JP2008042103A - 交換結合膜、磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】積層された反強磁性層と固定層とを備え、固定層がシンセティック構造となっている交換結合膜における固定層の交換係合磁界を大きくする。
【解決手段】交換結合膜３０は、反強磁性層２２と固定層２３を備えている。固定層２３は、反強磁性層２２に近い順に配置された第１層３１１、第２層３１２、第３層３１３、非磁性中間層３２およびインナー層３３を含んでいる。第１層３１１は、強磁性材料よりなり、且つ面心立方構造を有している。第２層３１２は、コバルトをｘ原子％、鉄を（１００−ｘ）原子％含み、ｘが０より大きく６０以下である合金または鉄のみよりなる。第３層３１３は、コバルトをｙ原子％、鉄を（１００−ｙ）原子％含み、ｙが６５以上８０以下である合金よりなる。反強磁性層２２と第１層３１１は交換結合している。第３層３１３とインナー層３３は反強磁性的に結合している。
【選択図】図１

Description

本発明は、積層された反強磁性層と固定層とを備えた交換結合膜、およびこの交換結合膜を有する磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置に関する。

近年、磁気ディスク装置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、基板に対して、読み出し用の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ（Magnetoresistive）素子とも記す。）を有する再生ヘッドと書き込み用の誘導型電磁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。

ＭＲ素子としては、異方性磁気抵抗（Anisotropic Magnetoresistive）効果を用いたＡＭＲ素子や、巨大磁気抵抗（Giant Magnetoresistive）効果を用いたＧＭＲ素子や、トンネル磁気抵抗（Tunnel-type Magnetoresistive）効果を用いたＴＭＲ素子等がある。

再生ヘッドの特性としては、高感度および高出力であることが要求される。この要求を満たす再生ヘッドとして、既に、スピンバルブ型ＧＭＲ素子を用いたＧＭＲヘッドが量産されている。最近では、面記録密度の更なる向上に対応するために、ＴＭＲ素子を用いた再生ヘッドの開発が進められている。

スピンバルブ型ＧＭＲ素子は、一般的には、互いに反対側を向く２つの面を有する非磁性導電層と、この非磁性導電層の一方の面に隣接するように配置された自由層と、非磁性導電層の他方の面に隣接するように配置された固定層と、この固定層における非磁性導電層とは反対側の面に隣接するように配置された反強磁性層とを有している。自由層は信号磁界に応じて磁化の方向が変化する強磁性層である。固定層は、磁化の方向が固定された強磁性層である。反強磁性層は、固定層との交換結合により、固定層における磁化の方向を固定する層である。

ところで、従来のＧＭＲヘッドでは、磁気的信号検出用の電流（以下、センス電流という。）を、ＧＭＲ素子を構成する各層の面に対して平行な方向に流す構造になっていた。このような構造は、ＣＩＰ（Current In Plane）構造と呼ばれる。これに対し、センス電流を、ＧＭＲ素子を構成する各層の面と交差する方向、例えばＧＭＲ素子を構成する各層の面に対して垂直な方向に流す構造のＧＭＲヘッドの開発も進められている。このような構造は、ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造と呼ばれる。以下、ＣＰＰ構造の再生ヘッドに用いられるＧＭＲ素子をＣＰＰ−ＧＭＲ素子と呼び、ＣＩＰ構造の再生ヘッドに用いられるＧＭＲ素子をＣＩＰ−ＧＭＲ素子と呼ぶ。

前述のＴＭＲ素子を用いた再生ヘッドもＣＰＰ構造となる。ＴＭＲ素子は、一般的には、互いに反対側を向く２つの面を有するトンネルバリア層と、このトンネルバリア層の一方の面に隣接するように配置された自由層と、トンネルバリア層の他方の面に隣接するように配置された固定層と、この固定層におけるトンネルバリア層とは反対側の面に隣接するように配置された反強磁性層とを有している。トンネルバリア層は、トンネル効果によりスピンを保存した状態で電子が通過できる非磁性絶縁層である。自由層、固定層および反強磁性層については、スピンバルブ型ＧＭＲ素子と同様である。

ところで、ＭＲ素子における固定層としては、例えば特許文献１に示されるように、２つの強磁性層によって非磁性中間層を挟み、２つの強磁性層を反強磁性的に結合させた構造の固定層が知られている。この構造は例えばシンセティック構造と呼ばれ、この構造の固定層は例えばシンセティック固定層と呼ばれる。このシンセティック固定層によれば、固定層の交換係合磁界を大きくすることができる。

特許文献１には、反強磁性層と強磁性層積層体とが積層され、強磁性層積層体の磁化の方向が固定された交換結合膜が記載されている。強磁性層積層体は、体心立方構造を有する強磁性材料を含む第一強磁性層と、面心立方構造を有する強磁性材料を含み第一強磁性層の両面に各々形成された一対の第二強磁性層とを備えている。反強磁性層は、不規則合金を含み、一方の第二強磁性層と接している。特許文献１には、上記の構成の交換結合膜によれば、反強磁性層を薄くしても十分な交換結合エネルギーが発現すると記載されている。また、特許文献１には、他方の第二強磁性層を挟んで反強磁性層とは反対側に非磁性介在層を介して第三強磁性層を設けて、シンセティック構造としてもよい旨が記載されている。

また、特許文献１には、第一強磁性層の材料の例として、Ｆｅ、鉄を９５％含むＦｅＴａ合金、鉄を９０％含むＦｅＣｏ合金、鉄を５０％含むＦｅＣｏ合金が記載されている。また、特許文献１には、第二強磁性層の材料の例として、Ｃｏ、コバルトを９０％含むＣｏＦｅ合金、ニッケルを８０％含むＮｉＦｅ合金が記載されている。

特許文献２には、それぞれコバルトを９０原子％含むＣｏＦｅ合金よりなる２つの層の間に、鉄を５０原子％含むＦｅＣｏ合金よりなる層を挿入した構造の固定層が記載されている。

