(57)【要約】【課題】本発明は、スピンバルブ膜の膜厚を薄くすることができ、かつスピンバルブ膜の異方性磁界の大きさやＭＲ比を向上させる磁気抵抗効果素子、及び、それを有する読み取りヘッドを提供する。【解決手段】スピンバルブ膜４１ａは、固定側強磁性層５３と、自由側強磁性層６７と、固定側強磁性層５３および自由側強磁性層６７の間に挟み込まれる中間層５６と、反強磁性層５２と、下地層とを備えている。下地層はＮｉＣｒ合金層、ＮｉＦｅＣｒ合金層、ＮｉＦｅ合金層から選択される第１の下地層５１と、第１の下地層と反強磁性層５２の間に堆積される第２の下地層から成る。第２の下地層５１ａは非磁性金属から成る。第２の下地層５１ａの働きで反強磁性層５２の結晶性が向上し、反強磁性層５２の薄膜化が確立される。また、反強磁性層５２の結晶性の向上によりスピンバルブ膜４１ａの異方性磁界の大きさやＭＲ比は増大することができる。【選択図】        図３
2006054376.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定側強磁性層と、自由側強磁性層と、前記固定側強磁性層および前記自由側強磁性層の間に挟み込まれる中間層と、前記固定側強磁性層に張り合わせられる反強磁性層と、合金材料で構成される第１の下地層と、前記反強磁性層と前記第１の下地層の間に非磁性金属で構成される第２の下地層とを備えたことを特徴とするＣＩＰ構造磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
前記第１の下地層がニッケルクロム合金層またはニッケルクロク鉄合金層またはニッケル鉄合金層から選択されてなり、前記第２の下地層が銅（Ｃｕ）で構成される請求項１に記載のＣＩＰ構造磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
固定側強磁性層と、自由側強磁性層と、前記固定側強磁性層および前記自由側強磁性層の間に挟み込まれる中間層と、前記固定側強磁性層に張り合わせられる反強磁性層と、第１の下地層と、前記反強磁性層と前記第１の下地層の間に非磁性金属で構成される第２の下地層とを備えたことを特徴とするＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
前記第１の下地層がニッケルクロム合金層またはニッケルクロク鉄合金層またはニッケル鉄合から選択されてなり、前記第２の下地層が銅（Ｃｕ）で構成される請求項３に記載のＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
磁気ディスク対向面で磁気ディスクに向き合わせられるスライダ本体に、請求項１から４に記載の磁気抵抗効果（ＭＲ）読み取り素子と誘導書き込みヘッド素子を併せ持つことを特徴とする磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果素子及びこれを備えた磁気ヘッドに関し、特に、スピンバルブ膜の反強磁性層の膜厚を薄くでき、かつスピンバルブ膜の異方性磁界やＭＲ比を向上させた磁気抵抗効果素子及びこれを備えた磁気ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は磁気記録媒体駆動装置の一具体例すなわちハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）１１の内部構造を概略的に示す。このＨＤＤ１１は、例えば平たい直方体の内部空間を区画する箱形の筐体本体１２を備える。筐体本体１２内の収容空間には、記録媒体としての１枚以上の磁気ディスク１３が収容される。磁気ディスク１３はスピンドルモータ１４の回転軸に装着される。
【０００３】
スピンドルモータ１４は、例えば４２００ｒｐｍ〜７２００ｒｐｍや１５０００ｒｐｍといった高速度で磁気ディスク１３を回転させることができる。筐体本体１２には、筐体本体１２との間で収容空間を密閉する蓋体すなわちカバー（図示せず）が結合される。
【０００４】
