊが流れて初めてこれらが直交す
るように、センス電流Ｊの寄与を見越して設定する必要
がない。このため、センス電流Ｊが与えられておらず、
センス電流磁界ＨJ が発生していない場合、フリー磁性
層３１４の変動磁化Ｍf が、第２の固定磁性層３１２Ｃ
の固定磁化Ｍp と反対側を向こうとすることがなくな
る。
【０２１０】ここで、このスピンバルブ型薄膜素子は、
図２５に示すように、ハードバイアス層３１７，３１７
の上に形成された導電層３１８，３１８が積層体３１６
の上側に延出したオーバーレイ部３１８ａ，３１８ａを
有している。このため、導電層３１８，３１８から、第
２の固定磁性層３１２Ｃ、非磁性導電層３１３、フリー
（Free）磁性層３１４、に検出電流（センス電流）Ｊを
与えた場合、このセンス電流Ｊは、その大部分が、この
オーバーレイ部３１８ａ，３１８ａから積層体３１６に
流入することになる。このため、フリー磁性層３１４
に、センス電流Ｊの流れる中央部分と、センス電流のほ
とんど流れない両側部分とが発生する。
【０２１１】フリー磁性層３１４全体に亘ってセンス電
流磁界ＨJ が非常に小さいため、後述の図４１に示すよ
うに、センス電流Ｊが流れている中央部分３１４ａとセ
ンス電流のほとんど流れない両側部分３１４ｂ，３１４
ｂとにおいて、各磁界の寄与に大きな差を生じることが
無くなり、フリー磁性層３１４全体において磁化方向の
ずれを生じることがない。図４１は、膜厚１．５ｎｍ
（１５Å）のＣｕからなるバックド層Ｂ１を備えたスピ
ンバルブ型薄膜素子における、センス電流５ｍＡ印加時
のマイクロマグネティックシュミレーションによるフリ
ー磁性層３１４の磁化分布を示すベクトルマップであ
る。この図からわかるように、素子中央部分３１４ａの
磁化方向と、電極オーバーレイ部３１８ａ，３１８ａ下
側の両側部分３１４ｂ，３１４ｂの磁化方向との相違
は、図２２に示すバックド層のない場合に比較して大幅
に改善されている。
【０２１２】したがって、フリー磁性層３１４内に、磁
壁ができて単磁区化が妨げられることに起因して磁化の
不均一が発生することが防止できる。このため、スピン
バルブ型薄膜素子において、バルクハイゼンノイズ発生
を防止し、磁気記録媒体からの信号処理における安定性
（stability）の向上を図ることができる。
【０２１３】以下、本実施形態におけるスピンバルブ型
薄膜素子の製造方法を図面に基づいて説明する。図２６
ないし図３０は本実施形態におけるスピンバルブ型薄膜
素子の製造方法を説明するための正断面図である。
【０２１４】本実施形態においてスピンバルブ型薄膜素
子の製造方法（第２の製造方法）は、概略説明すると、
基板３１０上に、反強磁性層３１１と、この反強磁性層
３１１と接して形成され、反強磁性層３１１との交換結
合磁界により磁化方向が固定される第１の固定磁性層３
１２Ａと、第１の固定磁性層３１２Ａに非磁性中間層３
１２Ｂを介して形成され、第１の固定磁性層３１２Ａの
磁化方向と反平行に磁化方向が揃えられた第２の固定磁
性層３１２Ｃと、第２の固定磁性層３１２Ｃに非磁性導
電層３１３を介して形成され、第２の固定磁性層３１２
Ｃの磁化方向と交差する方向へ磁化方向が揃えられたフ
リー磁性層３１４と、このフリー磁性層３１４の非磁性
導電層３１３に対する逆側に接して形成された非磁性導
電材料からなるバックド層Ｂ１とを少なくとも有する積
層膜３１６’を形成する工程と、積層膜３１６’の上に
積層膜３１６’に対向する下面に切り込み部３７２ａ，
３７２ａの形成されたリフトオフ用レジスト３７２を形
成する工程と、リフトオフ用レジスト３７２に覆われて
いない部分を、反強磁性層３１１の一部を残してイオン
ミリングにより除去し、略台形状の積層体３１６を形成
する工程と、積層体３１６の両側に、イオンビームスパ
ッタ法、ロングスロースパッタ法、コリメーションスパ
ッタ法のいずれかまたはそれらを組み合わせたスパッタ
法により、フリー磁性層３１４の磁化方向を第２の固定
磁性層３１２Ｃ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３１７，３１７を、フリー磁性層３
１４と同じ階層位置に配置されるように形成する工程
と、ハードバイアス層３１７，３１７上、および、リフ
トオフ用レジスト３７２の切り込み部３７２ａ，３７２
ａに対応する積層体３１６上に、ターゲット３７６と基
板３１０との角度を傾斜させた状態で対向させ、イオン
ビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、コリメー
ションスパッタ法のいずれかまたはそれらを組み合わせ
たスパッタ法により、積層体３１６に検出電流を与える
導電層３１８，３１８を形成する工程と、を有する。
【０２１５】さらに詳細に説明すると、まず、図２６に
示すように、基板３１０上に、反強磁性層３１１と、こ
の反強磁性層３１１と接して形成され、反強磁性層３１
１との交換結合磁界により磁化方向が固定される第１の
固定磁性層３１２Ａと、第１の固定磁性層３１２Ａに非
磁性中間層３１２Ｂを介して形成され、第１の固定磁性
層３１２Ａの磁化方向と反平行に磁化方向が揃えられた
第２の固定磁性層３１２Ｃと、第２の固定磁性層３１２
Ｃに非磁性導電層３１３を介して形成され、第２の固定
磁性層３１２Ｃの磁化方向と交差する方向へ磁化方向が
揃えられたフリー磁性層３１４と、このフリー磁性層３
１４の非磁性導電層３１３に対する逆側に接して形成さ
れた非磁性導電材料からなるバックド層Ｂ１とを少なく
とも有する積層膜３１６’を形成する。
【０２１６】ここで、反強磁性層３１１をＸ−Ｍｎ（た
だし、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓのう
ちから選択される１種の元素を示す。）の式で示される
合金からなり、Ｘが３７〜６３原子％の範囲であること
が望ましく、さらにまた、反強磁性層３１１が、Ｘ’−
Ｐｔ−Ｍｎ（ただし、Ｘ’は、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｎ
ｉ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
ｅ、Ｋｒのうちから選択される１種または２種以上の元
素を示す。）の式で示される合金からなり、Ｘ’＋Ｐｔ
が３７〜６３原子％の範囲であることが望ましい。反強
磁性層３１１を上記の材質で形成する場合、第１の固定
磁性層３１２Ａとの界面で交換結合磁界を発生させるに
は、熱処理を施す必要がある。
【０２１７】そして、あらかじめ、図２６に示すよう
に、積層体の両側のみにハードバイアス層と導電層とが
形成されたタイプのスピンバルブ型薄膜素子を用い、前
述のように、このスピンバルブ型薄膜素子を、ある信号
が記録された微小トラック上で、トラック幅方向にて走
査させ、再生出力を検出し、この再生出力のうち、最大
出力の５０％以上の再生出力を発する感度領域と、最大
出力の５０％以下の再生出力を発する不感領域とを定義
する。
【０２１８】次に、この結果に基づき、マイクロトラッ
クプロファイル法によって、あらかじめわかっている不
感領域の幅寸法を考慮しながら、積層膜３１６’上にリ
フトオフ用レジスト３７２を形成する。図２６に示すよ
うに、このレジスト３７２は、トラック幅方向（図中Ｘ
１方向）の幅寸法Ｒ１で平面視して積層膜３１６’を覆
うとともに、このレジスト層３７２には、その下面に切
り込み部３７２ａ，３７２ａが形成されている。この切
り込み部３７２ａ，３７２ａは、積層膜３１６’のうち
不感領域上に形成されるようにし、積層膜３１６’のう
ち感度領域の上は、レジスト３７２が幅寸法Ｒ２を有し
て、完全に覆われた状態にしておく。上記の幅寸法Ｒ２
により、形成される積層体２６上面のトラック幅寸法が
規定される。
【０２１９】次に、図２７に示す工程では、エッチング
により積層膜３１６’の両側を反強磁性層３１１の下側
の一部を残して削り込んで積層体３１６を形成し、さら
に、図２８に示す工程では、積層体３１６の両側にバイ
アス下地層３１７ａ，３１７ａ、ハードバイアス層３１
７，３１７、中間層３１９を成膜する。本実施形態で
は、このハードバイアス層３１７，３１７の成膜およ
び、後の工程で行われる導電層３１８，３１８の成膜の
際に使用されるスパッタ法は、イオンビームスパッタ
法、ロングスロースパッタ法、コリメーションスパッタ
法のいずれかまたはそれらを組み合わせたスパッタ法で
あることが好ましい。
【０２２０】図２８に示すように、本実施形態では、積
層体３１６の形成された基板３１０を、ハードバイアス
層３１７，３１７の組成で形成されたターゲット３７４
から放出されるビームに対して略垂直方向に置き、これ
により例えばイオンビームスパッタ法を用いることによ
り、積層体３１６に対して略垂直方向からハードバイア
ス層３１７，３１７を成膜することができるから、積層
体３１６上に形成されたレジスト３７２の切り込み部３
７２ａ内にハードバイアス層３１７，３１７が入り込ん
で形成されることがない。また、バイアス下地層３１７
ａ，３１７ａ上にターゲット３７４から叩き出された粒
子を積層する際、上記粒子から構成されるハードバイア
ス層３１７，３１７の上面３１７ｂ，３１７ｂがフリー
磁性層３１４の上面から下面までの間と同じ階層位置で
積層体３１６の側面と接合されるように上記粒子の積層
厚を調製し、より好ましくは上記粒子から構成されるハ
ードバイアス層３１７，３１７の上面３１７ｂ，３１７
ｂがフリー磁性層３１４の膜厚の半分の厚みの位置まで
の間と同じ階層位置で積層体３１６の側面と接合される