特開２００４−１０３８０６号公報 特開２００３−６０２６３号公報

前述のシンセティック固定層において、一方の強磁性層は、反強磁性層と非磁性中間層との間に配置され、反強磁性層と交換結合すると共に、他方の強磁性層と反強磁性的に結合する。従って、シンセティック固定層における交換係合磁界を大きくするためには、一方の強磁性層と反強磁性層との間の交換結合と、２つの強磁性層の間の反強磁性的結合の両方を大きくすることが重要である。

特許文献１では、反強磁性層と強磁性層積層体との間の交換結合を大きくすることは考慮されているが、シンセティック構造において反強磁性的に結合する２つの強磁性層である第二強磁性層と第三強磁性層との間の反強磁性的結合を大きくすることについては考慮されていない。

また、特許文献２においては、シンセティック固定層における交換係合磁界を大きくすることについては考慮されていない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、積層された反強磁性層と固定層とを備え、固定層がシンセティック構造となっている交換結合膜であって、固定層の交換係合磁界を大きくすることができるようにした交換結合膜、およびこの交換結合膜を有する磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置を提供することにある。

本発明の交換結合膜は、積層された反強磁性層と固定層とを備え、固定層の磁化の方向が固定されている。固定層は、反強磁性層に近い順に配置された第１の強磁性層、第２の強磁性層、第３の強磁性層、非磁性中間層および第４の強磁性層を含んでいる。第１の強磁性層は、強磁性材料よりなり、且つ面心立方構造を有している。第２の強磁性層は、コバルトをｘ原子％、鉄を（１００−ｘ）原子％含み、ｘが０より大きく６０以下である合金または鉄のみよりなる。第３の強磁性層は、コバルトをｙ原子％、鉄を（１００−ｙ）原子％含み、ｙが６５以上８０以下である合金よりなる。非磁性中間層は非磁性材料よりなり、第４の強磁性層は強磁性材料よりなる。反強磁性層と第１の強磁性層は交換結合している。第３の強磁性層と第４の強磁性層は、反強磁性的に結合している。

本発明の交換結合膜では、反強磁性層と第１の強磁性層との間の交換結合と、第３の強磁性層と第４の強磁性層との間の反強磁性的結合の両方が大きくなり、その結果、固定層の交換係合磁界が大きくなる。

本発明の交換結合膜において、第２の強磁性層は体心立方構造を有していてもよい。

また、本発明の交換結合膜において、第２の強磁性層は、コバルトをｘ原子％、鉄を（１００−ｘ）原子％含み、ｘが３０以上６０以下である合金よりなるものであってもよい。

本発明の磁気抵抗効果素子は、本発明の交換結合膜と、非磁性材料よりなり、反強磁性層との間で固定層を挟む位置に配置されたスペーサ層と、固定層との間でスペーサ層を挟む位置に配置され、外部磁界に応じて磁化の方向が変化する自由層とを備えたものである。

本発明の薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面と、記録媒体からの信号磁界を検出するために媒体対向面の近傍に配置された本発明の磁気抵抗効果素子とを備えたものである。

本発明のヘッドジンバルアセンブリは、本発明の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを弾性的に支持するサスペンションとを備えたものである。また、本発明のヘッドアームアセンブリは、本発明の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを弾性的に支持するサスペンションと、スライダを記録媒体のトラック横断方向に移動させるためのアームとを備え、サスペンションがアームに取り付けられているものである。

本発明の磁気ディスク装置は、本発明の薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを支持すると共に記録媒体に対して位置決めする位置決め装置とを備えたものである。

本発明によれば、反強磁性層と第１の強磁性層との間の交換結合と、第３の強磁性層と第４の強磁性層との間の反強磁性的結合の両方を大きくすることができ、その結果、固定層の交換係合磁界を大きくすることができるという効果を奏する。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図２および図３を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成および製造方法の概略について説明する。図２は薄膜磁気ヘッドの媒体対向面および基板に垂直な断面を示す断面図、図３は薄膜磁気ヘッドの磁極部分の媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。

本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面２０を備えている。また、薄膜磁気ヘッドは、アルティック（Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ）等のセラミック材料よりなる基板１と、この基板１の上に配置されたアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等の絶縁材料よりなる絶縁層２と、この絶縁層２の上に配置された磁性材料よりなる第１のシールド層３と、この第１のシールド層３の上に配置されたＭＲ素子５と、このＭＲ素子５の２つの側部に隣接するように配置された２つのバイアス磁界印加層６と、ＭＲ素子５およびバイアス磁界印加層６の周囲に配置された絶縁層７とを備えている。ＭＲ素子５は、媒体対向面２０の近傍に配置されている。絶縁層７は、アルミナ等の絶縁材料によって形成されている。

薄膜磁気ヘッドは、更に、ＭＲ素子５、バイアス磁界印加層６および絶縁層７の上に配置された磁性材料よりなる第２のシールド層８と、この第２のシールド層８の上に配置されたアルミナ等の非磁性材料よりなる分離層１８と、この分離層１８の上に配置された磁性材料よりなる下部磁極層１９とを備えている。第２のシールド層８および下部磁極層１９に用いる磁性材料は、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＦｅＮ等の軟磁性材料である。なお、第２のシールド層８、分離層１８および下部磁極層１９の代わりに、下部磁極層を兼ねた第２のシールド層を設けてもよい。

薄膜磁気ヘッドは、更に、下部磁極層１９の上に配置されたアルミナ等の非磁性材料よりなる記録ギャップ層９を備えている。記録ギャップ層９には、媒体対向面２０から離れた位置においてコンタクトホール９ａが形成されている。

薄膜磁気ヘッドは、更に、記録ギャップ層９の上に配置された薄膜コイルの第１層部分１０を備えている。第１層部分１０は、銅（Ｃｕ）等の導電材料によって形成されている。なお、図２において、符号１０ａは、第１層部分１０のうち、後述する薄膜コイルの第２層部分１５に接続される接続部を表している。第１層部分１０は、コンタクトホール９ａの周囲に巻回されている。

薄膜磁気ヘッドは、更に、薄膜コイルの第１層部分１０およびその周辺の記録ギャップ層９を覆うように配置された絶縁材料よりなる絶縁層１１と、磁性材料よりなる上部磁極層１２と、接続部１０ａの上に配置された導電材料よりなる接続層１３とを備えている。接続層１３は、磁性材料によって形成されていてもよい。絶縁層１１の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となっている。

