(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反強磁性層の上に、前記反強磁性層との交換異方性結合により磁化方向が固定される固定磁性層が形成され、その上に非磁性導電層、およびフリー磁性層が順に積層され、少なくとも前記フリー磁性層の両側に位置して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叉する方向へ揃えるバイアス層と、固定磁性層と非磁性導電層とフリー磁性層に検出電流を与える導電路とが設けられているスピンバルブ型薄膜素子において、
前記反強磁性層は、固定磁性層、非磁性導電層およびフリー磁性層よりもさらに両側の領域に延び、この両側に延びている前記反強磁性層の上面は、前記固定磁性層の下面よりも低い位置にあり、この反強磁性層の上に前記バイアス層が形成され、かつ前記反強磁性層がＰｔＭｎ合金で形成されており、
前記反強磁性層とバイアス層との間には、体心立方構造で且つ（１００）配向の金属膜が形成され、前記金属膜は、Ｃｒ，Ｔｉ，ＭｏまたはＷ50Ｍｏ50のいずれか１種以上で形成されていることを特徴とするスピンバルブ型薄膜素子。
【請求項２】
反強磁性層の上に、前記反強磁性層との交換異方性結合により磁化方向が固定される固定磁性層が形成され、その上に非磁性導電層、およびフリー磁性層が順に積層され、少なくとも前記フリー磁性層の両側に位置して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叉する方向へ揃えるバイアス層と、固定磁性層と非磁性導電層とフリー磁性層に検出電流を与える導電路とが設けられているスピンバルブ型薄膜素子において、
前記反強磁性層は、固定磁性層、非磁性導電層およびフリー磁性層よりもさらに両側の領域に延び、この両側に延びている前記反強磁性層の上面は、固定磁性層の下面よりも低い位置にあり、この反強磁性層の上に前記バイアス層が形成され、かつ前記反強磁性層がＰｔ−Ｍｎ−Ｘ（Ｘ＝Ｎｉ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｉｒ，Ｃｒ，Ｃｏ）合金で形成されており、
前記反強磁性層とバイアス層との間には、体心立方構造で且つ（１００）配向の金属膜が形成され、前記金属膜は、Ｃｒ，Ｔｉ，ＭｏまたはＷ50Ｍｏ50のいずれか１種以上で形成されていることを特徴とするスピンバルブ型薄膜素子。
【請求項３】
前記金属膜の膜厚は、１８オングストローム以上で５５オングストローム以下である請求項１または２に記載のスピンバルブ型薄膜素子。
【請求項４】
前記金属膜の膜厚は、２０オングストローム以上で５０オングストローム以下である請求項３記載のスピンバルブ型薄膜素子。
【請求項５】
各層の重なり方向を検出ギャップ方向としたときに、前記バイアス層の他の層と平行な上面は、フリー磁性層の下面よりも前記検出ギャップ方向での上側に位置している請求項１ないし４のいずれかに記載のスピンバルブ型薄膜素子。
【請求項６】
バイアス層の前記上面と、フリー磁性層の下面との検出ギャップ方向の距離は、フリー磁性層の膜厚寸法の６０％以上である請求項５記載のスピンバルブ型薄膜素子。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載されたスピンバルブ型薄膜素子を用いることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【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（ピン（Ｐｉｎｎｅｄ）磁性層）の磁化の方向と外部磁界の影響を受けるフリー（Ｆｒｅｅ）磁性層の磁化の方向との関係で電気抵抗が変化するいわゆるスピンバルブ型薄膜素子に係り、特に、フリー磁性層に安定したバイアス磁界を与えてバルクハウゼンノイズの発生を低減させたスピンバルブ型薄膜素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、ハードディスクからの記録磁界を検出するスピンバルブ型薄膜素子（スピンバルブ型薄膜磁気ヘッド）の従来の構造を示す断面図である。
