(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の対向する面を有する非磁性層と、
前記非磁性層の一方の面側に形成された軟磁性層と、
前記非磁性層の他方の面側に形成された強磁性層と、
前記強磁性層の前記非磁性層とは反対の側に形成された反強磁性層と、
前記軟磁性層および前記強磁性層のうちの少なくとも一方の磁性層中に形成され、磁性を有し、かつ前記磁性層の少なくとも一部よりも電気抵抗が大きい層間層と、
この層間層と前記非磁性層との間および前記層間層の前記非磁性層とは反対の側のうちの少なくとも一方に形成され、マンガン（Ｍｎ），銅（Ｃｕ），イリジウム（Ｉｒ）および白金（Ｐｔ）からなる群のうちの少なくとも１種を含む挿入層と
を備えたことを特徴とする磁気変換素子。
【請求項２】
前記層間層の厚さは、０．５ｎｍ以上１ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の磁気変換素子。
【請求項３】
前記層間層は、酸素（Ｏ）および窒素（Ｎ）からなる群のうちの少なくとも１種を含んでいることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の磁気変換素子。
【請求項４】
前記層間層は、前記磁性層の構成元素のうちの少なくとも１種を含んでいることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１に記載の磁気変換素子。
【請求項５】
前記軟磁性層は、
少なくともニッケル（Ｎｉ）を含む第１軟磁性層と、
少なくともコバルト（Ｃｏ）を含む第２軟磁性層と
を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１に記載の磁気変換素子。
【請求項６】
前記第１軟磁性層は、さらに、コバルト，鉄（Ｆｅ），タンタル（Ｔａ），クロム（Ｃｒ），ロジウム（Ｒｈ），モリブデン（Ｍｏ）およびニオブ（Ｎｂ）からなる群のうち少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項５記載の磁気変換素子。
【請求項７】
前記第２軟磁性層は、さらに、ニッケルおよび鉄からなる群のうち少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の磁気変換素子。
【請求項８】
前記強磁性層は、少なくともコバルトを含むことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１に記載の磁気変換素子。
【請求項９】
前記強磁性層は、さらに鉄を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１に記載の磁気変換素子。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１に記載の磁気変換素子を有することを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項１１】
一対の対向する面を有する非磁性層と、前記非磁性層の一方の面側に形成された軟磁性層と、前記非磁性層の他方の面側に形成された強磁性層と、前記強磁性層の前記非磁性層とは反対の側に形成された反強磁性層とを備えた磁気変換素子の製造方法であって、
前記軟磁性層および前記強磁性層のうちの少なくとも一方の磁性層中に、磁性を有し、かつ前記磁性層の少なくとも一部よりも電気抵抗が大きい層間層を形成する工程と、
この層間層と前記非磁性層との間および前記層間層の前記非磁性層とは反対の側のうちの少なくとも一方に、マンガン（Ｍｎ），銅（Ｃｕ），イリジウム（Ｉｒ）および白金（Ｐｔ）からなる群のうちの少なくとも１種を含む挿入層を形成する工程と
を含むことを特徴とする磁気変換素子の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の磁気変換素子の製造方法を用いることを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気変換素子、それを用いた薄膜磁気ヘッドおよびそれらの製造方法に関するものであり、より詳細には、熱安定性の良い磁気変換素子、それを用いた薄膜磁気ヘッドおよびそれらの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハードディスクなどの面記録密度の向上に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能向上が求められている。薄膜磁気ヘッドとしては、磁気変換素子の一つである磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）素子と記す。）を有する再生ヘッドと、誘導型磁気変換素子を有する記録ヘッドとを積層した構造の複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。
【０００３】
ＭＲ素子としては、異方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ（Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｉｃ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）効果）を示す磁性膜（ＡＭＲ膜）を用いたＡＭＲ素子と、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）効果）を示す磁性膜（ＧＭＲ膜）を用いたＧＭＲ素子などがある。
【０００４】
ＡＭＲ素子を用いた再生ヘッドはＡＭＲヘッドと呼ばれ、ＧＭＲ素子を用いた再生ヘッドはＧＭＲヘッドと呼ばれる。ＡＭＲヘッドは、面記録密度が１Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ２  超える再生ヘッドとして利用され、ＧＭＲヘッドは、面記録密度が３Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ２  を超える再生ヘッドとして利用されている。
【０００５】
ところで、ＧＭＲ膜としては、「多層型（アンチフェロ型）」、「誘導フェリ型」、「グラニュラ型」、「スピンバルブ型」等が提案されている。これらの中で、比較的構成が単純で、弱い磁場でも大きな抵抗変化を示し、量産に好ましいと考えられるＧＭＲ膜は、スピンバルブ型である。
【０００６】
図１７は、一般のスピンバルブ型ＧＭＲ膜（以下、スピンバルブ膜と記す）の構成を表すものである。図中符号Ｓで示した面は磁気記録媒体と対向する面に対応する。このスピンバルブ膜は、下地層９１の上に、軟磁性層９２、非磁性層９４、強磁性層９５、反強磁性層９６および保護層９７をこの順に積層して構成したものである。このスピンバルブ膜では、強磁性層９５の磁化Ｍｐの向きが反強磁性層９６との交換結合により固定され、軟磁性層９２の磁化Ｍｆの向きが外部磁場によって自由に変化し、その相対角度に応じて抵抗が変化するようになっている。
【０００７】
近年、２０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ２  を越える超高密度磁気記録を可能にするため、スピンバルブ膜の電気抵抗の変化率（以下、抵抗変化率とする。）をより大きくすることが望まれている。例えば、文献”ＣｏＦｅ  ｓｐｅｃｕｌａｒ  ｓｐｉｎ  ｖａｌｖｅｓ  ｗｉｔｈ  ａ  ｎａｎｏ  ｏｘｉｄｅ  ｌａｙｅｒ”，  １９９９  Ｄｉｇｅｓｔｓ  ｏｆ  ＩＮＴＥＲＭＡＧ  ９９，  ｐｕｂｌｉｓｈｅｄ  ｏｎ  Ｍａｙ  １８，  １９９９  には、スピンバルブ膜の強磁性層にＮＯＬと呼ばれる酸化膜を設けることが提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の文献には、ＮＯＬと呼ばれる酸化膜の材質、厚さおよび挿入位置などの具体的な条件については何も述べられていない。そこで、本出願人は、スピンバルブ膜の強磁性層または軟磁性層における最適な位置に、例えば酸化膜よりなる層間層を設けることによって抵抗変化率を大きくすることを提案している（特願平１１−２２７５３０号）。