収容空間には、垂直方向に延びる支軸１５回りで揺動するキャリッジ１６がさらに収容される。このキャリッジ１６は、支軸１５から水平方向に延びる剛体の揺動アーム１７と、この揺動アーム１７の先端に取り付けられて揺動アーム１７から前方に延びる弾性サスペンション１８とを備える。周知の通り、弾性サスペンション１８の先端では、いわゆるジンバルばね（図示せず）の働きで浮上ヘッドスライダ１９は片持ち支持される。浮上ヘッドスライダ１９には、磁気ディスク１３の表面に向かって弾性サスペンション１８から押し付け力が作用する。磁気ディスク１３の回転に基づき磁気ディスク１３の表面で生成される気流の働きで浮上ヘッドスライダ１９には浮力が作用する。弾性サスペンション１８の押し付け力と浮力とのバランスで磁気ディスク１３の回転中に比較的に高い剛性で浮上ヘッドスライダ１９は浮上し続けることができる。
【０００５】
こうした浮上ヘッドスライダ１９の浮上中に、キャリッジ１６が支軸１５回りで揺動すると、浮上ヘッドスライダ１９は半径方向に磁気ディスク１３の表面を横切ることができる。こうした移動に基づき浮上ヘッドスライダ１９は磁気ディスク１３上の所望の記録トラックに位置決めされる。このとき、キャリッジ１６の揺動は例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）といったアクチュエータ２１の働きを通じて実現されればよい。周知の通り、複数枚の磁気ディスク１３が筐体本体１２内に組み込まれる場合には、隣接する磁気ディスク１３同士の間で１本の揺動アーム１７に対して２つの弾性サスペンション１８が搭載される。
【０００６】
図７は浮上ヘッドスライダ１９の一具体例を示す。この浮上ヘッドスライダ１９は、平たい直方体に形成されるＡｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ（アルチック）製のスライダ本体２２と、このスライダ本体２２の空気流出端に接合されて、読み出し書き込みヘッド２３を内蔵するＡｌ2 Ｏ3 （アルミナ）製のヘッド素子内蔵膜２４とを備える。スライダ本体２２およびヘッド素子内蔵膜２４には、磁気ディスク１３に対向する媒体対向面すなわち浮上面２５が規定される。磁気ディスク１３の回転に基づき生成される気流２６は浮上面２５に受け止められる。
【０００７】
浮上面２５には、空気流入端から空気流出端に向かって延びる２筋のレール２７が形成される。各レール２７の頂上面にはいわゆるＡＢＳ（空気軸受け面）２８が規定される。ＡＢＳ２８では気流２６の働きに応じて前述の浮力が生成される。ヘッド素子内蔵膜２４に埋め込まれた読み出し書き込みヘッド２３は、後述されるように、ＡＢＳ２８で前端を露出させる。ただし、ＡＢＳ２８の表面には、読み出し書き込みヘッド２３の前端に覆い被さるＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）保護膜が形成されてもよい。なお、浮上ヘッドスライダ１９の形態はこういった形態に限られるものではない。
【０００８】
図８は浮上面２５の様子を詳細に示す。読み出し書き込みヘッド２３はいわゆる複合薄膜磁気ヘッドとして構成される。すなわち、読み出し書き込みヘッド２３は、磁気抵抗効果（ＭＲ）読み取り素子３１と誘導書き込みヘッド素子すなわち薄膜磁気ヘッド３２とを併せ持つ。ＭＲ読み取り素子３１は、周知の通り、磁気ディスク１３から作用する磁界に応じて変化する抵抗に基づき２値情報を検出することができる。誘導書き込みヘッド素子３２は、例えば導電コイルパターン（図示せず）で生起される磁界を利用して磁気ディスク１３に２値情報を書き込むことができる。
【０００９】
ＭＲ読み取り素子３１は上下１対の非磁性ギャップ層３３、３４に挟み込まれる。非磁性ギャップ層３３、３４は例えばＡｌ2 Ｏ3 （アルミナ）で構成されればよい。こうして非磁性ギャップ層３３、３４に挟み込まれたＭＲ読み取り素子３１は上部および下部シールド層３５、３６に挟み込まれる。上部および下部シールド層３５、３６は例えばＦｅＮやＮｉＦｅから構成されればよい。下部シールド層３６は、前述のヘッド素子内蔵膜２４の下側半層すなわちアンダーコート膜を構成するＡｌ2 Ｏ3 （アルミナ）膜３７の表面に沿って広がる。
【００１０】
誘導書き込みヘッド素子３２は、上部シールド層３５の表面に沿って広がる非磁性ギャップ層３８を備える。非磁性ギャップ層３８は例えばＡｌ2 Ｏ3 （アルミナ）で構成されればよい。上部シールド層３５には、この非磁性ギャップ層３８を挟んで上部磁極層３９が向き合う。上部磁極層３９は例えばＮｉＦｅから構成されればよい。上部磁極層３９は、非磁性ギャップ層３８の表面に沿って広がるＡｌ2 Ｏ3 （アルミナ）膜４０に覆われる。Ａｌ2 Ｏ3 膜４０は前述のＡｌ2Ｏ3 膜との間にＭＲ読み取り素子３１および誘導書き込みヘッド素子３２を挟み込む。すなわち、このＡｌ2 Ｏ3 膜４０はヘッド素子内蔵膜２４の上側半層すなわちオーバーコート膜を構成する。
