JP2000022239A

JP2000022239A - 磁気抵抗効果膜および磁気抵抗効果型ヘッド

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Publication number: JP2000022239A
Application number: JP10199801A
Authority: JP
Inventors: Masashi Sano; 正志佐野; Yoshihiro Tsuchiya; 芳弘土屋; Satoru Araki; 悟荒木; Haruyuki Morita; 治幸森田
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1998-06-30
Publication date: 2000-01-21
Anticipated expiration: 2018-06-30
Also published as: US6391431B1; JP3869557B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】反強磁性層としてＰｔＭｎやＮｉＭｎ、なら
びにこれらの合金系を用いた場合において、強磁性層と
反強磁性層との交換結合エネルギーが大きく、ＭＲ変化
率(MR Ratio)が大きく、スピンバルブ膜特性に極めて優
れる磁気抵抗効果膜および磁気抵抗効果型ヘッドを提供
する。【解決手段】非磁性金属層３０と、非磁性金属層の一
方の面に形成された強磁性層４０と、非磁性金属層の他
方の面に形成された軟磁性層２０と、前記強磁性層の磁
化の向きをピン止めするために、強磁性層の非磁性金属
層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性層５０
と、反強磁性層の強磁性層と接する面と反対側の面に形
成された反強磁性化プロモ−ト層１９と、を有する多層
膜を備えてなるスピンバルブ型の磁気抵抗効果膜２であ
って、前記反強磁性層は、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構
造をもつＭｎ含有化合物からなり、当該反強磁性層は、
前記強磁性層との交換結合を生じさせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録媒体等の
磁界強度を信号として読み取るための磁気抵抗効果膜の
うち、特に小さな磁場変化を大きな電気抵抗変化信号と
して読み取ることのできる磁気抵抗効果膜および、それ
を用いた磁気抵抗効果型ヘッドに関する。これらは、主
として、例えばハードディスクドライブ装置に組み込ま
れて使用される。

【０００２】

【従来の技術】近年、ハードディスク（ＨＤＤ）の高密
度化に伴い、高感度、高出力のヘッドが要求されてきて
いる。この要求に答えるべくして、スピンバルブヘッド
の開発が進められている。

【０００３】スピンバルブヘッドは、非磁性金属層を介
して強磁性層がそれぞれ２層形成されており、一方の強
磁性層に接して反強磁性層が配置された構成をなしてい
る。反強磁性層と接している強磁性層は、反強磁性層と
交換結合しており、これにより強磁性層の磁化方向は、
一方向に固着（ピン止め）されている。もう一方の強磁
性層は、外部磁界の変化に追従して自由に回転する。ス
ピンバルブにおいては、この２つの強磁性層間のスピン
の相対角度の差異により、ＭＲ変化を実現しており、反
強磁性層と、これに接している強磁性層との交換結合が
スピンバルブの本質といえる。

【０００４】従来より、スピンバルブに用いられている
反強磁性層としては、ＦｅＭｎ，ＮｉＭｎ，ＰｔＭｎ，
ＰｔＰｄＭｎ等の材料が知られている。

【０００５】反強磁性層としてＦｅＭｎを用いた場合、
成膜直後に強磁性層との間に交換結合が生じる。そのた
めに、成膜後に交換結合を生じさせるための熱処理は不
要となるが、強磁性層の成膜後に反強磁性層を成膜させ
なければならないという、成膜順の制約が生じる。ま
た、ＦｅＭｎを用いた場合、ブロッキング温度が１５０
〜１７０℃程度と低いという問題がある。ブロッキング
温度とは磁性層をピンニングしている交換結合が消失す
る温度である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一方、反強磁性層とし
てＮｉＭｎ，ＰｔＭｎ，ＰｔＰｄＭｎを用いた場合、ブ
ロッキング温度は３００℃以上と高く、しかも、反強磁
性層と強磁性層の成膜順の制約はない。しかしながら、
反強磁性層と強磁性層の関係において、交換結合を生じ
させるためには、双方積層成膜後に別途、磁界中での熱
処理が必要となる。これは、ＮｉＭｎ，ＰｔＭｎおよび
ＰｔＰｄＭｎが反強磁性を示すためには、面心正方晶
（ｆｃｔ）構造を有するＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造
を形成しなければならないためである。磁界中での熱処
理は、通常、２５０〜３５０℃の温度条件で行われ、温
度が高いほど交換結合の程度は大きくなる傾向にある。
しかしながら、高い温度での熱処理をスピンバルブ膜に
施すと、スピンバルブ膜の重要な膜特性であるＭＲ変化
率(MR Ratio)が低下してしまう。そのため、反強磁性層
とそれに接している強磁性層とを交換結合させるための
熱処理は、所望レベルの交換結合が発現できる範囲で、
できるだけ低い温度で行うことが望まれ、その要求を実
現すべく積層膜構成の提案が望まれている。

【０００７】また、ＮｉＭｎ，ＰｔＭｎ，ＰｔＰｄＭｎ
の反強磁性を発現させるために熱処理してＣｕＡｕ−Ｉ
型の規則結晶構造を形成する場合、これらの反強磁性層
膜面に（１１１）結晶面を配向させるのが反強磁性特性
を良好にするための最適な条件と考えられていた。つま
り、いわゆる当業者間ではこの（１１１）結晶面がＣｕ
Ａｕ−Ｉ型の規則結晶構造からなる反強磁性層の最もよ
い配向と考えられていた。事実、先行技術としての日本
応用磁気学会誌Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．４・２，ｐ５０１
−５０４（１９９８）の文献もこの事実を肯定してい
る。すなわち、この文献によれば、ＰｔＰｄＭｎ反強磁
性層を（１１１）配向させることによってＰｔＰｄＭｎ
反強磁性層の異方性エネルギーが大きくなりＨua（シフ
ト磁場）が大きくなると報告されている。

【０００８】しかしながら、さらにより良いスピンバル
ブ膜特性を得るためには、この既成概念に捕らわれるこ
となく、反強磁性層の結晶配向を原点に立ち返って見直
すことが重要である。

【０００９】このような実状のもとに本発明は創案され
たものであり、その目的は、反強磁性層としてＰｔＭｎ
やＮｉＭｎ、ならびにこれらの合金系を用いた場合にお
いて、強磁性層と反強磁性層との交換結合エネルギーが
大きく、ＭＲ変化率(MR Ratio)が大きく、スピンバルブ
膜特性に極めて優れる磁気抵抗効果膜および磁気抵抗効
果型ヘッドを提供することにある。

【００１０】なお、本願に関連する先行技術文献とし
て、U.S.P. 5,608,593号および特開平９−６３０２１号
公報がある。

【００１１】U.S.P. 5,608,593号には、基板の上に形成
された下地層の上に、ＣｕまたはＮｉＣｒからなるバッ
ファ層と、ＦｅＭｎ，ＮｉＭｎ，またはＮｉＣｏＯから
なる反強磁性層と、この反強磁性層にピン止めされた強
磁性層が順次形成されたスピンバルブ膜が開示されてい
る。ここで、バッファ層は、適度なマイクロストラクチ
ャ（microstracture) と反強磁性膜の相を促進(promot
e) するために、さらには、下地層と反強磁性層との間
の相互拡散を防止する機能を有しているとされる。しか
しながら、本願との関係において、Ｃｕからなるバッフ
ァ層とＮｉＭｎからなる反強磁性層との単なる組み合わ
せのみでは、本願の目的を解決する上で必ずしも十分な
作用効果を発現し得ない。

【００１２】また、特開平９−６３０２１号公報には、
下地層として、ＴａとＮｉＦｅを積層した膜を用い、こ
の上に、ＮｉＭｎからなる反強磁性層と、この反強磁性
層にピン止めされた強磁性層が順次形成されたスピンバ
ルブ膜が開示されている。この中で、積層構造の下地層
のうちＴａは、界面を平滑にするために、また、下地層
のうちＮｉＦｅは、ＮｉＭｎがｆｃｔ構造を形成しやす
くするために用いている旨の開示がなされている。しか
しながら、本願との関係において、反強磁性層と接する
層としてＮｉＦｅからなる中間層を用いても、本願の目
的を解決する上で必ずしも十分な作用効果を発現し得な
い。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上述したような本願の課
題を解決するために、本発明は、非磁性金属層と、非磁
性金属層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金
属層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層
の磁化の向きをピン止めするために、強磁性層の非磁性
金属層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性層
と、反強磁性層の強磁性層と接する面と反対側の面に形
成された反強磁性化プロモ−ト層と、を有する多層膜を
備えてなるスピンバルブ型の磁気抵抗効果膜であって、
前記反強磁性層は、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をも
つＭｎ含有化合物からなり、当該反強磁性層は、前記強
磁性層との交換結合を生じさせるために、熱処理操作を
必要とする特性を有し、かつ、当該熱処理操作後の前記
反強磁性層は、膜面に（１１０）結晶面が配向している
状態を有しているように構成される。

【００１４】また、本発明は、磁気抵抗効果膜と、導体
膜と、電極部とを含む磁気抵抗効果型ヘッドであって、
前記導体膜は、前記電極部を介して前記磁気抵抗効果膜
と導通しており、前記磁気抵抗効果膜は、非磁性金属層
と、非磁性金属層の一方の面に形成された強磁性層と、
非磁性金属層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記
強磁性層の磁化の向きをピン止めするために、強磁性層
の非磁性金属層と接する面と反対側の面に形成された反
強磁性層と、反強磁性層の強磁性層と接する面と反対側
の面に形成された反強磁性化プロモ−ト層とを有する多
層膜を備えてなるスピンバルブ型の磁気抵抗効果膜であ
り、前記反強磁性層は、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造
をもつＭｎ含有化合物からなり、当該反強磁性層は、前
記強磁性層との交換結合を生じさせるために、熱処理操
作を必要とする特性を有し、かつ、当該熱処理操作後の
前記反強磁性層は、膜面に（１１０）結晶面が配向して
いる状態を有しているように構成される。