上部磁極層１２は、トラック幅規定層１２ａと連結部分層１２ｂとヨーク部分層１２ｃとを有している。トラック幅規定層１２ａは、絶縁層１１のうちの媒体対向面２０側の斜面部分から媒体対向面２０側にかけての領域において、記録ギャップ層９および絶縁層１１の上に配置されている。トラック幅規定層１２ａは、記録ギャップ層９の上に形成され、上部磁極層１２の磁極部分となる先端部と、絶縁層１１の媒体対向面２０側の斜面部分の上に形成され、ヨーク部分層１２ｃに接続される接続部とを有している。先端部の幅は記録トラック幅と等しくなっている。接続部の幅は、先端部の幅よりも大きくなっている。

連結部分層１２ｂは、コンタクトホール９ａが形成された位置において、下部磁極層１９の上に配置されている。ヨーク部分層１２ｃは、トラック幅規定層１２ａと連結部分層１２ｂとを連結している。ヨーク部分層１２ｃの媒体対向面２０側の端部は、媒体対向面２０から離れた位置に配置されている。また、ヨーク部分層１２ｃは、連結部分層１２ｂを介して下部磁極層１９に接続されている。

薄膜磁気ヘッドは、更に、連結部分層１２ｂおよび連結部分層１２ｂの周囲に配置されたアルミナ等の無機絶縁材料よりなる絶縁層１４を備えている。トラック幅規定層１２ａ、連結部分層１２ｂ、接続層１３および絶縁層１４の上面は平坦化されている。

薄膜磁気ヘッドは、更に、絶縁層１４の上に配置された薄膜コイルの第２層部分１５を備えている。第２層部分１５は、銅（Ｃｕ）等の導電材料によって形成されている。なお、図２において、符号１５ａは、第２層部分１５のうち、接続層１３を介して薄膜コイルの第１層部分１０の接続部１０ａに接続される接続部を表している。第２層部分１５は、連結部分層１２ｂの周囲に巻回されている。

薄膜磁気ヘッドは、更に、薄膜コイルの第２層部分１５およびその周辺の絶縁層１４を覆うように配置された絶縁層１６を備えている。絶縁層１６の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となっている。ヨーク部分層１２ｃの一部は、絶縁層１６の上に配置されている。

薄膜磁気ヘッドは、更に、上部磁極層１２を覆うように配置されたオーバーコート層１７を備えている。オーバーコート層１７は、例えばアルミナによって構成されている。

次に、本実施の形態における薄膜磁気ヘッドの製造方法の概略について説明する。本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法では、まず、基板１の上に、スパッタ法等によって絶縁層２を、例えば０．２〜５μｍの厚みに形成する。次に、絶縁層２の上に、めっき法等によって第１のシールド層３を、所定のパターンに形成する。次に、図示しないが、全体に、例えばアルミナよりなる絶縁層を形成する。次に、例えば化学機械研磨（以下、ＣＭＰという。）によって、第１のシールド層３が露出するまで絶縁層を研磨して、第１のシールド層３および絶縁層の上面を平坦化する。

次に、第１のシールド層３の上に、ＭＲ素子５と、２つのバイアス磁界印加層６と、絶縁層７とを形成する。次に、ＭＲ素子５、バイアス磁界印加層６および絶縁層７の上に、第２のシールド層８を形成する。第２のシールド層８は、例えばめっき法またはスパッタ法によって形成される。次に、第２のシールド層８の上に、スパッタ法等によって、分離層１８を形成する。次に、この分離層１８の上に、例えばめっき法またはスパッタ法によって、下部磁極層１９を形成する。

次に、下部磁極層１９の上に、スパッタ法等によって、記録ギャップ層９を、例えば５０〜３００ｎｍの厚みに形成する。次に、磁路形成のために、後に形成される薄膜コイルの中心部分において、記録ギャップ層９を部分的にエッチングしてコンタクトホール９ａを形成する。

次に、記録ギャップ層９の上に、薄膜コイルの第１層部分１０を、例えば２〜３μｍの厚みに形成する。第１層部分１０は、コンタクトホール９ａの周囲に巻回される。

次に、薄膜コイルの第１層部分１０およびその周辺の記録ギャップ層９を覆うように、フォトレジスト等の、加熱時に流動性を有する有機絶縁材料よりなる絶縁層１１を所定のパターンに形成する。次に、絶縁層１１の表面を平坦にするために所定の温度で熱処理する。この熱処理により、絶縁層１１の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となる。

次に、絶縁層１１のうちの後述する媒体対向面２０側の斜面部分から媒体対向面２０側にかけての領域において、記録ギャップ層９および絶縁層１１の上に、上部磁極層１２のトラック幅規定層１２ａを形成する。

トラック幅規定層１２ａを形成する際には、同時に、コンタクトホール９ａが形成された位置において下部磁極層１９の上に連結部分層１２ｂを形成すると共に、接続部１０ａの上に接続層１３を形成する。

次に、磁極トリミングを行う。すなわち、トラック幅規定層１２ａの周辺領域において、トラック幅規定層１２ａをマスクとして、記録ギャップ層９および下部磁極層１９の磁極部分における記録ギャップ層９側の少なくとも一部をエッチングする。これにより、図３に示したように、上部磁極層１２の磁極部分、記録ギャップ層９および下部磁極層１９の磁極部分の少なくとも一部の各幅が揃えられたトリム（Trim）構造が形成される。このトリム構造によれば、記録ギャップ層９の近傍における磁束の広がりによる実効的なトラック幅の増加を防止することができる。

次に、ここまでの工程によって形成された積層体の上面全体の上に絶縁層１４を、例えば３〜４μｍの厚みに形成する。次に、この絶縁層１４を、例えばＣＭＰによって、トラック幅規定層１２ａ、連結部分層１２ｂおよび接続層１３の表面に至るまで研磨して平坦化する。