【０００３】
図に示すように、反強磁性層１１，固定磁性層（ピン（Ｐｉｎｎｅｄ）磁性層）２，非磁性導電層３及びフリー（Ｆｒｅｅ）磁性層４が積層され、その両側にはハードバイアス層６，６が形成されている。
【０００４】
従来は、反強磁性層１１にはＦｅＭｎ（鉄―マンガン）合金膜、固定磁性層２及びフリー磁性層４にはＦｅＮｉ（鉄―ニッケル；パーマロイ）合金膜、非磁性導電層３にはＣｕ（銅）膜、またハードバイアス層６にはＣｏＰｔ（コバルト―白金）合金膜などが一般に使用されている。なお、符号７，８はＴａ（タンタル）などの非磁性材料で形成された下地層及び保護層である。
【０００５】
図４に示すスピンバルブ型薄膜素子の製造方法としては、まず下地層７から保護層８までの６層が成膜され、その後イオンミリングなどのエッチング工程で、前記６層の側部が傾斜面となるように削り取られ、その後に、前記６層の両側にハードバイアス層６が成膜される。ハードバイアス層６の表面は、他の層と平行な上面である水平面６′と、前記６層の両側の傾斜面に添う傾斜面６″とが連続する。前記水平面６′の部分ではハードバイアス層６は一定の膜厚ｈ１で形成されるのに対し、傾斜面６″の部分では、ハードバイアス層６の膜厚は、上方に向かうにしたがって徐々に薄くなる。
【０００６】
前記固定磁性層２は反強磁性層１１と接して形成され、前記固定磁性層２は、反強磁性層１１との界面での交換結合による交換異方性磁界により、Ｙ方向へ単磁区化され、磁化の方向がＹ方向へ固定される。
【０００７】
また、フリー磁性層４の磁化方向は、Ｘ方向に磁化されているハードバイアス層６の影響を受け、Ｘ方向へ揃えられる。
【０００８】
このスピンバルブ型薄膜素子では、ハードバイアス層６，６上にタンタルなどの中間層９，９を介して形成された導電層１０，１０から、固定磁性層２，非磁性導電層３及びフリー磁性層４に定常電流（検出電流）が与えられる。ハードディスクなどの磁気記録媒体の走行方向はＺ方向であり、前記磁気記録媒体からの洩れ磁界がＹ方向に与えられると、フリー磁性層４の磁化の方向がＸからＹ方向へ向けて変化する。このフリー磁性層４内での磁化の方向の変動と、固定磁性層２の固定磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、磁気記録媒体からの洩れ磁界が検出される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このスピンバルブ型薄膜素子では、固定磁性層２，非磁性導電層３及びフリー磁性層４は比較的薄い膜厚で形成されるが、反強磁性層１１はかなり厚い膜厚で形成される。例えば、固定磁性層２，非磁性導電層３及びフリー磁性層４はそれぞれが１００オングストローム以下で形成されるのに対し、反強磁性層１１は３００オングストローム程度の膜厚で形成される。このため、下から反強磁性層１１，固定磁性層２，非磁性導電層３及びフリー磁性層４が積層され、前記４層の側部にハードバイアス層６が形成される従来のスピンバルブ型薄膜素子では、厚さ寸法ｈ１を有する水平面６′の部分のハードバイアス層６は、フリー磁性層４よりもかなり下方に形成され、水平面６′は、フリー磁性層４の下面よりも下方に位置し、前記フリー磁性層４の側面には、傾斜面６″の部分でハードバイアス層６が薄く残るだけである。
【００１０】
