(57)【要約】【課題】フリー磁性層または固定磁性層の構成を工夫することにより磁気検出素子における高再生出力と再生波形の非対称性（アシンメトリー）の低減の両立を図ることのできる磁気検出素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】フリー磁性層６がＣｏＭｎＺ合金層６ａ、ＣｏＭｎＸ合金層６ｂ、ＣｏＭｎＺ合金層６ｃの３層構造として成膜される。ＣｏＭｎＸ合金層は、組成式が、ＣｏａＭｎｂＸｃ（元素ＸはＧｅ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｓｂのうち１種または２種以上、ａ，ｂ，ｃは原子％でありａ＋ｂ＋ｃ＝１００原子％）で表される金属化合物、ＣｏＭｎＺ合金層は、組成式がＣｏｄＭｎｅＺｆ（元素ＺはＡｌ，Ｓｉのいずれか又は両方、ｄ，ｅ，ｆは原子％であり、ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００原子％）で表される金属化合物で形成された層である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁化方向が一方向に固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性材料層を介して形成されたフリー磁性層を有する磁気検出素子において、
前記固定磁性層あるいは前記フリー磁性層の一方あるいは両方は、組成式が、ＣｏａＭｎｂＸｃ（元素ＸはＧｅ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｓｂのうち１種または２種以上、ａ，ｂ，ｃは原子％でありａ＋ｂ＋ｃ＝１００原子％）で表される金属化合物からなるＣｏＭｎＸ合金層と、組成式がＣｏｄＭｎｅＺｆ（元素ＺはＡｌ，Ｓｉのいずれか又は両方、ｄ，ｅ，ｆは原子％であり、ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００原子％）で表される金属化合物からなるＣｏＭｎＺ合金層の積層構造を有し、
前記ＣｏＭｎＺ合金層が前記非磁性材料層側に位置していることを特徴とする磁気検出素子。
【請求項２】
前記ＣｏＭｎＸ合金層と前記ＣｏＭｎＺ合金層の間に、組成式がＣｏｇＭｎｈＸｉＺｊ（元素ＸはＧｅ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｓｂのうち１種または２種以上、元素ＺはＡｌ，Ｓｉのいずれか又は両方、ｇ、ｈ、ｉ、ｊは原子％であり、ｇ＋ｈ＋ｉ＋ｊ＝１００原子％）で表される金属化合物からなるＣｏＭｎＸＺ合金層が介在している請求項１記載の磁気検出素子。
【請求項３】
前記ＣｏＭｎＸＺ合金層には、前記非磁性材料層に近づくにつれて、元素Ｘの膜中濃度が低くなるとともに、元素Ｚの膜中濃度が高くなる領域が存在している請求項２記載の磁気検出素子。
【請求項４】
前記ＣｏＭｎＺ合金層の膜厚が１Å以上１０Å以下である請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項５】
原子％ａ：原子％ｂ：原子％ｃは２：１：１である請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項６】
原子％ｄ：原子％ｅ：原子％ｆは２：１：１である請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項７】
磁化方向が一方向に固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性材料層を介して形成されたフリー磁性層を有する磁気検出素子において、
前記固定磁性層あるいは前記フリー磁性層の一方あるいは両方は、組成式が、ＣｏａＭｎｂＸｃ（元素ＸはＧｅ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｓｂのうち１種または２種以上、ａ，ｂ，ｃは原子％でありａ＋ｂ＋ｃ＝１００原子％）で表される金属化合物からなるＣｏＭｎＸ合金層と、磁性結合防止層の積層構造を有し、
前記磁性結合防止層が前記非磁性材料層側に位置していることを特徴とする磁気検出素子、
ただし、前記磁性結合防止層とは、ハーフメタル的な性質を示す強磁性材料であって、この強磁性材料からなる１対の薄膜を膜厚４３ÅのＣｕ層を介して積層したときの強磁性結合磁界Ｈｉｎが１６００Ａ／ｍ以下になる強磁性材料によって形成された層である。
【請求項８】
反強磁性層と、この反強磁性層と接して形成され、前記反強磁性層との交換異方性磁界により磁化方向が固定される前記固定磁性層と、前記固定磁性層に前記非磁性材料層を介して形成された前記フリー磁性層とを有する請求項１ないし７のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項９】
前記フリー磁性層の上下に積層された非磁性材料層と、一方の前記非磁性材料層の上および他方の前記非磁性材料層の下に位置する前記固定磁性層を有する請求項１ないし７のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１０】
一方の前記固定磁性層の上および他方の前記固定磁性層の下に位置して、交換異方性磁界によりそれぞれの前記固定磁性層の磁化方向を一定の方向に固定する反強磁性層を有する請求項９記載の磁気検出素子。
【請求項１１】
前記固定磁性層、非磁性材料層、及びフリー磁性層の膜面に対して垂直方向にセンス電流が流される請求項１ないし１０のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１２】
磁化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性材料層を介して形成され、外部磁界により磁化方向が変動するフリー磁性層と、を有する磁気検出素子の製造方法において、
前記固定磁性層あるいは前記フリー磁性層の一方あるいは両方を、組成式が、ＣｏａＭｎｂＸｃ（元素ＸはＧｅ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｓｂのうち１種または２種以上、ａ，ｂ，ｃは原子％でありａ＋ｂ＋ｃ＝１００原子％）で表される金属化合物からなるＣｏＭｎＸ合金層と、組成式がＣｏｄＭｎｅＺｆ（元素ＺはＡｌ，Ｓｉのいずれか又は両方、ｄ，ｅ，ｆは原子％であり、ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００原子％）で表される金属化合物からなるＣｏＭｎＺ合金層の積層構造を有するものとして形成し、
このとき、前記ＣｏＭｎＺ合金層を前記非磁性材料層側に位置させることを特徴とする磁気検出素子の製造方法。
【請求項１３】
前記ＣｏＭｎＸ合金層と前記ＣｏＭｎＺ合金層の積層後、熱処理をする請求項１２記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項１４】