次に、平坦化された絶縁層１４の上に、薄膜コイルの第２層部分１５を、例えば２〜３μｍの厚みに形成する。第２層部分１５は、連結部分層１２ｂの周囲に巻回される。

次に、薄膜コイルの第２層部分１５およびその周辺の絶縁層１４を覆うように、フォトレジスト等の、加熱時に流動性を有する有機絶縁材料よりなる絶縁層１６を所定のパターンに形成する。次に、絶縁層１６の表面を平坦にするために所定の温度で熱処理する。この熱処理により、絶縁層１６の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となる。次に、トラック幅規定層１２ａ、絶縁層１４，１６および連結部分層１２ｂの上に、ヨーク部分層１２ｃを形成する。

次に、ここまでの工程によって形成された積層体の上面全体を覆うように、オーバーコート層１７を形成する。次に、オーバーコート層１７の上に配線や端子等を形成する。最後に、上記各層を含むスライダの機械加工を行って媒体対向面２０を形成して、記録ヘッドおよび再生ヘッドを含む薄膜磁気ヘッドが完成する。

このようにして製造される薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面２０と再生ヘッドと記録ヘッドとを備えている。再生ヘッドの構成については、後で詳しく説明する。

記録ヘッドは、媒体対向面２０側において互いに対向する磁極部分を含むと共に、互いに磁気的に連結された下部磁極層１９および上部磁極層１２と、この下部磁極層１９の磁極部分と上部磁極層１２の磁極部分との間に設けられた記録ギャップ層９と、少なくとも一部が下部磁極層１９および上部磁極層１２の間に、これらに対して絶縁された状態で配設された薄膜コイル１０，１５とを有している。この薄膜磁気ヘッドでは、図２に示したように、媒体対向面２０から、絶縁層１１の媒体対向面２０側の端部までの長さが、スロートハイトＴＨとなる。なお、スロートハイトとは、媒体対向面２０から、２つの磁極層の間隔が大きくなり始める位置までの長さ（高さ）をいう。なお、図２および図３には、長手磁気記録方式用の記録ヘッドを示したが、本実施の形態における記録ヘッドは、垂直磁気記録方式用の記録ヘッドであってもよい。

次に、図１を参照して、再生ヘッドの構成について詳しく説明する。図１は再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。本実施の形態における再生ヘッドは、所定の間隔を開けて配置された第１のシールド層３および第２のシールド層８と、第１のシールド層３と第２のシールド層８との間に配置されたＭＲ素子５と、ＭＲ素子５の２つの側部に隣接するように配置され、ＭＲ素子５に対してバイアス磁界を印加する２つのバイアス磁界印加層６と、ＭＲ素子５およびバイアス磁界印加層６の周囲に配置された絶縁層７とを備えている。バイアス磁界印加層６は、硬磁性層（ハードマグネット）や、強磁性層と反強磁性層との積層体等を用いて構成される。具体的には、バイアス磁界印加層６は、例えばＣｏＰｔやＣｏＣｒＰｔによって形成される。絶縁層７は、絶縁膜７ａ，７ｂを有している。絶縁膜７ａは、第１のシールド層３およびＭＲ素子５と、バイアス磁界印加層６との間に介在して、これらの間を絶縁する。絶縁膜７ｂは、バイアス磁界印加層６と第２のシールド層８との間に介在して、これらの間を絶縁する。絶縁膜７ａ，７ｂは、例えばアルミナによって形成される。なお、絶縁膜７ｂは設けられていなくてもよい。

本実施の形態におけるＭＲ素子５は、ＴＭＲ素子になっている。このＭＲ素子５には、磁気的信号検出用の電流であるセンス電流が、ＭＲ素子５を構成する各層の面と交差する方向、例えばＭＲ素子５を構成する各層の面に対して垂直な方向に流される。第１のシールド層３と第２のシールド層８は、センス電流を、ＭＲ素子５に対して、ＭＲ素子５を構成する各層の面と交差する方向、例えばＭＲ素子５を構成する各層の面に対して垂直な方向に流すための一対の電極を兼ねている。なお、第１のシールド層３および第２のシールド層８とは別に、ＭＲ素子５の上下に一対の電極を設けてもよい。ＭＲ素子５は、外部磁界、すなわち記録媒体からの信号磁界に応じて抵抗値が変化する。ＭＲ素子５の抵抗値はセンス電流より求めることができる。このようにして、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生することができる。

ＭＲ素子５は、第１のシールド層３の上に順に積層された下地層２１、反強磁性層２２、固定層２３、スペーサ層２４、自由層２５および保護層２６を備えている。固定層２３は磁化の方向が固定された強磁性層であり、反強磁性層２２は、固定層２３との交換結合により、固定層２３における磁化の方向を固定する層である。積層された反強磁性層２２と固定層２３は、本実施の形態に係る交換結合膜３０を構成している。下地層２１は、その上に形成される各層の結晶性や配向性を向上させ、特に、反強磁性層２２と固定層２３との交換結合を良好にするために設けられる。自由層２５は、外部磁界、すなわち記録媒体からの信号磁界に応じて磁化の方向が変化する強磁性層である。保護層２６は、その下の各層を保護するための層である。

なお、図１に示した例では、固定層２３と自由層２５のうち、固定層２３の方が第１のシールド層３に近い位置に配置されている。しかし、逆に、自由層２５の方が第１のシールド層３に近い位置に配置されていてもよい。

下地層２１の厚みは、例えば２〜６ｎｍである。下地層２１としては、例えばＴａ層とＲｕ層との積層体が用いられる。

反強磁性層２２の厚みは、例えば５〜３０ｎｍである。反強磁性層２２は、例えば、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｉｒ、ＣｒおよびＦｅからなる群のうちの少なくとも１種Ｍ_II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３５原子％以上９５原子％以下、その他の元素Ｍ_II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。非熱処理系反強磁性材料にはγ相を有するＭｎ合金等があり、具体的には、ＲｕＲｈＭｎ、ＦｅＭｎあるいはＩｒＭｎ等がある。熱処理系反強磁性材料には規則結晶構造を有するＭｎ合金等があり、具体的には、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎおよびＰｔＲｈＭｎ等がある。

固定層２３では、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。本実施の形態における固定層２３は、反強磁性層２２の上に順に積層されたアウター層３１、非磁性中間層３２およびインナー層３３を有し、いわゆるシンセティック固定層になっている。アウター層３１とインナー層３３は、いずれも強磁性層である。アウター層３１とインナー層３３は、反強磁性的に結合し、磁化の方向が互いに逆方向に固定されている。アウター層３１の厚みは、例えば３〜７ｎｍである。インナー層３３の厚みは、例えば３〜１０ｎｍである。

本実施の形態におけるアウター層３１は、反強磁性層２２の上に順に積層された第１層３１１、第２層３１２および第３層３１３を含んでいる。第１層３１１、第２層３１２、第３層３１３は、いずれも強磁性材料よりなる強磁性層である。第１層３１１、第２層３１２、第３層３１３は、それぞれ、本発明における第１の強磁性層、第２の強磁性層、第３の強磁性層に対応する。

インナー層３３は、例えば、ＣｏおよびＦｅからなる群のうちの少なくともＣｏを含む強磁性材料により構成された強磁性層を含んでいる。インナー層３３は、本発明における第４の強磁性層に対応する。

非磁性中間層３２の厚みは、例えば０．３５〜１．０ｎｍである。非磁性中間層３２は、例えば、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｃｒ、ＺｒおよびＣｕからなる群のうち少なくとも１種を含む非磁性材料により構成されている。この非磁性中間層３２は、インナー層３３とアウター層３１の間に反強磁***換結合を生じさせ、インナー層３３の磁化とアウター層３１の磁化とを互いに逆方向に固定するためのものである。なお、インナー層３３の磁化とアウター層３１の磁化が互いに逆方向というのは、これら２つの磁化の方向が互いに１８０°異なる場合のみならず、２つの磁化の方向が１８０°±２０°異なる場合を含む。

スペーサ層２４は、トンネル効果によりスピンを保存した状態で電子が通過できるトンネルバリア層になっている。スペーサ層２４の厚みは、例えば０．５〜２ｎｍである。スペーサ層２４の材料としては、絶縁材料、例えばＡｌ、Ｎｉ、Ｇｄ、Ｍｇ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗ、ＨｆまたはＺｒの酸化物または窒化物が用いられる。

自由層２５の厚みは、例えば２〜１０ｎｍである。自由層２５は、保磁力が小さい強磁性層によって構成されている。自由層２５は、積層された複数の強磁性層を含んでいてもよい。

保護層２６の厚みは、例えば０．５〜１０ｎｍである。保護層２６としては、例えばＴａ層やＲｕ層が用いられる。また、保護層２６は、Ｔａ層、Ｒｕ層等の組み合わせの２積層構造や、Ｔａ層、Ｒｕ層、Ｔａ層の組み合わせや、Ｒｕ層、Ｔａ層、Ｒｕ層の組み合わせ等の３積層構造としてもよい。

本実施の形態に係るＭＲ素子５の製造方法は、例えばスパッタ法によって、第１のシールド層３の上に順に下地層２１、反強磁性層２２、固定層２３、スペーサ層２４、自由層２５および保護層２６を形成する各工程を備えている。

次に、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの作用について説明する。薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって記録媒体に情報を記録し、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生する。

再生ヘッドにおいて、バイアス磁界印加層６によるバイアス磁界の方向は、媒体対向面２０に垂直な方向と直交している。ＭＲ素子５において、信号磁界がない状態では、自由層２５の磁化の方向は、バイアス磁界の方向に揃えられている。固定層２３の磁化の方向は、媒体対向面２０に垂直な方向に固定されている。

ＭＲ素子５では、記録媒体からの信号磁界に応じて自由層２５の磁化の方向が変化し、これにより、自由層２５の磁化の方向と固定層２３の磁化の方向との間の相対角度が変化し、その結果、ＭＲ素子５の抵抗値が変化する。ＭＲ素子５の抵抗値は、第１および第２のシールド層３，８によってＭＲ素子５にセンス電流を流したときのシールド層３，８間の電位差より求めることができる。このようにして、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生することができる。

次に、本実施の形態に係る交換結合膜３０およびＭＲ素子５の特徴について説明する。本実施の形態に係る交換結合膜３０は、積層された反強磁性層２２と固定層２３とを備えている。固定層２３の磁化の方向は固定されている。固定層２３は、反強磁性層２２に近い順に配置された第１層３１１、第２層３１２、第３層３１３、非磁性中間層３２およびインナー層３３を含んでいる。

第１層３１１は、強磁性材料よりなり、且つ面心立方構造を有している。第２層３１２は、コバルトをｘ原子％、鉄を（１００−ｘ）原子％含み、ｘが０より大きく６０以下である合金または鉄のみよりなる。また、第２層３１２は、体心立方構造を有している。第３層３１３は、コバルトをｙ原子％、鉄を（１００−ｙ）原子％含み、ｙが６５以上８０以下である合金よりなる。非磁性中間層３２は非磁性材料よりなる。インナー層３３は強磁性材料よりなる。反強磁性層２２と第１層３１１は交換結合している。第３層３１３とインナー層３３は、反強磁性的に結合している。

本実施の形態に係る交換結合膜３０において、第２層３１２は、コバルトをｘ原子％、鉄を（１００−ｘ）原子％含み、ｘが３０以上６０以下である合金よりなるものであることが好ましい。

本実施の形態に係るＭＲ素子５は、上記の交換結合膜３０と、非磁性材料よりなり、反強磁性層２２との間で固定層２３を挟む位置に配置されたスペーサ層２４と、固定層２３との間でスペーサ層２４を挟む位置に配置され、外部磁界に応じて磁化の方向が変化する自由層２５とを備えている。

ここで、下記の表１に、第１の実施の形態に係る交換結合膜３０を構成する各層の材料と比較例の交換結合膜を構成する各層の材料とを対比させて示す。なお、ここでは、比較例の交換結合膜として、特許文献１に記載されている交換結合膜の一例を挙げている。また、表１に示した第１の実施の形態に係る交換結合膜３０における反強磁性層２２、第１層３１１、非磁性中間層３２およびインナー層３３の各材料は一例である。また、以下、コバルト（Ｃｏ）をＭ原子％、鉄（Ｆｅ）をＮ原子％含むＣｏＦｅ合金をＣｏ_ＭＦｅ_Ｎと表す。

