JP2000348309A - スピンバルブ型薄膜磁気素子及び薄膜磁気ヘッド及びスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スピンバルブ型薄膜磁気素子を製造する場合
に、フリー磁性層の溝部の両側の平坦部上に配置される
バイアス層が、前記溝部に残ることがなく、耐熱性に優
れたスピンバルブ型薄膜磁気素子を提供すること。 【解決手段】 反強磁性層２と、固定磁性層３と、非磁
性導電層４と、フリー磁性層５と、バイアス層６、６
と、導電層８、８とを基板Ｋ上に有し、前記フリー磁性
層５は、前記基板Ｋと反対側の面にトラック幅Ｔｗに相
当する幅のトラック溝５Ａが設けられた溝部５Ｂと、そ
の両側の平坦部５Ｃ、５Ｃとを有し、前記バイアス層６
は、前記フリー磁性層５の両平坦部５Ｃ、５Ｃ上に配置
されたものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固定磁性層の固定
磁化の方向と外部磁界の影響を受けるフリー磁性層の磁
化の方向との関係で、電気抵抗が変化するスピンバルブ
型薄膜磁気素子に関し、特に、耐熱性に優れたスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子及びこのスピンバルブ型薄膜磁気素
子を備えた薄膜磁気ヘッド及びフリー磁性層の磁化方向
と固定磁性層の磁化方向とを容易に直交させることがで
きるスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】磁気抵抗効果型の磁気ヘッドには、磁気
抵抗効果を示す素子を備えたＡＭＲ（Anisotropic Magn
etoresistive）ヘッドと、巨大磁気抵抗効果を示す素子
を備えたＧＭＲ（Giant Magnetoresistive）ヘッドとが
ある。ＡＭＲヘッドにおいては、磁気抵抗効果を示す素
子が磁性体からなる単層構造とされている。一方、ＧＭ
Ｒヘッドにおいては、素子が複数の材料が積層されてな
る多層構造とされている。巨大磁気抵抗効果を生み出す
構造にはいくつかの種類があるが、比較的構造が単純
で、微弱な外部磁界に対して抵抗変化率が高いものとし
てスピンバルブ型薄膜磁気素子がある。

【０００３】図１２および図１３は、従来のスピンバル
ブ型薄膜磁気素子の一例を記録媒体との対向面側から見
た場合の構造を示した断面図である。これらの例のスピ
ンバルブ型薄膜磁気素子の上下には、ギャップ層を介し
てシールド層が形成されており、前記スピンバルブ型薄
膜磁気素子、ギャップ層、及びシールド層で、再生用の
ＧＭＲヘッドが構成されている。なお、前記再生用のＧ
ＭＲへッドの上に、記録用のインダクティブヘッドが積
層されていてもよい。このＧＭＲヘッドは、インダクテ
ィブヘッドと共に浮上式スライダのトレーリング側端部
などに設けられて薄膜磁気ヘッドを構成し、ハードディ
スク等の磁気記録媒体の記録磁界を検出するものであ
る。なお、図１２および図１３において、磁気記録媒体
の移動方向は、図示Ｚ方向であり、磁気記録媒体からの
漏れ磁界の方向は、Ｙ方向である。

【０００４】図１２に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子
は、反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層、フリー磁
性層が一層ずつ形成された、いわゆるボトム型のシング
ルスピンバルブ型薄膜磁気素子である。図１２に示すス
ピンバルブ型薄膜磁気素子は、下から下地層３１、反強
磁性層２２、固定磁性層２３、非磁性導電層２４、フリ
ー磁性層２５および保護層３２で構成された多層膜３３
と、この多層膜３３の両側に形成された一対のハードバ
イアス層（永久磁石層）２９、２９、ハードバイアス層
２９、２９上に形成された一対の電極層２８、２８とで
構成されている。なお、下地層３１および保護層３２
は、Ｔａ膜などで形成されている。また、多層膜９の上
面の幅寸法によってトラック幅Ｔｗが決定される。

【０００５】一般的に、前記反強磁性層２２には、Ｆｅ
−Ｍｎ合金膜やＮｉ−Ｍｎ合金膜が、固定磁性層２３お
よびフリー磁性層２５には、Ｎｉ−Ｆｅ合金膜が、非磁
性導電層２４には、Ｃｕ膜が、ハードバイアス層２９、
２９には、Ｃｏ−Ｐｔ合金膜が、電極層２８、２８に
は、Ｃｒ膜やＷ膜が使用される。

【０００６】図１２に示すように、固定磁性層２３の磁
化は、反強磁性層２２との交換異方正磁界により、Ｙ方
向（記録媒体からの漏れ磁界方向：ハイト方向）に単磁
区化され、フリー磁性層２５の磁化は、前記ハードバイ
アス層２９、２９からのバイアス磁界の影響を受けてＸ
１方向と反対方向に揃えられる。すなわち、固定磁性層
２３の磁化とフリー磁性層２５の磁化とが直交するよう
に設定されている。

【０００７】このスピンバルブ型薄膜素子では、ハード
バイアス層２９、２９上に形成された電極層２８、２８
から、固定磁性層２３、非磁性導電層２４およびフリー
磁性層２５に検出電流（センス電流）が与えられる。ハ
ードディスクなどの記録媒体の走行方向は、Ｚ方向であ
る。記録媒体からの漏れ磁界方向がＹ方向に与えられる
と、フリー磁性層２５の磁化がＸ１方向と反対方向から
Ｙ方向に向けて変化する。このフリー磁性層２５内での
磁化方向の変動と、固定磁性層２３の固定磁化方向との
関係で、電気抵抗が変化（これを磁気抵抗効果という）
し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、記
録媒体からの漏れ磁界が検出される。

【０００８】また、図１３に示すスピンバルブ型薄膜磁
気素子は、反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層、フ
リー磁性層が一層ずつ形成された、いわゆるボトム型の
シングルスピンバルブ型薄膜磁気素子である。

【０００９】図１３において、符号Ｋは基板を示してい
る。この基板Ｋの上には、反強磁性層２２が形成されて
いる。さらに、前記反強磁性層２２の上には、固定磁性
層２３が形成され、この固定磁性層２３の上には、非磁
性導電層２４が形成され、さらに、前記非磁性導電層２
４の上には、フリー磁性層２５が形成されている。ま
た、前記フリー磁性層２５の上には、バイアス層２６、
２６がトラック幅Ｔｗと同じ間隔を開けて設けられ、前
記バイアス層２６、２６の上には、導電層２８、２８が
設けられている。

【００１０】前記固定磁性層２３は、例えば、Ｃｏ膜、
ＮｉＦｅ合金、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金などに
より形成されている。また、前記反強磁性層２２は、Ｎ
ｉＭｎにより形成されている。前記バイアス層２６、２
６は、面心立方晶で不規則結晶構造のＦｅＭｎ合金など
の反強磁性材料により形成されている。

【００１１】図１３に示す固定磁性層２３は、前記反強
磁性層２２との界面にて発生する交換結合による交換異
方性磁界により磁化されている。そして、前記固定磁性
層２３の磁化方向は、図示Ｙ方向、すなわち記録媒体か
ら離れる方向（ハイト方向）に固定されている。

【００１２】また、前記フリー磁性層２５は、前記バイ
アス層２６の交換異方性磁界によって磁化されて単磁区
化されている。そして、前記フリー磁性層２５の磁化方
向は、図示Ｘ１方向と反対方向、すなわち固定磁性層２
３の磁化方向と交差する方向に揃えられている。前記フ
リー磁性層２３が、前記バイアス層２６の交換異方性磁
界により単磁区化されることによって、バルクハウゼン
ノイズの発生が防止される。

【００１３】このスピンバルブ型薄膜磁気素子において
は、導電層２８からフリー磁性層２５、非磁性導電層２
４、固定磁性層２３に定常電流が与えられ、Ｚ方向に走
行する磁気記録媒体からの漏れ磁界が図示Ｙ方向に沿っ
て与えられると、フリー磁性層２５の磁化方向が、図示
Ｘ１方向と反対方向からＹ方向に向けて変動する。この
フリー磁性層２５内での磁化方向の変動と固定磁性層２
３の磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、この抵抗変
化に基づく電圧変化により磁気記録媒体からの漏れ磁界
が検出される。

【００１４】図１３のようなスピンバルブ型薄膜磁気素
子は、図１４に示すように、反強磁性層２２からフリー
磁性層２５までの各層を形成し、磁場中で熱処理（アニ
ール）を施すことにより、固定磁性層２３と反強磁性層
２２との界面にて交換異方性磁界を発生させて、固定磁
性層２３の磁化方向を図示Ｙ方向に固定したのち、図１
５に示すように、ほぼトラック幅に相当するリフトオフ
レジスト３５１を形成する。ついで、図１６に示すよう
に、リフトオフレジスト３５１に覆われていないフリー
磁性層２５の表面に、バイアス層２６および導電層２８
を形成し、前記リフトオフレジスト３５１を除去したの
ち、フリー磁性層２５の磁化方向をトラック幅方向に揃
えることにより、図１３に示すスピンバルブ型薄膜磁気
素子が製造される。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１２
に示す従来のスピンバルブ型薄膜磁気素子では、以下の
ような問題が発生する。固定磁性層２３の磁化は、上述
したように、図示Ｙ方向に単磁区化されて固定されてい
るが、前記固定磁性層２３の両側には、Ｘ１方向と反対
方向に磁化されているハードバイアス層２９、２９が設
けられている。そのために、とくに、固定磁性層２３の
両側の磁化が、前記ハードバイアス層２９、２９からの
バイアス磁界の影響を受け、図示Ｙ方向に固定されなく
なっている。

【００１６】すなわち、前記ハードバイアス層２９、２
９のＸ１方向と反対方向の磁化を受けて、Ｘ１方向と反
対方向に単磁区化されているフリー磁性層２５の磁化
と、固定磁性層２３の磁化とは、とくに多層膜３３の側
端部付近では、直交関係にない。フリー磁性層２５の磁
化と、固定磁性層２３の磁化とを直交関係にしておく理
由は、フリー磁性層２５の磁化が小さな外部磁界でも容
易に変動可能で、電気抵抗を大きく変化させることがで
き、再生感度を向上させることができるからである。さ
らに、前記直交関係にあると、良好な対称性を有する出
力波形を得ることが可能になるためである。

【００１７】しかも、フリー磁性層２５のうち、その側
端部付近における磁化は、ハードバイアス層２９、２９
からの強い磁化の影響を受けるため固定されやすく、外
部磁界に対して磁化が変動しにくくなっており、図１２
に示すように、多層膜３３の側端部付近には、再生感度
の悪い不感領域が形成される。

【００１８】多層膜３３のうち、不感領域を除いた中央
部分の領域が、実質的に記録媒体の再生に寄与し、磁気
抵抗効果を発揮する感度領域であり、この感度領域の幅
は、多層膜３３の形成時に設定されたトラック幅Ｔｗよ
りも不感領域の幅寸法分だけ短くなっており、不感領域
のばらつきのために正確なトラック幅Ｔｗを画定するこ
とが困難となっている。そのため、トラック幅Ｔｗを狭
くして高記録密度化対応することが難しくなるという問
題がある。

【００１９】また、図１３に示すスピンバルブ型薄膜磁
気素子は、反強磁性材料からなるバイアス層２６を用い
たエクスチェンジバイアス方式により、フリー磁性層２
５の磁化方向を固定磁性層２３の磁化方向に対して交差
する方向に揃えるものである。前記エクスチェンジバイ
アス方式は、不感領域があるため実効トラック幅Ｔｗの
制御が困難であるハードバイアス方式と比較して、トラ
ック幅Ｔｗの狭い高密度記録に対応するスピンバルブ型
薄膜磁気素子に適した方式である。

【００２０】しかしながら、図１３に示すスピンバルブ
型薄膜磁気素子においては、反強磁性層２２がＮｉ−Ｍ
ｎ合金で形成されているため、耐食性に問題があった。
また、反強磁性層２２にＮｉ−Ｍｎ合金またはＦｅ−Ｍ
ｎ合金を用いたスピンバルブ型薄膜磁気素子では、薄膜
磁気ヘッドの製造工程でさらされるトリポリ燐酸ソーダ
などを含んだ弱アルカリ性溶液や乳化剤などにより腐食
して、交換異方性磁界が小さくなってしまうなどの問題
がある。

【００２１】また、反強磁性層２２がＮｉ−Ｍｎ合金で
形成されていることにより、バイアス層２６、２６に使
用する反強磁性材料に制約があり、その結果、バイアス
層２６、２６の耐熱性、耐食性が悪いという不都合があ
った。すなわち、耐熱性の高いバイアス層２６、２６を
形成するためには、Ｎｉ−Ｍｎ合金からなる反強磁性層
２２と固定磁性層２３の界面に、図示Ｙ方向に作用する
交換異方性磁界に対し、交差する方向に磁場中で熱処理
を施すことにより、バイアス層２６、２６とフリー磁性
層２５の界面に、Ｘ１方向と反対方向に交換異方性磁界
を発生可能なＮｉ−Ｍｎ合金などの反強磁性材料を選択
しなければならない。

【００２２】しかし、前記磁場中で熱処理を施した際
に、反強磁性層２２と固定磁性層２３の界面に作用する
交換異方性磁界がＹ方向からＸ１方向と反対方向に傾
き、固定磁性層２３の磁化方向とフリー磁性層２５の磁
化方向が非直交となってしまい、出力信号波形の対称性
が得られなくなってしまう問題があった。そこで、バイ
アス層２６、２６には、磁場中加熱処理を必要とせず、
磁場中で成膜直後に交換異方性磁界を発生する反強磁性
材料を選択する必要があった。このような理由により、
バイアス層２６、２６は、一般的に、面心立方晶で不規
則結晶構造を有するＦｅＭｎ合金により形成されてい
る。

【００２３】しかしながら、磁気記録装置などに装着し
た場合には、装置内の温度上昇または検出電流により発
生するジュール熱の発生により、素子部の温度が高温と
なるため、交換異方性磁界が低下し、フリー磁性層２５
を単磁区化することが困難となり、結果として、バルク
ハウゼンノイズを発生してしまう問題があった。また、
Ｆｅ−Ｍｎ合金は、Ｎｉ−Ｍｎ合金以上に耐食性が悪
く、薄膜磁気ヘッドの製造工程でさらされるトリポリ燐
酸ソーダなどを含んだ弱アルカリ性溶液や乳化剤などに
より腐食して、交換異方性磁界が小さくなってしまうな
どの問題があるのみならず、磁気記録装置内においても
腐食が進行して耐久性に劣るという問題がある。

【００２４】また、図１４〜図１６に示す従来のスピン
バルブ型薄膜磁気素子の製造方法は、図１５に示すリフ
トオフレジスト３５１を形成する工程で、前記基板と前
記バイアス層との間に形成される最上層の表面が大気に
触れてしまい、大気に触れた表面をＡｒなどの希ガスに
よりイオンミリングや逆スパッタによりクリーニングし
てからその上の層を形成する必要がある。このため、製
造工程が増大する問題がある。さらに、前記最上層の表
面をイオンミリングや逆スパッタによりクリーニングす
る必要があるため、再付着物によるコンタミや、表面の
結晶状態の乱れによる交換異方性磁界の発生に対する悪
影響など、クリーニングすることに起因する不都合が生
じてしまう。

【００２５】また、上述した従来のスピンバルブ型薄膜
磁気素子の製造方法では、トラック幅Ｔｗをリフトオフ
レジスト３５１の両側のバイアス層２６、２６および電
極層２８、２８で画定しているため、リフトオフレジス
ト３５１の基端部の寸法のばらつきによりトラック幅Ｔ
ｗがばらつく問題があった。

【００２６】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、スピンバルブ型薄膜磁気素子を製
造する場合に、フリー磁性層の溝部の両側の平坦部上に
配置されるバイアス層が、前記溝部に残ることがなく、
トラック幅を精度よく画定でき、高記録密度化に対応で
きるスピンバルブ型薄膜磁気素子を提供することを課題
としている。また、反強磁性層やバイアス層の材質を改
良することにより、耐熱性に優れたスピンバルブ型薄膜
磁気素子を提供することを課題としている。また、フリ
ー磁性層の磁化方向と固定磁性層の磁化方向とを容易に
直交させることができる前記スピンバルブ型薄膜磁気素
子の構造と製造方法を提供することを課題としている。
さらにまた、前記スピンバルブ型薄膜磁気素子を備え、
耐久性および耐熱性に優れ、十分な交換異方性磁界が得
られる薄膜磁気ヘッドを提供することを課題としてい
る。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は以下の構成を採用した。本発明のスピン
バルブ型薄膜磁気素子は、反強磁性層と、前記反強磁性
層と接して形成され、前記反強磁性層との交換異方性磁
界により磁化方向が固定される固定磁性層と、前記固定
磁性層の上に非磁性導電層を介して形成されたフリー磁
性層と、前記フリー磁性層の磁化方向を前記固定磁性層
の磁化方向に対して交差する方向に揃えるバイアス層
と、前記フリー磁性層に検出電流を与える導電層とを有
するスピンバルブ型薄膜磁気素子であり、前記フリー磁
性層は、前記固定磁性層の配置されている方向と反対側
の面にトラック幅に相当する幅のトラック溝が設けられ
た溝部と、その両側の平坦部とを有し、前記バイアス層
は、前記フリー磁性層の両平坦部上に配置されたことを
特徴とするものである。

【００２８】このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子で
は、前記フリー磁性層は、前記固定磁性層の配置されて
いる方向と反対側の面にトラック幅に相当する幅のトラ
ック溝が設けられた溝部を有しているので、前記溝部の
幅に応じてトラック幅を正確に決めることができる。ま
た、このスピンバルブ型薄膜磁気素子を製造する場合
に、フリー磁性層の溝部の両側の平坦部上に配置される
バイアス層が、前記溝部に残ることがなく、磁気記録媒
体からの微弱な漏れ磁界に対してフリー磁性層の磁気モ
ーメントがスムーズに回転する感度の優れたスピンバル
ブ型薄膜磁気素子を提供することができる。

【００２９】また、前記反強磁性層および前記バイアス
層は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａ
ｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少な
くとも１種または２種以上の元素と、Ｍｎとを含む合金
からなることが望ましい。このようなスピンバルブ型薄
膜磁気素子は、反強磁性層およびバイアス層が、上記の
合金からなるものであるので、交換異方性磁界の温度特
性が良好となり、耐熱性に優れたスピンバルブ型薄膜磁
気素子を提供することが可能となる。また、ハードディ
スクなどの装置内の環境温度や素子を流れるセンス電流
によるジュール熱により素子が高温となるハードディス
ク装置に備えられた場合の耐久性が良好で、温度変化に
よる交換異方性磁界（交換結合磁界）の変動が少ない優
れたスピンバルブ型薄膜磁気素子を得ることができる。
さらにまた、反強磁性層を上記の合金で形成すること
で、ブロッキング温度が高いものとなり、反強磁性層に
大きな交換異方性磁界を発生させることができるため、
固定磁性層の磁化方向を強固に固定することができる。