【００１１】
上部磁極層３９および上部シールド層３５は協働して誘導書き込みヘッド素子３２の磁性コアを構成する。すなわち、ＭＲ読み取り素子３１の上部シールド層３５は誘導書き込みヘッド素子３２の下部磁極層として機能する。導電コイルパターンで磁界が生起されると、非磁性ギャップ層３８の働きで、上部磁極層３９と上部シールド層３５とを行き交う磁束流は浮上面２５から漏れ出る。こうして漏れ出る磁束流に基づき書き込み磁界（ギャップ磁界）は形成される。なお、ＭＲ読み取り素子３１の上部シールド層３５と誘導書き込みヘッド素子３２の下部磁極層とは個別に形成されてもよい。
【００１２】
図9は磁気抵抗効果（ＭＲ）読み取り素子の拡大平面図を示す。図９を併せて参照すると明らかなように、ＭＲ読み取り素子３１は、１平面すなわち非磁性ギャップ層３４の表面上でＡＢＳ２８に沿って延びる磁気抵抗効果（ＭＲ）膜すなわちスピンバルブ膜４１を備える。このスピンバルブ膜４１には、非磁性ギャップ層３４の表面に交差する区画面で仕切られた１対の端面が規定される。
【００１３】
これら端面は非磁性ギャップ層３４の表面に対してテーパ角θで傾斜する。
【００１４】
同様に、前述の１平面すなわち非磁性ギャップ層３４の表面にはＡＢＳ２８に沿って延びる１対の磁区制御ハード膜４２が形成される。これらの磁区制御ハード膜４２は非磁性ギャップ層３４の表面でＡＢＳ２８に沿ってスピンバルブ膜４１を挟み込む。各磁区制御ハード膜４２の先端はスピンバルブ膜４１の端面に接続される。磁区制御ハード膜４２は例えばＣｏＰｔやＣｏＣｒＰｔといった硬磁性金属材料から形成されればよい。
各磁区制御ハード膜４２の表面には引き出し導電層すなわちリード層４３が広がる。引き出し導電層４３は磁区制御ハード膜４２と上部シールド層３５との間に挟み込まれる。各引き出し導電層４３の前端は、磁区制御ハード膜４２の介在を通じてスピンバルブ膜４１の各端面に接続される。スピンバルブ膜４１には引き出し導電層４３からセンス電流が供給される。引き出し導電層４３は例えばＣｕといった導電率の高い材料から形成されればよい。
【００１５】
図９から明らかなように、各引き出し導電層４３は、ＡＢＳ２８で露出する前端から非磁性ギャップ層３４の表面に沿って後方に広がる。各引き出し導電層４３の後端には個別に端子パッド４４が連結される。こういった端子パッド４４は引き出し導電層４３の表面に沿って広がればよい。これらの端子パッド４４は、浮上ヘッドスライダ１９が弾性サスペンション１８に固定される際に、例えばＡｕボール（図示せず）などを通じて弾性サスペンション１８側の端子パッド（図示せず）に接続される。
ハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）の磁気記録媒体に書き込まれた磁気情報の読み出しにあたっては、例えば、前述のようなスピンバルブ膜４１といった磁気抵抗効果膜を利用した磁気抵抗効果素子が用いられている。スピンバルブ膜４１では、自由側強磁性層の磁化方向が磁気記録媒体からの信号磁界により変化し、固定側強磁性層の磁化方向との相対角が変化することにより、電気抵抗が変化する。こういった電気抵抗の変化に基づき磁気情報は読み出される。
一般的に、スピンバルブ膜面に平行にセンス電流を流すＣＩＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ）構造磁気抵抗効果素子が利用されている。一方でスピンバルブ膜面に垂直にセンス電流を流すＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ  ｔｏ  Ｐｌａｎｅ）構造磁気抵抗効果素子が研究されている。ＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子は素子サイズ（例えばコア幅）を縮小しても電気抵抗変化量が維持されるため、ハードディスク駆動装置の記録密度の向上に適している。
【００１６】
