JP2001222803A

JP2001222803A - 磁気変換素子および薄膜磁気ヘッド

Info

Publication number: JP2001222803A
Application number: JP2000032674A
Authority: JP
Inventors: Satoru Araki; 悟荒木; Yoshihiro Tsuchiya; 芳弘土屋; Masashi Sano; 正志佐野; Takumi Uesugi; 卓己上杉
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2000-02-03
Filing date: 2000-02-03
Publication date: 2001-08-17
Also published as: US20010020884A1; US6657828B2

Abstract

(57)【要約】【課題】抵抗変化率および抵抗変化量が大きく、かつ
特性の安定性の良好な磁気変換素子および薄膜磁気ヘッ
ドを提供する。【解決手段】ＭＲ素子の積層体２０は、下地層２１の
上に反強磁性層２２，強磁性層２３，第１非磁性層２
４，第１軟磁性層２５，第２軟磁性層２６，第２非磁性
層２７，高抵抗層２８を順次積層することにより構成さ
れる。強磁性層２３の磁化の向きは反強磁性層２２との
交換結合により固定され、第１軟磁性層２４および第２
軟磁性層２５の磁化の向きは外部磁場により変化し、そ
の相対角度に応じて積層体２０の電気抵抗が変化する。
高抵抗層２８は、第２非磁性層２７よりも大きな電気抵
抗を有している。第２軟磁性層２６の第１非磁性層と反
対の側に第２非磁性層２７および高抵抗層２８を設ける
ことにより、抵抗変化率および抵抗変化量を大きくで
き、さらに特性の安定性を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気変換素子およ
びそれを用いた薄膜磁気ヘッドに関するものであり、よ
り詳細には、より大きな抵抗変化率および抵抗変化量を
得ることができ、特性の安定性も高い磁気変換素子およ
びそれを用いた薄膜磁気ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ハードディスクなどの面記録密度
の向上に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能向上が求められ
ている。薄膜磁気ヘッドとしては、磁気変換素子の一つ
である磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ（Magnetoresisti
ve）素子と記す。）を有する再生ヘッドと、誘導型磁気
変換素子を有する記録ヘッドとを積層した構造の複合型
薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。

【０００３】ＭＲ素子としては、異方性磁気抵抗効果
（ＡＭＲ（Anisotropic Magnetoresistive）効果）を示
す磁性膜（ＡＭＲ膜）を用いたＡＭＲ素子と、巨大磁気
抵抗効果（ＧＭＲ（Giant Magnetoresistive）効果）を
示す磁性膜（ＧＭＲ膜）を用いたＧＭＲ素子などがあ
る。

【０００４】ＡＭＲ素子を用いた再生ヘッドはＡＭＲヘ
ッドと呼ばれ、ＧＭＲ素子を用いた再生ヘッドはＧＭＲ
ヘッドと呼ばれる。ＡＭＲヘッドは、面記録密度が１Ｇ
ｂｉｔ／ｉｎｃｈ²超える再生ヘッドとして利用され、
ＧＭＲヘッドは、面記録密度が３Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ²
を超える再生ヘッドとして利用されている。

【０００５】ところで、ＧＭＲ膜としては、「多層型
（アンチフェロ型）」、「誘導フェリ型」、「グラニュ
ラ型」、「スピンバルブ型」等が提案されている。これ
らの中で、比較的構成が単純で、弱い磁場でも大きな抵
抗変化を示し、量産に好ましいと考えられるＧＭＲ膜
は、スピンバルブ型である。

【０００６】図２０は、一般のスピンバルブ型ＧＭＲ膜
（以下、スピンバルブ膜と記す）の構成を表すものであ
る。図中符号Ｓで示した面は磁気記録媒体と対向する面
に対応する。このスピンバルブ膜は、下地層８０１の上
に、軟磁性層８０２、非磁性層８０３、強磁性層８０
４、反強磁性層８０５および保護層８０６をこの順に積
層して構成したものである。このスピンバルブ膜では、
強磁性層８０４の磁化Ｍｐの向きが反強磁性層８０５と
の交換結合により固定され、軟磁性層８０２の磁化Ｍｆ
の向きが外部磁場によって自由に変化し、その相対角度
に応じて抵抗が変化するようになっている。

【０００７】近年、２０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ²を越える
超高密度磁気記録を可能にするため、スピンバルブ膜の
電気抵抗の変化率（以下、抵抗変化率とする。）をより
大きくすることが望まれている。また、薄膜磁気ヘッド
の出力を大きくするためには、スピンバルブ膜の抵抗の
変化量（以下、抵抗変化量とする。）を大きくすること
が望まれている。軟磁性層の厚さを薄くすると、抵抗変
化率および抵抗変化量を大きくすることができるが、出
力のばらつきや対称性などの特性が安定しないという問
題がある。

【０００８】そこで、文献“CoFe specular spin valve
s with a nano oxide layer", 1999Digests of INTERMA
G 99, published on May 18, 1999（以下、文献１とす
る。）には、スピンバルブ膜の強磁性層にＮＯＬと呼ば
れる酸化膜を挿入することにより抵抗変化率を大きくす
ることが提案されている。また、例えば、文献“スピン
フィルタースピンバルブヘッドの電磁変換特性”日本応
用磁気学会学術講演会講演概要集・第４０２頁（以下、
文献２とする。）には、軟磁性層の非磁性層と反対の側
にＣｕ（銅）からなるバックレイヤー層を設けることが
提案されている。同様に、米国特許公報第５，４２２，
５７１号（以下、文献３とする。）には、軟磁性層の非
磁性層と反対の側に非磁性金属からなるバックレイヤー
層を設けることが提案されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
文献１には、ＮＯＬと呼ばれる酸化膜の材質、厚さおよ
び挿入位置などの具体的な条件および抵抗変化率以外の
特性については何の記載もなく、検討が必要である。ま
た、上記の文献２および文献３に記載された方法では、
抵抗変化量を十分に大きくすることができないという問
題がある。

【００１０】本発明は、かかる問題点に鑑みて成された
もので、その目的は、大きな抵抗変化率および抵抗変化
量を得ることができ、かつ、特性の安定性も高い磁気変
換素子およびそれを用いた薄膜磁気ヘッドを提供するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による磁気変換素
子は、一対の対向する面を有する第１非磁性層と、この
第１非磁性層の一方の面側に形成された軟磁性層と、第
１非磁性層の他方の面側に形成された強磁性層と、この
強磁性層の第１非磁性層と反対の側に形成された反強磁
性層と、軟磁性層の第１非磁性層と反対の側に形成され
た第２非磁性層とを備えた磁気変換素子であって、第２
非磁性層の軟磁性層と反対の側に隣接して、比抵抗が２
００μΩ・ｃｍ以上の材料からなる高抵抗層を有するこ
とを特徴とするものである。

【００１２】本発明による磁気変換素子では、第２非磁
性層の軟磁性層と反対の側に隣接して比抵抗が２００μ
Ω・ｃｍ以上の材料からなる高抵抗層を設けたため、抵
抗変化率および抵抗変化量が大きくなり、かつ、特性の
安定性も高くなる。

【００１３】なお、高抵抗層は、Ａｌ（アルミニウ
ム），Ｃｒ（クロム），Ｔｉ（チタン），Ｒｕ（ルテニ
ウム），Ｍｎ（マンガン），Ｒｈ（ロジウム），Ａｇ
（銀），Ｐｄ（パラジウム），Ｎｉ（ニッケル），Ｃｕ
（銅），Ｃｏ（コバルト），Ｆｅ（鉄），Ｒｅ（レニウ
ム）およびＴａ( タンタル) からなる群のうちの少なく
とも１種と、Ｏ（酸素）およびＮ（窒素）からなる群の
うちの少なくとも１種とを含むことが好ましい。中で
も、高抵抗層が、Ａｌ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｒｕ，Ｍｎおよび
Ｒｈからなる群のうちの少なくとも１種を含むことがさ
らに好ましい。

【００１４】また、高抵抗層の厚さは、０．５ｎｍ以上
３０ｎｍ以下であることが好ましい。また、第２非磁性
層は、Ａｕ（金），Ａｇ（銀），Ｃｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｒ
ｅ，Ｐｔ（白金）およびＷ（タングステン）からなる群
のうち少なくとも１種を含むことが好ましい。更に、第
２非磁性層の厚さは、０．５ｎｍ以上２ｎｍ以下である
ことが好ましい。

【００１５】また、強磁性層は、互いに反対向きの２つ
の磁化が併存しうるよう構成されていることが好まし
い。更に、強磁性層は、強磁性内側層と、強磁性外側層
と、これら２つの層に挟まれた結合層とを含んで構成さ
れていることが好ましい。加えて、強磁性層に、磁性を
有し、かつ、強磁性層の少なくとも一部よりも大きな電
気抵抗を有する強磁性層内層を設けることがより好まし
い。また、軟磁性層の厚さは、１ｎｍ以上６ｎｍ以下で
あることが好ましい。

【００１６】また、本発明による薄膜磁気ヘッドは、上
述した磁気変換素子を有することを特徴とするものであ
る。

【００１７】また、本発明による他の薄膜磁気ヘッドで
は、一対の磁性層の間に一対のギャップ層をそれぞれ介
して磁気変換素子が設けられた薄膜磁気ヘッドであっ
て、磁気変換素子は、一対の対向する面を有する第１非
磁性層と、この第１非磁性層の一方の面側に形成された
軟磁性層と、第１非磁性層の他方の面側に形成された強
磁性層と、この強磁性層の第１非磁性層と反対の側に形
成された反強磁性層と、軟磁性層の第１非磁性層と反対
の側に形成された第２非磁性層とを有すると共に、一対
のギャップ層の一方は、第２非磁性層に隣接し、かつ２
００μΩ・ｃｍ以上の比抵抗を有する材料により構成さ
れていることを特徴とするものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】［第１の実施の形態］＜ＭＲ素子および薄膜磁気ヘッドの構成＞最初に、図１
ないし図７を参照して、本発明の第１の実施の形態に係
る磁気変換素子の一具体例であるＭＲ素子およびそれを
用いた薄膜磁気ヘッドの構成について説明する。

