(57)【要約】【課題】  フリー層の軟磁気特性をほとんど悪化させることなく磁気抵抗変化率を向上させることができ、素子破壊に対する耐久性を向上させたＣＰＰスピンバルブ素子を用いた磁気ヘッドおよびこれを用いた磁気記録再生装置を提供する。【解決手段】  本発明のＣＰＰスピンバルブ素子を用いた磁気ヘッドは、二層以上の強磁性層の間に非磁性中間層を備え、電流を強磁性層や非磁性中間層に対して面直に通電させるＣＰＰスピンバルブ素子を用いた磁気ヘッドにおいて、前記二層以上の強磁性層のうち、少なくともその一層が、ＣｏXＦｅ100-X合金（式中、Ｘ＝６０〜８０［原子％］）を含む層からなることを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二層以上の強磁性層の間に非磁性中間層を備え、電流を強磁性層や非磁性中間層に対して面直に通電させるＣＰＰスピンバルブ素子を用いた磁気ヘッドにおいて、
前記二層以上の強磁性層のうち、少なくともその一層が、ＣｏXＦｅ100-X合金（式中、Ｘ＝６０〜８０［原子％］）を含む層からなることを特徴とするＣＰＰスピンバルブ素子を用いた磁気ヘッド。
【請求項２】
前記ＣＰＰスピンバルブ素子は、さらに反強磁性層を有し、この反強磁性層を用いて前記二層以上の強磁性層のうちいずれか一層の磁化方向を固定したことを特徴とする請求項１に記載のＣＰＰスピンバルブ素子を用いた磁気ヘッド。
【請求項３】
前記反強磁性層で磁化方向が固定されていない強磁性層に、ＮｉＦｅ合金を積層させたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＣＰＰスピンバルブ素子を用いた磁気ヘッド。
【請求項４】
前記反強磁性層で磁化方向が固定されていない強磁性層に、Ｃｕを積層させたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＣＰＰスピンバルブ素子を用いた磁気ヘッド。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のＣＰＰスピンバルブ素子を用いた磁気ヘッドを用いたことを特徴とする磁気記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ヘッドおよびこれを用いた磁気記録再生装置に関する。より詳細には、ＣＰＰスピンバルブ素子を用いた磁気ヘッドとこれを用いた磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの磁気ディスクメディアの小型化と大容量化が求められている。これらの要望を同時に満たすには、磁気ディスクメディアの高記録密度化を図る必要がある。
【０００３】
従来、磁気ディスクメディアに記録された情報の読み出しは、コイルを有する再生用の磁気ヘッドを磁気ディスクメディアに対して相対的に移動させ、そのときに発生する電磁誘導でコイルに誘起される電流を検出する方法によって行われてきた。
しかし、高記録密度化に伴う記録ビットサイズの微小化とそれに伴う磁力の弱化によって、従来のＭＩＧ（Metal In Gap）ヘッドや薄膜（Thin Film）ヘッドといったオーソドックスなヘッドでは再生感度が不十分となり、現在では、ＨＤＤなどの磁気記録再生装置において磁気抵抗効果素子（Magneto Resistive effect element；ＭＲ素子）を用いた磁気抵抗型ヘッド（ＭＲヘッド）が再生専用の磁気ヘッドとして使用されている。
【０００４】
また、最近では、より大きな磁気抵抗効果を示す巨大磁気抵抗効果素子（Spin Valve Giant Magneto Resistive effect element；ＧＭＲ素子）を用いた巨大磁気抵抗型ヘッド（ＧＭＲヘッド）が開発され、さらなる高密度記録化への期待が高まっている。