ように上記粒子の積層厚が調製する。なお、レジスト３
７２上にも、バイアス下地層３１７ａ、ハードバイアス
層３１７、中間層３１９と同じ組成の層３１７ａ’，３
１７’，３１９’がそれぞれ形成される。
【０２２１】つぎに、図２９に示す工程では、積層体３
１６に対して斜め方向から、Ａｒによるイオンミリング
や、逆スパッタ等を行い、切り込み部３７２ａ内に対応
する積層体３１６表面の一部を除去する。これにより、
酸化層３１５ａ、保護層３１５およびバックド層Ｂ１の
一部を除去し、導電層３１８が直接積層体３１６に接触
する部分を形成する。
【０２２２】図３０に示す工程では、積層体３１６に対
して斜め方向から、ハードバイアス層３１７上に導電層
３１８を成膜し、この際、導電層３１８を、積層体３１
６上に設けられたレジスト膜３７２の切り込み部３７２
ａ内にまで成膜する。ここで、例えば、積層体３１６が
形成された基板３１０に対し、導電層３１８の組成で形
成されたターゲット３７６を斜めに傾けてターゲット３
７６を基板３１０上で移動または回転させながら、イオ
ンビームスパッタ法により導電層３１８をハードバイア
ス層３１７上に成膜する。このとき、斜め方向からスパ
ッタされる導電層３１８はハードバイアス層３１７上の
みならず、積層体３１６の上に形成されたレジスト層３
７２の切り込み部３７２ａ内部にも侵入して成膜され、
オーバーレイ部３１８ａを形成する。すなわち、切り込
み部３７２ａ内に成膜された導電層３１８のオーバーレ
イ部３１８ａは、積層体３１６の上記不感領域を覆う位
置に成膜される。
【０２２３】なお、図３０では、基板３１０を固定して
ターゲット３７６をこの基板３１０に対して斜めに移動
または回転させているが、ターゲット３７６を固定して
基板３１０側をターゲット３７６に対して斜め方向に移
動または回転させてもよい。また、図６に示すように、
レジスト３７２の上の層３１９’には、導電層３１８と
同じ組成の層３１８’が形成される。
【０２２４】そして、次の工程では、図３０に示すレジ
スト３７２を、レジスト剥離液を用いながらリフトオフ
によって除去し、これによって、図２５に示す、積層体
３１６のうち不感領域上まで導電層３１８が形成された
スピンバルブ型薄膜磁気素子（スピンバルブ型薄膜素
子）が完成する。ここで、本実施形態では、導電層３１
８におけるオーバーレイ部３１８ａのトラック幅方向長
さ寸法を、レジスト３７２のトラック幅方向の幅寸法Ｒ
１と幅寸法Ｒ２とにより切り込み部３７２ａのトラック
幅方向寸法を設定することにより、０．０３μｍ〜０．
１０μｍに設定することができる。
【０２２５】本実施形態におけるスピンバルブ型薄膜素
子の製造方法によれば、フォトレジスト３７２を一回形
成するのみで、積層体３１６、ハードバイアス層３１
７、および、導電層３１８を所望の形状に形成すること
ができ、かつ、ターゲット３７４，３７６と基板３１０
との角度を傾斜させないかまたは傾斜させた状態で対向
させることを選択したスパッタ法により、ハードバイア
ス層３１７および導電層３１８を所望の形状に形成し、
工程数の少ない状態で、図２５に示す、スピンバルブ型
薄膜素子を容易に得ることができる。
【０２２６】なお、図２５に示したスピンバルブ型薄膜
素子では、導電層３１８，３２８のオーバーレイ部３１
８ａ，３１８ａが積層体３１６の上面の露出しているバ
ックド層Ｂ１に接続されている場合について説明した
が、導電層３１８とハードバイアス層３１７の間の中間
層３１９、３１９が積層体３１６の上面両側まで延びて
おり、この中間層３１９、３１９を介してオーバーレイ
部３１８ａ，３１８ａがバックド層Ｂ１に接続された構
成であってもよい。次に、このような構成のスピンバル
ブ型薄膜素子の製造方法（第３の製造方法）は図３１乃
至図 を用いて説明する。このスピンバルブ型薄膜素子
の製造方法は、概略説明すると、先に述べた第２の製造
方法と同様にして積層膜３１６’を形成する工程と、上
記第２の製造方法と同様にして切り込み部３７２ａの形
成された第１のリフトオフ用レジスト３７０を形成する
工程と、第１のリフトオフ用レジスト３７０に覆われて
いない部分を、反強磁性層３１１の一部を残してイオン
ミリング等により除去し、略台形状の積層体３１６を形
成する工程と、積層体３１６の両側に、上記の第２の製
造方法で用いたものと同様のスパッタ法によりハードバ
イアス層３１７，３１７をフリー磁性層３１４と同じ階
層位置に配置されるように形成する工程と、第１のリフ
トオフ用レジスト３７０を剥離する工程と、積層体３１
６に接する第１のリフトオフ用レジスト３７０の積層体
３１６両側方向の寸法Ｒ３よりも、積層体３１６に接触
している積層体３１６両側方向の寸法Ｒ４が幅狭に設定
され、かつ、積層体３１６に対向する下面に切り込み部
３８２ａの形成された第２のリフトオフ用レジスト３８
２を積層体３１６の上に形成する工程と、第２のリフト
オフ用レジスト３８２に覆われていない部分に第２の製
造方法で用いたものと同様のスパッタ法により導電層３
１８、３１８を形成する工程と、を有する。
【０２２７】さらに詳細に説明すると、まず、図２６に
示した第７の実施形態のスピンバルブ型薄膜素子の製造
方法と同様にして、基板３１０上に、反強磁性層３１１
と、第１の固定磁性層３１２Ａと、非磁性中間層３１２
Ｂと、第２の固定磁性層３１２Ｃと、非磁性導電層３１
３と、フリー磁性層３１４と、バックド層Ｂ１を順次積
層して積層膜３１６’を形成する。ここで、反強磁性層
３１１を上記Ｘ−Ｍｎの式で示される合金、あるいは上
記Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎの式で示される合金で形成する場
合、第１の固定磁性層３１２Ａとの界面で交換結合磁界
を発生させるには、熱処理を施す必要がある。
【０２２８】次に、積層膜３１６’上に第１のリフトオ
フ用レジスト３７０を形成する。ここで、図３１に示す
ように、このレジスト３７０は、トラック幅方向（図中
Ｘ１方向）の幅寸法Ｒ１’で平面視して積層膜３１６’
を覆うとともに、このレジスト３７０は、トラック幅方
向（図中Ｘ１方向）幅寸法Ｒ３を有して、積層膜３１
６’と接触した状態にしておく。また、このレジスト層
３７０には、その下面に切り込み部３７２ａ，３７２ａ
が形成されており、この切り込み部３７２ａ，３７２ａ
は、後述のリフトオフが可能な大きさであればよく、図
２６に示すレジスト３７２のＸ１方向幅寸法Ｒ２より幅
寸法Ｒ３を大きく設定することも可能である。
【０２２９】上記の幅寸法Ｒ１’により、形成される積
層体３１６上面のトラック幅寸法が規定される。このレ
ジスト層３７０幅寸法Ｒ１’は、図２６に示すレジスト
３７２のＸ１方向幅寸法Ｒ１より大きく設定するつま
り、 Ｒ１＜Ｒ１’ と設定することも可能である。これは、オーバーレイ部
３２８ａ，３２８ａを不感領域のみならず感度領域にま
で形成した場合でも、前述の第７の実施形態において説
明したように、センス電流磁界の影響を低減し、素子の
再生特性を向上可能なため、オーバーレイ部３２８ａ，
３２８ａのトラック幅方向の長さ寸法、即ち、オーバー
レイ長に関わりなく、オーバーレイ部３２８ａ，３２８
ａの先端どうしの間隔の幅寸法により、スピンバルブ型
薄膜素子の磁気的トラック幅を規定することが可能なた
めである。同時に、これにより、オーバーレイ部３２８
ａ，３２８ａのトラック幅方向の長さ寸法、即ち、オー
バーレイ長を長く設定することが可能となる。
【０２３０】次に、図３１に示す工程では、エッチング
により積層膜３１６’の両側を反強磁性層３１１の下側
の一部を残して削り込んで積層体３１６を形成し、さら
に、図３２に示す工程では、積層体３１６の両側にバイ
アス下地層３１７ａ，３１７ａ、ハードバイアス層３１
７，３１７を成膜する。本実施形態では、このハードバ
イアス層３１７，３１７の成膜および、後の工程で行わ
れる導電層３１８，３１８の成膜の際に使用されるスパ
ッタ法は、イオンビームスパッタ法、ロングスロースパ
ッタ法、コリメーションスパッタ法のいずれかまたはそ
れらを組み合わせたスパッタ法であることが好ましい。
【０２３１】図３２に示すように、本実施形態では、積
層体３１６の形成された基板３１０を、ハードバイアス
層３１７，３１７の組成で形成されたターゲット３７４
から放出されるビームに対して略垂直方向に置き、これ
により例えばイオンビームスパッタ法を用いることによ
り、積層体３１６に対して略垂直方向からハードバイア
ス層３１７，３１７を成膜することができるから、積層
体３１６上に形成されたレジスト３７０の切り込み部３
７２ａ内にハードバイアス層３１７，３１７が入り込ん
で形成されることがない。また、バイアス下地層３１７
ａ，３１７ａ上にターゲット３７４から叩き出された粒
子を積層する際、上記粒子から構成されるハードバイア
ス層３１７，３１７の上面３１７ｂ，３１７ｂがフリー
磁性層３１４の上面から下面までの間と同じ階層位置で
積層体３１６の側面と接合されるように上記粒子の積層
厚を調製し、より好ましくは上記粒子から構成されるハ
ードバイアス層３１７，３１７の上面３１７ｂ，３１７
ｂがフリー磁性層３１４の膜厚の半分の厚みの位置まで
の間と同じ階層位置で積層体３１６の側面と接合される
ように上記粒子の積層厚を調製する。なお、レジスト３
７０上にも、バイアス下地層３１７ａ、ハードバイアス
層３１７と同じ組成の層３２７ａ’，３２７’がそれぞ
れ形成される。
【０２３２】次に、第１のリフトオフ用レジスト３７０
を、レジスト剥離液を用いながらリフトオフによって除
去し、図３３に示す工程では、積層体３１６上に第２の