本実施の形態に係る交換結合膜３０、ＭＲ素子５および薄膜磁気ヘッドによれば、後で示す実験結果から分かるように、反強磁性層２２と第１層３１１との間の交換結合と、第３層３１３とインナー層３３との間の反強磁性的結合の両方を大きくすることができ、その結果、固定層２３の交換係合磁界を大きくすることができる。

本実施の形態では、第１層３１１は面心立方構造を有している。この要件は、特許文献１に記載されているように、反強磁性層２２と固定層２３との間の交換結合を大きくして、固定層２３の交換結合磁界を大きくするための要件である。上記の第２層３１２の材料の組成範囲と第３層３１３の材料の組成範囲は、いずれも、固定層２３の交換結合磁界をより大きくするために、以下に示す第１ないし第３の実験結果に基づいて決定されている。

第１の実験は、第２層３１２の材料の好ましい組成範囲を求めるために行った実験である。第１の実験では、まず、以下の試料１１〜１５を作製した。試料１１〜１５は、いずれも、反強磁性層２２の上に第１層３１１、第２層３１２、第３層３１３を順に積層して構成された積層膜である。試料１１〜１５では、第２層３１２の材料のみが互いに異なっている。試料１１〜１５において、反強磁性層２２はＩｒＭｎよりなる厚み７ｎｍの層であり、第１層３１１と第３層３１３は、いずれもＣｏ₉₀Ｆｅ₁₀よりなる厚み０．５ｎｍの層である。試料１１〜１５において、第２層３１２の厚みは３ｎｍである。第１の実験では、試料１１〜１５の交換結合エネルギーＪｋ（μＪ／ｍ^２）を求めた。下記の表２と図８に、第１の実験の結果を示す。表２は、試料１１〜１５における第２層３１２の組成と交換結合エネルギーＪｋを示している。図８は、第２層３１２におけるＣｏの割合（原子％）と交換結合エネルギーＪｋとの関係を示している。

図８から、第２層３１２におけるＣｏの割合が０〜６０原子％の範囲内、特に３０〜６０原子％の範囲内で、交換結合エネルギーＪｋが大きくなることが分かる。第１の実験における試料１１〜１５は、非磁性中間層３２およびインナー層３３を有していない。従って、第１の実験において、第２層３１２の上記の組成範囲内で交換結合エネルギーＪｋが大きくなるのは、第２層３１２の上記の組成範囲内で反強磁性層２２と第１層３１１との間の交換結合が大きくなったためと考えられる。

この第１の実験の結果から、反強磁性層２２と第１層３１１との間の交換結合を大きくするためには、第２層３１２におけるＣｏの割合は、０〜６０原子％の範囲内であることが好ましく、３０〜６０原子％の範囲内であることがより好ましいと言える。この第１の実験の結果に基づいて、本実施の形態では、第２層３１２を、コバルトをｘ原子％、鉄を（１００−ｘ）原子％含み、ｘが０より大きく６０以下である合金または鉄のみよりなるものと規定している。なお、この組成範囲の材料よりなる第２層３１２は、体心立方構造を有する。また、反強磁性層２２と第１層３１１との間の交換結合を大きくするためには、第２層３１２は、コバルトをｘ原子％、鉄を（１００−ｘ）原子％含み、ｘが３０以上６０以下である合金よりなるものであることが好ましい。

第２の実験は、第３層３１３の組成が反強磁性層２２と第１層３１１との間の交換結合の大きさに影響を与えるか否かを調べた実験である。第２の実験では、まず、以下の試料２１〜２４を作製した。試料２１〜２４は、いずれも、反強磁性層２２の上に第１層３１１、第２層３１２、第３層３１３を順に積層して構成された積層膜である。試料２１〜２４では、第３層３１３の材料のみが互いに異なっている。試料２１〜２４において、反強磁性層２２はＩｒＭｎよりなる厚み７ｎｍの層であり、第１層３１１はＣｏ₉₀Ｆｅ₁₀よりなる厚み０．５ｎｍの層であり、第２層３１２はＣｏ₃₀Ｆｅ₇₀よりなる厚み３ｎｍの層である。試料２１〜２４において、第３層３１３の厚みは０．５ｎｍである。第２の実験では、試料２１〜２４の交換結合エネルギーＪｋ（μＪ／ｍ^２）を求めた。下記の表３と図９に、第２の実験の結果を示す。表３は、試料２１〜２４における第３層３１３の組成と交換結合エネルギーＪｋを示している。図９は、第３層３１３におけるＣｏの割合（原子％）と交換結合エネルギーＪｋとの関係を示している。

表３および図９から、第３層３１３の組成が異なっても、交換結合エネルギーＪｋはほとんど変わらないことが分かる。従って、第２の実験の結果から、第３層３１３の組成は反強磁性層２２と第１層３１１との間の交換結合の大きさにほとんど影響を与えないことが分かる。

第３の実験は、第３層３１３とインナー層３３との間の反強磁性的結合を大きくするための第３層３１３の好ましい組成範囲を求めるために行った実験である。第３の実験では、まず、以下の試料３１〜３６を作製した。試料３１〜３６は、いずれも、反強磁性層２２の上に第１層３１１、第２層３１２、第３層３１３、非磁性中間層３２、インナー層３３を順に積層して構成された積層膜である。試料３１〜３６では、第３層３１３の材料のみが互いに異なっている。試料３１〜３６において、反強磁性層２２はＩｒＭｎよりなる厚み７ｎｍの層であり、第１層３１１はＣｏ₉₀Ｆｅ₁₀よりなる厚み０．５ｎｍの層であり、第２層３１２はＣｏ₃₀Ｆｅ₇₀よりなる厚み３ｎｍの層である。試料３１〜３６において、第３層３１３の厚みは０．５ｎｍである。また、試料３１〜３６において、非磁性中間層３２はＲｕよりなる厚み０．８ｎｍの層であり、インナー層３３はＣｏ₇₀Ｆｅ₃₀よりなる厚み３ｎｍの層である。第３の実験では、試料３１〜３６の交換結合磁界Ｈｅｘ（Ｏｅ（１Ｏｅは７９．６Ａ／ｍ））を求めた。下記の表４と図１０に、第３の実験の結果を示す。表４は、試料３１〜３６における第３層３１３の組成と交換結合磁界Ｈｅｘ（Ｏｅ）を示している。図１０は、第３層３１３におけるＣｏの割合（原子％）と交換結合磁界Ｈｅｘ（Ｏｅ）との関係を示している。