【０００５】
ＧＭＲ素子は、下部電極（基板）の上に、下地層／反強磁性層／第１の強磁性層／非磁性中間層／第２の強磁性層／保護層を、それぞれ数ｎｍ〜十数ｎｍの厚さで順次積層した構造を有する。ここで、この第１の強磁性層は、ピンド層または磁化固定層と呼ばれ、磁化方向が実質的に一方向に固定された磁性層である。また、第２の強磁性層は、フリー層または磁化自由層と呼ばれ、磁化方向が外部磁界に応じて自由に変化し得る磁性層である。
【０００６】
通常、ＧＭＲ素子は、第１の強磁性層／非磁性中間層／第２の強磁性層のサンドイッチ構造の膜において、第１の強磁性層の磁化方向と第２の強磁性層の磁化方向とが異なる向きである場合に、上部電極から下部電極へ電流を流すと、電子は非磁性中間層を流れるものの、一部の電子が第１の強磁性層に当たって散乱するので抵抗が大きくなる。また、ＧＭＲ素子は、回転する磁気ディスクメディアから受ける磁界の向きによって、第２の強磁性層の磁化方向が反転し、第１の強磁性層の磁化方向と同じ向きとなると、第１の強磁性層の壁に衝突して散乱する電子の数が減って抵抗が小さくなる。このような作用を有する膜をスピンバルブ膜（非特許文献１および非特許文献２参照）といい、このようにして生じる抵抗の変化率を磁気抵抗変化率（ＭＲ変化率）という。
【０００７】
ＧＭＲヘッドには、電流を（巨大）磁気抵抗効果素子膜面に対して平行方向に流すＣＩＰ（Current-In-Plane）型の構造（以下、ＣＩＰ−ＧＭＲヘッド）と、電流を（巨大）磁気抵抗効果素子膜面に対して垂直方向に流すＣＰＰ（Current-Perpendicular-to-Plane）型の構造（以下、ＣＰＰ−ＧＭＲヘッド）とがある。ＣＰＰ−ＧＭＲヘッドは、ＣＩＰ−ＧＭＲヘッドの１０倍程度のＭＲ変化率を示すとの報告（非特許文献３参照）もあることから、さらなる高密度記録化の要請に応えることができる再生ヘッドの有力な候補の１つとして期待されており、現在、大いに研究開発が進められている。
【０００８】
なお、非特許文献４および特許文献１には、このＣＰＰ−ＧＭＲヘッドに用いるＣＰＰ−ＧＭＲ素子の代表的な例として、Ｃｏ90Ｆｅ10およびＣｏ50Ｆｅ50を用いたＣＰＰ−ＧＭＲ素子が記載されている。さらに、非特許文献５および特許文献２には、ＭＲ変化率を向上させるために電流狭窄構造を用いたＣＰＰ−ＧＭＲ素子が提案されている。ここで、電流狭窄構造とは、電流の流れる経路を狭くすることにより、実効的に素子サイズを小さくして抵抗変化量を大きくさせる構造をいう。
【特許文献１】特開２００３−６０２６３号公報（段落００８２、０１０４、０１０６、０１０８、０１１１、０１１３、０１１５、０１１９、０１２４、０１２８、０１２９、０１３１）
【特許文献２】特開２００３−１５３２４８号公報（段落００３３、００７６、００８０〜９３、図２、３、７）
【非特許文献１】Phys.Rev.B, vol. 45, p806 (1992)
【非特許文献２】J. Appl. Phys., vol. 69, p4774 (1981)
【非特許文献３】J. Phys. Condens. Matter., vol.11, p5717 (1999)
【非特許文献４】J. Appl. Phys., vol. 92, p2646 (2002)
【非特許文献５】信学技報  ＭＲ２００４−２、ｐ７、社団法人  電子情報通信学会
