JP2003198002A - 磁気抵抗効果膜および強磁性積層構造体 - Google Patents
磁気抵抗効果膜および強磁性積層構造体Info
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- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 膜厚の減少にも拘わらず確実に一軸磁気異方
性を確立することができる強磁性積層構造体を提供す
る。 【解決手段】 磁気抵抗効果膜４１は、固定側強磁性層
５３と、自由側強磁性層５７と、固定側強磁性層５３お
よび自由側強磁性層５７の間に挟み込まれる中間層５６
とを備える。固定側強磁性層５３の磁化方向は反強磁性
層５２の働きで固定される。自由側強磁性層５７は、Ｃ
ｏＦｅ合金層５７ａとＣｏＮｉＦｅ合金層５７ｂとで構
成される。自由側強磁性層５７の膜厚の減少にも拘わら
ずＣｏＮｉＦｅ合金層５７ｂの働きで自由側強磁性層５
７の一軸磁気異方性は確実に確立される。磁気抵抗効果
膜４１の抵抗変化量は増大する。こうして磁気抵抗効果
読み取り素子では再生出力の増大は実現される。
性を確立することができる強磁性積層構造体を提供す
る。 【解決手段】 磁気抵抗効果膜４１は、固定側強磁性層
５３と、自由側強磁性層５７と、固定側強磁性層５３お
よび自由側強磁性層５７の間に挟み込まれる中間層５６
とを備える。固定側強磁性層５３の磁化方向は反強磁性
層５２の働きで固定される。自由側強磁性層５７は、Ｃ
ｏＦｅ合金層５７ａとＣｏＮｉＦｅ合金層５７ｂとで構
成される。自由側強磁性層５７の膜厚の減少にも拘わら
ずＣｏＮｉＦｅ合金層５７ｂの働きで自由側強磁性層５
７の一軸磁気異方性は確実に確立される。磁気抵抗効果
膜４１の抵抗変化量は増大する。こうして磁気抵抗効果
読み取り素子では再生出力の増大は実現される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固定側強磁性層
と、自由側強磁性層と、固定側強磁性層および自由側強
磁性層の間に挟み込まれる中間層と、固定側強磁性層に
張り合わせられる磁化方向拘束層（例えば反強磁性層）
とを備える磁気抵抗効果膜に関する。
と、自由側強磁性層と、固定側強磁性層および自由側強
磁性層の間に挟み込まれる中間層と、固定側強磁性層に
張り合わせられる磁化方向拘束層（例えば反強磁性層）
とを備える磁気抵抗効果膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、例えばハードディスク駆動装置
（ＨＤＤ）といった磁気記録媒体駆動装置では磁気情報
の読み出しにあたって磁気抵抗効果素子が用いられる。
磁気抵抗効果素子では、例えばスピンバルブ膜といった
磁気抵抗効果膜が利用される。スピンバルブ膜では、自
由側強磁性層の磁化方向の回転に応じて電気抵抗は変化
する。こういった電気抵抗の変化に基づき磁気情報は読
み出される。
（ＨＤＤ）といった磁気記録媒体駆動装置では磁気情報
の読み出しにあたって磁気抵抗効果素子が用いられる。
磁気抵抗効果素子では、例えばスピンバルブ膜といった
磁気抵抗効果膜が利用される。スピンバルブ膜では、自
由側強磁性層の磁化方向の回転に応じて電気抵抗は変化
する。こういった電気抵抗の変化に基づき磁気情報は読
み出される。
【０００３】一般に、スピンバルブ膜の自由側強磁性層
は、ニッケル鉄（ＮｉＦｅ）合金層と、このニッケル鉄
合金層に重ね合わせられるコバルト鉄（ＣｏＦｅ）合金
層とを備える。ニッケル鉄合金層の働きで、コバルト鉄
合金層中の一軸磁気異方性は確立されると考えられる。
こうして一軸磁気異方性が確立される結果、磁気記録媒
体から作用する磁界に基づき自由側強磁性層の磁化方向
は確実に回転することができる。磁気情報は誤りなく読
み出されることができる。
は、ニッケル鉄（ＮｉＦｅ）合金層と、このニッケル鉄
合金層に重ね合わせられるコバルト鉄（ＣｏＦｅ）合金
層とを備える。ニッケル鉄合金層の働きで、コバルト鉄
合金層中の一軸磁気異方性は確立されると考えられる。
こうして一軸磁気異方性が確立される結果、磁気記録媒
体から作用する磁界に基づき自由側強磁性層の磁化方向
は確実に回転することができる。磁気情報は誤りなく読
み出されることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】磁気情報の高密度化が
進むにつれて、磁気抵抗効果素子では再生出力の増大が
求められる。再生出力の増大は例えば自由側強磁性層の
膜厚の減少に基づき実現されることができる。しかしな
がら、前述の自由側強磁性層では、ニッケル鉄合金層の
膜厚が減少するにつれて自由側強磁性層の一軸磁気異方
性は失われていく。一軸磁気異方性が失われる結果、磁
気情報は正確に読み取られることができなくなってしま
う。
進むにつれて、磁気抵抗効果素子では再生出力の増大が
求められる。再生出力の増大は例えば自由側強磁性層の
膜厚の減少に基づき実現されることができる。しかしな
がら、前述の自由側強磁性層では、ニッケル鉄合金層の
膜厚が減少するにつれて自由側強磁性層の一軸磁気異方
性は失われていく。一軸磁気異方性が失われる結果、磁
気情報は正確に読み取られることができなくなってしま
う。
【０００５】本発明は、上記実状に鑑みてなされたもの
で、膜厚の減少にも拘わらず確実に一軸磁気異方性を確
立することができる強磁性積層構造体を提供することを
目的とする。
で、膜厚の減少にも拘わらず確実に一軸磁気異方性を確
立することができる強磁性積層構造体を提供することを
目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、コバルトニッケル鉄合金層と、コ
バルトニッケル鉄合金層に重ね合わせられるコバルト鉄
合金層とを備えることを特徴とする強磁性積層構造体が
提供される。
に、本発明によれば、コバルトニッケル鉄合金層と、コ
バルトニッケル鉄合金層に重ね合わせられるコバルト鉄
合金層とを備えることを特徴とする強磁性積層構造体が
提供される。
【０００７】かかる強磁性積層構造体では、コバルトニ
ッケル鉄合金層の働きで確実にコバルト鉄合金層内でも
一軸磁気異方性は確立されることができるが確認され
た。しかも、コバルトニッケル鉄合金層やコバルト鉄合
金層の膜厚が縮小されても、強磁性積層構造体の一軸磁
気異方性は確実に維持されることが確認された。
ッケル鉄合金層の働きで確実にコバルト鉄合金層内でも
一軸磁気異方性は確立されることができるが確認され
た。しかも、コバルトニッケル鉄合金層やコバルト鉄合
金層の膜厚が縮小されても、強磁性積層構造体の一軸磁
気異方性は確実に維持されることが確認された。
【０００８】こういった強磁性積層構造体は、例えばハ
ードディスク駆動装置（ＨＤＤ）といった磁気記録媒体
駆動装置で磁気情報の読み出しにあたって利用される磁
気抵抗効果膜の自由側強磁性層に利用されることができ
る。こういった磁気抵抗効果膜は、例えば、固定側強磁
性層と、前述の強磁性積層構造体で構成される自由側強
磁性層と、固定側強磁性層および自由側強磁性層の間に
挟み込まれる中間層と、固定側強磁性層に張り合わせら
れる磁化方向拘束層とを備える。中間層は導電体であっ
てもよく絶縁体であってもよい。磁化方向拘束層は反強
磁性層であってもよく特定の硬磁性金属材料層であって
もよい。
ードディスク駆動装置（ＨＤＤ）といった磁気記録媒体
駆動装置で磁気情報の読み出しにあたって利用される磁
気抵抗効果膜の自由側強磁性層に利用されることができ
る。こういった磁気抵抗効果膜は、例えば、固定側強磁
性層と、前述の強磁性積層構造体で構成される自由側強
磁性層と、固定側強磁性層および自由側強磁性層の間に
挟み込まれる中間層と、固定側強磁性層に張り合わせら
れる磁化方向拘束層とを備える。中間層は導電体であっ