リフトオフ用レジスト３８２を形成する。このフォトレ
ジスト３８２は、図３３に示すように、トラック幅方向
（図中Ｘ１方向）の幅寸法Ｒ４で平面視して積層体３１
６に接触するとともに、トラック幅方向（図中Ｘ１方
向）の幅寸法Ｒ５で平面視して積層体３１６を覆う状態
とされる。このレジスト層３８２には、その下面に切り
込み部３８２ａ，３８２ａが形成されている。
【０２３３】ここで、第２のリフトオフ用レジスト２８
２は、図３３に示すように積層体３１１のトラック幅方
向中央に位置するように設けられる。これにより、後の
工程により形成される左右のオーバーレイ部３１８ａ，
３１８ａにおけるトラック幅方向長さ寸法をそれぞれ等
しく設定する。また、上記の幅寸法Ｒ４と幅寸法Ｒ５と
の差、つまり、トラック幅方向両端部における幅寸法の
差を設定することにより、積層体３１６に対して形成さ
れる導電層３１８，３１８のうち一方の導電層３１８
が、他方の導電層３１８に向かって積層体３１６の表面
に延出する長さ、つまり、オーバーレイ部３２８ａのト
ラック幅方向寸法即ちオーバーレイ長が規定されるとと
もに、幅寸法Ｒ４により、スピンバルブ型薄膜素子の磁
気的トラック幅寸法を設定することができる。
【０２３４】その後、図３４の工程においては、積層体
３１６に対して斜め方向から、Ａｒによるイオンミリン
グや、逆スパッタ等を行い、第２のリフトオフ用レジス
ト３８２が形成されていない部分に対応する積層体３１
６表面の一部を除去する。これにより、酸化層３１５
ａ、保護層３１５およびバックド層Ｂ１の一部を除去し
て、導電層３１８と積層体３１６とが接続する部分を形
成する。図３５に示す工程では、積層体３１６に対し
て、イオンビームスパッタ法などにより、ハードバイア
ス層３１７上にＴａからなる中間層３１９を成膜し、同
時に、露出したバックド層Ｂ１上にこの中間層３１９に
連続した連続部３１９ａを成膜する。次いで、同様にし
てイオンビームスパッタ法を行うことにより、この中間
層３１９および連続部３１９ａ上に、Ｃｒからなる導電
層３１８を、エピタキシャル成長させながら成膜する。
【０２３５】なお、図３５に示すように、レジスト３８
２の上には、中間層３１９と同じ組成の層３２９’、お
よび、導電層３１８と同じ組成の層３２８’が形成され
る。そして、次の工程では、図３５に示すレジスト３８
２を、レジスト剥離液を用いながらリフトオフによって
除去し、これによって、積層体３１６のうち不感領域上
まで中間層３１９および導電層３１８が形成されたスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子（スピンバルブ型薄膜素子）が
完成する。
【０２３６】ここで、本実施形態では、上記のオーバー
レイ部３１８ａのトラック幅方向寸法を、第１のリフト
オフ用レジスト３７０の積層体３１６両側方向（トラッ
ク幅方向）の寸法Ｒ１’と、第２のリフトオフ用レジス
ト３８２の積層体３１６両側方向における幅寸法Ｒ５と
の差を、０．２μｍ〜１．０μｍに設定する、つまり、
トラック幅方向両端部におけるレジスト７０，８２の幅
寸法の差（Ｒ１’−Ｒ５）をそれぞれ、０．１μｍ〜
０．５μｍに設定することにより、０．１μｍ〜０．５
μｍに設定することができる。
【０２３７】この第３のスピンバルブ型薄膜素子の製造
方法によれば、形成した積層膜３１６’に、幅寸法が異
なり、かつ、切り込み部の形成された２種類のリフトオ
フ用レジスト３７０，３８２を２回形成する２レジスト
工程により、積層体３１６およびハードバイアス層３１
７を形成し、かつ、イオンビームスパッタ法、ロングス
ロースパッタ法、コリメーションスパッタ法のいずれか
またはそれらを組み合わせたスパッタ法により、ターゲ
ット３７６と基板３１０との角度を傾斜させないかまた
は傾斜させた状態で対向させることを選択して、中間層
３１９，導電層３１８を所望の形状に形成し、上記のス
ピンバルブ型薄膜素子を容易に得ることができる。
【０２３８】この場合、上述した第２の製造方法におい
てフォトレジスト３７２を一回形成する製造方法に比べ
て、導電層３１８のオーバーレイ部３１８ａ長さを大き
く設定することができるとともに、切れ込み部３８２ａ
のトラック幅方向寸法と関係なくオーバーレイ部３１８
ａ，３１８ａを形成することが可能なため、このオーバ
ーレイ部３１８ａ，３１８ａの厚み寸法、特にセンス電
流が積層体３１６に流入する先端部分の厚み寸法を大き
く設定することが可能となり、サイドリーディングの発
生をより一層防止することが可能となる。
【０２３９】［第８の実施形態］図３６は、本発明の第
８実施形態のスピンバルブ型薄膜素子を記録媒体との対
向面側から見た場合の構造を示した断面図である。図３
７は、このスピンバルブ型薄膜素子をトラック幅方向か
ら見た断面図を示す。本実施形態においても、ボトム型
（Bottom type ）のシンセティックフェリピンド型（sy
nthetic-ferri-pinned spin-valves）とされ、図２５に
示した第７実施形態と異なるところは、フリー磁性層が
シンセティックフェリフリー型（synthetic-ferri-free
spin-valves）とされた点である。
【０２４０】図３６において、符号３１１は、基板３１
０上に設けられた反強磁性層である。この反強磁性層３
１１の上には、固定磁性層３１２が形成されている。こ
の固定磁性層３１２は、第１の固定磁性層３１２Ａと、
第１の固定磁性層３１２Ａの上に非磁性中間層３１２Ｂ
を介して形成され、第１の固定磁性層３１２Ａの磁化方
向と反平行に磁化方向が揃えられた第２の固定磁性層３
１２Ｃとからなる。この第２の固定磁性層３１２Ｃの上
には、Ｃｕ（銅）等からなる非磁性導電層３１３が形成
され、さらに、非磁性導電層３１３の上には、シンセテ
ィックフェリフリー型のフリー磁性層４４４が形成され
ている。フリー磁性層４４４は、第１、第２のフリー磁
性層４４４Ａ，４４４Ｃが非磁性中間層４４４Ｂを介し
て２つに分断されており、分断された層４４４Ａ，４４
４Ｃどうしで磁化の向きが１８０゜異なるフェリ磁性状
態に形成されている。第１のフリー磁性層４４４Ａは、
バックド層Ｂ１側に設けられ、第２のフリー磁性層４４
４Ｃは非磁性導電層３１３側に設けられている。
【０２４１】第１，第２のフリー磁性層４４４Ａ，４４
４Ｃは、第７の実施形態のフリー磁性層３１４と同様の
材質からなり、非磁性中間層４４４Ｂ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。また、第１のフ
リー磁性層４４４Ａおよび第２のフリー磁性層４４４Ｃ
は、例えば、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、あるいはＣ
ｏＮｉＦｅ合金などで形成されることができる。ここ
で、第１のフリー磁性層４４４Ａと第２のフリー磁性層
４４４Ｃの厚さは異なって形成されている。また、これ
ら第１のフリー磁性層４４４Ａおよび第２のフリー磁性
層４４４Ｃはそれぞれ２層で形成されることもできる。
第１のフリー磁性層４４４Ａの層および第２のフリー磁
性層４４４Ｃの、非磁性中間層４４４Ｂおよびバックド
層Ｂ１に接する側には、それぞれＣｏ層が形成されてい
るものとしてもよい。これにより抵抗変化率を大きくで
き、しかも非磁性中間層４４４Ｂおよびバックド層Ｂ１
との拡散を防止することができる。第２のフリー磁性層
４４４Ｃと第２の固定磁性層３１２Ｃの非磁性導電層３
１３と接する側には、Ｃｏ層を有することが好ましい。
【０２４２】フリー磁性層４４４の上には、バックド層
Ｂ１が設けられ、バックド層Ｂ１の上には、Ｔａなどで
形成された保護層３１５が形成され、この保護層３１５
の上側が、酸化タンタル（Ｔａ−Oxide ）からなる酸化
層３１５ａとされている。図３６に示すように、上記反
強磁性層３１１の一部から酸化層３１５ａまでの各層に
より、略台形状の断面形状を有する積層体４４６が構成
されている。
【０２４３】また、符号３１７，３１７はハードバイア
ス層、３１８，３１８は導電層、３１９は中間層を示し
ている。ハードバイアス層３１７，３１７は、積層体４
４６の両側位置に張り出している反強磁性層３１１上に
バイアス下地層３１７ａを介して形成されている。この
ハードバイアス層３１７，３１７上には、Ｔａからなる
中間層３１９を介して導電層３１８，３１８が形成され
ている。ハードバイアス層３１７，３１７の上面３１７
ａ，３１７ａは、第２のフリー磁性層４４４Ｃの上面か
ら下面までの間と同じ階層位置で積層体４４６の側面と
接合されている。これによりハードバイアス３１７，３
１７からの漏れ磁界を第２のフリー磁性層４４４Ｃのみ
にかけることができる。また、ハードバイアス層３１
７，３１７の上面３１７ａ，３１７ａは、第２のフリー
磁性層４４４Ｃの上面から第２のフリー磁性層４４４Ｃ
の膜厚の半分の厚みの位置までの間と同じ階層位置で積
層体４４４６の側面と接合されていることが好ましい。
これによりハードバイアス層３１７，３１７から強いバ
イアス磁界が第２のフリー磁性層４４４ｃに対してかけ
られる。なお、ここで、非磁性中間層４４４Ｂおよび第
１のフリー磁性層４４４Ａは、第７の実施形態において
図２５に基づいて説明したバックド層Ｂ１を設けた場合
と同様に、センス電流Ｊの流れる中心位置をフリー磁性
層側に移動させ、フリー磁性層におけるセンス電流磁界
ＨJ を弱める働きがあるため、バックド層Ｂ１を省略し
たシンセティックフェリフリー型の構造とすることもで
きる。
【０２４４】フリー磁性層４４４においては、第２のフ