前記ハードバイアス層６はその保磁力によりＸ方向に磁化されている層であるが、傾斜面６″が形成されているｈ２の部分ではＸ方向へハードバイアス層６の膜厚が薄いために、この部分からフリー磁性層４にＸ方向への十分なバイアス磁界を与えることができない構造となっている。したがって、前記フリー磁性層４の磁化の方向がＸ方向へ安定しにくく、バルクハウゼンノイズが発生しやすい欠点がある。
【００１１】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、ハードバイアス層の水平面がフリー磁性層に接近し、好ましくはフリー磁性層の下面よりも上方に形成されるようにして、前記フリー磁性層の磁化方向がＸ方向に揃いやすくし、その結果バルクハウゼンノイズの発生を低減できるようにしたスピンバルブ型薄膜素子を提供することを目的としている。
【００１２】
また本発明は、前記バイアス層と反強磁性層との間にＣｒ（クロム）などで緩衝膜および配向膜を形成することにより、安定したバイアス磁界を発生させることが可能となったスピンバルブ型薄膜素子を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、反強磁性層の上に、前記反強磁性層との交換異方性結合により磁化方向が固定される固定磁性層が形成され、その上に非磁性導電層、およびフリー磁性層が順に積層され、少なくとも前記フリー磁性層の両側に位置して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叉する方向へ揃えるバイアス層と、固定磁性層と非磁性導電層とフリー磁性層に検出電流を与える導電路とが設けられているスピンバルブ型薄膜素子において、
前記反強磁性層は、固定磁性層、非磁性導電層およびフリー磁性層よりもさらに両側の領域に延び、この両側に延びている前記反強磁性層の上面は、前記固定磁性層の下面よりも低い位置にあり、この反強磁性層の上に前記バイアス層が形成され、かつ前記反強磁性層がＰｔＭｎ合金で形成されており、
前記反強磁性層とバイアス層との間には、体心立方構造で且つ（１００）配向の金属膜が形成され、前記金属膜は、Ｃｒ，Ｔｉ，ＭｏまたはＷ50Ｍｏ50のいずれか１種以上で形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
または、本発明は、反強磁性層の上に、前記反強磁性層との交換異方性結合により磁化方向が固定される固定磁性層が形成され、その上に非磁性導電層、およびフリー磁性層が順に積層され、少なくとも前記フリー磁性層の両側に位置して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叉する方向へ揃えるバイアス層と、固定磁性層と非磁性導電層とフリー磁性層に検出電流を与える導電路とが設けられているスピンバルブ型薄膜素子において、
前記反強磁性層は、固定磁性層、非磁性導電層およびフリー磁性層よりもさらに両側の領域に延び、この両側に延びている前記反強磁性層の上面は、固定磁性層の下面よりも低い位置にあり、この反強磁性層の上に前記バイアス層が形成され、かつ前記反強磁性層がＰｔ−Ｍｎ−Ｘ（Ｘ＝Ｎｉ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｉｒ，Ｃｒ，Ｃｏ）合金で形成されており、
前記反強磁性層とバイアス層との間には、体心立方構造で且つ（１００）配向の金属膜が形成され、前記金属膜は、Ｃｒ，Ｔｉ，ＭｏまたはＷ50Ｍｏ50のいずれか１種以上で形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
さらに、前記金属膜の膜厚の好ましい範囲は、１８オングストローム以上で５５オングストローム以下である。さらに好ましい前記金属膜の膜厚の範囲は、２０オングストローム以上で５０オングストローム以下である。
【００１６】