【０００９】
しかしながら、この方法では、抵抗変化率は大きくできるものの、熱安定性については十分な結果を得ることができない場合があった。特に、層間層を強磁性層の中に設ける場合において問題であった。
【００１０】
本発明は、かかる問題点に鑑みて成されたもので、その目的は、熱安定性の良い磁気変換素子、薄膜磁気ヘッド、およびそれらの製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による磁気変換素子は、一対の対向する面を有する非磁性層と、非磁性層の一方の面側に形成された軟磁性層と、非磁性層の他方の面側に形成された強磁性層と、強磁性層の非磁性層とは反対の側に形成された反強磁性層と、軟磁性層および強磁性層のうちの少なくとも一方の磁性層中に形成され、磁性を有し、かつ前記磁性層の少なくとも一部よりも電気抵抗が大きい層間層と、この層間層と非磁性層との間および層間層の非磁性層とは反対の側のうちの少なくとも一方に形成され、Ｍｎ（マンガン），Ｃｕ（銅），Ｉｒ（イリジウム）およびＰｔ（白金）からなる群のうちの少なくとも１種を含む挿入層とを備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明による磁気変換素子では、軟磁性層および強磁性層のうちの少なくとも一方の磁性層中に設けられた層間層が電子の少なくとも一部を反射して電子の通路を制限するため、抵抗変化率が改善される。更に、層間層と非磁性層との間および層間層の非磁性層とは反対の側のうちの少なくとも一方に、Ｍｎ，Ｃｕ，ＩｒおよびＰｔからなる群のうちの少なくとも１種を含む挿入層が形成されているため、高い熱安定性が得られる。
【００１８】
なお、層間層の厚さは、０．５ｎｍ以上１ｎｍ以下であることが好ましい。また、層間層は、Ｏ（酸素）およびＮ（窒素）からなる群のうち少なくとも１種を含むことが好ましい。更に、層間層は、前記磁性層の構成元素のうち少なくとも１種を含んで構成されていることが好ましい。また、軟磁性層は、少なくともニッケル（Ｎｉ）を含む第１軟磁性層と、少なくともコバルト（Ｃｏ）を含む第２軟磁性層とを有することが好ましい。第１の軟磁性層は、さらに、コバルト，鉄（Ｆｅ），タンタル（Ｔａ），クロム（Ｃｒ），ロジウム（Ｒｈ），モリブデン（Ｍｏ）およびニオブ（Ｎｂ）からなる群のうち少なくとも１種を含んでいても好ましく、第２の軟磁性層は、さらに、ニッケルおよび鉄からなる群のうち少なくとも１種を含んでいても好ましい。更に、強磁性層は、少なくともコバルトを含むことが好ましく、さらに鉄を含んでいても好ましい。
【００１９】
また、本発明による薄膜磁気ヘッドは、上述した磁気変換素子を有することを特徴とするものである。
【００２３】
本発明による磁気変換素子の製造方法は、一対の対向する面を有する非磁性層と、非磁性層の一方の面側に形成された軟磁性層と、非磁性層の他方の面側に形成された強磁性層と、強磁性層の非磁性層とは反対の側に形成された反強磁性層とを備えた磁気変換素子の製造方法であって、軟磁性層および強磁性層のうちの少なくとも一方の磁性層中に、磁性を有し、かつ前記磁性層の少なくとも一部よりも電気抵抗が大きい層間層を形成する工程と、この層間層と非磁性層との間および層間層の非磁性層とは反対の側のうちの少なくとも一方に、Ｍｎ、Ｃｕ、ＩｒおよびＰｔからなる群のうちの少なくとも１種を含む挿入層を形成する工程とを含むことを特徴とするものである。
【００２４】
本発明による磁気変換素子の製造方法では、軟磁性層および強磁性層のうちの少なくとも一方の磁性層中に層間層が形成され、その層間層と非磁性層との間および層間層の非磁性層とは反対の側のうちの少なくとも一方に、Ｍｎ、Ｃｕ、ＩｒおよびＰｔからなる群のうち少なくとも１種よりなる挿入層が形成された磁気変換素子が得られる。
【００２５】
また、本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法は、磁気変換素子の製造工程において、本発明による磁気変換素子の製造方法を用いるようにしたことを特徴とするものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
＜ＭＲ素子および薄膜磁気ヘッドの構成＞
最初に、図１ないし図７を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る磁気変換素子の一具体例であるＭＲ素子およびそれを用いた薄膜磁気ヘッドの構成について説明する。
【００２７】
図１は、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッド１００を備えたアクチュエータアーム２００の構成を表すものである。このアクチュエータアーム２００は、例えば、図示しないハードディスク装置などで用いられるものであり、薄膜磁気ヘッド１００が形成されたスライダ２１０を有している。このスライダ２１０は、例えば、支軸２２０により回転可能に支持された腕部２３０の先端に搭載されている。この腕部２３０は、例えば、図示しないボイスコイルモータの駆動力により回転するようになっており、これによりスライダ２１０がハードディスクなどの磁気記録媒体３００の記録面（図１においては記録面の下面）に沿ってトラックラインを横切る方向ｘに移動するようになっている。なお、磁気記録媒体３００は、例えば、スライダ２１０がトラックラインを横切る方向ｘに対してほぼ直交する方向ｚに回転するようになっており、このような磁気記録媒体３００の回転およびスライダ２１０の移動により磁気記録媒体３００に情報が記録され、または記録された情報が読み出されるようになっている。
【００２８】
図２は、図１に示したスライダ２１０の構成を表すものである。このスライダ２１０は、例えば、Ａｌ２  Ｏ３  ・ＴｉＣ（アルティック）よりなるブロック状の基体２１１を有している。この基体２１１は、例えば、ほぼ六面体状に形成されており、そのうちの一面が磁気記録媒体３００（図１参照）の記録面に近接して対向するように配置されている。この磁気記録媒体３００の記録面と対向する面はエアベアリング面（ＡＢＳ）２１１ａと呼ばれ、磁気記録媒体３００が回転する際には、磁気記録媒体３００の記録面とエアベアリング面２１１ａとの間に生じる空気流により、スライダ２１０が記録面との対向方向ｙにおいて記録面から離れるように微少量移動し、エアベアリング面２１１ａと磁気記録媒体３００との間に一定の隙間ができるようになっている。基体２１１のエアベアリング面２１１ａに対する一側面（図２においては左側の側面）には、薄膜磁気ヘッド１００が設けられている。
【００２９】
図３は、薄膜磁気ヘッド１００の構成を分解して表すものである。また、図４は、図３に示した矢印ＩＶ方向から見た平面構造を表し、図５は、図４に示したＶ−Ｖ線に沿った矢視方向の断面構造を表し、図６は、図４に示したＶＩ−ＶＩ線に沿った矢視方向すなわち図５に示したＶＩ−ＶＩ線に沿った矢視方向の断面構造を表し、図７は、図６に示した構造の一部を取り出して表すものである。この薄膜磁気ヘッド１００は、磁気記録媒体３００に記録された磁気情報を再生する再生ヘッド部１０１と、磁気記録媒体３００のトラックラインに磁気情報を記録する記録ヘッド部１０２とが一体に構成されたものである。
【００３０】
図３および図５に示したように、再生ヘッド部１０１は、例えば、基体２１１の上に、絶縁層１１，下部シールド層１２，下部シールドギャップ層１３，上部シールドギャップ層１４および上部シールド層１５がエアベアリング面２１１ａの側においてこの順に積層された構造を有している。絶縁層１１は、例えば、積層方向の厚さ（以下、単に厚さと記す）が２μｍ〜１０μｍであり、Ａｌ２  Ｏ３  （酸化アルミニウム）により構成されている。下部シールド層１２は、例えば、厚さが１μｍ〜３μｍであり、ＮｉＦｅ（ニッケル鉄合金）などの磁性材料により構成されている。下部シールドギャップ層１３および上部シールドギャップ層１４は、例えば、厚さがそれぞれ１０ｎｍ〜１００ｎｍであり、Ａｌ２  Ｏ３  またはＡｌＮ（チッ化アルミニウム）によりそれぞれ構成されている。上部シールド層１５は、例えば、厚さが１μｍ〜４μｍであり、ＮｉＦｅなどの磁性材料により構成されている。なお、この上部シールド層１５は、記録ヘッド部１０２の下部磁極としての機能も兼ね備えている。