【００１５】好ましい態様として、前記反強磁性層は、
ＰｔＭｎであり、その膜面における（１１０）結晶配向
面を示すＸ線回折強度をＩ₀ 、（１１１）結晶配向面を
示すＸ線回折強度をＩ₁ としたとき、これらの比である
（Ｉ₀ ／Ｉ₁ ）の値が０．３〜１０の範囲内にあるよう
に構成される。

【００１６】好ましい態様として、前記反強磁性層は、
Ｐｔ_x1Ｍ_y1Ｍｎ_z1（ここで、ＭはＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａ
ｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｃｒから選ばれた少なくとも一種であ
り、３０≦ｘ１≦６０、０≦ｙ１≦３０、４０≦ｚ１≦
６０（ｘ１，ｙ１，ｚ１の単位は原子％））であり、そ
の膜面における（１１０）結晶配向面を示すＸ線回折強
度をＩ₀ 、（１１１）結晶配向面を示すＸ線回折強度を
Ｉ₁ としたとき、これらの比である（Ｉ₀ ／Ｉ₁ ）の値
が０．３〜１０の範囲内にあるように構成される。

【００１７】好ましい態様として、ＰｔＭｎ系反強磁性
層における前記（Ｉ₀ ／Ｉ₁ ）の値が１〜１０の範囲内
にあるように構成される。

【００１８】好ましい態様として、前記反強磁性層は、
ＮｉＭｎであり、その膜面における（１１０）結晶配向
面を示すＸ線回折強度をＩ₀ 、（１１１）結晶配向面を
示すＸ線回折強度をＩ₁ としたとき、これらの比である
（Ｉ₀ ／Ｉ₁ ）の値が０．０１〜５の範囲内にあるよう
に構成される。

【００１９】好ましい態様として、前記反強磁性層は、
Ｎｉ_x2Ｍ_y2Ｍｎ_z2（ここで、ＭはＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐ
ｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｃｒから選ばれた少なくとも一
種であり、３０≦ｘ２≦６０、０≦ｙ２≦３０、４０≦
ｚ２≦６０（ｘ２，ｙ２，ｚ２の単位は原子％））であ
り、その膜面における（１１０）結晶配向面を示すＸ線
回折強度をＩ₀ 、（１１１）結晶配向面を示すＸ線回折
強度をＩ₁ としたとき、これらの比である（Ｉ₀ ／Ｉ
₁ ）の値が０．０１〜５の範囲内にあるように構成され
る。

【００２０】好ましい態様として、ＮｉＭｎ系反強磁性
層における前記（Ｉ₀ ／Ｉ₁ ）の値が０．１〜５の範囲
内にあるように構成される。

【００２１】好ましい態様として、前記反強磁性化プロ
モ−ト層は、Ｗ，Ｍｏ，Ｖ，Ｃｒ，およびＴａの中から
選定された少なくとも１種からなるように構成される。

【００２２】好ましい態様として、前記反強磁性化プロ
モ−ト層は、Ｗ，Ｍｏ，およびＶの中から選定された少
なくとも１種からなるように構成される。

【００２３】好ましい態様として、前記反強磁性層の膜
面に（１１０）結晶面が配向している状態を形成させる
ために、前記反強磁性層の厚さと前記反強磁性化プロモ
−ト層の厚さの調整が行われており、前記反強磁性層の
厚さをＴan、前記反強磁性化プロモ−ト層の厚さをＴpr
とした場合、これらの比である（Ｔan／Ｔpr）の値が、
６〜１２であるように構成される。

【００２４】好ましい態様として、前記反強磁性層の厚
さＴanが、５〜３０ｎｍであるように構成される。

【００２５】好ましい態様として、基板の上に直接また
は下地層を介して、前記反強磁性化プロモ−ト層、前記
反強磁性層、前記強磁性層、前記非磁性金属層、および
前記軟磁性層が順次、積層された構造を有してなるよう
に構成される。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的実施の形態
について詳細に説明する。

【００２７】図１は、本発明の磁気抵抗効果膜２の好適
な一例を示す断面図である。この実施の態様において、
磁気抵抗効果膜２は、巨大磁気抵抗効果を示すスピンバ
ルブ膜としての磁性多層膜１を備えている。

【００２８】図１に示されるように、磁性多層膜１は、
非磁性金属層３０と、この非磁性金属層３０の一方の面
に形成された強磁性層４０と、非磁性金属層３０の他方
の面に形成された軟磁性層２０と、強磁性層４０の磁化
の向きをピン止めするために強磁性層４０の非磁性金属
層３０と接する面と反対側の面に形成された反強磁性層
５０と、この反強磁性層５０の強磁性層４０と接する面
と反対側の面に形成された反強磁性化プロモ−ト層１９
とを有する積層体構造をなしている。

【００２９】これらの積層体は、図１に示される好適な
実施の態様では、基板１５の上に形成されており、基板
１５側から、下地層１７を介して、反強磁性化プロモ−
ト層１９、反強磁性層５０、強磁性層４０、非磁性金属
層３０、軟磁性層２０の順に積層されている。軟磁性層
２０の上には、図示のごとく、さらに保護層８０が形成
されている。

【００３０】この実施の態様における磁性多層膜１（ス
ピンバルブ膜）では、外部から加わる信号磁界の向きに
応じて非磁性金属層３０を介して、その両側に隣接して
形成された軟磁性層２０と強磁性層４０との互いの磁化
の向きが実質的に異なることが必要である。その理由
は、本発明の原理が、非磁性金属層３０を介して形成さ
れた軟磁性層２０と強磁性層４０の磁化の向きがズレて
いるとき、伝導電子がスピンに依存した散乱を受け、抵
抗が増え、磁化の向きが互いに逆向きに向いたとき、最
大の抵抗を示すことにあるからである。すなわち、本発
明では、図２に示されるように外部からの信号磁場がプ
ラス（記録媒体９０の記録面９３から向かって上向き
（符号９２で表される）であるとき、隣合った磁性層の
磁化の方向が互いに逆向きの成分が生じ、抵抗が増大す
るのである。

【００３１】ここで、本発明の磁気抵抗効果膜に用いら
れる（スピンバルブ）磁性多層膜における、磁気記録媒
体からの外部信号磁場と、軟磁性層２０と強磁性層４０
の互いの磁化の方向、及び電気抵抗の変化の関係を説明
する。

【００３２】今、本発明の理解を容易にするために、図
１に示されるごとく、１つの非磁性金属層３０を介して
１組の軟磁性層２０と強磁性層４０とが存在する最もシ
ンプルな磁性多層膜の場合について、図２を参照しつつ
説明する。

【００３３】図２に示されるように、強磁性層４０は後
に述べる方法によって媒体面に向かって下向き方向にそ
の磁化をピン止めされている（符号４１）。もう一方の
軟磁性層２０は、非磁性金属層３０を介して形成されて
いるので、その磁化方向は外部からの信号磁界によって
向きを変える（符号２１）。このとき、軟磁性層２０と
強磁性層４０の磁化の相対角度は、磁気記録媒体９０か
らの信号磁界の向きによって大きく変化する。その結
果、磁性層内に流れる伝導電子が散乱される度合いが変
化し、電気抵抗が大きく変化する。

【００３４】これによってパーマロイの異方性磁気抵抗
効果とはメカニズムが本質的に異なる大きなＭＲ（Magn
eto-Resistance) 効果が得られる。これは特にＧＭＲ
（Giant-Magneto-Resistance) 効果と呼ばれる。

【００３５】軟磁性層２０，強磁性層４０と、ピン止め
効果を示す反強磁性層５０の磁化の向きが外部磁場に対
して相対的に変化する。それらの磁化の向きの変化が磁
化曲線とＭＲ曲線とに対応させて図３に示される。ここ
では、反強磁性層５０により、強磁性層４０の磁化は全
てマイナス方向（記録媒体９０の記録面から向かって下
向き）に固定されている。外部信号磁場がマイナスの時
は軟磁性層２０の磁化もマイナス方向を向く。いま、説
明を簡単にするために軟磁性層２０，強磁性層４０の保
磁力を０に近い値とする。信号磁場ＨがＨ＜０の領域
（Ｉ）では、まだ軟磁性層２０および強磁性層４０両磁
性層の磁化方向は一方向を向いている。

【００３６】外部磁場を上げてＨが軟磁性層２０の保磁
力を超えると軟磁性層の磁化方向は信号磁場の方向に回
転し、軟磁性層２０および強磁性層４０のそれぞれの磁
化の向きが反平行となるのにつれて磁化と電気抵抗が増
加をする。そして一定値となる（領域（II）の状態）。
このとき反強磁性層５０により、あるピン止め磁場Ｈua
が働いている。信号磁場がこのＨuaを越えると強磁性層
４０の磁化も信号磁場の方向に回転し、領域（III)で軟
磁性層２０および強磁性層４０のそれぞれの磁化方向
は、一方向に揃って向く。このとき、磁化はある一定値
に、ＭＲ曲線は０となる。