前記ＣｏＭｎＸ合金層と前記ＣｏＭｎＺ合金層の間に、組成式がＣｏｇＭｎｈＸｉＺｊ（元素ＸはＧｅ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｓｂのうち１種または２種以上、元素ＺはＡｌ，Ｓｉのいずれか又は両方、ｇ、ｈ、ｉ、ｊは原子％であり、ｇ＋ｈ＋ｉ＋ｊ＝１００原子％）で表される金属化合物からなるＣｏＭｎＸＺ合金層が形成される請求項１３記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項１５】
前記ＣｏＭｎＸＺ合金層には、前記非磁性材料層に近づくにつれて、元素Ｘの膜中濃度が低くなるとともに、元素Ｚの膜中濃度が高くなる領域が形成される請求項１４記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項１６】
前記ＣｏＭｎＺ合金層の膜厚を１Å以上１０Å以下にする請求項１２ないし１５のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項１７】
原子％ａ：原子％ｂ：原子％ｃを２：１：１にする請求項１２ないし１６のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項１８】
原子％ｄ：原子％ｅ：原子％ｆは２：１：１にする請求項１２ないし１７のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁化方向が一方向に固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性材料層を介して形成されたフリー磁性層を有する磁気検出素子に係り、特に、再生出力を安定化することのできる磁気検出素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は従来における磁気検出素子（スピンバルブ型薄膜素子）を記録媒体との対向面と平行な方向から切断した部分断面図である。
【０００３】
図８に示す符号１はＴａからなる下地層であり、下地層１の上にＮｉＦｅＣｒなどからなるシード層２が形成されている。
【０００４】
シード層２の上には、反強磁性層３、固定磁性層４、非磁性材料層５、フリー磁性層６、保護層７が順次積層された多層膜Ｔが形成されている。
【０００５】
フリー磁性層６、固定磁性層４はＣｏ２ＭｎＧｅなどのホイスラー合金、非磁性材料層５はＣｕ、反強磁性層３はＰｔＭｎ、保護層７はＴａによって形成されている。
【０００６】
反強磁性層３と固定磁性層４との界面で交換結合磁界が発生し、前記固定磁性層４の磁化はハイト方向（図示Ｙ方向）に固定される。
【０００７】
フリー磁性層６の両側にはＣｏＰｔなどの硬磁性材料からなるハードバイアス層８が形成され、ハードバイアス層８の上下及び端部は絶縁層９によって絶縁されている。ハードバイアス層８からの縦バイアス磁界によりフリー磁性層６の磁化は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に揃えられる。多層膜Ｔの上下には電極層１０，１０が形成されている。
【０００８】
図８に示される磁気検出素子に、外部磁界が印加されると、フリー磁性層の磁化方向が固定磁性層の磁化方向に対して相対的に変動して、多層膜の抵抗値が変化する。一定の電流値のセンス電流が流れている場合には、この抵抗値の変化を電圧変化として検出することにより、外部磁界を検知する。
【０００９】
ホイスラー合金からなる固定磁性層を有する磁気検出素子は、特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００３−３０９３０５号公報（第８頁、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図９は、図９に示す磁気検出素子の構造を拡大した部分模式図である。固定磁性層４の表面を完全に平坦化面にすることは難しく、通常表面に微少なうねりが発生する。固定磁性層４の表面にうねりが発生すると、非磁性材料層５及びフリー磁性層６の表面にも類似のうねりが発生してしまう。
【００１１】
このようなうねりが発生すると、図９（図８に示す固定磁性層４、非磁性材料層５、およびフリー磁性層６をＹ方向に切断した断面を示す模式図）に示すように、固定磁性層４表面のうねり部分に磁極が生じ、前記磁極は、非磁性材料層５を介して対向するフリー磁性層６のうねり部分にも生じ、これによって固定磁性層４とフリー磁性層６間の静磁結合（トポロジカルカップリング）による強磁性結合磁界Ｈｉｎが強まる。従って本来、図示Ｘ方向に磁化されなければならないフリー磁性層６に図示Ｙ方向に磁化させようとする作用が加わり、方向が１８０度異なる外部磁界を印加したときの、再生波形の非対称性（アシンメトリー）が大きくなるといった問題が発生する。
【００１２】
本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、フリー磁性層または固定磁性層の構成を工夫することにより磁気検出素子における高再生出力と再生波形の非対称性（アシンメトリー）の低減の両立を図ることのできる磁気検出素子及びその製造方法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】
【００１３】
本発明は、磁化方向が一方向に固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性材料層を介して形成されたフリー磁性層を有する磁気検出素子において、
前記固定磁性層あるいは前記フリー磁性層の一方あるいは両方は、組成式が、ＣｏａＭｎｂＸｃ（元素ＸはＧｅ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｓｂのうち１種または２種以上、ａ，ｂ，ｃは原子％でありａ＋ｂ＋ｃ＝１００原子％）で表される金属化合物からなるＣｏＭｎＸ合金層と、組成式がＣｏｄＭｎｅＺｆ（元素ＺはＡｌ，Ｓｉのいずれか又は両方、ｄ，ｅ，ｆは原子％であり、ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００原子％）で表される金属化合物からなるＣｏＭｎＺ合金層の積層構造を有し、
前記ＣｏＭｎＺ合金層が前記非磁性材料層側に位置していることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明では、前記ＣｏＭｎＸ合金層と前記非磁性材料層の間に、前記ＣｏＭｎＺ合金層が存在している。前記ＺはＡｌ、ＳｉまたはＡｌＳｉである。前記ＣｏＭｎＺ合金は構成元素が前記非磁性材料層へ拡散しにくくなっている。このため、前記フリー磁性層と前記固定磁性層間の静磁結合（トポロジカルカップリング）による強磁性結合磁界Ｈｉｎを小さくすることができる。
【００１５】
そして、スピン依存性バルク散乱係数βが高いＣｏＭｎＸ合金を前記非磁性材料層から離した位置に配置することにより、磁気検出素子の磁気抵抗変化量ΔＲと素子面積Ａの積ΔＲＡを高く維持することができる。
【００１６】
このように本発明の磁気検出素子は、高再生出力と再生波形の非対称性（アシンメトリー）の低減の両立を図ることができるものである。
【００１７】
本発明では、前記ＣｏＭｎＸ合金層と前記ＣｏＭｎＺ合金層の間に、組成式がＣｏｇＭｎｈＸｉＺｊ（元素ＸはＧｅ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｓｂのうち１種または２種以上、元素ＺはＡｌ，Ｓｉのいずれか又は両方、ｇ、ｈ、ｉ、ｊは原子％であり、ｇ＋ｈ＋ｉ＋ｊ＝１００原子％）で表される金属化合物からなるＣｏＭｎＸＺ合金層が介在していてもよい。