ＣＩＰ構造磁気抵抗効果素子のスピンバルブ膜４１の構造は、例えば、図４に示すようになっている。図4は図８に示すスピンバルブ膜４１の一部を切出した図になる。スピンバルブ膜４１は、磁気記録媒体の信号磁界により磁化方向が変化する自由側強磁性層５７と、自由側強磁性層５７と固定側強磁性層５３との中間に位置して自由側強磁性層５７と固定側強磁性層５３とを磁気的に分離する中間層５６と、自由側強磁性層５７との相対的な磁化方向の変化を生じさせるために磁化方向を固定した固定側強磁性層５３と、固定側強磁性層５３の磁化方向を一方向に固定するために、固定側強磁性層５３に張り合わせられる反強磁性層５２ａと、スピンバルブ膜４１の異方性磁界の大きさや結晶性や磁気抵抗効果（ＭＲ）比に影響を与える下地層５１とで構成されている。反強磁性層には例えばパラジウム白金マンガン（ＰｄＰｔＭｎ）や白金マンガン（ＰｔＭｎ）やイリジウムマンガン（ＩｒＭｎ）やパラジウムマンガン（ＰｄＭｎ）やニッケルマンガン（ＮｉＭｎ）や鉄マンガン（ＦｅＭｎ）の反強磁性合金材料が用いられる。下地層には、スピンバルブ膜４１の異方性磁界の大きさや結晶性や磁気抵抗効果（ＭＲ）比を向上させるために、例えばニッケルクロム（ＮｉＣｒ）、ニッケルクロム鉄（ＮｉＦｅＣｒ）、ニッケル鉄（ＮｉＦｅ）の合金材料が用いられる。
ＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子のスピンバルブ膜４１ｃの構造は、例えば、図５に示すようになっている。図１０に示すスピンバルブ層４１ａと同じ位置に構成される。図5はスピンバルブ膜４１ｃの一部を切出した図になる。前記ＣＩＰ磁気抵抗効果素子のように保護層６８、自由側強磁性層６７、中間層５６、固定側強磁性層５３、反強磁性層５２ａ、下地層５１から構成されている。但し、前述のようにセンス電流を流す方向がＣＩＰ構造磁気抵抗効果素子とは異なるので、設計によっては個々の層構成や層の材料や層の膜厚などは前記ＣＩＰ構造磁気抵抗効果素子と違ってくる。
【特許文献１】特開２００３−１９８００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ハードディスク駆動装置の高記録密度化には２つのアプローチが行われている。１つは磁気記録媒体に磁気情報を書き込む際のビット長を短くすることで磁気記録媒体の円周方向の線記録密度を高くする方法である。もう１つは、磁気記録媒体に磁気情報を書き込む際のトラック幅を短くすることで磁気記録媒体の半径方向のトラック記録密度を高くする方法である。このような磁気情報の書き込みは前述の誘導書き込みヘッド３２を微細化することで実現できる。これに対応して、磁気抵抗効果素子は磁気記録媒体に高密度に書き込まれた磁気情報を正確に読み取られなければならない。前述のＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子では、ＣＩＰ構造磁気抵抗効果素子に対して素子の幅（コア幅）を縮小できる利点があるので、磁気情報が書き込まれる磁気記録媒体のトラック密度をより高くすることが可能である。磁気記録媒体に書き込まれる線記録密度を向上させる場合、スピンバルブ膜の膜厚方向の上下に積層される非磁性ギャップ層(絶縁膜)３３、３４を薄膜化してきたが、もはや限界に近づいており、スピンバルブ膜４１、４１ｃの膜厚を薄くする必要が発生している（狭ギャップ化）。更には、磁気抵抗効果素子の縮小に伴い、磁気抵抗効果素子では感度を上げるために、異方性磁界の大きさや磁気抵抗効果比（ＭＲ比）の特性を維持するだけでなく、向上させなければならない。
しかしながら、スピンバルブ層は各層がナノメートル（ｎｍ）のオーダーで構成されていて、層の特性（異方性磁界の大きさやＭＲ比）は先の工程で積層される層の結晶粒径や結晶性（規則正しい結晶になっているかを表す）に大きな影響を受けてしまう。特に、スピンバルブ膜の中で大きな膜厚を占める反強磁性層の膜厚を薄くすると、反強磁性層の結晶性が悪くなり、固定側強磁性層の磁化方向を一方向に固定するといった反強磁性層の役割を果せなくなる。つまり、スピンバルブ膜の異方性磁界の大きさが低下して外部磁場の影響を受けるようになってしまう。また、ＭＲ比も低下して磁気抵抗効果素子の感度が鈍化してしまう。こういった磁気抵抗効果素子の特性劣化により磁気情報を正確に読み取られることができなくなってしまう。