リー磁性層４４４Ｃの磁化方向がハードバイアス層３１
７，３１７の磁束によって図示Ｘ１方向に固定され、第
１のフリー磁性層４４４Ａの磁化方向が図示Ｘ１方向と
反対方向に固定されている。第１のフリー磁性層４４４
Ａは、交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）によって第２
のフリー磁性層４４４Ｃと磁気的に結合されて、図示Ｘ
１方向の反対方向に磁化された状態となっている。第１
のフリー磁性層４４４Ａおよび第２のフリー磁性層４４
４Ｂの磁化は、フェリ状態を保ちながら、外部磁界の影
響を受けて反転自在とされてる。即ち、第２のフリー磁
性層４４４Ｃの磁化方向がハードバイアス層３１７，３
１７により図示Ｘ1方向に揃えられると、第１のフリー
磁性層４４４Ａの磁化方向が図示Ｘ1方向の反対方向に
揃えられる。
【０２４５】また、第２のフリー磁性層４４４Ｃの厚さ
ｔ2は、第１のフリー磁性層４４４Ａの厚さｔ1よりも厚
く形成されている。また、第１のフリー磁性層４４４Ａ
及び第２のフリー磁性層４４４Ｃの飽和磁化をそれぞれ
Ｍ1、Ｍ2としたとき、第１のフリー磁性層４４４Ａ及び
第２のフリー磁性層４４４Ｃの磁気的膜厚はそれぞれＭ
1・ｔ1、Ｍ2・ｔ2となる。そしてフリー磁性層４４４
は、第１のフリー磁性層４４４Ａと第２のフリー磁性層
４４４Ｃとの磁気的膜厚の関係を、Ｍ2・ｔ2＞Ｍ1・ｔ1
とするように構成されている。第１、第２のフリー磁性
層４４４Ａ，４４４Ｃの磁気的膜厚の関係がＭ2・ｔ2＞
Ｍ1・ｔ1とされていることから、第２のフリー磁性層４
４４Ｃの磁化が残存した状態となり、フリー磁性層４４
４全体の磁化方向が図示Ｘ1方向に揃えられる。このと
きのフリー磁性層４４４の実効膜厚は、（Ｍ2・ｔ2−Ｍ
1・ｔ1）となる。
【０２４６】また、第１のフリー磁性層４４４Ａと第２
のフリー磁性層４４４Ｃは、それぞれの磁化方向が反平
行方向となるように反強磁性的に結合され、かつ磁気的
膜厚の関係がＭ2・ｔ2＞Ｍ1・ｔ1とされていることか
ら、人工的なフェリ磁性状態とされている。またこれに
より、フリー磁性層４４４の磁化方向と固定磁性層３１
２の磁化方向とが交差する関係となっている。本実施形
態のスピンバルブ型薄膜素子では、第２のフリー磁性層
４４４Ｃの磁気的膜厚を、第１のフリー磁性層４４４Ａ
の磁気的膜厚よりも大きくすることにより、これら第
１、第２のフリー磁性層の磁気的膜厚の差分がフリー磁
性層の磁気的な実効膜厚となる。従って、第１、第２の
フリー磁性層４４４Ａ，４４４Ｃの膜厚を適宜調整して
フリー磁性層４４４の実効膜厚を薄くすることにより、
フリー磁性層４４４の磁化方向を僅かな大きさの外部磁
界により変動させることができ、スピンバルブ型薄膜磁
気素子（スピンバルブ型薄膜素子）の感度を高くするこ
とが可能となる。また、フリー磁性層４４４全体の厚さ
をある程度厚くできるので、抵抗変化率が極端に小さく
なることがなく、スピンバルブ型薄膜素子の感度を高く
することが可能となる。
【０２４７】また、ハードバイアス層３１７，３１７の
上面３１７ａ，３１７ａが、第２のフリー磁性層４４４
Ｃの上面から下面までの間と同じ階層位置で積層体４４
６の側面と接合されたことにより、第１のフリー磁性層
４４４Ａに付与したい磁化方向と逆向きの方向に作用さ
せる強い磁場が積層体４４６の側面上端付近でのハード
バイアス層の先端部からかかるのを回避でき、第１のフ
リー磁性層４４４Ａの両端部の磁化の方向が乱れるのを
改善でき、第１のフリー磁性層４４４Ａの両端部の磁化
の方向が乱れることに起因して磁化の向きが第１のフリ
ー磁性層４４４Ａの磁化の向きと逆向きに揃えられる第
２のフリー磁性層４４４Ｃの両端部の磁化の方向が乱れ
ることを防止でき、第１、第２のフリー磁性層４４４
Ａ，４４４Ｄの反強磁的な結合を安定して維持させてフ
リー磁性層４４４のフェリ磁性状態を保つことができ、
従って、スピンバルブ型薄膜素子の感度を低下させるこ
となく、トラック幅の両端の再生波形に異常が生じるの
を防止でき、再生波形の安定性を向上できる。また、ハ
ードバイアス層３１７，３１７の上面３１７ａ，３１７
ａは、第２のフリー磁性層４４４Ｃの上面から第２のフ
リー磁性層４４４Ｃの膜厚の半分の厚みの位置までの間
と同じ階層位置で積層体４４６の側面と接合されている
ことにより、第１のフリー磁性層の両端部の磁化の方向
が乱れるのを改善でき、第１のフリー磁性層の両端部の
磁化の方向が乱れることに起因して磁化の向きが第１の
フリー磁性層の磁化の向きと逆向きに揃えられる第２の
フリー磁性層の両端部の磁化の方向が乱れることを防止
できるうえ、第２のフリー磁性層に対しては付与したい
磁化方向と同じ向きに作用させる強い磁場が与えられ、
スピンバルブ型薄膜素子の感度をより高くでき、しかも
トラック幅の両端の再生波形に異常が生じるのを防止で
き、再生波形の安定性を向上できる。本実施形態のスピ
ンバルブ型薄膜素子によれば、図１ないし図６に示す第
１実施形態におけるスピンバルブ型薄膜素子と同等の効
果を奏するとともに、さらに、シンセティックフェリフ
リー型（synthetic-ferri-free spin-valves）とされて
いるため、大きな抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが
可能になる。
【０２４８】本実施形態におけるスピンバルブ型薄膜素
子の製造方法においては、積層膜を形成する工程におい
てフリー磁性層を第２のフリー磁性層と非磁性中間層と
第１のフリー磁性層から構成し、また、ハードバイアス
層を形成する工程においてスパッタを行う際、上記ハー
ドバイアス層の上面が、上記第２のフリー磁性層の上面
から下面までの間と同じ階層位置で積層体の側面と接合
されるようにハードバイアス層の厚みを調製するように
する以外は、図２６ないし図３０に示す第２の製造方
法、または、図３１乃至図３５の第２の製造方法におけ
るスピンバルブ型薄膜素子の製造方法とほぼ同様にして
行うことができる。なお、第８の実施形態のスピンバル
ブ型薄膜素子においては、導電層３１８，３１８を積層
体４４６の両側から該積層体４４６の中央部分に向けて
この積層体４４６の表面に延出して被着形成された場合
について説明したが、導電層３１８，３１８が積層体４
４６の表面に延出されていないタイプのものも本発明の
範囲に含まれる。
【０２４９】次に、本発明の薄膜磁気へッドについて詳
しく説明する。図１７は、本発明の薄膜磁気ヘッドの一
例を示した図である。本発明の薄膜磁気へッドが従来の
薄膜磁気ヘッドと異なるところは、磁気抵抗効果素子層
２４５に、上述した本発明の実施形態のスピンバルブ型
薄膜素子が備えられてなる薄膜磁気へッドであるところ
である。上記スピンバルブ型薄膜素子は、薄膜磁気へッ
ド（再生用ヘッド）を構成する最も重要な箇所である。
【０２５０】本発明の薄膜磁気へッドを製造するには、
まず、図１６および図１７に示す磁性材料製の下部シー
ルド層２５３上に下部ギャップ層２５４を形成した後、
磁気抵抗効果素子層２４５を形成する上述した本発明の
実施形態のスピンバルブ型薄膜素子を成膜する。その
後、上記スピンバルブ型薄膜素子の上に上部ギャップ層
２５６を介して上部シールド層２５７を形成すると、Ｍ
Ｒヘッド（読出ヘッド）ｈ１が完成する。続いて、上記
ＭＲヘッドｈ１の上部シールド層２５７と兼用である下
部コア層２５７の上に、ギャップ層２６４を形成し、
その上に螺旋状のコイル層２６６を、第１の絶縁材料層
２６７Ａおよび第２の絶縁材料層２６７Ｂで囲むように
形成する。さらに、第２絶縁材料層２６７Ｂの上に上部
コア層２６８を形成し、上部コア層２６８の上に、保護
層２６９を設けることによって薄膜磁気へッドとされ
る。
【０２５１】このような薄膜磁気へッドは、上述した本
発明の実施形態のスピンバルブ型薄膜素子が備えられて
なる薄膜磁気へッドであるので、フリー磁性層の磁区制
御を良好に行うことができる安定性に優れた薄膜磁気へ
ッドとなる。
【０２５２】なお、薄膜磁気ヘッドのスライダ部分の構
成およびインダクティブヘッドの構成は、図１６〜図１
８に示すものに限定されず、その他の種々の構造のスラ
イダおよびインダクティブヘッドを採用することができ
るのは勿論である。
【０２５３】（実験例１）本発明では、スピンバルブ型
薄膜磁気素子において、バックド層を形成したことによ
るアシンメトリーの改善の関係と、トラック幅と電極層
オーバーレイ部と、再生出力／実行再生トラック幅比、
および、ノイズとの関係について測定した。実験に使用
したスピンバルブ型薄膜磁気素子は、図３１乃至図３５
に示す第３の製造方法と同様にして作製したスピンバル
ブ型薄膜素子であり、すなわち、積層体の表面に延出し
た導電層が中間層を介してバックド層に接続されている
以外は図２５に示したスピンバルブ型薄膜素子と同様の
ものである。ここで、図２５におけるトラック幅寸法Ｏ
−Ｔｗを０．５μｍとして形成し、オーバーレイ部の幅
寸法Ｔ６を０．５μｍとして形成した。積層体における
各層の膜厚は、下からＴａ３０／ＰｔＭｎ１５０／Ｃｏ
２０／Ｒｕ８／Ｃｏ２５／Ｃｕ* ２７／Ｃｏ５／ＮｉＦ
ｅ３０／Ｃｕ２０／Ｔａ２０（各数字はそれぞれの膜厚
のÅ単位に対応する）に設定されている。
【０２５４】まず、このスピンバルブ型薄膜磁気素子に
おいて、導電層から与えるセンス電流の大きさを変化さ
せて、アシンメトリーを測定した。その結果を、図４２
（ｂ）に示す。これに対し、図４０（ａ）に模式的に示
すようなバックド層（Ｃｕ* ）がない点が異なる比較例
のスピンバルブ型薄膜磁気素子を作成し、同様に、導電