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、従来のＣＰＰ−ＧＭＲ素子では、磁気抵抗変化に寄与する部分の抵抗が小さいために、ＭＲ変化率を十分に大きくすることができなかった。これはすなわち、ＭＲ変化率が十分ではないために、かかるＣＰＰ−ＧＭＲ素子を再生ヘッドに用いてもヘッド感度を十分に高くすることができないという問題があった。また、第２の強磁性層にＣｏ50Ｆｅ50を用いるＣＰＰ−ＧＭＲ素子とすることでＭＲ変化率を向上させ得ることも示唆されているが、本発明者の実験の結果、軟磁気特性（外部から磁場が印加されると容易に磁化する性質をいう）が悪いということがわかった。
【００１０】
また、電流狭窄構造を用いたＣＰＰ−ＧＭＲ素子では、ＭＲ変化率は大きくなるものの、狭窄した部分における電流密度が大きくなるので、素子破壊（Electric migration）に対する耐久性に問題がある。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、第２の強磁性層（いわゆるフリー層）の軟磁気特性をほとんど悪化させることなく磁気抵抗変化率（ＭＲ変化率）を向上させることができ、素子破壊に対する耐久性を向上させたＣＰＰスピンバルブ素子を用いた磁気ヘッドおよびこれを用いた磁気記録再生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の目的は、二層以上の強磁性層の間に非磁性中間層を備え、電流を強磁性層や非磁性中間層に対して面直に通電させるＣＰＰスピンバルブ素子を用いた磁気ヘッドにおいて、前記二層以上の強磁性層のうち、少なくともその一層が、ＣｏXＦｅ100-X合金（式中、Ｘ＝６０〜８０［原子％］）を含む層からなることを特徴とするＣＰＰスピンバルブ素子を用いた磁気ヘッド、とすることにより達成される（請求項１）。
【００１３】
このような構成とした本発明のＣＰＰスピンバルブ素子を用いた磁気ヘッドによれば、ＣｏＦｅ合金の組成を適正化したので、ＣＰＰスピンバルブ素子の第１の強磁性層の磁化方向と第２の強磁性層の磁化方向とが異なる向きであるときの磁気抵抗と、第１の強磁性層の磁化方向と第２の強磁性層の磁化方向とが同じ向きであるときの磁気抵抗との間における磁気抵抗変化率（ＭＲ変化率）を向上させるが、第２の強磁性層の軟磁気特性をほとんど悪化させることがない。また、本発明のＣＰＰスピンバルブ素子を用いた磁気ヘッドは、電流狭窄構造を用いないので、素子破壊に対する耐久性を損なうことがない。
【００１４】
また、本発明の目的は、前記ＣＰＰスピンバルブ素子は、さらに反強磁性層を有し、この反強磁性層を用いて前記二層以上の強磁性層のうちいずれか一層の磁化方向を固定したことを特徴とする請求項１に記載のＣＰＰスピンバルブ素子を用いた磁気ヘッド、とすることにより達成される（請求項２）。
このように、本発明のＣＰＰスピンバルブ素子を用いた磁気ヘッドは、反強磁性層を用いて強磁性層を固定することで、この強磁性層の磁化方向を実質的に一定の方向に固定することができる。また、このように磁化方向を固定することで耐外部磁界耐性を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明の目的は、前記反強磁性層で磁化方向が固定されていない強磁性層に、ＮｉＦｅ合金を積層させたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＣＰＰスピンバルブ素子を用いた磁気ヘッド、とすることで達成される（請求項３）。
このように、本発明のＣＰＰスピンバルブ素子を用いた磁気ヘッドは、反強磁性層で固定されていない強磁性層にＮｉＦｅ合金を積層させたことにより、軟磁気特性が向上して磁気ヘッドの感度が向上する。
【００１６】
また、本発明の目的は、前記反強磁性層で固定されていない強磁性層に、Ｃｕを積層させたことを特徴とするまたは請求項２に記載のＣＰＰスピンバルブ素子を用いた磁気ヘッド、とすることにより達成される（請求項４）。