また、各層の重なり方向を検出ギャップ方向としたときに、前記バイアス層の他の層と平行な上面は、フリー磁性層の下面よりも前記検出ギャップ方向での上側に位置していることが好ましく、バイアス層の前記上面と、フリー磁性層の下面との検出ギャップ方向の距離は、フリー磁性層の膜厚寸法の６０％以上であることがさらに好ましい。
【００１７】
本発明では、固定磁性層、非磁性導電層、およびフリー磁性層の両側に、その下層となる反強磁性層が延びており、ハードバイアス層が反強磁性層の上に形成されている。したがって、反強磁性層の膜厚が大きくても、ハードバイアス層を従来の位置よりも高い位置でフリー磁性層に近い位置に形成することができ、ハードバイアス層の他の層と平行な上面すなわち水平面６′（図４のｈ１の部分）をフリー磁性層の下面よりも上方に位置させることも可能である。
【００１８】
ハードバイアス層の水平面６′の部分をフリー磁性層に接近させ、さらに好ましくは、ハードバイアス層の水平面６′を、フリー磁性層の下面よりも上側の位置に形成することにより、フリー磁性層に対して水平方向（縦バイアス方向；Ｘ方向）に対して強いバイアス磁界を与えることができる。よって、前記フリー磁性層は、従来に比べて固定磁性層の磁化方向と交叉する方向に単磁区化されやすくなり、バルクハウゼンノイズの発生を低減させることが可能となる。
【００１９】
前記バイアス層下に、結晶構造が体心立方構造で且つ（１００）配向のＣｒなどで形成された金属膜が緩衝膜および配向膜として成膜されているため、バイアス層の保磁力及び角形比が大きくなり、フリー磁性層の磁化を固定磁性層の磁化方向と交叉する方向に単磁区化させるためのバイアス磁界を増大させることができる。また、前記金属膜の膜厚が１８から５５オングストロームの範囲内であれば、バルクハウゼンノイズの発生をより低減させることができる。さらに、前記金属膜の膜厚を２０から５０オングストロームの範囲とすれば、よりバルクハウゼンノイズの発生を低減させることができる。
【００２０】
また、本発明の薄膜磁気ヘッドは、上述した本発明のスピンバルブ型薄膜素子を用いることを特徴とするものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のスピンバルブ型薄膜素子の構造を示す断面図である。図１ではＸ方向に延びる素子の中央部分のみを破断して示している。
【００２２】
この薄膜磁気ヘッドは、ハードディスク装置に設けられる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り、ハードディスクなどの磁気記録媒体の移動方向は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。
【００２３】
図１の最も下に形成されているのはＴａ（タンタル）などの非磁性材料で形成された下地層７である。この下地層７上に、ＰｔＭｎ（白金―マンガン）合金で形成された反強磁性層１、ＦｅＮｉ（鉄―ニッケル）合金で形成された固定磁性層（ピン磁性層）２が積層されている。前記固定磁性層２上に、Ｃｕ（銅）など電気抵抗の低い非磁性導電層３が形成され、前記非磁性導電層３上にＦｅＮｉ合金のフリー磁性層４が形成され、さらに前記フリー磁性層４上にＴａ（タンタル）などの保護層８が形成されている。また、前記固定磁性層２、非磁性導電層３及びフリー磁性層４は、前記反強磁性層１に対して薄い膜厚で形成されている。例えば固定磁性層２の膜厚は４０オングストローム、非磁性導電層３の膜厚は２５オングストローム、フリー磁性層４の膜厚は８０オングストローム程度であるが、反強磁性層１の膜厚は３００オングストローム程度である。
【００２４】
前記反強磁性層１と固定磁性層２とが積層された状態で、所定の大きさの磁界中で熱処理を施すことにより、前記両層の界面で交換異方性磁界が得られ、前記固定磁性層の磁化の方向がＹ方向に単磁区化され固定される。