【００３０】また、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子
においては、前記固定磁性層と前記フリー磁性層の少な
くとも一方が、非磁性中間層を介して２つに分断され、
分断された強磁性層どうしで磁化の向きが１８０度異な
るフェリ磁性状態とされたことを特徴とするものとして
もよい。

【００３１】少なくとも固定磁性層が非磁性中間層を介
して２つに分断されたスピンバルブ型薄膜磁気素子とし
た場合、２つに分断された固定磁性層のうち一方が他方
の固定磁性層を適正な方向に固定する役割を担い、固定
磁性層の状態を非常に安定した状態に保つことが可能と
なる。一方、少なくともフリー磁性層が非磁性中間層を
介して２つに分断されスピンバルブ型薄膜磁気素子とし
た場合、２つに分断されたフリー磁性層どうしの間に交
換結合磁界が発生し、フェリ磁性状態とされ、外部磁界
に対して感度よく反転できるものとなる。

【００３２】また、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子
においては、前記反強磁性層は、下記の組成式からなる
合金であることが望ましい。 Ｘ_mＭｎ_100-m 但し、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓのう
ちの少なくとも１種以上の元素であり、組成比を示すｍ
は、４８原子％≦ｍ≦６０原子％である。

【００３３】また、前記反強磁性層は、下記の組成式か
らなる合金であることが好ましい。 Ｘ_mＭｎ_100-m 但し、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓのう
ちの少なくとも１種以上の元素であり、組成比を示すｍ
は、４８原子％≦ｍ≦５８原子％である。

【００３４】さらに、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素
子においては、前記バイアス層は、下記の組成式からな
る合金であることが望ましい。 Ｘ_mＭｎ_100-m 但し、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓのう
ちの少なくとも１種以上の元素であり、組成比を示すｍ
は、５２原子％≦ｍ≦６０原子％である。

【００３５】また、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子
においては、前記反強磁性層は、下記の組成式からなる
合金であってもよい。 Ｐｔ_mＭｎ_100-m-nＺ_n 但し、Ｚは、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓのうちの少
なくとも１種または２種以上の元素であり、組成比を示
すｍ、ｎは、４８原子％≦ｍ＋ｎ≦６０原子％、０．２
原子％≦ｎ≦４０原子％である。より好ましい組成比
は、４８原子％≦ｍ＋ｎ≦５８原子％、０．２原子％≦
ｎ≦４０原子％である。

【００３６】さらにまた、上記のスピンバルブ型薄膜磁
気素子においては、前記バイアス層は、下記の組成式か
らなる合金であってもよい。 Ｐｔ_mＭｎ_100-m-nＺ_n 但し、Ｚは、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓのうちの少
なくとも１種または２種以上の元素であり、組成比を示
すｍ、ｎは、５２原子％≦ｍ＋ｎ≦６０原子％、０．２
原子％≦ｎ≦４０原子％である。

【００３７】また、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子
においては、前記反強磁性層は、下記の組成式からなる
合金であってもよい。 Ｐｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_j 但し、Ｌは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
ｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２種以上の元素
であり、組成比を示すｑ、ｊは、４８原子％≦ｑ＋ｊ≦
６０原子％、０．２原子％≦ｊ≦１０原子％である。よ
り好ましくは組成比を示すｑ、ｊは、４８原子％≦ｑ＋
ｊ≦５８原子％、０．２原子％≦ｊ≦１０原子％であ
る。

【００３８】また、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子
においては、前記バイアス層は、下記の組成式からなる
合金であってもよい。 Ｐｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_j 但し、Ｌは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
ｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２種以上の元素
であり、組成比を示すｑ、ｊは、５２原子％≦ｑ＋ｊ≦
６０原子％、０．２原子％≦ｊ≦１０原子％である。

【００３９】とくに、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素
子においては、反強磁性層とバイアス層とを構成する合
金の組成を同一とする場合には、次の〜の組み合わ
せが好ましい。 すなわち、反強磁性層およびバイアス層を構成する合
金の組成比が以下の場合であることが好ましい。 Ｘ_mＭｎ_100-m 但し、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのう
ちの少なくとも１種以上の元素であり、組成比を示すｍ
は、５２原子％≦ｍ≦５８原子％である。また、上記の
反強磁性層およびバイアス層の組成比を示すｍが、５２
原子％≦ｍ≦５６．５原子％であることがより好まし
い。

【００４０】また、反強磁性層およびバイアス層を構
成する合金の組成比が以下の場合であることが好まし
い。 Ｐｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_j 但し、Ｌは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
ｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２種以上の元素
であり、組成比を示すｑ、ｊは、５２原子％≦ｑ＋ｊ≦
５８原子％、０．２原子％≦ｊ≦１０原子％である。ま
た、上記の反強磁性層およびバイアス層の組成比を示す
ｑ、ｊが、５２原子％≦ｑ＋ｊ≦５６．５原子％、０．
２原子％≦ｊ≦１０原子％であることがより好ましい。

【００４１】また、反強磁性層およびバイアス層を構
成する合金の組成比が以下の場合であることが好まし
い。 Ｐｔ_mＭｎ_100-m-nＺ_n 但し、Ｚは、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓのうちの少
なくとも１種または２種以上の元素であり、組成比を示
すｍ、ｎは、５２原子％≦ｍ＋ｎ≦５８原子％、０．２
原子％≦ｎ≦４０原子％である。また、上記の反強磁性
層およびバイアス層の組成比を示すｍ、ｎが、５２原子
％≦ｍ＋ｎ≦５６．５原子％、０．２原子％≦ｎ≦４０
原子％であることが好ましい。

【００４２】また、反強磁性層とバイアス層を構成する
合金の組成を異ならしめる場合には、次の〜の組み
合わせが好ましい。 すなわち、バイアス層が、組成式Ｘ_mＭｎ_100-mで表さ
れ、Ｘが、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうち
の少なくとも１種以上の元素であり、組成比を示すｍ
が、５２原子％≦ｍ≦６０原子％の合金であると共に、
反強磁性層が、組成式Ｘ_mＭｎ_100-mで表され、Ｘが、Ｐ
ｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少なくとも
１種以上の元素であり、組成比を示すｍが、４８原子％
≦ｍ≦５８原子％の合金であることが好ましい。また、
反強磁性層の組成比を示すｍが、５２原子％≦ｍ≦５
５．２原子％または５６．５原子％≦ｍ≦６０原子％で
あることがより好ましい。

【００４３】また、バイアス層が、組成式Ｐｔ_qＭｎ
_100-q-jＬ_jで表され、Ｌが、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、
Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または
２種以上の元素であり、組成比を示すｑ、ｊが、５２原
子％≦ｑ＋ｊ≦６０原子％、０．２原子％≦ｊ≦１０原
子％の合金であるとともに、反強磁性層が、組成式Ｐｔ
_qＭｎ_100-q-jＬ_jで表され、Ｌが、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、
Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種
または２種以上の元素であり、組成比を示すｑ、ｊが、
４８原子％≦ｑ＋ｊ≦５８原子％、０．２原子％≦ｊ≦
１０原子％の合金であることが好ましい。また、反強磁
性層の組成比を示すｑ、ｊが、５２原子％≦ｑ＋ｊ≦５
５．２原子％、０．２原子％≦ｊ≦１０原子％または５
６．５原子％≦ｑ＋ｊ≦６０原子％、０．２原子％≦ｊ
≦１０原子％であることがより好ましい。

【００４４】また、バイアス層が、組成式Ｐｔ_mＭｎ
_100-m-nＺ_nで表され、Ｚが、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、
Ｏｓのうちの少なくとも１種または２種以上の元素であ
り、組成比を示すｍ、ｎが、５２原子％≦ｍ＋ｎ≦６０
原子％、０．２原子％≦ｎ≦４０原子％の合金であると
ともに、反強磁性層が、組成式Ｐｔ_mＭｎ_100-m-nＺ_nで
表され、Ｚが、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの
少なくとも１種または２種以上の元素であり、組成比を
示すｍ、ｎが、４８原子％≦ｍ＋ｎ≦５８原子％、０．
２原子％≦ｎ≦４０原子％の合金であることが好まし
い。また、反強磁性層の組成比を示すｍ、ｎが、５２原
子％≦ｍ＋ｎ≦５５．２原子％、０．２原子％≦ｎ≦４
０原子％または５６．５原子％≦ｍ＋ｎ≦６０原子％、
０．２原子％≦ｎ≦４０原子％であることがより好まし
い。

【００４５】さらに、前記課題は、基板上に、反強磁性
層と、固定磁性層と、非磁性導電層と、フリー磁性層
と、バイアス層とを順次積層して積層体を形成する工程
と、前記積層体にトラック幅方向と直交する方向である
第１の磁界を印加しつつ、第１の熱処理温度で熱処理
し、前記反強磁性層およびバイアス層に交換異方性磁界
を発生させて、前記固定磁性層および前記フリー磁性層
の磁化を同一方向に固定すると共に、前記反強磁性層の
交換異方性磁界を前記バイアス層の交換異方性磁界より
も大とする工程と、トラック幅方向に前記バイアス層の
交換異方性磁界よりも大きく前記反強磁性層の交換異方
性磁界よりも小さい第２の磁界を印加しつつ、前記第１
の熱処理温度よりも高い第２の熱処理温度で熱処理し、
前記フリー磁性層に前記固定磁性層の磁化方向と交差す
る方向のバイアス磁界を付与する工程と、前記バイアス
層の一部を除去してトラック幅に近い幅の凹部を形成す
るとともに、この凹部の下に位置する前記フリー磁性層
にトラック幅に相当する幅のトラック溝を形成する工程
と、前記バイアス層上に、検出電流を与えるための導電
層を形成する工程とを有することを特徴とするスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子の製造方法によって解決できる。

【００４６】上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造
方法においては、前記反強磁性層および前記バイアス層
に、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａ
ｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少な
くとも１種または２種以上の元素と、Ｍｎとを含む合金
を用いることが好ましい。また、上記のスピンバルブ型
薄膜磁気素子の製造方法においては、前記第１の熱処理
温度は、２２０℃〜２４０℃の範囲であることが好まし
い。さらにまた、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子の
製造方法においては、前記第２の熱処理熱度は、２５０
℃〜２７０℃の範囲であることが好ましい。

【００４７】図１７は、ボトム型スピンバルブ型薄膜磁
気素子とトップ型スピンバルブ型薄膜磁気素子における
反強磁性層の熱処理温度と交換異方性磁界との関係を示
したグラフである。図１７から明らかなように、反強磁
性層と基板との距離が近い（または、固定磁性層の下に
反強磁性層が配置された）ボトム型スピンバルブ型薄膜
磁気素子の反強磁性層（■印）の交換異方性磁界は、２
００℃で既に発現し、２４０℃付近で６００（Ｏｅ）を
越えている。一方、反強磁性層と基板との距離がボトム
型スピンバルブ型薄膜磁気素子よりも遠い（または、固
定磁性層の上に反強磁性層が配置された）トップ型スピ
ンバルブ型薄膜磁気素子の反強磁性層（◆印）の交換異
方性磁界は、２４０℃付近で発現し、約２６０℃付近に
おいてようやく６００（Ｏｅ）を越えている。

【００４８】このように、反強磁性層と基板との距離が
近い（または、固定磁性層の下に反強磁性層が配置され
た）ボトム型スピンバルブ型薄膜磁気素子の反強磁性層
は、反強磁性層と基板との距離がボトム型スピンバルブ
型薄膜磁気素子よりも遠い（または、固定磁性層の上に
反強磁性層が配置された）トップ型スピンバルブ型薄膜
磁気素子と比較して、比較的低い熱処理温度で高い交換
異方性磁界が得られることがわかる。

【００４９】本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子は、
反強磁性層と基板との距離が近いボトム型スピンバルブ
型薄膜磁気素子であり、前記反強磁性層に使用される材
質と同様の材質によって形成されたバイアス層が反強磁
性層よりも基板から遠い位置に配置されている。また、
反強磁性層と基板との距離が近いボトム型スピンバルブ
型薄膜磁気素子は、固定磁性層の下に反強磁性層が配置
され、反強磁性層と基板との距離がボトム型スピンバル
ブ型薄膜磁気素子よりも遠いトップ型スピンバルブ型薄
膜磁気素子は、固定磁性層の上に反強磁性層が配置され
ている。

【００５０】したがって、本発明のスピンバルブ型薄膜
磁気素子の製造方法において、例えば、第１の磁界を印
加しつつ、第１の熱処理温度（２２０〜２４０℃）で前
記の積層体を熱処理すると、反強磁性層およびバイアス
層に交換異方性磁界が生じ、固定磁性層とフリー磁性層
の磁化方向を同一方向に固定される。また、反強磁性層
の交換異方性磁界は６００（Ｏｅ）以上となり、バイア
ス層の交換異方性磁界は１００（Ｏｅ）以下となり、反
強磁性層の交換異方性磁界が大きくなる。次に、第１の
磁界と直交する方向の第２の磁界を印加しつつ、第２の
熱処理温度（２５０〜２７０℃）で前記の積層体を熱処
理すると、バイアス層の交換異方性磁界が６００（Ｏ
ｅ）以上となり、先の熱処理にて発生したバイアス層の
交換異方性磁界よりも大きくなる。したがって、フリー
磁性層の磁化方向は、第１の磁界に対して交差する方向
となる。

【００５１】このとき、第２の磁界を先の熱処理にて発
生した反強磁性層の交換異方性磁界よりも小さくしてお
けば、反強磁性層に第２の磁界が印加されても、反強磁
性層の交換異方性磁界が劣化することがなく、固定磁性
層の磁化方向を固定したままにすることが可能になる。
このことにより、固定磁性層の磁化方向とフリー磁性層
の磁化方向とを交差する方向にすることができる。

【００５２】したがって、上記のスピンバルブ型薄膜磁
気素子の製造方法では、耐熱性に優れたＰｔＭｎ合金な
どの合金を反強磁性層だけでなくバイアス層にも使用
し、固定磁性層の磁化方向に悪影響を与えることなく、
バイアス層にフリー磁性層の磁化方向を固定磁性層の磁
化方向に対して交差する方向に揃える交換異方性磁界を
発生させることができ、フリー磁性層の磁化方向を固定
磁性層の磁化方向に対して交差する方向に揃えることが
できるため、耐熱性および再生信号波形の対称性に優れ
たスピンバルブ型薄膜磁気素子を提供することが可能と
なる。

【００５３】また、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子
の製造方法は、基板上に、反強磁性層と、固定磁性層
と、非磁性導電層と、フリー磁性層と、バイアス層とを
順次積層して積層体を形成し、前記積層体を熱処理する
方法であるので、前記積層体を形成するに際し、前記基
板と前記バイアス層との間に形成される各層の表面を大
気に触れさせることがなく、前記各層の表面が大気に触
れた場合のように、大気に触れた表面をイオンミリング
や逆スパッタによりクリーニングしてからその上の層を
形成する必要がないため、容易に製造することができ
る。また、再現性が良好な製造方法とすることができ
る。さらに、前記各層の表面をイオンミリングや逆スパ
ッタによりクリーニングする必要がないため、再付着物
によるコンタミや、表面の結晶状態の乱れによる交換異
方性磁界の発生に対する悪影響など、クリーニングする
ことに起因する不都合が生じない優れた製造方法とする
ことができる。

【００５４】また、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子
の製造方法では、前記バイアス層の一部を除去してトラ
ック幅に近い幅の凹部を形成するとともに、この凹部の
下に位置する前記フリー磁性層にトラック幅に相当する
幅のトラック溝を形成するので、前記バイアス層の厚み
にばらつきがある場合でも、前記トラック溝の底部にバ
イアス層が残ることがないため、トラック幅を精度よく
画定でき、高記録密度化に対応可能なスピンバルブ型薄
膜磁気素子を得ることができる。また、バイアス層を完
全に除去することが簡単であるため、容易に製造するこ
とができる。

【００５５】また、本発明の薄膜磁気ヘッドは、スライ
ダに上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子が備えられてな
ることを特徴とする。このような薄膜磁気ヘッドとする
ことで、耐久性および耐熱性に優れ、十分な交換異方性
磁界が得られる薄膜磁気ヘッドとすることができる。

【００５６】

【発明の実施の形態】以下、本発明のスピンバルブ型薄
膜磁気素子の実施形態について、図面を参照して詳しく
説明する。 ［第１の実施形態］図１は、本発明の第１の実施形態で
あるスピンバルブ型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面
側から見た場合の構造を示した断面図であり、図６およ
び図７は、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子を備え
た薄膜磁気ヘッドを示した図である。本発明のスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子の上下には、ギャップ層を介してシ
ールド層が形成され、スピンバルブ型薄膜磁気素子、ギ
ャップ層、及びシールド層で、再生用のＧＭＲヘッドｈ
１が構成されている。なお、前記再生用のＧＭＲヘッド
ｈ１に、記録用のインダクティブヘッドｈ２を積層して
もよい。

【００５７】このスピンバルブ型薄膜磁気素子を具備し
てなるＧＭＲヘッドｈ１は、図６に示すように、インダ
クティブヘッドｈ２と共にスライダ１５１のトレーリン
グ側端部１５１ｄに設けられて薄膜磁気ヘッド１５０を
構成し、ハードディスク等の磁気記録媒体の記録磁界を
検出することが可能になっている。なお、図１におい
て、磁気記録媒体の移動方向は図示Ｚ方向であり、磁気
記録媒体からの洩れ磁界の方向はＹ方向である。

【００５８】図６に示す薄膜磁気ヘッド１５０は、スラ
イダ１５１と、スライダ１５１の端面１５１ｄに備えら
れたＧＭＲヘッドｈ１及びインダクティブヘッドｈ２を
主体として構成されている。符号１５５は、スライダ１
５１の磁気記録媒体の移動方向の上流側であるリーディ
ング側を示し、符号１５６は、トレーリング側を示して
いる。このスライダ１５１の媒体対向面１５２には、レ
ール１５１ａ、１５１ａ、１５１ｂが形成され、各レー
ル同士間は、エアーグルーブ１５１ｃ、１５１ｃとされ
ている。