層から与えるセンス電流の大きさを変化させて、アシン
メトリーを測定した。その結果を、図４２（ａ）に示
す。
【０２５５】図４２に示すように、バックド層の存在に
よって、アシンメトリーが減少していることがわかる。
特に、実使用状態のセンス電流５ｍＡ程度において、比
較例においては１５％以上であったアシンメトリーが、
−３％程度に改善されていることが解る。
【０２５６】（実験例２）次に、このスピンバルブ型薄
膜磁気素子において、素子高さを変化させて形成した複
数のスピンバルブ型薄膜磁気素子を形成し、再生出力／
実効再生トラック幅比を測定した。ここで、素子高さと
は、図１におけるＹ方向の感度領域の幅寸法である。そ
れに対し、図２２に模式的に示すような導電層のオーバ
ーレイ部のない比較例のスピンバルブ型薄膜磁気素子に
おいて、素子高さを変化させて形成した複数のスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子を形成し、再生出力／実効再生トラ
ック幅比を測定した。その結果を、図４４に示す。
【０２５７】図４４に示すように、導電層のオーバーレ
イ部を設けることにより、再生出力／実効再生トラック
幅比が改善されていることが解る。特に、０．４μｍの
素子高さにおいて、比較すると、約１．６倍の出力が得
られている。ここで、上記の実施例において、マイクロ
トラックプロファイル法により再生出力を測定し、その
結果を図４５（ａ）に示す。同様に、比較例において、
マイクロトラックプロファイル法により再生出力を測定
し、その結果を図４５（ｂ）に示す。図４５によれば、
オーバーレイ部のないクロストラック位置０±０．５μ
ｍにおいて、ほぼ出力が得られ、オーバーレイ部のある
クロストラック位置−０．５μｍ以下および０．５μｍ
以上においては、ベースに等しい出力が得られているこ
とが解る。つまり、電極層の位置と感度領域および不感
領域の位置がほぼ一致していることが解る。ここで、実
効再生トラック幅は０．６μｍ程度であることが解る。
さらに、図４５（ａ）の実施例と図４５（ｂ）の比較例
とを比べると、ベース出力に対して最大出力が相対的に
増大していることが解る。これにより、直流抵抗値を低
減でき、かつ、再生出力に隣接トラック信号を読むサイ
ドリーディングによるノイズを発生しないこと、かつ、
実効トラック幅あたりの再生出力が大幅に向上すること
が解る。
【０２５８】（実験例３）次に、ボトムタイプのシンセ
ティックフェリフリー型スピンバルブ型薄膜磁気素子に
おいて、ハードバイアス層の上面を第２のフリー磁性層
の上面から下面までの間の同じ階層位置で積層体の側面
と接合したことによる第１、第２のフリー磁性層の両端
部の磁化の方向の乱れの改善の関係についてマイクロマ
グネティックシュミレーションにより調べた。実験に使
用したスピンバルブ型薄膜磁気素子は、フリー磁性層と
保護層との間にバックド層がなく、導電層が積層体の表
面に延出していない以外は図３６乃至図３７に示すスピ
ンバルブ型薄膜素子と同様の素子（実施例のスピンバル
ブ型薄膜素子）である。その結果を図４６に示す。図４
６（ａ）は実施例の素子の第１のフリー磁性層の磁化の
分布を示す図であり、図４６（ｂ）は実施例の素子の第
２のフリー磁性層の磁化の分布を示す図である。
【０２５９】また、ここでの実施例のスピンバルブ型薄
膜素子の光学トラック幅寸法は０．６μｍとしたもので
ある。また、実施例のスピンバルブ型薄膜素子の積層体
における各層の膜厚は、下からＴａ３０／ＰｔＭｎ１５
０／Ｃｏ２０／Ｒｕ８／Ｃｏ２５／Ｃｕ２７／Ｃｏ５／
ＮｉＦｅ４０／Ｒｕ８／ＮｉＦｅ２５／Ｔａ２０（各数
字はそれぞれの膜厚のÅ単位に対応する）に設定されて
いる。第１のフリー磁性層の磁気的膜厚は、４．５２×
１０-4（Ｔ・ｎｍ）、第２のフリー磁性層の磁気的膜厚
は、７．１６×１０-4（Ｔ・ｎｍ）、第１と第２のフリ
ー磁性層間の反平行結合磁界５８．４ｋＡ／ｍとした。
また、この積層体の両側のＣｏＰｔからなるハードバイ
アス層の厚みは、約３０ｎｍ（３００Å）、各ハードバ
イアス層上に設けられたＣｒからなる導電層の厚みは、
２．５ｎｍ（２５Å）とした。ハードバイアス層の磁気
的膜厚は、１．８８×１０-3（Ｔ・ｎｍ）とした。ま
た、ハードバイアス層の上面の積層体の側面との接合点
は、第２のフリー磁性層の厚みの半分の位置とした。ま
た、上記積層体の側面と、ハードバイアス層との間に介
在されたバイアス下地層の厚みは、２ｎｍ（２０Å）と
した。また、ハードバイアス磁界の方向は、Ｘ１方向と
した。
【０２６０】それに対し図２３に示すようなハードバイ
アス層の上面が積層体の上面より突出した（ハードバイ
アス層の上面が第２のフリー磁性層の上面より上方で接
合された）比較例のスピンバルブ型薄膜磁気素子におい
て、第１、第２のフリー磁性層の両端部の磁化の方向の
乱れについてマイクロマグネティックシュミレーション
により調べた。その結果を、図４７に示す。図４７
（ａ）は、比較例の素子の第１のフリー磁性層の磁化の
分布を示す図であり、図４７（ｂ）は比較例の素子の第
２のフリー磁性層の磁化の分布を示す図である。また、
ここでの比較例のスピンバルブ型薄膜素子の光学トラッ
ク幅寸法および積層体の各層の構成材料および膜厚、ハ
ードバイアス層および導電層の構成材料、第１、第２の
フリー磁性層の磁気的膜厚、ハードバイアス層の磁気的
膜厚、上記積層体と上記ハードバイアス間に介在された
バイアス下地層の厚みは上記実施例と同様であるが、各
ハードバイアス層の積層体との接合面の上面は上記積層
体の第２のフリー磁性層の上面より約５．３ｎｍ（５３
Å）突出するように設定した。
【０２６１】図４７に示した結果からハードバイアス層
の上面が積層体の上面より突出した比較例のスピンバル
ブ型薄膜素子においては、図４７（ａ）に示すように第
１のフリー磁性層の両端には、ハードバイアス層から強
い逆方向磁界がかかり、第２のフリー磁性層との結合磁
界と競合（フラストレーション）するために、両端の磁
化方向が乱れ、Ｘ１方向と逆方向に揃っていない。ま
た、第２のフリー磁性層の両端の磁化方向も乱れ、Ｘ１
方向に揃っていないことがわかる。これに起因して比較
例のスピンバルブ型薄膜素子では、バルクハウゼンノイ
ズ等の再生波形が不安定となることが予測される。図４
６に示した結果からハードバイアス層の上面の積層体の
側面との接合点を下げて、第１のフリー磁性層と接合し
ないようにした実施例のスピンバルブ型薄膜素子におい
ては、比較例のものに比べて、第１のフリー磁性層の両
端の磁化方向の乱れが軽減されており、また、第２のフ
リー磁性層の両端の磁化方向の乱れも改善されているこ
とがわかる。これにより実施例のスピンバルブ型薄膜素
子では、再生波形の安定性を向上できることがわかる。
【０２６２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のスピンバ
ルブ型薄膜素子では、ハードバイアス層の上面は、上記
積層体の側面上端より基板側の位置で上記積層体の側面
と接合されているので、従来のハードバイアス層のよう
に、積層体の側面上端に接合されている尖った断面形状
の先端部がなく、ハードバイアス層からの漏れ磁束が、
上部シールド層に吸われることによるフリー磁性層に加
わる有効磁界の減少が起こりにくいものとなり、フリー
磁性層が単磁区化されやすくなるため、上記フリー磁性
層の磁区制御を良好に行うことができる安定性に優れた
スピンバルブ型薄膜素子とすることができる。また、上
記ハードバイアス層が、上記フリー磁性層と同じ階層位
置に配置されたスピンバルブ型薄膜素子であるので、フ
リー磁性層に対して、強いバイアス磁界を与えやすくな
り、フリー磁性層を単磁区化しやすく、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。
【０２６３】また、上記ハードバイアス層の上面が、上
記ハードバイアス層の最上位置と同じまたは最上位置よ
りも基板側の位置で上記積層体の側面と接合されている
ものとすることで、積層体の側面上端に接合されている
尖った断面形状の先端部を有する従来のハードバイアス
層を有するものと比較して、 積層体の側面上端付近
で、フリー磁性層の磁化の方向と反対の方向に磁場を作
用させる磁界が生じにくいものとなり、フリー磁性層が
単磁区化されやすくなるため、上記フリー磁性層の磁区
制御をより一層良好に行うことができる優れたスピンバ
ルブ型薄膜素子とすることができる。
【０２６４】また、本発明のスピンバルブ型薄膜素子で
は、上記ハードバイアス層を、上記フリー磁性層の膜厚
方向に上記フリー磁性層の膜厚よりも大きな膜厚とし、
上記ハードバイアス層の上面を、上記フリー磁性層の上
面よりも基板から離れた位置に配置することで、フリー
磁性層に対して、より一層強いバイアス磁界を与えやす
くなり、フリー磁性層を単磁区化しやすくなるため、バ
ルクハウゼンノイズの発生をより一層低減させることが
できる。
【０２６５】さらにまた、上記ハードバイアス層の下面
を、上記フリー磁性層の下面よりも基板側の位置に配置
することで、さらにフリー磁性層に対して、強いバイア
ス磁界を与えやすくなり、フリー磁性層を単磁区化しや
すくなるため、バルクハウゼンノイズの発生をより一層
低減させることができる。
【０２６６】また、上記のスピンバルブ型薄膜素子にお
いて、上記反強磁性層を、Ｘ−Ｍｎ（ただし、Ｘは、Ｐ
ｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓのうちから選択され