【００１８】
後述する製造方法を用いて本発明の磁気検出素子を形成すると、前記ＣｏＭｎＸ合金層の材料と前記ＣｏＭｎＺ合金層の材料が相互に拡散して前記ＣｏＭｎＸＺ合金層が生成する。このとき、前記ＣｏＭｎＸＺ合金層には、前記非磁性材料層に近づくにつれて、元素Ｘの膜中濃度が低くなるとともに、元素Ｚの膜中濃度が高くなる領域が存在したものになる。
【００１９】
前記ＣｏＭｎＺ合金層の膜厚を１Å以上１０Å以下にすることにより、前記ＣｏＭｎＸ合金層の材料、特にＧｅ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｓｂのうち１種または２種以上の前記非磁性材料層への拡散を防止して、前記フリー磁性層と前記固定磁性層間の静磁結合（トポロジカルカップリング）による強磁性結合磁界Ｈｉｎを小さくすることができる。
【００２０】
なお、前記ＣｏＭｎＸ合金層の材料であるＣｏａＭｎｂＸｃ（元素ＸはＧｅ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｓｂのうち１種または２種以上、ａ，ｂ，ｃは原子％でありａ＋ｂ＋ｃ＝１００原子％）で表される金属化合物の、原子％ａ：原子％ｂ：原子％ｃが２：１：１であると前記ＣｏＭｎＸ合金層の結晶構造がＬ２１型になりスピン依存性バルク散乱係数βが高くなるので好ましい。
【００２１】
さらに、ＣｏＭｎＺ合金層の材料であるＣｏｄＭｎｅＺｆ（元素ＺはＡｌ，Ｓｉのいずれか又は両方、ｄ，ｅ，ｆは原子％であり、ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００原子％）で表される金属化合物の、原子％ｄ：原子％ｅ：原子％ｆが２：１：１であると前記ＣｏＭｎＺ合金層の結晶構造がＬ２１型になりスピン依存性バルク散乱係数βが高くなるので好ましい。
【００２２】
また、本発明は、磁化方向が一方向に固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性材料層を介して形成されたフリー磁性層を有する磁気検出素子において、
前記固定磁性層あるいは前記フリー磁性層の一方あるいは両方は、組成式が、ＣｏａＭｎｂＸｃ（元素ＸはＧｅ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｓｂのうち１種または２種以上、ａ，ｂ，ｃは原子％でありａ＋ｂ＋ｃ＝１００原子％）で表される金属化合物からなるＣｏＭｎＸ合金層と、磁性結合防止層の積層構造を有し、
前記磁性結合防止層が前記非磁性材料層側に位置していることを特徴とするものである。ただし、前記磁性結合防止層とは、ハーフメタル的な性質を示す強磁性材料であって、この強磁性材料からなる１対の薄膜を膜厚４３ÅのＣｕ層を介して積層したときの強磁性結合磁界Ｈｉｎが１６００Ａ／ｍ以下になる強磁性材料によって形成された層である。
【００２３】
本発明の磁気検出素子は、例えば反強磁性層と、この反強磁性層と接して形成され、前記反強磁性層との交換異方性磁界により磁化方向が固定される前記固定磁性層と、前記固定磁性層に前記非磁性材料層を介して形成された前記フリー磁性層とを有するものである。
【００２４】
また、本発明の磁気検出素子は例えば前記フリー磁性層の上下に積層された非磁性材料層と、一方の前記非磁性材料層の上および他方の前記非磁性材料層の下に位置する前記固定磁性層を有するいわゆるデュアルスピンバルブ型の磁気抵抗効果型素子である。
【００２５】
デュアルスピンバルブ型の磁気抵抗効果型素子の一方の前記固定磁性層の上および他方の前記固定磁性層の下に位置して、交換異方性磁界によりそれぞれの前記固定磁性層の磁化方向を一定の方向に固定する反強磁性層を有することが好ましい。
【００２６】
本発明の磁気検出素子は、例えば、前記固定磁性層、非磁性材料層、及びフリー磁性層の膜面に対して垂直方向にセンス電流が流される、いわゆるＣＰＰ（Current Perpendicular to the plane）−ＧＭＲ型の磁気検出素子である。
【００２７】
また、本発明は、磁化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性材料層を介して形成され、外部磁界により磁化方向が変動するフリー磁性層と、を有する磁気検出素子の製造方法において、
前記固定磁性層あるいは前記フリー磁性層の一方あるいは両方を、組成式が、ＣｏａＭｎｂＸｃ（元素ＸはＧｅ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｓｂのうち１種または２種以上、ａ，ｂ，ｃは原子％でありａ＋ｂ＋ｃ＝１００原子％）で表される金属化合物からなるＣｏＭｎＸ合金層と、組成式がＣｏｄＭｎｅＺｆ（元素ＺはＡｌ，Ｓｉのいずれか又は両方、ｄ，ｅ，ｆは原子％であり、ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００原子％）で表される金属化合物からなるＣｏＭｎＺ合金層の積層構造を有するものとして形成し、
このとき、前記ＣｏＭｎＺ合金層を前記非磁性材料層側に位置させることを特徴とするものである。
【００２８】
本発明の磁気検出素子の製造方法では、前記ＣｏＭｎＸ合金層と前記ＣｏＭｎＺ合金層の積層後、熱処理をすることが好ましい。この熱処理により、前記ＣｏＭｎＸ合金層と前記ＣｏＭｎＺ合金層をＬ２１型の結晶構造になるように規則化し、前記ＣｏＭｎＸ合金層と前記ＣｏＭｎＺ合金層のスピン依存性バルク散乱係数βを大きくすることができる。
【００２９】
前記熱処理の過程で、前記ＣｏＭｎＸ合金層と前記ＣｏＭｎＺ合金層の間に、組成式がＣｏｇＭｎｈＸｉＺｊ（元素ＸはＧｅ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｓｂのうち１種または２種以上、元素ＺはＡｌ，Ｓｉのいずれか又は両方、ｇ、ｈ、ｉ、ｊは原子％であり、ｇ＋ｈ＋ｉ＋ｊ＝１００原子％）で表される金属化合物からなるＣｏＭｎＸＺ合金層が形成される。前記ＣｏＭｎＸＺ合金層には、前記非磁性材料層に近づくにつれて、元素Ｘの膜中濃度が低くなるとともに、元素Ｚの膜中濃度が高くなる領域が形成される。
【００３０】
本発明では前記ＣｏＭｎＺ合金層の膜厚を１Å以上１０Å以下にすることが好ましい。
なお、前記ＣｏＭｎＸ合金層の材料であるＣｏａＭｎｂＸｃ（元素ＸはＧｅ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｓｂのうち１種または２種以上、ａ，ｂ，ｃは原子％でありａ＋ｂ＋ｃ＝１００原子％）で表される金属化合物の、原子％ａ：原子％ｂ：原子％ｃが２：１：１であると前記ＣｏＭｎＸ合金層の結晶構造がＬ２１型になりスピン依存性バルク散乱係数βが高くなるので好ましい。
【００３１】
