(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁化自由層と、
第１の磁化固着層と、
前記磁化自由層と前記第１の磁化固着層との間に設けられた非磁性中間層と、
前記非磁性中間層が対向する側とは反対側の、前記第１の磁化固着層の面上に設けられた非磁性結合層と、
前記第１の磁化固着層が対向する側とは反対側の、前記非磁性結合層の面上に設けられた第２の磁化固着層と、
を備え、
前記第１の磁化固着層と前記第２の磁化固着層とは、前記非磁性結合層を介して磁化が互いに反平行に固着され、
前記第１の磁化固着層は、前記非磁性中間層からみて相対的に遠くに設けられた第１の層領域と、前記非磁性中間層からみて相対的に近くに設けられた第２の層領域と、を少なくとも有し、
前記第１の層領域は、Co,CoFe, CoFeNi,及びCoNiのいずれかを主成分として含み、Cr（クロム）,Rh（ロジウム）,Os（オスミウム）,Re（レニウム）,Si（シリコン）,Al（アルミニウム）,Be（ベリリウム）,Ga（ガリウム）,Ge（ゲルマニウム）,Te（テルル）,B（ボロン）,V（バナジウム）,Ru（ルテニウム）,Ir（イリジウム）,W（タングステン）,Mo（モリブデン）,Au（金）,Pt（白金）,Ag（銀）及びCu（銅）からなる群から選ばれた少なくとも一つの添加元素を含有した強磁性合金からなることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
磁化自由層と、
第１の磁化固着層と、
前記磁化自由層と前記第１の磁化固着層との間に設けられた非磁性中間層と、
前記非磁性中間層が対向する側とは反対側の、前記第１の磁化固着層の面上に設けられた非磁性結合層と、
前記第１の磁化固着層が対向する側とは反対側の、前記非磁性結合層の面上に設けられた第２の磁化固着層と、
を備え、
前記第１の磁化固着層と前記第２の磁化固着層とは、前記非磁性結合層を介して磁化が互いに反平行に固着され、
前記第１の磁化固着層は、前記非磁性中間層からみて相対的に遠くに設けられた第１の領域と、前記非磁性中間層からみて相対的に近くに設けられた第２の領域と、を少なくとも有し、
前記第１の領域は、Co,CoFe, CoFeNi,及びCoNiのいずれかを主成分として含み、Cr（クロム）,Rh（ロジウム）,Os（オスミウム）,Re（レニウム）,Si（シリコン）,Al（アルミニウム）,Be（ベリリウム）,Ga（ガリウム）,Ge（ゲルマニウム）,Te（テルル）,B（ボロン）,V（バナジウム）,Ru（ルテニウム）,Ir（イリジウム）,W（タングステン）,Mo（モリブデン）,Au（金）,Pt（白金）,Ag（銀）及びCu（銅）からなる群から選ばれた少なくとも一つの添加元素を含有した強磁性体からなり、
前記第１の磁化固着層における前記添加元素の含有量は、前記第２の領域よりも前記第１の領域において大きいことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
磁化自由層と、
第１の磁化固着層と、
前記磁化自由層と前記第１の磁化固着層との間に設けられた非磁性中間層と、
前記非磁性中間層が対向する側とは反対側の、前記第１の磁化固着層の面上に設けられた非磁性結合層と、
前記第１の磁化固着層が対向する側とは反対側の、前記非磁性結合層の面上に設けられた第２の磁化固着層と、
を備え、
前記第１の磁化固着層と前記第２の磁化固着層とは、前記非磁性結合層を介して磁化が互いに反平行に固着され、
前記第１の磁化固着層は、前記非磁性中間層からみて相対的に遠くに設けられた第１の層領域と、前記非磁性中間層からみて相対的に近くに設けられた第２の層領域と、を少なくとも有し、
前記第１の層領域は、NiFeを主成分として含み、Os（オスミウム）,Re（レニウム）,Si（シリコン）,Al（アルミニウム）,Be（ベリリウム）,Ga（ガリウム）,Ge（ゲルマニウム）,Te（テルル）,B（ボロン）,V（バナジウム）,Ru（ルテニウム）,Ir（イリジウム）,W（タングステン）,Au（金）,Pt（白金）,Ag（銀）及びCu（銅）からなる群から選ばれた少なくとも一つの添加元素を含有した強磁性体からなることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
磁化自由層と、
第１の磁化固着層と、
前記磁化自由層と前記第１の磁化固着層との間に設けられた非磁性中間層と、
前記非磁性中間層が対向する側とは反対側の、前記第１の磁化固着層の面上に設けられた非磁性結合層と、
前記第１の磁化固着層が対向する側とは反対側の、前記非磁性結合層の面上に設けられた第２の磁化固着層と、
を備え、
前記第１の磁化固着層と前記第２の磁化固着層とは、前記非磁性結合層を介して磁化が互いに反平行に固着され、
前記第１の磁化固着層は、前記非磁性中間層からみて相対的に遠くに設けられた第１の領域と、前記非磁性中間層からみて相対的に近くに設けられた第２の領域と、を少なくとも有し、
前記第１の領域は、NiFeを主成分として含み、Os（オスミウム）,Re（レニウム）,Si（シリコン）,Al（アルミニウム）,Be（ベリリウム）,Ga（ガリウム）,Ge（ゲルマニウム）,Te（テルル）,B（ボロン）,V（バナジウム）,Ru（ルテニウム）,Ir（イリジウム）,W（タングステン）,Au（金）,Pt（白金）,Ag（銀）及びCu（銅）からなる群から選ばれた少なくとも一つの添加元素を含有した強磁性体からなり、
前記第１の磁化固着層における前記添加元素の含有量は、前記第２の領域よりも前記第１の領域において大きいことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
前記２の磁化固着層は、Cr（クロム）, Rh（ロジウム）,Os（オスミウム）,Re（レニウム）,Si（シリコン）,Al（アルミニウム）,Be（ベリリウム）,Ga（ガリウム）,Ge（ゲルマニウム）,Te（テルル）,B（ボロン）,V（バナジウム）,Ru（ルテニウム）,Ir（イリジウム）,W（タングステン）,Mo（モリブデン）,Au（金）,Pt（白金）,Ag（銀）及びCu（銅）からなる群から選ばれた少なくとも一つの添加元素を含有した強磁性体からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
前記添加元素を含有した前記強磁性体は、結晶質であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項７】