てもよく絶縁体であってもよい。磁化方向拘束層は反強
磁性層であってもよく特定の硬磁性金属材料層であって
もよい。
【０００９】ここで、コバルトニッケル鉄合金層は、例
えば次式に基づき、
えば次式に基づき、
【００１０】
【数３】
【００１１】ｘ原子％のコバルトと、ｙ原子％のニッケ
ルと、ｚ原子％の鉄とを含めばよい。こういったコバル
トニッケル鉄合金層によれば、自由側強磁性層で膜厚が
縮小されても、自由側強磁性層で確実に一軸磁気異方性
は確立されることができる。同様に、コバルトニッケル
鉄合金層は、次式に基づき、
ルと、ｚ原子％の鉄とを含めばよい。こういったコバル
トニッケル鉄合金層によれば、自由側強磁性層で膜厚が
縮小されても、自由側強磁性層で確実に一軸磁気異方性
は確立されることができる。同様に、コバルトニッケル
鉄合金層は、次式に基づき、
【００１２】
【数４】
【００１３】ｘ原子％のコバルトと、ｙ原子％のニッケ
ルと、ｚ原子％の鉄とを含んでもよい。このとき、コバ
ルト鉄合金層の膜厚は１．０ｎｍ未満に設定されればよ
い。
ルと、ｚ原子％の鉄とを含んでもよい。このとき、コバ
ルト鉄合金層の膜厚は１．０ｎｍ未満に設定されればよ
い。
【００１４】特に、コバルトニッケル鉄合金層では、磁
化容易軸方向の保磁力は８００Ａ／ｍ以下に設定される
ことが望まれる。また、コバルトニッケル鉄合金層で
は、磁化困難軸方向の保磁力Ｈｃ(hard)と磁化容易軸方
向の保磁力Ｈｃ(easy)との比Ｈｃ(hard)／Ｈｃ(easy)は
０．７以下に設定されることが望まれる。さらに、コバ
ルトニッケル鉄合金層は１．７Ｔ以上の飽和磁束密度Ｂ
ｓを有することが望まれる。これらの３条件が満足され
ると、コバルトニッケル鉄合金層は自由側強磁性層の膜
厚の減少に大いに貢献することができる。
化容易軸方向の保磁力は８００Ａ／ｍ以下に設定される
ことが望まれる。また、コバルトニッケル鉄合金層で
は、磁化困難軸方向の保磁力Ｈｃ(hard)と磁化容易軸方
向の保磁力Ｈｃ(easy)との比Ｈｃ(hard)／Ｈｃ(easy)は
０．７以下に設定されることが望まれる。さらに、コバ
ルトニッケル鉄合金層は１．７Ｔ以上の飽和磁束密度Ｂ
ｓを有することが望まれる。これらの３条件が満足され
ると、コバルトニッケル鉄合金層は自由側強磁性層の膜
厚の減少に大いに貢献することができる。
【００１５】なお、前述の強磁性積層構造体は必ずしも
磁気抵抗効果膜に適用される必要はない。
磁気抵抗効果膜に適用される必要はない。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しつつ本発
明の一実施形態を説明する。
明の一実施形態を説明する。
【００１７】図１は磁気記録媒体駆動装置の一具体例す
なわちハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）１１の内部構
造を概略的に示す。このＨＤＤ１１は、例えば平たい直
方体の内部空間を区画する箱形の筐体本体１２を備え
る。収容空間には、記録媒体としての１枚以上の磁気デ
ィスク１３が収容される。磁気ディスク１３はスピンド
ルモータ１４の回転軸に装着される。スピンドルモータ
１４は、例えば４２００ｒｐｍ〜７２００ｒｐｍや１０
０００ｒｐｍといった高速度で磁気ディスク１３を回転
させることができる。筐体本体１２には、筐体本体１２
との間で収容空間を密閉する蓋体すなわちカバー（図示
されず）が結合される。
なわちハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）１１の内部構
造を概略的に示す。このＨＤＤ１１は、例えば平たい直
方体の内部空間を区画する箱形の筐体本体１２を備え
る。収容空間には、記録媒体としての１枚以上の磁気デ
ィスク１３が収容される。磁気ディスク１３はスピンド
ルモータ１４の回転軸に装着される。スピンドルモータ
１４は、例えば４２００ｒｐｍ〜７２００ｒｐｍや１０
０００ｒｐｍといった高速度で磁気ディスク１３を回転
させることができる。筐体本体１２には、筐体本体１２
との間で収容空間を密閉する蓋体すなわちカバー（図示
されず）が結合される。
【００１８】収容空間には、垂直方向に延びる支軸１５
回りで揺動するキャリッジ１６がさらに収容される。こ
のキャリッジ１６は、支軸１５から水平方向に延びる剛
体の揺動アーム１７と、この揺動アーム１７の先端に取
り付けられて揺動アーム１７から前方に延びる弾性サス
ペンション１８とを備える。周知の通り、弾性サスペン
ション１８の先端では、いわゆるジンバルばね（図示さ
れず）の働きで浮上ヘッドスライダ１９は片持ち支持さ
れる。浮上ヘッドスライダ１９には、磁気ディスク１３
の表面に向かって弾性サスペンション１８から押し付け
力が作用する。磁気ディスク１３の回転に基づき磁気デ
ィスク１３の表面で生成される気流の働きで浮上ヘッド
スライダ１９には浮力が作用する。弾性サスペンション
１８の押し付け力と浮力とのバランスで磁気ディスク１
３の回転中に比較的に高い剛性で浮上ヘッドスライダ１
９は浮上し続けることができる。
回りで揺動するキャリッジ１６がさらに収容される。こ
のキャリッジ１６は、支軸１５から水平方向に延びる剛
体の揺動アーム１７と、この揺動アーム１７の先端に取
り付けられて揺動アーム１７から前方に延びる弾性サス
ペンション１８とを備える。周知の通り、弾性サスペン
ション１８の先端では、いわゆるジンバルばね（図示さ
れず）の働きで浮上ヘッドスライダ１９は片持ち支持さ
れる。浮上ヘッドスライダ１９には、磁気ディスク１３
の表面に向かって弾性サスペンション１８から押し付け
力が作用する。磁気ディスク１３の回転に基づき磁気デ
ィスク１３の表面で生成される気流の働きで浮上ヘッド
スライダ１９には浮力が作用する。弾性サスペンション
１８の押し付け力と浮力とのバランスで磁気ディスク１
３の回転中に比較的に高い剛性で浮上ヘッドスライダ１
９は浮上し続けることができる。
【００１９】こうした浮上ヘッドスライダ１９の浮上中
に、キャリッジ１６が支軸１５回りで揺動すると、浮上
ヘッドスライダ１９は半径方向に磁気ディスク１３の表
面を横切ることができる。こうした移動に基づき浮上ヘ
ッドスライダ１９は磁気ディスク１３上の所望の記録ト
ラックに位置決めされる。このとき、キャリッジ１６の
揺動は例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）といったア
クチュエータ２１の働きを通じて実現されればよい。周
知の通り、複数枚の磁気ディスク１３が筐体本体１２内
に組み込まれる場合には、隣接する磁気ディスク１３同
士の間で１本の揺動アーム１７に対して２つの弾性サス
ペンション１８が搭載される。
に、キャリッジ１６が支軸１５回りで揺動すると、浮上
ヘッドスライダ１９は半径方向に磁気ディスク１３の表
面を横切ることができる。こうした移動に基づき浮上ヘ
ッドスライダ１９は磁気ディスク１３上の所望の記録ト
ラックに位置決めされる。このとき、キャリッジ１６の
揺動は例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）といったア
クチュエータ２１の働きを通じて実現されればよい。周
知の通り、複数枚の磁気ディスク１３が筐体本体１２内
に組み込まれる場合には、隣接する磁気ディスク１３同
士の間で１本の揺動アーム１７に対して２つの弾性サス
ペンション１８が搭載される。
【００２０】図２は浮上ヘッドスライダ１９の一具体例
を示す。この浮上ヘッドスライダ１９は、平たい直方体
に形成されるＡｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ（アルチック）製のス
ライダ本体２２と、このスライダ本体２２の空気流出端