【００３７】逆に信号磁場Ｈが減少するときは、今まで
と同様に、軟磁性層２０および強磁性層４０の磁化反転
に伴い、領域（III)から（II）、（I)と順次変化する。
ここで領域（II）のはじめの部分で、伝導電子がスピン
に依存した散乱を受け、抵抗は大きくなる。領域（II）
のうち、強磁性層４０はピン止めされているため、ほと
んど磁化反転はしないが、軟磁性層２０は直線的にその
磁化を増加させるため、軟磁性層２０の磁化変化に対応
し、スピンに依存した散乱を受ける伝導電子の割合が徐
々に大きくなる。すなわち、軟磁性層２０に例えばＨｃ
の小さなＮｉ_0.8 Ｆｅ_0.2 を選び、適当な一方向異方性
磁場Ｈｋを付与することにより、Ｈｋ付近以下の数Oe〜
数１０Oeの範囲の小外部磁場で抵抗変化が直線的、かつ
大きな抵抗変化率を示す磁性多層膜が得られる。

【００３８】以下、上述してきた磁気抵抗効果膜２の各
構成について詳細に説明する。この磁気抵抗効果膜にお
ける第一の特徴点は、本発明の反強磁性層５０は、Ｃｕ
Ａｕ−Ｉ型の規則結晶構造をもつＭｎ含有化合物からな
り、当該反強磁性層５０は、前記強磁性層４０との交換
結合を生じさせるために、熱処理操作を必要とする特性
を有し、かつ、当該熱処理操作後の前記反強磁性層５０
は、その膜面に（１１０）結晶面が配向している状態を
有していることにある。ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造
に関しては、磁性体ハンドブック（朝倉書店）４０１〜
４０３頁に記載されており、例えば、ＰｔＭｎ、ＮｉＭ
ｎ、ＰｔＰｄＭｎがとる結晶構造として定義される。

【００３９】従来より、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造
をもつＭｎ含有化合物は、良好な反強磁性特性を得るた
めに反強磁性層５０膜面に（１１１）結晶面を配向させ
ることが最良の態様と考えられていた。本発明は、この
従来の考えとは全く別の観点から想起されたものであ
る。すなわち、本発明においては、反強磁性層５０膜面
に（１１１）結晶面が存在することが有るものの、必ず
所定割合の（１１０）結晶面が配向していることが必須
の要件となっている。

【００４０】この（１１０）結晶面の配向割合について
本発明者らが鋭意研究した結果、（１１０）結晶面の配
向割合は、（ｉ）ＰｔＭｎ系材料からなる反強磁性層５
０と、（ｉｉ）ＮｉＭｎ系材料からなる反強磁性層５０
とで、それぞれ異なった最適範囲をとることが分かって
おり、以下、これらの各系における（１１０）結晶面の
配向割合を詳述する。

【００４１】（ｉ）ＰｔＭｎ系材料からなる反強磁性層
５０ＰｔＭｎ系材料として特に好適な代表組成は、ＰｔＭｎ
であり、その膜面においては（１１０）面に配向してい
る結晶と、（１１１）面に配向している結晶が存在して
おり、その膜面における（１１０）面に結晶配向してい
る割合は、以下のＸ線回折の強度比で設定される。すな
わち、ＰｔＭｎ反強磁性層５０膜面において、（１１
０）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ₀ 、（１１１）
結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ₁ としたとき、これ
らの比である（Ｉ₀ ／Ｉ₁ ）の値が、０．３以上、特に
０．３〜１０の範囲内、好ましくは、１〜１０の範囲
内、より好ましくは３〜１０の範囲内、さらにより好ま
しくは、５〜１０の範囲内とされる。

【００４２】この（Ｉ₀ ／Ｉ₁ ）の値が０．３未満、特
に０．３未満近傍の値となると、（１１０）面の結晶配
向割合が少なくなり、従来からの予想を覆す程度の格段
に優れた良好な交換結合エネルギーが得られず、良好な
スピンバルブ膜が形成できなくなってしまう。また、
（Ｉ₀ ／Ｉ₁ ）の値の上限に特に制限はないと考えられ
るが、現在の成膜技術等から総合的に判断するに、１０
という値が上限であると判断するのが妥当であると考え
られる。

【００４３】他の好適なＰｔＭｎ系材料としては、Ｐｔ
_x1Ｍ_y1Ｍｎ_z1で表示される材料が挙げられる。ここで、
ＭはＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｃｒから選
ばれた少なくとも一種であり、中でも特に、Ｒｕ、Ｒｈ
が好ましい。上記ｘ１の範囲は、３０≦ｘ１≦６０、上
記ｙ１の範囲は０≦ｙ１≦３０、上記ｚ１の範囲は４０
≦ｚ１≦６０とされる。ｘ１，ｙ１，ｚ１の単位はそれ
ぞれ原子％である。このようなＰｔ_x1Ｍ_y1Ｍｎ_z1で表示
される材料においても、その膜面における（１１０）面
に結晶配向している割合は、上記ＰｔＭｎと同様であ
り、（Ｉ₀ ／Ｉ₁）の値が、０．３以上、特に０．３〜
１０の範囲内、好ましくは、１〜１０の範囲内、より好
ましくは３〜１０の範囲内、さらにより好ましくは、５
〜１０の範囲内に設定される。

【００４４】（ｉｉ）ＮｉＭｎ系材料からなる反強磁性
層５０ＮｉＭｎ系材料として特に好適な代表組成は、ＮｉＭｎ
であり、その膜面においては（１１０）面に配向してい
る結晶と、（１１１）面に配向している結晶が存在して
おり、その膜面における（１１０）面に結晶配向してい
る割合は、以下のＸ線回折の強度比で設定される。すな
わち、ＮｉＭｎ反強磁性層５０膜面において、（１１
０）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ₀ 、（１１１）
結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ₁ としたとき、これ
らの比（Ｉ₀ ／Ｉ₁ ）が、０．０１以上、特に０．０１
〜５の範囲内、好ましくは、０．１〜５の範囲内、より
好ましくは０．４〜５の範囲内、さらにより好ましく
は、１〜５の範囲内とされる。

【００４５】この（Ｉ₀ ／Ｉ₁ ）の値が０．０１未満、
特に０．０１未満近傍の値となると、この系における
（１１０）面の結晶配向割合が少なくなり、従来からの
予想を覆す程度の格段に優れた良好な交換結合エネルギ
ーが得られず、良好なスピンバルブ膜が形成できなくな
ってしまう。また、（Ｉ₀ ／Ｉ₁ ）の値の上限に特に制
限はないと考えられるが、現在の成膜技術等から総合的
に判断するに、５という値が上限であると判断するのが
妥当であると考えられる。

【００４６】他の好適なＮｉＭｎ系材料としては、Ｎｉ
_x2Ｍ_y2Ｍｎ_z2で表示される材料が挙げられる。ここで、
ＭはＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｃｒ
から選ばれた少なくとも一種であり、中でも特に、Ｒ
ｕ、Ｒｈ、Ｐｄが好ましい。上記ｘ２の範囲は、３０≦
ｘ２≦６０、上記ｙ２の範囲は０≦ｙ２≦３０、上記ｚ
２の範囲は４０≦ｚ２≦６０とされる。ｘ２，ｙ２，ｚ
２の単位はそれぞれ原子％である。このようなＮｉ_x2Ｍ
_y2Ｍｎ_z2で表示される材料においても、その膜面におけ
る（１１０）面に結晶配向している割合は、上記ＮｉＭ
ｎと同様であり、（Ｉ₀ ／Ｉ₁ ）の値が、０．０１以
上、特に０．０１〜５の範囲内、好ましくは、０．１〜
５の範囲内、より好ましくは０．４〜５の範囲内、さら
により好ましくは、１〜５の範囲内に設定される。

【００４７】本発明における第二の特徴点は、反強磁性
層５０を構成する材質と、この反強磁性層５０の強磁性
層４０と接する面と反対側の面に形成された反強磁性化
プロモ−ト層１９を構成する材質との組み合わせにあ
る。

【００４８】すなわち、本発明における反強磁性層５０
は、上述したようにＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をも
つＭｎ含有化合物からなり、このような反強磁性層５０
は、後に詳述する反強磁性化プロモ−ト層１９の存在を
前提として、強磁性層４０との交換結合を生じさせるた
めの熱処理操作が行なわれ、この熱処理操作によって反
強磁性層５０を構成する規則結晶は、上記所定の割合で
（１１０）面に結晶配向されている。

【００４９】本発明においては、反強磁性化プロモ−ト
層１９として、例えば、Ｗ，Ｍｏ，Ｖ，Ｃｒ，およびＴ
ａの中から選定された少なくとも１種から構成される。
これらの中でも特に好ましいのは、Ｗ，Ｍｏ，Ｖであ
る。このような反強磁性化プロモ−ト層１９を設けるこ
とにより、反強磁性層５０の（１１０）面の結晶配向を
容易ならしめることができ、（１１０）面配向の結晶割
合をある程度調整することが可能になる。また、比較的
低い熱処理温度（例えば、２５０℃以下、特に、２２０
〜２５０℃）で、反強磁性層５０と強磁性層４０との交
換結合を図ることができる。すなわち、規則化温度を下
げることができ、積層膜の相互拡散による特性劣化を極
力防止することができる。

【００５０】さらに前記反強磁性層５０の膜面に（１１
０）結晶面が配向している状態を容易に形成させるため
に、反強磁性層５０の厚さと前記の材質からなる反強磁
性化プロモ−ト層１９との厚さの調整、すなわち、（１
１０）結晶面配向のための互いの膜厚マッチングを行な
うことが好ましい。つまり反強磁性層５０の厚さをＴan
とし、反強磁性化プロモ−ト層１９の厚さをＴprとした
場合、これらの比である（Ｔan／Ｔpr）の値が、６〜１
２、好ましくは、７〜１２、さらに好ましくは８〜１２
に設定するのがよい。これらの膜厚比の範囲で、（１１
０）結晶面の配向の実現化が容易に行われる。