る１種の元素を示す。）の式で示される合金またはＸ’
−Ｐｔ−Ｍｎ（ただし、Ｘ’は、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｎ
ｉ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
ｅ、Ｋｒのうちから選択される１種または２種以上の元
素を示す。）の式で示される合金からなり、Ｘまたは
Ｘ’＋Ｐｔが３７〜６３原子％の範囲であるものとする
ことで、上記反強磁性層を従来から使用されているＮｉ
Ｏ合金、ＦｅＭｎ合金、ＮｉＭｎ合金などで形成したも
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素子とすることができ
る。
【０２６７】また、上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とが形
成されたデュアル型構造とされてなるスピンバルブ型薄
膜素子とすることで、フリー磁性層／非磁性導電層／固
定磁性層の３層の組合わせを２組有するものとなり、シ
ングルスピンバルブ型薄膜素子と比較して、大きな△Ｍ
Ｒ（抵抗変化率）が得られ、高密度記録化に対応できる
スピンバルブ型薄膜素子とすることができる。
【０２６８】また、少なくとも上記固定磁性層が非磁性
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
るスピンバルブ型薄膜素子とすることで、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り、より優れたもの
となる。さらにまた、 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、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
なるスピンバルブ型薄膜素子とすることで、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、外部磁界に対して感度よく
反転できるより一層優れたものとなる。
【０２６９】また、導電層としてＣｒを用いた場合は、
ハードバイアス層と上記導電層との間に、Ｔａからなる
中間層を設けることにより、後工程のレジスト硬化など
の熱プロセスに対して拡散バリアーとして機能し、ハー
ドバイアス層の磁気特性の劣化を防ぐことができる。導
電層としてＴａを用いる場合は、ハードバイアス層と上
記導電層との間に、Ｃｒからなる中間層を設けることに
より、Ｃｒの上に堆積するＴａの結晶を、より低抵抗の
体心立方構造としやすくする効果がある。
【０２７０】さらに、上記ハードバイアス層と上記積層
体との間および上記ハードバイアス層と基板との間に、
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を設けることにより、上記ハードバ
イアス層の保磁力および角形比が大きくなり、上記フリ
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。
【０２７１】また、基板上に、下地層、フリー磁性層、
非磁性導電層、固定磁性層、反強磁性層、保護層を順次
成膜して積層膜を形成する工程と、上記積層膜上にリフ
トオフ用レジストを形成する工程と、上記リフトオフ用
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
除去して台形状の積層体を形成する工程と、上記積層体
の両側に、イオンビームスパッタ法、ロングスロースパ
ッタ法、コリメーションスパッタ法のいずれかまたはそ
れらを組み合わせたスパッタ法により、上記ハードバイ
アス層を、 上記フリー磁性層と同じ階層位置に配置さ
れるように形成し、かつ、上記ハードバイアス層の上面
を、上記積層体の側面の上端より基板側の位置で上記積
層体の側面と接合されるように形成する工程と、上記ハ
ードバイアス層上に、通常のスパッタ法あるいはターゲ
ットと基板との角度を傾斜させた状態で対向させ、イオ
ンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、コリメ
ーションスパッタ法のいずれかまたはそれらを組み合わ
せたスパッタ法により、導電層を形成する工程とを有す
るスピンバルブ型薄膜素子の製造方法によれば、上記の
スピンバルブ型薄膜素子を容易に得ることができる。
【０２７２】さらにまた、上記のスピンバルブ型薄膜素
子が備えられてなる薄膜磁気ヘッドとすることで、フリ
ー磁性層の磁区制御を良好に行うことができる安定性に
優れた薄膜磁気へッドとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明における第１の実施形態のスピンバル
ブ型薄膜素子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２】 図１に示したスピンバルブ型薄膜素子の製造
方法を説明するための図であって、基板上に積層体を形
成し、その上にリフトオフ用のレジストを形成した状況
を示した図である。
【図３】 図１に示したスピンバルブ型薄膜素子の製造
方法を説明するための図であって、積層体を台形状に形
成した状況を示した図である。
【図４】 図１に示したスピンバルブ型薄膜素子の製造
方法を説明するための図であって、ハードバイアス層を
形成した状況を示した図である。
【図５】 図１に示したスピンバルブ型薄膜素子の製造
方法を説明するための図であって、導電層を形成した状
況を示した図である。
【図６】 本発明における第２の実施形態のスピンバル
ブ型薄膜素子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７】 本発明における第３の実施形態のスピンバル
ブ型薄膜素子を模式図的に示した横断面図である。
【図８】 図７に示したスピンバルブ型薄膜素子を記録
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９】 本発明における第４の実施形態のスピンパル
ブ型薄膜素子を模式図的に示した横断面図である。
【図１０】 図９に示したスピンバルブ型薄膜素子を記
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１１】 本発明における第５の実施形態のスピンパ
ルブ型薄膜素子を模式図的に示した横断面図である。
【図１２】 図１１に示したスピンバルブ型薄膜素子を
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１３】 本発明における第６の実施形態のスピンパ
ルブ型薄膜素子を模式図的に示した横断面図である。
【図１４】 図１３に示したスピンバルブ型薄膜素子を
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１５】 薄膜磁気ヘッドの一例を示す斜視図であ
る。
【図１６】 図１５に示した薄膜磁気ヘッドの磁気コア
部を示した断面図である。
【図１７】 図１６に示した薄膜磁気ヘッドを示した概
略斜視図である。
【図１８】 従来のスピンバルブ型薄膜素子を備えた薄
膜磁気ヘッドの要部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１９】 本発明における第１の実施形態のスピンバ
ルブ型薄膜素子の第２の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２０】 本発明における第１の実施形態のスピンバ
ルブ型薄膜素子の第３の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２１】 本発明における第１の実施形態のスピンバ
ルブ型薄膜素子の第４の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２２】 従来のその他の例のスピンバルブ型薄膜素
子を備えた薄膜磁気ヘッドの要部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２３】 従来のその他の例のスピンバルブ型薄膜素
子を備えた薄膜磁気ヘッドの要部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２４】 図２３に示すスピンバルブ型薄膜素子のフ
リー磁性層のＭ−Ｈ曲線を示す図である。
【図２５】 本発明の第７の実施形態のスピンバルブ型
薄膜素子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２６】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜素子の製
造方法（第２の製造方法）の実施形態を説明するための
正断面図である。
【図２７】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜素子の製
造方法（第２の製造方法）の実施形態を説明するための
正断面図である。
【図２８】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜素子の製
造方法（第２の製造方法）の実施形態を説明するための
正断面図である。
【図２９】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜素子の製
造方法（第２の製造方法）の実施形態を説明するための
正断面図である。