このように、本発明のＣＰＰスピンバルブ素子を用いた磁気ヘッドは、ＣｏＦｅ／Ｃｕの積層構造を有するので、マジョリティースピンとマイノリティースピンにスピン分極した電子のうち、マイノリティースピンを有する電子を、この積層構造の界面で散乱させることができるので、ＭＲ変化率が向上し、磁気ヘッドとしての感度を良くすることができる。なお、この界面が多いほどＭＲ変化率を向上させることができる。
【００１７】
さらに、本発明の目的は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のＣＰＰスピンバルブ素子を用いた磁気ヘッドを用いたことを特徴とする磁気記録再生装置、とすることで達成される（請求項５）。
このような構成とすれば、本発明に係るＣＰＰスピンバルブ素子を用いた磁気ヘッドを備えているので、第２の強磁性層（いわゆるフリー層）の軟磁気特性と、磁気抵抗変化率（ＭＲ変化率）と、素子破壊に対する耐久性に優れた磁気記録再生装置を具現することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のＣＰＰスピンバルブ素子を用いた磁気ヘッドによれば、第２の強磁性層（いわゆるフリー層）の軟磁気特性をほとんど悪化させることなく磁気抵抗変化率（ＭＲ変化率）を向上させることができ、素子破壊に対する耐久性を向上させることができる。
また、本発明の磁気記録再生装置によれば、第２の強磁性層（いわゆるフリー層）の軟磁気特性と、磁気抵抗変化率（ＭＲ変化率）と、素子破壊に対する耐久性に優れたものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、本発明のＣＰＰスピンバルブ素子を用いた磁気ヘッドについて、適宜図面を参照しつつ詳細に説明する。参照する図面において、図１の（ａ）は、本発明のＣＰＰスピンバルブ素子に用いるＣＰＰスピンバルブ積層膜の一例の構成を示す概念図であり、（ｂ）は、本発明のＣＰＰスピンバルブ素子に用いるＣＰＰスピンバルブ積層膜の他の一例の構成を示す概念図である。図２は、本発明のＣＰＰスピンバルブ素子を用いた磁気ヘッドの構成の一例を示す要部断面図であり、図３は、本発明のＣＰＰ−ＧＭＲ素子を用いた磁気ヘッドを用いた磁気記録再生装置の構成を示す構成図である。
【００２０】
図１（ａ）の概念図に示すように、本発明のＣＰＰスピンバルブ素子１（図２参照）に用いるＣＰＰスピンバルブ積層膜２の一例として、同図において下方から〔基板３／下地層４／反強磁性層５／第１の強磁性層６／非磁性中間層７／第２の強磁性層８／保護層９〕で構成されている。
そして、本発明のＣＰＰスピンバルブ素子１を用いた磁気ヘッド１３は、図２の要部断面図に示すように、前記構成のＣＰＰスピンバルブ積層膜２の基板３の下に下部電極１０を配し、保護層９の上に上部電極１１を配し、さらにこのＣＰＰスピンバルブ積層膜２の周囲をハード膜１２で覆う構成となっている。したがって、基板３の下に配された下部電極１０と、保護層９の上に配された上部電極１１との間で一定の電流（センス電流）を通電させると、センス電流は、下部電極１０と上部電極１１の間に挟まれたＣＰＰスピンバルブ積層膜２の膜面に対して垂直方向に通電することとなる。なお、下部電極１０および上部電極１１はＮｉＦｅなどを用いることで好適に構成することができる。
【００２１】