【００１９】図１は、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッ
ド１００を備えたアクチュエータアーム２００の構成を
表すものである。このアクチュエータアーム２００は、
例えば、図示しないハードディスク装置などで用いられ
るものであり、薄膜磁気ヘッド１００が形成されたスラ
イダ２１０を有している。このスライダ２１０は、例え
ば、支軸２２０により回転可能に支持された腕部２３０
の先端に搭載されている。この腕部２３０は、例えば、
図示しないボイスコイルモータの駆動力により回転する
ようになっており、これによりスライダ２１０がハード
ディスクなどの磁気記録媒体３００の記録面（図１にお
いては記録面の下面）に沿ってトラックラインを横切る
方向ｘに移動するようになっている。なお、磁気記録媒
体３００は、例えば、スライダ２１０がトラックライン
を横切る方向ｘに対してほぼ直交する方向ｚに回転する
ようになっており、このような磁気記録媒体３００の回
転およびスライダ２１０の移動により磁気記録媒体３０
０に情報が記録され、または記録された情報が読み出さ
れるようになっている。

【００２０】図２は、図１に示したスライダ２１０の構
成を表すものである。このスライダ２１０は、例えば、
Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ（アルティック）よりなるブロック
状の基体２１１を有している。この基体２１１は、例え
ば、ほぼ六面体状に形成されており、そのうちの一面が
磁気記録媒体３００（図１参照）の記録面に近接して対
向するように配置されている。この磁気記録媒体３００
の記録面と対向する面はエアベアリング面（ＡＢＳ）２
１１ａと呼ばれ、磁気記録媒体３００が回転する際に
は、磁気記録媒体３００の記録面とエアベアリング面２
１１ａとの間に生じる空気流により、スライダ２１０が
記録面との対向方向ｙにおいて記録面から離れるように
微少量移動し、エアベアリング面２１１ａと磁気記録媒
体３００との間に一定の隙間ができるようになってい
る。基体２１１のエアベアリング面２１１ａに対する一
側面（図２においては左側の側面）には、薄膜磁気ヘッ
ド１００が設けられている。

【００２１】図３は、薄膜磁気ヘッド１００の構成を分
解して表すものである。また、図４は、図３に示した矢
印ＩＶ方向から見た平面構造を表し、図５は、図４に示
したＶ−Ｖ線に沿った矢視方向の断面構造を表し、図６
は、図４に示したＶＩ−ＶＩ線に沿った矢視方向すなわ
ち図５に示したＶＩ−ＶＩ線に沿った矢視方向の断面構
造を表し、図７は、図６に示した構造の一部を取り出し
て表すものである。この薄膜磁気ヘッド１００は、磁気
記録媒体３００に記録された磁気情報を再生する再生ヘ
ッド部１０１と、磁気記録媒体３００のトラックライン
に磁気情報を記録する記録ヘッド部１０２とが一体に構
成されたものである。

【００２２】図３および図５に示したように、再生ヘッ
ド部１０１は、例えば、基体２１１の上に、絶縁層１
１，第１磁性層１２，第１ギャップ層１３，第２ギャッ
プ層１４および第２磁性層１５がエアベアリング面２１
１ａの側においてこの順に積層された構造を有してい
る。絶縁層１１は、例えば、積層方向の厚さ（以下、単
に厚さと記す）が２μｍ〜１０μｍであり、Ａｌ₂Ｏ₃
（酸化アルミニウム）により構成されている。第１磁性
層１２は、例えば、厚さが１μｍ〜３μｍであり、Ｎｉ
Ｆｅ（ニッケル鉄合金）などの磁性材料により構成され
ている。第１ギャップ層１３および第２ギャップ層１４
は、例えば、厚さがそれぞれ１０ｎｍ〜１００ｎｍであ
り、Ａｌ₂Ｏ₃またはＡｌＮ（チッ化アルミニウム）に
よりそれぞれ構成されている。第２磁性層１５は、例え
ば、厚さが１μｍ〜４μｍであり、ＮｉＦｅなどの磁性
材料により構成されている。第１磁性層１２および第２
磁性層１５は、後述する積層体２０への外部磁場の影響
を弱めるためのものである。また、第２磁性層１５は、
記録ヘッド部１０２の下部磁極としての機能も兼ね備え
ている。

【００２３】また、第１ギャップ層１３と第２ギャップ
層１４との間には、スピンバルブ膜である積層体２０を
含むＭＲ素子１１０が埋設されている。この再生ヘッド
部１０１は、磁気記録媒体３００からの信号磁界に応じ
て積層体２０における電気抵抗が変化することを利用し
て、磁気記録媒体３００に記録された情報を読み出すよ
うになっている。

【００２４】この積層体２０は、例えば、図６および図
７に示したように、第１ギャップ層１３の上に、下地層
２１，反強磁性層２２，強磁性層２３，第１非磁性層２
４，第１軟磁性層２５，第２軟磁性層２６，第２非磁性
層２７および高抵抗層２８がこの順に積層された構造を
有している。下地層２１は、例えば、厚さが５ｎｍであ
り、Ｔａにより構成されている。なお、下地層２１は、
例えば厚さ３ｎｍのＴａ膜と、厚さ２ｎｍのＮｉＦｅ膜
とをこの順に積層して構成されていても良い。

【００２５】反強磁性層２２は、例えば、厚さが５ｎｍ
〜３０ｎｍであり、Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ａ
ｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｉｒ（イリジウム），ＣｒおよびＦｅ
からなる群のうちの少なくとも１種Ｍ_Iと、Ｍｎとを含
む反強磁性材料により構成されている。このうちＭｎの
含有量は４５原子％以上９５原子％以下、その他の元素
Ｍ_Iの含有量は５原子％以上６５原子％以下であること
が好ましい。この反強磁性材料には、熱処理しなくても
反強磁性を示し、強磁性材料との間に交換結合磁界を誘
起する非熱処理系反強磁性材料と、熱処理により反強磁
性を示すようになる熱処理系反強磁性材料とがある。こ
の反強磁性層２２は、そのどちらにより構成されていて
もよい。

【００２６】なお、非熱処理系反強磁性材料にはγ相を
有するＭｎ合金などがあり、具体的には、ＲｕＲｈＭｎ
（ルテニウムロジウムマンガン合金），ＦｅＭｎ（鉄マ
ンガン合金）あるいはＩｒＭｎ（イリジウムマンガン合
金）などがある。熱処理系反強磁性材料には規則結晶構
造を有するＭｎ合金などがあり、具体的には、ＰｔＭｎ
（白金マンガン合金），ＮｉＭｎ（ニッケルマンガン合
金）およびＰｔＲｈＭｎ（白金ロジウムマンガン合金）
などがある。

【００２７】強磁性層２３は、例えば、厚さが２ｎｍ〜
４．５ｎｍであり、ＣｏおよびＦｅからなる群のうちの
少なくともＣｏを含む磁性材料により構成されている。
この強磁性層２３では、磁性材料の（１１１）面が積層
方向に配向していることが好ましい。なお、この強磁性
層２３はピンド層とも言われ、強磁性層２３と反強磁性
層２２との界面における交換結合により、磁化の向きが
固定されている。ちなみに、本実施の形態ではｙ方向に
固定されている。

【００２８】第１非磁性層２４は、例えば、厚さが１．
８ｎｍ〜３．０ｎｍであり、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｒｕ，
Ｒｈ，Ｒｅ，ＰｔおよびＷからなる群のうち少なくとも
１種を８０質量％以上含む非磁性材料により構成されて
いる。この第１非磁性層２４は、第１軟磁性層２５およ
び第２軟磁性層２６をできるだけ強磁性層２３および反
強磁性層２２から磁気的に隔離するためのものである。

【００２９】第１軟磁性層２５は、例えば、厚さが０．
５ｎｍ〜３ｎｍであり、Ｎｉ，ＣｏおよびＦｅからなる
群のうちの少なくともＣｏを含む磁性材料により構成さ
れている。具体的には、（１１１）面が積層方向に配向
しているＣｏ_xＦｅ_yＮｉ_100-(x+y)により構成される
ことが好ましい。式中、ｘ，ｙはそれぞれ原子％で７０
≦ｘ≦１００、０≦ｙ≦２５の範囲内である。第２軟磁
性層２６は、例えば、厚さが１ｎｍ〜３ｎｍであり、Ｎ
ｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｒｈ，ＭｏおよびＮｂか
らなる群のうちの少なくともＮｉを含む磁性材料により
構成されている。具体的には、［Ｎｉ_xＣｏ_yＦｅ
_100-(x+y)］_100-ZＭ_{II Z}により構成されることが好ま
しい。式中、Ｍ_IIはＴａ，Ｃｒ，Ｒｈ，ＭｏおよびＮｂ
のうちの少なくとも１種を表し、ｘ，ｙ，ｚはそれぞれ
原子％で７５≦ｘ≦９０、０≦ｙ≦１５、０≦ｚ≦１５
の範囲内である。

【００３０】なお、これら第１軟磁性層２５および第２
軟磁性層２６は共にフリー層とも言われる軟磁性層を構
成しており、本発明における「軟磁性層」の一具体例に
対応している。この軟磁性層では、磁気記録媒体３００
からの信号磁界に応じて磁界の向きが変化するようにな
っている。軟磁性層の厚さ、すなわち第１軟磁性層２５
および第２軟磁性層２６の厚さの合計は、例えば、１ｎ
ｍ以上６ｎｍ以下であることが好ましく、３ｎｍ以下で
あればより好ましい。軟磁性層の厚さが薄すぎると、薄
膜磁気ヘッド１００の出力の非対称性やノイズなどの特
性が劣化し、厚すぎると、抵抗変化率および抵抗変化量
が小さくなるからである。

【００３１】第２非磁性層２７は、例えば、Ａｕ，Ａ
ｇ，Ｃｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｒｅ，ＰｔおよびＷからなる群
のうち少なくとも１種を８０質量％以上含んで構成され
ており、その厚さは０．５ｎｍ以上２ｎｍ以下であるこ
とが好ましく、１．５ｎｍ以下であればより好ましい。

【００３２】高抵抗層２８は、第２非磁性層２７に隣接
して設けられており、２００μΩ・ｃｍ以上の比抵抗を
有する材料により構成されている。これにより、この高
抵抗層２８は、積層体２０中を移動する電子の少なくと
も一部を反射して、積層体２０の抵抗変化率および抵抗
変化量を大きくできるようになっている。具体的には、
この高抵抗層２８は、Ａｌ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｒｕ，Ｍｎ，
Ｒｈ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｒｅおよ
びＴａからなる金属元素群のうちの少なくとも１種と、
ＯおよびＮからなる群のうちの少なくとも１種とを含ん
で構成されていることが好ましい。電気抵抗が大きく、
熱的にも安定しているからである。中でも、高抵抗層２
８を構成する金属元素としては、イオン化エネルギーの
大きいものが好ましい。より高い熱安定性を得ることが
できるからである。上述した金属元素群の中では、より
先に記載した金属元素の方がイオン化エネルギーが大き
く、特にＡｌ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｒｕ，ＭｎおよびＲｈから
なる群のうちの少なくとも１種を含むように高抵抗層２
８を構成することが好ましい。高抵抗層２８の厚さは、
０．５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが好ましい。高
抵抗層２８の厚さがこの範囲にあれば、移動する電子の
反射効率が最も高くなるからである。なお、上述した高
抵抗層２８の比抵抗は、常温（２０℃）での値である。