【００５９】図７に示すように、ＧＭＲヘッドｈ１は、
スライダ１５１の端面１５１ｄ上に形成された磁性合金
からなる下部シールド層１６３と、下部シールド層１６
３に積層された下部ギャップ層１６４と、媒体対向面１
５２から露出するスピンバルブ型薄膜磁気素子１と、ス
ピンバルブ型薄膜磁気素子１及び下部ギャップ層１６４
を覆う上部ギャップ層１６６と、上部ギャップ層１６６
を覆う上部シールド層１６７とから構成されている。上
部シールド層１６７は、インダクティブヘッドｈ２の下
部コア層と兼用とされている。

【００６０】インダクティブヘッドｈ２は、下部コア層
（上部シールド層）１６７と、下部コア層１６７に積層
されたギャップ層１７４と、コイル１７６と、コイル１
７６を覆う上部絶縁層１７７と、ギャップ層１７４に接
合され、かつコイル１７６側にて下部コア層１６７に接
合される上部コア層１７８とから構成されている。コイ
ル１７６は、平面的に螺旋状となるようにパターン化さ
れている。また、コイル１７６のほぼ中央部分にて上部
コア層１７８の基端部１７８ｂが下部コア層１６７に磁
気的に接続されている。また、上部コア層１７８には、
アルミナなどからなる保護層１７９が積層されている。

【００６１】図１に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子１
は、反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層、フリー磁
性層が一層ずつ形成された、いわゆるボトム型のシング
ルスピンバルブ型薄膜磁気素子である。また、この例の
スピンバルブ型薄膜磁気素子１は、エクスチェンジバイ
アス方式により、フリー磁性層の磁化方向を固定磁性層
の磁化方向に対して交差する方向に揃えるものである。
前記エクスチェンジバイアス方式は、不感領域があるた
め実効トラック幅の制御が困難であるハードバイアス方
式と比較して、高密度記録に対応するトラック幅の狭い
スピンバルブ型薄膜磁気素子に適した方式である。

【００６２】図１において、符号Ｋは基板を示してい
る。この基板Ｋの上には、Ａｌ₂Ｏ₃などからなる下地絶
縁層２００、下部シールド層１６３、下部ギャップ層１
６４、反強磁性層２が形成されている。さらに、前記反
強磁性層２の上には、固定磁性層３が形成され、この固
定磁性層３の上には、非磁性導電層４が形成され、さら
に、前記非磁性導電層４の上には、フリー磁性層５が形
成されている。前記フリー磁性層５は、固定磁性層３が
配置されている方向と反対側の面もしくは前記基板Ｋと
反対側の面に、トラック幅Ｔｗと同じ幅のトラック溝５
Ａが設けられた溝部５Ｂと、その両側の平坦部５Ｃ、５
Ｃとを有している。前記フリー磁性層５の平坦部５Ｃ、
５Ｃ上には、前記バイアス層６、６が設けられ、前記バ
イアス層６、６の上には、導電層８、８が形成されてい
る。

【００６３】前記基板Ｋは、Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ系セラミ
ックスなどの非磁性体により形成されている。

【００６４】前記反強磁性層２は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、
Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎ
ｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２
種以上の元素と、Ｍｎとを含む合金からなるものであ
る。これらの合金からなる反強磁性層２は、耐熱性、耐
食性に優れるという特徴を有している。

【００６５】特に、前記反強磁性層２は、下記の組成式
からなる合金であることが好ましい。 Ｘ_mＭｎ_100-m 但し、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのう
ちの少なくとも１種以上の元素であり、組成比を示すｍ
は、４８原子％≦ｍ≦６０原子％である。より好ましい
組成比を示すｍは、４８原子％≦ｍ≦５８原子％であ
る。

【００６６】更に、前記反強磁性層２は、下記の組成式
からなる合金であっても良い。 Ｐｔ_mＭｎ_100-m-nＺ_n 但し、Ｚは、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少
なくとも１種または２種以上の元素であり、組成比を示
すｍ、ｎは、４８原子％≦ｍ＋ｎ≦６０原子％、０．２
原子％≦ｎ≦４０原子％である。より好ましい組成比を
示すｍ、ｎは、４８原子％≦ｍ＋ｎ≦５８原子％、０．
２原子％≦ｎ≦４０原子％である。

【００６７】また、前記反強磁性層２は、下記の組成式
からなる合金であってもよい。 Ｐｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_j 但し、Ｌは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
ｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２種以上の元素
であり、組成比を示すｑ、ｊは、４８原子％≦ｑ＋ｊ≦
６０原子％、０．２原子％≦ｊ≦１０原子％である。ま
た、より好ましい組成比を示すｑ、ｊは、４８原子％≦
ｑ＋ｊ≦５８原子％、０．２原子％≦ｊ≦１０原子％で
ある。

【００６８】前記固定磁性層３は、例えば、Ｃｏ膜、Ｎ
ｉＦｅ合金、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮ
ｉ合金などで形成されている。図１に示す固定磁性層３
は、反強磁性層２に接して形成され、磁場中熱処理を施
すことにより、前記固定磁性層３と前記反強磁性層２と
の界面にて発生する交換結合による交換異方性磁界によ
り磁化されている。前記固定磁性層３の磁化方向は、図
示Ｙ方向、すなわち記録媒体から離れる方向（ハイト方
向）に固定されている。

【００６９】また、前記非磁性導電層４は、Ｃｕなどの
非磁性導電膜により形成されることが好ましい。

【００７０】また、前記フリー磁性層５は、前記固定磁
性層３と同様の材質などで形成されることが好ましい。
前記フリー磁性層５は、バイアス層６からのバイアス磁
界によって磁化され、図示Ｘ１方向と反対方向、すなわ
ち固定磁性層３の磁化方向と交差する方向に磁化方向が
揃えられている。前記フリー磁性層５が前記バイアス層
６により単磁区化されることによって、バルクハウゼン
ノイズの発生が防がれる。

【００７１】前記バイアス層６は、前記反強磁性層２と
同様に、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｕ、
Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少
なくとも１種または２種以上の元素と、Ｍｎとを含む合
金からなるものであり、磁場中熱処理により、フリー磁
性層５との界面にて交換異方性磁界が発現されて、フリ
ー磁性層５を一定の方向に磁化するものである。そし
て、これらの合金からなるバイアス層６は、耐熱性、耐
食性に優れるという特徴を有している。

【００７２】特に、前記バイアス層６は、下記の組成式
からなる合金であることが好ましい。 Ｘ_mＭｎ_100-m 但し、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのう
ちの少なくとも１種以上の元素であり、組成比を示すｍ
は、５２原子％≦ｍ≦６０原子％である。

【００７３】さらに、バイアス層６は、下記の組成式か
らなる合金であっても良い。 Ｐｔ_mＭｎ_100-m-nＺ_n 但し、Ｚは、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａ
ｇ、Ｃｒ、Ｎｉのうちの少なくとも１種または２種以上
の元素であり、組成比を示すｍ、ｎは、５２原子％≦ｍ
＋ｎ≦６０原子％、０．２原子％≦ｎ≦１０原子％であ
る。

【００７４】また、バイアス層６は、下記の組成式から
なる合金であってもよい。 Ｐｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_j 但し、Ｌは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
ｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２種以上の元素
であり、組成比を示すｑ、ｊは、５２原子％≦ｑ＋ｊ≦
６０原子％、０．２原子％≦ｊ≦１０原子％である。

【００７５】また、前記導電層８、８は、例えば、Ａ
ｕ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔａなどで形成されることが好ましい。

【００７６】このスピンバルブ型薄膜磁気素子１におい
ては、導電層８、８からフリー磁性層５、非磁性導電層
４、固定磁性層３に定常電流が与えられ、図示Ｚ方向に
走行する磁気記録媒体からの漏れ磁界が図示Ｙ方向に与
えられると、前記フリー磁性層５の磁化方向が図示Ｘ方
向と反対方向から図示Ｙ方向に向けて変動する。このフ
リー磁性層５内での磁化方向の変動と固定磁性層３の磁
化方向との関係で電気抵抗が変化し、この抵抗変化に基
づく電圧変化により磁気記録媒体からの漏れ磁界が検出
される。

【００７７】次に、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子１の製造方法を説明する。この製造方法は、スピンバ
ルブ型薄膜磁気素子１における反強磁性層２およびバイ
アス層６、６の位置によって、熱処理により発生する反
強磁性層２およびバイアス層６、６の交換異方性磁界の
大きさが相違することを利用してなされたものであり、
１度目の熱処理で固定磁性層３の磁化方向を固定し、２
度目の熱処理でフリー磁性層５の磁化方向を揃えるもの
である。

【００７８】即ち、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子１の製造方法では、基板Ｋ上に、反強磁性層２と、固
定磁性層３と、非磁性導電層４と、フリー磁性層５と、
バイアス層６とを順次積層して図２に示す積層体ａ１を
形成したのち、前記積層体ａ１にトラック幅Ｔｗ方向と
直交する方向である第１の磁界を印加しつつ、第１の熱
処理温度で熱処理し、前記反強磁性層２およびバイアス
層６に交換異方性磁界を発生させて、前記固定磁性層３
および前記フリー磁性層５の磁化を同一方向に固定する
と共に、前記反強磁性層２の交換異方性磁界を前記バイ
アス層６の交換異方性磁界よりも大とする。

【００７９】ついで、トラック幅Ｔｗ方向に前記バイア
ス層６の交換異方性磁界よりも大きく前記反強磁性層２
の交換異方性磁界よりも小さい第２の磁界を印加しつ
つ、前記第１の熱処理温度よりも高い第２の熱処理温度
で熱処理し、前記フリー磁性層５に前記固定磁性層３の
磁化方向と交差する方向のバイアス磁界を付与する。

【００８０】さらに、図３に示すように、熱処理された
前記積層体ａ１の上に、トラック幅Ｔｗに近い幅を開け
てレジストなどによるマスク２５０を形成する。さら
に、イオンミリングなどにより、図４に示すように、前
記バイアス層６の一部を除去してトラック幅Ｔｗに近い
幅の凹部６Ａを形成するとともに、この凹部６Ａの下に
位置する前記フリー磁性層５にトラック溝５Ａを形成
し、レジストなどのマスク２５０を除去する。

【００８１】前記トラック溝５Ａは、トラック幅Ｔｗと
同じ幅となるように形成されることが好ましい。また、
前記トラック溝５Ａは、１０〜５０Å程度の深さ５Ｈで
形成されることが好ましい。前記トラック溝５Ａの深さ
５Ｈが１０Å程度未満であると、例えば、バイアス層６
の厚さにばらつきがある場合などに、除去されるべきバ
イアス層６のすべてが除去されず、トラック溝５Ａの底
部５Ｄにバイアス層６が残る恐れがあるため好ましくな
い。一方、前記トラック溝５Ａが５０Å程度を越える深
さ５Ｈであると、イオンミリングなどのエッチング深さ
のばらつきにより、フリー磁性層５にばらつきが生じや
すくなるため好ましくない。

【００８２】ついで、図５に示すように、凹部６Ａ、ト
ラック溝５Ａおよびバイアス層６の平坦部の一部に乗り
上げるようにリフトオフレジスト２５１を形成する。さ
らに、リフトオフレジスト２５１の表面に導電層８ａを
形成するとともに、バイアス層６が露出している平坦部
に導電層８を形成する。その後、リフトオフレジスト２
５１を除去すると、図１のような前記バイアス層６上
に、前記フリー磁性層５に検出電流を与える導電層８、
８が形成されたスピンバルブ型薄膜磁気素子１が得られ
る。

【００８３】次に、反強磁性層の熱処理温度と交換異方
性磁界との関係について、図１７、図１９、図２０を参
照して詳しく説明する。図１７に示した■印は、基板と
フリー磁性層の間に反強磁性層を配置したボトム型シン
グルスピンバルブ薄膜磁気素子の交換異方性磁界の熱処
理依存性を示し、図１７に示した◆印は、フリー磁性層
よりも基板から離れた位置に反強磁性層を配置したトッ
プ型シングルスピンバルブ薄膜磁気素子の交換異方性磁
界の熱処理依存性を示す。従って、◆印のトップ型シン
グルスピンバルブ薄膜磁気素子の反強磁性層は、■印の
ボトム型シングルスピンバルブ薄膜磁気素子の反強磁性
層よりも、基板から離れた位置に設けられていることに
なる。

【００８４】具体的には、図１７に示した◆印で示され
るトップ型スピンバルブ型薄膜磁気素子は、図１９に示
すように、Ｓｉ基板Ｋの上に、Ａｌ₂Ｏ₃（１０００）か
らなる下地絶縁層２００、Ｔａ（５０）からなる下地層
２１０、ＮｉＦｅ合金（７０）およびＣｏ（１０）の２
層からなるフリー磁性層５、Ｃｕ（３０）からなる非磁
性導電層４、Ｃｏ（２５）からなる固定磁性層３、Ｐｔ
_55.4Ｍｎ_44.6（３００）からなる反強磁性層２、Ｔａ
（５０）からなる保護層２２０の順に形成された構成の
ものである。

【００８５】また、図１７に示した■印で示されるボト
ム型スピンバルブ型薄膜磁気素子は、図２０に示すよう
に、Ｓｉ基板Ｋの上に、Ａｌ₂Ｏ₃（１０００）からなる
下地絶縁層２００、Ｔａ（３０）からなる下地層２１
０、Ｐｔ_55.4Ｍｎ_44.6（３００）からなる反強磁性層
２、Ｃｏ（２５）からなる固定磁性層３、Ｃｕ（２６）
からなる非磁性導電層４、Ｃｏ（１０）およびＮｉＦｅ
合金（７０）の２層からなるフリー磁性層５、Ｔａ（５
０）からなる保護層２２０の順に形成された構成のもの
である。なお、カッコ内は各層の厚さを示し、単位はオ
ングストロームである。

【００８６】また、図１７に示した◆印で示されるトッ
プ型スピンバルブ型薄膜磁気素子は、固定磁性層３の上
側に配置され、基板Ｋと反強磁性層２との間にフリー磁
性層５、非磁性導電層４、固定磁性層３が挟まれて形成
されている。一方、図１７に示した■印で示されるボト
ム型スピンバルブ型薄膜磁気素子は、固定磁性層３の下
側に配置され、基板Ｋと反強磁性層２との間には、固定
磁性層３、非磁性導電層４、フリー磁性層５が形成され
ていない。

【００８７】図１７に示すように、■印で示す反強磁性
層２（Ｐｔ_55.4Ｍｎ_44.6）の交換異方性磁界は、２２０
℃を過ぎて上昇しはじめ、２４０℃を越えると７００
（Ｏｅ）程度になって一定となる。また、◆印で示す反
強磁性層２（Ｐｔ_54.4Ｍｎ_45.6）の交換異方性磁界は、
２４０℃を過ぎて上昇し、２６０℃を超えると６００
（Ｏｅ）を越えて一定となる。このように、基板に近い
位置に配置された反強磁性層２（■印）は、基板より離
れた位置に配置された反強磁性層２（◆印）と比較し
て、比較的低い熱処理温度で高い交換異方性磁界が得ら
れることがわかる。

【００８８】本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子１の
製造方法は、上述した反強磁性層の性質を利用したもの
である。すなわち、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子１は、反強磁性層２と基板Ｋとの距離が近い（また
は、固定磁性層の下に反強磁性層が配置された）ボトム
型スピンバルブ型薄膜磁気素子１であり、前記反強磁性
層２に使用される合金と同様の合金によって形成された
バイアス層６が反強磁性層２よりも基板Ｋから遠い位置
に配置されている。

【００８９】したがって、例えば、前記積層体ａ１に、
第１の磁界を印加しつつ、第１の熱処理温度（２２０〜
２４０℃）で前記の積層体ａ１を熱処理すると、反強磁
性層２およびバイアス層６に交換異方性磁界が生じ、固
定磁性層３とフリー磁性層５の磁化方向が同一方向に固
定される。また、反強磁性層２の交換異方性磁界は６０
０（Ｏｅ）以上となり、バイアス層６の交換異方性磁界
は１００（Ｏｅ）以下となり、反強磁性層２の交換異方
性磁界が大きくなる。次に、第１の磁界と直交する方向
の第２の磁界を印加しつつ、第２の熱処理温度（２５０
〜２７０℃）で前記積層体ａ１を熱処理すると、バイア
ス層６の交換異方性磁界が６００（Ｏｅ）以上となり、
先の熱処理にて発生したバイアス層６の交換異方性磁界
よりも大きくなる。したがって、フリー磁性層５の磁化
方向は、第１の磁界に対して交差する方向となる。

【００９０】このとき、第２の磁界を先の熱処理にて発
生した反強磁性層２の交換異方性磁界よりも小さくして
おけば、反強磁性層２に第２の磁界が印加されても、反
強磁性層２の交換異方性磁界が劣化することがなく、固
定磁性層３の磁化方向を固定したままにすることが可能
になる。このことにより、固定磁性層３の磁化方向とフ
リー磁性層５の磁化方向とを交差する方向にすることが
できる。

【００９１】第１の熱処理温度は、２２０℃〜２４０℃
の範囲とすることが好ましい。第１の熱処理温度が２２
０℃未満であると、反強磁性層２の交換異方性磁界が２
００（Ｏｅ）以下となって、固定磁性層３の磁化が高く
ならず、固定磁性層３の磁化方向が２度目の熱処理によ
りフリー磁性層５の磁化方向と同一方向に磁化されてし
まうので好ましくない。一方、第１の熱処理温度が２４
０℃を越えると、バイアス層６の交換異方性磁界が大き
くなって、フリー磁性層５の磁化が強い磁場をかけない
と動きにくくなり、第２の熱処理時に前記フリー磁性層
５の磁化方向を固定磁性層３の磁化方向に対して交差す
る方向に揃えられなくなるので好ましくない。また、第
１の熱処理温度を２３０℃〜２４０℃の範囲とすれば、
反強磁性層２の交換異方性磁界を４００（Ｏｅ）以上と
することができ、固定磁性層３の交換異方性磁界を大き
くすることができるのでより好ましい。

【００９２】第２の熱処理温度は、２５０℃〜２７０℃
の範囲とすることが好ましい。第２の熱処理温度が２５
０℃未満であると、バイアス層６の交換異方性磁界を４
００（Ｏｅ）以上にすることができなくなって、フリー
磁性層５の縦バイアス磁界を大きくすることができなく
なるので好ましくない。また、第１の熱処理にて固定し
たフリー磁性層５の磁化方向を、固定磁性層３の磁化方
向と交差する方向に揃えることができなくなるので好ま
しくない。一方、第２の熱処理温度が２７０℃を越えて
も、もはやバイアス層６の交換異方性磁界は一定となっ
て増大せず、層界面での熱拡散などによる磁気抵抗効果
の劣化を引き起こすので好ましくない。