このＣＰＰスピンバルブ積層膜２の中で磁気抵抗効果を担うのは、〔第１の強磁性層６／非磁性中間層７／第２の強磁性層８〕の積層部分である。この積層部分で、スピン分極した電子に対して、スピンに依存した抵抗が生じてスピン依存抵抗が生ずる。なお、ＣＰＰスピンバルブ素子１（ＣＰＰ−ＧＭＲ素子）のＭＲ変化率は、第２の強磁性層８と非磁性中間層７の間のスピン依存散乱と、第１の強磁性層６および第２の強磁性層８内のスピン依存バルク散乱によって決定される。したがって、第１の強磁性層６および第２の強磁性層８には、非磁性中間層７との関係においてスピン依存散乱が大きくなる材料を用いるのが好ましく、第２の強磁性層８内の大半を占める部分にはスピン依存バルク散乱の大きな材料を用いることが好ましい。このような構成とすれば、ＭＲ変化率を大きくすることができる。
以下、ＣＰＰスピンバルブ積層膜２の構成について説明する。
【００２２】
基板３は、Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ（アルチック）を用いて構成することを好適に示すことができるが、これに限定されることはなく、Ｓｉ（ケイ素）で構成することもできる。
【００２３】
下地層４は、後記する第１の強磁性層６（ピンド層）の結晶性を改善する機能や、さらに下地層４と第１の強磁性層６の界面の平滑性を高める機能などを有する材料により形成することが望ましい。このような材料としては、例えば、Ｃｕ（銅）やＴａ（タンタル）を挙げることができ、ＣｕまたはＴａのみの一層で用いることもできるが、Ｔａ／Ｃｕの積層体として用いるのが好ましい。また、下地層４の厚さは、概ね３００〜８００ｎｍ程度とするのがよい。このような厚さとすれば、ＣＰＰスピンバルブ素子１内の電流分布を均一にすることができる。
【００２４】
なお、この下地層４の厚さは、これに限定されるものではなく、ＣＰＰスピンバルブ素子１内の電流分布を均一にすることができれば、適宜その厚さを調整することも可能である。例えば、アルチック基板などの基板３上にＮｉＦｅを１μｍの厚さでメッキしたＮｉＦｅ電極（磁気シールド）を有するＣＰＰスピンバルブ素子１を用いた磁気ヘッド１３であれば、下地層４の厚さを概ね５μｍ程度で設けることができる。このような構成とした場合、比較的薄い厚さの下地層４であっても第１の強磁性層６の結晶性を改善する機能、下地層４と第１の強磁性層６の界面の平滑性を高める機能、ＣＰＰスピンバルブ素子１内の電流分布を均一にする機能を良好に具備することができる。
【００２５】
反強磁性層５は、その界面にて発生する交換結合バイアス磁界を用いて第１の強磁性層６の磁化を一方向に固定する役割を有する。このような材料としては、ＩｒＭｎ（イリジウムマンガン）を用いることが好ましいが、ＰｔＭｎ（白金マンガン）、ＰｄＰｔＭｎ（パラジウム白金マンガン）、ＮｉＭｎ（ニッケルマンガン）などを用いることも可能である。反強磁性層５の厚さは、ＩｒＭｎであれば概ね５〜１５ｎｍ程度とするのがよく、ＰｔＭｎやＮｉＭｎであれば概ね５〜３０ｎｍとするのがよい。
【００２６】
第１の強磁性層６は、反強磁性層５の作用を受けて、実質的に一方向に固定した磁化を有する磁性層（ピンド層）である。第１の強磁性層６は、ＣｏＦｅ合金を用いて、厚さ０．５〜５ｎｍで構成するのが好ましく、その組成比率は、ＣｏXＦｅ100-X合金（式中、Ｘ＝６０〜８０［原子％］）とするのが好ましい。Ｃｏ（コバルト）とＦｅ（鉄）の組成比率Ｘが６０原子％未満、または、８０原子％を超えると、磁気安定性の低下が著しく（図４参照）、安定した性能の磁気ヘッドを具現することができない。第１の強磁性層６の厚さは、概ね２〜７ｎｍ程度とするのがよい。
また、この第１の強磁性層６は、ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅからなるシンセティックフェリのピンド層とすることもできる。
【００２７】