【００３３】下地層２１，反強磁性層２２，強磁性層２
３，第１非磁性層２４，第１軟磁性層２５，第２軟磁性
層２６，第２非磁性層２７および高抵抗層２８を第１ギ
ャップ層１３の側からこの順で積層したのは、高抵抗層
２８の表面粗さが比較的粗いことから、高抵抗層２８上
に積層される層をなるべく少なくするためである。

【００３４】積層体２０の両側、すなわち積層方向に対
して垂直な方向の両側には、磁区制御膜３０ａ，３０ｂ
がそれぞれ設けられており、第１軟磁性層２５および第
２軟磁性層２６の磁化の向きを揃え、単磁区化していわ
ゆるバルクハウゼンノイズの発生を抑えるようになって
いる。この磁区制御膜３０ａは、磁区制御用強磁性膜３
１ａと磁区制御用反強磁性膜３２ａとを第１ギャップ層
１３の側から順に積層した構造とされている。磁区制御
膜３０ｂも磁区制御膜３０ａと同一の構成とされてい
る。これら磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂの磁化の
向きは、磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂと磁区制御
用反強磁性膜３２ａ，３２ｂとのそれぞれの界面におけ
る交換結合によってそれぞれ固定されている。これによ
り、例えば図７に示したように、磁区制御用強磁性膜３
１ａ，３１ｂの近傍では第１軟磁性層２５および第２軟
磁性層２６に対するバイアス磁界Ｈｂがｘ方向に発生し
ている。

【００３５】磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂは、例
えば、それぞれ厚さが１０ｎｍ〜５０ｎｍである。ま
た、磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂは、例えば、Ｎ
ｉＦｅ、または、Ｎｉ，ＦｅおよびＣｏからなる磁性材
料などにより構成されている。この場合、ＮｉＦｅとＣ
ｏとの積層膜としても良い。磁区制御用反強磁性膜３２
ａ，３２ｂは、例えば、それぞれ厚さが５ｎｍ〜３０ｎ
ｍであり、反強磁性材料により構成されている。この反
強磁性材料は、非熱処理系反強磁性材料でも熱処理系反
強磁性材料でも良いが、非熱処理系反強磁性材料が好ま
しい。更に、これら磁区制御膜３０ａ，３０ｂは、例え
ばＣｏＰｔあるいはＣｏＰｔＣｒなどの硬質磁性材料に
より構成してもよい。

【００３６】これら磁区制御膜３０ａ，３０ｂの上に
は、ＴａとＡｕとの積層膜、ＴｉＷとＴａとの積層膜、
あるいはＴｉＮ（窒化チタン）とＴａとの積層膜などよ
りなるリード層３３ａ，３３ｂがそれぞれ設けられてお
り、磁区制御膜３０ａ，３０ｂを介して積層体２０に電
流を流すことができるようになっている。

【００３７】記録ヘッド部１０２は、例えば、図３およ
び図５に示したように、第２磁性層１５の上に、Ａｌ₂
Ｏ₃などの絶縁膜よりなる厚さ０．１μｍ〜０．５μｍ
の記録ギャップ層４１を有している。この記録ギャップ
層４１は、後述する薄膜コイル４３，４５の中心部に対
応する位置に開口部４１ａを有している。この記録ギャ
ップ層４１の上には、スロートハイトを決定する厚さ
１．０μｍ〜５．０μｍのフォトレジスト層４２を介し
て、厚さ１μｍ〜３μｍの薄膜コイル４３およびこれを
覆うフォトレジスト層４４がそれぞれ形成されている。
このフォトレジスト層４４の上には、厚さ１μｍ〜３μ
ｍの薄膜コイル４５およびこれを覆うフォトレジスト層
４６がそれぞれ形成されている。なお、本実施の形態で
は薄膜コイルが２層積層された例を示したが、薄膜コイ
ルの積層数は１層または３層以上であってもよい。

【００３８】記録ギャップ層４１およびフォトレジスト
層４２，４４，４６の上には、例えば、ＮｉＦｅまたは
ＦｅＮ（窒化鉄）などの高飽和磁束密度を有する磁性材
料よりなる厚さ約３μｍの上部磁極４７が形成されてい
る。この上部磁極４７は、薄膜コイル４３，４５の中心
部に対応して設けられた記録ギャップ層４１の開口部４
１ａを介して、第２磁性層１５と接触しており、磁気的
に連結している。この上部磁極４７の上には、図３ない
し図６では図示しないが、例えば、Ａｌ₂Ｏ₃よりなる
厚さ２０μｍ〜３０μｍのオーバーコート層（図１３
（Ｂ）におけるオーバーコート層４８）が全体を覆うよ
うに形成されている。これにより、この記録ヘッド部１
０２は、薄膜コイル４３，４５に流れる電流によって下
部磁極である第２磁性層１５と上部磁極４７との間に磁
束を生じ、記録ギャップ層４１の近傍に生ずる磁束によ
って磁気記録媒体３００を磁化し、情報を記録するよう
になっている。

【００３９】＜ＭＲ素子および薄膜磁気ヘッドの動作＞
次に、このように構成されたＭＲ素子１１０および薄膜
磁気ヘッド１００による再生動作について、図６および
図７を中心に参照して説明する。

【００４０】この薄膜磁気ヘッド１００では、再生ヘッ
ド部１０１により磁気記録媒体３００に記録された情報
を読み出す。再生ヘッド部１０１では、積層体２０の強
磁性層２３と反強磁性層２２との界面での交換結合によ
る交換結合磁界により、例えば、強磁性層２３の磁化Ｍ
ｐの向きがｙ方向に固定されている。また、磁区制御膜
３０ａ，３０ｂの発生するバイアス磁界Ｈｂにより、第
１軟磁性層２５，第２軟磁性層２６の磁化Ｍｆはバイア
ス磁界Ｈｂの方向（ここではｘ方向）に揃えられる。な
お、バイアス磁界Ｈｂと強磁性層２３の磁化Ｍｐの向き
は互いにほぼ直交している。

【００４１】情報を読み出す際には、積層体２０に、リ
ード層３３ａ，３３ｂを通じて定常電流である検出電流
（センス電流）が例えばバイアス磁界Ｈｂの方向に流さ
れる。その際、磁気記録媒体３００からの信号磁界を受
けると、第１軟磁性層２５および第２軟磁性層２６にお
ける磁化Ｍｆの向きが変化する。強磁性層２３の磁化Ｍ
ｐの向きは、反強磁性層２２により固定されているの
で、磁気記録媒体３００からの信号磁界を受けても変化
しない。第１軟磁性層２５および第２軟磁性層２６にお
ける磁化Ｍｆの向きが変化すると、積層体２０を流れる
電流は、第１軟磁性層２５および第２軟磁性層２６の磁
化Ｍｆの向きと強磁性層２３の磁化Ｍｐの向きとの相対
角度に応じた抵抗を受ける。これは、非磁性層と磁性層
との界面における電子の散乱の度合いが磁性層の磁化方
向に依存するという「スピン依存散乱」と呼ばれる現象
によるものである。この積層体２０の抵抗の変化量は電
圧の変化量として検出され、磁気記録媒体３００に記録
された情報が読み出される。

【００４２】ここでは、第２軟磁性層２６の第１非磁性
層２４と反対の側に、第２非磁性層２７およびこの第２
非磁性層２７に隣接して高抵抗層２８が設けられている
ので、安定した特性が得られると共に、抵抗変化率およ
び抵抗変化量が改善される。

【００４３】＜ＭＲ素子および薄膜磁気ヘッドの製造方
法＞続いて、図８ないし図１３を参照して、ＭＲ素子１
１０および薄膜磁気ヘッド１００の製造方法について説
明する。なお、図８，図１２および図１３は、図４にお
けるＶ−Ｖ線に沿った断面構造を表している。また、図
９ないし図１１は、図４におけるＶＩ−ＶＩ線に沿った
断面構造を表している。

【００４４】本実施の形態に係る製造方法では、まず、
図８に示したように、例えば、Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣより
なる基体２１１の一側面上に、スパッタリング法によ
り、絶縁層１１を構成の欄で述べた材料を用いて形成す
る。次に、この絶縁層１１の上に、例えば、めっき法に
より、第１磁性層１２を構成の欄で述べた材料を用いて
形成する。続いて、この第１磁性層１２の上に、例え
ば、スパッタリング法により、第１ギャップ層１３を構
成の欄で述べた材料を用いて形成する。そののち、この
第１ギャップ層１３の上に、積層体２０を形成する。

【００４５】ここで、積層体２０の形成工程について詳
説する。ここでは、まず、図９（Ａ）に示したように、
第１ギャップ層１３の上に、例えばスパッタリング法に
より、下地層２１，反強磁性層２２，強磁性層２３，第
１非磁性層２４，第１軟磁性層２５，第２軟磁性層２６
および第２非磁性層２７をそれぞれ構成の欄で説明した
材料を用いて順次成膜する。その際、反強磁性層２２を
非熱処理系反強磁性材料により構成する場合には、例え
ば、ｙ方向（図７）に磁場を印加した状態で反強磁性層
２２を形成する。これにより、強磁性層２３の磁化の方
向は、反強磁性層２２との交換結合によって印加磁場の
方向ｙに固定される。なお、この成膜作業は、図示しな
い真空チャンバ内で行う。

【００４６】続いて、図９（Ｂ）に示したように、第２
非磁性層２７の上に、例えばスパッタリング法により、
Ａｌ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｒｕ，Ｍｎ，Ｒｈ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｎ
ｉ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｆｅ，ＲｅおよびＴａからなる群のう
ちの少なくとも１種を含む金属層２８ａを成膜する。次
に、図示しない真空チャンバ内に酸素ガスおよび窒素ガ
スのうちの少なくとも一方を導入し、この雰囲気に、金
属層２８ａを所定時間さらすことにより、構成の欄で述
べた構造の高抵抗層２８を形成する。これにより、図９
（Ｃ）に示したような積層膜２０ａが形成される。