【００２５】
本発明では、反強磁性層１にＰｔＭｎ合金を使用したが、前記ＰｔＭｎ合金は従来から使用されているＦｅＭｎ合金に比べて、以下の効果を期待することができる。
【００２６】
まず、ＰｔＭｎ合金は、ＦｅＭｎ合金に比べて耐食性に優れており、スピンバルブ型薄膜素子の製造工程における各種の溶剤や洗浄剤においても腐食が全く進行せず、過酷な環境下でのスピンバルブ型薄膜素子の動作においても化学的に安定している。
【００２７】
また、ＰｔＭｎ合金は、ＦｅＭｎ合金に比べてブロッキング温度が高く、よって薄膜磁気ヘッドの動作時の温度が高くなっても、安定した交換異方性磁界を発生でき、読取り精度が安定する。
【００２８】
さらに、ＰｔＭｎ合金の成膜後の熱処理温度は２３０℃以下でも十分な交換異方性磁界を得ることができる。熱処理温度が特に２５０℃以上になると、非磁性導電層３と、固定磁性層２及びフリー磁性層４との界面で拡散が発生しやすいが、ＰｔＭｎ合金を使用することによって、前記拡散を未然に防止することができる。
【００２９】
また、ＰｔＭｎ合金に代えて、ＰｄＭｎ（パラジウム―マンガン）合金、あるいはＰｔ―Ｍｎ―Ｘ（Ｘ＝Ｎｉ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｉｒ，Ｃｒ，Ｃｏ）合金を使用しても、上記の効果を得ることが可能である。
【００３０】
また、固定磁性層２をＦｅＮｉ合金に代えてＣｏ（コバルト），Ｆｅ―Ｃｏ（鉄―コバルト）合金，Ｆｅ―Ｃｏ―Ｎｉ（鉄―コバルト―ニッケル）合金で形成しても、反強磁性層１との界面で交換異方性磁界を得ることができる。またフリー磁性層４もこれらの磁性材料で形成できる。
【００３１】
この積層体の製造方法は、下地層７から保護層８までの６層がスパッタにより成膜された後、前記固定磁性層２、非磁性導電層３、フリー磁性層４及び保護膜８をＸ方向の中心に残し、その両側部分がイオンミリングなどの乾式エッチング工程、またはこれと湿式エッチングとの併用により除去される。このとき、反強磁性層１もエッチングの影響を受けて深さ寸法ｄ１の部分で削り取られる。その結果、固定磁性層２から保護膜８までの層の両側部が角度θ１の傾斜面となり、さらに反強磁性層１の両側部分の削り込み部分にも傾斜面１′，１′が形成される。反強磁性層１の両側部分を削り込むことにより、金属膜５が形成される部分に固定磁性層２が残るのを防止できる。
【００３２】
符号５は、Ｃｒ（クロム）などで形成された緩衝膜および配向膜となる金属膜であり、この金属膜５は、固定磁性層２などからさらに両側に延びる部分である反強磁性層１のＴ１の領域の上面から、前記反強磁性層１の傾斜面１′及び固定磁性層２、非磁性導電層３、フリー磁性層４の側面にかけて成膜される。
【００３３】
そして、前記金属膜５上にＣｏＰｔ（コバルト―白金）合金などで形成されるハードバイアス層６が成膜される。図に示すように前記ハードバイアス層６の表面には、他の層と平行な上面である水平面６′と、前記の角度θ１の傾斜面に沿って形成される傾斜面６″が形成されており、前記水平面６′はフリー磁性層４の下面４′よりも上方に形成されている。すなわち層の重なる方向であるＺ方向を検出ギャップ方向としたときに、ハードバイアス層６の水平面（他の層と平行な上面）６′は、フリー磁性層４の下面４′よりも検出ギャップ方向での上方に位置している。
【００３４】
特に前記フリー磁性層４の下面４′から水平面６′までの前検出ギャップ方向の距離（オーバラップ量）をｄ２とし、前記フリー磁性層４の膜厚をｄ３としたとき、ｄ２／ｄ３から求められるオーバーラップの比が６０％以上であることが好ましい。本発明では、前記ハードバイアス層６が金属膜５を介して膜厚の厚い反強磁性層１の上に形成されているため、前記ハードバイアス層６の膜厚ｈ１が薄くても、水平面６′をフリー磁性層４の下面４′に接近させ、好ましくは下面４′よりも上方に形成することが可能になる。