前記磁化自由層は、最密原子面が層主面に対して略平行に配向したfccのCo系合金からなり、
前記磁化固着層は、最密原子面が層主面に対して略平行に配向したfccまたはhcpの強磁性体からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項８】
磁気記録媒体に対して情報を記録または再生する磁気ヘッドを備えた磁気再生装置であって、
前記磁気ヘッドは、請求項１乃至７のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子を有することを特徴とする磁気再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気抵抗効果素子及び磁気再生装置に関し、より詳細には、本発明は、非磁性中間層の両側に電子反射層が設けられたスピンバルブ膜を用いた磁気抵抗効果素子及びこの磁気抵抗効果素子を磁気ヘッドに搭載した磁気再生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）の高密度化のために、さらに感度の高い読み出し用素子の開発が行われている。このような目的に対して、現在、２つの金属磁性体層の間に非磁性伝導体層をはさんだ構造を基本とする、巨大磁気抵抗効果（ｇｉａｎｔ  ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ  ｅｆｆｅｃｔ）を利用した素子の研究が行われている。
【０００３】
その中でも有望視されているのがスピンバルブ（ｓｐｉｎ  ｖａｌｖｅ）と呼ばれる構造である。これは、２つの金属強磁性層の間に非磁性層をはさみ、一方の強磁性層（「磁化固着層」または「ピン層」などと称される）をバイアス磁界等により固定しておき、もう一方の磁化固着されていない磁性層（「磁化自由層」または「フリー層」などと称される）が記録媒体からの磁界を読みとって磁化の向きを、他方の磁性層に対して相対的に変えることで、巨大な磁気抵抗が得られるものである（Ｐｈｙｓ．  Ｒｅｖ．  Ｂ．，Ｖｏｌ．４５，  ８０６（１９９２），  Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  ，Ｖｏｌ．６９，  ４７７４（１９９１）等参照）。
【０００４】
また、金属強磁性層の間に非磁性層をはさんだ構造を繰り返した構造によって磁気抵抗効果を増強した構造も研究されているが、一般に磁性層間の相互作用が大きくなり、たとえばＨＤＤに用いる場合には、媒体磁界に対する十分な感度が得られないなどの問題がある。
【０００５】
このような積層構造によって、さらに高出力を得るために、様々な改良がなされている。その中でも、効果的なものは、磁化自由層と非磁性中間層の薄膜化である。これらを薄膜化することで、シャント分流を低減し出力を向上させることができる。このような薄膜化による出力向上と、ヘッド設計におけるバイアスポイント調整を両立する、スピンフィルタ−スピンバルブ構造が提案されており、抵抗変化率（ＭＲ）が９％程度のスピンバルブ膜がえられ、２５Ｇｂｐｓｉ（Ｇｉｇａ  ｂｉｔ  ｐｅｒ  ｓｑｕａｒｅ  ｉｎｃｈ）の面密度を有するＨＤＤに対応する磁気ヘッドが得られている。
【０００６】
ところが、このような構造では、ＭＲが最大でも１０％未満であり、今後４０  Ｇｂｐｓｉ以上の記録密度に対応していくには不十分である。そのため、さらにＭＲを向上させる構造が検討されている。
【０００７】
そういった構造の中で、現在もっとも有力視されているのがスペキュラースピンバルブである（ＳＰＳＶ）。これは、磁性層に電子鏡面反射層を積層することで、平均自由行程を長くし、擬似的に磁気多層膜と同じ構造を達成して抵抗変化率を上げようとするものである。このような構造として、現在まで報告されているのは、磁化固着層の交換バイアス膜として用いたＮｉＯ等の酸化物反強磁性体や、あるいは、磁化自由層の下地として形成したアモルファスＴａ、あるいは貴金属層などにおいて、電子鏡面反射の効果が報告されている。また、磁化固着層と磁化自由層の層中にナノメーターオーダーの酸化層を形成することで電子反射によるＭＲの向上が得られることが報告されている（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｍａｇ．，Ｖｏｌ．３３，Ｎｏ．５，ｐ３５８０，  ９（１９９７），  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｍａｇ．，Ｖｏｌ．３２，Ｎｏ．５，ｐ４７２８，９（１９９６））。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来の構成のうち、ＮｉＯ等の酸化物反強磁性体を交換バイアス膜として用いる場合は、物質固有の性質の問題で、交換結合特性が小さいという問題がある。また、現在構成上の必須アイテムである、シンセティック反強磁性構造をもつ磁化固着層を導入すると、もはや酸化物交換バイアス層からの電子反射はＭＲに寄与しないことから、ＭＲ向上のメリットが失われてしまう。
【０００９】
また、シンセティック反強磁性構造の結合層に用いるＲｕ（ルテニウム）は、電子反射効果が全く得られない物質である。一方、アモルファス状Ｔａ（タンタル）などを用いると、良好な膜成長に悪影響を与えて、磁化自由層の軟磁気特性や、ＭＲ耐熱性や、磁化固着層の磁化固着およびシンセティック反強磁性結合の耐熱性を劣化させる原因となる。
【００１０】
また、磁化固着層の側に貴金属やアモルファス状Ｔａの層を形成すると、その両側の層間の磁気結合が切れるため、電子反射の効果を得る方法としては適当でない。最大限にＭＲを向上させるためには、磁化自由層と磁化固着層との両方で電子反射が起こることが望ましい。
【００１１】
上述した問題を解決する方法として、磁化固着層と磁化自由層の層中にナノメータオーダーの厚みの磁性体酸化層を形成する方法がある。但し、この方法は、ナノメータオーダーの厚みの酸化層を形成するプロセスが技術的に高度であり、専用のプロセス装置が新たに必要であったり、作成に時間がかかるという問題があった。
【００１２】
以上説明したように、電子反射層を磁化自由層と磁化固着層の両方に形成することが最大限にＭＲを向上させるために必要であるが、磁化固着層側で電子反射効果を得る方法は、ナノメータオーダーの酸化層を形成する方法のみであり、作成に高度な技術が要求されるという問題があった。
【００１３】