【００９３】また、図１８から示唆されるように、反強
磁性層２とバイアス層６の組成を適宜異なった組成に調
整することにより、第１の熱処理後で得られる反強磁性
層６の交換異方性磁界をより大きく、かつ第１の熱処理
後にバイアス層６に交換異方性磁界がほとんど発生しな
いような第２の熱処理にとって好ましい状態とすること
もできる。

【００９４】次に、熱処理温度が２４５℃または２７０
℃である場合における反強磁性層の組成と交換異方性磁
界との関係について図１８を参照して詳しく説明する。
図示△印及び▲印は、フリー磁性層よりも基板から離れ
た位置に反強磁性層を配置した（または、固定磁性層の
上に反強磁性層が配置された）トップ型シングルスピン
バルブ薄膜磁気素子の反強磁性層の組成と交換異方性磁
界との関係を示すものであり、図示△印は２７０℃、図
示▲印は２４５℃で熱処理したものである。図示○印及
び●印は、基板とフリー磁性層の間に反強磁性層を配置
した（または、固定磁性層の下に反強磁性層が配置され
た）ボトム型シングルスピンバルブ薄膜磁気素子の反強
磁性層の組成と交換異方性磁界との関係を示すものであ
り、図示○印は２７０℃、図示●印は２４５℃で熱処理
したものである。

【００９５】具体的には、△印及び▲印で示したトップ
型スピンバルブ型薄膜磁気素子は、図１９に示すよう
に、Ｓｉ基板Ｋの上に、Ａｌ₂Ｏ₃（１０００）からなる
下地絶縁層２００、Ｔａ（５０）からなる下地層２１
０、ＮｉＦｅ合金（７０）およびＣｏ（１０）の２層か
らなるフリー磁性層５、Ｃｕ（３０）からなる非磁性導
電層４、Ｃｏ（２５）からなる固定磁性層３、Ｐｔ_mＭ
ｎ_t（３００）からなる反強磁性層２、Ｔａ（５０）か
らなる保護層２２０の順に形成された構成のものであ
る。

【００９６】一方、○印及び●印で示したボトム型スピ
ンバルブ型薄膜磁気素子は、図２０に示すように、Ｓｉ
基板Ｋの上に、Ａｌ₂Ｏ₃（１０００）からなる下地絶縁
層２００、Ｔａ（３０）からなる下地層２１０、Ｐｔ_m
Ｍｎ_t（３００）からなる反強磁性層２、Ｃｏ（２５）
からなる固定磁性層３、Ｃｕ（２６）からなる非磁性導
電層４、Ｃｏ（１０）およびＮｉＦｅ合金（７０）の２
層からなるフリー磁性層５、Ｔａ（５０）からなる保護
層２２０の順に形成された構成のものである。尚、カッ
コ内は、各層の厚さを示し、単位はオングストロームで
ある。

【００９７】本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素子１の
製造方法では、図１８に示すボトム型スピンバルブ型薄
膜磁気素子およびトップ型スピンバルブ型薄膜磁気素子
の反強磁性層の性質を利用している。すなわち、ボトム
型スピンバルブ型薄膜磁気素子である本発明のスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子１では、反強磁性層２に使用される
合金の組成範囲は、図１８に示すボトム型スピンバルブ
型薄膜磁気素子の反強磁性層と同様とすることが好まし
く、前記バイアス層６に使用される合金の組成範囲は、
図１８に示すトップ型スピンバルブ型薄膜磁気素子の反
強磁性層と同様とすることが好ましい。

【００９８】また、図１８から明らかなように、ボトム
型スピンバルブ型薄膜磁気素子の反強磁性層、ここでは
前記反強磁性層２をＸ_mＭｎ_100-m（但し、Ｘは、Ｐｔ、
Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少なくとも１種
以上の元素）からなる合金としたときは、組成比を示す
ｍが、４８原子％≦ｍ≦６０原子％であることが好まし
い。ｍが４８原子％未満または６０原子％以上を越える
と、熱処理温度２７０℃の第２の熱処理を行っても、Ｘ
_mＭｎ_100-mの結晶格子がＬ１₀型の規則格子へと規則化
しにくくなり、反強磁性特性を示さなくなる。即ち、一
方向交換結合磁界を示さなくなるので好ましくない。

【００９９】また、ｍのより好ましい範囲は、４８原子
％≦ｍ≦５８原子％である。ｍが４８原子％未満または
５８原子％以上を越えると、熱処理温度２４５℃の第１
の熱処理を行っても、Ｘ_mＭｎ_100-mの結晶格子がＬ１₀
型の規則格子へと規則化しにくくなり、反強磁性特性を
示さなくなる。即ち、一方向交換結合磁界（交換異方性
磁界）を示さなくなるので好ましくない。

【０１００】また、ボトム型スピンバルブ型薄膜磁気素
子の反強磁性層、すなわち前記反強磁性層２をＰｔ_mＭ
ｎ_100-m-nＺ_n（但し、Ｚは、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、
Ｏｓのうちの少なくとも１種または２種以上の元素）と
したとき、組成比を示すｍ、ｎは、４８原子％≦ｍ＋ｎ
≦６０原子％、０．２原子％≦ｎ≦４０原子％であるこ
とが好ましい。ｍ＋ｎが４８原子％未満または６０原子
％を越えると、熱処理温度２７０℃の第２の熱処理を行
っても、Ｐｔ_mＭｎ_100-m-nＺ_nの結晶格子がＬ１₀型の規
則格子へと規則化しにくくなり、反強磁性特性を示さな
くなる。即ち、一方向性交換結合磁界を示さなくなるの
で好ましくない。また、ｎが０．２原子％未満である
と、反強磁性層の結晶格子の規則化の促進効果、すなわ
ち、交換異方性磁界を大きくする効果が十分に現れない
ので好ましくなく、ｎが４０原子％を越えると、逆に交
換異方性磁界が減少するので好ましくない。

【０１０１】また、ｍ＋ｎのより好ましい範囲は、４８
原子％≦ｍ＋ｎ≦５８原子％である。ｍ＋ｎが４８原子
％未満または５８原子％を越えると、熱処理温度２４５
℃の第１の熱処理を行っても、Ｐｔ_mＭｎ_100-m-nＺ_nの
結晶格子がＬ１₀型の規則格子へと規則化しにくくな
り、反強磁性特性を示さなくなる。即ち、一方向性交換
結合磁界を示さなくなるので好ましくない。

【０１０２】また、ボトム型スピンバルブ型薄膜磁気素
子の反強磁性層、すなわち前記反強磁性層２をＰｔ_qＭ
ｎ_100-q-jＬ_j（但し、Ｌは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、
Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または
２種以上の元素）としたとき、組成比を示すｑ、ｊは、
４８原子％≦ｑ＋ｊ≦６０原子％、０．２原子％≦ｊ≦
１０原子％であることが好ましい。ｑ＋ｊが４８原子％
未満または６０原子％を越えると、熱処理温度２７０℃
の第２の熱処理を行っても、Ｐｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_jの結
晶格子がＬ１₀型の規則格子へと規則化しにくくなり、
反強磁性特性を示さなくなる。即ち、一方向交換結合磁
界を示さなくなるので好ましくない。また、ｊが０．２
原子％未満であると、元素Ｌの添加による一方向性交換
結合磁界の改善効果が十分に現れないので好ましくな
く、ｊが１０原子％を越えると、一方向性交換異方性磁
界が低下してしまうので好ましくない。

【０１０３】また、ｑ＋ｊのより好ましい範囲は、４８
原子％≦ｑ＋ｊ≦５８原子％である。ｑ＋ｊが４８原子
％未満または５８原子％を越えると、熱処理温度２４５
℃の第１の熱処理を行っても、Ｐｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_jの
結晶格子がＬ１₀型の規則格子へと規則化しにくくな
り、反強磁性特性を示さなくなる。即ち、一方向性交換
結合磁界を示さなくなるので好ましくない。

【０１０４】図１８から明らかなように、トップ型スピ
ンバルブ型薄膜磁気素子の反強磁性層、ここでは前記バ
イアス層６をＸ_mＭｎ_100-m（但し、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、
Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少なくとも１種以上の
元素）からなる合金としたときは、組成比を示すｍが、
５２原子％≦ｍ≦６０原子％であることが好ましい。ｍ
が５２原子％未満または６０原子％を越えると、熱処理
温度２７０℃の第２の熱処理を行っても、Ｘ_mＭｎ_100-m
の結晶格子がＬ１₀型の規則格子へと規則化しにくくな
り、反強磁性特性を示さなくなる。即ち、一方向性交換
結合磁界を示さなくなるので好ましくない。

【０１０５】また、トップ型スピンバルブ型薄膜磁気素
子の反強磁性層、すなわち前記バイアス層６をＰｔ_mＭ
ｎ_100-m-nＺ_n（但し、Ｚは、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、
Ｏｓのうちの少なくとも１種または２種以上の元素）と
したとき、組成比を示すｍ、ｎは、５２原子％≦ｍ＋ｎ
≦６０原子％、０．２原子％≦ｎ≦４０原子％であるこ
とが好ましい。ｍ＋ｎが５２原子％未満または６０原子
％を越えると、熱処理温度２７０℃の第２の熱処理を行
っても、Ｐｔ_mＭｎ_100-m-nＺ_nの結晶格子がＬ１₀型の規
則格子へと規則化しにくくなり、反強磁性特性を示さな
くなる。即ち、一方向性交換結合磁界を示さなくなるの
で好ましくない。また、ｎが０．２原子％未満である
と、反強磁性層の結晶格子の規則化の促進効果、すなわ
ち、交換異方性磁界を大きくする効果が十分に現れない
ので好ましくなく、ｎが４０原子％を越えると、逆に交
換異方性磁界が減少するので好ましくない。

【０１０６】また、トップ型スピンバルブ型薄膜磁気素
子の反強磁性層、すなわち前記バイアス層６をＰｔ_qＭ
ｎ_100-q-jＬ_j（但し、Ｌは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、
Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または
２種以上の元素）としたとき、組成比を示すｑ、ｊは、
５２原子％≦ｑ＋ｊ≦６０原子％、０．２原子％≦ｊ≦
１０原子％であることが好ましい。ｑ＋ｊが５２原子％
未満または６０原子％を越えると、熱処理温度２７０℃
の第２の熱処理を行っても、Ｐｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_jの結
晶格子がＬ１₀型の規則格子へと規則化しにくくなり、
反強磁性特性を示さなくなる。即ち、一方向性交換結合
磁界を示さなくなるので好ましくない。また、ｊが０．
２原子％未満であると、元素Ｌの添加による一方向性交
換結合磁界の改善効果が十分に現れないので好ましくな
く、ｊが１０原子％を越えると、一方向性交換異方性磁
界が低下してしまうので好ましくない。

【０１０７】また、図１８から明らかなように、ボトム
型スピンバルブ型薄膜磁気素子の反強磁性層ここでは前
記反強磁性層２、およびトップ型スピンバルブ型薄膜磁
気素子の反強磁性層ここでは前記バイアス層６がＸ_mＭ
ｎ_100-m（但し、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒ
ｕ、Ｏｓのうちの少なくとも１種以上の元素）からなる
合金としたとき、前記反強磁性層および前記バイアス層
の組成比を示すｍが、５２原子％≦ｍ≦５８原子％であ
ることが好ましい。

【０１０８】ｍが５２原子％未満であると、熱処理温度
２７０℃の第２の熱処理を行っても、前記バイアス層６
を構成するＸ_mＭｎ_100-mの結晶格子がＬ１₀型の規則格
子へと規則化しにくくなり、反強磁性特性を示さなくな
る。即ち、一方向性交換結合磁界を示さなくなるので好
ましくない。また、ｍが５８原子％を越えると、熱処理
温度２４５℃の第１の熱処理を行っても前記反強磁性層
２を構成するＸ_mＭｎ_100-mの結晶格子がＬ１₀型の規則
格子へと規則化しにくくなり、反強磁性特性を示さなく
なる。即ち、一方向性交換結合磁界を示さなくなるので
好ましくない。

【０１０９】また、前記反強磁性層２および前記バイア
ス層６が、Ｘ_mＭｎ_100-mからなる合金としたとき、反強
磁性層２およびバイアス層６の組成比を示すｍが、５２
原子％≦ｍ≦５６．５原子％であることがより好まし
い。ｍが５２原子％未満であると、熱処理温度２７０℃
の第２の熱処理を行っても、バイアス層６を構成するＸ
_mＭｎ_100-mの結晶格子がＬ１₀型の規則格子へと規則化
しにくくなり、反強磁性特性を示さなくなる。即ち、一
方向性交換結合磁界を示さなくなるので好ましくない。
また、ｍが５６．５原子％を越えると、熱処理温度２４
５℃の第１の熱処理を行った場合に、反強磁性層２によ
る交換異方性磁界がバイアス層６による交換異方性磁界
よりも大きくなるがその差は小さく、熱処理温度２７０
℃の第２の熱処理の際に、固定磁性層３がフリー磁性層
５の磁化と同一の方向に磁化されたり、第２の熱処理の
際にフリー磁性層５の磁化方向と固定磁性層３の磁化方
向とを直交方向に揃え難くなるので好ましくない。

【０１１０】また、前記反強磁性層２およびバイアス層
６が、Ｘ_mＭｎ_100-mからなる合金としたとき、反強磁性
層２およびバイアス層６の組成比を示すｍが、５２原子
％≦ｍ≦５５．２原子％であることが最も好ましい。ｍ
が５２原子％未満であると、熱処理温度２７０℃の第２
の熱処理を行っても、バイアス層６を構成するＸ_mＭｎ
_100-mの結晶格子がＬ１₀型の規則格子へと規則化しにく
くなり、反強磁性特性を示さなくなる。即ち、一方向性
交換結合磁界を示さなくなるので好ましくない。また、
ｍが５５．２原子％を越えると、熱処理温度２４５℃の
第１の熱処理を行った場合に、反強磁性層２の交換結合
磁界がバイアス層６の交換結合磁界よりも大きくなるが
その差は小さく、熱処理温度２７０℃の第２の熱処理の
際に、固定磁性層３がフリー磁性層５の磁化と同一の方
向に磁化されたり、第２の熱処理の際に、フリー磁性層
５の磁化方向と固定磁性層３の磁化方向とを直交方向に
揃え難くなるので好ましくない。

【０１１１】従って、反強磁性層２およびバイアス層６
の上記組成比が５２原子％≦ｍ≦５５．２原子％であれ
ば、第１の熱処理時に反強磁性層２の交換異方性磁界が
バイアス層６の交換結合磁界よりもより大きくなり、第
２の熱処理を行った後も反強磁性層２とバイアス層６の
交換結合磁界の差が大きくなるので、磁気記録媒体から
の信号磁界の印加に対し、固定磁性層３の磁化方向は変
化せずに固定され、フリー磁性層５の磁化方向はスムー
ズに変化することができるため好ましい。

【０１１２】また、反強磁性層２およびバイアス層６
が、Ｐｔ_mＭｎ_100-m-nＺ_n（但し、Ｚは、Ｐｄ、Ｉｒ、
Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少なくとも１種または２種以
上の元素）としたとき、組成比を示すｍ、ｎは、５２原
子％≦ｍ＋ｎ≦５８原子％、０．２原子％≦ｎ≦４０原
子％であることが好ましい。

【０１１３】ｍ＋ｎが５２原子％未満であると、熱処理
温度２７０℃の第２の熱処理を行っても、前記バイアス
層６を構成するＰｔ_mＭｎ_100-m-nＺ_nの結晶格子がＬ１₀
型の規則格子へと規則化しにくくなり、反強磁性特性を
示さなくなる。即ち、一方向性交換結合磁界を示さなく
なるので好ましくない。また、ｍ＋ｎが５８原子％を越
えると、熱処理温度２４５℃の第１の熱処理を行って
も、前記反強磁性層２を構成するＰｔ_mＭｎ_100-m-nＺ_n
の結晶格子がＬ１₀型の規則格子へと規則化しにくくな
り、反強磁性特性を示さなくなる。即ち、一方向性交換
結合磁界を示さなくなるので好ましくない。また、ｎが
０．２原子％未満であると、元素Ｚの添加による一方向
性交換結合磁界の改善効果が十分に現れないので好まし
くなく、ｎが４０原子％を越えると、一方向性交換結合
磁界が低下してしまうので好ましくない。

【０１１４】また、前記反強磁性層２およびバイアス層
６が、Ｐｔ_mＭｎ_100-m-nＺ_nからなる合金としたとき、
組成比を示すｍ、ｎが、５２原子％≦ｍ＋ｎ≦５６．５
原子％、０．２原子％≦ｎ≦４０原子％であることがよ
り好ましい。

【０１１５】ｍ＋ｎが５２原子％未満であると、熱処理
温度２７０℃の第２の熱処理を行っても、Ｐｔ_mＭｎ
_100-m-nＺ_nの結晶格子がＬ１₀型の規則格子へと規則化
しにくくなり、反強磁性特性を示さなくなる。即ち、一
方向性交換結合磁界を示さなくなるので好ましくない。
また、ｍ＋ｎが５６．５原子％を越えると、熱処理温度
２４５℃の第１の熱処理を行った場合に、反強磁性層２
による交換異方性磁界がバイアス層６による交換異方性
磁界よりも大きくなるがその差は小さく、熱処理温度２
７０℃の第２の熱処理の際に、固定磁性層３がフリー磁
性層５の磁化と同一の方向に磁化されたり、第２の熱処
理の際に、フリー磁性層５の磁化方向と固定磁性層３の
磁化方向とを直交方向に揃え難くなるので好ましくな
い。また、ｎが０．２原子％未満であると、元素Ｚの添
加による一方向性交換結合磁界の改善効果が十分に現れ
ないので好ましくなく、ｎが４０原子％を越えると、一
方向性交換結合磁界が低下してしまうので好ましくな
い。

【０１１６】更に、前記反強磁性層２およびバイアス層
６が、Ｐｔ_mＭｎ_100-m-nＺ_nからなる合金としたとき、
組成比を示すｍ、ｎが、５２原子％≦ｍ＋ｎ≦５５．２
原子％、０．２原子％≦ｎ≦４０原子％であることがよ
り好ましい。