本発明は、上記実状に鑑みてなされるもので、スピンバルブ膜の反強磁性層の膜厚を薄くすることができ、かつスピンバルブ膜の異方性磁界の大きさやＭＲ比を向上させる磁気抵抗効果素子、及び、それを有する読み取りヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明によれば、固定側強磁性層と、自由側強磁性層と、前記固定側強磁性層および前記自由側強磁性層の間に挟み込まれる中間層と、前記固定側強磁性層に張り合わせられる反強磁性層と、合金材料で形成される第１の下地層と、前記反強磁性層と前記第1の下地層の間に非磁性金属で構成される第２の下地層を備えると共に、薄膜化された前記反強磁性層を備えることを特徴とするＣＩＰ構造磁気抵抗効果素子が提供される。
【００１９】
前記第1の下地層にはスピンバルブ層の結晶性を良くするニッケルクロム合金やニッケルクロム鉄合金やニッケル鉄合金を用いることができ、前記第２の下地層は銅が好適である。
【００２０】
さらに、固定側強磁性層と、自由側強磁性層と、前記固定側強磁性層および前記自由側強磁性層の間に挟み込まれる中間層と、前記固定側強磁性層に張り合わせられる反強磁性層と、第１の下地層と、前記反強磁性層と前記第1の下地層の間に非磁性金属で構成される第２の下地層を備えると共に、薄膜化された前記反強磁性層を備えることを特徴とするＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子が提供される。
【００２１】
前記第1の下地層にはニッケルクロム合金やニッケルクロム鉄合金やニッケル鉄合金が好適であり、前記第２の下地層は銅が好適である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、スピンバルブ膜の反強磁性層と第１の下地層の間に第２の下地層を設けることにより、反強磁性層の結晶性を向上させて、かつ、反強磁性膜の膜厚を薄くして高記録密度の読み取りを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施の形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００２４】
図1は本実施形態に係るスピンバルブ膜４１ｂを示す。このスピンバルブ膜４１ｂはいわゆる下層から順に下地層（第１の下地層５１と第２の下地層５１ａ）、反強磁性層５２、固定側強磁性層５３、中間層５６、自由側強磁性層５７、保護層５８と積層される逆積層構造に構成されている。スピンバルブ膜４１ｂは、図8に示すスピンバルブ層４１と同じ位置に構成される。なお、図1はスピンバルブ膜４１ｂの一部を切出した図になる。スピンバルブ膜４１ｂは、非磁性ギャップ層３４の表面に積層される第１の下地層５１を備える。この第１の下地層５１は例えばニッケルクロム合金層（ＮｉＣｒ層）やニッケルクロム鉄合金層（ＮｉＣｒＦｅ）やニッケル鉄合金層（ＮｉＦｅ）から構成されればよい。第１の下地層５１の表面には第２の下地層５１ａが積層される。この第２の下地層５１ａは例えば銅（Ｃｕ）から構成されればよく、ＡｕやＡｇやＡｌやＳｎやＰｂやＢｉやＲｈやＰｄやＰｔやＴｉやＶやＺｒといった任意の非磁性金属材料から構成されてもよい。第２の下地層５１ａの表面には反強磁性層５２が積層される。この反強磁性層５２は、例えばＰｄＰｔＭｎやＦｅＭｎやＩｒＭｎやＰｄＭｎやＮｉＭｎやＦｅＭｎといった反強磁性合金材料から形成されてもよい。反強磁性層５２の表面には固定側強磁性層５３が積層される。固定側強磁性層５３は、反強磁性層５２の表面に沿って順番に重ね合わせられる例えばＣｏＦｅ合金強磁性層５３ａ、ＣｏＦｅＢ合金強磁性層５３ｂを備える。ＣｏＦｅ合金強磁性層５３ａ、ＣｏＦｅＢ合金強磁性層５３ｂの間にはＲｕ結合層５４が挟み込まれる。ただし、固定側強磁性層５３の構造はこういった構造に限られるものではない。反強磁性層５２の働きに応じて固定側強磁性層５３の磁化方向は固定される。
【００２５】
固定側強磁性層５３の表面には非磁性の中間層５６が積層される。中間層５６は例えばＣｕといった導電金属材料から形成されればよく、絶縁材料やグラニュラから形成されてもよい。中間層５６の表面には自由側強磁性層５７が積層される。自由側強磁性層５７は、中間層５６の表面に広がるＣｏＦｅＢ合金層で構成されればよい。ただし、自由側強磁性層５７の構造はこういった構造に限られるものではない。自由側強磁性層５７の表面は保護層５８で覆われる。保護層５８は、Ｒｕ層で構成されればよい。ただし、保護層５８はこういった構造に限られるものではない。