【００３１】
また、下部シールドギャップ層１３と上部シールドギャップ層１４との間には、スピンバルブ膜である積層体２０を含むＭＲ素子１１０が埋設されている。この再生ヘッド部１０１は、磁気記録媒体３００からの信号磁界に応じて積層体２０における電気抵抗が変化することを利用して、磁気記録媒体３００に記録された情報を読み出すようになっている。
【００３２】
この積層体２０は、例えば、図６および図７に示したように、下部シールドギャップ層１３の上に、下地層２１，第１軟磁性層２２，第２軟磁性層２３，非磁性層２４，強磁性層２５，反強磁性層２６および保護層２７がこの順に積層された構造を有している。下地層２１は、例えば、厚さが５ｎｍであり、Ｔａ（タンタル）により構成されている。
【００３３】
第１軟磁性層２２は、例えば、厚さが１ｎｍ〜８ｎｍであり、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｒｈ，ＭｏおよびＮｂからなる群のうちの少なくともＮｉを含む磁性材料により構成されている。具体的には、［Ｎｉｘ  Ｃｏｙ  Ｆｅ１００−（ｘ＋ｙ）  ］１００−Ｚ  ＭＩ  Ｚ  により構成されることが好ましい。式中、ＭＩ  はＴａ，Ｃｒ，Ｒｈ，ＭｏおよびＮｂのうちの少なくとも１種を表し、ｘ，ｙ，ｚはそれぞれ原子％で７５≦ｘ≦９０、０≦ｙ≦１５、０≦ｚ≦１５の範囲内である。
【００３４】
第２軟磁性層２３は、例えば、厚さが０．５ｎｍ〜３ｎｍであり、Ｎｉ，ＣｏおよびＦｅからなる群のうちの少なくともＣｏを含む磁性材料により構成されている。具体的には、（１１１）面が積層方向に配向しているＣｏｘ  Ｆｅｙ  Ｎｉ１００−（ｘ＋ｙ）  により構成されることが好ましい。式中、ｘ，ｙはそれぞれ原子％で７０≦ｘ≦１００、０≦ｙ≦２５の範囲内である。なお、これら第１軟磁性層２２および第２軟磁性層２３は共にフリー層とも言われる軟磁性層を構成しており、磁気記録媒体３００からの信号磁界に応じて磁界の向きが変化するようになっている。軟磁性層の厚さ、すなわち第１軟磁性層２２および第２軟磁性層２３の厚さの合計は、例えば、３ｎｍ〜８ｎｍとされている。
【００３５】
非磁性層２４は、例えば、厚さが１．８ｎｍ〜３．０ｎｍであり、Ｃｕ，Ａｕ（金）およびＡｇ（銀）からなる群のうち少なくとも１種を８０重量％以上含む非磁性材料により構成されている。
【００３６】
強磁性層２５は、例えば、厚さが２ｎｍ〜４．５ｎｍであり、ＣｏおよびＦｅからなる群のうちの少なくともＣｏを含む磁性材料により構成されている。この強磁性層２５では、磁性材料の（１１１）面が積層方向に配向していることが好ましい。なお、この強磁性層２５はピンド層とも言われ、強磁性層２５と反強磁性層２６との界面における交換結合により、磁化の向きが固定されている。ちなみに、本実施の形態ではｙ方向に固定されている。
【００３７】
反強磁性層２６は、例えば、厚さが５〜３０ｎｍであり、Ｐｔ，Ｒｕ（ルテニウム），Ｒｈ，Ｐｄ（パラジウム），Ｎｉ，Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｉｒ，ＣｒおよびＦｅからなる群のうちの少なくとも１種ＭＩＩと、マンガン（Ｍｎ）とを含む反強磁性材料により構成されている。このうちＭｎの含有量は４５原子％以上９５原子％以下、その他の元素ＭＩＩの含有量は５原子％以上６５原子％以下であることが好ましい。この反強磁性材料には、熱処理しなくても反強磁性を示し、強磁性材料との間に交換結合磁界を誘起する非熱処理系反強磁性材料と、熱処理により反強磁性を示すようになる熱処理系反強磁性材料とがある。この反強磁性層２６は、そのどちらにより構成されていてもよい。
【００３８】
なお、非熱処理系反強磁性材料にはγ相を有するＭｎ合金などがあり、具体的には、ＲｕＲｈＭｎ（ルテニウムロジウムマンガン合金），ＦｅＭｎ（鉄マンガン合金）あるいはＩｒＭｎ（イリジウムマンガン合金）などがある。熱処理系反強磁性材料には規則結晶構造を有するＭｎ合金などがあり、具体的には、ＰｔＭｎ（白金マンガン合金），ＮｉＭｎ（ニッケルマンガン合金）およびＰｔＲｈＭｎ（白金ロジウムマンガン合金）などがある。保護層２７は、例えば、厚さが５ｎｍであり、Ｔａにより構成されている。
【００３９】
この積層体２０では、強磁性層２５が積層方向において下層２５ａと上層２５ｂとに分割されている。この下層２５ａと上層２５ｂとの間、すなわち強磁性層２５の中には、本発明における「層間層」の一具体例に対応する強磁性層間層２８が設けられている。この強磁性層間層２８は、検出電流が積層体２０を流れる際に、電子の少なくとも一部を反射して電子の移動する経路を制限し、積層体２０の抵抗変化率を大きくするためのものであり、強磁性層２５よりも大きな電気抵抗を有している。また、この強磁性層間層２８は磁性を有しており、下層２５ａと上層２５ｂとが磁気的に一体になるようになっている。すなわち、上層２５ｂと反強磁性層２６との界面における交換結合により上層２５ｂの磁化の向きが固定されると、下層２５ａの磁化の向きも同じ方向に固定されるようになっている。
【００４０】
なお、この強磁性層間層２８は、例えば、強磁性層２５を構成する材料よりも電気抵抗の大きい材料で構成されることにより、強磁性層２５よりも大きな電気抵抗を有するようになっている。この強磁性層間層２８は、例えば、酸化物、窒化物および酸化窒化物のうちの少なくとも１種を含んでいることが好ましい。磁気的に安定であり、出力変動を小さくすることができるからである。また、この強磁性層間層２８は、例えば、強磁性層２５の構成元素のうちの少なくとも１種を含んでいることが好ましい。強磁性層２５の一部を酸化、窒化、あるいは酸化および窒化することにより、良好な強磁性層間層２８を容易に得ることができるからである。更に、この強磁性層間層２８は、例えば、添加物として、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｒｈ，ＩｒおよびＰｔからなる群のうちの少なくとも１種を含んでいることが好ましい。熱安定性を向上させることができるからである。具体的には、この強磁性層間層２８は、Ｎｉ，ＣｏおよびＦｅからなる群のうちの少なくともＣｏと、ＯおよびＮからなる群のうちの少なくとも１種と、Ｍｎ，  Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｒｈ，ＩｒおよびＰｔからなる群のうちの少なくとも１種を含んでいることが好ましい。
【００４１】
強磁性層間層２８の厚さは、例えば、０．５ｎｍ以上１ｎｍ以下であることが好ましい。厚すぎると下層２５ａと上層２５ｂとの磁気的結合力が弱まり大きな抵抗変化率が得られないからであり、薄すぎると電子の移動経路を十分に制限することができず、大きな抵抗変化率を得ることができないからである。
【００４２】
積層体２０の両側、すなわち積層方向に対して垂直な方向の両側には、磁区制御膜３０ａ，３０ｂがそれぞれ設けられており、第１軟磁性層２２および第２軟磁性層２３の磁化の向きを揃え、単磁区化していわゆるバルクハウゼンノイズの発生を抑えるようになっている。この磁区制御膜３０ａは、磁区制御用強磁性膜３１ａと、磁区制御用反強磁性膜３２ａとを下部シールドギャップ層１３の側から順に積層した構造とされている。磁区制御膜３０ｂも磁区制御膜３０ａと同一の構成とされている。これら磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂの磁化の向きは、磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂと磁区制御用反強磁性膜３２ａ，３２ｂとのそれぞれの界面における交換結合によってそれぞれ固定されている。これにより、例えば図７に示したように、磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂの近傍では第１軟磁性層２２および第２軟磁性層２３に対するバイアス磁界Ｈｂがｘ方向に発生している。
【００４３】
磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂは、例えば、それぞれ厚さが１０ｎｍ〜５０ｎｍである。また、磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂは、例えば、ＮｉＦｅ、または、Ｎｉ，ＦｅおよびＣｏからなる磁性材料などにより構成されている。この場合、ＮｉＦｅとＣｏとの積層膜としても良い。磁区制御用反強磁性膜３２ａ，３２ｂは、例えば、それぞれ厚さが５ｎｍ〜３０ｎｍであり、反強磁性材料により構成されている。この反強磁性材料は、非熱処理系反強磁性材料でも熱処理系反強磁性材料でも良いが、非熱処理系反強磁性材料が好ましい。また、磁区制御膜３０ａ，３０ｂとしては、硬磁性材料（ハードマグネット）を用いてもよい。この場合には、ＴｉＷ（チタンタングステン合金）層とＣｏＰｔ（コバルト白金合金）層との積層膜、あるいはＴｉＷ層とＣｏＣｒＰｔ（コバルトクロム白金合金）層との積層膜などを用いることができる。
【００４４】
これら磁区制御膜３０ａ，３０ｂの上には、ＴａとＡｕとの積層膜、ＴｉＷとＴａとの積層膜、あるいはＴｉＮ（窒化チタン）とＴａとの積層膜などよりなるリード層３３ａ，３３ｂがそれぞれ設けられており、磁区制御膜３０ａ，３０ｂを介して積層体２０に電流を流すことができるようになっている。
【００４５】
記録ヘッド部１０２は、例えば、図３および図５に示したように、上部シールド層１５の上に、Ａｌ２  Ｏ３  などの絶縁膜よりなる厚さ０．１μｍ〜０．５μｍの記録ギャップ層４１を有している。この記録ギャップ層４１は、後述する薄膜コイル４３，４５の中心部に対応する位置に開口部４１ａを有している。この記録ギャップ層４１の上には、スロートハイトを決定する厚さ１．０μｍ〜５．０μｍのフォトレジスト層４２を介して、厚さ１μｍ〜３μｍの薄膜コイル４３およびこれを覆うフォトレジスト層４４がそれぞれ形成されている。このフォトレジスト層４４の上には、厚さ１μｍ〜３μｍの薄膜コイル４５およびこれを覆うフォトレジスト層４６がそれぞれ形成されている。なお、本実施の形態では薄膜コイルが２層積層された例を示したが、薄膜コイルの積層数は１層または３層以上であってもよい。
【００４６】
記録ギャップ層４１およびフォトレジスト層４２，４４，４６の上には、例えば、ＮｉＦｅまたはＦｅＮ（窒化鉄）などの高飽和磁束密度を有する磁性材料よりなる厚さ約３μｍの上部磁極４７が形成されている。この上部磁極４７は、薄膜コイル４３，４５の中心部に対応して設けられた記録ギャップ層４１の開口部４１ａを介して、上部シールド層１５と接触しており、磁気的に連結している。この上部磁極４７の上には、図３ないし図６では図示しないが、例えば、Ａｌ２  Ｏ３  よりなる厚さ２０μｍ〜３０μｍのオーバーコート層（図１３（Ｂ）におけるオーバーコート層４８）が全体を覆うように形成されている。これにより、この記録ヘッド部１０２は、薄膜コイル４３，４５に流れる電流によって下部磁極である上部シールド層１５と上部磁極４７との間に磁束を生じ、記録ギャップ層４１の近傍に生ずる磁束によって磁気記録媒体３００を磁化し、情報を記録するようになっている。
【００４７】
＜ＭＲ素子および薄膜磁気ヘッドの動作＞
次に、このように構成されたＭＲ素子１１０および薄膜磁気ヘッド１００による再生動作について、図６および図７を中心に参照して説明する。
【００４８】
この薄膜磁気ヘッド１００では、再生ヘッド部１０１により磁気記録媒体３００に記録された情報を読み出す。再生ヘッド部１０１では、積層体２０の強磁性層２５と反強磁性層２６との界面での交換結合による交換結合磁界により、例えば、強磁性層２５の磁化Ｍｐの向きがｙ方向に固定されている。強磁性層２５は強磁性層間層２８によって下層２５ａと上層２５ｂとに分かれているが、強磁性層間層２８は磁性を有しているので、下層２５ａと上層２５ｂのそれぞれの磁化Ｍｐの向きは一体的に固定されている。また、磁区制御膜３０ａ，３０ｂの発生するバイアス磁界Ｈｂにより、第１軟磁性層２２，第２軟磁性層２３および強磁性層間層２８の磁化Ｍｆはバイアス磁界Ｈｂの方向（ここではｘ方向）に揃えられる。なお、バイアス磁界Ｈｂと強磁性層２５の磁化Ｍｐの向きは互いにほぼ直交している。
【００４９】
情報を読み出す際には、積層体２０に、リード層３３ａ，３３ｂを通じて定常電流である検出電流（センス電流）が例えばバイアス磁界Ｈｂの方向に流される。その際、電子の多くは、電気抵抗が低い第１軟磁性層２２から強磁性層２５の間において非磁性層２４を中心として移動する。但し、ここでは、強磁性層間層２８の電気抵抗が強磁性層２５の下層２５ａよりも大きくなっているので、下層２５ａから強磁性層間層２８に移動しようとする電子の少なくとも一部は、強磁性層間層２８の表面で反射される。すなわち、電流は、主として第１軟磁性層２２，第２軟磁性層２３，非磁性層２４および強磁性層２５の下層２５ａにおいて流れる。
【００５０】
磁気記録媒体３００からの信号磁界を受けると、第１軟磁性層２２および第２軟磁性層２３における磁化Ｍｆの向きが変化する。強磁性層２５の磁化Ｍｐの向きは、反強磁性層２６により固定されているので、磁気記録媒体３００からの信号磁界を受けても変化しない。第１軟磁性層２２および第２軟磁性層２３における磁化Ｍｆの向きが変化すると、積層体２０を流れる電流は、第１軟磁性層２２および第２軟磁性層２３の磁化Ｍｆの向きと強磁性層２５の磁化Ｍｐの向きとの相対角度に応じた抵抗を受ける。これは、非磁性層と磁性層との界面における電子の散乱の度合いが磁性層の磁化方向に依存するという「スピン依存散乱」と呼ばれる現象によるものである。この積層体２０の抵抗の変化量は電圧の変化量として検出され、磁気記録媒体３００に記録された情報が読みだされる。
【００５１】
ここで、強磁性層間層２８が設けられていなければ、積層体２０における主な電子の通路は図７において矢印Ｂで示す範囲、つまり第１軟磁性層２２，第２軟磁性層２３，非磁性層２４および強磁性層２５である。これに対し、本実施の形態では、第１軟磁性層２２の中に強磁性層間層２８が設けられているので、電子の主な通路は図７において矢印Ａで示す範囲、つまり第１軟磁性層２２，第２軟磁性層２３，非磁性層２４および下層２５ａに狭められる。さらに、強磁性層間層２８で電子がスピンを保存したまま反射する。よって、電子が非磁性層界面に集中して「スピン依存散乱」に寄与する電子数が増加し、抵抗変化率が大きくなる。
【００５２】
また、強磁性層間層２８は、添加物として、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｒｈ，ＩｒおよびＰｔからなる群のうち少なくとも１種を含んでいるので、積層体２０の熱劣化が抑制される。更に、この強磁性層間層２８の厚さが０．５ｎｍ以上１ｎｍ以下とされれば、下層２５ａと上層２５ｂとを磁気的に結合させつつ、大きな抵抗変化率が得られる。
【００５３】
＜ＭＲ素子および薄膜磁気ヘッドの製造方法＞
続いて、図８ないし図１３を参照して、ＭＲ素子１１０および薄膜磁気ヘッド１００の製造方法について説明する。なお、図８，図１２および図１３は、図４におけるＶ−Ｖ線に沿った断面構造を表している。また、図９ないし図１１は、図４におけるＶＩ−ＶＩ線に沿った断面構造を表している。
【００５４】
本実施の形態に係る製造方法では、まず、図８に示したように、例えば、Ａｌ２  Ｏ３  ・ＴｉＣよりなる基体２１１の一側面上に、スパッタリング法により、絶縁層１１を構成の欄で述べた材料を用いて形成する。次に、この絶縁層１１の上に、例えば、めっき法により、下部シールド層１２を構成の欄で述べた材料を用いて形成する。続いて、この下部シールド層１２の上に、例えば、スパッタリング法により、下部シールドギャップ層１３を構成の欄で述べた材料を用いて形成する。そののち、この下部シールドギャップ層１３の上に、積層体２０を形成するための積層膜２０ａを形成する。
【００５５】
ここで、積層体２０の形成工程について詳説する。まず、図９（Ａ）に示したように、下部シールドギャップ層１３の上に、例えば、スパッタリング法により、下地層２１および第１軟磁性層２２、第２軟磁性層２３，非磁性層２４および強磁性層２５の下層２５ａを構成の欄で説明した材料を用いて順次成膜する。なお、この工程は、例えば図示しない真空チャンバの中で、到達圧力１．３×１０−８Ｐａ〜３．０×１０−６Ｐａ、成膜圧力１．３×１０−３Ｐａ〜１．３Ｐａ程度の真空のもとで行う。