非磁性中間層７は、第１の強磁性層６と第２の強磁性層８との磁気結合を遮断する役割を有し、さらに第１の強磁性層６から第２の強磁性層８へ流れるスピン分極した電子が散乱されないような非磁性中間層７／第１の強磁性層６の界面を形成する役割を有することが必要である。非磁性中間層７は、例えば、Ｃｕ（銅）、Ａｕ（金）、Ａｇ（銀）、Ｒｅ（レニウム）、Ｏｓ（オスミウム）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｃｒ（クロム）、Ｍｇ（マグネシウム）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｐｔ（白金）などを用いることができる。非磁性中間層７の厚さは、第１の強磁性層６と第２の強磁性層８との間の磁気結合が十分に遮断できる程度に厚く、第２の強磁性層８からの電子が散乱されない程度に薄いことが必要であり、非磁性中間層７を構成する材料によって異なるが、概ね０．５〜５ｎｍ程度とするのがよい。
【００２８】
第２の強磁性層８は、磁化方向が外部磁界に応じて自由に変化し得る磁性層（フリー層）である。第２の強磁性層８は、前記の第１の強磁性層６と同様に、ＣｏXＦｅ100-X合金（式中、Ｘ＝６０〜８０［原子％］）を用いて、厚さ０．５〜７ｎｍ程度で構成するのが好ましい。Ｃｏの組成比率Ｘが６０原子％未満であると、Ｆｅの組成比率が多くなり、軟磁気特性が悪化することにより、素子感度が低くなり、磁気ヘッドとしての感度が低下する。このような磁気ヘッドの感度の低下を防ぐには、軟磁気特性を３０ Ｏｅ以下、すなわち、Ｆｅの組成比率を４０原子％以下（図４参照）とする必要がある。また、Ｃｏの組成比率Ｘが８０原子％を超えるとＭＲ変化率が低下し、再生感度が低下する。
【００２９】
なお、第１の強磁性層６と第２の強磁性層８のいずれもがＣｏXＦｅ100-X合金（式中、Ｘ＝６０〜８０［原子％］）であることが好ましいが、これらの層のうちいずれか一層が、かかる組成のＣｏＦｅ合金であれば本発明が所望するところの軟磁気特性、ＭＲ変化率、および素子破壊に対する耐久性を得ることが可能であるので、第１の強磁性層６または第２の強磁性層８のいずれか一層のみをＣｏXＦｅ100-X合金（式中、Ｘ＝６０〜８０［原子％］）とすることもできる。
【００３０】
また、第２の強磁性層８は、第１の強磁性層６と同様に、ＣｏＦｅ合金の一層のみで構成することもできるが、ＮｉＦｅ合金などの軟磁気特性を向上させる層（挿入層８１）を積層して、ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅの積層体とすることもできる。また、ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅの積層体とすることもできる。
さらに、Ｃｕを積層してＭＲ変化率を向上させることも可能である。
【００３１】
保護層９は、上部電極１１の形成などに際して反強磁性層５や第１の強磁性層６、第２の強磁性層８の特性劣化防止の役割を果たす。保護層９の厚さは、概ね０．５〜５ｎｍ程度とするのがよい。
【００３２】
以上説明した構成の積層膜を含んで構成されるＣＰＰスピンバルブ素子１を用いた磁気ヘッド１３は、上部電極１１から下部電極１０へ向けてセンス電流を流すと、ＣＰＰスピンバルブ積層膜２の膜面に対して垂直方向に通電することになる。このとき、回転する磁気ディスクメディア３２（図３参照）の微弱な磁化の影響を受けて、その磁化の向きを高感度に検知する。すなわち、磁気ディスクメディア３２の磁化の向きによって第２の強磁性層８の磁化の向きも変わり、これを流れる電流の電気抵抗値が変化することになる（磁気抵抗変化率（ＭＲ変化率））。本発明に係るＣＰＰスピンバルブ素子１を用いた磁気ヘッド１３は、このＭＲ変化率が大きいので、磁気ディスクメディア３２に記録されている情報を良好に再生することができる。