図１０から、第３層３１３におけるＣｏの割合が６５〜８０原子％の範囲内で、交換結合磁界Ｈｅｘが大きくなることが分かる。第２の実験から、第３層３１３の組成は反強磁性層２２と第１層３１１との間の交換結合の大きさにほとんど影響を与えないことが分かっているので、第３の実験において、第３層３１３の上記の組成範囲内で交換結合磁界Ｈｅｘが大きくなるということは、第３層３１３の上記の組成範囲内で第３層３１３とインナー層３３との間の反強磁性的結合が大きくなったためと考えられる。

この第３の結果から、第３層３１３とインナー層３３との間の反強磁性的結合を大きくするためには、第３層３１３におけるＣｏの割合は、６５〜８０原子％の範囲内であることが好ましいと言える。この第３の実験の結果に基づいて、本実施の形態では、第３層３１３を、コバルトをｙ原子％、鉄を（１００−ｙ）原子％含み、ｙが６５以上８０以下である合金よりなるものと規定している。

以上の実験の結果から分かるように、本実施の形態によれば、反強磁性層２２と第１層３１１との間の交換結合と、第３層３１３とインナー層３３との間の反強磁性的結合の両方を大きくすることができ、その結果、固定層２３の交換係合磁界を大きくすることができる。

以下、本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置について説明する。まず、図４を参照して、ヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダ２１０について説明する。磁気ディスク装置において、スライダ２１０は、回転駆動される円盤状の記録媒体である磁気ディスクに対向するように配置される。このスライダ２１０は、主に図２における基板１およびオーバーコート層１７からなる基体２１１を備えている。基体２１１は、ほぼ六面体形状をなしている。基体２１１の六面のうちの一面は、磁気ディスクに対向するようになっている。この一面には、媒体対向面２０が形成されている。磁気ディスクが図４におけるｚ方向に回転すると、磁気ディスクとスライダ２１０との間を通過する空気流によって、スライダ２１０に、図４におけるｙ方向の下方に揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によって磁気ディスクの表面から浮上するようになっている。なお、図４におけるｘ方向は、磁気ディスクのトラック横断方向である。スライダ２１０の空気流出側の端部（図４における左下の端部）の近傍には、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッド１００が形成されている。

次に、図５を参照して、本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ２２０について説明する。ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、スライダ２１０と、このスライダ２１０を弾性的に支持するサスペンション２２１とを備えている。サスペンション２２１は、例えばステンレス鋼によって形成された板ばね状のロードビーム２２２、このロードビーム２２２の一端部に設けられると共にスライダ２１０が接合され、スライダ２１０に適度な自由度を与えるフレクシャ２２３と、ロードビーム２２２の他端部に設けられたベースプレート２２４とを有している。ベースプレート２２４は、スライダ２１０を磁気ディスク２６２のトラック横断方向ｘに移動させるためのアクチュエータのアーム２３０に取り付けられるようになっている。アクチュエータは、アーム２３０と、このアーム２３０を駆動するボイスコイルモータとを有している。フレクシャ２２３において、スライダ２１０が取り付けられる部分には、スライダ２１０の姿勢を一定に保つためのジンバル部が設けられている。

ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、アクチュエータのアーム２３０に取り付けられる。１つのアーム２３０にヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドアームアセンブリと呼ばれる。また、複数のアームを有するキャリッジの各アームにヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドスタックアセンブリと呼ばれる。

図５は、本実施の形態に係るヘッドアームアセンブリを示している。このヘッドアームアセンブリでは、アーム２３０の一端部にヘッドジンバルアセンブリ２２０が取り付けられている。アーム２３０の他端部には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２３１が取り付けられている。アーム２３０の中間部には、アーム２３０を回動自在に支持するための軸２３４に取り付けられる軸受け部２３３が設けられている。

次に、図６および図７を参照して、ヘッドスタックアセンブリの一例と本実施の形態に係る磁気ディスク装置について説明する。図６は磁気ディスク装置の要部を示す説明図、図７は磁気ディスク装置の平面図である。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、複数のアーム２５２を有するキャリッジ２５１を有している。複数のアーム２５２には、複数のヘッドジンバルアセンブリ２２０が、互いに間隔を開けて垂直方向に並ぶように取り付けられている。キャリッジ２５１においてアーム２５２とは反対側には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２５３が取り付けられている。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、磁気ディスク装置に組み込まれる。磁気ディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚の磁気ディスク２６２を有している。各磁気ディスク２６２毎に、磁気ディスク２６２を挟んで対向するように２つのスライダ２１０が配置される。また、ボイスコイルモータは、ヘッドスタックアセンブリ２５０のコイル２５３を挟んで対向する位置に配置された永久磁石２６３を有している。

スライダ２１０を除くヘッドスタックアセンブリ２５０およびアクチュエータは、本発明における位置決め装置に対応し、スライダ２１０を支持すると共に磁気ディスク２６２に対して位置決めする。

本実施の形態に係る磁気ディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ２１０を磁気ディスク２６２のトラック横断方向に移動させて、スライダ２１０を磁気ディスク２６２に対して位置決めする。スライダ２１０に含まれる薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって、磁気ディスク２６２に情報を記録し、再生ヘッドによって、磁気ディスク２６２に記録されている情報を再生する。