【００４７】そののち、図１０（Ａ）に示したように、
積層膜２０ａの上に、積層体２０の形成予定領域に対応
してフォトレジスト膜４０１を選択的に形成する。な
お、このフォトレジスト膜４０１は、後述するリフトオ
フを容易に行うことができるように、例えば、積層膜２
０ａとの界面に溝を形成し、断面形状をＴ型とすること
が好ましい。フォトレジスト膜４０１を形成したのち、
例えば、イオンミリング法により、フォトレジスト膜４
０１をマスクとして、積層膜２０ａをエッチングする。
これにより、図１０（Ｂ）に示したような積層体２０が
形成される。

【００４８】積層体２０を形成したのち、図１１（Ａ）
に示したように、例えば、スパッタリング法により、積
層体２０の両側に、磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂ
および磁区制御用反強磁性膜３２ａ，３２ｂをそれぞれ
順次形成する。その際、磁区制御用反強磁性膜３２ａ，
３２ｂを非熱処理系反強磁性材料により構成する場合に
は、例えば、ｘ方向に磁場を印加した状態で磁区制御用
反強磁性膜３２ａ，３２ｂをそれぞれ形成する。これに
より、磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂの磁化の方向
は、磁区制御用反強磁性膜３２ａ，３２ｂとの交換結合
によって印加磁場の方向ｘに固定される。

【００４９】磁区制御膜３０ａ，３０ｂをそれぞれ形成
したのち、同じく図１１（Ａ）に示したように、例え
ば、スパッタリング法により、磁区制御用反強磁性膜３
２ａ，３２ｂの上に、リード層３３ａ，３３ｂをそれぞ
れ形成する。そののち、例えば、リフトオフ処理によっ
て、フォトレジスト膜４０１とその上に積層されている
堆積物４０２（磁区制御用強磁性膜、磁区制御用反強磁
性膜およびリード層の各材料）を除去する。

【００５０】リフトオフ処理を行ったのち、図１１
（Ｂ）および図１２（Ａ）に示したように、例えば、ス
パッタリング法により、第１ギャップ層１３および積層
体２０を覆うように、第２ギャップ層１４を構成の欄で
説明した材料を用いて形成する。これにより、積層体２
０は第１ギャップ層１３と第２ギャップ層１４との間に
埋設される。そののち、第２ギャップ層１４の上に、例
えば、スパッタリング法により、第２磁性層１５を構成
の欄で説明した材料を用いて形成する。

【００５１】第２磁性層１５を形成したのち、図１２
（Ｂ）に示したように、例えば、スパッタリング法によ
り、第２磁性層１５の上に、記録ギャップ層４１を構成
の欄で説明した材料を用いて形成し、この記録ギャップ
層４１の上に、フォトレジスト層４２を所定のパターン
に形成する。フォトレジスト層４２を形成したのち、こ
のフォトレジスト層４２の上に、薄膜コイル４３を構成
の欄で説明した材料を用いて形成し、この薄膜コイル４
３を覆うようにフォトレジスト層４４を所定のパターン
に形成する。フォトレジスト層４４を形成したのち、こ
のフォトレジスト層４４の上に、薄膜コイル４５を構成
の欄で説明した材料を用いて形成し、この薄膜コイル４
５を覆うようにフォトレジスト層４６を所定のパターン
に形成する。

【００５２】フォトレジスト層４６を形成したのち、図
１３（Ａ）に示したように、例えば、薄膜コイル４３，
４５の中心部に対応する位置において、記録ギャップ層
４１を部分的にエッチングし、磁路形成のための開口部
４１ａを形成する。そののち、例えば、記録ギャップ層
４１、開口部４１ａ、フォトレジスト層４２，４４，４
６の上に上部磁極４７を構成の欄で説明した材料を用い
て形成する。上部磁極４７を形成したのち、例えば、こ
の上部磁極４７をマスクとして、イオンミリングによ
り、記録ギャップ層４１および第２磁性層１５を選択的
にエッチングする。そののち、図１３（Ｂ）に示したよ
うに、上部磁極４７の上に、オーバーコート層４８を構
成の欄で説明した材料を用いて形成する。

【００５３】オーバーコート層４８を形成したのち、例
えば、積層体２０の強磁性層２３および磁区制御用強磁
性膜３１ａ，３１ｂを熱処理系反強磁性材料によりそれ
ぞれ構成する場合には、それらの磁界の方向を固定する
ための反強磁性化処理を行う。具体的には、反強磁性層
２２と強磁性層２３とのブロッキング温度（界面で交換
結合が生じうる温度）が磁区制御用反強磁性膜３２ａ，
３２ｂと磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂとのブロッ
キング温度よりも高い場合には、磁界発生装置等を利用
して例えばｙ方向に磁場を印加した状態で、反強磁性層
２２と強磁性層２３とのブロッキング温度での加熱を行
う。これにより、強磁性層２３の磁化の方向は、反強磁
性層２２との交換結合によって印加磁場の方向ｙに固定
される。続いて、薄膜磁気ヘッド１００を磁区制御用反
強磁性膜３２ａ，３２ｂと磁区制御用強磁性膜３１ａ，
３１ｂとのブロッキング温度まで冷却し、例えばｘ方向
に磁場を印加する。これにより、磁区制御用強磁性膜３
１ａ，３１ｂの磁化の方向は、磁区制御用反強磁性膜３
２ａ，３２ｂとの交換結合によって印加磁場の方向ｘに
それぞれ固定される。

【００５４】なお、反強磁性層２２と強磁性層２３との
ブロッキング温度が磁区制御用反強磁性膜３２ａ，３２
ｂと磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂとのブロッキン
グ温度よりも低い場合には、上の作業順序は逆になる。
また、反強磁性層２２または磁区制御用反強磁性膜３２
ａ，３２ｂを非熱処理系反強磁性材料により構成する場
合には、この熱処理を行う必要がない。更に、ここでは
オーバーコート層４８を形成したのちに反強磁性化のた
めの熱処理を行うようにしたが、強磁性層２３および反
強磁性層２２を成膜したのちオーバーコート層４８を形
成する前に行うようにしてもよく、また磁区制御膜３０
ａ，３０ｂを成膜したのちオーバーコート層４８を形成
する前に行うようにしてもよい。

【００５５】最後に、例えば、スライダの機械加工によ
り、エアベアリング面を形成し、図３ないし図７に示し
た薄膜磁気ヘッド１００が完成する。

【００５６】＜第１の実施の形態による効果＞このよう
に本実施の形態によれば、第２軟磁性層２６の第１非磁
性層２４と反対の側に、第２非磁性層２７およびこの第
２非磁性層２７に隣接して高抵抗層２８を設けるように
したので、安定した特性が得られると共に、抵抗変化率
および抵抗変化量を大きくすることができる。よって、
例えば２０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ²を越える高密度記録へ
の対応が可能となる。

【００５７】特に、高抵抗層２８が、Ａｌ，Ｃｒ，Ｔ
ｉ，Ｒｕ，Ｍｎ，Ｒｈ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃ
ｏ，Ｆｅ，ＲｅおよびＴａからなる群のうちの少なくと
も１種とＯおよびＮからなる群のうちの少なくとも１種
とを含むようにすれば、高い熱安定性を得ることができ
る。中でも、高抵抗層２８が、Ａｌ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｒ
ｕ，ＭｎおよびＲｈからなる群のうちの少なくとも１種
を含むようにすれば、より一層熱安定性を向上させるこ
とができる。

【００５８】更に、高抵抗層２８の厚さを１ｎｍ以上３
０ｎｍ以下とすれば、抵抗変化率および抵抗変化量が更
に大きくなる。

【００５９】また、第２非磁性層２７がＡｕ，Ａｇ，Ｃ
ｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｒｅ，ＰｔおよびＷからなる群のうち
少なくとも一つを含み、その含有量を８０質量％以上と
し、その厚さを０．５ｎｍ以上２ｎｍ以下とすれば、軟
磁性層（第１軟磁性層２５および第２軟磁性層２６）の
厚さを薄くしても、出力の非対称性などの特性の劣化を
防止でき、安定した特性を得ることができる。

【００６０】［第１の実施の形態の変形例］また、図１
４を参照して、第１の実施の形態の変形例について説明
する。

【００６１】図１４は、変形例における積層体２０の構
成を表すものである。第１の実施の形態では、第１ギャ
ップ層１３の側から反強磁性層２２，強磁性層２３，第
１非磁性層２４，第１軟磁性層２５，第２軟磁性層２
６，第２非磁性層２７および高抵抗層２８をこの順に積
層して積層体２０を構成する場合について説明したが、
第１ギャップ層１３の側から高抵抗層２８，第２非磁性
層２７，第２軟磁性層２６，第１軟磁性層２５，第１非
磁性層２４，強磁性層２３および反強磁性層２２をこの
順に積層して積層体２０を構成するようにしてもよい。
この場合、第１の実施の形態における下地層２１は不要
であり、反強磁性層２２の上には例えば厚さ５ｎｍのＴ
ａよりなる保護層２９が設けられることが好ましい。更
に、この場合、第２非磁性層２７を第１ギャップ層１３
に隣接して設け、第１ギャップ層１３を２００μΩ・ｃ
ｍ以上の比抵抗を有する材料により構成し、第１ギャッ
プ層１３が高抵抗層の機能も持つようにしてもよい。

【００６２】［第２の実施の形態］更に、図１５を参照
して、第２の実施の形態について説明する。本実施の形
態は、再生ヘッド部５０１における積層体５０および第
２ギャップ層５１４の構成が異なることを除き、第１の
実施の形態と同一の構成を有している。よって、ここで
は、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な
説明を省略する。