【００５６】
次いで、図９（Ｂ）に示したように、強磁性層２５の下層２５ａの表面に、例えば、スパッタリング法により、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｒｈ，ＩｒおよびＰｔからなる群のうちの少なくとも１種よりなる金属層２８ａを、約０．２ｎｍの厚さで形成する。なお、この金属層２８ａは、下層２５ａの全面を覆っている必要はなく、島状に形成されることにより、下層２５ａの表面の一部が露出していてもよい。
【００５７】
続いて、図示しない真空チャンバ内に酸素ガスおよび窒素ガスのうちの少なくとも一方を導入し、真空度が１．３×１０−３Ｐａ〜１０５  Ｐａ程度となるようにする。そののち、例えば、この酸素および窒素のうちの少なくとも一方を含む雰囲気中に、上記の金属層２８ａに覆われた下層２５ａの表面を０．０１分〜６０分間さらす。これにより、金属層２８ａおよび下層２５ａの一部が酸化、窒化、または酸化窒化され、強磁性層間層２８が形成される。この強磁性層間層２８の形成に伴い、下層２５ａの厚さは最初に成膜した状態よりも薄くなる。なお、この酸化，窒化あるいは酸化窒化工程においては、真空チャンバ内の真空度を１．３×１０−２Ｐａ〜２．６×１０４  Ｐａとすればより好ましく、下層２５ａの表面をさらす時間を０．１分〜３０分間とすればより好ましい。膜厚の制御を容易にすることができ、良好な強磁性層間層２８を容易に得ることができるからである。
【００５８】
強磁性層間層２８を形成したのち、図９（Ｃ）に示したように、例えば、図示しない真空チャンバ内を再び減圧して高真空にし、スパッタリング法により、強磁性層間層２８の上に強磁性層２５の上層２５ｂ，反強磁性層２６および保護層２７を構成の欄で説明した材料を用いて順次成膜する。これにより、積層膜２０ａが形成される。その際、反強磁性層２６を非熱処理系反強磁性材料により構成する場合には、例えば、ｙ方向に磁場を印加した状態で反強磁性層２６を形成する。これにより、強磁性層２５の磁化の方向は、反強磁性層２６との交換結合によって印加磁場の方向ｙに固定される。
【００５９】
そののち、図１０（Ａ）に示したように、例えば、保護層２７の上に、積層体２０の形成予定領域に対応してフォトレジスト膜４０１を選択的に形成する。なお、このフォトレジスト膜４０１は、後述するリフトオフを容易に行うことができるように、例えば、保護膜２７との界面に溝を形成し、断面形状をＴ型とすることが好ましい。フォトレジスト膜４０１を形成したのち、例えば、イオンミリング法により、フォトレジスト膜４０１をマスクとして、積層膜２０ａ（すなわち、保護層２７，反強磁性層２６，強磁性層間層２８，強磁性層２５，非磁性層２４，第２軟磁性層２３，第１軟磁性層２２および下地層２１）をエッチングする。これにより、図１０（Ｂ）に示したような積層体２０が形成される。
【００６０】
積層体２０を形成したのち、図１１（Ａ）に示したように、例えば、スパッタリング法により、積層体２０の両側に、磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂおよび磁区制御用反強磁性膜３２ａ，３２ｂをそれぞれ順次形成する。その際、磁区制御用反強磁性膜３２ａ，３２ｂを非熱処理系反強磁性材料により構成する場合には、例えば、ｘ方向に磁場を印加した状態で磁区制御用反強磁性膜３２ａ，３２ｂをそれぞれ形成する。これにより、磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂの磁化の方向は、磁区制御用反強磁性膜３２ａ，３２ｂとの交換結合によって印加磁場の方向ｘに固定される。
【００６１】
磁区制御膜３０ａ，３０ｂをそれぞれ形成したのち、同じく図１１（Ａ）に示したように、例えば、スパッタリング法により、磁区制御用反強磁性膜３２ａ，３２ｂの上に、リード層３３ａ，３３ｂをそれぞれ形成する。そののち、例えば、リフトオフ処理によって、フォトレジスト膜４０１とその上に積層されている堆積物４０２（磁区制御用強磁性膜、磁区制御用反強磁性膜およびリード層の各材料）を除去する。
【００６２】
リフトオフ処理を行ったのち、図１１（Ｂ）および図１２（Ａ）に示したように、例えば、スパッタリング法により、下部シールドギャップ層１３および積層体２０を覆うように、上部シールドギャップ層１４を構成の欄で説明した材料を用いて形成する。これにより、積層体２０は下部シールドギャップ層１３と上部シールドギャップ層１４との間に埋設される。そののち、上部シールドギャップ層１４の上に、例えば、スパッタリング法により、上部シールド層１５を構成の欄で説明した材料を用いて形成する。
【００６３】
上部シールド層１５を形成したのち、図１２（Ｂ）に示したように、例えば、スパッタリング法により、上部シールド層１５の上に、記録ギャップ層４１を構成の欄で説明した材料を用いて形成し、この記録ギャップ層４１の上に、フォトレジスト層４２を所定のパターンに形成する。フォトレジスト層４２を形成したのち、このフォトレジスト層４２の上に、薄膜コイル４３を構成の欄で説明した材料を用いて形成し、この薄膜コイル４３を覆うようにフォトレジスト層４４を所定のパターンに形成する。フォトレジスト層４４を形成したのち、このフォトレジスト層４４の上に、薄膜コイル４５を構成の欄で説明した材料を用いて形成し、この薄膜コイル４５を覆うようにフォトレジスト層４６を所定のパターンに形成する。
【００６４】
フォトレジスト層４６を形成したのち、図１３（Ａ）に示したように、例えば、薄膜コイル４３，４５の中心部に対応する位置において、記録ギャップ層４１を部分的にエッチングし、磁路形成のための開口部４１ａを形成する。そののち、例えば、記録ギャップ層４１、開口部４１ａ、フォトレジスト層４２，４４，４６の上に上部磁極４７を構成の欄で説明した材料を用いて形成する。上部磁極４７を形成したのち、例えば、この上部磁極４７をマスクとして、イオンミリングにより、記録ギャップ層４１および上部シールド層１５を選択的にエッチングする。そののち、図１３（Ｂ）に示したように、上部磁極４７の上に、オーバーコート層４８を構成の欄で説明した材料を用いて形成する。
【００６５】
オーバーコート層４８を形成したのち、例えば、積層体２０の反強磁性層２６および磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂを熱処理系反強磁性材料によりそれぞれ構成する場合には、それらの磁界の方向を固定するための反強磁性化処理を行う。具体的には、反強磁性層２６と強磁性層２５とのブロッキング温度（界面で交換結合が生じうる温度）が磁区制御用反強磁性膜３２ａ，３２ｂと磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂとのブロッキング温度よりも高い場合には、磁界発生装置等を利用して例えばｙ方向に磁場を印加した状態で、反強磁性層２６と強磁性層２５とのブロッキング温度での加熱を行う。これにより、強磁性層２５の磁化の方向は、反強磁性層２６との交換結合によって印加磁場の方向ｙに固定される。続いて、薄膜磁気ヘッド１００を磁区制御用反強磁性膜３２ａ，３２ｂと磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂとのブロッキング温度まで冷却し、例えばｘ方向に磁場を印加する。これにより、磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂの磁化の方向は、磁区制御用反強磁性膜３２ａ，３２ｂとの交換結合によって印加磁場の方向ｘにそれぞれ固定される。
【００６６】
なお、反強磁性層２６と強磁性層２５とのブロッキング温度が磁区制御用反強磁性膜３２ａ，３２ｂと磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂとのブロッキング温度よりも低い場合には、上の作業順序は逆になる。また、反強磁性層２６または磁区制御用反強磁性膜３２ａ，３２ｂを非熱処理系反強磁性材料により構成する場合には、この熱処理を行う必要がない。更に、ここではオーバーコート層４８を形成したのちに反強磁性化のための熱処理を行うようにしたが、強磁性層２５および反強磁性層２６を成膜したのちオーバーコート層４８を形成する前に行うようにしてもよく、また磁区制御膜３０ａ，３０ｂを成膜したのちオーバーコート層４８を形成する前に行うようにしてもよい。