さらに、ＣｏＭｎＺ合金層の材料であるＣｏｄＭｎｅＺｆ（元素ＺはＡｌ，Ｓｉのいずれか又は両方、ｄ，ｅ，ｆは原子％であり、ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００原子％）で表される金属化合物の、原子％ｄ：原子％ｅ：原子％ｆが２：１：１であると前記ＣｏＭｎＺ合金層の結晶構造がＬ２１型になりスピン依存性バルク散乱係数βが高くなるので好ましい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明では、前記ＣｏＭｎＸ合金層と前記非磁性材料層の間に、前記ＣｏＭｎＺ合金層が存在している。前記ＺはＡｌ、ＳｉまたはＡｌＳｉである。前記ＣｏＭｎＺ合金は構成元素が前記非磁性材料層へ拡散しにくい。このため、前記フリー磁性層と前記固定磁性層間の静磁結合（トポロジカルカップリング）による強磁性結合磁界Ｈｉｎを小さくすることができる。
【００３３】
そして、スピン依存性バルク散乱係数βが高いＣｏＭｎＸ合金を前記非磁性材料層から離した位置に配置することにより、磁気検出素子の磁気抵抗変化量ΔＲと素子面積Ａの積ΔＲＡを高く維持することができる。
【００３４】
このように本発明の磁気検出素子は、高再生出力と再生波形の非対称性（アシンメトリー）の低減の両立を図ることができるものである。
【００３５】
また、本発明では、前記フリー磁性層と前記固定磁性層間の強磁性結合磁界Ｈｉｎが小さくなるので、前記フリー磁性層と前記固定磁性層の間に形成される非磁性材料層の膜厚を小さくできる。これによって、本発明の磁気検出素子の全膜厚を小さくして、再生用磁気ヘッドの狭ギャップ化を促進できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
図１は本発明の実施形態のＣＰＰ型のデュアルスピンバルブ型薄膜素子の積層構造を示す模式図である。
【００３７】
このデュアルスピンバルブ型薄膜素子は、ハードディスク装置に設けられた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る。なお、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。
【００３８】
図１の最も下に形成されているのはＴａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち１種または２種以上の元素などの非磁性材料で形成された下地層１である。この下地層１の上に、シード層２が設けられる。前記シード層２は、ＮｉＦｅＣｒまたはＣｒによって形成される。前記シード層２をＮｉＦｅＣｒによって形成すると、前記シード層２は、面心立方（ｆｃｃ）構造を有し、膜面と平行な方向に{１１１}面として表される等価な結晶面が優先配向しているものになる。また、前記シード層２をＣｒによって形成すると、前記シード層２は、体心立方（ｂｃｃ）構造を有し、膜面と平行な方向に{１１０}面として表される等価な結晶面が優先配向しているものになる。
【００３９】
なお、下地層１は非晶質に近い構造を有するが、この下地層１は形成されなくともよい。
【００４０】
前記シード層２の上に形成された反強磁性層３は、元素Ｘ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成されることが好ましい。
【００４１】
これら白金族元素を用いたＸ−Ｍｎ合金は、耐食性に優れ、またブロッキング温度も高く、さらに交換結合磁界（Ｈｅｘ）を大きくできるなど反強磁性材料として優れた特性を有している。
【００４２】
また本発明では、前記反強磁性層３は、元素Ｘと元素Ｘ′（ただし元素Ｘ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成されてもよい。
【００４３】
前記反強磁性層３の元素Ｘあるいは元素Ｘ＋Ｘ′の原子％を４５（原子％）以上で６０（原子％）以下に設定することが好ましい。より好ましくは４９（原子％）以上で５６．５（原子％）以下である。これによって成膜段階において、固定磁性層４との界面が非整合状態にされ、しかも前記反強磁性層３は熱処理によって適切な規則変態を起すものと推測される。
【００４４】
下側固定磁性層４は、第１固定磁性層４ａ、非磁性中間層４ｂ、第２固定磁性層４ｃからなる多層膜構造で形成される。前記反強磁性層３との界面での交換結合磁界及び非磁性中間層４ｂを介した反強磁性的交換結合磁界（ＲＫＫＹ的相互作用）により前記第１固定磁性層４ａと第２固定磁性層４ｃの磁化方向は互いに反平行状態にされる。これは、いわゆる積層フェリ構造と呼ばれ、この構成により下側固定磁性層４の磁化を安定した状態にでき、また前記下側固定磁性層４と反強磁性層３との界面で発生する交換結合磁界を見かけ上大きくすることができる。
【００４５】
ただし前記下側固定磁性層４は第２固定磁性層４ｃのみから構成され積層フェリ構造で形成されていなくてもよい。
【００４６】
なお前記第１固定磁性層４ａは例えば１５〜３５Å程度で形成され、非磁性中間層４ｂは８Å〜１０Å程度で形成され、第２固定磁性層１４ｃは２０〜６０Å程度で形成される。
【００４７】
第１固定磁性層４ａはＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ，ＣｏＦｅＮｉなどの強磁性材料で形成されている。また非磁性中間層４ｂは、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕなどの非磁性導電材料で形成される。
【００４８】
第２固定磁性層４ｃは、非磁性材料層５に接するＣｏＭｎＺ合金層４ｃ１とＣｏＭｎＸ合金層４ｃ２、非磁性中間層側磁性層４ｃ３の層構造として成膜される。非磁性中間層側磁性層４ｃ３はＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉなどの強磁性材料で形成される。
【００４９】
前記固定磁性層４の上に形成された非磁性材料層５は、Ｃｕ、Ａｕ、またはＡｇで形成されている。Ｃｕ、Ａｕ、またはＡｇで形成された非磁性材料層５は、面心立方（ｆｃｃ）構造を有し、膜面と平行な方向に{１１１}面として表される等価な結晶面が優先配向している。
【００５０】
前記非磁性材料層５上にはフリー磁性層６が形成されている。フリー磁性層６は、ＣｏＭｎＺ合金層６ａ、ＣｏＭｎＸ合金層６ｂ、ＣｏＭｎＺ合金層６ｃの３層構造である。
【００５１】
前記フリー磁性層６上には、非磁性材料層７が形成され、材質は上記した前記非磁性材料層５に使用される材質から選択される。前記非磁性材料層７上には上側固定磁性層８が形成されている。前記上側固定磁性層８は、下から、第２固定磁性層８ｃ、非磁性中間層８ｂ及び第１固定磁性層８ａの順で積層された積層フェリ構造である。前記第１固定磁性層８ａ、非磁性中間層８ｂ及び第２固定磁性層８ｃの各材質は、上記した前記第１固定磁性層４ａ、非磁性中間層４ｂ及び第２固定磁性層４ｃに使用される材質からそれぞれ選択される。また前記第２固定磁性層８ｃは、前記第２固定磁性層４ｃと同様に、非磁性材料層７に接するＣｏＭｎＺ合金層８ｃ１とＣｏＭｎＸ合金層８ｃ２、非磁性中間層側磁性層８ｃ３の３層構造として成膜される。また、上側固定磁性層８は第２固定磁性層８ｃのみで構成されていてもよい。
【００５２】
前記上側固定磁性層８上には上側反強磁性層９が形成される。前記上側反強磁性層９の材質は、下側反強磁性層２に使用される材質から選択される。前記上側反強磁性層９上にはＴａ等の保護層１０が形成される。
【００５３】