【００６３】図１５は、第２の実施の形態における薄膜
磁気ヘッドの断面構成を表すものであり、図４における
ＩＶ−ＩＶ矢視断面構造を表している。この再生ヘッド
部５０１の積層体５０は、高抵抗層２８を備えないこと
を除き第１の実施の形態の積層体２０と同一の構成を有
している。また、再生ヘッド部５０１の第２ギャップ層
５１４は、積層体５０の第２非磁性層２７に隣接すると
共に積層体５０に対応して第２非磁性層２７と第２磁性
層１５との間に設けられており、第１の実施の形態にお
ける第２ギャップ層１４（図１１）および高抵抗層２８
の機能を共に兼ね備えている。すなわち、この第２のギ
ャップ層５１４は、第１の実施の形態における高抵抗層
２８と同様に、２００μΩ・ｃｍ以上の比抵抗を有する
材料により構成されている。具体的には、この高抵抗層
２８は、Ａｌ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｒｕ，Ｍｎ，Ｒｈ，Ａｇ，
Ｐｄ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｆｅ，ＲｅおよびＴａからな
る金属元素群のうちの少なくとも１種と、ＯおよびＮか
らなる群のうちの少なくとも１種とを含んで構成されて
いることが好ましく、特には、Ａｌ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｒ
ｕ，ＭｎおよびＲｈからなる群のうち少なくとも１種を
含んでいることが好ましい。

【００６４】このような構成を有する再生ヘッド部５０
１は、例えば次のようにして製造することができる。

【００６５】まず、第１の実施の形態と同様にして、基
板２１１の一側面上に、絶縁層１１，第１磁性層１２お
よび第１ギャップ層１３を順次形成し、その上に、下地
層２１，反強磁性層２２，強磁性層２３，第１非磁性層
２４，第１軟磁性層２５，第２軟磁性層２６および第２
非磁性層２７を順次成膜する。次いで、第２非磁性層２
７の上に、例えばスパッタリング法により第２ギャップ
層５１４を成膜したのち、第１の実施の形態と同様にし
て第２ギャップ層５１４から下地層２１までを選択的に
除去し成形する。続いて、第１の実施の形態と同様にし
て磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂ，磁区制御用反強
磁性膜３２ａ，３２ｂ，リード層３３ａ，３３ｂおよび
第２磁性層１５を順次形成する。これにより、図１５に
示した再生ヘッド部５０１が形成される。

【００６６】このように本実施の形態によれば、第２非
磁性層２７に隣接して第２ギャップ層５１４を設けると
共に、第２ギャップ層５１４を２００μΩ・ｃｍ以上の
比抵抗を有する材料により構成するようにしたので、第
１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

【００６７】なお、本実施の形態においても、第１の実
施の形態の変形例と同様に、第１ギャップ層１３の側か
ら第２非磁性層２７，第２軟磁性層２６，第１軟磁性層
２５，第１非磁性層２４，強磁性層２３および反強磁性
層２２をこの順で積層して積層体５０を構成するように
してもよい。この場合、第２非磁性層２７を第１ギャッ
プ層１３に隣接して設けると共に、第１ギャップ層１３
を２００μΩ・ｃｍ以上の比抵抗を有する材料により構
成し、高抵抗層の機能も持たせるようにする。

【００６８】［第３の実施の形態］更に、図１６を参照
して、本発明の第３の実施の形態について説明する。本
実施の形態は、積層体６０における強磁性層６３の構成
が異なることを除き、第１の実施の形態と同一の構成を
有している。よって、ここでは、同一の構成要素には同
一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【００６９】図１６は、本実施の形態における積層体６
０の構成を表すものである。この積層体６０の強磁性層
６３は、強磁性外側層６３１、結合層６３２および強磁
性内側層６３３を反強磁性層２２の側からこの順に積層
した構造を有している。強磁性外側層６３１および強磁
性内側層６３３は、ＣｏおよびＦｅからなる群のうちの
少なくともＣｏを含む磁性材料により構成されている。
特に、この磁性材料の（１１１）面は積層方向に配向し
ていることが好ましい。これら強磁性外側層６３１と強
磁性内側層６３３とを合わせた厚さは、例えば、３ｎｍ
〜５ｎｍである。

【００７０】強磁性外側層６３１と強磁性内側層６３３
との間に介在する結合層６３２は、例えば、厚さが０．
２ｎｍ〜１．２ｎｍであり、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｃｒお
よびＺｒからなる群のうちの少なくとも１種を含む非磁
性材料により構成されている。この結合層６３２は、強
磁性外側層６３１と強磁性内側層６３３との間に反強磁
***換結合を生じさせ、強磁性外側層６３１の磁化Ｍｐ
と強磁性内側層６３３の磁化Ｍｐｃとを互いに反対向き
にするためのものである。すなわち、強磁性層６３は、
互いに反対向きの２つの磁化が併存するようになってい
る。このような層構造は、シンセティック構造と呼ばれ
る。ちなみに、本明細書において「磁化が互いに反対向
き」と言うのは、磁化の向きが１８０°異なる場合のみ
を言うのではなく、２つの磁化の向きが１８０°±２０
°異なる場合を含めて言う。

【００７１】ここでは、強磁性外側層６３１の磁化Ｍｐ
の向きは、強磁性外側層６３１と反強磁性層２２との界
面における交換結合により固定されており、強磁性内側
層６３３の磁化Ｍｐｃの向きは強磁性外側層６３１の磁
化Ｍｐと反対向きに固定されている。

【００７２】この積層体６０は、第１の実施の形態とほ
ぼ同様にして製造することができる。また、本実施の形
態では、第１の実施の形態と同様にして、磁気記録媒体
３００に記録された情報を読み出す。ここでは、強磁性
層６３に、２つの反対向きの磁化が併存しうるようにな
っているので、強磁性層６３の作る磁界の第１軟磁性層
２５および第２軟磁性層２６に与える影響が小さくな
り、出力電圧波形の非対称性が改善される。

【００７３】このように、本実施の形態によれば、第１
の実施の形態において説明した効果に加えて、強磁性層
６３をシンセティック構造とするようにしたので、出力
電圧波形の非対称性を改善し、特性の安定性を向上する
ことができる。

【００７４】なお、本実施の形態においても、第１の実
施の形態の変形例と同様に、第１ギャップ層１３の側か
ら、高抵抗層２８，第２非磁性層２７，第２軟磁性層２
６，第１軟磁性層２５，第１非磁性層２４，強磁性層６
３，反強磁性層２２および保護層２９をこの順で積層し
て積層体６０を構成するようにしても良い。また、第２
の実施の形態と同様に、第２非磁性層２７に隣接して第
２ギャップ層１４または第１ギャップ層１３を設け、第
２ギャップ層１４または第１ギャップ層１３を高抵抗層
として機能させるようにしてもよい。

【００７５】更に、強磁性層６３に代えて、または、強
磁性層６３と共に、軟磁性層（第１軟磁性層２５および
第２軟磁性層２６）をシンセティック構造としても良
い。この場合、第１軟磁性層２５または第２軟磁性層２
６のいずれか一方（または両方）に結合層を設けてもよ
く、両者の界面に設けても良い。

【００７６】［第４の実施の形態］更に、図１７を参照
して、本発明の第４の実施の形態について説明する。本
実施の形態は、積層体７０の強磁性体７３における強磁
性内側層７３３の構成を除き、第３の実施の形態と同一
の構成を有している。よって、ここでは、同一の構成要
素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【００７７】図１７は、本実施の形態における積層体７
０の構成を表すものである。積層体７０は、強磁性内側
層７３３は、積層方向において結合層６３２の側に位置
する内側第１層７３３ａと、第１非磁性層２４の側に位
置する内側第２層７３３ｂとに分割されている。これら
内側第１層７３３ａと内側第２層７３３ｂとの間には、
磁性を有し且つ強磁性内側層７３３よりも電気抵抗が大
きい強磁性層内層７３０が形成されている。この強磁性
層内層７３０は、検出電流が積層体７０を流れる際に、
電子の少なくとも一部を反射して電子の移動する経路を
制限することにより、積層体７０の抵抗変化率および抵
抗変化量を大きくするためのものである。

【００７８】この強磁性層内層７３０は磁性を有してい
るため、強磁性層内層７３０を挟んで対向する内側第１
層７３３ａと内側第２層７３３ｂとの磁化Ｍｐｃは、同
方向、例えばｙ方向に固定されている。なお、強磁性層
内層７３０の磁化も、内側第１層７３３ａおよび内側第
２層７３３ｂの磁化Ｍｐｃと同方向に固定されている。
ちなみに、本明細書において「磁化が同方向」と言うの
は、磁化の向きが１°の違いもなく同一である場合のみ
を言うのではなく、２つの磁化の向きが０°±２０°の
範囲内である場合を含めて言う。

【００７９】この強磁性層内層７３０は、例えば、酸化
物，窒化物および酸化窒化物のうちの少なくとも１種を
含むことが好ましい。磁気的に安定であり、出力変動を
少なくすることができるからである。また、この強磁性
層内層７３０は、例えば、強磁性内側層７３３と構成元
素の一部が共通していることが好ましい。具体的には、
Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｒｈ，ＭｏおよびＮｂ
からなる群のうちの少なくともＮｉと、ＯおよびＮから
なる群のうちの少なくとも１種とを含むことが好まし
い。例えば、強磁性内側層７３３の一部を酸化、窒化、
あるいは酸化および窒化することにより形成するように
すれば、良好な強磁性層内層７３０を容易に得ることが
できるからである。強磁性層内層７３０の厚さは、例え
ば、０．５ｎｍ以上１．０ｎｍ以下であることが好まし
い。厚すぎると内側第１層７３３ａと内側第２層７３３
ｂとの磁気的な結合が弱くなると共に、耐熱性も大きく
低下してしまい、大きな抵抗変化率を得ることができ
ず、薄すぎると電子の移動経路を十分に制限することが
できず、やはり大きな抵抗変化率を得ることができない
からである。

【００８０】この積層体７０は、例えば次のようにして
製造することができる。まず、第１の実施の形態と同様
にして、下地層２１，反強磁性層２２，強磁性外側層６
３１，結合層６３２，内側第１層７３３ａを成膜する。
続いて、内側第１層７３３ａの一部を酸化、窒化、また
は酸化および窒化することにより、強磁性層内層７３０
を形成する。その上に、第１の実施の形態と同様にし
て、内側第２層７３３ｂ，第１非磁性層２４，第１軟磁
性層２５，第２軟磁性層２６，第２非磁性層２７および
高抵抗層２８を成膜する。これにより、図１７に示した
積層体７０が形成される。

【００８１】このように、本実施の形態によれば、第１
の実施の形態および第３の実施の形態の効果に加えて、
強磁性層７３の中に強磁性層内層７３０を設けたので、
積層体７０の中を電流が流れる際に、この強磁性層内層
７３０により電子の少なくとも一部を反射して電子の移
動経路を制限することができ、抵抗変化率および抵抗変
化量をより一層大きくすることができる。