【図３０】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜素子の製
造方法（第２の製造方法）の実施形態を説明するための
正断面図である。
【図３１】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜素子の製
造方法（第３の製造方法）の実施形態を説明するための
正断面図である。
【図３２】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜素子の製
造方法（第３の製造方法）の実施形態を説明するための
正断面図である。
【図３３】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜素子の製
造方法（第３の製造方法）の実施形態を説明するための
正断面図である。
【図３４】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜素子の製
造方法（第３の製造方法）の実施形態を説明するための
正断面図である。
【図３５】 本発明に係るスピンバルブ型薄膜素子の製
造方法（第３の製造方法）の実施形態を説明するための
正断面図である。
【図３６】 本発明の第８実施形態のスピンバルブ型薄
膜素子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３７】 図３６のスピンバルブ型薄膜素子をトラッ
ク幅方向から見た断面図である。
【図３８】 スピンバルブ型薄膜素子においてバックド
層によるスピンフィルター効果への寄与を説明するため
の模式説明図である。
【図３９】 スピンバルブ型薄膜磁気素子のフリー磁性
層の変動磁化Ｍf の方向の規定について説明する模式説
明図である。
【図４０】 スピンバルブ型薄膜磁気素子のバックド層
によって、センス電流磁界ＨJ からフリー磁性層の変動
磁化Ｍf への寄与の減少について説明する図であり、図
４０（ａ）は、バックド層のないスピンバルブ型薄膜素
子の例を示す媒体対向面（ＡＢＳ面）に垂直な横断面図
であり、図４０（ｂ）は本実施形態におけるスピンバル
ブ型薄膜素子の例を示す媒体対向面（ＡＢＳ面）に垂直
な横断面図である。
【図４１】 本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子にお
けるフリー磁性層の磁化方向分布を示す図である。
【図４２】 本発明におけるスピンバルブ型薄膜磁気素
子のセンス電流値とアシンメトリーとの関係を示すグラ
フで、比較例（ａ）、実施例（ｂ）を示すものである。
【図４３】 スピンバルブ型薄膜磁気素子の積層体に占
める感度領域と不感領域との測定方法を示す模式図であ
る。
【図４４】 本発明におけるスピンバルブ型薄膜磁気素
子の素子高さと再生出力／実効再生トラック幅との関係
を示すグラフである。
【図４５】 本発明におけるスピンバルブ型薄膜磁気素
子のクロストラック位置と相対出力との関係を示すグラ
フである。
【図４６】 実施例のスピンバルブ型薄膜磁気素子の第
１、第２のフリー磁性層の磁化の分布を示す図である。
【図４７】 比較例のスピンバルブ型薄膜磁気素子の第
１、第２のフリー磁性層の磁化の分布を示す図である。
【符号の説明】
１、１０、３０、７０、９１、１２１、１４１ 下地層 ２、２８、３１、４４、８０、９２、１０８、１２２、
１４２、１４８、３１１反強磁性層 ３、１２３、３１２ 固定磁性層 １４３ 固定磁性層（下） １４７ 固定磁性層（上） ２７、７９、３１２Ａ 第１の固定磁性層 ２６、３３、４２、７２、７８、９４、１００、１０
６、３１２Ｂ、４４４Ｂ非磁性中間層 ２５、７７、３１２Ｃ 第２の固定磁性層 ４、２４、３５、４０、７６、９６、１０４、１２４、
１４４、１４６、３１３非磁性導電層 ５、２１、３６、１２５、１４５、３１４、４４４ フ
リー磁性層 ７、２９、４５、８１、１０９、１２７、１４９、２６
９、３１５ 保護層 ３２、９３ 第ｌの固定磁性層（下） ３４、９５ 第２の固定磁性層（下） ４１、１０５ 第２の固定磁性層（上） ４３、１０７ 第１の固定磁性層（上） ７３、１０１、４４４Ａ 第１のフリー磁性層 ７１、９７、４４４Ｃ 第２のフリー磁性層 ６、６２、８２、１１０、１２６、１３０、１３２、６
００、６０１、６０２、３１７ ハードバイアス層 ８、６３、８３、１１１、１２８、１３１、１３３、３
１８ 導電層 １１３、１１４ センス電流 ３１４ａ、３１７ｂ、６００Ａ、６０１Ａ 上面 ３１６ａ 積層膜 ３１８ａ オーバーレイ部 ３７０ 第１のリフトオフ用レジスト ３７２ リフトオフ用レジスト ３７２ａ、３８２ａ 切り込み部 ３７４、３７６ ターゲット ３８２ 第２のリフトオフ用レジスト ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６、３１６、４４６
積層体 ｂ１、ｂ２、ｂ３、ｂ４、ｂ５、ｂ６ 側面 ｃ１、ｃ２、ｃ３、ｃ４、ｃ５、ｃ６、Ｃ１０ 接合点 Ｂ１ バックド層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柿原 芳彦 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アルプ ス電気株式 会社内 Ｆターム(参考） 5D034 BA04 BB12 CA08 DA07

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板上に、反強磁性層と、 この反強磁
    性層と接して形成され、 前記反強磁性層との交換結合
    磁界により磁化方向が固定される固定磁性層と、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、前記反強磁性層と前記固定磁性層と前記非磁性導
    電層と前記フリー磁性層とが少なくとも積層されてなる
    積層体の両側に形成され、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、前記ハードバイアス層上に形
    成されて前記積層体に検出電流を与える導電層とを有す
    るスピンバルブ型薄膜素子であり、 前記ハードバイアス層は、前記フリー磁性層と同じ階層
    位置に配置され、前記ハードバイアス層の上面は、前記
    積層体の側面上端より基板側の位置で前記積層体の側面
    と接合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】 前記ハードバイアス層の上面が、前記ハ
    ードバイアス層の最上位置と同じまたは前記最上位置よ
    りも基板側の位置で前記積層体の側面と接合されている
    ことを特徴とする請求項１に記載のスピンバルブ型薄膜
    素子。
  3. 【請求項３】 前記ハードバイアス層は、 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、前記ハードバイアス層の上面は、前記フ
    リー磁性層の上面よりも基板から離れた位置に配置され
    ていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載
    のスピンバルブ型薄膜素子。
  4. 【請求項４】 前記ハードバイアス層の下面は、前記フ
    リー磁性層の下面よりも基板側の位置に配置されている
    ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載
    のスピンバルブ型薄膜素子。
  5. 【請求項５】 前記反強磁性層は、Ｘ−Ｍｎ（ただし、
    Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓのうちから
    選択される１種の元素を示す。）の式で示される合金か
    らなり、Ｘが３７〜６３原子％の範囲であることを特徴
    とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のスピンバ
    ルブ型薄膜素子。
  6. 【請求項６】 前記反強磁性層は、Ｘ’−Ｐｔ−Ｍｎ
    （ただし、Ｘ’は、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｒ
    ｈ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｒ、Ｋｒのうち
    から選択される１種または２種以上の元素を示す。）の
    式で示される合金からなり、Ｘ’＋Ｐｔが３７〜６３原
    子％の範囲であることを特徴とする請求項１〜請求項５
    のいずれかに記載のスピンバルブ型薄膜素子。
  7. 【請求項７】 前記ハードバイアス層と前記導電層との
    間に、ＴａまたはＣｒからなる中間層が設けられたこと
    を特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のス
    ピンバルブ型薄膜素子。
  8. 【請求項８】 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基板との間に、Ｃｒか
    らなる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〜請求項７のいずれかに記載のスピンバルブ型薄
    膜素子。