に接合されて、読み出し書き込みヘッド２３を内蔵する
Ａｌ2 Ｏ3 （アルミナ）製のヘッド素子内蔵膜２４とを
備える。スライダ本体２２およびヘッド素子内蔵膜２４
には、磁気ディスク１３に対向する媒体対向面すなわち
浮上面２５が規定される。磁気ディスク１３の回転に基
づき生成される気流２６は浮上面２５に受け止められ
る。
を示す。この浮上ヘッドスライダ１９は、平たい直方体
に形成されるＡｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ（アルチック）製のス
ライダ本体２２と、このスライダ本体２２の空気流出端
に接合されて、読み出し書き込みヘッド２３を内蔵する
Ａｌ2 Ｏ3 （アルミナ）製のヘッド素子内蔵膜２４とを
備える。スライダ本体２２およびヘッド素子内蔵膜２４
には、磁気ディスク１３に対向する媒体対向面すなわち
浮上面２５が規定される。磁気ディスク１３の回転に基
づき生成される気流２６は浮上面２５に受け止められ
る。
【００２１】浮上面２５には、空気流入端から空気流出
端に向かって延びる２筋のレール２７が形成される。各
レール２７の頂上面にはいわゆるＡＢＳ（空気軸受け
面）２８が規定される。ＡＢＳ２８では気流２６の働き
に応じて前述の浮力が生成される。ヘッド素子内蔵膜２
４に埋め込まれた読み出し書き込みヘッド２３は、後述
されるように、ＡＢＳ２８で前端を露出させる。ただ
し、ＡＢＳ２８の表面には、読み出し書き込みヘッド２
３の前端に覆い被さるＤＬＣ（ダイヤモンドライクカー
ボン）保護膜が形成されてもよい。なお、浮上ヘッドス
ライダ１９の形態はこういった形態に限られるものでは
ない。
端に向かって延びる２筋のレール２７が形成される。各
レール２７の頂上面にはいわゆるＡＢＳ（空気軸受け
面）２８が規定される。ＡＢＳ２８では気流２６の働き
に応じて前述の浮力が生成される。ヘッド素子内蔵膜２
４に埋め込まれた読み出し書き込みヘッド２３は、後述
されるように、ＡＢＳ２８で前端を露出させる。ただ
し、ＡＢＳ２８の表面には、読み出し書き込みヘッド２
３の前端に覆い被さるＤＬＣ（ダイヤモンドライクカー
ボン）保護膜が形成されてもよい。なお、浮上ヘッドス
ライダ１９の形態はこういった形態に限られるものでは
ない。
【００２２】図３は浮上面２５の様子を詳細に示す。読
み出し書き込みヘッド２３はいわゆる複合薄膜磁気ヘッ
ドとして構成される。すなわち、読み出し書き込みヘッ
ド２３は、磁気抵抗効果（ＭＲ）読み取り素子３１と誘
導書き込みヘッド素子すなわち薄膜磁気ヘッド３２とを
併せ持つ。ＭＲ読み取り素子３１は、周知の通り、磁気
ディスク１３から作用する磁界に応じて変化する抵抗に
基づき２値情報を検出することができる。誘導書き込み
ヘッド素子３２は、例えば導電コイルパターン（図示さ
れず）で生起される磁界を利用して磁気ディスク１３に
２値情報を書き込むことができる。
み出し書き込みヘッド２３はいわゆる複合薄膜磁気ヘッ
ドとして構成される。すなわち、読み出し書き込みヘッ
ド２３は、磁気抵抗効果（ＭＲ）読み取り素子３１と誘
導書き込みヘッド素子すなわち薄膜磁気ヘッド３２とを
併せ持つ。ＭＲ読み取り素子３１は、周知の通り、磁気
ディスク１３から作用する磁界に応じて変化する抵抗に
基づき２値情報を検出することができる。誘導書き込み
ヘッド素子３２は、例えば導電コイルパターン（図示さ
れず）で生起される磁界を利用して磁気ディスク１３に
２値情報を書き込むことができる。
【００２３】ＭＲ読み取り素子３１は上下１対の非磁性
ギャップ層３３、３４に挟み込まれる。非磁性ギャップ
層３３、３４は例えばＡｌ2 Ｏ3 （アルミナ）で構成さ
れればよい。こうして非磁性ギャップ層３３、３４に挟
み込まれたＭＲ読み取り素子３１は上部および下部シー
ルド層３５、３６に挟み込まれる。上部および下部シー
ルド層３５、３６は例えばＦｅＮやＮｉＦｅから構成さ
れればよい。下部シールド層３６は、前述のヘッド素子
内蔵膜２４の下側半層すなわちアンダーコート膜を構成
するＡｌ2 Ｏ3 （アルミナ）膜３７の表面に沿って広が
る。
ギャップ層３３、３４に挟み込まれる。非磁性ギャップ
層３３、３４は例えばＡｌ2 Ｏ3 （アルミナ）で構成さ
れればよい。こうして非磁性ギャップ層３３、３４に挟
み込まれたＭＲ読み取り素子３１は上部および下部シー
ルド層３５、３６に挟み込まれる。上部および下部シー
ルド層３５、３６は例えばＦｅＮやＮｉＦｅから構成さ
れればよい。下部シールド層３６は、前述のヘッド素子
内蔵膜２４の下側半層すなわちアンダーコート膜を構成
するＡｌ2 Ｏ3 （アルミナ）膜３７の表面に沿って広が
る。
【００２４】誘導書き込みヘッド素子３２は、上部シー
ルド層３５の表面に沿って広がる非磁性ギャップ層３８
を備える。非磁性ギャップ層３８は例えばＡｌ2 Ｏ
3 （アルミナ）で構成されればよい。上部シールド層３
５には、この非磁性ギャップ層３８を挟んで上部磁極層
３９が向き合う。上部磁極層３９は例えばＮｉＦｅから
構成されればよい。上部磁極層３９は、非磁性ギャップ
層３８の表面に沿って広がるＡｌ2 Ｏ3 （アルミナ）膜
４０に覆われる。Ａｌ2 Ｏ3 膜４０は前述のＡｌ2Ｏ3
膜との間にＭＲ読み取り素子３１および誘導書き込みヘ
ッド素子３２を挟み込む。すなわち、このＡｌ2 Ｏ3 膜
４０はヘッド素子内蔵膜２４の上側半層すなわちオーバ
ーコート膜を構成する。
ルド層３５の表面に沿って広がる非磁性ギャップ層３８
を備える。非磁性ギャップ層３８は例えばＡｌ2 Ｏ
3 （アルミナ）で構成されればよい。上部シールド層３
５には、この非磁性ギャップ層３８を挟んで上部磁極層
３９が向き合う。上部磁極層３９は例えばＮｉＦｅから
構成されればよい。上部磁極層３９は、非磁性ギャップ
層３８の表面に沿って広がるＡｌ2 Ｏ3 （アルミナ）膜
４０に覆われる。Ａｌ2 Ｏ3 膜４０は前述のＡｌ2Ｏ3
膜との間にＭＲ読み取り素子３１および誘導書き込みヘ
ッド素子３２を挟み込む。すなわち、このＡｌ2 Ｏ3 膜
４０はヘッド素子内蔵膜２４の上側半層すなわちオーバ
ーコート膜を構成する。
【００２５】上部磁極層３９および上部シールド層３５
は協働して誘導書き込みヘッド素子３２の磁性コアを構
成する。すなわち、ＭＲ読み取り素子３１の上部シール
ド層３５は誘導書き込みヘッド素子３２の下部磁極層と
して機能する。導電コイルパターンで磁界が生起される
と、非磁性ギャップ層３８の働きで、上部磁極層３９と
上部シールド層３５とを行き交う磁束流は浮上面２５か
ら漏れ出る。こうして漏れ出る磁束流に基づき書き込み
磁界（ギャップ磁界）は形成される。なお、ＭＲ読み取
り素子３１の上部シールド層３５と誘導書き込みヘッド
素子３２の下部磁極層とは個別に形成されてもよい。
は協働して誘導書き込みヘッド素子３２の磁性コアを構
成する。すなわち、ＭＲ読み取り素子３１の上部シール
ド層３５は誘導書き込みヘッド素子３２の下部磁極層と
して機能する。導電コイルパターンで磁界が生起される
と、非磁性ギャップ層３８の働きで、上部磁極層３９と
上部シールド層３５とを行き交う磁束流は浮上面２５か
ら漏れ出る。こうして漏れ出る磁束流に基づき書き込み
磁界（ギャップ磁界）は形成される。なお、ＭＲ読み取
り素子３１の上部シールド層３５と誘導書き込みヘッド
素子３２の下部磁極層とは個別に形成されてもよい。
【００２６】図４を併せて参照すると明らかなように、
ＭＲ読み取り素子３１は、１平面すなわち非磁性ギャッ
プ層３４の表面上でＡＢＳ２８に沿って延びる磁気抵抗
効果（ＭＲ）膜すなわちスピンバルブ膜４１を備える。
このスピンバルブ膜４１には、非磁性ギャップ層３４の
表面に交差する区画面で仕切られた１対の端面が規定さ
れる。これら端面は非磁性ギャップ層３４の表面に対し
てテーパ角θで傾斜する。
ＭＲ読み取り素子３１は、１平面すなわち非磁性ギャッ