【００５１】反強磁性層５０の厚さＴanは、５〜３０ｎ
ｍ、より好ましくは５〜２０ｎｍとされる。反強磁性層
５０の厚さが、５ｎｍより薄くなると交換結合磁界Ｈua
やブロッキング温度が急激に小さくなってしまう。逆に
厚い分は余り問題がないが、あまり厚すぎるとＭＲヘッ
ドとしてのギャップ長（シールド−シールド間の長さ）
が大きくなってしまい、超高密度磁気記録に適さなくな
ってしまう。従って、３０ｎｍより小さいほうがよい。

【００５２】本発明において、反強磁性層５０中に含有
される酸素濃度は、１〜２０００原子ｐｐｍ、好ましく
は１〜１０００原子ｐｐｍ、さらに好ましくは１〜６０
０原子ｐｐｍに規制することが望ましい。この値が２０
００原子ｐｐｍを超えると、反強磁性層５０と強磁性層
４０との交換結合のエネルギーＪｋの大きな値が得られ
なくなる傾向が生じる。酸素濃度の下限値は、限りなく
ゼロい近いことが望ましいが、現実的にゼロとすること
は不可能に近く、一応の限界の目安として１原子ｐｐｍ
と規定している。

【００５３】さらに、本発明において、前記反強磁性層
５０中には、さらに、不純物としての炭素、硫黄、塩素
を含むことがあり、反強磁性層５０中に含有される炭素
濃度が１〜２０００原子ｐｐｍ、硫黄濃度が１〜１００
０原子ｐｐｍ、塩素濃度が１〜２０００原子ｐｐｍであ
るように構成するのがよい。これらの不純物濃度の範囲
の上限を超えると、反強磁性層と強磁性層との交換結合
のエネルギーＪｋの大きな値が得られなくなるという傾
向が生じる。これらの不純物濃度の下限値は、限りなく
ゼロい近いことが望ましいが、現実的にゼロとすること
は不可能に近く、一応の限界の目安として１原子ｐｐｍ
と規定している。

【００５４】強磁性層４０は、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍ
ｎ，Ｃｒ，Ｄｙ，Ｅｒ，Ｎｄ，Ｔｂ，Ｔｍ，Ｃｅ，Ｇｄ
等やこれらの元素を含む合金や化合物から構成される
が、特に、（Ｃｏ_z Ｎｉ_1-z ）_w Ｆｅ_1-w （ただし、重
量で０．４≦ｚ≦１．０、０．５≦ｗ≦１．０である）
で表される組成で構成することが好ましい。これらの組
成範囲を外れると、大きな電気抵抗の変化が得られなく
なるという不都合が生じる。

【００５５】このような強磁性層４０の厚さは、１．６
〜１０ｎｍ、より好ましくは、２〜６ｎｍとされる。こ
の値が、１．６ｎｍ未満となると、磁性層としての特性
が失われる。この一方で、この値が１０ｎｍを超える
と、前記反強磁性層５０からのピン止め磁界が小さくな
り、この強磁性層のピン止め効果が十分に得られなくな
る。

【００５６】このような強磁性層４０は上述のごとく反
強磁性層５０と直接接しているため、所定の温度での熱
処理後、両者に直接層間相互作用が働き、強磁性層４０
の磁化回転が阻止される。一方、後に詳述する軟磁性層
２０は、外部からの信号磁場により、自由にその磁化を
回転させることができる。その結果、軟磁性層２０と強
磁性層４０との両者の磁化に相対的な角度が生み出さ
れ、この磁化の向きの違いに起因した大きなＭＲ効果が
得られる。

【００５７】軟磁性層２０は、軟磁性特性を示すＦｅ，
Ｎｉ，Ｃｏ等やこれらの元素を含む合金や化合物から構
成されるが、保磁力Ｈｃの小さな磁性層を用いた方がＭ
Ｒ曲線の立ち上がりが急峻となり、好ましい結果が得ら
れる。軟磁性層２０を下記に示すような２層構造にする
ことは、特に好ましい態様である。すなわち、非磁性金
属層３０側からＣｏ（コバルト）単体あるいはＣｏを８
０重量％以上含む合金より構成された第１の軟磁性層
と、（Ｎｉ_x Ｆｅ_1-x ）_y Ｃｏ_1-y （ただし、重量で
０．７≦ｘ≦０．９、０．５≦ｙ≦１．０）で表わされ
る組成である第２の軟磁性層との２層積層体として構成
する。このような構成とすることにより、Ｃｏリッチな
第１の軟磁性層が拡散ブロッキング層として働き、第２
の軟磁性層側から非磁性金属層３０側へとＮｉの拡散を
防止することができる。また、Ｃｏリッチな第１の軟磁
性層は電子の散乱能力を増大させるため、ＭＲ変化率が
向上するという効果も発現する。なお、第２の軟磁性層
は、ソフト磁性を維持させるために上記組成範囲内で形
成される。

【００５８】このような軟磁性層２０の厚さは、２〜１
５ｎｍ、好ましくは、３〜１５ｎｍ、さらに好ましく
は、５〜１５ｎｍとされる。この値が、２ｎｍ未満とな
ると、良好な軟磁性層としての特性が得られない。この
一方で、この値が１５ｎｍを超えると、多層膜全体の厚
さが厚くなり、磁性多層膜全体の抵抗が大きくなり、Ｍ
Ｒ効果が減少してしまう。なお、軟磁性層２０を上記の
ように２層積層体とした場合には、Ｃｏリッチの第１の
軟磁性層の厚さを、０．４ｎｍ以上確保すればよい。

【００５９】このような軟磁性層２０と前記強磁性層４
０との間に介在される非磁性金属層３０は、効率的に電
子を導くために、伝導性のある金属が望ましい。より具
体的には、Ａｕ、Ａｇ、およびＣｕの中から選ばれた少
なくとも１種、またはこれらの少なくとも１種以上を６
０ｗｔ％以上含む合金等が挙げられる。

【００６０】このような非磁性金属層３０の厚さは、
１．５〜４ｎｍであることが好ましい。この値が１．５
ｎｍ以下になると、このものを介して配置されている軟
磁性層２０と強磁性層４０とが交換結合してしまい、軟
磁性層２０と強磁性層４０とのスピンがそれぞれ独立に
機能しなくなってしまうという不都合が生じる。この値
が４ｎｍを超えると、上下に位置する軟磁性層２０と強
磁性層４０の界面で散乱される電子の割合が減少してし
まい、ＭＲ変化率の減少が起こってしまうという不都合
が生じる。

【００６１】保護層８０は、通常、成膜プロセスの過程
での磁性多層膜表面の酸化を防止し、その上部に形成さ
れる電極材料とのぬれ性や、密着強度の向上という目的
のために形成される。保護層８０は、Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ，
Ｃｒ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｚｎ等の材質から形成される。厚さ
は、通常、３〜３０ｎｍ程度とされる。

【００６２】基板１５は、ガラス、ケイ素、ＭｇＯ、Ｇ
ａＡｓ、フェライト、アルティック、ＣａＴｉＯ₃ 等の
材料により形成される。厚さは、通常、０．５〜１０ｍ
ｍ程度とされる。

【００６３】下地層１７は、Ｔａ，Ｈｆ，Ｃｒ，Ｚｒ等
の材質から形成される。厚さは、通常、２〜２０ｎｍ程
度とされる。

【００６４】各層の材質及び層厚を上記のように規定
し、さらに、少なくとも軟磁性層２０の成膜時に、後述
する膜面内の一方向に外部磁場を印加して、異方性磁界
Ｈｋを２〜２０Oe、より好ましくは２〜１６Oe、特に２
〜１０Oe付与することが好ましい。

【００６５】軟磁性層の異方性磁界Ｈｋが２Oe未満とな
ると、保磁力と同程度となってしまい、０磁場を中心と
した直線的なＭＲ変化曲線が実質的に得られなくなるた
め、ＭＲ素子としての特性が劣化する。また２０Oeより
大きいと、この膜をＭＲヘッド等に適用した場合、出力
が低下しやすく、かつ分解能が低下する。ここでこれら
のＨｋは、外部磁場として成膜時に１０〜３００Oeの磁
場を印加することで得られる。外部磁場が１０Oe以下で
はＨｋを誘起するのに十分ではないし、また、３００Oe
を越えても効果は変わらないが、磁場発生のためのコイ
ルが大きくなってしまい、費用もかさんで非効率的であ
る。

【００６６】上述してきた磁性多層膜１をそれぞれ繰り
返し積層したものを、磁気抵抗効果膜とすることもでき
る。磁性多層膜の繰り返し積層回数ｎに特に制限はな
く、目的とする磁気抵抗変化率等に応じて適宜選択すれ
ばよい。昨今の磁気記録の超高密度化に対応するために
は、磁性多層膜の全層厚が薄いほど良い。しかし薄くな
ると通常、ＭＲ効果は同時に小さくなってしまうが、本
発明に用いられる磁性多層膜は、繰り返し積層回数ｎが
１の場合でも十分実用に耐えうる多層膜を得ることがで
きる。また、積層数を増加するに従って、抵抗変化率も
増加するが、生産性が悪くなり、さらにｎが大きすぎる
と素子全体の抵抗が低くなりすぎて実用上の不便が生じ
ることから、通常、ｎを１０以下とするのが好ましい。
ｎの好ましい範囲は１〜５である。

【００６７】前記磁性多層膜１の各層の成膜は、スパッ
タリングにて行なわれる。磁性多層膜１の成膜、特に、
反強磁性層５０の成膜に際して、真空成膜装置内の到達
圧力は２×１０^-9Ｔｏｒｒ以下、好ましくは８×１０
^-10 Ｔｏｒｒ以下、さらに好ましくは２×１０^-10 Ｔｏ
ｒｒ以下に設定される。到達圧力とは、成膜開始前の成
膜装置内の圧力として定義され、成膜時の圧力とは異な
る。