【０１１７】ｍが５２原子％未満であると、熱処理温度
２７０℃の第２の熱処理を行っても、バイアス層６を構
成するＰｔ_mＭｎ_100-m-nＺ_nの結晶格子がＬ１₀型の規則
格子へと規則化しにくくなり、反強磁性特性を示さなく
なる。即ち、一方向性交換結合磁界を示さなくなるので
好ましくない。また、ｍ＋ｎが５５．２原子％を越える
と、熱処理温度２４５℃の第１の熱処理を行った場合
に、反強磁性層２の交換結合磁界がバイアス層６の交換
結合磁界よりも大きくなるがその差は小さく、熱処理温
度２７０℃の第２の熱処理の際に、固定磁性層３がフリ
ー磁性層５の磁化と同一の方向に磁化されたり、第２の
熱処理の際に、フリー磁性層５の磁化方向と固定磁性層
３の磁化方向とを直交方向に揃え難くなるので好ましく
ない。また、ｎが０．２原子％未満であると、元素Ｚの
添加による一方向性交換結合磁界の改善効果が十分に現
れないので好ましくなく、ｎが４０原子％を越えると、
一方向性交換結合磁界が低下してしまうので好ましくな
い。

【０１１８】従って、反強磁性層２およびバイアス層６
の上記組成比が５２原子％≦ｍ＋ｎ≦５５．２原子％で
あり、０．２原子％≦ｎ≦４０原子％であれば、第１の
熱処理時に反強磁性層２の交換異方性磁界がバイアス層
６の交換結合磁界よりもより大きくなり、第２の熱処理
を行った後も反強磁性層２とバイアス層６の交換結合磁
界の差が大きくなるので、磁気記録媒体からの信号磁界
の印加に対し、固定磁性層３の磁化方向は変化せずに固
定され、フリー磁性層５の磁化方向はスムーズに変化す
ることができるため好ましい。

【０１１９】また、反強磁性層２およびバイアス層６
が、Ｐｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_j（但し、Ｌは、Ａｕ、Ａｇ、
Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくと
も１種または２種以上の元素）としたとき、組成比を示
すｑ、ｊは、５２原子％≦ｑ＋ｊ≦５８原子％、０．２
原子％≦ｊ≦１０原子％であることが好ましい。

【０１２０】ｑ＋ｊが５２原子％未満であると、熱処理
温度２７０℃の第２の熱処理を行っても、前記バイアス
層６を構成するＰｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_jの結晶格子がＬ１₀
型の規則格子へと規則化しにくくなり、反強磁性特性を
示さなくなる。即ち、一方向性交換結合磁界を示さなく
なるので好ましくない。また、ｑ＋ｊが５８原子％を越
えると、熱処理温度２４５℃の第１の熱処理を行って
も、前記反強磁性層２を構成するＰｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_j
の結晶格子がＬ１₀型の規則格子へと規則化しにくくな
り、反強磁性特性を示さなくなる。即ち、一方向性交換
結合磁界を示さなくなるので好ましくない。また、ｊが
０．２原子％未満であると、元素Ｌの添加による一方向
性交換結合磁界の改善効果が十分に現れないので好まし
くなく、ｊが１０原子％を越えると、一方向性交換結合
磁界が低下してしまうので好ましくない。

【０１２１】また、前記反強磁性層２およびバイアス層
６が、Ｐｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_jからなる合金としたとき、
組成比を示すｑ、ｊが、５２原子％≦ｑ＋ｊ≦５６．５
原子％、０．２原子％≦ｊ≦１０原子％であることがよ
り好ましい。

【０１２２】ｑ＋ｊが５２原子％未満であると、熱処理
温度２７０℃の第２の熱処理を行っても、前記バイアス
層６を構成するＰｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_jの結晶格子がＬ１₀
型の規則格子へと規則化しにくくなり、反強磁性特性を
示さなくなる。即ち、一方向性交換結合磁界を示さなく
なるので好ましくない。また、ｑ＋ｊが５６．５原子％
を越えると、熱処理温度２４５℃の第１の熱処理を行っ
た場合に、反強磁性層２による交換異方性磁界がバイア
ス層６による交換異方性磁界よりも大きくなるがその差
は小さく、熱処理温度２７０℃の第２の熱処理の際に、
固定磁性層３がフリー磁性層５の磁化と同一の方向に磁
化されたり、第２の熱処理の際に、フリー磁性層５の磁
化方向と固定磁性層３の磁化方向とを直交方向に揃え難
くなるので好ましくない。また、ｊが０．２原子％未満
であると、元素Ｌの添加による一方向性交換結合磁界の
改善効果が十分に現れないので好ましくなく、ｊが１０
原子％を越えると、一方向性交換結合磁界が低下してし
まうので好ましくない。

【０１２３】更に、前記反強磁性層２およびバイアス層
６が、Ｐｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_jからなる合金としたとき、
組成比を示すｑ、ｊが、５２原子％≦ｑ＋ｊ≦５５．２
原子％、０．２原子％≦ｊ≦１０原子％であることがよ
り好ましい。

【０１２４】ｑが５２原子％未満であると、熱処理温度
２７０℃の第２の熱処理を行っても、バイアス層６を構
成するＰｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_jの結晶格子がＬ１₀型の規則
格子へと規則化しにくくなり、反強磁性特性を示さなく
なる。即ち、一方向性交換結合磁界を示さなくなるので
好ましくない。また、ｑ＋ｊが５５．２原子％を越える
と、熱処理温度２４５℃の第１の熱処理を行った場合
に、反強磁性層２の交換結合磁界がバイアス層６の交換
結合磁界よりも大きくなるがその差は小さく、熱処理温
度２７０℃の第２の熱処理の際に、固定磁性層３がフリ
ー磁性層５の磁化と同一の方向に磁化されたり、第２の
熱処理の際に、フリー磁性層５の磁化方向と固定磁性層
３の磁化方向とを直交方向に揃え難くなるので好ましく
ない。また、ｊが０．２原子％未満であると、元素Ｌの
添加による一方向性交換結合磁界の改善効果が十分に現
れないので好ましくなく、ｊが１０原子％を越えると、
一方向性交換結合磁界が低下してしまうので好ましくな
い。

【０１２５】従って、反強磁性層２およびバイアス層６
の上記組成比が５２原子％≦ｑ＋ｊ≦５５．２原子％で
あり、０．２原子％≦ｊ≦１０原子％であれば、第１の
熱処理時に反強磁性層２の交換異方性磁界がバイアス層
６の交換結合磁界よりもより大きくなり、第２の熱処理
を行った後も反強磁性層２とバイアス層６の交換結合磁
界の差が大きくなるので、磁気記録媒体からの信号磁界
の印加に対し、固定磁性層３の磁化方向は変化せずに固
定され、フリー磁性層５の磁化方向はスムーズに変化す
ることができるため好ましい。

【０１２６】また、ボトム型スピンバルブ型薄膜磁気素
子の反強磁性層ここでは前記反強磁性層２の組成と、ト
ップ型スピンバルブ型薄膜磁気素子の反強磁性層ここで
は前記バイアス層６の組成を異ならしめ、例えば反強磁
性層２のＭｎ濃度をバイアス層６のＭｎ濃度よりも多く
することにより、第１の熱処理後の両者の交換結合磁界
の差をより顕著にでき、第２の熱処理後にフリー磁性層
５と固定磁性層３の磁化をより確実に直交状態とするこ
とが可能となる。また、第２の熱処理後のＭｎ濃度を異
ならしめた反強磁性層２とバイアス層６の両者の交換異
方性磁界の差を、さらに顕著にすることができ、磁気記
録媒体からの信号磁界の印加に対し、固定磁性層３の磁
化方向は変化せずに固定され、フリー磁性層５の磁化方
向はスムーズに変化することが可能となる。

【０１２７】すなわち、バイアス層６を、Ｘ_mＭｎ_100-m
（Ｘが、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの
少なくとも１種以上の元素、組成比を示すｍが５２原子
％≦ｍ≦６０原子％）からなる合金とし、反強磁性層２
を、Ｘ_mＭｎ_100-m（Ｘが、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒ
ｕ、Ｏｓのうちの少なくとも１種以上の元素、組成比を
示すｍが、４８原子％≦ｍ≦５８原子％）からなる合金
とすることが好ましい。

【０１２８】バイアス層６の組成を示すｍが、５２原子
％未満若しくは６０原子％を越えると、図１８に示すよ
うに、熱処理温度２７０℃の第２の熱処理を行っても、
バイアス層６を構成するＸ_mＭｎ_100-mの結晶格子がＬ１
₀型の規則格子へと規則化しにくくなり、反強磁性特性
を示さなくなる。即ち、一方向交換結合磁界を示さなく
なるので好ましくない。また、反強磁性層２の組成を示
すｍが、４８原子％未満若しくは５８原子％を越える
と、熱処理温度２４５℃の第１の熱処理を行っても反強
磁性層２を構成するＸ_mＭｎ_100-mの結晶格子がＬ１₀型
の規則格子へと規則化しにくくなり、反強磁性特性を示
さなくなる。即ち、一方向交換結合磁界を示さなくなる
ので好ましくない。

【０１２９】よって、第１の熱処理温度２４５℃の第１
の熱処理を行った後に、反強磁性層２の交換異方性磁界
がバイアス層６の交換異方性磁界よりも大きく、かつ第
２の熱処理温度が２７０℃の第２の熱処理を行った後に
も、反強磁性層２の交換異方性磁界がバイアス層６の交
換異方性磁界よりも大きくなるように、反強磁性層２の
組成比（５２原子％≦ｍ≦６０原子％）とバイアス層６
の組成比（４８原子％≦ｍ≦５８原子％）の範囲の中か
ら各々の組成比を異ならせて選択すればよい。

【０１３０】このような条件を満たす組成比を各々選択
して組成範囲を異ならしめることにより、反強磁性層２
とバイアス層６を同一組成で形成した場合よりも、第１
の熱処理時および第２の熱処理時における各々の反強磁
性層２の交換結合磁界とバイアス層６の交換異方性磁界
の差を顕著にできる組み合わせが可能になり、設計の自
由度が向上する。

【０１３１】また、第１の熱処理の際に、反強磁性層２
の交換異方性磁界をバイアス層６の交換異方性磁界より
も大きくでき、第２の熱処理の際に、反強磁性層２の交
換異方性磁界を劣化または磁化方向を変えることがな
く、固定磁性層３の磁化方向を強固に固定したまま、フ
リー磁性層５と固定磁性層３の磁化方向を交差させるこ
とができる。さらに、第２の熱処理後に、反強磁性層２
の交換異方性磁界をバイアス層６の交換異方性磁界より
も大きくでき、磁気記録媒体からの信号磁界の印加に対
して、固定磁性層３の磁化方向が変化せずに固定され、
フリー磁性層５の磁化方向はスムーズに変化することが
可能となる。

【０１３２】反強磁性層２とバイアス層６の好ましい別
の組み合わせは、バイアス層６を、Ｐｔ_mＭｎ_100-m-nＺ
_n（Ｚが、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少な
くとも１種または２種以上の元素、組成比を示すｍ、ｎ
が、５２原子％≦ｍ＋ｎ≦６０原子％、０．２原子％≦
ｎ≦４０原子％）からなる合金とし、反強磁性層２を、
Ｐｔ_mＭｎ_100-m-nＺ_n（但し、Ｚは、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒ
ｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少なくとも１種または２種以上
の元素、組成比を示すｍ、ｎは、４８原子％≦ｍ＋ｎ≦
５８原子％、０．２原子％≦ｎ≦４０原子％）からなる
合金とすることが好ましい。

【０１３３】バイアス層６の組成を示すｍ＋ｎが５２原
子％未満若しくは６０原子％を越えると、熱処理温度２
７０℃の第２の熱処理を行っても、バイアス層６を構成
するＰｔ_mＭｎ_100-m-nＺ_nの結晶格子がＬ１₀型の規則格
子へと規則化しにくくなり、反強磁性特性を示さなくな
る。即ち、一方向交換結合磁界を示さなくなるので好ま
しくない。また、バイアス層６の組成を示すｎが０．２
原子％未満であると、元素Ｚの添加による一方向性交換
結合磁界の改善効果が十分に現れないので好ましくな
く、ｎが４０原子％を越えると、一方向性交換結合磁界
が低下してしまうので好ましくない。

【０１３４】また、反強磁性層２の組成を示すｍ＋ｎが
４８原子％未満若しくは５８原子％を越えると、熱処理
温度２４５℃の第１の熱処理を行っても、反強磁性層２
を構成するＰｔ_mＭｎ_100-m-nＺ_nの結晶格子がＬ１₀型の
規則格子へと規則化しにくくなり、反強磁性特性を示さ
なくなる。即ち、一方向交換結合磁界を示さなくなるの
で好ましくない。また、反強磁性層２の組成を示すｎが
０．２原子％未満であると、元素Ｚの添加による一方向
性交換結合磁界の改善効果が十分に現れないので好まし
くなく、ｎが４０原子％を越えると、一方向性交換結合
磁界が低下してしまうので好ましくない。

【０１３５】よって、第１の熱処理温度２４５℃の第１
の熱処理を行った後に、反強磁性層２の交換異方性磁界
がバイアス層６の交換異方性磁界よりも大きく、かつ第
２の熱処理温度が２７０℃の第２の熱処理を行った後に
も、反強磁性層２の交換異方性磁界がバイアス層６の交
換異方性磁界よりも大きくなるように、反強磁性層２の
組成比（４８原子％≦ｍ＋ｎ≦５８原子％）とバイアス
層６の組成比（５２原子％≦ｍ＋ｎ≦６０原子％）の範
囲の中から各々の組成比を異ならせて選択すればよい。

【０１３６】このような条件を満たす組成比を各々選択
して組成範囲を異ならしめることにより、反強磁性層２
とバイアス層６を同一組成で形成した場合よりも、第１
の熱処理時および第２の熱処理時における各々の反強磁
性層２の交換結合磁界とバイアス層６の交換異方性磁界
の差を顕著にできる組み合わせが可能になり、設計の自
由度が向上する。

【０１３７】また、第１の熱処理の際に、反強磁性層２
の交換異方性磁界をバイアス層６の交換異方性磁界より
も大きくでき、第２の熱処理の際に、反強磁性層２の交
換異方性磁界を劣化または磁化方向を変えることがな
く、固定磁性層３の磁化方向を強固に固定したまま、フ
リー磁性層５と固定磁性層３の磁化方向を交差させるこ
とができる。さらに、第２の熱処理後に、反強磁性層２
の交換異方性磁界をバイアス層６の交換異方性磁界より
も大きくでき、磁気記録媒体からの信号磁界の印加に対
して、固定磁性層３の磁化方向が変化せずに固定され、
フリー磁性層５の磁化方向はスムーズに変化することが
可能となる。

【０１３８】反強磁性層２とバイアス層６の好ましい別
の組み合わせは、バイアス層６を、Ｐｔ_qＭｎ_100-q-jＬ
_j（但し、Ｌは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａ
ｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２種以上
の元素、組成比を示すｑ、ｊが、５２原子％≦ｑ＋ｊ≦
６０原子％、０．２原子％≦ｊ≦１０原子％）からなる
合金とし、反強磁性層２を、Ｐｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_j（但
し、Ｌは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
ｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２種以上の元
素、組成比を示すｑ、ｊが、４８原子％≦ｑ＋ｊ≦５８
原子％、０．２原子％≦ｊ≦１０原子％）からなる合金
とすることが好ましい。

【０１３９】バイアス層６の組成を示すｑ＋ｊが、５２
原子％未満若しくは６０原子％を越えると、熱処理温度
２７０℃の第２の熱処理を行っても、バイアス層６を構
成するＰｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_jの結晶格子がＬ１₀型の規則
格子へと規則化しにくくなり、反強磁性特性を示さなく
なる。即ち、一方向性交換結合磁界を示さなくなるので
好ましくない。また、バイアス層６の組成を示すｊが、
０．２原子％未満であると、元素Ｌの添加による一方向
性交換結合磁界の改善効果が十分に現れないので好まし
くなく、ｊが１０原子％を越えると、一方向性交換結合
磁界が低下してしまうので好ましくない。

【０１４０】また、反強磁性層２の組成を示すｑ＋ｊ
が、４８原子％未満若しくは５８原子％を越えると、熱
処理温度２４５℃の第１の熱処理を行っても、反強磁性
層２を構成するＰｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_jの結晶格子がＬ１₀
型の規則格子へと規則化しにくくなり、反強磁性特性を
示さなくなる。即ち、一方向性交換結合磁界を示さなく
なるので好ましくない。また、反強磁性層２の組成を示
すｊが、０．２原子％未満であると、元素Ｌの添加によ
る一方向性交換結合磁界の改善効果が十分に現れないの
で好ましくなく、ｊが１０原子％を越えると、一方向性
交換結合磁界が低下してしまうので好ましくない。

【０１４１】よって、第１の熱処理温度２４５℃の第１
の熱処理を行った後に、反強磁性層２の交換異方性磁界
がバイアス層６の交換異方性磁界よりも大きく、かつ第
２の熱処理温度が２７０℃の第２の熱処理を行った後に
も、反強磁性層２の交換異方性磁界がバイアス層６の交
換異方性磁界よりも大きくなるように、反強磁性層２の
組成比（４８原子％≦ｑ＋ｊ≦５８原子％）とバイアス
層６の組成比（５２原子％≦ｑ＋ｊ≦６０原子％）の範
囲の中から各々の組成比を異ならせて選択すればよい。

【０１４２】このような条件を満たす組成比を各々選択
して組成範囲を異ならしめることにより、反強磁性層２
とバイアス層６を同一組成で形成した場合よりも、第１
の熱処理時および第２の熱処理時における各々の反強磁
性層２の交換結合磁界とバイアス層６の交換異方性磁界
の差を顕著にできる組み合わせが可能になり、設計の自
由度が向上する。

【０１４３】また、第１の熱処理の際に、反強磁性層２
の交換異方性磁界をバイアス層６の交換異方性磁界より
も大きくでき、第２の熱処理の際に、反強磁性層２の交
換異方性磁界を劣化または磁化方向を変えることがな
く、固定磁性層３の磁化方向を強固に固定したまま、フ
リー磁性層５と固定磁性層３の磁化方向を交差させるこ
とができる。さらに、第２の熱処理後に、反強磁性層２
の交換異方性磁界をバイアス層６の交換異方性磁界より
も大きくでき、磁気記録媒体からの信号磁界の印加に対
して、固定磁性層３の磁化方向が変化せずに固定され、
フリー磁性層５の磁化方向はスムーズに変化することが
可能となる。