【００３５】
このように、体積の大きいｈ１部分のハードバイアス層６の一部分が、フリー磁性層４の両側に位置してフリー磁性層４の両側面と対向しまたは接触することにより、ｈ１部分のハードバイアス層の側部から発生する強いＸ方向へのバイアス磁界がフリー磁性層４に与えられ、前記フリー磁性層４の磁化方向がＸ方向に容易に単磁区化される。よってバルクハウゼンノイズは発生しにくくなり、記録媒体への再生・録音の精度が向上する。
【００３６】
ここで、前記金属膜５の役割について説明する。
金属膜５を形成するＣｒはその結晶構造が体心立方構造（ｂｃｃ）で且つ（１００）配向となっており、またハードバイアス層を形成するＣｏＰｔ系合金の結晶構造は面心立方構造（ｆｃｃ）と稠密六方構造（ｈｃｐ）の混相となっている。
【００３７】
ここでＣｒの格子定数とＣｏＰｔ合金のｈｃｐの格子定数は近い値となっているために、前記ＣｏＰｔ合金はｆｃｃ構造を形成しづらくｈｃｐ構造で形成されやすくなっている。このときｈｃｐのｃ軸はＣｏＰｔ合金―Ｃｒの境界面内に優先配向される。前記ｈｃｐはｆｃｃに比べてｃ軸方向に大きな磁気異方性を生じるため、ハードバイアス層に磁界を与えたときの保磁力Ｈｃは大きくなる。さらにｈｃｐのｃ軸はＣｏＰｔ合金―Ｃｒの境界面内で優先配向となっているため残留磁化（Ｂｒ）は増大し、残留磁化（Ｂｒ）／飽和磁束密度（Ｂｓ）で求められる角形比Ｓは大きな値になる。その結果、ハードバイアス層から発生するバイアス磁界を増大させることが可能となり、フリー磁性層４を単磁区化しやすくなる。
【００３８】
また、前記金属膜５の膜厚は１８オングストローム以上で５５オングストローム以下の範囲内であることが好ましく、さらに好ましくは２０オングストローム以上で５０オングストローム以下の範囲内である。この範囲内で前記金属膜５を形成すると、バルクハウゼンノイズの発生が著しく低下する。金属膜５の膜厚が前記範囲よりも大きいと、フリー磁性層４のＸ方向の側面とハードバイアス層６との間に介在する前記金属膜５の影響により、ハードバイアス層６からフリー磁性層４に与えられるバイアス磁界が低下してしまう。逆に、金属膜５の膜厚が前記範囲よりも小さいと、反強磁性層１とハードバイアス層６とが交換結合を生じ、両層の磁化が互いに影響を受け、反強磁性層１の磁化方向とハードバイアス層６の磁化方向との直交性が低下する。
【００３９】
なお、結晶構造が体心立方構造（ｂｃｃ）で且つ（１００）配向となる金属膜５としては、Ｃｒ以外にＴｉ（チタン），Ｗ（タングステン），Ｍｏ（モリブデン）またはＷ５０Ｍｏ５０（５０，５０はａｔ％）の、いずれか１種または２種以上で形成されてもよい。また、ハードバイアス層６はＣｏＰｔ合金以外に、Ｃｏ―Ｃｒ―Ｔａ（コバルト―クロム―タンタル）合金で形成されていてもよい。
【００４０】
なお、ハードバイアス層６，６の上にはＴａ（タンタル）などの非磁性材料で形成された中間層９，９が形成され、前記中間層９，９上にはＷ（タングステン）、Ｃｕ（銅）などにより形成された導電層１０，１０が形成されている。
【００４１】
以上上述したスピンバルブ型薄膜素子では、導電層１０から固定磁性層２、非磁性導電層３及びフリー磁性層４に定常電流（検出電流）が与えられ、しかも記録媒体からＹ方向へ磁界が与えられると、フリー磁性層４の磁化方向がＸ方向からＹ方向へ向けて変化する。このとき、フリー磁性層４と固定磁性層２のうち片方の層から他方へ移動しようとする電子が、非磁性導電層３と固定磁性層２との界面、または非磁性導電層３とフリー磁性層４との界面で散乱を起こし、電気抵抗が変化する。よって定常電流が変化し、検出出力を得ることができる。
【００４２】