プ層３４の表面上でＡＢＳ２８に沿って延びる磁気抵抗
効果（ＭＲ）膜すなわちスピンバルブ膜４１を備える。
このスピンバルブ膜４１には、非磁性ギャップ層３４の
表面に交差する区画面で仕切られた１対の端面が規定さ
れる。これら端面は非磁性ギャップ層３４の表面に対し
てテーパ角θで傾斜する。
【００２７】同様に、前述の１平面すなわち非磁性ギャ
ップ層３４の表面にはＡＢＳ２８に沿って延びる１対の
磁区制御ハード膜４２が形成される。これらの磁区制御
ハード膜４２は非磁性ギャップ層３４の表面でＡＢＳ２
８に沿ってスピンバルブ膜４１を挟み込む。各磁区制御
ハード膜４２の先端はスピンバルブ膜４１の端面に接続
される。磁区制御ハード膜４２は例えばＣｏＰｔやＣｏ
ＣｒＰｔといった硬磁性金属材料から形成されればよ
い。
ップ層３４の表面にはＡＢＳ２８に沿って延びる１対の
磁区制御ハード膜４２が形成される。これらの磁区制御
ハード膜４２は非磁性ギャップ層３４の表面でＡＢＳ２
８に沿ってスピンバルブ膜４１を挟み込む。各磁区制御
ハード膜４２の先端はスピンバルブ膜４１の端面に接続
される。磁区制御ハード膜４２は例えばＣｏＰｔやＣｏ
ＣｒＰｔといった硬磁性金属材料から形成されればよ
い。
【００２８】各磁区制御ハード膜４２の表面には引き出
し導電層すなわちリード層４３が広がる。引き出し導電
層４３は磁区制御ハード膜４２と上部シールド層３５と
の間に挟み込まれる。各引き出し導電層４３の前端は、
磁区制御ハード膜４２の介在を通じてスピンバルブ膜４
１の各端面に接続される。スピンバルブ膜４１には引き
出し導電層４３からセンス電流が供給される。引き出し
導電層４３は例えばＣｕといった導電率の高い材料から
形成されればよい。
し導電層すなわちリード層４３が広がる。引き出し導電
層４３は磁区制御ハード膜４２と上部シールド層３５と
の間に挟み込まれる。各引き出し導電層４３の前端は、
磁区制御ハード膜４２の介在を通じてスピンバルブ膜４
１の各端面に接続される。スピンバルブ膜４１には引き
出し導電層４３からセンス電流が供給される。引き出し
導電層４３は例えばＣｕといった導電率の高い材料から
形成されればよい。
【００２９】図４から明らかなように、各引き出し導電
層４３は、ＡＢＳ２８で露出する前端から非磁性ギャッ
プ層３４の表面に沿って後方に広がる。各引き出し導電
層４３の後端には個別に端子パッド４４が連結される。
こういった端子パッド４４は引き出し導電層４３の表面
に沿って広がればよい。これらの端子パッド４４は、浮
上ヘッドスライダ１９が弾性サスペンション１８に固定
される際に、例えばＡｕボール（図示されず）などを通
じて弾性サスペンション１８側の端子パッド（図示され
ず）に接続される。
層４３は、ＡＢＳ２８で露出する前端から非磁性ギャッ
プ層３４の表面に沿って後方に広がる。各引き出し導電
層４３の後端には個別に端子パッド４４が連結される。
こういった端子パッド４４は引き出し導電層４３の表面
に沿って広がればよい。これらの端子パッド４４は、浮
上ヘッドスライダ１９が弾性サスペンション１８に固定
される際に、例えばＡｕボール（図示されず）などを通
じて弾性サスペンション１８側の端子パッド（図示され
ず）に接続される。
【００３０】図５は本実施形態に係るスピンバルブ膜４
１を示す。このスピンバルブ膜４１はいわゆる逆積層構
造に構成される。すなわち、スピンバルブ膜４１は、非
磁性ギャップ層３４の表面に積層される下地層５１を備
える。この下地層５１は例えばニッケルクロム合金層
（ＮｉＣｒ層）から構成されればよい。
１を示す。このスピンバルブ膜４１はいわゆる逆積層構
造に構成される。すなわち、スピンバルブ膜４１は、非
磁性ギャップ層３４の表面に積層される下地層５１を備
える。この下地層５１は例えばニッケルクロム合金層
（ＮｉＣｒ層）から構成されればよい。
【００３１】下地層５１の表面には磁化方向拘束層５２
が積層される。この磁化方向拘束層５２は、例えばＰｄ
ＰｔＭｎやＦｅＭｎといった反強磁性合金材料から形成
されてもよく、任意の硬磁性材料から形成されてもよ
い。磁化方向拘束層５２の表面には固定側強磁性層５３
が積層される。固定側強磁性層５３は、磁化方向拘束層
５２の表面に沿って順番に重ね合わせられる例えば第
１、第２および第３ＣｏＦｅ合金強磁性層５３ａ、５３
ｂ、５３ｃを備える。第１および第２ＣｏＦｅ合金強磁
性層５３ａ、５３ｂの間にはＲｕ結合層５４が挟み込ま
れる。第２および第３ＣｏＦｅ合金強磁性層５３ｂ、５
３ｃの間にはスペキュラー膜すなわち酸化層５５が挟み
込まれる。ただし、固定側強磁性層５３の構造はこうい
った構造に限られるものではない。磁化方向拘束層５２
の働きに応じて固定側強磁性層５３の磁化方向は固定さ
れる。
が積層される。この磁化方向拘束層５２は、例えばＰｄ
ＰｔＭｎやＦｅＭｎといった反強磁性合金材料から形成
されてもよく、任意の硬磁性材料から形成されてもよ
い。磁化方向拘束層５２の表面には固定側強磁性層５３
が積層される。固定側強磁性層５３は、磁化方向拘束層
５２の表面に沿って順番に重ね合わせられる例えば第
１、第２および第３ＣｏＦｅ合金強磁性層５３ａ、５３
ｂ、５３ｃを備える。第１および第２ＣｏＦｅ合金強磁
性層５３ａ、５３ｂの間にはＲｕ結合層５４が挟み込ま
れる。第２および第３ＣｏＦｅ合金強磁性層５３ｂ、５
３ｃの間にはスペキュラー膜すなわち酸化層５５が挟み
込まれる。ただし、固定側強磁性層５３の構造はこうい
った構造に限られるものではない。磁化方向拘束層５２
の働きに応じて固定側強磁性層５３の磁化方向は固定さ
れる。
【００３２】固定側強磁性層５３の表面には非磁性中間
層５６が積層される。非磁性中間層５６は例えばＣｕと
いった導電金属材料から形成されればよい。非磁性中間
層５６の表面には自由側強磁性層５７が積層される。自
由側強磁性層５７は、非磁性中間層５６の表面に広がる
ＣｏＦｅ合金層５７ａと、このＣｏＦｅ合金層５７ａの
表面に広がるＣｏＮｉＦｅ合金層５７ｂとで構成されれ
ばよい。自由側強磁性層５７の表面は保護層５８で覆わ
れる。保護層５８は、Ｃｕ層５８ａと、このＣｕ層５８
ａ上に形成されるキャップ層すなわちＴａ層５８ｂとで
構成されればよい。
層５６が積層される。非磁性中間層５６は例えばＣｕと
いった導電金属材料から形成されればよい。非磁性中間
層５６の表面には自由側強磁性層５７が積層される。自
由側強磁性層５７は、非磁性中間層５６の表面に広がる
ＣｏＦｅ合金層５７ａと、このＣｏＦｅ合金層５７ａの
表面に広がるＣｏＮｉＦｅ合金層５７ｂとで構成されれ
ばよい。自由側強磁性層５７の表面は保護層５８で覆わ
れる。保護層５８は、Ｃｕ層５８ａと、このＣｕ層５８
ａ上に形成されるキャップ層すなわちＴａ層５８ｂとで
構成されればよい。
【００３３】磁気情報の読み出しにあたってＭＲ読み取
り素子３１が磁気ディスク１３の表面に向き合わせられ
ると、スピンバルブ膜４１では、周知の通り、磁気ディ
スク１３から作用する磁界の向きに応じて自由側強磁性
層５７の磁化方向は回転する。こうして自由側強磁性層
５７の磁化方向が回転すると、スピンバルブ膜４１の電
気抵抗は大きく変化する。したがって、引き出し導電層
４３からスピンバルブ膜４１にセンス電流が供給される
と、電気抵抗の変化に応じて、端子パッド４４から取り
出される電気信号の電圧値は変化する。この電圧値の変
化に応じて２値情報は読み取られることができる。
り素子３１が磁気ディスク１３の表面に向き合わせられ
ると、スピンバルブ膜４１では、周知の通り、磁気ディ
スク１３から作用する磁界の向きに応じて自由側強磁性
層５７の磁化方向は回転する。こうして自由側強磁性層
５７の磁化方向が回転すると、スピンバルブ膜４１の電
気抵抗は大きく変化する。したがって、引き出し導電層
４３からスピンバルブ膜４１にセンス電流が供給される
と、電気抵抗の変化に応じて、端子パッド４４から取り