【０１４４】このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子１
では、前記フリー磁性層５は、固定磁性層３が配置され
ている方向と反対側の面に（もしくは、基板Ｋと反対側
の面に）トラック幅Ｔｗに相当する幅のトラック溝５Ａ
が設けられた溝部５Ｂを有しているので、この溝部５Ｂ
の幅に応じてトラック幅Ｔｗを正確に決めることができ
る。また、このスピンバルブ型薄膜磁気素子１を製造す
る場合に、フリー磁性層５の溝部５Ｂの両側の平坦部５
Ｃ上に配置されるバイアス層６が、前記溝部５Ｂに残る
ことがなく、磁気記録媒体からの微弱な漏れ磁束に対し
てフリー磁性層５の磁気モーメントがスムーズに回転す
る感度の優れたスピンバルブ型薄膜磁気素子１となる。

【０１４５】さらに、反強磁性層２およびバイアス層６
が、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａ
ｇ、Ｃｒ、Ｎｉのうちの少なくとも１種または２種以上
の元素とＭｎとを含む合金からなるものであるので、交
換異方性磁界の温度特性が良好となり、耐熱性に優れた
スピンバルブ型薄膜磁気素子１となる。また、ハードデ
ィスクなどの装置内の環境温度や素子を流れるセンス電
流によるジュール熱により素子が高温となる薄膜磁気ヘ
ッドなどの装置に備えられた場合の耐久性が良好で、温
度変化による交換異方性磁界（交換結合磁界）の変動が
少ない優れたスピンバルブ型薄膜磁気素子１とすること
ができる。さらにまた、反強磁性層２を上記の合金で形
成することで、ブロッキング温度が高いものとなり、反
強磁性層２に大きな交換異方性磁界を発生させることが
できるため、固定磁性層３の磁化方向を強固に固定する
ことができる。

【０１４６】このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子１
の製造方法では、反強磁性層２およびバイアス層６に、
Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃ
ｒ、Ｎｉのうちの少なくとも１種または２種以上の元素
と、Ｍｎとを含む合金を用い、前記合金の性質を利用し
て、１度目の熱処理で固定磁性層３の磁化方向を固定
し、２度目の熱処理でフリー磁性層５の磁化方向を前記
固定磁性層３の磁化方向と交差する方向に揃えるので、
固定磁性層３の磁化方向に悪影響を与えることなく、フ
リー磁性層５の磁化方向を固定磁性層３の磁化方向と交
差する方向に揃えることができ、耐熱性に優れたスピン
バルブ型薄膜磁気素子１を得ることができる。

【０１４７】また、基板上に、反強磁性層２と、固定磁
性層３と、非磁性導電層４と、フリー磁性層５と、バイ
アス層６とを順次積層して積層体ａ１を形成し、前記積
層体ａ１を熱処理する方法であるので、前記積層体ａ１
を形成するに際し、前記基板Ｋと前記バイアス層６との
間に形成される各層の表面を大気に触れさせることがな
く、前記各層の表面が大気に触れた場合のように、大気
に触れた表面をイオンミリングや逆スパッタによりクリ
ーニングしてからその上の層を形成する必要がないた
め、容易に製造することができる。また、再現性が良好
な製造方法とすることができる。さらに、前記各層の表
面をイオンミリングや逆スパッタによりクリーニングす
る必要がないため、再付着物によるコンタミや、表面の
結晶状態の乱れによる交換異方性磁界の発生に対する悪
影響など、クリーニングすることに起因する不都合が生
じない優れた製造方法とすることができる。

【０１４８】さらにまた、前記バイアス層６の一部を除
去してトラック幅Ｔｗに近い幅の凹部６Ａを形成すると
ともに、この凹部６Ａの下に位置する前記フリー磁性層
５にトラック幅Ｔｗに相当する幅のトラック溝５Ａを形
成するので、前記バイアス層６の厚みにばらつきがある
場合でも、前記トラック溝５Ａの底部５Ｄにバイアス層
６が残ることがないため、トラック幅Ｔｗを精度よく画
定でき、高記録密度化に対応可能なスピンバルブ型薄膜
磁気素子１を得ることができる。また、バイアス層６を
完全に除去することが簡単であるため、容易に製造する
ことができる。

【０１４９】また、スライダ１５１に上記のスピンバル
ブ型薄膜磁気素子１が備えられてなる薄膜磁気ヘッドと
することで、耐久性および耐熱性に優れ、十分な交換異
方性磁界が得られる薄膜磁気ヘッドとすることができ
る。

【０１５０】本発明の第１の実施形態のスピンバルブ型
薄膜磁気素子１においては、上述したように、非磁性導
電層４の厚さ方向上下に、固定磁性層３とフリー磁性層
５をそれぞれ単層構造として設けたが、これらを複数構
造としてもよい。

【０１５１】巨大磁気抵抗変化を示すメカニズムは、非
磁性導電層４と固定磁性層３とフリー磁性層５との界面
で生じる伝導電子のスピン依存散乱によるものである。
Ｃｕなどからなる前記非磁性導電層４に対し、スピン依
存散乱が大きな組み合わせとして、Ｃｏ層が例示でき
る。このため、固定磁性層３をＣｏ以外の材料で形成し
た場合、固定磁性層３の非磁性導電層４側の部分を図１
の２点鎖線で示すように薄いＣｏ層３ａで形成すること
が好ましい。また、フリー磁性層５をＣｏ以外のＮｉＦ
ｅ合金、ＣｏＮｉ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合
金などの材料で形成した場合も、固定磁性層３の場合と
同様に、フリー磁性層５の非磁性導電層４側の部分を図
１の２点鎖線で示すように薄いＣｏ層５ａで形成するこ
とが好ましい。

【０１５２】［第２の実施形態］図８は、本発明の第２
の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気素子を模式図的に
示した横断面図であり、図９は、図８に示したスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た場
合の構造を示した断面図である。このスピンバルブ型薄
膜磁気素子においても、図１に示すスピンバルブ型薄膜
磁気素子と同様に、ハードディスク装置に設けられた浮
上式スライダのトレーリング側端部などに設けられて、
ハードディスクなどの記録磁界を検出するものである。
なお、ハードディスクなどの磁気記録媒体の移動方向
は、図示Ｚ方向であり、磁気記録媒体からの洩れ磁界の
方向は、Ｙ方向である。

【０１５３】図８および図９に示すスピンバルブ型薄膜
磁気素子は、反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層、
及びフリー磁性層が一層ずつ形成された、いわゆるボト
ム型のシングルスピンバルブ型薄膜磁気素子の一種であ
る。また、この例のスピンバルブ型薄膜磁気素子も、図
１に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子と同様に、反強磁
性材料からなるバイアス層を用いたエクスチェンジバイ
アス方式により、フリー磁性層の磁化方向を固定磁性層
の磁化方向に対して交差する方向に揃えるものである。

【０１５４】図８および図９において、符号Ｋは、基板
を示している。この基板Ｋの上には、Ａｌ₂Ｏ₃などから
なる下地絶縁層２００、下部シールド層１６３、下部ギ
ャップ層１６４、反強磁性層１１が形成され、さらに、
前記反強磁性層１１の上には、第１の固定磁性層１２が
形成されている。そして、前記第１の固定磁性層１２の
上には、非磁性中間層１３が形成され、前記非磁性中間
層１３の上には、第２の固定磁性層１４が形成されてい
る。前記第２の固定磁性層１４の上には、非磁性導電層
１５が形成され、さらに前記非磁性導電層１５の上に
は、フリー磁性層１６が形成されている。前記フリー磁
性層１６は、図９に示すように、固定磁性層が配置され
ている方向と反対側の面に（もしくは、基板Ｋと反対側
の面に）トラック幅Ｔｗと同じ幅のトラック溝１６Ａが
設けられた溝部１６Ｂと、その両側の平坦部１６Ｃ、１
６Ｃとを有している。前記フリー磁性層１６の平坦部１
６Ｃ、１６Ｃ上には、前記バイアス層１３０、１３０が
設けられ、前記バイアス層１３０、１３０の上には、導
電層１３１、１３１が形成されている。

【０１５５】このスピンバルブ型薄膜磁気素子において
は、上述の第１の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気素
子と同様に、反強磁性層１１は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒ
ｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉのうち
の少なくとも１種または２種以上の元素と、Ｍｎとを含
む合金からなるものであり、磁場中熱処理により第１の
固定磁性層１２、第２の固定磁性層１４をそれぞれ一定
の方向に磁化するものである。

【０１５６】前記第１の固定磁性層１２および第２の固
定磁性層１４は、例えば、Ｃｏ膜、ＮｉＦｅ合金、Ｃｏ
ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金などで形成されている。ま
た、第１の固定磁性層１２と第２の固定磁性層１４との
間に介在する非磁性中間層１３は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、
Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の合金で
形成されていることが好ましい。

【０１５７】ところで、図８に示す第１の固定磁性層１
２及び第２の固定磁性層１４に示されている矢印は、そ
れぞれの磁気モーメントの大きさ及びその方向を表して
おり、前記磁気モーメントの大きさは、飽和磁化（Ｍ
ｓ）と膜厚（ｔ）とをかけた値で選定される。

【０１５８】図８および図９に示す第１の固定磁性層１
２と第２の固定磁性層１４とは同じ材質で形成され、し
かも、第２の固定磁性層１４の膜厚ｔＰ₂が、第１の固
定磁性層１２の膜厚ｔＰ₁よりも大きく形成されている
ために、第２の固定磁性層１４の方が第１の固定磁性層
１２に比べ、磁気モーメントが大きくなっている。ま
た、第１の固定磁性層１２および第２の固定磁性層１４
が異なる磁気モーメントを有することが望ましい。した
がって、第１の固定磁性層１２の膜厚ｔＰ₁が第２の固
定磁性層１４の膜厚ｔＰ₂より厚く形成されていてもよ
い。

【０１５９】第１の固定磁性層１２は、図８および図９
に示すように、図示Ｙ方向、すなわち記録媒体から離れ
る方向（ハイト方向）に磁化されており、非磁性中間層
１３を介して対向する第２の固定磁性層１４の磁化は、
前記第１の固定磁性層１２の磁化方向と反平行（フェリ
状態）に磁化されている。

【０１６０】第１の固定磁性層１２は、反強磁性層１１
に接して形成され、磁場中アニール（熱処理）を施すこ
とにより、前記第１の固定磁性層１２と反強磁性層１１
との界面にて交換結合磁界（交換異方性磁界）が発生
し、例えば、図８および図９に示すように、前記第１の
固定磁性層１２の磁化が、図示Ｙ方向に固定される。前
記第１の固定磁性層１２の磁化が、図示Ｙ方向に固定さ
れると、非磁性中間層１３を介して対向する第２の固定
磁性層１４の磁化は、第１の固定磁性層１２の磁化と反
平行状態（フェリ状態）で固定される。

【０１６１】このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子に
おいては、交換結合磁界が大きいほど、第１の固定磁性
層１２の磁化と第２の固定磁性層１４の磁化を安定して
反平行状態に保つことが可能である。この例のスピンバ
ルブ型薄膜磁気素子では、反強磁性層１１として、ブロ
ッキング温度が高く、しかも第１の固定磁性層１２との
界面で大きい交換結合磁界（交換異方性磁界）を発生さ
せる上記の合金を使用することで、前記第１の固定磁性
層１２及び第２の固定磁性層１４の磁化状態を熱的にも
安定して保つことができる。

【０１６２】以上のように、このようなスピンバルブ型
薄膜磁気素子では、第１の固定磁性層１２と第２の固定
磁性層１４との膜厚比を適正な範囲内に収めることによ
って、交換結合磁界（Ｈｅｘ）を大きくでき、第１の固
定磁性層１２と第２の固定磁性層１４の磁化を、熱的に
も安定した反平行状態（フェリ状態）に保つことがで
き、しかも、良好な△ＭＲ（抵抗変化率）を得ることが
可能である。

【０１６３】図８および図９に示すように、第２の固定
磁性層１４の上には、Ｃｕなどで形成された非磁性導電
層１５が形成され、さらに前記非磁性導電層１５の上に
は、フリー磁性層１６が形成されている。前記フリー磁
性層１６は、図８および図９に示すように、２層で形成
されており、前記非磁性導電層１５に接する側に形成さ
れた符号１７の層はＣｏ膜で形成されている。また、も
う一方の層１８は、ＮｉＦｅ合金や、ＣｏＦｅ合金、あ
るいはＣｏＮｉＦｅ合金などで形成されている。なお、
非磁性導電層１５に接する側にＣｏ膜の層１７を形成す
る理由は、Ｃｕにより形成された前記非磁性導電層１５
との界面での金属元素等の拡散を防止でき、また、△Ｍ
Ｒ（抵抗変化率）を大きくできるからである。

【０１６４】また、バイアス層１３０、１３０は、前記
反強磁性層１１と同様に、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒ
ｕ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
ｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２種以上の元素
と、Ｍｎとを含む合金からなるものとされる。前記バイ
アス層１３０のバイアス磁界の影響を受けて、前記フリ
ー磁性層１６の磁化は、図示Ｘ１方向に磁化された状態
となっている。

【０１６５】また、導電層１３１、１３１は、Ａｕ、
Ｗ、Ｃｒ、Ｔａなどにより形成されることが好ましい。

【０１６６】図８および図９におけるスピンバルブ型薄
膜磁気素子では、前記導電層１３１、１３１からフリー
磁性層１６、非磁性導電層１５、及び第２の固定磁性層
１４にセンス電流が与えられる。記録媒体から図８およ
び図９に示す図示Ｙ方向に磁界が与えられると、フリー
磁性層１６の磁化は、図示Ｘ１方向からＹ方向に変動
し、このときの非磁性導電層１５とフリー磁性層１６と
の界面、及び非磁性導電層１５と第２の固定磁性層１４
との界面でスピンに依存した伝導電子の散乱が起こるこ
とにより、電気抵抗が変化し、記録媒体からの洩れ磁界
が検出される。

【０１６７】ところで前記センス電流は、実際には、第
１の固定磁性層１２と非磁性中間層１３の界面などにも
流れる。前記第１の固定磁性層１２は△ＭＲに直接関与
せず、前記第１の固定磁性層１２は、△ＭＲに関与する
第２の固定磁性層１４を適正な方向に固定するための、
いわば補助的な役割を担った層となっている。このた
め、センス電流が、第１の固定磁性層１２及び非磁性中
間層１３に流れることは、シャントロス（電流ロス）に
なるが、このシャントロスの量は非常に少なく、第２の
実施形態では、従来とほぼ同程度の△ＭＲを得ることが
可能となっている。

【０１６８】この例のスピンバルブ型薄膜磁気素子は、
図１に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子とほぼ同様の製
造方法により製造することができる。即ち、本発明のス
ピンバルブ型薄膜磁気素子の製造方法では、基板Ｋ上
に、反強磁性層１１、第１の固定磁性層１２、非磁性中
間層１３、第２の固定磁性層１４、非磁性導電層１５、
フリー磁性層１６、バイアス層１３０を順次積層して積
層体を形成したのち、前記積層体にトラック幅Ｔｗ方向
と直交する方向である第１の磁界を印加しつつ、第１の
熱処理温度で熱処理し、前記反強磁性層１１およびバイ
アス層１３０に交換異方性磁界を発生させて、前記第１
の固定磁性層１２および前記フリー磁性層１６の磁化を
同一方向に固定すると共に、前記反強磁性層１１の交換
異方性磁界を前記バイアス層１３０の交換異方性磁界よ
りも大とする。

【０１６９】ついで、トラック幅Ｔｗ方向に前記バイア
ス層１３０の交換異方性磁界よりも大きく前記反強磁性
層１１の交換異方性磁界よりも小さい第２の磁界を印加
しつつ、前記第１の熱処理温度よりも高い第２の熱処理
温度で熱処理し、前記フリー磁性層１６に前記第１の固
定磁性層１２および第２の固定磁性層１４の磁化方向と
交差する方向のバイアス磁界を付与する。

【０１７０】さらに、熱処理された前記積層体をイオン
ミリングなどにより、前記バイアス層１３０の一部を除
去してトラック幅Ｔｗに近い幅の凹部１３０Ａを形成す
るとともに、この凹部１３０Ａの下に位置する前記フリ
ー磁性層１６にトラック幅Ｔｗに相当する幅のトラック
溝１６Ａを形成する。ついで、リフトオフレジストを使
用する方法などにより、前記バイアス層１３０上に、前
記フリー磁性層１６に検出電流を与える導電層１３１を
形成し、スピンバルブ型薄膜磁気素子が得られる。

【０１７１】このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子で
は、前記フリー磁性層１６は、前記固定磁性層が配置さ
れている方向と反対側の面に（もしくは、前記基板Ｋと
反対側の面に）トラック幅Ｔｗに相当する幅のトラック
溝１６Ａが設けられた溝部１６Ｂを有しているので、こ
の溝部１６Ｂの幅に応じてトラック幅Ｔｗを正確に決め
ることができる。また、このスピンバルブ型薄膜磁気素
子を製造する場合に、フリー磁性層１６の溝部１６Ｂの
両側の平坦部１６Ｃ上に配置されるバイアス層１３０
が、前記溝部１６Ｂに残ることがなく、磁気記録媒体か
らの微弱な漏れ磁界に対してフリー磁性層１６の磁気モ
ーメントがスムーズに回転する感度の優れたスピンバル
ブ型薄膜磁気素子となる。

【０１７２】また、このスピンバルブ型薄膜磁気素子に
おいても、反強磁性層１１およびバイアス層１３０が、
Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃ
ｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくとも
１種または２種以上の元素とＭｎとを含む合金からなる
ものであるので、交換異方性磁界の温度特性が良好とな
り、耐熱性に優れたスピンバルブ型薄膜磁気素子とな
る。また、ハードディスクなどの装置内の環境温度や素
子を流れるセンス電流によるジュール熱により素子が高
温となる薄膜磁気ヘッドなどの装置に備えられた場合の
耐久性が良好で、温度変化による交換異方性磁界（交換
結合磁界）の変動が少ない優れたスピンバルブ型薄膜磁
気素子とすることができる。さらにまた、反強磁性層１
１を上記の合金で形成することで、ブロッキング温度が
高いものとなり、反強磁性層１１に大きな交換異方性磁
界を発生させることができるため、第１の固定磁性層１
２および第２の固定磁性層１４の磁化方向を強固に固定
することができる。

【０１７３】また、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子
の製造方法においては、反強磁性層１１およびバイアス
層１３０に、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａ
ｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうち
の少なくとも１種または２種以上の元素とＭｎとを含む
合金を用い、前記合金の性質を利用して、１度目の熱処
理で第１の固定磁性層１２の磁化方向を固定し、２度目
の熱処理でフリー磁性層１６の磁化方向を前記第１の固
定磁性層１２および第２の固定磁性層１４の磁化方向と
交差する方向に揃えるので、第１の固定磁性層１２の磁
化方向に悪影響を与えることなく、フリー磁性層１６の
磁化方向を第１の固定磁性層１２および第２の固定磁性
層１４の磁化方向と交差する方向に揃えることができ、
耐熱性に優れたスピンバルブ型薄膜磁気素子を得ること
ができる。