また、本発明では、ハードバイアス層６を反強磁性層１の表面から固定磁性層２、非磁性導電層３及びフリー磁性層４の側部にかけて形成することで、ハードバイアス層６と、反強磁性層１からフリー磁性層４までの前記４層との接触面積を大きくすることができ、よってスピンバルブ型薄膜素子の直流抵抗（ＤＣＲ）を小さくすることが可能となる。このため、検出出力は大きくなり、読み取り精度が安定する。
【００４３】
【実施例】
図１に示す形状のスピンバルブ型薄膜素子を製作し、バルクハウゼンノイズに関して測定した。
【００４４】
まず、金属膜５の膜厚とバルクハウゼンノイズとの関係について実験を行った。以下に実験時における図１の符号１から８までの層の材質と膜厚について説明する。
【００４５】
反強磁性層１はＰｔＭｎ（白金―マンガン）合金で形成し、膜厚を３００オングストロームとした。ただし削り込みの深さ寸法ｄ１は１００オングストロームであったため幅寸法Ｔ１における反強磁性層１の膜厚は２００オングストロームとなった。
【００４６】
固定磁性層２はＦｅＮｉ（鉄―ニッケル）合金で形成し、膜厚を４０オングストロームとした。
【００４７】
非磁性導電層３はＣｕ（銅）で形成し、膜厚を２５オングストロームとした。
フリー磁性層４はＦｅＮｉ（鉄―ニッケル）合金で形成し、膜厚を８０オングストロームとした。
【００４８】
ハードバイアス層６はＣｏＰｔ（コバルト―白金）合金で形成し、水平面６′の部分の膜厚ｈ１を３００オングストロームとした。
【００４９】
下地層７はＴａ（タンタル）で形成し、膜厚を４０オングストロームとした。
保護膜８はＴａ（タンタル）で形成し、膜厚を５０オングストロームとした。
【００５０】
なお、中間層９はＴａ（タンタル）で、導電層１０はＣｒ（クロム）で形成した。
【００５１】
また、図の垂直方向と固定磁性層２から保護層８の側部に形成される傾斜面との角度θ１は２０°であった。
【００５２】
そして、金属膜５をＣｒ（クロム）で形成し、膜厚を１０，１５，２０，３０，４０，５０，６０，７０オングストロームとした８種類の薄膜磁気ヘッドをそれぞれ２０個づつ製作し、２０個中いくつの薄膜磁気ヘッドに顕著なバルクハウゼンノイズが発生したかについて調べた。その結果を表１に示す。
【００５３】
【表１】
0003607629.tif 000002
【００５４】
図２は、表１を元にして作成した金属膜５の膜厚とバルクハウゼンノイズの発生率との関係を示すグラフである。
【００５５】
図に示すように、金属膜５の膜厚が厚くなるにつれてバルクハウゼンノイズ発生率は徐々に小さくなっていき、膜厚が約３５オングストロームのとき、前記バルクハウゼンノイズ発生率は最も小さくなる。膜厚が３５オングストローム以上になると徐々に前記バルクハウゼンノイズ発生率が大きくなっている。この実験結果により本発明では金属膜５の膜厚が１８オングストロームから５５オングストロームであれば、バルクハウゼンノイズの発生率を２０％以下に抑制できることが確認できた。
【００５６】
さらに、金属膜５の膜厚が２０オングストロームから５０オングストロームであれば、バルクハウゼンノイズの発生率を１０％以下に抑制できより好ましい。
【００５７】
金属膜５が１８オングストローム以下であると、バルクハウゼンノイズ発生率が大きくなっているのは、ハードバイアス層６のＣｏＰｔ膜と反強磁性層１のＰｔＭｎ膜との界面で交換結合が起こり、ハードバイアス層がＸ方向に単磁区化されにくくなり、フリー磁性層４の磁化をＸ方向に揃えることが困難になるためであると考えられる。
【００５８】
また、金属膜５が５５オングストローム以上になると、バルクハウゼンノイズ発生率が大きくなるのは、ハードバイアス層６とフリー磁性層４の間に介在する金属膜５の膜厚があまり厚くなり、ハードバイアス層６からのバイアス磁界がフリー磁性層４にかかりにくくなり、前記フリー磁性層４の磁化がＸ方向に揃わなくなるためであると考えられる。
【００５９】