  9. 【請求項９】 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とが形成さ
    れたデュアル型構造とされてなるものであることを特徴
    とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載のスピンバ
    ルブ型薄膜素子。
  10. 【請求項１０】 前記固定磁性層と前記フリー磁性層の
    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たことを特徴とする請求項１乃至
    請求項９のいずれかに記載のスピンバルブ型薄膜素子。
  11. 【請求項１１】 前記積層体は前記フリー磁性層の前記
    非磁性導電層に対する逆側に接する非磁性導電材料から
    なるバックド層を有することを特徴とする請求項１乃至
    １０のいずれかに記載のスピンバルブ型薄膜素子。
  12. 【請求項１２】 前記導電層が、前記積層体の両側から
    前記積層体の中央部分に向けてこの積層体の表面に延出
    して被着形成されていることを特徴とする請求項１乃至
    ８、１０、１１のいずれかに記載のスピンバルブ型薄膜
    素子。
  13. 【請求項１３】 前記ハードバイアス層の上面は、前記
    フリー磁性層の上面から下面までの間と同じ階層位置で
    前記積層体の側面と接合されていることを特徴とする請
    求項１、２、４乃至８、１０乃至１２のいずれかに記載
    のスピンバルブ型薄膜素子。
  14. 【請求項１４】 前記ハードバイアス層の上面は、前記
    フリー磁性層の上面から該フリー磁性層の膜厚の半分の
    厚みの位置までの間と同じ階層位置で前記積層体の側面
    と接合されていることを特徴とする請求項１３に記載の
    スピンバルブ型薄膜素子。
  15. 【請求項１５】 前記フリー磁性層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、前記非磁性中
    間層で分断された２つのフリー磁性層のうち前記非磁性
    導電層に接する方を第２のフリー磁性層とし、他方を第
    １のフリー磁性とした場合に、前記ハードバイアス層の
    上面は、前記第２のフリー磁性層の上面から下面までの
    間と同じ階層位置で前記積層体の側面と接合されている
    ことを特徴とする請求項１、２、４乃至８、１０乃至１
    ２のいずれかに記載のスピンバルブ型薄膜素子。
  16. 【請求項１６】 前記ハードバイアス層の上面は、前記
    第２のフリー磁性層の上面から前記第２のフリー磁性層
    の膜厚の半分の厚みの位置までの間と同じ階層位置で前
    記積層体の側面と接合されていることを特徴とする請求
    項１５に記載のスピンバルブ型薄膜素子。
  17. 【請求項１７】 前記第２のフリー磁性層の飽和磁化お
    よび厚さをそれぞれＭ2、ｔ2とし、前記第１のフリー磁
    性層の飽和磁化および厚さをそれぞれＭ1、ｔ1としたと
    きに、Ｍ2・ｔ2＞Ｍ1・ｔ1なる関係を満たすことを特徴
    とする請求項１５又は１６に記載のスピンバルブ型薄膜
    素子。
  18. 【請求項１８】 前記反強磁性層と前記固定磁性層と前
    記非磁性導電層と前記フリー磁性層は、前記基板側か
    ら、反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層、フリー磁
    性層の順で積層されていることを特徴とする請求項１乃
    至８、１０乃至１７のいずれかに記載のスピンバルブ型
    薄膜素子。
  19. 【請求項１９】 基板上に、反強磁性層と、 この反強
    磁性層と接して形成され、前記反強磁性層との交換結合
    磁界により磁化方向が固定される固定磁性層と、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
    層とを少なくとも有する積層膜を形成する工程と、 前記積層膜の上にリフトオフ用レジストを形成する工程
    と、 前記リフトオフ用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、台形状の積層体を形成する工
    程と、 前記積層体の両側に、イオンビームスパッタ法、ロング
    スロースパッタ法、コリメーションスパッタ法のいずれ
    かまたはそれらを組み合わせたスパッタ法により、前記
    ハードバイアス層を、前記フリー磁性層と同じ階層位置
    に配置されるように形成し、かつ、前記ハードバイアス
    層の上面を、前記積層体の側面上端より基板側の位置で
    前記積層体の側面と接合されるように形成する工程と、 前記ハードバイアス層上に、ターゲットと基板との角度
    を傾斜させた状態で対向させ、イオンビームスパッタ
    法、ロングスロースパッタ法、コリメーションスパッタ
    法のいずれかまたはそれらを組み合わせたスパッタ法に
    より、導電層を形成する工程とを有することを特徴とす
    るスピンバルブ型薄膜素子の製造方法。
  20. 【請求項２０】 基板上に、反強磁性層と、この反強磁
    性層と接して形成され、前記反強磁性層との交換結合磁
    界により磁化方向が固定される固定磁性層と、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
    とを少なくとも有する積層膜を形成する工程と、 前記積層膜の上に前記積層膜に対向する下面に切り込み
    部の形成されたリフトオフ用レジストを形成する工程
    と、 前記リフトオフ用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、台形状の積層体を形成する工
    程と、 前記積層体の両側に、イオンビームスパッタ法、ロング
    スロースパッタ法、コリメーションスパッタ法のいずれ
    かまたはそれらを組み合わせたスパッタ法により、前記
    ハードバイアス層を、前記フリー磁性層と同じ階層位置
    に配置されるように形成し、かつ、前記ハードバイアス
    層の上面を、前記積層体の側面上端より基板側の位置で
    前記積層体の側面と接合されるように形成する工程と、 前記ハードバイアス層上、および、前記リフトオフ用レ
    ジストの切り込み部に対応する前記積層体上に、ターゲ
    ットと基板との角度を傾斜させた状態で対向させ、イオ
    ンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、コリメ
    ーションスパッタ法のいずれかまたはそれらを組み合わ
    せたスパッタ法により、導電層を形成する工程とを有す
    ることを特徴とするスピンバルブ型薄膜素子の製造方
    法。
  21. 【請求項２１】 基板上に、反強磁性層と、 この反強
    磁性層と接して形成され、前記反強磁性層との交換結合
    磁界により磁化方向が固定される固定磁性層と、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
    層とを少なくとも有する積層膜を形成する工程と、 前記積層膜の上に前記積層膜に対向する下面に切り込み
    部の形成された第１のリフトオフ用レジストを形成する
    工程と、 前記第１のリフトオフ用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、台形状の積層体を形成
    する工程と、 前記積層体の両側に、イオンビームスパッタ法、ロング
    スロースパッタ法、コリメーションスパッタ法のいずれ
    かまたはそれらを組み合わせたスパッタ法により、前記
    ハードバイアス層を、前記フリー磁性層と同じ階層位置
    に配置されるように形成し、かつ、前記ハードバイアス
    層の上面を、前記積層体の側面上端より基板側の位置で
    前記積層体の側面と接合されるように形成する工程と、 前記第１のリフトオフレジストを剥離する工程と、 前記積層体に接触している前記第１のリフトオフ用レジ
    ストの前記積層体両側方向の寸法よりも、前記積層体に
    接触している前記積層体両側方向の寸法が幅狭に設定さ
    れ、かつ、前記積層体に対向する下面に切り込み部の形
    成された第２のリフトオフ用レジストを前記積層体の上
    に形成する工程と、 前記第２のリフトオフ用レジストに覆われていない部分
    に、イオンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ
    法、コリメーションスパッタ法のいずれかまたはそれら
    を組み合わせたスパッタ法により、導電層を形成する工
    程とを有することを特徴とするスピンバルブ型薄膜素子
    の製造方法。
  22. 【請求項２２】 前記積層体を形成する工程において、
    前記フリー磁性層の前記非磁性導電層に対する逆側に、
    非磁性導電材料からなるバックド層を形成することを特
    徴とする請求項１９乃至２１のいずれかに記載のスピン
    バルブ型薄膜素子の製造方法。
  23. 【請求項２３】 請求項１乃至請求項１８のいずれかに
    記載のスピンバルブ型薄膜素子が備えられてなることを
    特徴とする薄膜磁気ヘッド。
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