本発明はかかる課題の認識に基づいてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、従来の成膜方法によって容易に形成でき、しかも、磁化固着層の側で十分な電子反射効果を得ることができる磁化固着層の構造、および、これらの構造を含むスピンバルブ膜を用いた磁気抵抗効果素子を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の磁気抵抗効果素子は、磁化自由層と、磁化固着層と、前記磁化自由層と前記磁化固着層との間に設けられた非磁性中間層と、を備え、前記磁化固着層は、前記非磁性中間層からみて相対的に遠くに設けられた第１の層領域と、前記非磁性中間層からみて相対的に近くに設けられた第２の層領域と、を少なくとも有し、
前記第１の層領域は、特定の添加元素を含有した強磁性体からなることを特徴とする。
【００１５】
この添加元素は、磁化固着層の電子ポテンシャルを効果的に変化させ、且つ磁化固着層の結晶構造を維持することができる元素である。具体的には、この添加元素として、Ｃｒ（クロム），  Ｒｈ（ロジウム），Ｏｓ（オスミウム），Ｒｅ（レニウム），Ｓｉ（シリコン），Ａｌ（アルミニウム），Ｂｅ（ベリリウム），Ｇａ（ガリウム），Ｇｅ（ゲルマニウム），Ｔｅ（テルル），Ｂ（ボロン），Ｖ（バナジウム），Ｒｕ（ルテニウム），Ｉｒ（イリジウム），Ｗ（タングステン），Ｍｏ（モリブデン），Ａｕ（金），Ｐｔ（白金），Ａｇ（銀），Ｃｕ（銅）から選ばれる少なくとも一つを用いることができる。
【００１６】
これらの元素を添加することで、磁化固着層の電子ポテンシャルを変化させて界面において電子反射を起こさせることができる。このとき添加する元素としては、Ｎｂ（ニオブ），Ｔａ（タンタル），などは、結晶が微細化するため適当ではない。結晶が微細化、あるいはアモルファス化すると、その上部に形成する膜の結晶性に悪影響を与えてしまうからである。
【００１７】
例えば、磁化自由層が磁化固着層の上部に形成されている、ボトムスピンバルブの場合、電子反射層の上部に形成される膜の結晶性や配向性が悪化してしまうため、磁化自由層の軟磁気特性が悪化してしまう。具体的には、磁化自由層はＭＲメリットの観点から、Ｃｏ合金であることが望ましいが、この場合、ｆｃｃ−Ｃｏ合金を（１１１）配向させることが軟磁気特性を得る上で必要である。このため、電子反射層は結晶質であることが望ましい。また、ｆｃｃ（ｆａｃｅ  ｃｅｎｔｅｒｅｄ  ｃｕｂｉｃ）あるいはｈｃｐ（ｈｅｘａｇｏｎａｌ  ｃｌｏｓｅｓｔ  ｐａｃｋｅｄ）構造において最密原子面が層主面すなわち膜面に対して平行な方向に配向していることが望ましく、ｆｃｃ（１１１）配向していることがさらに望ましい。また、結晶性の悪化は原子拡散の原因となり、ＭＲ劣化を引き起こす。
【００１８】
例えば、基板上において磁化自由層が磁化固着層よりも下側に形成されている、トップスピンバルブの場合、電子反射層の上部に形成される膜の結晶性や配向性が悪化してしまうため、シンセティック反強磁性構造における、反強磁性結合が弱くなってしまう。また、結晶性の悪化は原子拡散の原因となるため、ＭＲの劣化のみならず、シンセティック反強磁性構造を形成する上で一般に使われる層厚１ｎｍ程度のＲｕ層が拡散して、シンセティック反強磁性構造の崩壊の原因となる。
【００１９】
以上の理由により、電子ポテンシャルを大きくするための添加元素は、結晶性を変えないものが望ましい。上述した各添加元素は結晶質の強磁性合金に添加しても結晶性を変えないため、その上部に形成する膜の膜質を悪化させることがない。さらに、上述した添加元素のうちで、特にＣｒ，Ｒｈ，Ｏｓ，Ｒｅ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｂｅ，Ｇａ，Ｇｅのいずれかを用いるとより良好な結晶性が得られる。
【００２０】
但し、このとき添加する割合は、元の強磁性金属の磁性が失われない程度にとどめなければならない。磁性を失うと、もはや磁化固着層として機能しなくなるからである。例えば、磁化固着層の母材料がＣｏ９０Ｆｅ１０である場合には、Ｃｒを原子分率で２０％以上添加すると、強磁性が不安定になってくる。このため、添加量は２０％以下に抑えなければならない。好ましくは原子比率を１５％以下とすることが望ましい。また一方で、ポテンシャルの違いを十分大きくするためには、ある程度の比率を含んでいなければならない。好ましくは３％以上がよい。
【００２１】
またこのとき、添加元素を加えた電子反射層は、厚みが増大するにつれて、シャント分流による出力低下の原因になるため、薄膜化しておく必要がある。しかし、厚みがある程度小さくなると、原子拡散により電子反射効果が失われるため、この観点からは、厚みを０．５ｎｍ以上とすることが望ましい。
【００２２】
また、いずれの場合も、磁化固着層の内、非磁性中間層に接さない層は、高抵抗化していることが望ましい。なぜならこれらの層はＭＲ効果には寄与せず、シャント分流による出力低下の原因になるからである。同時に、これらの層も磁化固着層を安定化させるためには良好な結晶性を維持することが望ましい。この観点から、これらの層を高抵抗化するための添加元素としては、Ｃｒ，Ｒｈ，Ｏｓ，Ｒｅ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｂｅ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｔｅ，Ｂ，Ｖ，Ｒｕ，Ｉｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｔ，Ａｇ，Ｃｕの中から選ばれる少なくとも一つを選択することが望ましい。
【００２３】
一方、本発明の磁気再生装置は、磁気記録媒体に対して情報を記録または再生する磁気ヘッドを備えた磁気再生装置であって、前記磁気ヘッドは、前述したいずれかの磁気抵抗効果素子を有することを特徴とし、従来よりもはるかに高密度の磁気記録再生を可能とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる磁気抵抗効果素子の要部断面構造を表す概念図である。すなわち、本発明の磁気抵抗効果素子は、図示しない基板などの上に、積層された多層構造を有し、その要部には、磁化自由層Ｆと、非磁性中間層Ｓと、磁化固着層Ｐとが積層されている。そして、磁化固着層Ｐは、非磁性中間層Ｓから離れた第１の層領域Ｐ１と、非磁性中間層Ｓに接して設けられた第２の層領域Ｐ２とを少なくとも有する。ここで、積層の順序としては、磁化自由層Ｆが上側でも良く、またこれとは逆に磁化自由層Ｆが下側になっても良い。