【００２６】
磁気情報の読み出しにあたってＭＲ読み取り素子３１が磁気ディスク１３の表面に向き合わせられると、スピンバルブ膜４１では、周知の通り、磁気ディスク１３から作用する磁界の向きに応じて自由側強磁性層５７の磁化方向は回転する。こうして自由側強磁性層５７の磁化方向が回転すると、スピンバルブ膜４１の電気抵抗は大きく変化する。したがって、引き出し導電層４３からスピンバルブ膜４１にセンス電流が供給されると、電気抵抗の変化に応じて、端子パッド４４から取り出される電気信号の電圧値は変化する。この電圧値の変化に応じて２値情報は読み取られることができる。
【００２７】
磁気情報の高密度化にあたっては、例えば、上部シールド層３５の表面に沿って広がる非磁性ギャップ層３８の厚さを薄くすることで１つのトラック当りの誘導書き込み密度を上げることができる。ＭＲ読み取り素子３１はスピンバルブ膜４１を薄膜化することで磁気情報が誤りなく読み出されることになる。
【００２８】
本発明の薄膜化したスピンバルブ膜４１ｂの特性を検証した。この検証にあたってＣＩＰ構造の磁気抵抗効果膜を使用している。
【００２９】
真空空間内で任意のウェハー上に順番に膜厚7．０ｎｍのＮｉＣｒ層（第１の下地層５１）と、膜厚１．５ｎｍのＣｕ層（第２の下地層５１ａ）と、膜厚３．０ｎｍのＰｄＰｔＭｎ層（反強磁性層５２）と、膜厚１．５ｎｍのＣｏＦｅ合金強磁性層５３ａ（固定側強磁性層）と、膜厚０．７５ｎｍのＲｕ結合層５４（固定側強磁性層）と、膜厚１．９ｎｍのＣｏＦｅＢ合金強磁性層５３ｂ（固定側強磁性層）と、膜厚２．８ｎｍのＣｕ層（中間層５６）と、膜厚３．０ｎｍのＣｏＦｅＢ合金強磁性層（自由側強磁性層５７）と膜厚３．０ｎｍのＲｕ保護層５８を堆積させた。これらの堆積にあたってスパッタリングが用いられた。ＣｏＦｅ合金層５３ａにはＣｏ90Ｆｅ10合金（原子％）が用いられた。ＣｏＦｅＢ合金層５３ｂ、５７にはＣｏ88Ｆｅ10Ｂ2合金（原子％）が用いられた。堆積の完了後、ＰｄＰｔＭｎ層は熱処理に基づき規則化された。こうしてスピンバルブ膜４１の第１具体例は作成された。作成されたスピンバルブ膜４１の結晶性（Ｘ線強度）、磁気抵抗効果（ＭＲ）比［％］は測定された。
【００３０】
本発明と比較するために従来技術に係るスピンバルブ膜４１を用意した。この従来技術
では、前述と同様にスピンバルブ膜は積層形成された。ただし、ＮｉＣｒ層（第１の下地層）の上に膜厚１．５ｎｍのＣｕ層（第２の下地層）を堆積せず、ＰｄＰｔＭｎ層（反強磁性層）の膜厚を第１具体例と同じ３．０ｎｍと増膜させた１５．０ｎｍの２種類のスピンバルブ膜が用いられた。ＰｄＰｔＭｎ層の熱処理後に、従来技術に係る２種類のスピンバルブ膜で、同様に、結晶性（Ｘ線強度）は測定され、ＰｄＰｔＭｎ層の膜厚が３．０ｎｍのスピンバルブ膜で、同様に、磁気抵抗効果（ＭＲ）比［％］は測定された。なお、ＮｉＣｒ層（第１の下地層）の上にＰｄＰｔＭｎ層（反強磁性層）を積層した場合、磁気異方性の大きさやＭＲ比を満足できるＰｄＰｔＭｎ層の膜厚は１５．０ｎｍである。その時のスピンバルブ膜の膜厚は第１具体例に対して１０．５ｎｍ厚くなっている。
【００３１】
X線強度の測定には、波動の回折現象を利用し、物質中の原子・分子配置の周期性に関する情報を得ることができるX線回折装置を用いた。一般的に、測定結果は、縦軸がＸ線強度（Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）、横軸がＸ線の散乱角（２θ）の関係で表される。膜の結晶性が良い場合、すなわち規則正しい結晶の層ができている場合は、入射したＸ線が内部で干渉を起こし、強度が強められて出力される。
【００３２】
図２は、本発明の第1具体例に係るスピンバルブ膜４１ｂと従来技術に係るスピンバルブ層４１の結晶性（X線強度）を前記装置にて調査した結果を示している。第1具体例に係るスピンバルブ膜４１ｂの膜厚を従来技術に係るスピンバルブ層４１の膜厚より１０．５ｎｍ減少させたにも拘らず、結晶性が著しく増大した。Ｘ線の散乱角、およそ４０度がＰｄＰｔＭｎ層（反強磁性層）の規則化層からの散乱強度であり、反強磁性層の結晶性が向上していることを示している。