前記フリー磁性層６はトラック幅方向（図示Ｘ方向）と平行な方向に磁化されている。一方、固定磁性層４，８を構成する第１固定磁性層４ａ，８ａ及び第２固定磁性層４ｃ，８ｃはハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向に磁化されている。前記固定磁性層４，８は積層フェリ構造であるため、第１固定磁性層４ａ，８ａと第２固定磁性層４ｃ，８ｃはそれぞれ反平行に磁化されている。
【００５４】
本実施の形態における特徴的部分は、下側固定磁性層４の第２固定磁性層４ｃが非磁性材料層５に接するＣｏＭｎＺ合金層４ｃ１とＣｏＭｎＸ合金層４ｃ２、非磁性中間層側磁性層４ｃ３の層構造として成膜され、上側固定磁性層８の第２固定磁性層８ｃがＣｏＭｎＺ合金層８ｃ１とＣｏＭｎＸ合金層８ｃ２、非磁性中間層側磁性層８ｃ３の３層構造として成膜され、フリー磁性層６がＣｏＭｎＺ合金層６ａ、ＣｏＭｎＸ合金層６ｂ、ＣｏＭｎＺ合金層６ｃの３層構造として成膜されていることである。
【００５５】
ＣｏＭｎＸ合金層は、組成式が、ＣｏａＭｎｂＸｃ（元素ＸはＧｅ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｓｂのうち１種または２種以上、ａ，ｂ，ｃは原子％でありａ＋ｂ＋ｃ＝１００原子％）で表される金属化合物で形成された層であり、ＣｏＭｎＺ合金層は、組成式がＣｏｄＭｎｅＺｆ（元素ＺはＡｌ，Ｓｉのいずれか又は両方、ｄ，ｅ，ｆは原子％であり、ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００原子％）で表される金属化合物で形成られた層である。
【００５６】
図１に示された磁気検出素子では、ＣｏＭｎＸ合金層と非磁性材料層の間に、ＣｏＭｎＺ合金層が存在している。ＺはＡｌ、ＳｉまたはＡｌＳｉである。ＣｏＭｎＺ合金は構成元素が非磁性材料層へ拡散しにくくなっている。このため、フリー磁性層６と下側固定磁性層４間及びフリー磁性層６と上側固定磁性層８間の静磁結合（トポロジカルカップリング）による強磁性結合磁界Ｈｉｎを小さくすることができる。
【００５７】
そして、スピン依存性バルク散乱係数βが高いＣｏＭｎＸ合金を非磁性材料層から離した位置に配置することにより、磁気検出素子の磁気抵抗変化量ΔＲと素子面積Ａの積ΔＲＡを高く維持することができる。
【００５８】
このように図１に示された磁気検出素子は、高再生出力と再生波形の非対称性（アシンメトリー）の低減の両立を図ることができるものである。
【００５９】
ＣｏＭｎＺ合金層４ｃ１、６ａ、６ｃ、８ｃ１の膜厚を１Å以上１０Å以下にすることにより、ＣｏＭｎＸ合金層４ｃ２、６ｂ、８ｃ２の材料、特にＧｅ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｓｂのうち１種または２種以上の非磁性材料層５、７への拡散を防止することができる。
【００６０】
なお、ＣｏＭｎＸ合金層４ｃ２、６ｂ、８ｃ２の材料であるＣｏａＭｎｂＸｃ（元素ＸはＧｅ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｓｂのうち１種または２種以上、ａ，ｂ，ｃは原子％でありａ＋ｂ＋ｃ＝１００原子％）で表される金属化合物の、原子％ａ：原子％ｂ：原子％ｃが２：１：１であるとＣｏＭｎＸ合金層の結晶構造がＬ２１型になりスピン依存性バルク散乱係数βが高くなるので好ましい。
【００６１】
さらに、ＣｏＭｎＺ合金層４ｃ１、６ａ、６ｃ、８ｃ１の材料であるＣｏｄＭｎｅＺｆ（元素ＺはＡｌ，Ｓｉのいずれか又は両方、ｄ，ｅ，ｆは原子％であり、ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００原子％）で表される金属化合物の、原子％ｄ：原子％ｅ：原子％ｆが２：１：１であるとＣｏＭｎＺ合金層の結晶構造がＬ２１型になりスピン依存性バルク散乱係数βが高くなるので好ましい。
【００６２】
なお、ＣｏＭｎＸ合金層とＣｏＭｎＺ合金層の間に、組成式がＣｏｇＭｎｈＸｉＺｊ（元素ＸはＧｅ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｓｂのうち１種または２種以上、元素ＺはＡｌ，Ｓｉのいずれか又は両方、ｇ、ｈ、ｉ、ｊは原子％であり、ｇ＋ｈ＋ｉ＋ｊ＝１００原子％）で表される金属化合物からなるＣｏＭｎＸＺ合金層が介在していてもよい。
【００６３】
図２に、ＣｏＭｎＺ合金層４ｃ１、６ａ、６ｃ、８ｃ１と、ＣｏＭｎＸ合金層４ｃ２、６ｂ、８ｃ２の間にＣｏＭｎＸＺ合金層Ｉが介在している磁気検出素子の膜構成を示す模式図を示す。
【００６４】
図２に示された磁気検出素子を製造するときには、下地層１、シード層２、反強磁性層３、第１固定磁性層４ａ、非磁性中間層４ｂ、第２固定磁性層４ｃ（非磁性中間層側磁性層４ｃ３、ＣｏＭｎＸ合金層４ｃ２、ＣｏＭｎＺ合金層４ｃ１）、非磁性材料層５、フリー磁性層６（ＣｏＭｎＺ合金層６ａ、ＣｏＭｎＸ合金層６ｂ、ＣｏＭｎＺ合金層６ｃ）、非磁性材料層７、第２固定磁性層８ｃ（ＣｏＭｎＺ合金層８ｃ１、ＣｏＭｎＸ合金層８ｃ２、非磁性中間層側磁性層８ｃ３）、非磁性中間層８ｂ、第１固定磁性層８ａ、反強磁性層９、保護層１０を順に積層して多層膜Ｔを形成したのち、この多層膜Ｔを熱処理にかける。熱処理の条件は２９０℃、３．５時間である。
【００６５】
ＣｏＭｎＸ合金層とＣｏＭｎＺ合金層を重ねあわせた状態で熱処理にかけると、ＣｏＭｎＸ合金層の材料とＣｏＭｎＺ合金層の材料が相互に拡散してＣｏＭｎＸＺ合金層Ｉが生成する。このとき、ＣｏＭｎＸＺ合金層Ｉは、非磁性材料層５または非磁性材料層７に近づくにつれて、元素Ｘの膜中濃度が低くなるとともに、元素Ｚの膜中濃度が高くなる領域が存在したものになる。
【００６６】
ＣｏＭｎＺ合金層４ｃ１、６ａ、６ｃ、８ｃ１の膜厚を１Å以上１０Å以下にすることにより、ＣｏＭｎＸ合金層４ｃ２、６ｂ、８ｃ２の材料、特にＧｅ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｓｂのうち１種または２種以上の非磁性材料層５、７への拡散を防止することができる。
【００６７】
なお、ＣｏＭｎＸ合金層４ｃ２、６ｂ、８ｃ２の材料であるＣｏａＭｎｂＸｃ（元素ＸはＧｅ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｓｂのうち１種または２種以上、ａ，ｂ，ｃは原子％でありａ＋ｂ＋ｃ＝１００原子％）で表される金属化合物の、原子％ａ：原子％ｂ：原子％ｃが２：１：１であるとＣｏＭｎＸ合金層の結晶構造がＬ２１型になりスピン依存性バルク散乱係数βが高くなるので好ましい。
【００６８】
さらに、ＣｏＭｎＺ合金層４ｃ１、６ａ、６ｃ、８ｃ１の材料であるＣｏｄＭｎｅＺｆ（元素ＺはＡｌ，Ｓｉのいずれか又は両方、ｄ，ｅ，ｆは原子％であり、ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００原子％）で表される金属化合物の、原子％ｄ：原子％ｅ：原子％ｆが２：１：１であるとＣｏＭｎＺ合金層の結晶構造がＬ２１型になりスピン依存性バルク散乱係数βが高くなるので好ましい。
【００６９】
図３は、ＣＰＰ型のシングルスピンバルブ型薄膜素子の膜構成を示す模式図である。図１に示す符号と同じ符号がつけられている層は図１と同じ層を示している。
【００７０】