【００２５】
第１の層領域Ｐ１と第２の層領域Ｐ２との本質的な相違点は、特定の添加元素の含有量である。「特定の添加元素」とは、後に詳述するように、磁化固着層Ｐの電子ポテンシャルを変化させ、且つその結晶構造は維持できるような元素である。そして、第１の層領域Ｐ１は、このような特定の元素を第２の層領域Ｐ２よりもより多く含有する。
【００２６】
一般に、磁化固着層Ｐの材料としては、コバルト鉄（ＣｏＦｅ）あるいはニッケル鉄（ＮｉＦｅ）を主成分とした強磁性体材料を用いると良い。このような材料に対して上述した条件を満たす特定の元素とは、具体的には、Ｃｒ（クロム），  Ｒｈ（ロジウム），Ｏｓ（オスミウム），Ｒｅ（レニウム），Ｓｉ（シリコン），Ａｌ（アルミニウム），Ｂｅ（ベリリウム），Ｇａ（ガリウム），Ｇｅ（ゲルマニウム），Ｔｅ（テルル），Ｂ（ボロン），Ｖ（バナジウム），Ｒｕ（ルテニウム），Ｉｒ（イリジウム），Ｗ（タングステン），Ｍｏ（モリブデン），Ａｕ（金），Ｐｔ（白金），Ａｇ（銀），Ｃｕ（銅）のいずれかである。
【００２７】
すなわち、本発明によれば、非磁性中間層Ｓからみて離れた第１の層領域Ｐ１は、上述した添加元素の少なくともいずれかを第２の層領域Ｐ２よりもより多く含む。このような第１の層領域Ｐ１は、第２の層領域Ｐ２と電子ポテンシャルが有意に異なり、その界面で電子を効果的に反射させることができる。しかも、磁化固着層の結晶構造を維持することができるので、積層構造の磁気特性を損なうこともない。
【００２８】
第１の層領域の形成にあたっては、磁化固着層Ｐの製膜時に上述したような添加元素を加えて膜を形成しても良く、または、磁化固着層Ｐの製膜後に、拡散やイオン注入などの方法によって上述したような添加元素を導入しても良い。
【００２９】
以下、さらに詳細な具体例を参照しつつ、本発明の磁気抵抗効果素子について説明する。
【００３０】
図２は、本発明の第１の具体例としての磁気抵抗効果素子の要部断面構造を表す概念図である。すなわち、同図の磁気抵抗効果素子は、基板１の上に、第１の下地層２、第２の下地層３、交換バイアス層４、磁化固着層５、反強磁性結合層６、磁化固着層７、非磁性中間層９、磁化自由層１０、高導電層１１、電子反射層１２、保護層１３をこの順に積層してなる。そして、磁化自由層７は、非磁性中間層９からみて離れた第１の層領域７Ａと、非磁性中間層９に隣接した第２の層領域７Ｂとを有する。
【００３１】
以下、各層について詳細に説明する。
【００３２】
第１層は、アルミナあるいはシリコン酸化物などからなる基板である。
【００３３】
第２，３層は下地層である。この層は、磁化自由層１０の良好な軟磁気特性を実現するため、ｆｃｃ（１１１）配向のための良好な下地になっていることが望ましい。具体的には、Ｔａ，Ｔｉ，Ｃｒおよびこれらの合金、あるいはこれらに添加元を加えた層に、ｆｃｃ，ｈｃｐの層を積層した場合に、ｆｃｃ（１１１）の配向が得られる。第２，３層ともにＭＲ効果には寄与しない膜であるためできるだけ薄膜化した方がよいが、ある程度の膜厚がないと良好なｆｃｃ，あるいはｈｃｐの細密面ができないため、ともに０．５ｎｍ以上あることが望ましい。
【００３４】
具体的な構成としては、第１の下地層２として、層厚０．５−１０ｎｍのＴａ層上に、第２の下地層３として、Ｓｃ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｙ，Ｚｒ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｔｌ，Ｐｂ，Ｎｉから選ばれる少なくとも１種類を含む材料を０．５−１０ｎｍ積層した構造が好ましい。
【００３５】
第４層は、磁化固着層を固着する交換バイアス層であり、反強磁性体あるいは硬磁性体からなる。具体的には、反強磁性体としてはＭｎ系反強磁性体、あるいは酸化物反強磁性体を用いることができ、より具体的にはＩｒＭｎ，ＰｔＭｎ，ＦｅＭｎ，ＮｉＭｎ，ＲｈＭｎ，ＲｕＭｎあるいはこれらに添加物を加えた合金であり、あるいは、Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｍｎから選ばれる少なくとも一つを含む酸化物反強磁性体かフェリ磁性体が用いられる。硬磁性体としては、例えば、ＣｏＰｔ，ＣｏＣｒあるいはＣｏＣｒＰｔなどを用いることができる。
【００３６】
第４層が硬磁性の時には、第５層はなくてもよい。第４層が第５層をかねることができる。
【００３７】
第５層は、磁化固着層の一部を構成し、第７層と磁化が反平行に固着されていて磁化固着層全体の有効磁化を減少させる役割を有する。この層は、ＭＲ効果に寄与しないので、シャント分流による出力損を抑えるため、添加元素を加えて高抵抗化しておくことが望ましい。添加元素としては第１の層領域７Ａと同様の結晶性の観点から、Ｃｒ（クロム），  Ｒｈ（ロジウム），Ｏｓ（オスミウム），Ｒｅ（レニウム），Ｓｉ（シリコン），Ａｌ（アルミニウム），Ｂｅ（ベリリウム），Ｇａ（ガリウム），Ｇｅ（ゲルマニウム），Ｔｅ（テルル），Ｂ（ボロン），Ｖ（バナジウム），Ｒｕ（ルテニウム），Ｉｒ（イリジウム），Ｗ（タングステン），Ｍｏ（モリブデン），Ａｕ（金），Ｐｔ（白金），Ａｇ（銀），Ｃｕ（銅）の少なくともいずれかを添加することが望ましい。本発明者のさらに詳細な検討によれば、これらの内でも、特に、Ｃｒ，Ｒｈ，Ｏｓ，Ｒｅ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｂｅ，Ｇａ，Ｇｅのいずれかを用いることが望ましい。
【００３８】
シャント分流による出力損を抑えるため、磁化固着層５の膜厚は可能な限り薄膜化した方がよいが、第７層の磁化とのバランスで、バイアスポイント調整上必要なＭｓ・Ｔ（磁化・膜厚）積が得られるような膜厚に調整しなければならない。Ｃｏ合金の場合には、２−３ｎｍとなるように設計することが望ましい。
【００３９】
第６層（反強磁性結合層）は、Ｒｕ（ルテニウム），Ｒｈ（ロジウム），Ｉｒ（イリジウム），Ｃｒ（クロム）から選ばれる層であり、その両側の強磁性層をＲＫＫＹ的相互作用によって結合させる役割を有する。磁性結合は、第６層の膜厚に応じて強磁性的な場合と反強磁性的な場合とが交互に現れるが、反強磁性的な結合をするためには１ｎｍ程度の膜厚がよい。
【００４０】
第７層は、非磁性中間層側の磁化固着層であり、第１の層領域７Ａと第２の層領域７Ｂに分かれている。但し、その境界は、必ずしも急峻且つ明瞭なものである必要はなく、電子反射を効果的に生じさせることができる程度であれば良い。