つまり、ＮｉＣｒ層（第１の下地層）の上に第２の下地層を積層し、次いで、反強磁性層を積層すると、第２の下地層と反強磁性層の表面エネルギーの差が第１の下地層との組合せより緩和される。このため反強磁性層の結晶性が良くなり、反強磁性層の膜厚を薄くしても従来技術より結晶性が向上することから、反強磁性層の膜厚を薄くできることが確認された。
【００３３】
なお、各層の膜厚設定の理由は次のようになる。下地層（第１の下地層）は膜厚を厚くしたときに異方性磁界が飽和する膜厚とした。第2の下地層はMR比が最大となる膜厚とした。反強磁性層は膜厚に比例して異方性磁界の大きさが高くなるが、狭ギャップ化（非磁性ギャップ３３、３４の膜厚とスピンバルブ膜４１または４１ｂの膜厚を合せた厚さをギャップと呼び、線記録密度を向上させるために膜厚を薄くすること）の制限から必要最小限の膜厚とした。固定側強磁性層は膜厚が薄くなるに従い、磁気異方性の大きさが高くなるが、スピンバルブ膜の抵抗変化が低下し読み取り出力が落ちてしまうため、読み取り出力が落ちない膜厚とした、中間層は固定側強磁性層と自由側強磁性層の磁気的な相互作用を切るために必要な膜厚としている。自由側強磁性層は膜厚に比例して読み取り出力が高くなるが、反強磁性層と同様に狭ギャップ化の制限から必要最小限の膜厚とした。保護層は自由側強磁性層を酸化から守るために必要な膜厚とした。
【００３４】
【表１】
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表１から明らかなように、本発明の第1具体例に係るスピンバルブ膜４１ｂでは、ＰｄＰｔＭｎ層（反強磁性層）の膜厚が３ｎｍの従来技術に係るスピンバルブ膜４１に比べて磁気抵抗効果（ＭＲ）比［％］が増大した。特に、Ｃｕ層（第２の下地層）の膜厚が１．５ｎｍ付近で最大の効果が得られることも確認した。
【００３５】
また、図１０に示すＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子を作成した。ＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子３１ａでは、図３に示すスピンバルブ膜４１ａは上下の電極層４３ａ、４３ｂに挟み込まれる。図３は図１０に示すスピンバルブ膜４１ａの一部を切出した図になる。スピンバルブ膜４１ａは前述の積層構造、すなわちニッケルクロム合金層（ＮｉＣｒ層）やニッケルクロム鉄合金層（ＮｉＣｒＦｅ）やニッケル鉄合金層（ＮｉＦｅ）から構成される第１の下地層５１と、ＣｕやＡｕやＡｇやＡｌやＳｎやＰｂやＢｉやＲｈやＰｄやＰｔやＴｉやＶやＺｒといった任意の非磁性金属材料から構成される第２の下地層５１ａと、ＰｄＰｔＭｎやＦｅＭｎやＩｒＭｎやＰｄＭｎやＮｉＭｎやＦｅＭｎといった反強磁性合金材料からなる反強磁性層５２と、固定側強磁性層５３と、自由側強磁性層５７と、固定側強磁性層５３と自由側強磁性層６７の間に挟み込まれる中間層５６と、保護層５８から成る積層構造を備えればよい。このとき、電極層４３ａ、４３ｂが導電性の磁性体で構成されれば、電極層４３ａ、４３ｂは同時にＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子３１ａの上下シールド層として機能することができる。その他、前述のＭＲ読み取り素子３１と同様な機能や作用を発揮する構成には同一の参照符号が付される。
【００３６】
本発明の薄膜化したスピンバルブ膜４１ａの特性を検証した。この検証にあたっては、真空空間内で任意のウェハー上に順番に膜厚7．０ｎｍのＮｉＣｒ層（第１の下地層５１）と、膜厚１．５ｎｍのＣｕ層（第２の下地層５１ａ）と、膜厚３．０ｎｍのＰｄＰｔＭｎ層（反強磁性層５２）と、膜厚１．５ｎｍのＣｏＦｅ合金強磁性層５３ａ（固定側強磁性層）と、膜厚０．７５ｎｍのＲｕ結合層５４（固定側強磁性層）と、ＦｅＣｏ合金強磁性層６３ｂ（固定側強磁性層）と、膜厚４．０ｎｍのＣｕ中間層５６と、ＦｅＣｏ合金強磁性層６７（自由側強磁性層）と、膜厚４．０ｎｍのＣｕ層と膜厚５．０ｎｍのＲｕ層の保護層６８を堆積させた。これらの堆積にあたってスパッタリングが用いられた。ＣｏＦｅ合金層５３ａにはＣｏ90Ｆｅ10合金（原子％）が用いられた。ＦｅＣｏ合金層６３ｂ、６７にはＦｅ60Ｃｏ40合金（原子％）が用いられた。ＰｄＰｔＭｎ層は、堆積の完了後、熱処理に基づき規則化された。こうしてスピンバルブ膜４１ａの第２具体例は作成された。作成されたスピンバルブ膜４１ａの異方性磁界の大きさ［Ｏｅ］、磁気抵抗効果（ＭＲ）比［％］は測定された。結晶性については、前述の第１具体例と同様の傾向を示す（図示せず）。