【００６７】
最後に、例えば、スライダの機械加工により、エアベアリング面を形成し、図３ないし図５に示した薄膜磁気ヘッド１００が完成する。
【００６８】
＜第１の実施の形態による効果＞
このように本実施の形態によれば、強磁性層２５の中に強磁性層間層２８を設け、その強磁性層間層２８がＭｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｒｈ，ＩｒおよびＰｔからなる群のうち少なくとも１種を含むようにしたので、積層体２０の抵抗変化率を大きくすることができ、かつ、積層体２０の熱劣化を抑制することができる。よって、薄膜磁気ヘッド１００を製造する工程において、積層体２０に長時間の熱処理が施されても抵抗変化率の低下が少なく、大きな抵抗変化率を維持することが可能になる。
【００６９】
なお、強磁性層間層２８の厚さを０．５ｎｍ以上１．０ｎｍ以下とするようにすれば、強磁性層２５の下層２５ａと上層２５ｂとを磁気的に一体化させつつ、より大きな抵抗変化率を得ることができる。
【００７０】
また、強磁性層間層２８を形成する工程において、強磁性層２５の下層２５ａの表面にＭｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｒｈ，ＩｒおよびＰｔからなる群のうち少なくとも１種よりなる金属層２８ａを形成し、この金属層２８ａおよび強磁性層２５の一部を共に酸化、窒化または酸化および窒化することにより強磁性層間層２８を形成するようにすれば、Ｍｎなどの添加物を含有した強磁性層間層２８を容易に得ることができる。
【００７１】
［第１の実施の形態の変形例］
また、図１４を参照して、第１の実施の形態に関する変形例について説明する。
【００７２】
図１４は、変形例における積層体２０の構成を表すものである。この変形例における積層体２０では、強磁性層２５に強磁性層間層２８が設けられ、かつ、第１軟磁性層２２に軟磁性層間層２９が設けられている。この積層体２０では、第１軟磁性層２２が積層方向において下層２２ａと上層２２ｂとに分割されており、下層２２ａと上層２２ｂとの間、すなわち第１軟磁性層２２の中に、本発明における「層間層」の一具体例に対応する軟磁性層間層２９が設けられている。軟磁性層間層２９は、第１軟磁性層２２よりも電気抵抗が大きく、かつ、磁性を有しており、積層体２０の抵抗変化率を更に大きくするようになっている。
【００７３】
軟磁性層間層２９は、例えば、酸化物、窒化物または酸化窒化物のうちの少なくとも１種を含んでいることが好ましい。磁気的に安定であり、出力変動を小さくすることができるからである。また、この軟磁性層間層２９は、第１軟磁性層２２の構成元素のうちの少なくとも１種を含んでいることが好ましい。第１軟磁性層２２の一部を酸化、窒化あるいは酸化および窒化することにより、良好な軟磁性層間層２９を容易に得ることができるからである。
【００７４】
なお、軟磁性層間層２９は、第２軟磁性層２３の中に設けてもよいし、第１軟磁性層２２と第２軟磁性層２３との間に設けてもよい。軟磁性層間層２９を第２軟磁性層２３の中に設けるようにした場合、軟磁性層間層２９は、第２軟磁性層２３の構成元素のうちの少なくとも１種を含んでいることが好ましい。第２軟磁性層２３の一部を酸化、窒化あるいは酸化および窒化することにより、良好な軟磁性層間層２９を容易に得ることができるからである。また、軟磁性層間層２９を第１軟磁性層２２と第２軟磁性層２３との間に設けるようにした場合には、軟磁性層間層２９は、第１軟磁性層２２および第２軟磁性層２３の少なくとも一方の構成元素の少なくとも１種を含んでいることが好ましい。第１軟磁性層２２および第２軟磁性層２３の少なくとも一方を酸化、窒化あるいは酸化および窒化することにより、良好な軟磁性層間層２９を容易に得ることができるからである。
【００７５】
また、軟磁性層間層２９が、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｒｈ，ＩｒおよびＰｔからなる群のうち少なくとも１種を含むようにしてもよいし、含まないようにしてもよい。
【００７６】
［第２の実施の形態］
更に、図１５を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、積層体の構成が異なることを除き、第１の実施の形態と同一の構成を有している。よって、ここでは、同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７７】
図１５は、本実施の形態における積層体５０の構成を表すものである。この積層体５０は、第１の実施の形態における強磁性層間層２８に代えて強磁性層間層５９を備えると共に、この強磁性層間層５９に隣接して反強磁性層２６の側に挿入層６０を備えたことを除き、第１の実施の形態における積層体２０と同一の構成を有している。強磁性層間層５９は、例えば、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｒｈ，ＩｒおよびＰｔからなる群のうち少なくとも１種を含んで構成されていなくてもよいことを除き、強磁性層間層２８と同一の構成を有している。
【００７８】
挿入層６０は、積層体５０の熱安定性を向上させるためのものであり、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｒｈ，ＩｒおよびＰｔからなる群のうち少なくとも１種を含んで構成されている。なお、この挿入層６０は、本発明における「熱安定化促進層」の一具体例に対応している。挿入層６０の厚さは、例えば、０．０３ｎｍより厚く０．６ｎｍよりも薄いことが望ましい。厚さが０．０３ｎｍ以下だと熱安定性を十分に向上させることができず、０．６ｎｍ以上だと抵抗変化率が小さくなってしまうからである。
【００７９】
なお、本実施の形態では、挿入層６０を強磁性層間層５９の反強磁性層２６の側に設けるようにしたが、非磁性層２４の側に設けるようにしてもよく、両側に設けるようにしてもよい。また、本実施の形態では、挿入層６０を強磁性層間層５９に隣接して設けるようにしたが、強磁性層間層５９と離間して設けるようにしてもよい。すなわち、挿入層６０は、強磁性層間層５９の非磁性層２４と反対側および強磁性層間層５９と非磁性層２４との間の少なくとも一方に設けられていればよい。
【００８０】
この積層体５０は、次のようにして製造することができる。まず、例えば第１の実施の形態と同様にして、下地層２１，第１軟磁性層２２，第２軟磁性層２３，非磁性層２４および強磁性層５５の下層５５ａを順次積層する。次いで、例えば第１の実施の形態と同様にして、下層５５ａの表面を酸化、窒化あるいは酸化および窒化処理し、強磁性層間層５９を形成する。続いて、強磁性層間層５９の上に、例えばスパッタリング法により、挿入層６０を形成する。そののち、挿入層６０の上に、例えば第１の実施の形態と同様にして、強磁性層５５の上層５５ｂ、反強磁性層２６および保護層２７を順次形成する。これにより、図１５に示した積層体５０が得られる。
【００８１】
このように本実施の形態によれば、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｒｈ，ＩｒおよびＰｔからなる群の少なくとも１種を含む挿入層６０を備えるようにしたので、第１の実施の形態と同様に、熱劣化を抑制することができる。
【００８２】
なお、強磁性層間層５９の厚さを０．０３ｎｍより厚く０．６ｎｍよりも薄くするようにすれば、抵抗変化率を大きな値に保ちつつ、熱劣化を抑制することができる。
【００８３】
なお、挿入層６０が、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｒｈ，ＩｒおよびＰｔからなる群のうちの複数の元素を含む場合には、挿入層６０を、複数の層を積層した構造としても良い。
【００８４】