【００４１】
第１の層領域７Ａは、Ｃｒ（クロム），Ｒｈ（ロジウム），Ｏｓ（オスミウム），Ｒｅ（レニウム），Ｓｉ（シリコン），Ａｌ（アルミニウム），Ｂｅ（ベリリウム），Ｇａ（ガリウム），Ｇｅ（ゲルマニウム），Ｔｅ（テルル），Ｂ（ボロン），Ｖ（バナジウム），Ｒｕ（ルテニウム），Ｉｒ（イリジウム），Ｗ（タングステン），Ｍｏ（モリブデン），Ａｕ（金），Ｐｔ（白金），Ａｇ（銀），Ｃｕ（銅）の少なくともいずれかを第２の層領域７Ｂよりもより多く含有した層であり、特に、Ｃｒ，Ｒｈ，Ｏｓ，Ｒｅ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｂｅ，Ｇａ，Ｇｅのいずれかを含有することが望ましい。
【００４２】
第２の層領域７Ｂは、例えばＣｏ合金からなり、前述したような特定の添加元素を含有していても良いが、第１の層領域７Ａと比較した場合に、その添加量は、相対的に低いことが必要とされる。
【００４３】
第１の層領域７Ａは、ある程度電子ポテンシャルがないと良好な電子反射層として機能しないため、抵抗率が第２の層領域７Ｂよりも十分に大きくなるように添加物の含有量を調節することが望ましい。具体的には、上述したような特定の元素の少なくとも一つを組成分率で３％以上含んでいることが望ましい。より好ましくは５％以上含んでいることが望ましい。但し、これらの元素を添加しすぎると、強磁性が失われてしまう。そのため、添加量は２０％以下とすることが望ましい。母金属となる強磁性合金は、ＣｏＦｅ，ＮｉＦｅ，ＣｏＦｅＮｉ，ＣｏＮｉ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅなどが好ましい。この時に上述したような条件で上記添加元素を添加すれば、得られる合金の抵抗率を１５μΩｃｍ以上とすることが可能である。そして、この程度の抵抗率が得られると、第１の層領域７Ａと第２の層領域７Ｂとの界面において電子鏡面反射が顕著に生じ、ＭＲを顕著に向上させることができる。また、第１の層領域の膜厚は、シャント分流による、出力低下をさけるため２ｎｍ以下であることが望ましい。しかし、０．５ｎｍ以下になると原子拡散に対する耐性がなくなるため、０．５ｎｍ以上であることが望ましい。
【００４４】
さらにこの第１の層領域７Ａは、結晶質であることが原子拡散に対して耐性を持つためには望ましい。結晶質であることは、この第１の層領域７Ａ自体の耐熱性だけではなく、その上に形成した各層の拡散耐熱性にも影響を与えるため、重要である。特に、反強磁性結合層６を構成するＲｕなどからなる層は１ｎｍ程度の極薄膜であるため、これに接する膜は拡散をさけるために、結晶質であることが望ましい。上述したＣｒ，Ｒｈ，Ｏｓ，Ｒｅ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｂｅ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｔｅ，Ｂ，Ｖ，Ｒｕ，Ｉｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｔ，Ａｇ，Ｃｕ、母金属強磁性体の結晶性を微結晶やアモルファスに変えないため、上記の特性を得る上で好ましい。特にそれらの内でもＣｒ，Ｒｈ，Ｏｓ，Ｒｅ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｂｅ，Ｇａ，Ｇｅを用いると、粒径や結晶配向において良好な膜が得られるために好ましい。さらに、Ｃｒ，Ｒｈ，Ｏｓ，Ｒｅ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｂｅ，Ｇａ，Ｇｅのいずれかを用いると、Ｔｅ，Ｂ，Ｖ，Ｒｕ，Ｉｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｔ，Ａｇ，Ｃｕのいずれかを用いた場合よりも反強磁性結合層６において、より大きな反強磁性結合を得ることができる。
【００４５】
また、反強磁性結合層６の両側の磁性層の反強磁性結合は、結晶の方位によるため、アモルファスであったり、無配向である場合には、相互作用の平均化が起こり、相互作用が弱められてしまう。そのため、反強磁性結合層６の上下の層は配向性のある結晶であることが望ましい。好ましくは、Ｒｕ  （ルテニウム）の結晶構造がｈｃｐであるため、結晶整合性をよくするために、ｆｃｃまたはｈｃｐのように最密原子面が積層していることが望ましい。さらに好ましくは、ボトムタイプのスピンバルブの場合には、上部に形成する磁化自由層１０のｆｃｃ（１１１）配向を実現し軟磁気特性を得るために、第１の層領域７Ａも、ｆｃｃ（１１１）配向していることが望ましい。上述した特定の元素、すなわちＣｒ，Ｒｈ，Ｏｓ，Ｒｅ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｂｅ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｔｅ，Ｂ，Ｖ，Ｒｕ，Ｉｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｔ，Ａｇ，Ｃｕは、母金属強磁性体がｆｃｃである時その構造を変えないため、上記の条件を満たす上で好ましい。特にＣｒ，Ｒｈ，Ｏｓ，Ｒｅ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｂｅ，Ｇａ，Ｇｅを用いると、Ｔｅ，Ｂ，Ｖ，Ｒｕ，Ｉｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｔ，Ａｇ，Ｃｕのいずれかを用いた場合よりも反強磁性結合層６において、より大きな反強磁性結合を得ることができる。
【００４６】
第２の層領域７Ｂは、良好な磁気抵抗特性を得るためには電子の平均自由行程が長く、従って抵抗率の小さいことが望ましい。同時に、非磁性中間層９との界面でのＭＲの界面効果がもっとも大きい合金として、具体的には、Ｃｏ系合金を用いることが好ましい。その膜厚は、４ｎｍ以上になるとシャント分流により出力が低下するため、４ｎｍ以下とすることが望ましい。より好ましくは、３ｎｍ以下とすることが望ましい。ボトムタイプのスピンバルブの場合には、上部に形成する磁化自由層のｆｃｃ（１１１）配向を実現し軟磁気特性を得るために、ｆｃｃあるいはｈｃｐのように最密原子面が積層していることが望ましく、より望ましくは、ｆｃｃ（１１１）配向していることが望ましい。
【００４７】