【００３７】
第２具体例に対して従来技術を用意した。この従来技術では、前述と同様にスピンバルブ膜は積層形成された。ただし、ＮｉＣｒ層（第１の下地層）の上に膜厚１．５ｎｍのＣｕ層（第２の下地層）を堆積しないスピンバルブ層が用いられた。ＰｄＰｔＭｎ層の熱処理後に、従来技術に係るスピンバルブ膜４１ｃで、同様に、異方性磁界の大きさ［Ｏｅ］、磁気抵抗効果（ＭＲ）比［％］は測定された。
【００３８】
【表２】
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表２から明らかなように、本発明の第２具体例に係るスピンバルブ膜４１ａでは、ＰｄＰｔＭｎ層（反強磁性層）の膜厚が３ｎｍの従来技術に係るスピンバルブ膜４１ｃに比べて異方性磁界の大きさ［Ｏｅ］が約２０％増大した。MR比［％］についても約１３％増えることが確認された。なお、ＮｉＣｒ層（第１の下地層）の上にＰｄＰｔＭｎ層（反強磁性層）を積層した場合、磁気異方性の大きさやＭＲ比を満足できるＰｄＰｔＭｎ層の膜厚は１５．０ｎｍになる。
【００３９】
つまり、反強磁性層の結晶性の向上により、反強磁性層に固定側強磁性層と、自由側強磁性層と、固定側強磁性層および自由側強磁性層の間に挟み込まれる中間層を積層して形成したＣＰＰ構造磁気抵抗効果素子において、異方性磁界の大きさとＭＲ比が向上させることができることを示している。
【００４０】
以上のようにスピンバルブ膜の薄膜化は、２００Ｇｂｉｔ／ｉｎ２以上の記録密度容量を満たすハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）に搭載される磁気ヘッドに必須の技術であり、本発明はスピンバルブ膜の薄膜化に対して非常に有効である。さらに、磁気テープ駆動装置といった他の磁気記録媒体駆動装置に組み込まれる磁気ヘッドにおいても有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態の第１具体例に係るＣＩＰ構造磁気抵抗効果（ＭＲ）読み取り素子のスピンバルブ膜の構造を概略的に示す拡大正面図である。
【図２】本発明の実施形態の第１具体例と従来技術に係るスピンバルブ膜の結晶性データを示す図である。
【図３】本発明の実施形態の第２具体例に係るＣＰＰ構造磁気抵抗効果（ＭＲ）読み取り素子のスピンバルブ膜の構造を概略的に示す拡大正面図である。
【図４】従来技術のＣＩＰ構造磁気抵抗効果膜のスピンバルブ膜の構造を概略的に示す拡大正面図である。
【図５】従来技術のＣＰＰ構造磁気抵抗効果膜のスピンバルブ膜の構造を概略的に示す拡大正面図である。
【図６】ハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）の内部構造を概略的に示す平面図である。
【図７】浮上ヘッドスライダの一具体例を示す拡大斜視図である。
【図８】浮上面で観察される読み出し書き込みヘッドの様子を概略的に示す正面図である。
【図９】磁気抵抗効果（ＭＲ）読み取り素子の拡大平面図である。
【図１０】ＣＰＰ構造磁気抵抗効果（ＭＲ）読み取り素子の拡大平面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１１  ハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）、
１９  浮上ヘッドスライダ、
３１  磁気抵抗効果（ＭＲ）読み取り素子、
３２  誘導書き込みヘッド素子、
４１  従来技術のＣＩＰ構造磁気抵抗効果膜としてのスピンバルブ膜、
４１ａ  本発明のＣＰＰ構造磁気抵抗効果膜としてのスピンバルブ膜、
４１ｂ  本発明のＣＩＰ構造磁気抵抗効果膜としてのスピンバルブ膜、
４１ｃ  従来技術のＣＰＰ構造磁気抵抗効果膜としてのスピンバルブ膜、
５１  下地層、第１の下地層、
５１ａ  第２の下地層、
５２、５２ａ  反強磁性層、
５３  固定側強磁性層、
５７、６７  自由側強磁性層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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