【００３３】
ここで、本発明で用いることのできる磁気記録再生装置３０としては、ＣＰＰスピンバルブ素子１を用いた磁気ヘッド１３以外は従来公知の磁気記録再生装置を好適に用いることができるほか、ヘッドスタックアッセンブリなどにも好適に用いることができる。
このような磁気記録再生装置３０としては、例えば、ケース３１内に、磁気ディスクメディア３２と、磁気ヘッド１３と、信号処理装置（不図示）と、ボイスコイルモータ３３およびその制御部（不図示）と、スピンドルモータ（不図示）およびその制御部（不図示）と、を含む構成とすることができる。
【００３４】
なお、この磁気ヘッド１３は、図２に示すように、磁気ディスクメディア３２に信号化されたデータの書き込みを行うためのライト用磁気ヘッド部１３ｂと、磁気ディスクメディア３２に書き込まれたデータを再生するためのリード用磁気ヘッド部１３ａとをスライダー１４の先端に備えた構成となっており、本発明に係るＣＰＰスピンバルブ素子１を用いた磁気ヘッド１３は、このリード用磁気ヘッド部１３ａを構成する。リード用磁気ヘッド部１３ａに用いる本発明に係るＣＰＰスピンバルブ素子１は、従来のＣＰＰスピンバルブ素子１と比較してＭＲ変化率が大きいので、磁気ディスクメディア３２に記録されている磁気ビットの微弱な磁力の磁化方向を高感度に検知することができる。
【実施例】
【００３５】
次に、本発明のＣＰＰスピンバルブ素子１を用いた磁気ヘッド１３に関する実施例について説明する。
【００３６】
本発明のＣＰＰスピンバルブ素子１は、アルチック基板上にＮｉＦｅ（１μｍ）からなる下部電極１０を兼ねた磁気シールドをメッキ法によって形成した。そして、このＮｉＦｅ上に本発明のＣＰＰスピンバルブ素子１を形成するＣＰＰスピンバルブ積層膜２を積層する。積層構造は、Ｔａ（５ｎｍ）／Ｃｕ（５ｎｍ）／ＩｒＭｎ（１０ｎｍ）／ＣｏXＦｅ100-X（４ｎｍ）／Ｃｕ（３ｎｍ）／ＣｏXＦｅ100-X（７ｎｍ）／Ｃｕ（５ｎｍ）／Ｔａ（５ｎｍ）である。
これらの層は、基板３側から順次、イオンビームスパッタ装置を用いて積層した。なお、括弧書きされている値は、それぞれの層の厚さを表す。
【００３７】
また、本実施例におけるＣｏXＦｅ100-Xの組成は、Ｘ＝９０［原子％］、７５［原子％］、４０［原子％］の３種類、つまり、Ｃｏ90Ｆｅ10、Ｃｏ75Ｆｅ25、Ｃｏ40Ｆｅ60の３サンプルのＣＰＰスピンバルブ積層膜を用意した。
【００３８】
なお、イオンビームスパッタ装置によるスパッタ条件は、温度：室温、ガス圧：４×１０-4ｔｏｒｒ、ビーム電圧：８５０Ｖ、ビーム電流：１００ｍＡで行った。また、各層をスパッタするためのスパッタレートは、Ｃｕ：０．２５ｎｍ／ｓ、ＣｏＦｅ：０．０８ｎｍ／ｓ、ＩｒＭｎ：０．１ｎｍ／ｓ、Ｔａ：０．０７ｎｍ／ｓで行った。
【００３９】
このＣＰＰスピンバルブ積層膜２において、基板３の上に積層されたＴａ／Ｃｕは、下地層４であり、ＩｒＭｎは、反強磁性層５であり、４ｎｍのＣｏXＦｅ100-Xは、第１の強磁性層６、すなわち磁化方向が固定されたピンド層であり、その上に積層されたＣｕは、非磁性中間層７であり、７ｎｍのＣｏXＦｅ100-Xは、第２の強磁性層８、すなわち磁化方向が外界の磁界によって変化することのできるフリー層であり、その上に積層されたＴａは、保護層９である。そして、この保護層９の上に上部電極１１が配置され、基板３の下に下部電極１０が配置される。
【００４０】
そして、ＣＰＰスピンバルブ積層膜２を成膜した後、反強磁性層５に一定の磁化方向を付与するため、１０００ Ｏｅ（エルステッド；なお、１ Ｏｅ＝（１／４π）×１０3Ａ／ｍ（アンペア毎メートル）の関係にある）の磁界を印加しつつ、２６０℃の温度で２時間の熱処理を行った。
【００４１】