以上説明した第１の層領域７Ａと第２の層領域７Ｂとは、それぞれ製膜条件を変えることによって形成することができる。例えば、スパッタ法により製膜する場合に、第１の層領域７Ａのスパッタに際して、上述した添加元素を含有したターゲットを用いることにより、製膜と同時に含有させることができる。このようにして形成した場合には、第１の層領域７Ａと第２の層領域７Ｂとの境界は、概ね急峻であり、添加元素の濃度プロファイルも両者の界面において概ね急峻に変化する。
【００４８】
これに対して、製膜後あるいは製膜中において、拡散やイオン注入などの方法により第１の層領域７Ａに上述した元素を導入する方法もある。この場合には、第１の層領域７Ａと第２の層領域７Ｂとの界面は、やや緩慢なものとなり、添加元素の濃度プロファイルもより緩やかなものとなる。しかし、電子反射層としての効果を奏する範囲であれば、このような方法により形成したものであっても良いことはいうまでもない。
【００４９】
第１０層（磁化自由層）は、ＭＲの点では、Ｃｏ系合金であることが望ましいが、軟磁気特性が求められるため、ｆｃｃ（１１１）配向したＣｏ系合金であることが望ましい。具体的には、ＣｏＦｅまたはＣｏＦｅＮｉを用いるとよい。または、Ｃｏ系合金とＮｉＦｅとの積層構造であってもよい。いずれの場合にもＭＲの観点から膜厚が剰り厚すぎるとシャント分流による出力の低減を招くため、４ｎｍ以下とすることが望ましい。より好ましくは、３ｎｍ以下であることが望ましい。また、１ｎｍ以下になると、軟磁気特性や、拡散に対する耐性が弱くなるため、１ｎｍ以上の膜厚とすることが望ましい。より好ましくは、１．２ｎｍ以上とすることが望ましい。
【００５０】
本具体例における磁化固着層７及び５は、第６層の反強磁性結合層を介して反平行に磁化が結合したシンセティック反強磁性構造を有する。シンセティック反強磁性構造は、磁化固着層の有効Ｍｓ・Ｔ積をコントロールして、外場に対するピン固着能を向上させることができると同時に、漏洩磁界による磁化自由層１０との静磁結合をコントロールできるため、素子出力のバイアスポイント調整において極めて有利な構成である。
【００５１】
第１１層（高導電層）は、スピンフィルター効果によるＭＲ向上を得ることと、電流磁界によるバイアスポイントの調整を行うこと、および、電子反射層１２との積層による磁化自由層軟磁性の悪化を防ぐ役割を有する。その材料としては、具体的には、Ｃｕ（銅），Ａｕ（金），Ａｇ（銀），Ｐｔ（白金），Ｐｄ（パラジウム）  の少なくとも一つを含むものとすることが望ましい。この厚みが、０．５ｎｍ以下であると、スピンフィルター効果によるＭＲ向上が得られなかったり、磁化自由層１０の軟磁性の悪化を招くため、０．５ｎｍ以上とすることが望ましい。この厚みが３ｎｍ以上であるとシャント分流による出力低下を招くため、３ｎｍ以下とすることが望ましい。
【００５２】
第１２層（電子反射層）は、スピンバルブ構造を面内方向に流れる電子を反射させる効果を得るための層である。その材料は、具体的には、酸化物、窒化物、炭化物、フッ化物、塩化物、ホウ化物から選ばれる少なくとも一つが含まれるものであるか、あるいは、Ｃｒ，  Ｒｈ，Ｏｓ，Ｒｅ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｂｅ，Ｇａ，Ｇｅなどを添加して高抵抗化した金属層であってもよい。しかし、酸化物、窒化物、炭化物、フッ化物、塩化物、ホウ化物の絶縁体の方がより大きな効果が得られる。
【００５３】
第１３層は、保護膜である。具体的にはＴａ，Ｔｉ，Ｃｒなどが用いられる。
【００５４】
次に、本発明の第２の具体例にかかる磁気抵抗効果素子について説明する。
【００５５】
図３は、本発明の第２の具体例としての磁気抵抗効果素子の要部断面構造を表す概念図である。すなわち、本具体例の磁気抵抗効果素子は、図２に関して前述した第１具体例のものを上下反転した構造を有し、基板１の上に、第１の下地層２、第２の下地層３、電子反射層１２、高導電層１１、磁化自由層１０、非磁性中間層９、磁化固着層７、反強磁性結合層６、磁化固着層５、交換バイアス層４、保護層１３をこの順に積層してなる。そして、磁化自由層７は、非磁性中間層９からみて離れた第１の層領域７Ａと、非磁性中間層９に隣接した第２の層領域７Ｂとを有する。
【００５６】
本具体例については、図２と同等の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。但し、本具体例においては、磁化固着層層５及び７は、磁化自由層１０よりも上側に積層されるので、その結晶構造がｆｃｃ構造であってもｈｃｐ構造であっても磁化自由層１０の軟磁気特性に与える影響に差異はない。
【００５７】
次に、本発明の第３の具体例にかかる磁気抵抗効果素子について説明する。
【００５８】
図４は、本発明の第３の具体例としての磁気抵抗効果素子の要部断面構造を表す概念図である。すなわち、本具体例の磁気抵抗効果素子は、磁気自由層１０の上下に、磁化固着層５、７が形成された、いわゆる「デュアルスピンバルブ構造」を有する。その積層順序は、基板１の上に、第１の下地層２、第２の下地層３、交換バイアス層４、磁化固着層５、反強磁性結合層６、磁化固着層７、非磁性中間層９、磁化自由層１０、非磁性中間層９、磁化固着層７、反強磁性結合層６、磁化固着層５、交換バイアス層４、保護層１３をこの順に積層してなる。そして、磁化自由層７は、隣接した非磁性中間層９からみて離れた第１の層領域７Ａと、非磁性中間層９に隣接した第２の層領域７Ｂとを有する。本具体例についても、図２および図３と同等の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５９】
（実施例）
以下に、本発明の磁気抵抗素子の具体的な実施例について説明する。
【００６０】
アモルファス基板上に、以下の構成を有する積層体を、ＤＣマグネトロンスパッタリングにより作成した。数字は層厚を表し、その単位はｎｍである。また、試料の評価にあたっては、すべて２７０℃、１０時間のアニールを７．５ｋＯｅの磁場中で行った。
【００６１】
（実施例１）５Ｔａ／２ＮｉＦｅＣｒ／１０ＰｔＭｎ／２ＣｏＦｅＣｒ／０．９Ｒｕ／ｘ／２ＣｏＦｅ／２Ｃｕ／２ＣｏＦｅ／２Ｃｕ／１ＴａＯ／３Ｔａ
（実施例２）５Ｔａ／２ＮｉＯ／２Ｃｕ／２ＣｏＦｅ／２Ｃｕ／２ＣｏＦｅ／ｘ／０．９Ｒｕ／２ＣｏＦｅＣｒ／１０ＰｔＭｎ／５Ｔａ
（実施例３）５Ｔａ／２ＮｉＦｅＣｒ／１０ＰｔＭｎ／２ＣｏＦｅＣｒ／０．９Ｒｕ／ｘ／２ＣｏＦｅ／２Ｃｕ／２ＣｏＦｅ／２Ｃｕ／２ＣｏＦｅ／ｘ／０．９Ｒｕ／２ＣｏＦｅＣｒ／１０ＰｔＭｎ／５Ｔａ