出される電気信号の電圧値は変化する。この電圧値の変
化に応じて２値情報は読み取られることができる。
【００３４】このとき、以上のようなスピンバルブ膜４
１では、前述のＣｏＮｉＦｅ合金層５７ｂの働きで自由
側強磁性層５７の一軸磁気異方性は確実に確立される。
こうして一軸磁気異方性が確立される結果、磁気ディス
ク１３から作用する磁界に基づき自由側強磁性層５７の
磁化方向は確実に回転することができる。磁気情報は誤
りなく読み出されることができる。しかも、前述の自由
側強磁性層５７では、ＣｏＦｅ合金層５７ａやＣｏＮｉ
Ｆｅ合金層５７ｂの膜厚が減少しても、自由側強磁性層
５７の一軸磁気異方性は確実に維持されることができ
る。スピンバルブ膜４１の抵抗変化量は増大する。抵抗
変化量の増大は、端子パッド４４から取り出される電圧
値の変化量すなわち振幅を増大させる。こうして再生出
力は増大する。
１では、前述のＣｏＮｉＦｅ合金層５７ｂの働きで自由
側強磁性層５７の一軸磁気異方性は確実に確立される。
こうして一軸磁気異方性が確立される結果、磁気ディス
ク１３から作用する磁界に基づき自由側強磁性層５７の
磁化方向は確実に回転することができる。磁気情報は誤
りなく読み出されることができる。しかも、前述の自由
側強磁性層５７では、ＣｏＦｅ合金層５７ａやＣｏＮｉ
Ｆｅ合金層５７ｂの膜厚が減少しても、自由側強磁性層
５７の一軸磁気異方性は確実に維持されることができ
る。スピンバルブ膜４１の抵抗変化量は増大する。抵抗
変化量の増大は、端子パッド４４から取り出される電圧
値の変化量すなわち振幅を増大させる。こうして再生出
力は増大する。
【００３５】本発明者は前述のスピンバルブ膜４１の特
性を検証した。この検証にあたって本発明者は、真空空
間内で任意のウェハー上に順番に膜厚６．０ｎｍのＮｉ
Ｃｒ層、膜厚１５．０ｎｍのＰｄＰｔＭｎ層と、膜厚
１．５ｎｍの第１ＣｏＦｅ合金強磁性層５３ａと、膜厚
０．８５ｎｍのＲｕ結合層５４と、膜厚１．０ｎｍの第
２ＣｏＦｅ合金強磁性層５３ｂとを堆積させた。堆積に
あたってスパッタリングが用いられた。第２ＣｏＦｅ合
金強磁性層５３ｂの堆積後に真空空間内には７０秒間に
わたって酸素が導入された。酸素の働きで、第２ＣｏＦ
ｅ合金強磁性層５３ｂの表面には酸化層５５が形成され
た。酸化層５５の形成後、再び真空空間は確立された。
その後、本発明者は、ウェハー上に順番に膜厚１．５ｎ
ｍの第３ＣｏＦｅ合金強磁性層５３ｃ、膜厚２．１ｎｍ
のＣｕ層、膜厚０．５ｎｍのＣｏＦｅ合金層５７ａ、膜
厚１．７ｎｍのＣｏＮｉＦｅ合金層５７ｂ、膜厚１．２
ｎｍのＣｕ層および膜厚３．０ｎｍのＴａ層を堆積させ
た。これらの堆積にあたって同様にスパッタリングが用
いられた。各ＣｏＦｅ合金層５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、
５７ａにはＣｏ90Ｆｅ10合金（原子％）が用いられた。
ＣｏＮｉＦｅ合金層５７ｂにはＣｏ41Ｆｅ24Ｎｉ35合金
（原子％）が用いられた。堆積の完了後、ＰｄＰｔＭｎ
層は熱処理に基づき規則化された。こうしてスピンバル
ブ膜４１の第１具体例は作成された。作成されたスピン
バルブ膜４１の磁気抵抗効果（ＭＲ）比［％］、電気抵
抗値（いわゆるシート抵抗）ρ／ｔ［Ω］、抵抗変化量
Δρ／ｔ［Ω］、磁気結合磁界Ｈｉｎ［Ａ／ｍ］および
磁気結合磁界（いわゆるピン止め磁界）Ｈｕａ［ｋＡ／
ｍ］は測定された。
性を検証した。この検証にあたって本発明者は、真空空
間内で任意のウェハー上に順番に膜厚６．０ｎｍのＮｉ
Ｃｒ層、膜厚１５．０ｎｍのＰｄＰｔＭｎ層と、膜厚
１．５ｎｍの第１ＣｏＦｅ合金強磁性層５３ａと、膜厚
０．８５ｎｍのＲｕ結合層５４と、膜厚１．０ｎｍの第
２ＣｏＦｅ合金強磁性層５３ｂとを堆積させた。堆積に
あたってスパッタリングが用いられた。第２ＣｏＦｅ合
金強磁性層５３ｂの堆積後に真空空間内には７０秒間に
わたって酸素が導入された。酸素の働きで、第２ＣｏＦ
ｅ合金強磁性層５３ｂの表面には酸化層５５が形成され
た。酸化層５５の形成後、再び真空空間は確立された。
その後、本発明者は、ウェハー上に順番に膜厚１．５ｎ
ｍの第３ＣｏＦｅ合金強磁性層５３ｃ、膜厚２．１ｎｍ
のＣｕ層、膜厚０．５ｎｍのＣｏＦｅ合金層５７ａ、膜
厚１．７ｎｍのＣｏＮｉＦｅ合金層５７ｂ、膜厚１．２
ｎｍのＣｕ層および膜厚３．０ｎｍのＴａ層を堆積させ
た。これらの堆積にあたって同様にスパッタリングが用
いられた。各ＣｏＦｅ合金層５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、
５７ａにはＣｏ90Ｆｅ10合金（原子％）が用いられた。
ＣｏＮｉＦｅ合金層５７ｂにはＣｏ41Ｆｅ24Ｎｉ35合金
（原子％）が用いられた。堆積の完了後、ＰｄＰｔＭｎ
層は熱処理に基づき規則化された。こうしてスピンバル
ブ膜４１の第１具体例は作成された。作成されたスピン
バルブ膜４１の磁気抵抗効果（ＭＲ）比［％］、電気抵
抗値（いわゆるシート抵抗）ρ／ｔ［Ω］、抵抗変化量
Δρ／ｔ［Ω］、磁気結合磁界Ｈｉｎ［Ａ／ｍ］および
磁気結合磁界（いわゆるピン止め磁界）Ｈｕａ［ｋＡ／
ｍ］は測定された。
【００３６】本発明者は比較例に係るスピンバルブ膜を
用意した。この比較例では、前述と同様にスピンバルブ
膜は積層形成された。ただし、自由側強磁性層には、前
述のＣｏＦｅ合金層５７ａおよびＣｏＮｉＦｅ合金層５
７ｂに代えて、膜厚１．０ｎｍのＣｏＦｅ合金層および
膜厚２．０ｎｍのＮｉＦｅ層が用いられた。ＰｄＰｔＭ
ｎ層の熱処理後に、比較例に係るスピンバルブ膜で、同
様に、磁気抵抗効果（ＭＲ）比［％］、電気抵抗値（い
わゆるシート抵抗）ρ／ｔ［Ω］、抵抗変化量Δρ／ｔ
［Ω］、磁気結合磁界Ｈｉｎ［Ａ／ｍ］および磁気結合
磁界（いわゆるピン止め磁界）Ｈｕａ［ｋＡ／ｍ］は測
定された。
用意した。この比較例では、前述と同様にスピンバルブ
膜は積層形成された。ただし、自由側強磁性層には、前
述のＣｏＦｅ合金層５７ａおよびＣｏＮｉＦｅ合金層５
７ｂに代えて、膜厚１．０ｎｍのＣｏＦｅ合金層および
膜厚２．０ｎｍのＮｉＦｅ層が用いられた。ＰｄＰｔＭ
ｎ層の熱処理後に、比較例に係るスピンバルブ膜で、同
様に、磁気抵抗効果（ＭＲ）比［％］、電気抵抗値（い
わゆるシート抵抗）ρ／ｔ［Ω］、抵抗変化量Δρ／ｔ
［Ω］、磁気結合磁界Ｈｉｎ［Ａ／ｍ］および磁気結合
磁界（いわゆるピン止め磁界）Ｈｕａ［ｋＡ／ｍ］は測
定された。
【００３７】
【表１】
【００３８】［表１］から明らかなように、本発明の第
１具体例に係るスピンバルブ膜４１では、比較例に係る
スピンバルブ膜に比べてＭＲ比は相当程度に改善した。
抵抗変化量Δρ／ｔは著しく増大した。しかも、図６
（ａ）から明らかなように、第１具体例に係るスピンバ
ルブ膜４１では膜厚の減少にも拘わらず一軸磁気異方性
の確立は確認された。その一方で、図６（ｂ）から明ら
かなように、比較例に係るスピンバルブ膜では、一軸磁
気異方性の喪失が確認された。
１具体例に係るスピンバルブ膜４１では、比較例に係る
スピンバルブ膜に比べてＭＲ比は相当程度に改善した。
抵抗変化量Δρ／ｔは著しく増大した。しかも、図６
（ａ）から明らかなように、第１具体例に係るスピンバ
ルブ膜４１では膜厚の減少にも拘わらず一軸磁気異方性
の確立は確認された。その一方で、図６（ｂ）から明ら
かなように、比較例に係るスピンバルブ膜では、一軸磁
気異方性の喪失が確認された。
【００３９】同様に、本発明者は第２具体例に係るスピ
ンバルブ膜４１を用意した。この第２具体例の形成にあ
たって、本発明者は、真空空間内で任意のウェハー上に
順番に膜厚６．０ｎｍのＮｉＣｒ層、膜厚１５．０ｎｍ
のＰｄＰｔＭｎ層と、膜厚１．２ｎｍの第１ＣｏＦｅ合
金強磁性層５３ａと、膜厚０．８５ｎｍのＲｕ結合層５
４と、膜厚１．２ｎｍの第２ＣｏＦｅ合金強磁性層５３