このようにして作製したＣｏ90Ｆｅ10、Ｃｏ75Ｆｅ25、Ｃｏ40Ｆｅ60の３サンプルのＣＰＰスピンバルブ積層膜２における磁気特性を振動試料型磁力計（ＶＳＭ）を用いて測定した。その結果を図４に示す。図４は、Ｃｏの組成比率に対するフリー層（第２の強磁性層８）の軟磁気特性（Ｈｃ）と、ピンド層（第１の強磁性層６）のゼロ点からのシフト量（Ｈｕａ）の関係を示すグラフである。なお、ゼロ点とは、磁気のない状態をいい、シフト量とは、ゼロ点からのＢ−Ｈ曲線の一方向異方性をいう。ゼロ点からのシフト量とは、すなわち、磁力の安定性を示す指標であり、この値が大きいほど外部磁界の影響を受けにくくなる。
【００４２】
図４に示すように、軟磁気特性を示すフリー層のＨｃは、Ｃｏの組成比率を増やすにしたがって小さくなることがわかった。具体的には、Ｃｏの組成比率を４０〜７５原子％とすることによって、Ｃｏの組成比率が４０原子％未満のときの半分以下である１８．９ Ｏｅとすることができた。なお、この軟磁気特性は、軟磁性層を積層することでさらに改善することができることが知られており、本発明においては、ＮｉＦｅなどの軟磁性層を積層することで、これを改善することが可能である。
【００４３】
また、ピンド層のゼロ点からのシフト量を示すＨｕａは、Ｃｏの組成比率を４０〜７５原子％とすることで、Ｃｏの組成比率が９０原子％のときよりも増大することがわかった。これはすなわち、Ｃｏの組成比率を４０〜７５原子％とすることでピンド層の磁気安定性を向上させることができるということである。
【００４４】
また、Ｃｏの組成比率を７５原子％および９０原子％としたときのＣＰＰ−ＧＭＲ特性を表１に示す。かかる表からＣｏの組成比率を７５原子％とすることで、Ｃｏの組成比率が９０原子％のＣＰＰスピンバルブ積層膜２と比較して、ＭＲ変化率は１．５倍に向上していることがわかった。
【００４５】
【表１】
2006085880.tif 000003
【００４６】
以上、説明したように、本発明のＣＰＰスピンバルブ素子を用いた磁気ヘッドは、ＣｏXＦｅ100-X合金の組成比率や、当該素子の積層構成を適切にしたので、軟磁気特性をほとんど悪化させることなく磁気抵抗変化率（ＭＲ変化率）を向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】（ａ）は、本発明のＣＰＰスピンバルブ素子に用いるＣＰＰスピンバルブ積層膜の一例の構成を示す概念図であり、（ｂ）は、本発明のＣＰＰスピンバルブ素子に用いるＣＰＰスピンバルブ積層膜の他の一例の構成を示す概念図である。
【図２】本発明のＣＰＰスピンバルブ素子を用いた磁気ヘッドの構成の一例を示す要部断面図である。
【図３】本発明のＣＰＰ−ＧＭＲ素子を用いた磁気ヘッドを用いた磁気記録再生装置の構成を示す構成図である。
【図４】Ｃｏの組成比率に対するフリー層の軟磁気特性（Ｈｃ）と、ピンド層のゼロ点からのシフト量（Ｈｕａ）の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１      ＣＰＰスピンバルブ素子
２      ＣＰＰスピンバルブ積層膜
３      基板
４      下地層
５      反強磁性層
６      第１の強磁性層
７      非磁性中間層
８      第２の強磁性層
９      保護層
１０    下部電極
１１    上部電極
１２    ハード膜
１３    磁気ヘッド
１３ａ  リード用磁気ヘッド部
１３ｂ  ライト用磁気ヘッド部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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