【０１７４】また、基板Ｋ上に、反強磁性層１１、第１
の固定磁性層１２、非磁性中間層１３、第２の固定磁性
層１４、非磁性導電層１５、フリー磁性層１６、バイア
ス層１３０を順次積層して積層体を形成し、前記積層体
を熱処理する方法であるので、前記積層体を形成するに
際し、前記基板Ｋと前記バイアス層１３０との間に形成
される各層の表面を大気に触れさせることがなく、前記
各層の表面が大気に触れた場合のように、大気に触れた
表面をイオンミリングや逆スパッタによりクリーニング
してからその上の層を形成する必要がないため、容易に
製造することができる。また、再現性が良好な製造方法
とすることができる。さらに、前記各層の表面をイオン
ミリングや逆スパッタによりクリーニングする必要がな
いため、再付着物によるコンタミや、表面の結晶状態の
乱れによる交換異方性磁界の発生に対する悪影響など、
クリーニングすることに起因する不都合が生じない優れ
た製造方法とすることができる。

【０１７５】さらにまた、前記バイアス層１３０の一部
を除去してトラック幅Ｔｗに近い幅の凹部１３０Ａを形
成するとともに、この凹部１３０Ａの下に位置する前記
フリー磁性層１６にトラック幅Ｔｗに相当する幅のトラ
ック溝１６Ａを形成するので、前記バイアス層１３０の
厚みにばらつきがある場合でも、前記トラック溝１６Ａ
の底部１６Ｄにバイアス層１３０が残ることがないた
め、トラック幅Ｔｗを精度よく画定でき、高記録密度化
に対応可能なスピンバルブ型薄膜磁気素子を得ることが
できる。また、バイアス層１３０を完全に除去すること
が簡単であるため、容易に製造することができる。

【０１７６】［第３の実施形態］図１０は、本発明の第
３の実施形態のスピンバルブ型薄膜磁気素子を模式図的
に示した横断面図であり、図１１は、図１０に示したス
ピンバルブ型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から
見た場合の構造を示した断面図である。この例のスピン
バルブ型薄膜磁気素子においても、上記のスピンバルブ
型薄膜磁気素子と同様に、ハードディスク装置に設けら
れた浮上式スライダのトレーリング側端部などに設けら
れて、ハードディスクなどの記録磁界を検出するもので
ある。なお、ハードディスクなどの磁気記録媒体の移動
方向は、図示Ｚ方向であり、磁気記録媒体からの洩れ磁
界の方向は、Ｙ方向である。

【０１７７】また、この例のスピンバルブ型薄膜磁気素
子も、反強磁性材料からなるバイアス層を用いたエクス
チェンジバイアス方式により、フリー磁性層の磁化方向
を固定磁性層の磁化方向に対して交差する方向に揃える
ものである。このスピンバルブ型薄膜磁気素子は、固定
磁性層のみならず、フリー磁性層も非磁性中間層を介し
て第１のフリー磁性層と第２のフリー磁性層の２層に分
断されている。

【０１７８】図１０および図１１において、符号Ｋは、
基板を示している。この基板Ｋの上には、Ａｌ₂Ｏ₃など
からなる下地絶縁層２００、下部シールド層１６３、下
部ギャップ層１６４、反強磁性層５１が形成され、さら
に、前記反強磁性層５１の上には、第１の固定磁性層５
２、非磁性中間層５３、第２の固定磁性層５４、非磁性
導電層５５、第１のフリー磁性層５６、非磁性中間層５
９、第２のフリー磁性層６０が順に積層されている。前
記第２のフリー磁性層６０は、図１１に示すように、前
記固定磁性層が配置されている方向と反対側の面に（も
しくは、前記基板Ｋと反対側の面に）トラック幅Ｔｗと
同じ幅のトラック溝６０Ａが設けられた溝部１６Ｂと、
その両側の平坦部６０Ｃ、６０Ｃとを有している。前記
第２のフリー磁性層６０の平坦部６０Ｃ、６０Ｃ上に
は、前記バイアス層６２、６２が設けられ、前記バイア
ス層６２、６２の上には、導電層６３、６３が形成され
ている。

【０１７９】本発明の第３の実施形態のスピンバルブ型
薄膜磁気素子においても、前記反強磁性層５１は、上記
のスピンバルブ型薄膜磁気素子と同様に、Ｐｔ、Ｐｄ、
Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎ
ｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２
種以上の元素と、Ｍｎとを含む合金からなるものであ
り、磁場中熱処理により第１の固定磁性層５２、第２の
固定磁性層５４をそれぞれ一定の方向に磁化するもので
ある。

【０１８０】第１の固定磁性層５２及び第２の固定磁性
層５４は、Ｃｏ膜、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ある
いはＣｏＮｉＦｅ合金などで形成されている。また、非
磁性中間層５３は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃ
ｕのうち１種あるいは２種以上の合金で形成されている
ことが好ましい。

【０１８１】第１の固定磁性層５２は、反強磁性層５１
に接して形成され、磁場中アニール（熱処理）を施すこ
とにより、前記第１の固定磁性層５２と反強磁性層５１
との界面にて交換結合磁界（交換異方性磁界）が発生
し、例えば、図１０および図１１に示すように、前記第
１の固定磁性層２２の磁化が、図示Ｙ方向に固定され
る。前記第１の固定磁性層５２の磁化が、図示Ｙ方向に
固定されると、非磁性中間層５３を介して対向する第２
の固定磁性層５４の磁化は、第１の固定磁性層５２の磁
化と反平行状態（フェリ状態）で固定される。

【０１８２】このフェリ状態の安定性を保つためには、
大きい交換結合磁界が必要である。この例のスピンバル
ブ型薄膜磁気素子では、反強磁性層５１として、ブロッ
キング温度が高く、しかも第１の固定磁性層５２との界
面で大きい交換結合磁界（交換異方性磁界）を発生させ
る上記の合金を使用することで、前記第１の固定磁性層
５２及び第２の固定磁性層５４の磁化状態を熱的にも安
定して保つことができる。

【０１８３】また、前記非磁性導電層５５は、Ｃｕなど
で形成されることが好ましい。

【０１８４】また、前記第１のフリー磁性層５６は、図
１０および図１１に示すように、２層で形成されてお
り、非磁性導電層５５に接する側にＣｏ膜５７が形成さ
れている。非磁性導電層５５に接する側にＣｏ膜５７を
形成するのは、第１に△ＭＲを大きくできるためであ
り、第２に非磁性導電層５５との拡散を防止するためで
ある。

【０１８５】前記Ｃｏ膜５７の上には、ＮｉＦｅ合金膜
５８が形成されている。さらに、前記ＮｉＦｅ合金膜５
８上には、非磁性中間層５９が形成されている。そし
て、前記非磁性中間層５９の上には、第２のフリー磁性
層６０が形成されている。前記第２のフリー磁性層６０
は、Ｃｏ膜、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、あるいはＣ
ｏＮｉＦｅ合金などで形成されている。

【０１８６】また、第１のフリー磁性層５６と第２のフ
リー磁性層６０との間に介在する非磁性中間層５９は、
Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるい
は２種以上の合金で形成されていることが好ましい。

【０１８７】前記第１のフリー磁性層５６の磁化と第２
のフリー磁性層６０の磁化とは、前記第１のフリー磁性
層５６と第２のフリー磁性層６０との間に発生する交換
結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）によって、図１０および
図１１に示すように、互いに反平行状態（フェリ状態）
になっている。

【０１８８】図１０および図１１に示すスピンバルブ型
薄膜磁気素子では、例えば、第１のフリー磁性層５６の
膜厚ｔＦ₁は、第２のフリー磁性層６０の膜厚ｔＦ₂より
も小さく形成されている。そして、前記第１のフリー磁
性層５６のＭｓ・ｔＦ₁は、第２のフリー磁性層６０の
Ｍｓ・ｔＦ₂よりも小さく設定されており、バイアス層
６２から図示Ｘ１方向と反対方向にバイアス磁界が与え
られると、Ｍｓ・ｔＦ₂の大きい第２のフリー磁性層６
０の磁化が、前記バイアス磁界の影響を受けて、図示Ｘ
１方向と反対方向に揃えられ、前記第２のフリー磁性層
６０との交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）によって、
Ｍｓ・ｔＦ₁の小さい第１のフリー磁性層５６の磁化
は、図示Ｘ１方向に揃えられる。

【０１８９】図示Ｙ方向から外部磁界が侵入してくる
と、前記第１のフリー磁性層５６と第２のフリー磁性層
６０の磁化は、フェリ状態を保ちながら、前記外部磁界
の影響を受けて回転する。そして、△ＭＲに奇与する第
１のフリー磁性層５６の変動磁化と、第２の固定磁性層
５４の固定磁化（例えば図示Ｙ方向と反対方向に磁化さ
れている）との関係によって、電気抵抗が変化し、外部
磁界が電気抵抗変化として検出される。

【０１９０】また、バイアス層６２、６２は、前記反強
磁性層５１と同様に、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、
Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋ
ｒのうちの少なくとも１種または２種以上の元素と、Ｍ
ｎとを含む合金からなるものとされる。また、導電層６
２、６３は、Ａｕ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔａなどにより形成され
ることが好ましい。

【０１９１】この例のスピンバルブ型薄膜磁気素子も、
図１に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子とほぼ同様の製
造方法により製造することができる。即ち、本発明のス
ピンバルブ型薄膜磁気素子の製造方法では、基板Ｋ上
に、反強磁性層５１、第１の固定磁性層５２、非磁性中
間層５３、第２の固定磁性層５４、非磁性導電層５５、
第１のフリー磁性層５６、非磁性中間層５９、第２のフ
リー磁性層６０、バイアス層６２を順次積層して積層体
を形成したのち、前記積層体にトラック幅Ｔｗ方向と直
交する方向である第１の磁界を印加しつつ、第１の熱処
理温度で熱処理し、前記反強磁性層５１およびバイアス
層６２に交換異方性磁界を発生させて、前記第１の固定
磁性層５２および前記第２のフリー磁性層６０の磁化を
同一方向に固定すると共に、前記反強磁性層５１の交換
異方性磁界を前記バイアス層６２の交換異方性磁界より
も大とする。

【０１９２】ついで、トラック幅Ｔｗ方向に前記バイア
ス層６２の交換異方性磁界よりも大きく前記反強磁性層
５１の交換異方性磁界よりも小さい第２の磁界を印加し
つつ、前記第１の熱処理温度よりも高い第２の熱処理温
度で熱処理し、前記第２のフリー磁性層６０に前記第１
の固定磁性層５２および第２の固定磁性層５４の磁化方
向と交差する方向のバイアス磁界を付与する。

【０１９３】さらに、熱処理された前記積層体をイオン
ミリングなどにより、前記バイアス層６２の一部を除去
してトラック幅Ｔｗに近い幅の凹部６２Ａを形成すると
ともに、この凹部６２Ａの下に位置する前記フリー磁性
層６０にトラック幅Ｔｗに相当する幅のトラック溝６０
Ａを形成する。ついで、リフトオフレジストを使用する
方法などにより、前記バイアス層６２上に、導電層６３
を形成し、スピンバルブ型薄膜磁気素子が得られる。

【０１９４】このようなスピンバルブ型薄膜磁気素子で
は、前記フリー磁性層６０は、前記固定磁性層が配置さ
れている方向と反対側の面に（もしくは、前記基板Ｋと
反対側の面に）トラック幅Ｔｗに相当する幅のトラック
溝６０Ａが設けられた溝部６０Ｂを有しているので、こ
の溝部６０Ｂの幅に応じてトラック幅Ｔｗを正確に決め
ることができる。また、このスピンバルブ型薄膜磁気素
子を製造する場合に、フリー磁性層６０の溝部６０Ｂの
両側の平坦部６０Ｃ上に配置されるバイアス層６２が、
前記溝部６０Ｂに残ることがなく、磁気記録媒体からの
微弱な漏れ磁界に対してフリー磁性層６０の磁気モーメ
ントがスムーズに回転する感度の優れたスピンバルブ型
薄膜磁気素子となる。

【０１９５】また、このスピンバルブ型薄膜磁気素子に
おいても、反強磁性層５１およびバイアス層６２が、Ｐ
ｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃ
ｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくとも
１種または２種以上の元素とＭｎとを含む合金からなる
ものであるので、交換異方性磁界の温度特性が良好とな
り、耐熱性に優れたスピンバルブ型薄膜磁気素子とな
る。また、ハードディスクなどの装置内の環境温度や素
子を流れるセンス電流によるジュール熱により素子が高
温となる薄膜磁気ヘッドなどの装置に備えられた場合の
耐久性が良好で、温度変化による交換異方性磁界（交換
結合磁界）の変動が少ない優れたスピンバルブ型薄膜磁
気素子とすることができる。さらにまた、反強磁性層５
１を上記の合金で形成することで、ブロッキング温度が
高いものとなり、反強磁性層５１に大きな交換異方性磁
界を発生させることができるため、第１の固定磁性層５
２および第２の固定磁性層５４の磁化方向を強固に固定
することができる。

【０１９６】また、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子
の製造方法においては、反強磁性層５１およびバイアス
層６２に、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ａ
ｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉのうちの少なくとも１種または２
種以上の元素とＭｎとを含む合金を用い、前記合金の性
質を利用して、１度目の熱処理で第１の固定磁性層５２
の磁化方向を固定し、２度目の熱処理で第２のフリー磁
性層６０の磁化方向を前記第１の固定磁性層５２および
第２の固定磁性層５４の磁化方向と交差する方向に揃え
るので、第１の固定磁性層５２の磁化方向に悪影響を与
えることなく、第１のフリー磁性層５６および第２のフ
リー磁性層６０の磁化方向を第１の固定磁性層５２およ
び第２の固定磁性層５４の磁化方向と交差する方向に揃
えることができ、耐熱性に優れたスピンバルブ型薄膜磁
気素子を得ることができる。

【０１９７】また、反強磁性層５１、第１の固定磁性層
５２、非磁性中間層５３、第２の固定磁性層５４、非磁
性導電層５５、第１のフリー磁性層５６、非磁性中間層
５９、第２のフリー磁性層６０、バイアス層６２を順次
積層して積層体を形成し、前記積層体を熱処理する方法
であるので、前記積層体を形成するに際し、前記基板Ｋ
と前記バイアス層６２との間に形成される各層の表面を
大気に触れさせることがなく、前記各層の表面が大気に
触れた場合のように、大気に触れた表面をイオンミリン
グや逆スパッタによりクリーニングしてからその上の層
を形成する必要がないため、容易に製造することができ
る。また、再現性が良好な製造方法とすることができ
る。さらに、前記各層の表面をイオンミリングや逆スパ
ッタによりクリーニングする必要がないため、再付着物
によるコンタミや、表面の結晶状態の乱れによる交換異
方性磁界の発生に対する悪影響など、クリーニングする
ことに起因する不都合が生じない優れた製造方法とする
ことができる。

【０１９８】さらにまた、前記バイアス層６２の一部を
除去してトラック幅Ｔｗに近い幅の凹部６２Ａを形成す
るとともに、この凹部６２Ａの下に位置する前記フリー
磁性層６０にトラック幅Ｔｗに相当する幅のトラック溝
６０Ａを形成するので、前記バイアス層６２の厚みにば
らつきがある場合でも、前記トラック溝６０Ａの底部６
０Ｄにバイアス層６２が残ることがないため、トラック
幅Ｔｗを精度よく画定でき、高記録密度化に対応可能な
スピンバルブ型薄膜磁気素子を得ることができる。ま
た、バイアス層６２を完全に除去することが簡単である
ため、容易に製造することができる。

【０１９９】［センス電流磁界の作用］次に、図８〜図
１１に示す第２の実施形態および第３の実施形態の構造
において、センス電流磁界の作用について説明する。図
８および図９に示すスピンバルブ型薄膜磁気素子では、
非磁性導電層１５の下側に第２の固定磁性層１４が形成
されている。この場合にあっては、第１の固定磁性層１
２及び第２の固定磁性層１４のうち、磁気モーメントの
大きい方の固定磁性層の磁化方向に、センス電流磁界の
方向を合わせる。

【０２００】図８に示すように、前記第２の固定磁性層
１４の磁気モーメントは、第１の固定磁性層１２の磁気
モーメントに比べて大きく、前記第２の固定磁性層１４
の磁気モーメントは、図示Ｙ方向と反対方向（図示左方
向）に向いている。このため前記第１の固定磁性層１２
の磁気モーメントと第２の固定磁性層１４の磁気モーメ
ントとを足し合わせた合成磁気モーメントは、図示Ｙ方
向と反対方向（図示左方向）に向いている。

【０２０１】前述のように、非磁性導電層１５は、第２
の固定磁性層１４及び第１の固定磁性層１２の上側に形
成されている。このため、主に前記非磁性導電層１５を
中心にして流れるセンス電流１１２によって形成される
センス電流磁界は、前記非磁性導電層１５よりも下側に
おいて、図示左方向に向くように、前記センス電流１１
２の流す方向を制御すればよい。このようにすれば、第
１の固定磁性層１２と第２の固定磁性層１４との合成磁
気モーメントの方向と、前記センス電流磁界の方向とが
一致する。

【０２０２】図８に示すように、前記センス電流１１２
は、図示Ｘ１方向に流される。右ネジの法則により、セ
ンス電流を流すことによって形成されるセンス電流磁界
は、紙面に対して右回りに形成される。従って、非磁性
導電層１５よりも下側の層には、図示方向（図示Ｙ方向
と反対方向）のセンス電流磁界が印加されることにな
り、このセンス電流によって、第１の合成磁気モーメン
トを補強する方向に作用し、第１の固定磁性層１２と第
２の固定磁性層１４間に作用する交換結合磁界（ＲＫＫ
Ｙ相互作用）が増幅され、前記第１の固定磁性層１２の
磁化と第２の固定磁性層１４の磁化の反平行状態をより
熱的に安定させることが可能になる。