【００６８】到達圧力２×１０^-9Ｔｏｒｒ以下という範
囲は、膜質の向上という観点から、従来より提案されて
いない範囲のものである。到達圧力２×１０^-9Ｔｏｒｒ
以下の条件を達成するためには、一般には行なわれてい
ないスパッタ装置の構成が必要となる。すなわち、真空
シール部分をすべて金属ガスケットとすること、装置を
全てステンレスもしくはＡｌで形成すること、装置の組
み上げ時に真空中高温でガス出しすること、および排気
動作の中で真空槽全体を高温にベーキングして残留ガ
ス、Ｈ₂ Ｏ分を徹底的に強制排気すること、および２×
１０^-9Ｔｏｒｒ以下での動作が可能な特殊な排気ポンプ
を使用することが必要である。

【００６９】また、スパッタリングで用いられるターゲ
ットに含有される酸素濃度は、反強磁性層５０の形成の
場合、１〜６００原子ｐｐｍ、好ましくは１〜５００原
子ｐｐｍ、より好ましくは１〜３００原子ｐｐｍに設定
するのがよい。ここで、ターゲットに含有される酸素濃
度とは、ターゲットの一部を用いて燃焼させ生成したＣ
Ｏ₂ ガス量を用いて分析される。さらに、スパッタ時に
導入されるスパッタガス中の不純物（例えば、Ｈ₂ Ｏ、
ＣＯ₂ 、Ｈｅ等）の濃度の合計は、０．１〜１００原子
ｐｐｂ、好ましくは、０．１〜５０原子ｐｐｂ、さらに
好ましくは０．１〜１０原子ｐｐｂ、またさらに好まし
くは０．１〜５原子ｐｐｂに設定するのがよい。特に、
スパッタガス中のＨ₂ Ｏ不純物濃度は、膜質に影響を及
ぼしやすく４０原子ｐｐｂ以下、好ましくは１０原子ｐ
ｐｂ以下、さらに好ましくは５原子ｐｐｂ以下に設定す
るのがよい。なお、実際の成膜が行われている間の真空
成膜装置内の運転圧力は、通常、１×１０^-4〜１×１０
^-2Ｔｏｒｒに設定される。

【００７０】本発明における磁性多層膜１の各層の成膜
は、それぞれ、上記の成膜条件に従って行うことが、磁
気抵抗効果膜の特性をさらに向上させるために望まし
い。

【００７１】基板１５としては、前述したようにガラ
ス、ケイ素、ＭｇＯ、ＧａＡｓ、フェライト、アルティ
ック、ＣａＴｉＯ₃ 等を用いることができる。成膜に際
しては、前述したように軟磁性層２０成膜時に、膜面内
の一方向に１０〜３００Oeの外部磁場を印加することが
好ましい。これにより、軟磁性層２０に異方性磁場Ｈｋ
を付与することができる。なお、外部磁場の印加方法
は、軟磁性層２０成膜時のみ、磁場の印加時期を容易に
制御できる。例えば電磁石等を備えた装置を用いて印加
し、反強磁性層５０成膜時は印加しない方法であっても
よい。あるいは、成膜時を通して常に一定の磁場を印加
する方法であってもよい。

【００７２】また、前述したように、少なくとも軟磁性
層２０の成膜時に膜面内の一方向に外部磁場を印加して
異方性磁場Ｈｋを誘起することで、さらに高周波特性を
優れたものとすることができる。

【００７３】さらに、反強磁性層５０を成膜する際に
は、軟磁性層２０を成膜する際の印加磁場の方向と垂直
方向に磁場を印加すると良い。つまり磁性多層膜の膜面
内でかつ、測定電流と直角方向となる。ここで印加する
磁場の大きさは１０〜３００Oeの範囲にあればよい。こ
の直角化処理を予め施しておくことにより、磁気抵抗効
果膜の成膜後に熱処理を行えば、反強磁性層５０により
強磁性層４０の磁化の方向が確実に印加磁場方向（測定
電流と直角方向）に固着され、信号磁場によってその向
きを容易に変えうる軟磁性層２０の磁化と最も合理的に
反平行状態を作り出すことができる。もっともこれは必
要条件ではなく、反強磁性層を成膜する際、および軟磁
性層を成膜する際に印加する磁場の方向が同じ向きであ
っても良い。この時は磁性多層膜の成膜後、工程中で１
５０〜３００℃、特に２００℃程度の熱処理を行う際
に、短冊短辺方向（軟磁性層２０を成膜する際の印加磁
場の方向と垂直方向）に磁場を印加しながら、温度を下
げていくと良い。

【００７４】また、本発明においては、用いる反強磁性
層５０の材質の関係上、磁性多層膜の成膜完了時点で
は、反強磁性層５０と強磁性層４０との交換結合は生じ
ていない。そのため、磁性多層膜の成膜後に交換結合を
生じさせるための熱処理が必要になるが、本発明の場
合、反強磁性層５０に接して特定の材質からなる反強磁
性化プロモ−ト層１９を形成しているために、この熱処
理温度は従来の処理温度に比べて極めて低く設定でき
る。例えば、２５０℃以下、特に、２２０〜２５０℃の
範囲の熱処理温度で、所望の大きさの交換結合が生じ
る。このように比較的低い温度での熱処理操作で交換結
合が可能になるため、スピンバルブ膜そのものに及ぼす
熱ダメージが極めて小さく、重要な膜特性であるＭＲ変
化率(MR Ratio)の劣化は極めて少ない。

【００７５】図４には、磁気抵抗効果膜の他の実施形態
が示される。図中、上述してきた符号と同一符号は、同
一の構成部材を示す。図４に示される磁気抵抗効果膜４
（磁性多層膜３）が上述してきた図１に示される磁気抵
抗効果膜２（磁性多層膜１）と異なる点は、基板１５と
反強磁性化プロモ−ト層１９との間の下地層１７を省略
した点にある。この場合には、磁気抵抗効果膜全体の膜
厚を薄くすることができるために、高密度磁気記録に対
応したＭＲヘッドの狭ギャップ化に有利となるというメ
リットがある。

【００７６】上記の実施の態様で説明した、磁性多層膜
を備える磁気抵抗効果膜は、磁気抵抗効果型ヘッド（Ｍ
Ｒヘッド）、ＭＲセンサ、強磁性メモリ素子、角度セン
サ等に応用される。

【００７７】以下、磁気抵抗効果膜２（図１）を磁気抵
抗効果型ヘッドに応用した例を挙げて説明する。本発明
における磁気抵抗効果型ヘッド（ＭＲヘッド）として
は、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を示す磁性多層膜を備
えるスピンバルブヘッドが好適例として挙げられる。

【００７８】以下、磁気抵抗効果型ヘッド（ＭＲヘッ
ド）としてスピンバルブヘッドを採り挙げて説明する。

【００７９】図５に示されるように磁気抵抗効果型ヘッ
ド（ＭＲヘッド）１５０は、信号磁場を感磁するための
感磁部分としての磁気抵抗効果膜２００と、この磁気抵
抗効果膜２００の両端部２００ａ，２００ａに形成され
た電極部１００，１００とを有している。そして、感磁
部分としての磁気抵抗効果膜２００の端部２００ａ，２
００ａは、その両端部全体が電極部１００，１００に接
する状態で接続されていることが好ましい。なお、導体
膜１２０，１２０は、前記電極部１００，１００を介し
て磁気抵抗効果膜２００と導通している。本発明では、
後の説明をわかりやすくするために、便宜上、導体膜１
２０と電極部１００とに分けているが、導体膜１２０と
電極部１００は、本来一体的に薄膜形成法により形成さ
れている場合が多く、これらは一つ部材と考えてもよ
い。

【００８０】ＭＲヘッドにおける感磁部分としての磁気
抵抗効果膜２００は、前記図１に示される磁性多層膜１
を有する磁気抵抗効果膜２と実質的に同様な積層構造の
ものが用いられる。すなわち、磁気抵抗効果膜２００
は、実質的に図１に示される磁性多層膜を有する磁気抵
抗効果膜２に置換され、その結果、磁気抵抗効果膜２０
０は、非磁性金属層３０と、非磁性金属層３０の一方の
面に形成された強磁性層４０と、非磁性金属層３０の他
方の面に形成された軟磁性層２０と、前記強磁性層４０
の磁化の向きをピン止めするために強磁性層４０の非磁
性金属層３０と接する面と反対側の面に形成された反強
磁性層５０と、この反強磁性層５０の強磁性層４０と接
する面と反対側の面に形成された反強磁性化プロモ−ト
層１９を有している。

【００８１】磁気抵抗効果膜２００は、いわゆるスピン
バルブ型の磁気抵抗変化を示す。スピンバルブ型の磁気
抵抗変化とは、非磁性金属層３０と、非磁性金属層３０
の一方の面に形成された強磁性層４０と、非磁性金属層
３０の他方の面に形成された軟磁性層２０と、前記強磁
性層４０の磁化の向きをピン止めするために強磁性層の
上に形成された反強磁性層５０とを有する磁性多層膜に
おいて、外部の信号磁界が０の時に軟磁性層２０とピン
止めされた強磁性層４０のスピンの成す角度が、鋭角方
向から見てほぼ、９０度に近く設定されているものをい
う。実際は４５〜９０度の角度であることが多いが、特
に好ましくは９０度（磁化の直交化）に設定するのがよ
い。磁気抵抗効果曲線（ＭＲ曲線）が、外部磁場が０の
ときを中心にしてプラス、マイナスの外部磁場に対し、
左右非対称となるようにするためである。