【００８２】なお、本実施の形態においても、第１の実
施の形態の変形例のように、第１ギャップ層１３の側か
ら、下地層２１，高抵抗層２８，第２非磁性層２７，第
２軟磁性層２６，第１軟磁性層２５，第１非磁性層２
４，強磁性層７３，反強磁性層２２および保護層２９を
この順で積層するようにしても良い。また、第２の実施
の形態と同様に、第２非磁性層２７に隣接して第２ギャ
ップ層１４または第１ギャップ層１３を設け、第２ギャ
ップ層１４または第１ギャップ層１３を高抵抗層として
機能させるようにしてもよい。

【００８３】更に、第１軟磁性層２５の中に、その第１
軟磁性層２５よりも抵抗が大きくかつ磁性を有する層内
層を設けるようにしてもよい。この場合、層内層は、第
１軟磁性層２５と構成元素が一部共通していることが好
ましい。また、この場合、酸素、窒素または酸素および
窒素を含むことが好ましい。磁気的に安定である上、第
１軟磁性層２５を酸化、窒化、または酸化および窒化す
ることにより、容易に層内層を形成することができるか
らである。なお、この層内層は、第２軟磁性層２６に設
けても良いし、第１軟磁性層２５と第２軟磁性層２６と
の間に設けても良い。

【００８４】加えて、強磁性層７３に代えて、または強
磁性層７３と共に、軟磁性層（第１軟磁性層２５および
第２軟磁性層２６）をシンセティック構造としても良
い。この場合、第１軟磁性層２５または第２軟磁性層２
６のどちらか（または両方）に結合層を設けても良い
し、両者の界面に設けても良い。更にまた、上記実施の
形態では、結合層６３２と共に強磁性層内層７３０を設
ける場合について説明したが、結合層６３２を設けずに
強磁性層内層７３０のみを設けるようにしてもよい。

【００８５】

【実施例】また、本発明の具体的な実施例について詳細
に説明する。

【００８６】［実施例１−１〜１−１２］実施例１−１
〜１−１２として、図７に示した積層体２０を、表１に
示したように第２非磁性層２７および高抵抗層２８の厚
さおよび材質を変えて作製した。まず、表面にＡｌ₂Ｏ
₃膜が形成されたＡｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣよりなる絶縁性基
板の上に、厚さ３ｎｍのＴａ膜と厚さ２ｎｍのＮｉＦｅ
膜を順次成膜することにより、下地層２１を形成した。
次いで、この下地層２１の上に、ＰｔＭｎを用いて１５
ｎｍの反強磁性層２２を成膜し、その上に、ＣｏＦｅを
用いて厚さ２ｎｍの強磁性層２３を成膜し、その上に、
Ｃｕを用いて厚さ２．１ｎｍの第１非磁性層２４を成膜
し、その上に、ＣｏＦｅを用いて厚さ１ｎｍの第１軟磁
性層２５を成膜し、その上に、ＮｉＦｅを用いて厚さ
１．５ｎｍの第２軟磁性層２６を成膜し、その上に、表
１に示した材料を用いて表１に示した厚さの第２非磁性
層２７を成膜した。各層の成膜はスパッタリング法によ
り行った。

【００８７】続いて、第２非磁性層２７の上に、スパッ
タリング法により表１に示した金属の層を成膜し、その
金属層を酸化することにより、表１に示した厚さの高抵
抗層２８を形成した。なお、高抵抗層２８の厚さは、透
過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Micr
oscope）により測定した。そののち、ここでは熱処理系
反強磁性材料（ＰｔＭｎ）を用いて反強磁性層２２を形
成するようにしたので、熱処理による反強磁性処理を行
った。

【００８８】

【表１】

【００８９】このようにして作製した実施例１−１〜１
−１２の積層体２０について、真空中において２５０℃
で２時間の熱処理を行ったのち、抵抗値および抵抗変化
量を測定し、更に、抵抗変化量を抵抗値で割って１００
を掛けることにより抵抗変化率を求めた。それらの結果
を表１にそれぞれ示す。

【００９０】本実施例に対する比較例１−１として、高
抵抗層２８を設けないことを除き、実施例１−２と同一
の条件で積層体を作製した。また、比較例１−２とし
て、高抵抗層２８を、酸化、窒化、あるいは酸化および
窒化を行わないＡｌにより構成したことを除き、実施例
１−２と同一の条件で積層体を作製した。これら比較例
１−１〜１−２についても、本実施例と同様にして、抵
抗値、抵抗変化量および抵抗変化率をそれぞれ調べた。
その結果も表１に合わせてそれぞれ示す。

【００９１】表１から分かるように、本実施例によれ
ば、抵抗変化率は９．１％以上および抵抗変化量は１．
９Ω以上であり、高抵抗層２８を設けていない比較例１
−１よりも大きな値を得ることができた。また、高抵抗
層２８の代わりに電気抵抗の小さいＡｌ層を設けた比較
例１−２では、比較例１−１とほぼ同等の結果しか得ら
れなかった。すなわち、高抵抗層２８を設けることによ
り、抵抗変化率および抵抗変化量を大きくすることがで
きることが分かった。特に、実施例１−１〜１−１０で
は、実施例１−１１および実施例１−１２よりも大きな
抵抗変化率および抵抗変化量が得られていることから、
第２非磁性層２７の厚さを０．５ｎｍ以上２ｎｍ以下と
すれば、特に大きな抵抗変化率および抵抗変化量が得ら
れることが分かった。特に、実施例１−１〜１−１０で
は、２Ωを越える抵抗変化量が得られており、薄膜磁気
ヘッドとしたときに大きな出力が得られることも分かっ
た。

【００９２】［実施例２−１〜２−７］実施例２−１〜
２−７として、図１６に示した積層体６０を、表２に示
したように強磁性外側層６３１，強磁性内側層６３３お
よび第２非磁性層２７の厚さならびに高抵抗層２８の含
有金属および厚さを変えて作製した。まず、実施例１−
１〜１−１２と同様にして、下地層２１および反強磁性
膜２２を順次成膜した。次いで、反強磁性層２２の上
に、スパッタリング法により、ＣｏＦｅを用いて表２に
示した厚さの強磁性外側層６３１を形成し、その上に、
Ｒｕを用いて厚さ０．８ｎｍの結合層６３２を形成し、
その上に、ＣｏＦｅを用いて表２に示した厚さの強磁性
内側層６３３を成膜した。続いて、強磁性内側層６３３
の上に、実施例１−１〜１−１２と同様に、第１軟磁性
層２５および第２軟磁性層２６を順次成膜し、その上
に、Ｃｕを用いて表２に示した厚さの第２非磁性層２７
を成膜し、その上に、表２に示した金属層を酸化するこ
とにより表２に示した厚さの高抵抗層２８を形成した。
そののち、熱処理による反強磁性処理を行った。

【００９３】

【表２】

【００９４】このようにして作製した実施例２−１〜２
−７の積層体６０について、実施例１−１〜１−１２と
同様にして抵抗変化率、抵抗値および抵抗変化量を調べ
た。それらの結果を表２にそれぞれ示す。なお、本実施
例に対する比較例２−１として、高抵抗層２８を設けな
いことを除き、実施例２−１と同一の条件で積層体を作
製した。また、比較例２−２として、比較例２−１と強
磁性外側層および強磁性内側層の厚さだけが異なる積層
体を作製した。これらの比較例についても、本実施例と
同様にしてその抵抗変化率、抵抗値および抵抗変化量を
調べた。それらの結果も、表２に合わせてそれぞれ示
す。

【００９５】表２から分かるように、本実施例によれ
ば、抵抗変化率は１２．４％以上および抵抗変化量は
２．２Ω以上であり、比較例２−１〜２−２よりも大き
な値を得ることができた。すなわち、強磁性層６３をシ
ンセティックピン構造とした積層体６０においても、高
抵抗層２８を設けることによって抵抗変化率および抵抗
変化量を大きくできることが分かった。

【００９６】［実施例３−１〜３−８］実施例３−１〜
３−８として、図１７に示した積層体７０を、表３に示
したように強磁性外側層６３１，内側第１層７３３ａ，
内側第２層７３３ｂおよび第２非磁性層２７の厚さ、な
らびに高抵抗層２８の含有金属および厚さを変えて作製
した。まず、実施例１−１〜１−１２と同様にして、絶
縁性基板の上に、下地層２１および反強磁性膜２２を順
次成膜した。次いで、反強磁性層２２の上に、スパッタ
リング法により、ＣｏＦｅを用いて表３に示した厚さの
強磁性外側層６３１を成膜し、その上に、Ｒｕを用いて
厚さ０．８ｎｍの結合層６３２を成膜し、その上に、Ｃ
ｏＦｅを用いて内側第１層７３３ａ成膜した。なお、内
側第１層７３３ａの厚さは、後の酸化処理により酸化さ
れて強磁性層内層７３０となる分を予め加味して、酸化
処理後の厚さが表３に示した厚さになるようにした。

【００９７】続いて、内側第１層７３３ａを酸化するこ
とにより、厚さ１ｎｍの強磁性層内層７３０を形成し
た。強磁性層内層７３０の厚さは、透過型電子顕微鏡に
より測定した。そののち、強磁性層内層７３０の上に、
スパッタリング法によりＣｏＦｅを用いて内側第２層７
３３ｂを形成し、その上に、実施例１−１〜１−１２と
同様にして、第１非磁性層２４，第１軟磁性層２５およ
び第２軟磁性層２６を順次成膜し、その上に、Ｃｕを用
いて表３に示した厚さの第２非磁性層２７を成膜し、そ
の上に、表３に示した金属の層を酸化することにより表
３に示した厚さの高抵抗層２８を形成した。そののち、
熱処理による反強磁性処理をそれぞれ行った。

【００９８】

【表３】

【００９９】このようにして作製した実施例３−１〜３
−８の積層体７０について、実施例１−１〜１−１２と
同様にして抵抗変化率、抵抗値および抵抗変化量を調べ
た。それらの結果を表３にそれぞれ示す。なお、本実施
例に対する比較例３−１として、高抵抗層２８を設けな
いことを除き、実施例３−１〜３−３と同一の条件で積
層体を作製した。また、比較例３−２として、比較例３
−１と強磁性外側層の厚さだけが異なる積層体を作製し
た。これら比較例３−１および３−２についても、本実
施例と同様にしてその抵抗変化率、抵抗値および抵抗変
化量を調べた。それらの結果も、表３に合わせてそれぞ
れ示す。