次にハードバイアス層６の膜厚を変化させて、ハードバイアス層６とフリー磁性層４とのオーバーラップ量ｄ２とフリー磁性層４の膜厚ｄ３との比（ｄ２／ｄ３）と、バルクハウゼンノイズ量との関係について調べた。
【００６０】
金属膜５の膜厚を３０オングストロームに固定して、ハードバイアス層６以外の層の材質及び膜厚は上記に記したものを使用した。
【００６１】
前記ハードバイアス層６の膜厚をオーバーラップ量の比（ｄ２／ｄ３）が１００％，８０％，６０％，４０％，２０％となるようにし、それぞれのオーバーラップ量の比となる薄膜磁気ヘッドを２０個づつ製作し、２０個中いくつの薄膜磁気ヘッドに顕著なバルクハウゼンノイズが発生したかについて調べた。
【００６２】
【表２】
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【００６３】
図３は、表２を元にして作成したオーバーラップ量の比（ｄ２／ｄ３）とバルクハウゼンノイズの発生率との関係を示したグラフである。
【００６４】
図３に示すように、オーバーラップ量の比（％）が大きくなるにつれて、バルクハウゼンノイズ発生率が減少していることがわかる。特にオーバーラップ量の比（％）が６０％以上であると、バルクハウゼンノイズの発生率を２０％以下に抑制することができる。さらにオーバーラップ量の比（％）を８０％以上にすることにより、バルクハウゼンノイズの発生率を１０％以下に抑制することができより好ましい。
【００６５】
オーバーラップ量の比（％）が小さくなるとバルクハウゼンノイズが発生しやすくなるのは、ハードバイアス層６からのバイアス磁界が、フリー磁性層４にかかりづらくなり、前記フリー磁性層４の磁化がＸ方向に揃いにくくなるためである。
【００６６】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、反強磁性層上に、フリー磁性層へバイアス磁界を与えるバイアス層を形成することにより、水平面を有するハードバイアス層をフリー磁性層の側面に接近させやすくなり、フリー磁性層に強いバイアス磁界を与えやすくなる。このため前記フリー磁性層の磁化を固定磁性層の磁化方向と交叉する方法に揃えやすくなり、その結果バルクハウゼンノイズの発生を低減させることが可能となる。
【００６７】
特にフリー磁性層の膜厚をｄ３、前記フリー磁性層の底面からバイアス層の水平部までの前記バイアス層の膜厚をｄ２としたとき、ｄ２／ｄ３から求められるオーバーラップ量の比が６０％以上であると、よりバルクハウゼンノイズの発生を抑えることができる。
【００６８】
また、前記バイアス層下に結晶構造が体心立方構造（ｂｃｃ）の緩衝膜および配向膜を形成することにより、前記バイアス層の保磁力及び角形比が大きくなりフリー磁性層の単磁区化に必要なバイアス磁界を増大させることが可能となり、特に前記緩衝膜および配向膜の膜厚が１８から５５オングストロームの範囲内であると、フリー磁性層に強いバイアス磁界を与えることができ、よりバルクハウゼンノイズの発生を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスピンバルブ型薄膜素子の構造を示す断面図、
【図２】緩衝膜および配向膜の膜厚とバルクハウゼンノイズ発生率との関係を示す線図、
【図３】オーバーラップ量の比とバルクハウゼンノイズ発生率との関係を示す線図、
【図４】従来のスピンバルブ型薄膜素子の構造を示す断面図、
【符号の説明】
１  反強磁性層
２  固定磁性層
３  非磁性導電層
４  フリー磁性層
５  金属膜（緩衝膜および配向膜）
６  ハードバイアス層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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