本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置は、前述の本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドと同様の効果を奏する。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図１１は、本実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。図１１に示したように、本実施の形態に係るＭＲ素子５は、第１の実施の形態におけるスペーサ層２４の代わりに、非磁性導電層よりなるスペーサ層２７が設けられた構成になっている。すなわち、本実施の形態に係るＭＲ素子５はＣＰＰ−ＧＭＲ素子になっている。スペーサ層２７の厚みは、例えば１．０〜４．０ｎｍである。スペーサ層２７は、例えば、Ｃｕ、ＡｕおよびＡｇからなる群のうち少なくとも１種を８０重量％以上含む非磁性の導電材料により構成されている。

第１の実施の形態と同様に、本実施の形態においても、ＭＲ素子５には、ＭＲ素子５を構成する各層の面と交差する方向、例えばＭＲ素子５を構成する各層の面に対して垂直な方向に、センス電流が流される。本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図１２は、本実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。図１２に示したように、本実施の形態に係るＭＲ素子５は、第２の実施の形態と同様に、第１の実施の形態におけるスペーサ層２４の代わりに、非磁性導電層よりなるスペーサ層２７が設けられた構成になっている。スペーサ層２７の厚みおよび材料は、第２の実施の形態と同様である。

本実施の形態では、第１のシールド層３の上に、絶縁膜よりなる第１のシールドギャップ膜４１が設けられている。そして、この第１のシールドギャップ膜４１の上にＭＲ素子５が配置されている。本実施の形態では、第１の実施の形態における絶縁層７は設けられておらず、２つのバイアス磁界印加層６は、ＭＲ素子５の２つの側部に接している。また、２つのバイアス磁界印加層６の上には、導電材料よりなる２つの電極層４２が設けられている。２つの電極層４２は、図１２に示したように保護層２６の上にオーバーラップしていてもよいし、保護層２６の上にオーバーラップしていなくてもよい。また、本実施の形態では、２つの電極層４２とＭＲ素子５とを覆うように、絶縁膜よりなる第２のシールドギャップ膜４３が設けられている。そして、この第２のシールドギャップ膜４３の上に、第２のシールド層８が配置されている。

本実施の形態では、センス電流は、２つの電極層４２によって、ＭＲ素子５に対して、ＭＲ素子５を構成する各層の面に対して平行な方向に流される。すなわち、本実施の形態に係るＭＲ素子５はＣＩＰ−ＧＭＲ素子になっている。本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。

なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、実施の形態では、基体側に再生ヘッドを形成し、その上に、記録ヘッドを積層した構造の薄膜磁気ヘッドについて説明したが、この積層順序を逆にしてもよい。

また、読み取り専用として用いる場合には、薄膜磁気ヘッドを、再生ヘッドだけを備えた構成としてもよい。

また、本発明の磁気抵抗効果素子は、薄膜磁気ヘッドにおける再生ヘッドに限らず、磁気センサ等の他の用途にも用いることができる。

本発明の第１の実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの媒体対向面および基板に垂直な断面を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの磁極部分の媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダを示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係るヘッドアームアセンブリを示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気ディスク装置の要部を説明するための説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係る磁気ディスク装置の平面図である。 本発明の第１の実施の形態における第１の実験の結果を示す特性図である。 本発明の第１の実施の形態における第２の実験の結果を示す特性図である。 本発明の第１の実施の形態における第３の実験の結果を示す特性図である。 本発明の第２の実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。

符号の説明

１…基板、２…絶縁層、３…第１のシールド層、５…ＭＲ素子、６…バイアス磁界印加層、７…絶縁層、８…第２のシールド層、２０…媒体対向面、２２…反強磁性層、２３…固定層、２４…スペーサ層、２５…自由層、２６…保護層、３０…交換結合膜、３１…アウター層、３２…非磁性中間層、３３…インナー層、３１１…第１層、３１２…第２層、３１３…第３層。

Claims (8)

1. 積層された反強磁性層と固定層とを備え、前記固定層の磁化の方向が固定されている交換結合膜であって、
   前記固定層は、前記反強磁性層に近い順に配置された第１の強磁性層、第２の強磁性層、第３の強磁性層、非磁性中間層および第４の強磁性層を含み、
   前記第１の強磁性層は、強磁性材料よりなり、且つ面心立方構造を有し、
   前記第２の強磁性層は、コバルトをｘ原子％、鉄を（１００−ｘ）原子％含み、ｘが０より大きく６０以下である合金または鉄のみよりなり、
   前記第３の強磁性層は、コバルトをｙ原子％、鉄を（１００−ｙ）原子％含み、ｙが６５以上８０以下である合金よりなり、
   前記非磁性中間層は、非磁性材料よりなり、
   前記第４の強磁性層は、強磁性材料よりなり、
   前記反強磁性層と第１の強磁性層は交換結合し、
   前記第３の強磁性層と第４の強磁性層は、反強磁性的に結合していることを特徴とする交換結合膜。
2. 前記第２の強磁性層は、体心立方構造を有することを特徴とする請求項１記載の交換結合膜。
3. 前記第２の強磁性層は、コバルトをｘ原子％、鉄を（１００−ｘ）原子％含み、ｘが３０以上６０以下である合金よりなることを特徴とする請求項１または２記載の交換結合膜。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の交換結合膜と、
   非磁性材料よりなり、前記反強磁性層との間で前記固定層を挟む位置に配置されたスペーサ層と、
   前記固定層との間で前記スペーサ層を挟む位置に配置され、外部磁界に応じて磁化の方向が変化する自由層とを備えたことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
5. 記録媒体に対向する媒体対向面と、
   前記記録媒体からの信号磁界を検出するために前記媒体対向面の近傍に配置された請求項４記載の磁気抵抗効果素子と
   を備えたことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
6. 請求項５記載の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
   前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと
   を備えたことを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
7. 請求項５記載の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
   前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと、
   前記スライダを記録媒体のトラック横断方向に移動させるためのアームと
   を備え、前記サスペンションが前記アームに取り付けられていることを特徴とするヘッドアームアセンブリ。
8. 請求項５記載の薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
   前記スライダを支持すると共に前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と
   を備えたことを特徴とする磁気ディスク装置。
   

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