【０１００】表３から分かるように、本実施例によれ
ば、抵抗変化率は１３．３％以上および抵抗変化量は
２．５Ω以上であり、比較例３−１〜３−２よりも大き
な値を得ることができた。すなわち、強磁性層７３をシ
ンセティック構造とし、かつ、強磁性層内層７３０を備
えた積層体７０においても、高抵抗層２８を設けること
により、抵抗変化率および抵抗変化量を大きくできるこ
とが分かった。また、本実施例によれば、実施例１−１
〜１−１２よりも大きな抵抗変化率および抵抗変化量が
得られた。すなわち、強磁性層内層７３０を設けるよう
にすれば、抵抗変化率および抵抗変化量を更に大きくで
きることが分かった。

【０１０１】［実施例４−１〜４−１０］実施例４−１
〜４−８として、図１７に示した積層体７０を、実施例
３−１〜３−８と同様にして、表４に示したように強磁
性外側層６３１，内側第１層７３３ａ，内側第２層７３
３ｂおよび第２非磁性層２７の厚さ、ならびに高抵抗層
２８の含有金属および厚さを変えて作製した。また、実
施例４−９として、実施例２−７と同様にして図１６に
示した積層体６０を作製し、実施例４−１０として、実
施例１−７と同様にして図７に示した積層体２０を作製
した。このように作製した実施例４−１〜４−１０の積
層体について、真空中において２５０℃で２時間の熱処
理を行ったのち、抵抗変化率、抵抗値および抵抗変化量
を測定し、これを初期特性値とした。次いで、これら積
層体について、真空中における２５０℃での熱処理を更
に５０時間行ったのちの抵抗変化率、抵抗値および抵抗
変化量を測定した。それらの結果を表５にそれぞれ示
す。

【０１０２】

【表４】

【０１０３】

【表５】

【０１０４】また、比較例４−１として、比較例３−１
と同様にして積層体を作製し、比較例４−２として、比
較例２−１と同様にして積層体を作製し、比較例４−３
として、比較例１−１と同様にして積層体を作製した。
これら比較例４−１〜４−３についても、本実施例と同
様、抵抗変化率、抵抗値、抵抗変化量を測定した。それ
らの結果も表５に合わせてそれぞれ示す。

【０１０５】更に、比較例４−４として、文献“CoFe s
pecular spin valves with a nanooxide layer", 1999
Digests of INTERMAG 99, published on May 18, 1999
の記載内容に従って、図１８に示した積層体８０を作製
した。まず、表面にＡｌ₂Ｏ₃膜が形成されたＡｌ₂Ｏ
₃・ＴｉＣよりなる絶縁性基板の上に、厚さ３ｎｍのＴ
ａ膜および厚さ２ｎｍのＮｉＦｅ膜を順次成膜して下地
層８１を形成し、その上に、ＩｒＭｎを用いて８ｎｍの
反強磁性層８２を成膜した。なお、ＩｒＭｎは非熱処理
系反強磁性材料なので、反強磁性層８２の成膜は、磁場
を印加しながら行った。次いで、反強磁性層８２の上に
ＣｏＦｅを用いて厚さ１ｎｍの金属層を成膜し、その金
属層を酸化することにより厚さ１ｎｍの強磁性層内層８
３を形成した。続いて、その上に、ＣｏＦｅを用いて厚
さ１ｎｍの強磁性層８４を成膜し、その上に、Ｃｕを用
いて厚さ２．４ｎｍの非磁性層８５を成膜し、その上
に、ＣｏＦｅを用いて厚さ３ｎｍの軟磁性層８６を成膜
した。なお、軟磁性層８６の厚さは、後の酸化処理によ
り酸化膜となる分を予め加味して、酸化処理後の厚さが
３ｎｍになるようにした。次いで、軟磁性層８６の表面
を酸化して、ＣｏＦｅＯからなる酸化膜８７を形成し、
その上に、Ｔａを用いて厚さ５ｎｍの保護層８８を成膜
した。強磁性層内層８３および酸化膜８７を除き、成膜
はスパッタリング法を用いて行った。

【０１０６】加えて、比較例４−５として、文献“スピ
ンフィルタースピンバルブヘッドの電磁変換特性”日本
応用磁気学会学術講演会講演概要集、第４０２頁の記載
内容に従って、図１９に示した積層体９０を作製した。
まず、表面にＡｌ₂Ｏ₃膜が形成されたＡｌ₂Ｏ₃・Ｔ
ｉＣよりなる絶縁性基板の上に、厚さ３ｎｍのＴａ膜お
よび厚さ２ｎｍのＮｉＦｅ膜を順次成膜して下地層９１
を形成し、その上に、ＰｔＭｎを用いて２５ｎｍの反強
磁性層９２を成膜し、その上に、ＣｏＦｅを用いて厚さ
１ｎｍの強磁性外側層９３１を成膜した。強磁性外側層
９３１の上に、Ｒｕを用いて厚さ０．８５ｎｍの結合層
９３２を成膜し、その上に、ＣｏＦｅを用いて強磁性外
側層９３３を成膜し、その上に、Ｃｕを用いて厚さ２．
４ｎｍの非磁性層９４を成膜した。非磁性層９４の上
に、ＣｏＦｅを用いて厚さ１ｎｍの第１軟磁性層９５を
成膜し、その上に、ＮｉＦｅを用いて厚さ２ｎｍの第２
軟磁性層９６を成膜し、その上に、Ｃｕを用いて厚さ１
ｎｍの第２非磁性層９７を成膜し、その上に、Ｔａを用
いて厚さ３ｎｍの保護層９８を成膜した。強磁性層内層
８３および酸化膜８７を除き、成膜は、スパッタリング
法を用いて行った。また、熱処理系反強磁性材料（Ｉｒ
Ｍｎ）を用いて反強磁性層９２を形成するようにしたの
で、成膜ののち熱処理により反強磁性処理をそれぞれ行
った。

【０１０７】これら比較例４−４および４−５について
も、本実施例と同様、抵抗変化率、抵抗値および抵抗変
化量を測定した。それらの結果も合わせてそれぞれ示
す。

【０１０８】表５から分かるように、本実施例の５０時
間加熱後の抵抗変化率は１０．５％以上および抵抗変化
量は２．１％以上であり、比較例４−１〜４−５よりも
大きな値を示した。すなわち、本実施例によれば、高い
熱安定性が得られることが分かった。

【０１０９】また、上述した実施例のうち実施例４−
１，４−９，４−１０について、上記実施の形態で説明
したような薄膜ヘッドを作製し、その特性をそれぞれ測
定した。それらの結果を表６にそれぞれ示す。なお、作
製した薄膜ヘッドにおける積層体５０，６０，７０のト
ラック幅、抵抗およびＭＲ高さはそれぞれ表６に示した
通りである。また、薄膜ヘッドの特性としては、ヘッド
出力，規格化出力，非対称性および出力変動値（ＣＯ
Ｖ：Ｃｏｖａｒｉｅｎｔ）をそれぞれ求めた。このうち
規格化出力はトラック幅の単位長さにおけるヘッド出力
である。出力変動値は記録と再生を１００回繰り返し、
その時のヘッド出力値のばらつきの標準偏差σ（シグ
マ）をヘッド出力の平均値で割ることによりそれぞれ求
めた。また、非対称性を評価するための定数であるアシ
ンメトリーＡｓｙｍは、薄膜磁気ヘッドの電圧出力にお
けるプラスのピーク電圧の絶対値Ｖ１と、マイナスのピ
ーク電圧の絶対値Ｖ２とから、以下の数１式により求め
た。

【０１１０】

【数１】Ａｓｙｍ（％）＝（Ｖ１−Ｖ２）／（Ｖ１＋Ｖ
２）×１００

【０１１１】

【表６】

【０１１２】また、比較例４−２，４−３についても同
様にして薄膜ヘッドを作製し、その特性を調べた。それ
らの結果も表６にそれぞれ示す。なお、作製した薄膜ヘ
ッドにおける積層体のトラック幅、抵抗およびＭＲ高さ
はそれぞれ表６に示した通りである。

【０１１３】表６から分かるように、本実施例によれば
５０００μＶを越える規格化ヘッド出力を得ることがで
きた。また、非対称性も０により近く、出力変動値も
１．０を下回る小さな値を得ることができた。すなわ
ち、本実施例によれば、大きな出力が得られると共に、
安定した出力波形を得ることができることが分かった。
また、特に、シンセティック構造を有する実施例４−１
および実施例４−９では、出力の非対称性が良好である
ことが分かった。更に、シンセティック構造であって強
磁性層内層７３０を有する実施例４−１では、特に大き
な規格化出力を得ることができることが分かった。

【０１１４】なお、上記実施例では、いくつかの例を挙
げて具体的に説明したが、他の構成を有する積層体につ
いても、軟磁性層の強磁性層側と反対の側に非磁性層お
よび高抵抗層をこの順で設けるようにすれば、同様の結
果を得ることができる。

【０１１５】以上、いくつかの実施の形態および実施例
を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の
形態および実施例に限定されるものではなく、種々の変
形が可能である。例えば、軟磁性層が第１軟磁性層と第
２軟磁性層との２層構造を有する場合について説明した
が、軟磁性層は単層構造とされていてもよく、また３層
以上の積層構造であっても良い。

【０１１６】また、図６に示した磁区制御膜３０ａ，３
０ｂとしては、磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂと磁
区制御用反強磁性膜３２ａ，３２ｂに代えて、硬磁性材
料（ハードマグネット）を用いてもよい。この場合に
は、ＴｉＷ（チタンタングステン合金）層とＣｏＰｔ
（コバルト白金合金）層との積層膜、あるいはＴｉＷ層
とＣｏＣｒＰｔ（コバルトクロム白金合金）層との積層
膜などを用いることができる。

【０１１７】また、上記の実施の形態では、反強磁性層
２２および磁区制御用反強磁性層３２ａ，３２ｂを、い
ずれも、熱処理系反強磁性材料により形成したが、反強
磁性層２２を熱処理系反強磁性材料により形成し、磁区
制御用反強磁性層３２ａ，３２ｂを非熱処理系反強磁性
材料により形成しても良い。また、反強磁性層２２を非
熱処理系反強磁性材料により形成し、磁区制御用反強磁
性層３２ａ，３２ｂを熱処理系反強磁性材料により形成
しても良い。あるいは、反強磁性層２２および磁区制御
用反強磁性層３２ａ，３２ｂを、いずれも、非熱処理系
反強磁性材料により形成しても良い。