図３に示すＣＰＰ型のシングルスピンバルブ型薄膜素子の膜構成は、下から、下地層１、シード層２、反強磁性層３、固定磁性層４、非磁性材料層５、フリー磁性層６及び保護層１０の順に積層された構成である。
【００７１】
図３に示される磁気検出素子も、第２固定磁性層４ｃは、非磁性材料層５に接するＣｏＭｎＺ合金層４ｃ１とＣｏＭｎＸ合金層４ｃ２、非磁性中間層側磁性層４ｃ３の層構造として成膜される。また、フリー磁性層６は、ＣｏＭｎＺ合金層６ａ、ＣｏＭｎＸ合金層６ｂ、ＣｏＭｎＺ合金層６ｃの３層構造である。
【００７２】
ＣｏＭｎＸ合金層は、組成式が、ＣｏａＭｎｂＸｃ（元素ＸはＧｅ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｓｂのうち１種または２種以上、ａ，ｂ，ｃは原子％でありａ＋ｂ＋ｃ＝１００原子％）で表される金属化合物で形成された層であり、ＣｏＭｎＺ合金層は、組成式がＣｏｄＭｎｅＺｆ（元素ＺはＡｌ，Ｓｉのいずれか又は両方、ｄ，ｅ，ｆは原子％であり、ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００原子％）で表される金属化合物で形成られた層である。
【００７３】
図３に示された磁気検出素子では、ＣｏＭｎＸ合金層と非磁性材料層の間に、ＣｏＭｎＺ合金層が存在している。ＺはＡｌ、ＳｉまたはＡｌＳｉである。ＣｏＭｎＺ合金は構成元素が非磁性材料層へ拡散しにくくなっている。このため、フリー磁性層６と下側固定磁性層４間の静磁結合（トポロジカルカップリング）による強磁性結合磁界Ｈｉｎを小さくすることができる。
【００７４】
そして、スピン依存性バルク散乱係数βが高いＣｏＭｎＸ合金を非磁性材料層から離した位置に配置することにより、磁気検出素子の磁気抵抗変化量ΔＲと素子面積Ａの積ΔＲＡを高く維持することができる。
【００７５】
このように図３に示された磁気検出素子は、高再生出力と再生波形の非対称性（アシンメトリー）の低減の両立を図ることができるものである。
【００７６】
ＣｏＭｎＺ合金層の好ましい膜厚の範囲、並びに、ＣｏＭｎＸ合金層及びＣｏＭｎＺ合金層の好ましい組成比は図１の磁気検出素子と同じである。
【００７７】
なお、ＣｏＭｎＸ合金層とＣｏＭｎＺ合金層の間に、組成式がＣｏｇＭｎｈＸｉＺｊ（元素ＸはＧｅ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｓｂのうち１種または２種以上、元素ＺはＡｌ，Ｓｉのいずれか又は両方、ｇ、ｈ、ｉ、ｊは原子％であり、ｇ＋ｈ＋ｉ＋ｊ＝１００原子％）で表される金属化合物からなるＣｏＭｎＸＺ合金層が介在していてもよい。
【００７８】
またＣＰＰ型のシングルスピンバルブ型薄膜素子は、下からフリー磁性層６、非磁性材料層５、固定磁性層４及び反強磁性層３の順に積層されていてもよい。
【００７９】
図４は、図３に示すＣＰＰ型のシングルスピンバルブ型薄膜素子の構造を有する再生ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【００８０】
符号２０は、磁性材料製の下部シールド層２０であり、前記下部シールド層２０上に図３に示す膜構成と同じ構成の多層膜Ｔ１が形成されている。
【００８１】
前記多層膜Ｔ１は、下から、下地層１、シード層２、反強磁性層３、固定磁性層４、非磁性材料層５、フリー磁性層６及び保護層１０の順で積層されている。図４に示す実施形態では、前記多層膜Ｔ１の両側には絶縁層２７、ハードバイアス層２８及び絶縁層２９が積層されている。ハードバイアス層２８からの縦バイアス磁界によってフリー磁性層６の磁化はトラック幅方向（図示Ｘ方向）に揃えられる。
【００８２】
前記絶縁層２７と前記ハードバイアス層２８間にバイアス下地層（図示しない）が形成されていてもよい。前記バイアス下地層は例えばＣｒ、Ｗ、Ｗ−Ｔｉ合金、Ｆｅ−Ｃｒ合金などで形成される。
【００８３】
前記絶縁層２７，２９はＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２等の絶縁材料で形成されたものであり、前記多層膜Ｔ１内を各層の界面と垂直方向に流れる電流が、前記多層膜Ｔ１のトラック幅方向の両側に分流するのを抑制すべく前記ハードバイアス層２８の上下を絶縁するものである。
【００８４】
なお前記ハードバイアス層２８，２８は例えばＣｏ−Ｐｔ（コバルト−白金）合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ（コバルト−クロム−白金）合金などで形成される。
【００８５】
絶縁層２９及び保護層１０上には、磁性材料からなる上部シールド層３０が形成される。ＣＰＰ型のスピンバルブ型薄膜素子では、下部シールド層２０及び上部シールド層３０が電極として機能し、前記多層膜Ｔ１を構成する各層の界面に対し垂直方向に電流を流す電流源となっている。
【００８６】
フリー磁性層６の磁化は、ハードバイアス層２８，２８からの縦バイアス磁界によってトラック幅方向（図示Ｘ方向）と平行な方向に揃えられる。そして記録媒体からの信号磁界（外部磁界）に対し、フリー磁性層６の磁化が感度良く変動する。一方、固定磁性層４の磁化は、ハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向に固定されている。
【００８７】
フリー磁性層６の磁化方向の変動と、固定磁性層４の固定磁化方向（特に第２磁性層４ｃ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または電流変化により、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。
【００８８】
図５は図４とは別の構成のＣＰＰ型のシングルスピンバルブ型薄膜素子の構造を有する再生ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【００８９】
図５では図４のように反強磁性層２が設けられていない。図５は、固定磁性層自体の一軸異方性によって固定磁性層４の磁化が固定される、いわゆる自己固定式の磁気検出素子である。
【００９０】
図５では、前記固定磁性層４の下側に、例えば、Ｐｔ，Ａｕ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ，Ｒｅ，Ｍｏ，Ｗなどの単体元素、あるいはこれらの元素のうち２種以上からなる合金、または、Ｒ―Ｍｎ（ただし元素Ｒは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれか１種または２種以上の元素である）合金で形成された磁歪増強層２２が５Å以上５０Å以下程度の膜厚で形成される。
【００９１】
固定磁性層４の磁歪定数λｓを大きくすることによって磁気弾性エネルギーを大きくし、これによって、固定磁性層４の一軸異方性を大きくするものである。固定磁性層４の一軸異方性が大きくなると、固定磁性層４の磁化は一定の方向に強固に固定され、磁気検出素子の出力が大きくなりかつ出力の安定性や対称性も向上する。
【００９２】
図５に示される磁気検出素子では、固定磁性層４を構成する第１固定磁性層４ａの前記非磁性材料層５側と反対側の面には非磁性金属製の磁歪増強層２２が前記第１固定磁性層４ａに接して設けられている。これによって、第１固定磁性層４ａの特に下面側の結晶構造に歪みを生じさせて第１固定磁性層４ａの磁歪定数λｓを大きくさせている。これによって前記固定磁性層４の一軸異方性は大きくなり、反強磁性層３が形成されなくても前記固定磁性層４をハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向に強固に固定できる。