ｂとを堆積させた。堆積にあたってスパッタリングが用
いられた。第２ＣｏＦｅ合金強磁性層５３ｂの堆積後に
真空空間内には９０秒間にわたって酸素が導入された。
酸素の働きで、第２ＣｏＦｅ合金強磁性層５３ｂの表面
には酸化層５５が形成された。酸化層５５の形成後、再
び真空空間は確立された。その後、本発明者は、ウェハ
ー上に順番に膜厚１．７ｎｍの第３ＣｏＦｅ合金強磁性
層５３ｃ、膜厚２．１ｎｍのＣｕ層、膜厚０．５ｎｍの
ＣｏＦｅ合金層５７ａ、膜厚１．７ｎｍのＣｏＮｉＦｅ
合金層５７ｂ、膜厚０．６ｎｍのＡｕ層を堆積させた。
これらの堆積にあたって同様にスパッタリングが用いら
れた。各ＣｏＦｅ合金層５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５７
ａにはＣｏ60Ｆｅ40合金（原子％）が用いられた。Ｃｏ
ＮｉＦｅ合金層５７ｂにはＣｏ41Ｆｅ24Ｎｉ35合金（原
子％）が用いられた。堆積の完了後、ＰｄＰｔＭｎ層は
熱処理に基づき規則化された。作成されたスピンバルブ
膜４１の磁気抵抗効果（ＭＲ）比［％］、電気抵抗値
（いわゆるシート抵抗）ρ／ｔ［Ω］、抵抗変化量Δρ
／ｔ［Ω］、磁気結合磁界Ｈｉｎ［Ａ／ｍ］および磁気
結合磁界（いわゆるピン止め磁界）Ｈｕａ［ｋＡ／ｍ］
は測定された。
ンバルブ膜４１を用意した。この第２具体例の形成にあ
たって、本発明者は、真空空間内で任意のウェハー上に
順番に膜厚６．０ｎｍのＮｉＣｒ層、膜厚１５．０ｎｍ
のＰｄＰｔＭｎ層と、膜厚１．２ｎｍの第１ＣｏＦｅ合
金強磁性層５３ａと、膜厚０．８５ｎｍのＲｕ結合層５
４と、膜厚１．２ｎｍの第２ＣｏＦｅ合金強磁性層５３
ｂとを堆積させた。堆積にあたってスパッタリングが用
いられた。第２ＣｏＦｅ合金強磁性層５３ｂの堆積後に
真空空間内には９０秒間にわたって酸素が導入された。
酸素の働きで、第２ＣｏＦｅ合金強磁性層５３ｂの表面
には酸化層５５が形成された。酸化層５５の形成後、再
び真空空間は確立された。その後、本発明者は、ウェハ
ー上に順番に膜厚１．７ｎｍの第３ＣｏＦｅ合金強磁性
層５３ｃ、膜厚２．１ｎｍのＣｕ層、膜厚０．５ｎｍの
ＣｏＦｅ合金層５７ａ、膜厚１．７ｎｍのＣｏＮｉＦｅ
合金層５７ｂ、膜厚０．６ｎｍのＡｕ層を堆積させた。
これらの堆積にあたって同様にスパッタリングが用いら
れた。各ＣｏＦｅ合金層５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５７
ａにはＣｏ60Ｆｅ40合金（原子％）が用いられた。Ｃｏ
ＮｉＦｅ合金層５７ｂにはＣｏ41Ｆｅ24Ｎｉ35合金（原
子％）が用いられた。堆積の完了後、ＰｄＰｔＭｎ層は
熱処理に基づき規則化された。作成されたスピンバルブ
膜４１の磁気抵抗効果（ＭＲ）比［％］、電気抵抗値
（いわゆるシート抵抗）ρ／ｔ［Ω］、抵抗変化量Δρ
／ｔ［Ω］、磁気結合磁界Ｈｉｎ［Ａ／ｍ］および磁気
結合磁界（いわゆるピン止め磁界）Ｈｕａ［ｋＡ／ｍ］
は測定された。
【００４０】前述と同様に、本発明者は第２具体例に対
して比較例を用意した。この比較例では、自由側強磁性
層に、前述のＣｏＦｅ合金層５７ａおよびＣｏＮｉＦｅ
合金層５７ｂに代えて、膜厚１．０ｎｍのＣｏＦｅ合金
層および膜厚２．０ｎｍのＮｉＦｅ層が用いられた。Ｐ
ｄＰｔＭｎ層の熱処理後に、比較例に係るスピンバルブ
膜で、同様に、磁気抵抗効果（ＭＲ）比［％］、電気抵
抗値（いわゆるシート抵抗）ρ／ｔ［Ω］、抵抗変化量
Δρ／ｔ［Ω］、磁気結合磁界Ｈｉｎ［Ａ／ｍ］および
磁気結合磁界（いわゆるピン止め磁界）Ｈｕａ［ｋＡ／
ｍ］は測定された。
して比較例を用意した。この比較例では、自由側強磁性
層に、前述のＣｏＦｅ合金層５７ａおよびＣｏＮｉＦｅ
合金層５７ｂに代えて、膜厚１．０ｎｍのＣｏＦｅ合金
層および膜厚２．０ｎｍのＮｉＦｅ層が用いられた。Ｐ
ｄＰｔＭｎ層の熱処理後に、比較例に係るスピンバルブ
膜で、同様に、磁気抵抗効果（ＭＲ）比［％］、電気抵
抗値（いわゆるシート抵抗）ρ／ｔ［Ω］、抵抗変化量
Δρ／ｔ［Ω］、磁気結合磁界Ｈｉｎ［Ａ／ｍ］および
磁気結合磁界（いわゆるピン止め磁界）Ｈｕａ［ｋＡ／
ｍ］は測定された。
【００４１】
【表２】
【００４２】［表２］から明らかなように、本発明の第
２具体例に係るスピンバルブ膜４１では、比較例に係る
スピンバルブ膜に比べてＭＲ比は相当程度に改善した。
抵抗変化量Δρ／ｔは著しく増大した。しかも、第２具
体例に係るスピンバルブ膜４１では膜厚の減少にも拘わ
らず一軸磁気異方性の確立は確認された。
２具体例に係るスピンバルブ膜４１では、比較例に係る
スピンバルブ膜に比べてＭＲ比は相当程度に改善した。
抵抗変化量Δρ／ｔは著しく増大した。しかも、第２具
体例に係るスピンバルブ膜４１では膜厚の減少にも拘わ
らず一軸磁気異方性の確立は確認された。
【００４３】続いて本発明者はＣｏＮｉＦｅ合金層５７
ｂの磁気特性を検証した。本発明者は、ＣｏＮｉＦｅ合
金層の組成を変化させつつ飽和磁束密度Ｂｓ［Ｔ］、磁
化容易軸方向の保磁力Ｈｃ(easy)［Ａ／ｍ］および磁化
困難軸方向の保磁力Ｈｃ(har d)［Ａ／ｍ］を測定した。
その結果、［表３］から明らかなように、特定の組成で
構成されるＣｏＮｉＦｅ合金層では確実に一軸磁気異方
性が確立されることが確認された。
ｂの磁気特性を検証した。本発明者は、ＣｏＮｉＦｅ合
金層の組成を変化させつつ飽和磁束密度Ｂｓ［Ｔ］、磁
化容易軸方向の保磁力Ｈｃ(easy)［Ａ／ｍ］および磁化
困難軸方向の保磁力Ｈｃ(har d)［Ａ／ｍ］を測定した。
その結果、［表３］から明らかなように、特定の組成で
構成されるＣｏＮｉＦｅ合金層では確実に一軸磁気異方
性が確立されることが確認された。
【００４４】
【表３】
【００４５】こういった一軸磁気異方性の確立にあたっ
て、例えば図７から明らかなように、ＣｏＮｉＦｅ合金
層は、次式に基づき、
て、例えば図７から明らかなように、ＣｏＮｉＦｅ合金
層は、次式に基づき、
【００４６】
【数５】
【００４７】ｘ原子％のコバルトと、ｙ原子％のニッケ
ルと、ｚ原子％の鉄とを含めばよい。その他、ＣｏＮｉ
Ｆｅ合金層は、次式に基づき、
ルと、ｚ原子％の鉄とを含めばよい。その他、ＣｏＮｉ
Ｆｅ合金層は、次式に基づき、
【００４８】
【数６】
【００４９】ｘ原子％のコバルトと、ｙ原子％のニッケ
ルと、ｚ原子％の鉄とを含んでもよい。ただし、これら
の組成比にはプラスマイナス２［原子％］程度の測定誤
差が見込まれる。特に、磁化容易軸方向の保磁力Ｈｃ
(easy)が８００［Ａ／ｍ］以下であること、磁化困難軸
方向の保磁力Ｈｃ(hard)と磁化容易軸方向の保磁力Ｈｃ
(e asy)との比Ｈｃ(hard)／Ｈｃ(easy)は０．７以下であ
ること、並びに、飽和磁束密度Ｂｓが１．７［Ｔ］以上
であることといった特定の条件がＣｏＮｉＦｅ合金層で
確立されると、自由側強磁性層５７の膜厚の縮小に大い
に貢献することが容易に想像される。
ルと、ｚ原子％の鉄とを含んでもよい。ただし、これら
の組成比にはプラスマイナス２［原子％］程度の測定誤
差が見込まれる。特に、磁化容易軸方向の保磁力Ｈｃ
(easy)が８００［Ａ／ｍ］以下であること、磁化困難軸
方向の保磁力Ｈｃ(hard)と磁化容易軸方向の保磁力Ｈｃ
(e asy)との比Ｈｃ(hard)／Ｈｃ(easy)は０．７以下であ
ること、並びに、飽和磁束密度Ｂｓが１．７［Ｔ］以上
であることといった特定の条件がＣｏＮｉＦｅ合金層で
確立されると、自由側強磁性層５７の膜厚の縮小に大い
に貢献することが容易に想像される。
【００５０】以上のようなスピンバルブ膜４１は、例え
ば図８に示されるように、いわゆるＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅ
ｎｔ−Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ−ｔｏ−ｔｈｅ−Ｐ
ｌａｎｅ）構造ＭＲ読み取り素子３１ａに利用されても
よい。このＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３１ａでは、ス
ピンバルブ膜４１は上下の電極層４３ａ、４３ｂに挟み
込まれる。スピンバルブ膜４１は前述の積層構造を備え
ればよい。このとき、電極層４３ａ、４３ｂが導電性の
磁性体で構成されれば、電極層４３ａ、４３ｂは同時に
ＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３１ａの上下シールド層と
して機能することができる。その他、前述のＭＲ読み取
り素子３１と同様な機能や作用を発揮する構成には同一
の参照符号が付される。こういったＣＰＰ構造ＭＲ読み
取り素子３１ａでは、自由側強磁性層５７の膜厚の減少
に応じて上下シールド層同士の間隔は狭められることが
できる。記録トラックの線方向に磁気情報の解像度は高
められることができる。
ば図８に示されるように、いわゆるＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅ
ｎｔ−Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ−ｔｏ−ｔｈｅ−Ｐ
ｌａｎｅ）構造ＭＲ読み取り素子３１ａに利用されても
よい。このＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３１ａでは、ス
ピンバルブ膜４１は上下の電極層４３ａ、４３ｂに挟み
込まれる。スピンバルブ膜４１は前述の積層構造を備え
ればよい。このとき、電極層４３ａ、４３ｂが導電性の
磁性体で構成されれば、電極層４３ａ、４３ｂは同時に
ＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３１ａの上下シールド層と
して機能することができる。その他、前述のＭＲ読み取
り素子３１と同様な機能や作用を発揮する構成には同一
の参照符号が付される。こういったＣＰＰ構造ＭＲ読み
取り素子３１ａでは、自由側強磁性層５７の膜厚の減少
に応じて上下シールド層同士の間隔は狭められることが
できる。記録トラックの線方向に磁気情報の解像度は高
められることができる。
【００５１】ＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３１ａでは、
前述のスピンバルブ膜４１に代えていわゆるトンネル接
合磁気抵抗効果（ＴＭＲ）膜が用いられてもよい。前述
の自由側強磁性層５７は、例えば図９に示されるよう
に、ＴＭＲ膜４１ｂ内に組み込まれればよい。このＴＭ
Ｒ膜４１ｂでは、前述の導電体の非磁性中間層５６に代
えて絶縁体の非磁性中間層６１が用いられる。その他、
前述のスピンバルブ膜４１と同様な作用機能を発揮する
構成には同一の参照符号が付される。こうして前述の自
由側強磁性層５７がＴＭＲ膜４１ｂに組み込まれれば、
前述のＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３１ａと同様に、自
由側強磁性層５７の膜厚の減少に応じて上下シールド層
同士の間隔は狭められることができる。記録トラックの
線方向に磁気情報の解像度は高められることができる。
前述のスピンバルブ膜４１に代えていわゆるトンネル接
合磁気抵抗効果（ＴＭＲ）膜が用いられてもよい。前述
の自由側強磁性層５７は、例えば図９に示されるよう
に、ＴＭＲ膜４１ｂ内に組み込まれればよい。このＴＭ
Ｒ膜４１ｂでは、前述の導電体の非磁性中間層５６に代
えて絶縁体の非磁性中間層６１が用いられる。その他、
前述のスピンバルブ膜４１と同様な作用機能を発揮する
構成には同一の参照符号が付される。こうして前述の自
由側強磁性層５７がＴＭＲ膜４１ｂに組み込まれれば、
前述のＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子３１ａと同様に、自
由側強磁性層５７の膜厚の減少に応じて上下シールド層
同士の間隔は狭められることができる。記録トラックの
線方向に磁気情報の解像度は高められることができる。
【００５２】なお、前述のスピンバルブ膜４１やＴＭＲ
膜４１ｂはいわゆる順積層構造に構成されてもよい。
膜４１ｂはいわゆる順積層構造に構成されてもよい。
【００５３】（付記１） 固定側強磁性層と、コバルト
ニッケル鉄合金層およびコバルト鉄合金層で構成される
自由側強磁性層と、固定側強磁性層および自由側強磁性
層の間に挟み込まれる中間層と、固定側強磁性層に張り
合わせられる磁化方向拘束層とを備えることを特徴とす
る磁気抵抗効果膜。
ニッケル鉄合金層およびコバルト鉄合金層で構成される
自由側強磁性層と、固定側強磁性層および自由側強磁性
層の間に挟み込まれる中間層と、固定側強磁性層に張り
合わせられる磁化方向拘束層とを備えることを特徴とす
る磁気抵抗効果膜。
【００５４】（付記２） 付記１に記載の磁気抵抗効果
膜において、前記中間層は導電体であることを特徴とす
る磁気抵抗効果膜。
膜において、前記中間層は導電体であることを特徴とす
る磁気抵抗効果膜。
【００５５】（付記３） 付記１または２に記載の磁気
抵抗効果膜において、前記磁化方向拘束層は反強磁性層
であることを特徴とする磁気抵抗効果膜。
抵抗効果膜において、前記磁化方向拘束層は反強磁性層
であることを特徴とする磁気抵抗効果膜。
【００５６】（付記４） 付記１〜３のいずれかに記載
の磁気抵抗効果膜において、前記コバルトニッケル鉄合
金層では、磁化容易軸方向の保磁力は８００Ａ／ｍ以下
に設定されることを特徴とする磁気抵抗効果膜。
の磁気抵抗効果膜において、前記コバルトニッケル鉄合
金層では、磁化容易軸方向の保磁力は８００Ａ／ｍ以下
に設定されることを特徴とする磁気抵抗効果膜。
【００５７】（付記５） 付記４に記載の磁気抵抗効果
膜において、前記コバルトニッケル鉄合金層では、磁化
困難軸方向の保磁力Ｈｃ(hard)と磁化容易軸方向の保磁
力Ｈｃ(easy)との比Ｈｃ(hard)／Ｈｃ(easy)は０．７以
下に設定されることを特徴とする磁気抵抗効果膜。
膜において、前記コバルトニッケル鉄合金層では、磁化
困難軸方向の保磁力Ｈｃ(hard)と磁化容易軸方向の保磁
力Ｈｃ(easy)との比Ｈｃ(hard)／Ｈｃ(easy)は０．７以
下に設定されることを特徴とする磁気抵抗効果膜。
【００５８】（付記６） 付記５に記載の磁気抵抗効果
膜において、前記コバルトニッケル鉄合金層は１．７Ｔ
以上の飽和磁束密度Ｂｓを有することを特徴とする磁気
抵抗効果膜。
膜において、前記コバルトニッケル鉄合金層は１．７Ｔ
以上の飽和磁束密度Ｂｓを有することを特徴とする磁気
抵抗効果膜。
【００５９】（付記７） 付記６に記載の磁気抵抗効果
膜において、前記コバルトニッケル鉄合金層は、次式に
基づき、
膜において、前記コバルトニッケル鉄合金層は、次式に
基づき、
【００６０】
【数７】
【００６１】ｘ原子％のコバルトと、ｙ原子％のニッケ
ルと、ｚ原子％の鉄とを含むことを特徴とする磁気抵抗
効果膜。
ルと、ｚ原子％の鉄とを含むことを特徴とする磁気抵抗
効果膜。
【００６２】（付記８） 付記６に記載の磁気抵抗効果
膜において、前記コバルトニッケル鉄合金層は、次式に
基づき、
膜において、前記コバルトニッケル鉄合金層は、次式に
基づき、
【００６３】
【数８】
【００６４】ｘ原子％のコバルトと、ｙ原子％のニッケ
ルと、ｚ原子％の鉄とを含むことを特徴とする磁気抵抗
効果膜。
ルと、ｚ原子％の鉄とを含むことを特徴とする磁気抵抗
効果膜。
【００６５】（付記９） 付記７または８に記載の磁気
抵抗効果膜において、前記コバルト鉄合金層の膜厚は
１．０ｎｍ未満に設定されることを特徴とする磁気抵抗