【０２０３】特に、センス電流を１ｍＡ流すと、約３０
（Ｏｅ）程度のセンス電流磁界が発生し、また素子温度
が約１０℃程度上昇することが判っている。さらに、記
録媒体の回転数は、１００００ｒｐｍ程度まで速くな
り、この回転数の上昇により、装置内温度は、最高で約
１００℃まで上昇する。このため、例えば、センス電流
を１０ｍＡ流した場合、スピンバルブ型薄膜磁気素子の
素子温度は、約２００℃程度まで上昇し、さらにセンス
電流磁界も３００（Ｏｅ）と大きくなる。このような、
非常に高い環境温度下で、しかも、大きなセンス電流が
流れる場合にあっては、第１の固定磁性層１２の磁気モ
ーメントと第２の固定磁性層１４とを足し合わせて求め
ることができる合成磁気モーメントの方向と、センス電
流磁界の方向とが逆向きであると、第１の固定磁性層１
２の磁化と第２の固定磁性層１４の磁化との反平行状態
が壊れ易くなる。また、高い環境温度下でも耐え得るよ
うにするには、センス電流磁界の方向の調節の他に、高
いブロッキング温度を有する反強磁性材料を反強磁性層
１１として使用する必要がある。そのため、本発明で
は、ブロッキング温度が高い上記の合金を使用してい
る。

【０２０４】なお、図８に示す第１の固定磁性層１２の
磁気モーメントと第２の固定磁性層１４の磁気モーメン
トとで形成される合成磁気モーメントが、図示右方向
（図示Ｙ方向）に向いている場合には、センス電流を図
示Ｘ１方向と反対方向に流し、センス電流磁界が紙面に
対し左回りに形成されるようにすればよい。

【０２０５】また、図１０及び図１１は、フリー磁性層
が非磁性中間層を介して第１のフリー磁性層と第２のフ
リー磁性層の２層に分断されて形成されたスピンバルブ
型薄膜磁気素子の実施例であるが、図１０に示すスピン
バルブ型薄膜磁気素子のように、非磁性導電層５５より
も下側に第１の固定磁性層５２及び第２の固定磁性層５
４が形成された場合にあっては、図８に示すスピンバル
ブ型薄膜磁気素子の場合と同様のセンス電流方向の制御
を行えばよい。

【０２０６】以上のように、上述の各実施の形態によれ
ば、センス電流を流すことによって形成されるセンス電
流磁界の方向と、第１の固定磁性層の磁気モーメントと
第２の固定磁性層の磁気モーメントを足し合わせること
によって求めることができる合成磁気モーメントの方向
とを一致させることにより、前記第１の固定磁性層と第
２の固定磁性層間に作用する交換結合磁界（ＲＫＫＹ相
互作用）を増幅させ、前記第ｌの固定磁性層の磁化と第
２の固定磁性層の磁化の反平行状態（フェリ状態）を熱
的に安定した状態に保つことが可能である。特に、本実
施の形態では、より熱的安定性を向上させるために、反
強磁性層にブロッキング温度の高い反強磁性材料を使用
しており、これによって、環境温度が、従来に比べて大
幅に上昇しても、前記第１の固定磁性層の磁化と第２の
固定磁性層の磁化の反平行状態（フェリ状態）を壊れ難
くすることができる。

【０２０７】また、高記録密度化に対応するためにセン
ス電流量を大きくして再生出力を大きくしようとする
と、それに従ってセンス電流磁界も大きくなるが、本発
明の実施の形態では、前記センス電流磁界が、第１の固
定磁性層と第２の固定磁性層の間に働く交換結合磁界を
増幅させる作用をもたらしているので、センス電流磁界
の増大により、第１の固定磁性層と第２の固定磁性層の
磁化状態は、より安定したものとなる。なお、このセン
ス電流方向の制御は、反強磁性層にどのような反強磁性
材料を使用した場合であっても適用でき、例えば、反強
磁性層と固定磁性層（第１の固定磁性層）との界面で交
換結合磁界（交換異方性磁界）を発生させるために、熱
処理が必要であるか、あるいは必要でないかを問わな
い。さらに、図１に示す第１の実施の形態のように、固
定磁性層が単層で形成されているシングルスピンバルブ
型薄膜磁気素子の場合であっても、前述したセンス電流
を流すことによって形成されるセンス電流磁界の方向
と、固定磁性層の磁化方向とを一致させることにより、
前記固定磁性層の磁化を熱的に安定化させることが可能
である。

【０２０８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
スピンバルブ型薄膜磁気素子では、前記フリー磁性層
は、前記基板と反対側の面にトラック幅に相当する幅の
トラック溝が設けられた溝部を有しているので、この溝
部の幅に応じてトラック幅を正確に決めることができ
る。また、このスピンバルブ型薄膜磁気素子を製造する
場合に、フリー磁性層の溝部の両側の平坦部上に配置さ
れるバイアス層が、前記溝部に残ることがなく、磁気記
録媒体からの微弱な漏れ磁界に対してフリー磁性層の磁
気モーメントがスムーズに回転する感度の優れたスピン
バルブ型薄膜磁気素子となる。

【０２０９】また、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気素
子は、反強磁性層およびバイアス層が、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒ
ｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎ
ｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２
種以上の元素とＭｎとを含む合金からなるものであるの
で、交換異方性磁界の温度特性が良好となり、耐熱性に
優れたスピンバルブ型薄膜磁気素子とすることができ
る。また、装置内の環境温度や通電時のジュール熱の発
生により素子の温度が高温となる薄膜磁気ヘッドなどの
装置に備えられた場合の耐久性が良好で、温度変化によ
る交換異方性磁界（交換結合磁界）の変動が少ない優れ
たスピンバルブ型薄膜磁気素子とすることができる。さ
らにまた、反強磁性層を上記の合金で形成することで、
ブロッキング温度が高いものとなり、反強磁性層に大き
な交換異方性磁界を発生させることができるため、固定
磁性層の磁化方向を強固に固定することが可能なスピン
バルブ型薄膜磁気素子とすることができる。

【０２１０】また、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子
においては、前記固定磁性層と前記フリー磁性層の少な
くとも一方が、非磁性中間層を介して２つに分断され、
分断された層どうしで磁化の向きが１８０度異なるフェ
リ磁性状態とされたことを特徴とするものとしてもよ
い。少なくとも固定磁性層が非磁性中間層を介して２つ
に分断されたスピンバルブ型薄膜磁気素子とした場合、
２つに分断された固定磁性層のうち一方が他方の固定磁
性層を適正な方向に固定する役割を担い、固定磁性層の
状態を非常に安定した状態に保つことが可能となる。一
方、少なくともフリー磁性層が非磁性中間層を介して２
つに分断されスピンバルブ型薄膜磁気素子とした場合、
２つに分断されたフリー磁性層どうしの間に交換結合磁
界が発生し、フェリ磁性状態とされ、外部磁界に対して
感度よく反転できるものとなる。

【０２１１】さらに、本発明のスピンバルブ型薄膜磁気
素子の製造方法では、反強磁性層およびバイアス層に、
Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃ
ｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅのうちの少なくとも
１種または２種以上の元素とＭｎとを含む合金を用い、
前記合金の性質を利用して、１度目の熱処理で固定磁性
層の磁化方向を固定し、２度目の熱処理でフリー磁性層
の磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向と交差する方向
に揃えるので、固定磁性層の磁化方向に悪影響を与える
ことなく、前記フリー磁性層の磁化方向を前記固定磁性
層の磁化方向と交差する方向に揃えることができ、耐熱
性に優れたスピンバルブ型薄膜磁気素子を得ることがで
きる。

【０２１２】また、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子
の製造方法は、基板上に、反強磁性層、固定磁性層、非
磁性導電層、フリー磁性層、バイアス層を順次積層して
積層体を形成し、前記積層体を熱処理する方法であるの
で、前記積層体を形成するに際し、前記基板と前記バイ
アス層との間に形成される各層の表面を大気に触れさせ
ることがなく、前記各層の表面が大気に触れた場合のよ
うに、大気に触れた表面をイオンミリングや逆スパッタ
によりクリーニングしてからその上の層を形成する必要
がないため、容易に製造することができる。また、再現
性が良好な製造方法とすることができる。さらに、前記
各層の表面をイオンミリングや逆スパッタによりクリー
ニングする必要がないため、再付着物によるコンタミ
や、表面の結晶状態の乱れによる交換異方性磁界の発生
に対する悪影響など、クリーニングすることに起因する
不都合が生じない優れた製造方法とすることができる。

【０２１３】また、上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子
の製造方法では、前記バイアス層の一部を除去してトラ
ック幅に近い幅の凹部を形成するとともに、この凹部の
下に位置する前記フリー磁性層にトラック幅に相当する
幅のトラック溝を形成するので、前記バイアス層の厚み
にばらつきがある場合でも、前記トラック溝の底部にバ
イアス層が残ることがないため、トラック幅を精度よく
画定でき、高記録密度化に対応可能なスピンバルブ型薄
膜磁気素子を得ることができる。また、バイアス層を完
全に除去することが簡単であるため、容易に製造するこ
とができる。

【０２１４】また、本発明の薄膜磁気ヘッドは、スライ
ダに上記のスピンバルブ型薄膜磁気素子が備えられてな
るものであるので、耐久性および耐熱性に優れ、十分な
交換異方性磁界が得られる薄膜磁気ヘッドとすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態であるスピンバルブ
型薄膜磁気素子を記録媒体との対向面側から見た場合の
構造を示す断面図である。

【図２】 図１に示したスピンバルブ型薄膜磁気素子の
製造方法を説明するための図であって、基板上に積層体
を形成した状況を示す断面図である。

【図３】 図１に示したスピンバルブ型薄膜磁気素子の
製造方法を説明するための図であって、マスクを形成し
た状況を示す断面図である。

【図４】 図１に示したスピンバルブ型薄膜磁気素子の
製造方法を説明するための図であって、トラック溝を形
成した状況を示す断面図である。

【図５】 図１に示したスピンバルブ型薄膜磁気素子の
製造方法を説明するための図であって、導電層を形成し
た状況を示す断面図である。

【図６】 本発明の第１の実施形態であるスピンバルブ
型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッドを示す斜視図で
ある。

【図７】 本発明の第１の実施形態であるスピンバルブ
型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッドの要部を示す断
面図である。

【図８】 本発明の第２の実施形態であるスピンバルブ
型薄膜磁気素子を示す断面図である。

【図９】 図８に示したスピンバルブ型薄膜磁気素子を
記録媒体との対向面側から見た場合の構造を示した断面
図である。

【図１０】 本発明の第３の実施形態であるスピンバル
ブ型薄膜磁気素子を示す断面図である。

【図１１】 図１０に示したスピンバルブ型薄膜磁気素
子を記録媒体との対向面側から見た場合の構造を示した
断面図である。

【図１２】 従来のスピンバルブ型薄膜磁気素子の一例
を記録媒体との対向面側から見た場合の構造を示す断面
図である。

【図１３】 従来のスピンバルブ型薄膜磁気素子の他の
例を記録媒体との対向面側から見た場合の構造を示す断
面図である。

【図１４】 図１３に示したスピンバルブ型薄膜磁気素
子の製造方法を説明するための図であって、基板上に積
層体を形成した状況を示す断面図である。

【図１５】 図１３に示したスピンバルブ型薄膜磁気素
子の製造方法を説明するための図であって、リフトオフ
レジストを形成した状況を示す断面図である。

【図１６】 図１３に示したスピンバルブ型薄膜磁気素
子の製造方法を説明するための図であって、バイアス層
および導電層を形成した状況を示す断面図である。

【図１７】 Ｐｔ_55.4Ｍｎ_44.6合金及びＰｔ_54.4Ｍｎ
_45.6合金の交換異方性磁界の熱処理温度依存性を示すグ
ラフである。

【図１８】 Ｐｔ_mＭｎ_100-m合金の交換異方性磁界のＰ
ｔ濃度（ｍ）依存性を示すグラフである。

【図１９】 図１７および図１８に示すグラフのデータ
の測定に用いられたスピンバルブ型薄膜磁気素子を記録
媒体との対向面側から見た場合の構造を示す断面図であ
る。

【図２０】 図１７および図１８に示すグラフのデータ
の測定に用いられたスピンバルブ型薄膜磁気素子を記録
媒体との対向面側から見た場合の構造を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ スピンバルブ型薄膜磁気素子 Ｋ 基板 ２、１１、２２、５１ 反強磁性層 ３、２３ 固定磁性層 ４、１５、２４、５５ 非磁性導電層 ５、１６、２５ フリー磁性層 ６、２６、６２、１３０ バイアス層 ８、２８、６３、１３１ 導電層 Ｔｗ トラック幅 ５Ａ、１６Ａ、６０Ａ トラック溝 ５Ｂ、１６Ｂ、６０Ｂ 溝部 ５Ｃ、１６Ｃ、６０Ｃ 平坦部 ａ１ 積層体 １２、５２ 第１の固定磁性層 １４、５４ 第２の固定磁性層 １３、５３ 非磁性中間層 ５６ 第１のフリー磁性層 ６０ 第２のフリー磁性層 １５０ 薄膜磁気ヘッド ６Ａ、６２Ａ、１３０Ａ 凹部

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反強磁性層と、前記反強磁性層と接して
   形成され、前記反強磁性層との交換異方性磁界により磁
   化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層の上
   に非磁性導電層を介して形成されたフリー磁性層と、前
   記フリー磁性層の磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向
   に対して交差する方向に揃えるバイアス層と、前記フリ
   ー磁性層に検出電流を与える導電層とを有するスピンバ
   ルブ型薄膜磁気素子であり、 前記フリー磁性層は、前記固定磁性層の配置されている
   方向と反対側の面にトラック幅に相当する幅のトラック
   溝が設けられた溝部と、その両側の平坦部とを有し、 前記バイアス層は、前記フリー磁性層の両平坦部上に配
   置されたことを特徴とするスピンバルブ型薄膜磁気素
   子。
2. 【請求項２】 前記反強磁性層および前記バイアス層
   は、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａ
   ｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少な
   くとも１種または２種以上の元素と、Ｍｎとを含む合金
   からなることを特徴とする請求項１記載のスピンバルブ
   型薄膜磁気素子。
3. 【請求項３】 前記固定磁性層と前記フリー磁性層の少
   なくとも一方が、非磁性中間層を介して２つに分断さ
   れ、分断された層どうしで磁化の向きが１８０度異なる
   フェリ磁性状態とされたことを特徴とする請求項１また
   は請求項２記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。
4. 【請求項４】 前記反強磁性層は、下記の組成式からな
   る合金であることを特徴とする請求項１ないし請求項３
   記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。 Ｘ_mＭｎ_100-m 但し、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓのう
   ちの少なくとも１種以上の元素であり、組成比を示すｍ
   は、４８原子％≦ｍ≦６０原子％である。
5. 【請求項５】 前記バイアス層は、下記の組成式からな
   る合金であることを特徴とする請求項１ないし請求項３
   記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。 Ｘ_mＭｎ_100-m 但し、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓのう
   ちの少なくとも１種以上の元素であり、組成比を示すｍ
   は、５２原子％≦ｍ≦６０原子％である。
6. 【請求項６】 前記反強磁性層は、下記の組成式からな
   る合金であることを特徴とする請求項１ないし請求項３
   記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。 Ｐｔ_mＭｎ_100-m-nＺ_n 但し、Ｚは、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓのうちの少
   なくとも１種または２種以上の元素であり、組成比を示
   すｍ、ｎは、４８原子％≦ｍ＋ｎ≦６０原子％、０．２
   原子％≦ｎ≦４０原子％である。
7. 【請求項７】 前記バイアス層は、下記の組成式からな
   る合金であることを特徴とする請求項１ないし請求項３
   記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。 Ｐｔ_mＭｎ_100-m-nＺ_n 但し、Ｚは、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓのうちの少
   なくとも１種または２種以上の元素であり、組成比を示
   すｍ、ｎは、５２原子％≦ｍ＋ｎ≦６０原子％、０．２
   原子％≦ｎ≦４０原子％である。
8. 【請求項８】 前記反強磁性層は、下記の組成式からな
   る合金であることを特徴とする請求項１ないし請求項３
   記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。 Ｐｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_j 但し、Ｌは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
   ｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２種以上の元素
   であり、組成比を示すｑ、ｊは、４８原子％≦ｑ＋ｊ≦
   ６０原子％、０．２原子％≦ｊ≦１０原子％である。
9. 【請求項９】 前記バイアス層は、下記の組成式からな
   る合金であることを特徴とする請求項１ないし請求項３
   記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子。 Ｐｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_j 但し、Ｌは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘ
   ｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２種以上の元素
   であり、組成比を示すｑ、ｊは、５２原子％≦ｑ＋ｊ≦
   ６０原子％、０．２原子％≦ｊ≦１０原子％である。
10. 【請求項１０】 基板上に、反強磁性層と、固定磁性層
    と、非磁性導電層と、フリー磁性層と、バイアス層とを
    順次積層して積層体を形成する工程と、 前記積層体にトラック幅方向と直交する方向である第１
    の磁界を印加しつつ、第１の熱処理温度で熱処理し、前
    記反強磁性層およびバイアス層に交換異方性磁界を発生
    させて、前記固定磁性層および前記フリー磁性層の磁化
    を同一方向に固定すると共に、前記反強磁性層の交換異
    方性磁界を前記バイアス層の交換異方性磁界よりも大と
    する工程と、 トラック幅方向に前記バイアス層の交換異方性磁界より
    も大きく前記反強磁性層の交換異方性磁界よりも小さい
    第２の磁界を印加しつつ、前記第１の熱処理温度よりも
    高い第２の熱処理温度で熱処理し、前記フリー磁性層に
    前記固定磁性層の磁化方向と交差する方向のバイアス磁
    界を付与する工程と、 前記バイアス層の一部を除去してトラック幅に近い幅の
    凹部を形成するとともに、この凹部の下に位置する前記
    フリー磁性層にトラック幅に相当する幅のトラック溝を
    形成する工程と、 前記バイアス層上に、前記フリー磁性層に検出電流を与
    える導電層を形成する工程とを有することを特徴とする
    スピンバルブ型薄膜磁気素子の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記反強磁性層および前記バイアス層
    に、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａ
    ｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少な
    くとも１種または２種以上の元素と、Ｍｎとを含む合金
    を用いることを特徴とする請求項１０記載のスピンバル
    ブ型薄膜磁気素子の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記第１の熱処理温度は、２２０℃〜
    ２４０℃の範囲であることを特徴とする請求項１０ない
    し請求項１１記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造
    方法。
13. 【請求項１３】 前記第２の熱処理熱度は、２５０℃〜
    ２７０℃の範囲であることを特徴とする請求項１０ない
    し請求項１２記載のスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造
    方法。
14. 【請求項１４】 スライダに請求項１ないし請求項９記
    載のスピンバルブ型薄膜磁気素子が備えられてなること
    を特徴とする薄膜磁気ヘッド。