【００９３】
図４，図５では特にシングルスピンバルブ型薄膜素子について説明したが図１に示すデュアルスピンバルブ型薄膜素子も同様の層構造により形成される。
【実施例】
【００９４】
以下に示す積層構造を有するデュアルスピンバルブ型磁気検出素子を成膜し、フリー磁性層と固定磁性層間の強磁性結合磁界Ｈｉｎ及び磁気検出素子の磁気抵抗変化量ΔＲと素子面積Ａの積ΔＲＡを測定した。
【００９５】
サンプル１：基板／下地層Ｔａ（３０Å）／シード層ＮｉＦｅＣｒ（５０Å）／反強磁性層ＰｔＭｎ（１７０Å）／第１固定磁性層Ｃｏ７０Ｆｅ３０（３０Å）／非磁性中間層Ｒｕ（９．１Å）／第２固定磁性層（Ｃｏ６０Ｆｅ４０（１０Å）／（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＳｉｂ（ａ，ｂは原子％であり、ａ＋ｂ＝１００原子％）（４０Å）／非磁性材料層Ｃｕ（４３Å）／フリー磁性層（（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＳｉｂ（ａ，ｂは原子％であり、ａ＋ｂ＝１００原子％）（８０Å））／非磁性材料層Ｃｕ（４３Å）／第２固定磁性層（（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＳｉｂ（ａ，ｂは原子％であり、ａ＋ｂ＝１００原子％）（４０Å）／Ｃｏ６０Ｆｅ４０（１０Å）／非磁性中間層Ｒｕ（９．１Å）／第１固定磁性層Ｃｏ６０Ｆｅ４０／反強磁性層ＰｔＭｎ（１７０Å）／保護層Ｔａ（２００Å）。
【００９６】
サンプル２：基板／下地層Ｔａ（３０Å）／シード層ＮｉＦｅＣｒ（５０Å）／反強磁性層ＩｒＭｎ（７０Å）／第１固定磁性層Ｃｏ７０Ｆｅ３０（２５Å）／非磁性中間層Ｒｕ（９．１Å）／第２固定磁性層（Ｃｏ６０Ｆｅ４０（１０Å）／（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＡｌｂ（ａ，ｂは原子％であり、ａ＋ｂ＝１００原子％）（４０Å））／非磁性材料層Ｃｕ（４３Å）／フリー磁性層（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＡｌｂ（ａ，ｂは原子％であり、ａ＋ｂ＝１００原子％）（８０Å））／非磁性材料層Ｃｕ（４３Å）／第２固定磁性層（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＡｌｂ（ａ，ｂは原子％であり、ａ＋ｂ＝１００原子％）（４０Å）／Ｃｏ６０Ｆｅ４０（１０Å）／非磁性中間層Ｒｕ（９．１Å）／第１固定磁性層Ｃｏ６０Ｆｅ４０（２５Å）／反強磁性層ＩｒＭｎ（７０Å）／保護層Ｔａ（２００Å）
なお、サンプル１及びサンプル２の磁気検出素子を形成するときには、２９０℃の温度で熱処理にかけた。
【００９７】
サンプル１は、第２固定磁性層及びフリー磁性層の非磁性材料層と接する側に、（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＳｉｂ（ａ，ｂは原子％であり、ａ＋ｂ＝１００原子％）からなる層を設けたものである。（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＳｉｂ（ａ，ｂは原子％であり、ａ＋ｂ＝１００原子％）の、ＣｏとＭｎの比率を２：１に維持したまま、Ｓｉの組成比を変化させたときのデュアルスピンバルブ型磁気検出素子のフリー磁性層と固定磁性層間の強磁性結合磁界Ｈｉｎ及び磁気検出素子の磁気抵抗変化量ΔＲと素子面積Ａの積ΔＲＡを測定した。
【００９８】
サンプル２は、第２固定磁性層及びフリー磁性層の非磁性材料層と接する側に、（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＡｌｂ（ａ，ｂは原子％であり、ａ＋ｂ＝１００原子％）からなる層を設けたものである。（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＡｌｂ（ａ，ｂは原子％であり、ａ＋ｂ＝１００原子％）の、ＣｏとＭｎの比率を２：１に維持したまま、Ａｌの組成比を変化させたときのデュアルスピンバルブ型磁気検出素子のフリー磁性層と固定磁性層間の強磁性結合磁界Ｈｉｎ及び磁気検出素子の磁気抵抗変化量ΔＲと素子面積Ａの積ΔＲＡを測定した。結果を図６に示す。
【００９９】
サンプル１の磁気検出素子は、（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＳｉｂ合金（ａ，ｂは原子％であり、ａ＋ｂ＝１００原子％）のＳｉ組成比（図６のグラフの横軸）を２０ａｔ％から２６．５ａｔ％の範囲で変化させても、フリー磁性層と固定磁性層間の強磁性結合磁界Ｈｉｎは０Ａ／ｍである。サンプル２の磁気検出素子は、（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＡｌｂ合金（ａ，ｂは原子％であり、ａ＋ｂ＝１００原子％）のＡｌ組成比（図６のグラフの横軸）を２０ａｔ％から２６．５ａｔ％の範囲で変化させても、フリー磁性層と固定磁性層間の強磁性結合磁界Ｈｉｎは２００Ａ／ｍ以下である。
【０１００】
このように、第２固定磁性層の非磁性材料層と接する側及びフリー磁性層を、（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＳｉｂ合金又は（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＡｌｂ合金によって形成すると、フリー磁性層と固定磁性層間の強磁性結合磁界Ｈｉｎを小さくすることができる。
【０１０１】
しかし、サンプル１の磁気検出素子のΔＲＡは６ｍΩμｍ２以下、サンプル２のΔＲＡは３ｍΩμｍ２以下と小さくなっている。
【０１０２】
次に、第２固定磁性層の非磁性材料層と接する側及びフリー磁性層を、（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＧｅｂ合金を用いてデュアルスピンバルブ型磁気検出素子を形成した。第２固定磁性層及びフリー磁性層の材料である（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＧｅｂ（ａ，ｂは原子％であり、ａ＋ｂ＝１００原子％）合金中のＧｅの原子％変化させたときのフリー磁性層と固定磁性層間の強磁性結合磁界Ｈｉｎ及び磁気検出素子の磁気抵抗変化量ΔＲと素子面積Ａの積ΔＲＡを測定した。デュアルスピンバルブ型磁気検出素子の膜構成を以下に示す。
【０１０３】