効果膜。
抵抗効果膜において、前記コバルト鉄合金層の膜厚は
１．０ｎｍ未満に設定されることを特徴とする磁気抵抗
効果膜。
【００６６】（付記１０） コバルトニッケル鉄合金層
と、コバルトニッケル鉄合金層に重ね合わせられるコバ
ルト鉄合金層とを備えることを特徴とする強磁性積層構
造体。
と、コバルトニッケル鉄合金層に重ね合わせられるコバ
ルト鉄合金層とを備えることを特徴とする強磁性積層構
造体。
【００６７】（付記１１） 付記１０に記載の強磁性積
層構造体において、前記コバルトニッケル鉄合金層で
は、磁化容易軸方向の保磁力は８００Ａ／ｍ以下に設定
されることを特徴とする強磁性積層構造体。
層構造体において、前記コバルトニッケル鉄合金層で
は、磁化容易軸方向の保磁力は８００Ａ／ｍ以下に設定
されることを特徴とする強磁性積層構造体。
【００６８】（付記１２） 付記１１に記載の強磁性積
層構造体において、前記コバルトニッケル鉄合金層で
は、磁化困難軸方向の保磁力Ｈｃ(hard)と磁化容易軸方
向の保磁力Ｈｃ(easy)との比Ｈｃ(hard)／Ｈｃ(easy)は
０．７以下に設定されることを特徴とする強磁性積層構
造体。
層構造体において、前記コバルトニッケル鉄合金層で
は、磁化困難軸方向の保磁力Ｈｃ(hard)と磁化容易軸方
向の保磁力Ｈｃ(easy)との比Ｈｃ(hard)／Ｈｃ(easy)は
０．７以下に設定されることを特徴とする強磁性積層構
造体。
【００６９】（付記１３） 付記１２に記載の強磁性積
層構造体において、前記コバルトニッケル鉄合金層は
１．７Ｔ以上の飽和磁束密度Ｂｓを有することを特徴と
する強磁性積層構造体。
層構造体において、前記コバルトニッケル鉄合金層は
１．７Ｔ以上の飽和磁束密度Ｂｓを有することを特徴と
する強磁性積層構造体。
【００７０】（付記１４） 付記１３に記載の強磁性積
層構造体において、前記コバルトニッケル鉄合金層は、
次式に基づき、
層構造体において、前記コバルトニッケル鉄合金層は、
次式に基づき、
【００７１】
【数９】
【００７２】ｘ原子％のコバルトと、ｙ原子％のニッケ
ルと、ｚ原子％の鉄とを含むことを特徴とする強磁性積
層構造体。
ルと、ｚ原子％の鉄とを含むことを特徴とする強磁性積
層構造体。
【００７３】（付記１５） 付記１３に記載の強磁性積
層構造体において、前記コバルトニッケル鉄合金層は、
次式に基づき、
層構造体において、前記コバルトニッケル鉄合金層は、
次式に基づき、
【００７４】
【数１０】
【００７５】ｘ原子％のコバルトと、ｙ原子％のニッケ
ルと、ｚ原子％の鉄とを含むことを特徴とする強磁性積
層構造体。
ルと、ｚ原子％の鉄とを含むことを特徴とする強磁性積
層構造体。
【００７６】（付記１６） 付記１４または１５に記載
の強磁性積層構造体において、前記コバルト鉄合金層の
膜厚は１．０ｎｍ未満に設定されることを特徴とする強
磁性積層構造体。
の強磁性積層構造体において、前記コバルト鉄合金層の
膜厚は１．０ｎｍ未満に設定されることを特徴とする強
磁性積層構造体。
【００７７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、膜厚の減
少にも拘わらず確実に一軸磁気異方性を確立することが
できる強磁性積層構造体が提供される。
少にも拘わらず確実に一軸磁気異方性を確立することが
できる強磁性積層構造体が提供される。
【図１】 ハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）の内部構
造を概略的に示す平面図である。
造を概略的に示す平面図である。
【図２】 浮上ヘッドスライダの一具体例を示す拡大斜
視図である。
視図である。
【図３】 浮上面で観察される読み出し書き込みヘッド
の様子を概略的に示す正面図である。
の様子を概略的に示す正面図である。
【図４】 磁気抵抗効果（ＭＲ）読み取り素子の拡大平
面図である。
面図である。
【図５】 本発明に係るスピンバルブ膜の構造を概略的
に示す拡大正面図である。
に示す拡大正面図である。
【図６】 （ａ）本実施形態の第１具体例に係るスピン
バルブ膜、および（ｂ）比較例に係るスピンバルブ膜の
ＢＨ特性を示すグラフである。
バルブ膜、および（ｂ）比較例に係るスピンバルブ膜の
ＢＨ特性を示すグラフである。
【図７】 ＣｏＮｉＦｅ合金の組成と良好な磁気特性と
の関係を示すグラフである。
の関係を示すグラフである。
【図８】 ＣＰＰ構造ＭＲ読み取り素子の拡大平面図で
ある。
ある。
【図９】 トンネル接合磁気抵抗効果（ＴＭＲ）膜の拡
大平面図である。
大平面図である。
４１ 磁気抵抗効果膜としてのスピンバルブ膜、４１ｂ
磁気抵抗効果膜としてのトンネル接合磁気抵抗効果
（ＴＭＲ）膜、５２ 磁化方向拘束層、５３ 固定側強
磁性層、５６ 導電体の中間層、５７ 自由側強磁性
層、５７ａ コバルト鉄合金層、５７ｂ コバルトニッ
ケル鉄合金層、６１ 絶縁体の中間層。
磁気抵抗効果膜としてのトンネル接合磁気抵抗効果
（ＴＭＲ）膜、５２ 磁化方向拘束層、５３ 固定側強
磁性層、５６ 導電体の中間層、５７ 自由側強磁性
層、５７ａ コバルト鉄合金層、５７ｂ コバルトニッ
ケル鉄合金層、６１ 絶縁体の中間層。
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｌ 43/10 Ｇ０１Ｒ 33/06 Ｒ
Claims (10)
- 【請求項１】 固定側強磁性層と、コバルトニッケル鉄
合金層およびコバルト鉄合金層で構成される自由側強磁
性層と、固定側強磁性層および自由側強磁性層の間に挟
み込まれる中間層と、固定側強磁性層に張り合わせられ
る磁化方向拘束層とを備えることを特徴とする磁気抵抗
効果膜。 - 【請求項２】 請求項１に記載の磁気抵抗効果膜におい
て、前記中間層は導電体であることを特徴とする磁気抵
抗効果膜。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載の磁気抵抗効果
膜において、前記磁化方向拘束層は反強磁性層であるこ
とを特徴とする磁気抵抗効果膜。 - 【請求項４】 コバルトニッケル鉄合金層と、コバルト
ニッケル鉄合金層に重ね合わせられるコバルト鉄合金層
とを備えることを特徴とする強磁性積層構造体。 - 【請求項５】 請求項４に記載の強磁性積層構造体にお
いて、前記コバルトニッケル鉄合金層では、磁化容易軸
方向の保磁力は８００Ａ／ｍ以下に設定されることを特
徴とする強磁性積層構造体。 - 【請求項６】 請求項５に記載の強磁性積層構造体にお
いて、前記コバルトニッケル鉄合金層では、磁化困難軸
方向の保磁力Ｈｃ(hard)と磁化容易軸方向の保磁力Ｈｃ
(easy)との比Ｈｃ(hard)／Ｈｃ(easy)は０．７以下に設
定されることを特徴とする強磁性積層構造体。 - 【請求項７】 請求項６に記載の強磁性積層構造体にお
いて、前記コバルトニッケル鉄合金層は１．７Ｔ以上の
飽和磁束密度Ｂｓを有することを特徴とする強磁性積層
構造体。 - 【請求項８】 請求項７に記載の強磁性積層構造体にお
いて、前記コバルトニッケル鉄合金層は、次式に基づ
き、 【数１】 ｘ原子％のコバルトと、ｙ原子％のニッケルと、ｚ原子
％の鉄とを含むことを特徴とする強磁性積層構造体。 - 【請求項９】 請求項７に記載の強磁性積層構造体にお
いて、前記コバルトニッケル鉄合金層は、次式に基づ
き、 【数２】 ｘ原子％のコバルトと、ｙ原子％のニッケルと、ｚ原子
％の鉄とを含むことを特徴とする強磁性積層構造体。 - 【請求項１０】 請求項８または９に記載の強磁性積層
構造体において、前記コバルト鉄合金層の膜厚は１．０
ｎｍ未満に設定されることを特徴とする強磁性積層構造
体。
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