また、第１の実施の形態の変形例と同様、図１６に示したように、第１軟磁性層２２の中に軟磁性層間層２９を設けても良い。あるいは、第２軟磁性層２３の中または第１軟磁性層２２と第２軟磁性層２３との間に軟磁性層間層２９を設けても良い。いずれも場合も、軟磁性層間層２９は、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｒｈ，ＩｒおよびＰｔからなる群のうち少なくとも１種を含むようにしても良いし、含まないようにしても良い。また、軟磁性層間層２９の非磁性層２４とは反対の側および軟磁性層間層２９と非磁性層２４との間の少なくとも一方に、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｒｈ，ＩｒおよびＰｔからなる群のうち少なくとも１種を含む挿入層を設けても良い。
【００８５】
【実施例】
また、本発明の具体的な実施例について詳細に説明する。
【００８６】
［実施例１〜１０］
実施例１〜１０として、図７に示した積層体２０を、表１に示したように強磁性層間層２８の添加物を変えて作製した。まず、表面にＡｌ２  Ｏ３  膜が形成されたＡｌ２  Ｏ３  ・ＴｉＣよりなる絶縁性基板の上に、スパッタリング法により、Ｔａを用いて厚さ３ｎｍの下地層２１を成膜し、その上に、ＮｉＦｅを用いて厚さ２ｎｍの第１の軟磁性層２２を成膜した。その上に、ＣｏＦｅを用いて厚さ２ｎｍの第２軟磁性層２３を成膜し、その上に、Ｃｕを用いて厚さ２．１ｎｍの非磁性層２４を成膜し、その上に、ＣｏＦｅを用いて下層２５ａを成膜した。下層２５ａの厚さは、後の酸化処理により酸化されるのを見越して設定しておき、酸化処理後の厚さが１．８ｎｍとなるようにした。
【００８７】
次いで、下層２５ａの上に、スパッタリング法により表１に示した材料を用いて厚さ０．２ｎｍの金属層２８ａを形成し、この金属層２８ａと下層２５ａとを酸化して厚さ０．９ｎｍの強磁性層間層２８を形成した。なお、実施例８〜１０では、金属層２８ａを形成する際に、それらの合金板をターゲットとして用いた。また、強磁性層間層２８の厚さは、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）により観察したものである。続いて、強磁性層間層２８の上に、ＣｏＦｅを用いて厚さ１ｎｍの上層２５ａを形成し、その上に、ＰｔＭｎを用いて１３ｎｍの反強磁性層２６を成膜し、その上に、Ｔａを用いて厚さ３ｎｍの保護層２７を成膜した。熱処理系反強磁性材料（ＰｔＭｎ）を用いて反強磁性層２６を形成するようにしたので、成膜ののち熱処理により反強磁性処理をそれぞれ行った。
【００８８】
【表１】
0003560284.tif 000002
【００８９】
このようにして作製した実施例１〜１０の積層体２０について、真空中において２５０℃で５時間の熱処理を行ったのち、抵抗変化率を測定し、これを初期特性値とした。次いで、これら積層体２０について、真空中における２５０℃での熱処理を更に行い、５時間後、１０時間後、２０時間後および６０時間後の抵抗変化率を測定した。なお、この加熱時間は、５時間の熱処理後からの時間である。また、これらの結果に基づいて、５時間熱処理後の初期特性値に対する劣化率をそれぞれ求めた。この劣化率は、各熱処理後の抵抗変化率を初期特性値で割り１００を掛けた値である。それらの結果を表１および表２にそれぞれ示す。なお、本実施例に対する比較例として、強磁性層間層２８が添加物を添加しないことを除き、本実施例と同一の条件で積層体を作製した。この比較例についても、本実施例と同様にしてその熱劣化特性をそれぞれ調べた。その結果も表１および表２に併せて示す。
【００９０】
【表２】
0003560284.tif 000003
【００９１】
表１および表２から分かるように、本実施例によれば、６０時間熱処理を行っても劣化率は７０％以上であり、比較例の劣化率５５．７％よりも大きな値を得ることができた。すなわち、強磁性層間層２８にＭｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｒｈ，ＩｒおよびＰｔからなる群のうち少なくとも１種を含ませるようにすれば、熱劣化を抑制できることが分かった。
【００９２】
［実施例１１〜１８］
実施例１１〜１８として、図１６に示した積層体５０を、表３に示したように挿入層６０の材質を変えて作製した。まず、表面にＡｌ２  Ｏ３  膜が形成されたＡｌ２  Ｏ３  ・ＴｉＣよりなる絶縁性基板の上に、スパッタリング法により、Ｔａを用いて厚さ３ｎｍの下地層２１を成膜し、その上に、ＮｉＦｅを用いて下層２２ａを成膜した。下層２２ａの厚さは、後の酸化処理により酸化される分を予め加味し、酸化処理後の厚さが２．０ｎｍとなるようにした。次いで、下層２２ａの表面を酸化し、厚さ０．６ｎｍの軟磁性層間層２９を形成した。なお、軟磁性層間層２９の厚さは、ＴＥＭにより観察したものである。続いて、軟磁性層間層２９の上に、スパッタリング法により、ＮｉＦｅを用いて厚さ０．５ｎｍの上層２２ｂを成膜し、その上に、ＣｏＦｅを用いて厚さ１．５ｎｍの第２軟磁性層２３を成膜し、その上に、Ｃｕを用いて厚さ２．１ｎｍの非磁性層２４を成膜し、その上に、ＣｏＦｅを用いて下層５５ａを成膜した。下層５５ａの厚さは、後の酸化処理により酸化される分を予め加味し、酸化処理後の厚さが１．８ｎｍとなるようにした。
【００９３】
【表３】
0003560284.tif 000004
【００９４】
下層５５ａを形成したのち、下層５５ａの表面を酸化し、厚さ０．９ｎｍの強磁性層間層５９を形成した。なお、強磁性層間層５９の厚さは、ＴＥＭにより観察したものである。そののち、強磁性層間層５９の上に、表３に示した材料を用いて、厚さ０．２ｎｍの挿入層６０を成膜し、その上に、ＣｏＦｅを用いて厚さ１ｎｍの上層５５ｂを成膜し、その上に、ＰｔＭｎを用いて１３ｎｍの反強磁性層２６を成膜し、その上に、Ｔａを用いて厚さ３ｎｍの保護層２７を成膜した。保護層２７を形成したのち、反強磁性層２６を熱処理系反強磁性材料（ＰｔＭｎ）を用いて形成したので、熱処理により反強磁性処理を行った。
【００９５】
このようにして作製した実施例１１〜１８の積層体５０について、実施例１〜１０と同様にして熱劣化特性を調べた。それらの結果を表３および表４にそれぞれ示す。なお、本実施例に対する比較例として、挿入層６０を設けないことを除き、本実施例と同一の条件で積層体を作製した。この比較例についても、本実施例と同様にしてその熱劣化特性を調べた。その結果も、表３および表４に併せて示す。
【００９６】
【表４】
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【００９７】
表３および表４から分かるように、本実施例によれば、６０時間熱処理を行っても劣化率は７２％以上であり、比較例の劣化率５６．６％よりも大きな値を得ることができた。すなわち、Ｍｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｒｈ，ＩｒおよびＰｔからなる群のうち少なくとも１種を含む挿入層６０を設けるようにすれば、熱劣化を抑制できることが分かった。
【００９８】
［実施例１９〜２６］
次に、実施例１９〜２６として、図１６に示した積層体５０を、挿入層６０の材質および厚さを表５に示したように変化させたことを除き、実施例１１〜１８と同様にして作製した。作製した実施例１９〜２６の積層体５０について、実施例１〜１０と同様にして熱劣化特性を調べた。それらの結果を表５および表６にそれぞれ示す。なお、表５および表６には、表３および表４で示した比較例の結果について併せて示す。
【００９９】
【表５】
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【０１００】
【表６】
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【０１０１】
表５および表６から分かるように、挿入層６０の厚さが０．０３ｎｍのときには、比較例と同程度の熱劣化特性しか得られないのに対して、挿入層６０の厚さが０．０３ｎｍよりも厚いときには、比較例に比べて熱劣化特性を大幅に改善できた。また、挿入層６０の厚さが０．６ｎｍのときには、抵抗変化率が比較例よりも小さくなってしまったのに対して、挿入層６０の厚さが０．６ｎｍよりも薄いときには、比較例とほぼ同等の値が得られた。
【０１０２】