【００８２】この磁化の直交化を図るために、磁性多層
膜１を磁場中で真空熱処理を行う必要がある。この処理
を直交化熱処理と呼び、この時の温度を直交化温度と呼
ぶ。この直交化熱処理の際、反強磁性層５０の磁化方向
のみ変化させることが望ましい。この直交化温度は、軟
磁性層２０の誘導磁気異方向性が消失する温度よりも低
いことが望ましい。軟磁性層２０の誘導磁気異方向性が
消失する温度よりも高い温度で、直交化熱処理を行う
と、軟磁性層２０の磁化方向が外部磁界に対して磁化容
易軸方向となり、外部磁界に対する磁気抵抗効果曲線に
ヒステリシスを持ってしまい線形性に問題が生じる。同
時に出力が低下してしまう。また、軟磁性層２０の誘導
磁気異方向性が消失する温度よりも低過ぎる場合には、
磁気記録システム内のＭＲセンサ動作中、およびスピン
バルブヘッド作製プロセス時に加わる温度により交換結
合磁界Ｈuaの劣化が生じ、スピンバルブ膜として機能で
きないという問題がある。

【００８３】本発明では、上述したように反強磁性層５
０に接して特定の材質からなる反強磁性化プロモ−ト層
１９を形成しているために、所定の割合で（１１０）結
晶面配向が規定できるばかりでなく、比較的低い温度で
の熱処理操作で交換結合が可能になる。そのため、スピ
ンバルブ膜そのものに及ぼす熱ダメージが極めて小さ
く、重要な膜特性であるＭＲ変化率(MR Ratio)の劣化は
極めて少ない。

【００８４】図５に示されるように磁気抵抗効果型ヘッ
ド（ＭＲヘッド）１５０には、磁気抵抗効果膜２００お
よび電極部１００，１００を上下にはさむようにシール
ド層３００，３００が形成されるとともに、磁気抵抗効
果膜２００とシールド層３００，３００との間の部分に
は非磁性絶縁層４００が形成される。

【００８５】ここで感磁部分としての磁気抵抗効果膜２
００に用いられる強磁性層４０、非磁性金属層３０、軟
磁性層２０、反強磁性層５０、および反強磁性化プロモ
−ト層１９は、それぞれ、前記磁性多層膜の実施例で述
べたものと同様の材質、厚さのものを用いることが望ま
しい。

【００８６】図５に示すように、電流を流す電極部１０
０を磁気抵抗効果膜２００の積層方向にその端部２００
ａ，２００ａ全体が接する構造とする。すると、電子は
軟磁性層２０と強磁性層４０に挟まれた部分を中心に流
れつつ、軟磁性層２０と強磁性層４０とのスピンの方向
によって磁気散乱され、素子の抵抗が大きく変化する。
したがって微小な外部磁場の変化を大きな電気抵抗の変
化として検出することができるのである。

【００８７】また、本願発明のスピンバルブ膜を備える
ＭＲヘッドは、図６に示されるようなヘッド構造とする
ことが特に好ましい。すなわち、感磁部分である磁気抵
抗効果膜２００と測定電流を流すための電極部１００と
の間に、図示のごとく磁気抵抗効果膜２００側から連結
用軟磁性層５２０および反強磁性層８００（ないしは硬
磁性層８００）を順次介在させる。しかも、連結用軟磁
性層５２０および反強磁性層８００（ないしは硬磁性層
８００）の一方端側は、磁気抵抗効果膜２００の上部２
００ａ（軟磁性層に近い方向）の一部分を覆うように、
かつ他方端側は図示のごとく電極部１００下面１０１ま
で潜り込んで形成される。さらに、電極部１００のヘッ
ド中央側に位置する端部１０２は、磁気抵抗効果膜２０
０の上部２００ａ（軟磁性層に近い方向）の一部分を覆
い、かつ、連結用軟磁性層５２０および反強磁性層８０
０の上部端部５２０ａ，８００ａをもそれぞれ覆うよう
に形成される。なお、連結用軟磁性層５２０としては、
例えば、ＮｉＦｅ，ＮｉＦｅＣｒ，ＮｉＦｅＲｈ，Ｎｉ
ＦｅＲｕ，ＣｏＺｒＮｂ，ＦｅＡｌＳｉ，ＦｅＺｒＮ等
（厚さ１０ｎｍ程度）が用いられ、反強磁性層８００と
しては、Ｒｕ₅ Ｒｈ₁₅Ｍｎ，ＮｉＭｎ，ＦｅＭｎ，Ｐｔ
Ｍｎ，α−Ｆｅ₂ Ｏ₃ 等（厚さ５０ｎｍ程度）が用いら
れ、硬磁性層８００としては、ＣｏＰｔ，ＣｏＰｔＣｒ
等（厚さ５０ｎｍ程度）が用いられる。

【００８８】このような構成とすることにより、磁気抵
抗効果膜２００に形成される連結用軟磁性層５２０およ
び反強磁性層８００の両方の効果によって極めて効率的
に縦バイアスを付与することができ、バルクハウゼンノ
イズを抑制したＭＲヘッド特性が得られる。また、電極
部１００の端部１０２が、前述のように磁気抵抗効果膜
２００を覆うように形成されていることにより、素子端
部での信号磁場の低下がなく、しかも１μｍ以下のよう
な狭トラック幅の形成が容易なＭＲヘッドが提供でき
る。

【００８９】

【実施例】上述してきた磁気抵抗効果膜の発明、および
これを用いた磁気抵抗効果型ヘッドの発明を以下に示す
具体的実験例によりさらに詳細に説明する。

【００９０】〔実験例Ｉ〕ＤＣマグネトロンスパッタリ
ング装置を用い、ガラス基板１５の上に反強磁性化プロ
モ−ト層１９（厚さおよび材質は表１中に記載）、ピン
止め層としての反強磁性層５０（ＰｔＭｎ系材料；材料
および厚さは表１中に記載）、強磁性層４０（Ｃｏ；厚
さ３ｎｍ）、非磁性金属層３０（Ｃｕ；厚さ２．５ｎ
ｍ）、軟磁性層２０（ＮｉＦｅ；厚さ９ｎｍ／Ｃｏ；厚
さ１ｎｍ）、および保護層８０（Ｔａ；厚さ５ｎｍ）を
順次積層して、試作サンプルを作製した。なお、反強磁
性層５０の２成分組成であるＰｔＭｎは、Ｍｎ＝４９ａ
ｔ％とした。

【００９１】反強磁性化プロモ−ト層の組成は、下記表
１に示される種々の材料を用い、各種の試作サンプルを
作製した。

【００９２】サンプル作製後、２５０℃、２時間の熱処
理条件で、磁界中熱処理を施し、当該熱処理完了後、各
サンプルの磁化曲線の測定を行ない、反強磁性層と強磁
性層との交換結合エネルギーの大きさ、およびＭＲ変化
率（MR ratio) を下記の要領で求めた。

【００９３】また、ＰｔＭｎ系材料からなる反強磁性層
成膜サンプルについて、Ｘ線回折装置を用い、その膜面
における（１１０）結晶面からのＸ線回折強度Ｉ₀ と、
（１１１）結晶面からのＸ線回折強度Ｉ₁ の比である
（Ｉ₀ ／Ｉ₁ ）の値を求めた。Ｘ線回折チャート図の代
表例として、本発明サンプルＮｏ．１−４のＸ線回折の
グラフが図１０に示されており、比較例サンプルＮｏ．
１−１７のＸ線回折のグラフが図１１に示されている。
比較例サンプルのものは（１１０）結晶面のピークが現
れておらず（１１０）面に結晶面向していない。

【００９４】（１）交換結合による交換結合磁界Ｈuaお
よび交換結合エネルギーＪk 交換結合磁界Ｈuaは、例えば、図７に示されるような磁
化曲線において、原点ＦからシフトしたＥ点（Ｃ点とＤ
点の中間）の磁界として定義される。図中、磁化曲線Ａ
は磁化容易軸方向（熱処理時に磁場を印加した方向）、
磁化曲線Ｂは磁化困難軸方向を示している。

【００９５】交換結合エネルギーＪk は、Ｊk ＝Ｍs ・
Ｈua・ｄの式より算出され、ここで、Ｍs は強磁性層
の飽和磁化、ｄは強磁性層の厚さを示す。ピンニングさ
れる強磁性層に同じ材料と層厚を用いた場合、Ｊk の値
が大きいほどシフトする磁場Ｈuaが大きくなり、ＭＲヘ
ッドとしての動作が安定となる。

【００９６】（２）ＭＲ変化率ＭＲ変化率ΔＲ／Ｒは、０．４×６mmの大きさの測定サ
ンプルを作成し、外部磁界を面内に電流と垂直方向にな
るようにかけながら、−３００〜３００Oeまで変化させ
たときの抵抗を４端子法により測定した。その抵抗から
ＭＲ変化率ΔＲ／Ｒを求めた。ＭＲ変化率ΔＲ／Ｒは、
最大比抵抗をρmax 、最小比抵抗をρsat とし、次式に
より計算した。

【００９７】 ΔＲ／Ｒ＝（ρmax −ρsat ）×１００／ρsat （％）結果を下記表１に示す。

【００９８】なお、上記実験例Ｉの各サンプルにおけ
る、反強磁性層内に含まれる不純物濃度は、酸素濃度が
２００〜４００ｐｐｍ、炭素濃度が、８０〜２００ｐｐ
ｍ、硫黄濃度が８０〜３００ｐｐｍ、塩素濃度が５０〜
１００ｐｐｍであった。反強磁性層内に含まれる不純物
濃度の測定方法は以下の手法により行った。