基板／下地層Ｔａ（３０Å）／シード層ＮｉＦｅＣｒ（５０Å）／反強磁性層ＩｒＭｎ（７０Å）／第１固定磁性層Ｃｏ７０Ｆｅ３０（３０Å）／非磁性中間層Ｒｕ（９．１Å）／第２固定磁性層（Ｃｏ６０Ｆｅ４０（１０Å）／（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＧｅｂ（ａ，ｂは原子％であり、ａ＋ｂ＝１００原子％）（４０Å））／非磁性材料層Ｃｕ（４３Å）／フリー磁性層（（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＧｅｂ（ａ，ｂは原子％であり、ａ＋ｂ＝１００原子％）（８０Å））／非磁性材料層Ｃｕ（４３Å）／第２固定磁性層（（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＧｅｂ（ａ，ｂは原子％であり、ａ＋ｂ＝１００原子％）（４０Å）／Ｃｏ６０Ｆｅ４０（１０Å）／非磁性中間層Ｒｕ（９．１Å）／第１固定磁性層Ｃｏ６０Ｆｅ４０）／反強磁性層ＩｒＭｎ（７０Å）／保護層Ｔａ（２００Å）
なお、磁気検出素子を形成するときには、２９０℃の温度で熱処理にかけた。
【０１０４】
結果を図７のグラフに示す。図７からフリー磁性層の（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＧｅｂ（ａ，ｂは原子％であり、ａ＋ｂ＝１００原子％）合金中のＧｅが増加するにつれて磁気検出素子のΔＲＡは増加し、フリー磁性層と固定磁性層間の強磁性結合磁界Ｈｉｎも増加することが分かる。
【０１０５】
（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＧｅｂ（ａ，ｂは原子％であり、ａ＋ｂ＝１００原子％）合金中のＧｅが２５原子％付近であると（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＧｅｂ（ａ，ｂは原子％であり、ａ＋ｂ＝１００原子％）合金はＬ２１型のホイスラー型結晶構造が支配的となる。このため、（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＧｅｂ（ａ，ｂは原子％であり、ａ＋ｂ＝１００原子％）合金中のＧｅの含有量が２４原子％から２６原子％のとき、磁気検出素子のΔＲＡが最大になる。
【０１０６】
また、フリー磁性層と固定磁性層間の強磁性結合磁界Ｈｉｎは、（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＧｅｂ（ａ，ｂは原子％であり、ａ＋ｂ＝１００原子％）合金中のＧｅの含有量が２４原子％以下になると急激に減少する。
【０１０７】
図６及び図７の結果を合わせると、第２固定磁性層の非磁性材料層と接する側及びフリー磁性層の非磁性材料層と接する側を、前記（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＳｉｂ合金又は前記（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＡｌｂ合金によって形成し、前記（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＳｉｂ合金又は前記（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＡｌｂ合金によって形成された層に重ねて、（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＧｅｂ（ａ，ｂは原子％であり、ａ＋ｂ＝１００原子％）合金によって形成された層を形成すると、磁気検出素子のΔＲＡを大きく維持しつつ、フリー磁性層と固定磁性層間の強磁性結合磁界Ｈｉｎを低減することができることがわかる。
【０１０８】
これらの結果から、磁化方向が一方向に固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性材料層を介して形成されたフリー磁性層を有する磁気検出素子において、前記固定磁性層あるいは前記フリー磁性層の一方あるいは両方は、組成式が、ＣｏａＭｎｂＸｃ（元素ＸはＧｅ，Ｓｎ，Ｇａ，Ｓｂのうち１種または２種以上、ａ，ｂ，ｃは原子％でありａ＋ｂ＋ｃ＝１００原子％）で表される金属化合物からなるＣｏＭｎＸ合金層と、磁性結合防止層の積層構造を有し、前記磁性結合防止層が前記非磁性材料層側に位置していると、磁気検出素子のΔＲＡを大きく維持しつつ、フリー磁性層と固定磁性層間の強磁性結合磁界Ｈｉｎを低減することができることがわかる。
【０１０９】
ここで、前記磁性結合防止層とは、ハーフメタル的な性質を示す強磁性材料であって、この強磁性材料からなる１対の薄膜を膜厚４３ÅのＣｕ層を介して積層したときの強磁性結合磁界Ｈｉｎが１６００Ａ／ｍ以下になる強磁性材料によって形成された層である。磁性結合防止層の具体例としては、前記（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＳｉｂ合金又は前記（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＡｌｂ合金をあげることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の実施形態の磁気検出素子（デュアルスピンバルブ型薄膜素子）の構造を記録媒体との対向面側から見た模式図、
【図２】本発明の実施形態の磁気検出素子（デュアルスピンバルブ型薄膜素子）の構造を記録媒体との対向面側から見た模式図、
【図３】本発明の実施形態の磁気検出素子（シングルスピンバルブ型薄膜素子）の構造を記録媒体との対向面側から見た模式図、
【図４】図３に示す磁気検出素子の構造を有する再生ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図５】図４とは異なる層構造の磁気検出素子の構造を有する再生ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図６】デュアルスピンバルブ型磁気検出素子を成膜し、第２固定磁性層の非磁性材料層と接する側及びフリー磁性層の非磁性材料層と接する側を、（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＳｉｂ合金又は（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＡｌｂ合金によって形成したときのフリー磁性層と固定磁性層間の強磁性結合磁界Ｈｉｎ及び磁気検出素子の磁気抵抗変化量ΔＲと素子面積Ａの積ΔＲＡを測定した結果を示すグラフ、
【図７】デュアルスピンバルブ型磁気検出素子を成膜し、第２固定磁性層の非磁性材料層と接する側及びフリー磁性層を、（Ｃｏ０．６７Ｍｎ０．３３）ａＧｅｂ合金によって形成したときのフリー磁性層と固定磁性層間の強磁性結合磁界Ｈｉｎ及び磁気検出素子の磁気抵抗変化量ΔＲと素子面積Ａの積ΔＲＡを測定した結果を示すグラフ、
【図８】従来の磁気検出素子（シングルスピンバルブ型磁気抵抗効果素子）の構造を記録媒体との対向面側から見た断面図、
【図９】図８に示された磁気検出素子の拡大部分断面図、
【符号の説明】
【０１１１】
１１  下地層
１２  シード層
１３  反強磁性層
１４  固定磁性層
１５  非磁性材料層
１６  フリー磁性層
１７  保護層
１８  ハードバイアス層
１９  絶縁層
２０  電極層
【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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