（比較例１）５Ｔａ／２ＮｉＦｅＣｒ／１０ＰｔＭｎ／２ＣｏＦｅＣｒ／０．９Ｒｕ／２．５ＣｏＦｅ／２Ｃｕ／２ＣｏＦｅ／２Ｃｕ／１ＴａＯ／３Ｔａ
（比較例２）５Ｔａ／２ＮｉＦｅＣｒ／１０ＰｔＭｎ／２ＣｏＦｅＣｒ／０．９Ｒｕ／２ＣｏＦｅ／２Ｃｕ／２ＣｏＦｅ／２Ｃｕ／１ＴａＯ／３Ｔａ
（比較例３）５Ｔａ／２ＮｉＯ／２Ｃｕ／２ＣｏＦｅ／２Ｃｕ／２．５ＣｏＦｅ／０．９Ｒｕ／２ＣｏＦｅＣｒ／１０ＰｔＭｎ／５Ｔａ
（比較例４）５Ｔａ／２ＮｉＯ／２Ｃｕ／２ＣｏＦｅ／２Ｃｕ／２ＣｏＦｅ／０．９Ｒｕ／２ＣｏＦｅＣｒ／１０ＰｔＭｎ／５Ｔａ
（比較例５）５Ｔａ／２ＮｉＦｅＣｒ／１０ＰｔＭｎ／２ＣｏＦｅＣｒ／０．９Ｒｕ／２．５ＣｏＦｅ／２Ｃｕ／２ＣｏＦｅ／２Ｃｕ／２．５ＣｏＦｅ／０．９Ｒｕ／２ＣｏＦｅＣｒ／１０ＰｔＭｎ／５Ｔａ
（比較例６）５Ｔａ／２ＮｉＦｅＣｒ／１０ＰｔＭｎ／２ＣｏＦｅＣｒ／０．９Ｒｕ／２ＣｏＦｅ／２Ｃｕ／２ＣｏＦｅ／２Ｃｕ／２ＣｏＦｅ／０．９Ｒｕ／２ＣｏＦｅＣｒ／１０ＰｔＭｎ／５Ｔａ
上記した構成中の層ｘの成膜に用いた合金ターゲットの組成は以下の通りである。
【００６２】
（Ｃｏ９０Ｆｅ１０）９４Ａ６
（Ｎｉ８０Ｆｅ２０）９４Ａ６
ここで、ＡはＣｒ，Ｒｈ，Ｏｓ，Ｒｅ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｂｅ，Ｇａ，Ｇｅである。
【００６３】
ＴａＯおよびＮｉＯは、ＴａおよびＮｉを形成した後、成膜チャンバーと別にもうけられたチャンバーにおいて、１×１０−５Ｔｏｒｒの酸素雰囲気中に３００秒保持することにより作成した。
【００６４】
これらの試料について、ＭＲおよび磁気特性を測定した結果を以下にまとめる。ここで、Ｈｓは磁化固着層のシンセティック反強磁性結合の強さを表す固着層磁化の飽和磁界、Ｈｃは磁化自由層の保持力である。
【００６５】
0003557140.tif 000002
0003557140.tif 000003
0003557140.tif 000004
以上の結果から分かるように、（ＣｏＦｅ＋添加元素Ａ）および（ＮｉＦｅ＋添加元素Ａ）の構成により、非常に良好なＭＲ増強効果が得られることがわかった。また、これら実施例の試料について、Ｘ線による測定を行ったところ、すべての試料で、最密原子面が積層した配向構造になっていることがわかった。同時に、軟磁気特性はすべて５  Ｏｅ以下の良好な値が得られた。
【００６６】
次に比較例として以下の試料を作成した。
【００６７】
（比較例７）５Ｔａ／２ＮｉＦｅＣｒ／１０ＰｔＭｎ／２ＣｏＦｅＣｒ／０．９Ｒｕ／ｙ／２ＣｏＦｅ／２Ｃｕ／２ＣｏＦｅ／２Ｃｕ／１ＴａＯ／３Ｔａ
（比較例８）５Ｔａ／２ＮｉＦｅＣｒ／１０ＰｔＭｎ／２ＣｏＦｅＣｒ／０．９Ｒｕ／ｙ／２ＣｏＦｅ／２Ｃｕ／１ＣｏＦｅ／１．８ＮｉＦｅ／２Ｃｕ／１ＴａＯ／３Ｔａ
（比較例９）５Ｔａ／２ＮｉＯ／２Ｃｕ／２ＣｏＦｅ／２Ｃｕ／２ＣｏＦｅ／ｙ／０．９Ｒｕ／２ＣｏＦｅＣｒ／１０ＰｔＭｎ／５Ｔａ
上記の積層構造におけるｙ層の成膜に用いた合金ターゲットの組成は以下の通りである。
【００６８】
（Ｃｏ９０Ｆｅ１０）９４Ｂ６
（Ｎｉ８０Ｆｅ２０）９４Ｂ６
ここで、ＢはＴａ，Ｎｂである。
【００６９】
これらの試料のＭＲおよび磁気特性を測定した結果を以下にまとめる。
【００７０】
0003557140.tif 000005
上記結果から分かるように、比較例７，８、９ともに、Ｈｓが大きく減少している。Ｘ線θ−２θスキャン法により調べると、比較例７、８は実施例１と比べて、強磁性層のｆｃｃ（１１１）と見られるピーク強度が大きく減少していることがわかった。これは、ＣｏＦｅＮｂが微結晶化しているためであると考えられるが、これを反映して、比較例７ではＨｓ，軟磁気特性ともに特性の悪化が見られる。
【００７１】
また、ロッキングカーブの幅も比較例７、８では拡大しており、軟磁気特性も悪化している。ＮｉＦｅはここでは軟磁気特性が得られる濃度に調整しているが、ＣｏＦｅと積層すると、全体的な軟磁気特性には配向性が重要であるといえる。また、ＭＲも悪化しているが、これは膜質の悪化により熱拡散に弱くなったためであると考えられる。
【００７２】
比較例８は、軟磁気特性に関しては変化はないが、ＭＲおよびＨｓは悪化している。このように、磁化固着層電子反射層は結晶性の保持が非常に重要であることが示された。このことは、デュアルスピンバルブにおいても同様であることが確認された。
【００７３】
以上、実施例を参照しつつ説明したように、本発明によれば、金属性の電子反射層による出力増大を、磁気特性を損なわずに達成する構造を実現することができた。
【００７４】
また上述した実施例においては、交換バイアス膜としてＰｔＭｎを用いたが、ほかのＭｎ反強磁性体、および酸化物反強磁性体でも同様の結果が得られることは当業者において自明である。
以上具体例を参照しつつ説明した本発明の磁気抵抗効果素子は、主に、ＨＤＤの磁気ヘッドに用いることができる。
【００７５】
図５は、本発明の磁気抵抗効果素子を磁気ヘッドに応用した場合の構成を表す概念図である。すなわち、同図は、いわゆるアバットジャンクション（ａｂｕｔｔｅｄ  ｊｕｎｃｔｉｏｎ）を形成した磁気ヘッドを、記録媒体に対向する面（ａｉｒ  ｂｅａｒｉｎｇ  ｓｕｒｆａｃｅ：ＡＢＳ）から見た断面構成を表す。
【００７６】
図５に表した磁気ヘッドにおいては、Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＣ基板１の上に、アルミナギャップ膜２２が形成され。その上に、本発明の磁気抵抗効果素子ＳＶが一対の縦バイアス膜２４に挟まれて形成されている。さらに縦バイアス膜２４の上には、それぞれ電極リード２５が形成され、素子の上面はアルミナギャップ膜２６を介して保護膜２７により覆われている。ここで、磁気抵抗効果素子ＳＶは、例えば、図１〜図４に関して前述したような本発明によるいずれかの素子であり、前述した各図における基板１の代わりにアルミナギャップ膜２２を用いてその上に所定の積層構造が形成される。
【００７７】
本発明の磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッドは、従来のスピンバルブ構造の特性を低下させることなくその上下に電子反射層を設けて、ＭＲを大幅に向上させることができ、その結果として、４０Ｇｂｐｓｉあるいはそれ以上の記録密度を実現することができる。
【００７８】
次に、本発明の磁気再生装置について説明する。図５に関して説明した本発明の磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッドは、例えば、記録再生一体型の磁気ヘッドアセンブリに組み込まれ、磁気再生装置に搭載することができる。