【００９９】反強磁性層内に含まれる不純物濃度の測定
方法本来は実際のヘッド状態として使われる層厚で評価する
べきであるが、解析の限界を超えているので、実際の磁
気抵抗効果膜を成膜するのと全く同じ成膜装置、および
成膜条件によって厚さ１〜３μｍ程度の反強磁性層を形
成する。この時、基板側からの影響を防ぐために、金属
の適当なバッファ層を設け、また酸化を防ぐために最上
層に他の金属の保護層を形成する。その後、２次イオン
質量分析装置（ＳＩＭＳ：Secondary Ion Mass Spectro
scopy ）によって、定量分析を行う。

【０１００】

【表１】表１に示される結果より、本発明の効果は明らかであ
る。

【０１０１】〔実験例ＩＩ〕ＤＣマグネトロンスパッタ
リング装置を用い、ガラス基板１５の上に反強磁性化プ
ロモ−ト層１９（厚さおよび材質は表１中に記載）、ピ
ン止め層としての反強磁性層５０（ＮｉＭｎ系材料；材
料および厚さは表２中に記載）、強磁性層４０（Ｃｏ；
厚さ１０ｎｍ）、非磁性金属層３０（Ｃｕ；厚さ２．５
ｎｍ）、軟磁性層２０（ＮｉＦｅ；厚さ９ｎｍ／Ｃｏ；
厚さ１ｎｍ）、および保護層８０（Ｔａ；厚さ５ｎｍ）
を順次積層して、試作サンプルを作製した。なお、反強
磁性層５０の２成分組成であるＮｉＭｎは、Ｍｎ＝５５
ａｔ％とした。

【０１０２】反強磁性化プロモ−ト層の組成は、下記表
１に示される種々の材料を用い、各種の試作サンプルを
作製した。

【０１０３】サンプル作製後、２５０℃、２時間の熱処
理条件で、磁界中熱処理を施し、当該熱処理完了後、各
サンプルの磁化曲線の測定を行ない、反強磁性層と強磁
性層との交換結合エネルギーの大きさ、およびＭＲ変化
率（MR ratio) ならびに（Ｉ₀ ／Ｉ₁ ）の値を上記実験
例Ｉと同様な要領で求めた。

【０１０４】結果を下記表２に示す。

【０１０５】

【表２】表２に示される結果より、本発明の効果は明らかであ
る。

【０１０６】〔実験例ＩＩＩ〕以下の要領で実際に、図
６に示されるようなスピンバルブ（ＳＶ）タイプの磁気
抵抗効果型ヘッドを作製した。

【０１０７】まず、最初にスピンバルブ型の磁気抵抗効
果膜を作製した。すなわち、基板１５（Ａｌ₂ Ｏ₃ 付き
のＡｌＴｉＣ）の上に、下地層１７（Ｔａ；厚さ５ｎ
ｍ）、反強磁性化プロモ−ト層１９（Ｗ；厚さ３ｎ
ｍ）、ピン止め層としての反強磁性層５０（ＰｔＭｎ；
厚さ１８ｎｍ）、強磁性層４０（Ｃｏ；厚さ１０ｎ
ｍ）、非磁性金属層３０（Ｃｕ；厚さ２．５ｎｍ）、軟
磁性層２０（ＮｉＦｅ；厚さ７ｎｍ）および保護層８０
（Ｔａ；厚さ５ｎｍ）を順次積層して磁気抵抗効果型ヘ
ッドを作製した。

【０１０８】この磁気抵抗効果型ヘッドには、Ａｌ₂ Ｏ
₃ ギャップ膜を介して上部シールド層と下部シールド層
が形成されている。

【０１０９】この磁気抵抗効果型ヘッドには、図６に示
されるようなＭＲヘッド部を形成した。すなわち、連結
用軟磁性層５２０としてＮｉＦｅを厚さ１０ｎｍに形成
し、この連結用軟磁性層５２０の上に、反強磁性層８０
０としてＲｕ₅ Ｒｈ₁₅Ｍｎ₂₀を厚さ１０ｎｍに形成し、
この上に、さらに、Ｔａからなる電極部１００を形成し
て図６に示される構成のスピンバルブ（ＳＶ）タイプの
磁気抵抗効果型ヘッドを作製した。その後、１０^-7Torr
の真空中で、測定電流方向と直角かつ面内方向に５００
Oeの磁界を印加しながら２２０℃から冷却し、強磁性層
のピン止め効果を誘起した（交換結合のための熱処理操
作）。

【０１１０】磁気抵抗効果型ヘッドのトラック幅は２μ
ｍとした。このときのＭＲ素子高さは１μｍ、感知電流
は４ｍＡとした。

【０１１１】この磁気抵抗効果型ヘッドを用いて、出力
電圧を確認したところ、２０００ｍＶの出力電圧が確認
された。これは、通常のスピンバルブヘッドの約２倍と
いう極めて大きな値である。

【０１１２】〔実験例ＩＶ〕図８には、本発明の磁気抵
抗効果膜をヨーク型ＭＲヘッドに応用した例が示され
る。ここでは、磁束を導くヨーク６００、６００の一部
に切り欠きを設け、その間に磁気抵抗効果膜２００が薄
い絶縁膜４００を介して形成されている。この磁気抵抗
効果膜２００には、ヨーク６００、６００で形成される
磁路の方向と平行または直角方向に電流を流すための電
極（図示せず）が形成されている。

【０１１３】〔実験例Ｖ〕図９には、本発明における磁
気抵抗効果膜をフラックスガイド型ＭＲヘッドに応用し
た１例が示される。磁気抵抗効果膜２００は、高比抵
抗、高透磁率なフラックスガイド層７００，７１０と磁
気的に結合して形成されている。このフラッスガイド層
７００，７１０が間接的に信号磁界を磁気抵抗効果膜２
００に伝導する。また、非磁性絶縁層４００を介して、
フラックスバックガイド層６００（磁気抵抗効果膜２０
０を通った磁束の逃げ道）が形成される。また、フラッ
クスバックガイド層６００は、非磁性絶縁層４００を介
して磁気抵抗効果膜２００の両側に設置されても良い。
このヘッドの特徴は、記録媒体に磁界検出部を、ほぼ接
触に近いレベルまで接近させることができ、高い出力を
得ることができることにある。

【０１１４】

【発明の効果】上記の結果より本発明の効果は明らかで
ある。すなわち、本発明は、非磁性金属層と、非磁性金
属層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層
の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁
化の向きをピン止めするために、強磁性層の非磁性金属
層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性層と、
反強磁性層の強磁性層と接する面と反対側の面に形成さ
れた反強磁性化プロモ−ト層と、を有する多層膜を備え
てなるスピンバルブ型の磁気抵抗効果膜であって、前記
反強磁性層は、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をもつＭ
ｎ含有化合物からなり、当該反強磁性層は、前記強磁性
層との交換結合を生じさせるために、熱処理操作を必要
とする特性を有し、かつ、当該熱処理操作後の前記反強
磁性層は、膜面に（１１０）結晶面が配向している状態
を有しているように構成される。

【０１１５】従って、従来にも増して、強磁性層と反強
磁性層との交換結合エネルギーが大きく、ＭＲ変化率(M
R Ratio)が大きく、スピンバルブ膜特性に極めて優れる
磁気抵抗効果膜および磁気抵抗効果型ヘッドが得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の磁気抵抗効果膜の断面図であ
る。

【図２】図２は、本発明の作用を説明するための磁気抵
抗効果膜、特に磁性多層膜の構造の模式図である。

【図３】図３は、本発明の作用を説明するための磁化曲
線とＭＲ曲線の模式図である。

【図４】図４は、本発明の他の実施形態を示す磁気抵抗
効果膜の断面図である。

【図５】図５は、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドの一例
を示す概略斜視図である。

【図６】図６は、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドの磁気
抵抗効果膜と電極部との好適な接続状態を示す概略斜視
図である。

【図７】図７は、本発明のＭ−Ｈループを示す図であ
る。

【図８】図８は、本発明の磁気抵抗効果素子（磁性多層
膜）をヨーク型ＭＲヘッドに応用した１例を示す一部省
略断面図である。

【図９】図９は、本発明の磁気抵抗効果素子（磁性多層
膜）をフラックスガイド型ＭＲヘッドに応用した１例を
示す一部省略断面図である。

【図１０】図１０は、本発明サンプルにおけるＸ線回折
プロファイルの測定チャートの一例を示すグラフであ
る。

【図１１】図１１は、比較サンプルにおけるＸ線回折プ
ロファイルの測定チャートの一例を示すグラフである。

【符号の説明】

１，３…磁性多層膜２，４…磁気抵抗効果膜１５…基板１７…下地層１９…反強磁性化プロモ−ト層２０…軟磁性層３０…非磁性金属層４０…強磁性層５０…反強磁性層８０…保護層９０…記録媒体９３…記録面１５０…磁気抵抗効果型ヘッド２００…磁気抵抗効果膜