【０１１８】更に、上記実施の形態では、本発明の磁気
変換素子を複合型薄膜磁気ヘッドに用いる場合について
説明したが、再生専用の薄膜磁気ヘッドに用いることも
可能である。また、記録ヘッド部と再生ヘッド部の積層
順序を逆にしても良い。

【０１１９】加えて、本発明の磁気変換素子の構成は、
トンネル接合型磁気抵抗効果膜（ＴＭＲ膜）に適用して
も良い。更にまた、本発明の磁気変換素子は、上記実施
の形態で説明した薄膜磁気ヘッドのほかに、例えば、磁
気信号を検知するセンサ（加速度センサなど）や、磁気
信号を記憶するメモリ等に適用することも可能である。

【０１２０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし請
求項１０のいずれか１に記載の磁気変換素子または請求
項１１記載の薄膜磁気ヘッドによれば、第２非磁性層の
軟磁性層と反対の側に隣接して比抵抗が２００μΩ・ｃ
ｍ以上の材料からなる高抵抗層を設けるようにしたの
で、また、請求項１２記載の薄膜磁気ヘッドによれば、
第２非磁性層に隣接して一方のギャップ層を設け、この
ギャップ層が比抵抗２００μΩ・ｃｍ以上の材料により
構成されるようにしたので、特性の安定性を向上しつ
つ、抵抗変化率および抵抗変化量を大きくすることがで
き、更に、高い熱安定性も得ることができるという効果
を奏する。

【０１２１】特に、請求項２ないし請求項１０のいずれ
か１に記載の磁気変換素子または請求項１１記載の薄膜
磁気ヘッドによれば、高抵抗層が、Ａｌ，Ｃｒ，Ｔｉ，
Ｒｕ，Ｍｎ，Ｒｈ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｆ
ｅ，ＲｅおよびＴａからなる群のうちの少なくとも１種
と、ＯおよびＮからなる群のうちの少なくとも１種とを
含むようにしたので、熱安定性を更に向上することがで
きるという効果を奏する。

【０１２２】また、請求項７ないし請求項１０のいずれ
か１に記載の磁気変換素子または請求項１１記載の薄膜
磁気ヘッドによれば、強磁性層が強磁性内側層と強磁性
外側層とこれらに挟まれた結合層とをふくむようにした
ので、また、請求項８ないし請求項１０のいずれか１に
記載の磁気変換素子または請求項１１記載の薄膜磁気ヘ
ッドによれば、強磁性層に互いに反対向きの２つの磁化
が併存するようにしたので、出力の対象性を向上させる
ことができるという効果を奏する。

【０１２３】更に、請求項９または請求項１０に記載の
磁気変換素子または請求項１１記載の薄膜磁気ヘッドに
よれば、強磁性層内に、磁性を有し、かつ強磁性層の少
なくとも一部よりも大きな電気抵抗を有する強磁性層内
層を設けるようにしたので、抵抗変化率および抵抗変化
量をより一層大きくすることができるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る磁気変換素子
を含む薄膜磁気ヘッドを備えたアクチュエータアームの
構成を表す斜視図である。

【図２】図１に示したアクチュエータアームにおけるス
ライダの構成を表す斜視図である。

【図３】第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成
を表す分解斜視図である。

【図４】図３に示した薄膜磁気ヘッドのＩＶ矢視方向か
ら見た構造を表す平面図である。

【図５】図３に示した薄膜磁気ヘッドの図４におけるＶ
−Ｖ線に沿った矢視方向の構造を表す断面図である。

【図６】図３に示した薄膜磁気ヘッドの図４におけるＶ
Ｉ−ＶＩ線に沿った矢視方向の構造、すなわち図５にお
けるＶＩ−ＶＩ線に沿った矢視方向の構造を表す断面図
である。

【図７】図６に示した磁気変換素子における積層体の構
成を表す斜視図である。

【図８】図７に示した積層体を用いたＭＲ素子における
外部磁界と電気抵抗の関係を表す特性図である。

【図９】図８に続く工程を説明するための断面図であ
る。

【図１０】図９に続く工程を説明するための断面図であ
る。

【図１１】図１０に続く工程を説明するための断面図で
ある。

【図１２】図１１に続く工程を説明するための断面図で
ある。

【図１３】図１２に続く工程を説明するための断面図で
ある。

【図１４】第１の実施の形態の変形例に係る磁気変換素
子における積層体の構成を表す斜視図である。

【図１５】第２の実施の形態に係る磁気変換素子におけ
る再生ヘッド部の積層体の構成を表す断面図である。

【図１６】第３の実施の形態に係る磁気変換素子におけ
る積層体の構成を表す斜視図である。

【図１７】第４の実施の形態に係る磁気変換素子におけ
る積層体の構成を表す斜視図である。

【図１８】比較例に係る積層体の構成を表す斜視図であ
る。

【図１９】比較例に係る積層体の構成を表す斜視図であ
る。

【図２０】従来の磁気変換素子における積層体の構成を
表す斜視図である。

【符号の説明】

１１…絶縁層、１２…第１磁性層、１３…第１ギャップ
層、１４，５１４…第２ギャップ層、１５…第２磁性
層、２０，５０，６０，７０…積層体、２１…下地層、
２２…反強磁性層、２３…強磁性層、２４…第１非磁性
層、２５…第１軟磁性層、２６…第２軟磁性層、２７…
第２非磁性層、２８…高抵抗層、２９…保護層、３０
ａ，３０ｂ…磁区制御膜、３１ａ，３１ｂ…磁区制御用
強磁性膜、３２ａ，３２ｂ…磁区制御用反強磁性膜、３
３ａ，３３ｂ…リード層、４１…記録ギャップ層、４
２，４４，４６…フォトレジスト層、４３，４５…薄膜
コイル、４７…上部磁極、４８…オーバーコート層、６
３…強磁性層、６３１…強磁性外側層、６３２…結合
層、６３３…強磁性内側層、７３…強磁性層、７３３ａ
…内側第１層、７３３ｂ…内側第２層、７３０…層内
層、１００…薄膜磁気ヘッド、１０１…再生ヘッド部、
１０２…記録ヘッド部、１１０…ＭＲ素子（磁気変換素
子）、２００…アクチュエータアーム、２１０…スライ
ダ、２１１…基体、２１１ａ…エアベアリング面、２２
０…支軸、２３０…腕部、３００…記録媒体、４０１…
フォトレジスト膜、４０２…堆積物。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐野正志東京都中央区日本橋１丁目13番１号ティーディーケイ株式会社内 (72)発明者上杉卓己東京都中央区日本橋１丁目13番１号ティーディーケイ株式会社内Ｆターム(参考） 5D034 BA03 BA04 BA05 BB12 DA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の対向する面を有する第１非磁性層
と、この第１非磁性層の一方の面側に形成された軟磁性層
と、前記第１非磁性層の他方の面側に形成された強磁性層
と、この強磁性層の前記第１非磁性層と反対の側に形成され
た反強磁性層と、前記軟磁性層の前記第１非磁性層と反対の側に形成され
た第２非磁性層とを備えた磁気変換素子であって、前記第２非磁性層の前記軟磁性層と反対の側に隣接し
て、比抵抗が２００μΩ・ｃｍ以上の材料からなる高抵
抗層を有することを特徴とする磁気変換素子。
【請求項２】前記高抵抗層は、アルミニウム（Ａ
ｌ），クロム（Ｃｒ），チタン（Ｔｉ），ルテニウム
（Ｒｕ），マンガン（Ｍｎ），ロジウム（Ｒｈ），銀
（Ａｇ），パラジウム（Ｐｄ），ニッケル（Ｎｉ），銅
（Ｃｕ），コバルト（Ｃｏ），鉄（Ｆｅ），レニウム
（Ｒｅ）およびタンタル（Ｔａ）からなる群のうちの少
なくとも１種と、酸素（Ｏ）および窒素（Ｎ）からなる
群のうちの少なくとも１種とを含むことを特徴とする請
求項１記載の磁気変換素子。
【請求項３】前記高抵抗層は、アルミニウム，クロ
ム，チタン，ルテニウム，マンガンおよびロジウムから
なる群のうちの少なくとも１種を含むことを特徴とする
請求項１または請求項２に記載の磁気変換素子。
【請求項４】前記高抵抗層の厚さは、０．５ｎｍ以上
３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請
求項３のいずれか１に記載の磁気変換素子。
【請求項５】前記第２非磁性層は、金（Ａｕ），銀，
銅，ルテニウム，ロジウム，レニウム，白金（Ｐｔ）お
よびタングステン（Ｗ）からなる群のうち少なくとも１
種を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項４のい
ずれか１に記載の磁気変換素子。
【請求項６】前記第２非磁性層の厚さは、０．５ｎｍ
以上２ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし
請求項５のいずれか１に記載の磁気変換素子。
【請求項７】前記強磁性層は、強磁性内側層と、強磁
性外側層と、これらに挟まれた結合層とを含むことを特
徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１に記載の
磁気変換素子。
【請求項８】前記強磁性層は、互いに反対向きの２つ
の磁化が併存しうるよう構成されていることを特徴とす
る請求項１ないし請求項７のいずれか１に記載の磁気変
換素子。
【請求項９】前記強磁性層の中に、磁性を有し、前記
強磁性層の少なくとも一部よりも大きな電気抵抗を有す
る強磁性層内層が設けられていることを特徴とする請求
項１ないし請求項８のいずれか１に記載の磁気変換素
子。
【請求項１０】前記軟磁性層の厚さは、１ｎｍ以上６
ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求９
のいずれか１に記載の磁気変換素子。
【請求項１１】請求項１ないし請求項１０のいずれか
１に記載の磁気変換素子を有することを特徴とする薄膜
磁気ヘッド。
【請求項１２】一対の磁性層の間に一対のギャップ層
をそれぞれ介して磁気変換素子が設けられた薄膜磁気ヘ
ッドであって、前記磁気変換素子は、一対の対向する面を有する第１非磁性層と、この第１非磁性層の一方の面側に形成された軟磁性層
と、前記第１非磁性層の他方の面側に形成された強磁性層
と、この強磁性層の前記第１非磁性層と反対の側に形成され
た反強磁性層と、前記軟磁性層の前記第１非磁性層と反対の側に形成され
た第２非磁性層とを有すると共に、前記一対のギャップ層の一方は、前記第２非磁性層に隣
接し、かつ２００μΩ・ｃｍ以上の比抵抗を有する材料
により構成されていることを特徴とする薄膜磁気ヘッ
ド。