【００７９】
図６は、このような磁気再生装置の概略構成を例示する要部斜視図である。すなわち、本発明の磁気記録再生装置１５０は、ロータリーアクチュエータを用いた形式の装置である。同図において、記録用磁気ディスク２００は、スピンドル１５２に装着され、図示しない駆動装置制御部からの制御信号に応答する図示しないモータにより矢印Ａの方向に回転する。磁気ディスク２００は、磁気ディスク２００に格納する情報の記録再生を行うヘッドスライダ１５３は、薄膜状のサスペンション１５４の先端に取り付けられている。ここで、ヘッドスライダ１５３は、前述した形態にかかる磁気ヘッドをその先端付近に搭載している。
【００８０】
磁気ディスク２００が回転すると、ヘッドスライダ１５３の媒体対向面（ＡＢＳ）は磁気ディスク２００の表面から所定の浮上量をもって保持される。
【００８１】
サスペンション１５４は、図示しない駆動コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム１５５の一端に接続されている。アクチュエータアーム１５５の他端には、リニアモータの一種であるボイスコイルモータ１５６が設けられている。ボイスコイルモータ１５６は、アクチュエータアーム１５５のボビン部に巻き上げられた図示しない駆動コイルと、このコイルを挟み込むように対向して配置された永久磁石および対向ヨークからなる磁気回路とから構成される。
【００８２】
アクチュエータアーム１５５は、固定軸１５７の上下２箇所に設けられた図示しないボールベアリングによって保持され、ボイスコイルモータ１５６により回転摺動が自在にできるようになっている。
【００８３】
図７は、アクチュエータアーム１５５から先の磁気ヘッドアセンブリをディスク側から眺めた拡大斜視図である。すなわち、磁気ヘッドアッセンブリ１６０は、例えば駆動コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム１５５を有し、アクチュエータアーム１５５の一端にはサスペンション１５４が接続されている。
【００８４】
サスペンション１５４の先端には、図５に関して前述した再生用磁気ヘッドを具備するヘッドスライダ１５３が取り付けられている。記録用ヘッドを組み合わせても良い。サスペンション１５４は信号の書き込みおよび読み取り用のリード線１６４を有し、このリード線１６４とヘッドスライダ１５３に組み込まれた磁気ヘッドの各電極とが電気的に接続されている。図中１６５は磁気ヘッドアッセンブリ１６０の電極パッドである。
【００８５】
図６及び図７に例示したような本発明の磁気再生装置は、従来と比較して大幅に記録密度を向上させ、同時に再生信号の安定性や信頼性も向上させることができる。
【００８６】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。
【００８７】
例えば、本発明の磁気抵抗効果素子が有するスピンバルブ構造の各層の母材料あるいはその層厚などは、当業者が公知の範囲において適宜選択して同様に実施し同様の効果を得ることができる。
【００８８】
さらに、基板や保護膜の材料あるいは膜厚、及びシンセティック構造の詳細などに関しても同様に当業者であれば公知の範囲から適宜選択して本発明を同様に実施することが可能である。
【００８９】
また、本発明の磁気抵抗効果素子は、その応用対象を前述したＨＤＤに限定されるものではなく、この他にも、例えば、ＭＲＡＭ（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｒａｎｄａｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ）などにも同様に用いて同様の効果を得ることができる。
【００９０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明を用いれば、シンセティック反強磁気特性、および磁化自由層の軟磁気特性を損なわずに、磁化固着層において金属性の電子反射層を設けることができる。その結果として、磁気抵抗効果素子の出力を大幅に増大させ、従来よりもはるかに高い記録密度の磁気記録再生システムを実現することが可能となり、産業上のメリットは多大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる磁気抵抗効果素子の要部断面構造を表す概念図である。
【図２】本発明の第１の具体例としての磁気抵抗効果素子の要部断面構造を表す概念図である。
【図３】本発明の第２の具体例としての磁気抵抗効果素子の要部断面構造を表す概念図である。
【図４】本発明の第３の具体例としての磁気抵抗効果素子の要部断面構造を表す概念図である。
【図５】本発明の磁気抵抗効果素子を磁気ヘッドに応用した場合の構成を表す概念図である。
【図６】本発明の磁気記録再生装置の概略構成を例示する要部斜視図である。
【図７】本発明の磁気記録再生装置のアクチュエータアーム１５５から先の磁気ヘッドアセンブリをディスク側から眺めた拡大斜視図である。
【符号の説明】
１  基板
２  第１の下地層
３  第２の下地層
４  交換バイアス層
５  磁化固着層
６  反強磁性結合層
７  磁化固着層
７Ａ  第１の層領域
７Ｂ  第２の層領域
９  非磁性中間層
１０  磁化自由層
１１  高導電層
１２  電子反射層
１３  保護層
２２、２６  アルミナギャップ膜
２４  縦バイアス膜
２５  電極リード
２７  保護膜
１５０  磁気記録再生装置
１５２  スピンドル
１５３  ヘッドスライダ
１５４  サスペンション
１５５  アクチュエータアーム
１５６  ボイスコイルモータ
１６０  磁気ヘッドアセンブリ
２００  媒体（磁気記録ディスク）
【図１】
0003557140.tif 000006
【図２】
0003557140.tif 000007
【図３】
0003557140.tif 000008
【図４】
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【図５】
0003557140.tif 000010
【図６】
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【図７】
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