フロントページの続き (72)発明者荒木悟東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティーディーケイ株式会社内 (72)発明者森田治幸東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティーディーケイ株式会社内Ｆターム(参考） 5D034 BA05 CA08 5E049 AA04 AA07 AA09 AA10 AC00 AC05 BA12 BA16 DB04 DB12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性金属層と、非磁性金属層の一方の
面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の他方の面に
形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きをピ
ン止めするために、強磁性層の非磁性金属層と接する面
と反対側の面に形成された反強磁性層と、反強磁性層の
強磁性層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性
化プロモ−ト層と、を有する多層膜を備えてなるスピン
バルブ型の磁気抵抗効果膜であって、前記反強磁性層は、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をも
つＭｎ含有化合物からなり、当該反強磁性層は、前記強
磁性層との交換結合を生じさせるために、熱処理操作を
必要とする特性を有し、かつ、当該熱処理操作後の前記
反強磁性層は、膜面に（１１０）結晶面が配向している
状態を有していることを特徴とする磁気抵抗効果膜。
【請求項２】前記反強磁性層は、ＰｔＭｎであり、そ
の膜面における（１１０）結晶配向面を示すＸ線回折強
度をＩ₀ 、（１１１）結晶配向面を示すＸ線回折強度を
Ｉ₁ としたとき、これらの比である（Ｉ₀ ／Ｉ₁ ）の値
が０．３〜１０の範囲内にある請求項１に記載の磁気抵
抗効果膜。
【請求項３】前記反強磁性層は、Ｐｔ_x1Ｍ_y1Ｍｎ
_z1（ここで、ＭはＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ｆ
ｅ、Ｃｒから選ばれた少なくとも一種であり、３０≦ｘ
１≦６０、０≦ｙ１≦３０、４０≦ｚ１≦６０（ｘ１，
ｙ１，ｚ１の単位は原子％））であり、その膜面におけ
る（１１０）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ₀ 、
（１１１）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ₁ とした
とき、これらの比である（Ｉ₀ ／Ｉ₁ ）の値が０．３〜
１０の範囲内にある請求項１に記載の磁気抵抗効果膜。
【請求項４】前記（Ｉ₀ ／Ｉ₁ ）の値が１〜１０の範
囲内にある請求項２または請求項３に記載の磁気抵抗効
果膜。
【請求項５】前記反強磁性層は、ＮｉＭｎであり、そ
の膜面における（１１０）結晶配向面を示すＸ線回折強
度をＩ₀ 、（１１１）結晶配向面を示すＸ線回折強度を
Ｉ₁ としたとき、これらの比である（Ｉ₀ ／Ｉ₁ ）の値
が０．０１〜５の範囲内にある請求項１に記載の磁気抵
抗効果膜。
【請求項６】前記反強磁性層は、Ｎｉ_x2Ｍ_y2Ｍｎ
_z2（ここで、ＭはＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａ
ｇ、Ｆｅ、Ｃｒから選ばれた少なくとも一種であり、３
０≦ｘ２≦６０、０≦ｙ２≦３０、４０≦ｚ２≦６０
（ｘ２，ｙ２，ｚ２の単位は原子％））であり、その膜
面における（１１０）結晶配向面を示すＸ線回折強度を
Ｉ₀ 、（１１１）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ₁
としたとき、これらの比である（Ｉ₀ ／Ｉ₁ ）の値が
０．０１〜５の範囲内にある請求項１に記載の磁気抵抗
効果膜。
【請求項７】前記（Ｉ₀ ／Ｉ₁ ）の値が０．１〜５の
範囲内にある請求項５または請求項６に記載の磁気抵抗
効果膜。
【請求項８】前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｗ，Ｍ
ｏ，Ｖ，Ｃｒ，およびＴａの中から選定された少なくと
も１種からなる請求項１ないし請求項７のいずれかに記
載の磁気抵抗効果膜。
【請求項９】前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｗ，Ｍ
ｏ，およびＶの中から選定された少なくとも１種からな
る請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の磁気抵抗
効果膜。
【請求項１０】前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｗで
ある請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の磁気抵
抗効果膜。
【請求項１１】前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｍｏ
である請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の磁気
抵抗効果膜。
【請求項１２】前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｖで
ある請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の磁気抵
抗効果膜。
【請求項１３】前記反強磁性層の膜面に（１１０）結
晶面が配向している状態を形成させるために、前記反強
磁性層の厚さと前記反強磁性化プロモ−ト層の厚さの調
整が行われており、前記反強磁性層の厚さをＴan、前記
反強磁性化プロモ−ト層の厚さをＴprとした場合、これ
らの比である（Ｔan／Ｔpr）の値が、６〜１２である請
求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の磁気抵抗効
果膜。
【請求項１４】前記反強磁性層の厚さＴanが、５〜３
０ｎｍである請求項１ないし請求項１３のいずれかに記
載の磁気抵抗効果膜。
【請求項１５】基板の上に直接または下地層を介し
て、前記反強磁性化プロモ−ト層、前記反強磁性層、前
記強磁性層、前記非磁性金属層、および前記軟磁性層が
順次、積層された構造を有してなる請求項１ないし請求
項１４のいずれかに記載の磁気抵抗効果膜。
【請求項１６】磁気抵抗効果膜と、導体膜と、電極部
とを含む磁気抵抗効果型ヘッドであって、前記導体膜は、前記電極部を介して前記磁気抵抗効果膜
と導通しており、前記磁気抵抗効果膜は、非磁性金属層と、非磁性金属層
の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の他
方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の
向きをピン止めするために、強磁性層の非磁性金属層と
接する面と反対側の面に形成された反強磁性層と、反強
磁性層の強磁性層と接する面と反対側の面に形成された
反強磁性化プロモ−ト層とを有する多層膜を備えてなる
スピンバルブ型の磁気抵抗効果膜であり、前記反強磁性層は、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をも
つＭｎ含有化合物からなり、当該反強磁性層は、前記強
磁性層との交換結合を生じさせるために、熱処理操作を
必要とする特性を有し、かつ、当該熱処理操作後の前記
反強磁性層は、膜面に（１１０）結晶面が配向している
状態を有していることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッ
ド。
【請求項１７】前記反強磁性層は、ＰｔＭｎであり、
その膜面における（１１０）結晶配向面を示すＸ線回折
強度をＩ₀ 、（１１１）結晶配向面を示すＸ線回折強度
をＩ₁ としたとき、これらの比である（Ｉ₀ ／Ｉ₁ ）の
値が０．３〜１０の範囲内にある請求項１６に記載の磁
気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１８】前記反強磁性層は、Ｐｔ_x1Ｍ_y1Ｍｎ_z1
（ここで、ＭはＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ｆｅ、
Ｃｒから選ばれた少なくとも一種であり、３０≦ｘ１≦
６０、０≦ｙ１≦３０、４０≦ｚ１≦６０（ｘ１，ｙ
１，ｚ１の単位は原子％））であり、その膜面における
（１１０）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ₀ 、（１
１１）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ₁ としたと
き、これらの比である（Ｉ₀ ／Ｉ₁ ）の値が０．３〜１
０の範囲内にある請求項１６に記載の磁気抵抗効果型ヘ
ッド。
【請求項１９】前記（Ｉ₀ ／Ｉ₁ ）の値が１〜１０の
範囲内にある請求項１７または請求項１８に記載の磁気
抵抗効果型ヘッド。
【請求項２０】前記反強磁性層は、ＮｉＭｎであり、
その膜面における（１１０）結晶配向面を示すＸ線回折
強度をＩ₀ 、（１１１）結晶配向面を示すＸ線回折強度
をＩ₁ としたとき、これらの比である（Ｉ₀ ／Ｉ₁ ）の
値が０．０１〜５の範囲内にある請求項１６に記載の磁
気抵抗効果型ヘッド。
【請求項２１】前記反強磁性層は、Ｎｉ_x2Ｍ_y2Ｍｎ_z2
（ここで、ＭはＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、
Ｆｅ、Ｃｒから選ばれた少なくとも一種であり、３０≦
ｘ２≦６０、０≦ｙ２≦３０、４０≦ｚ２≦６０（ｘ
２，ｙ２，ｚ２の単位は原子％））であり、その膜面に
おける（１１０）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ
₀ 、（１１１）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ₁ と
したとき、これらの比である（Ｉ₀ ／Ｉ₁ ）の値が０．
０１〜５の範囲内にある請求項１６に記載の磁気抵抗効
果型ヘッド。
【請求項２２】前記（Ｉ₀ ／Ｉ₁ ）の値が０．１〜５
の範囲内にある請求項２０または請求項２１に記載の磁
気抵抗効果型ヘッド。
【請求項２３】前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｗ，
Ｍｏ，Ｖ，Ｃｒ，およびＴａの中から選定された少なく
とも１種からなる請求項１６ないし請求項２２のいずれ
かに記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項２４】前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｗ，
Ｍｏ，およびＶの中から選定された少なくとも１種から
なる請求項１６ないし請求項２２のいずれかに記載の磁
気抵抗効果型ヘッド。
【請求項２５】前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｗで
ある請求項１６ないし請求項２２のいずれかに記載の磁
気抵抗効果型ヘッド。
【請求項２６】前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｍｏ
である請求項１６ないし請求項２２のいずれかに記載の
磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項２７】前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｖで
ある請求項１６ないし請求項２２のいずれかに記載の磁
気抵抗効果型ヘッド。
【請求項２８】前記反強磁性層の膜面に（１１０）結
晶面が配向している状態を形成させるために、前記反強
磁性層の厚さと前記反強磁性化プロモ−ト層の厚さの調
整が行われており、前記反強磁性層の厚さをＴan、前記
反強磁性化プロモ−ト層の厚さをＴprとした場合、これ
らの比である（Ｔan／Ｔpr）の値が、６〜１２である請
求項１６ないし請求項２７のいずれかに記載の磁気抵抗
効果型ヘッド。
【請求項２９】前記反強磁性層の厚さＴanが、５〜３
０ｎｍである請求項１６ないし請求項２８のいずれかに
記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項３０】基板の上に直接または下地層を介し
て、前記反強磁性化プロモ−ト層、前記反強磁性層、前
記強磁性層、前記非磁性金属層、および前記軟磁性層が
順次、積層された構造を有してなる請求項１６ないし請
求項２９のいずれかに記載の磁気抵抗効果型ヘッド。