すなわち、挿入層６０の厚さを０．０３ｎｍより厚くすれば、抵抗変化率の熱劣化をより効率的に抑えることができ、挿入層６０の厚さを０．６ｎｍより薄くすれば、抵抗変化率を大きく保持できることが分かった。
【０１０３】
なお、上記実施例では、いくつかの例を挙げて具体的に説明したが、他の構成を有する積層体についても層間層にＭｎ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｒｈ，ＩｒおよびＰｔからなる群のうち少なくとも１種を含ませるようにすれば、または、挿入層を設けるようにすれば、同様の結果を得ることができる。
【０１０４】
以上、いくつかの実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、強磁性層の中には強磁性層間層を設けず、軟磁性層の中に軟磁性層間層を設け、その軟磁性層間層が添加物を含むようにした構成も可能である。この場合、軟磁性層間層に添加物を含ませる代わりに、軟磁性層間層の非磁性層と反対側および強磁性層間層と非磁性層との間のうちの少なくとも一方に挿入層を設けるようにしてもよい。
【０１０５】
また、軟磁性層の中に軟磁性層間層を設け、強磁性層の中に強磁性層間層を設けた場合には、強磁性層間層が添加物を含むようにし、軟磁性層間層の非磁性層と反対側および軟磁性層間層と非磁性層との間のうちの少なくとも一方に挿入層を設けるようにしてもよい。また、強磁性層間層が添加物を含まないようにし、軟磁性層間層が添加物を含むようにした構成も可能である。この場合、軟磁性層間層に添加物を含ませる代わりに、軟磁性層間層の非磁性層と反対側および強磁性層間層と非磁性層との間のうちの少なくとも一方に挿入層を設けるようにしてもよい。
【０１０６】
また、上記実施の形態および実施例では、第１軟磁性層２２，５２、第２軟磁性層２３、非磁性層２４、強磁性層２５，５５および反強磁性層２６を下から順に積層した場合について説明したが、逆に反強磁性層２６の方から順に積層するようにしてもよい。すなわち、本発明は、一対の対向する面を有する非磁性層と、この非磁性層の一方の面側に形成された軟磁性層と、非磁性層の他方の面側に形成された強磁性層と、この強磁性層の非磁性層とは反対の側に形成された反強磁性層とを有する場合において広く適用することができる。
【０１０７】
また、上記実施の形態および実施例では、軟磁性層が第１軟磁性層と第２軟磁性層との２層構造を有する場合について説明したが、軟磁性層は単層構造とされていてもよく、また３層以上の積層構造であっても良い。
【０１０８】
また、図６に示した磁区制御膜３０ａ，３０ｂとしては、磁区制御用強磁性膜３１ａ，３１ｂと磁区制御用反強磁性膜３２ａ，３２ｂに代えて、硬磁性材料を用いてもよい。この場合には、ＴｉＷ層とＣｏＰｔ層との積層膜、あるいはＴｉＷ層とＣｏＣｒＰｔ層との積層膜などを用いることができる。
【０１０９】
また、上記の実施の形態では、反強磁性層２６および磁区制御用反強磁性膜３２ａ，３２ｂを、いずれも、熱処理系反強磁性材料により形成したが、反強磁性層２６を熱処理系反強磁性材料により形成し、磁区制御用反強磁性膜３２ａ，３２ｂを非熱処理系反強磁性材料により形成しても良い。また、反強磁性層２６を非熱処理系反強磁性材料により形成し、磁区制御用反強磁性膜３２ａ，３２ｂを熱処理系反強磁性材料により形成しても良い。あるいは、反強磁性層２６および磁区制御用反強磁性膜３２ａ，３２ｂを、いずれも、非熱処理系反強磁性材料により形成しても良い。
【０１１０】
更に、上記実施の形態では、本発明の磁気変換素子を複合型薄膜磁気ヘッドに用いる場合について説明したが、再生専用の薄膜磁気ヘッドに用いることも可能である。また、記録ヘッド部と再生ヘッド部の積層順序を逆にしても良い。
【０１１１】
加えて、本発明の磁気変換素子の構成は、トンネル接合型磁気抵抗効果膜（ＴＭＲ膜）に適用しても良い。更にまた、本発明の磁気変換素子は、上記実施の形態で説明した薄膜磁気ヘッドのほかに、例えば、磁気信号を検知するセンサ（加速度センサなど）や、磁気信号を記憶するメモリ等に適用することも可能である。
【０１１２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし請求項９のいずれか１に記載の磁気変換素子、請求項１０記載の薄膜磁気ヘッド、請求項１１記載の磁気変換素子の製造方法、または請求項１２記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、軟磁性層および強磁性層のうちの少なくとも一方の磁性層中に、磁性を有し前記磁性層の少なくとも一部よりも電気抵抗が大きい層間層を設け、その層間層と非磁性層との間および層間層の非磁性層とは反対の側のうちの少なくとも一方に、Ｍｎ、Ｃｕ、ＩｒおよびＰｔからなる群のうちの少なくとも１種を含む挿入層を形成したので、抵抗変化率を大きくすることができ、かつ、高い熱安定性を得ることができるという効果を奏する。
【０１１６】
また、請求項２ないし請求項９記載の磁気変換素子、または請求項１０記載の薄膜磁気ヘッドによれば、層間層の厚さを０．５ｎｍ以上１．０ｎｍ以下とするようにしたので、磁性層を磁気的に一体化させつつ、より大きな抵抗変化率を得ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る磁気変換素子を含む薄膜磁気ヘッドを備えたアクチュエータアームの構成を表す斜視図である。
【図２】図１に示したアクチュエータアームにおけるスライダの構成を表す斜視図である。
【図３】第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成を表す分解斜視図である。
【図４】図３に示した薄膜磁気ヘッドのＩＶ矢視方向から見た構造を表す平面図である。
【図５】図３に示した薄膜磁気ヘッドの図４におけるＶ−Ｖ線に沿った矢視方向の構造を表す断面図である。
【図６】図３に示した薄膜磁気ヘッドの図４におけるＶＩ−ＶＩ線に沿った矢視方向の構造、すなわち図５におけるＶＩ−ＶＩ線に沿った矢視方向の構造を表す断面図である。
【図７】図６に示した磁気変換素子における積層体の構成を表す斜視図である。
【図８】図３に示した薄膜磁気ヘッドの製造方法における一工程を説明するための断面図である。
【図９】図８に続く工程を説明するための断面図である。
【図１０】図９に続く工程を説明するための断面図である。
【図１１】図１０に続く工程を説明するための断面図である。
【図１２】図１１に続く工程を説明するための断面図である。
【図１３】図１２に続く工程を説明するための断面図である。
【図１４】第１の実施の形態の変形例に係る磁気変換素子における積層体の構成を表す斜視図である。
【図１５】第２の実施の形態に係る磁気変換素子における積層体の構成を表す斜視図である。
【図１６】第２の実施の形態に係る磁気変換素子における積層体の構成の他の例を表す斜視図である。
【図１７】従来の磁気変換素子における積層体の構成を表す斜視図である。
【符号の説明】
１１…絶縁層、１２…下部シールド層、１３…下部シールドギャップ層、１４…上部シールドギャップ層、１５…上部シールド層、２０，５０…積層体、２１…下地層、２２…第１軟磁性層、２２ａ…下層、２２ｂ…上層、２３…第２軟磁性層、２４…非磁性層、２５，５５…強磁性層、２６…反強磁性層、２７…保護層、２８…強磁性層間層、２９…軟磁性層間層、３０ａ，３０ｂ…磁区制御膜、３１ａ，３１ｂ…磁区制御用強磁性膜、３２ａ，３２ｂ…磁区制御用反強磁性膜、３３ａ，３３ｂ…リード層、４１…記録ギャップ層、４２，４４，４６…フォトレジスト層、４３，４５…薄膜コイル、４７…上部磁極、４８…オーバーコート層、５５ａ…下層、５５ｂ…上層、５９…強磁性層間層、６０…挿入層、１００…薄膜磁気ヘッド、１０１…再生ヘッド部、１０２…記録ヘッド部、１１０…ＭＲ素子（磁気変換素子）、２００…アクチュエータアーム、２１０…スライダ、２１１…基体、２１１ａ…エアベアリング面、２２０…支軸、２３０…腕部、３００…記録媒体、４０１…フォトレジスト膜、４０２…堆積物。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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