【事件の表示】
　特許第２９３３０５６号「磁気抵抗効果素子並びにこれを用いた磁気抵抗効果センサ、磁気抵抗検出システム及び磁気記憶システム」の特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第２９３３０５６号の請求項１ないし７に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続きの経緯
　本件特許第２９３３０５６号に係る手続きの主な経緯は次のとおりである。
　特許出願（特願平９−１１２２２０号）平成　９年　４月３０日
　特許権設定登録　　　　　　　　　　　平成１１年　５月２８日
　特許異議申立　　　　　　　　　　　　平成１２年　２月　９日
　取消理由通知　　　　　　　　　　　　平成１２年　５月２４日
　意見書・訂正請求書　　　　　　　　　平成１２年　８月　８日
　訂正拒絶理由通知　　　　　　　　　　平成１２年　８月２３日
　手続補正書（訂正請求書）　　　　　　平成１２年　９月　８日
　
２．訂正の適否
２．１　手続補正書（訂正請求書）について
２．１．１　補正の内容
　平成１２年９月８日付け手続補正書の内容は、平成１２年８月８日付け訂正請求書の請求項２及び３の「基体上に下地層を介して。」を「基体上に下地層を介して、」に補正するものである。
２．１．２　補正の適否
　上記訂正請求書の補正は、軽微な瑕疵の補正であって、請求書の要旨を変更するものではないので、補正を認める。
　
２．２　訂正事項
　本件特許明細書の特許請求の範囲の請求項１〜３を
「【請求項１】　基体上に下地層を介して、磁性層、非磁性層、磁性層及び反強磁性層、又は反強磁性層、磁性層、非磁性層及び磁性層が順次形成された磁気抵抗効果素子において、
　前記下地層は、基板側のＨｆと該Ｈｆ上のＴａとからなることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】　基体上に下地層を介して、磁性層、非磁性層、磁性層及び反強磁性層、又は反強磁性層、磁性層、非磁性層及び磁性層が順次形成された磁気抵抗効果素子において、
　前記下地層は、互いに材質の異なる第一金属層及び第二金属層がこの順に前記基板に積層されたものであり、
　前記第一の金属層は、Ｈｆ，Ｗ，Ｍｏ，Ｐｔ，Ｎｉ又はＩｒからなり、
　前記第二の金属層は、Ｔａ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｗ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｎｂ又はＶからなる、
　ことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項３】　基体上に下地層を介して、磁性層、非磁性層、磁性層及び反強磁性層、又は反強磁性層、磁性層、非磁性層及び磁性層が順次形成された磁気抵抗効果素子において、
　前記下地層は、互いに材質の異なる第一金属層及び第二金属層がこの順に前記基板に積層されたものであり、
　前記第一の金属層は、Ａｇ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｏｓ，Ｐｄ又はＮｂからなり、
　前記第二の金属層は、Ｔａ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｗ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｎｂ又はＶからなる、
　ことを特徴とする磁気抵抗効果素子。」と訂正する。
　
２．３　訂正の目的の適否，新規事項の有無及び拡張・変更の存否
　上記訂正事項は、特許明細書の特許請求の範囲の請求項１〜３に記載された選択材料を一部削除して限定するものであり、特許請求の範囲の減縮に相当する。
　さらに、上記訂正事項は、願書に添付した明細書又は図面に記載した事項の範囲内の訂正であり、かつ実質的に特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
　
２．４　訂正の適否のむすび
　以上のとおり上記訂正請求は特許法第１２０条の４第２項及び同条第３項で準用する第１２６条第２〜３項の規定に適合するから、上記訂正を認める。
　
３．特許異議申立についての判断
３．１　特許異議申立の理由の概要
　特許異議申立人友野宏は、甲第１号証（刊行物１：特開平６−２３６５２７号公報），甲第２号証（刊行物２：特開平６−３２５９３４号公報），甲第３号証（刊行物３：特開平６−２９５８１８号公報）を提出し、本件請求項１〜７に係る発明は、甲第１号証又は甲第２号証に記載された発明と同一、もしくは、甲第１号証乃至甲第３号証から当業者が容易になし得た発明であり、特許法第２９条第１項第３号もしくは第２項の規定により特許を受けることができないものである。したがって、特許を取り消すべきであると主張している。
　
３．２　本件訂正発明
　訂正明細書の請求項１〜７に係る発明（以下、「本件訂正発明１〜７」という）は、その特許請求の範囲の請求項１〜７に記載された次のとおりのものである。
「【請求項１】　基体上に下地層を介して、磁性層、非磁性層、磁性層及び反強磁性層、又は反強磁性層、磁性層、非磁性層及び磁性層が順次形成された磁気抵抗効果素子において、
　前記下地層は、基板側のＨｆと該Ｈｆ上のＴａとからなることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】　基体上に下地層を介して、磁性層、非磁性層、磁性層及び反強磁性層、又は反強磁性層、磁性層、非磁性層及び磁性層が順次形成された磁気抵抗効果素子において、
　前記下地層は、互いに材質の異なる第一金属層及び第二金属層がこの順に前記基板に積層されたものであり、
　前記第一の金属層は、Ｈｆ，Ｗ，Ｍｏ，Ｐｔ，Ｎｉ又はＩｒからなり、
　前記第二の金属層は、Ｔａ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｗ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｎｂ又はＶからなる、
　ことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項３】　基体上に下地層を介して、磁性層、非磁性層、磁性層及び反強磁性層、又は反強磁性層、磁性層、非磁性層及び磁性層が順次形成された磁気抵抗効果素子において、
　前記下地層は、互いに材質の異なる第一金属層及び第二金属層がこの順に前記基板に積層されたものであり、
　前記第一の金属層は、Ａｇ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｏｓ，Ｐｄ又はＮｂからなり、
　前記第二の金属層は、Ｔａ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｗ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｎｂ又はＶからなる、
　ことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項４】　基板上に下シールド層、下ギャップ層及び磁気抵抗効果素子が順次積層されており、前記下シールド層はパターン化されており、前記磁気抵抗効果素子はパターン化されておりその端部に接するように縦バイアス層び下電極層が順次積層されており、この下電極層及び前記磁気抵抗効果素子の上に上ギャップ層及び上シールド層が順次積層されているシールド型の磁気抵抗効果センサにおいて前記磁気抵抗効果素子が請求項１，２又は３記載の磁気抵抗効果素子であることを特徴とする磁気抵抗効果センサ。
【請求項５】　基板上に下シールド層、下ギャップ層及び磁気抵抗効果素子が順次積層されており、前記下シールド層はパターン化されており、前記磁気抵抗効果素子はパターン化されておりその上部に一部重なるように縦バイアス層及び下電極層が順次積層されており、この下電極層及び前記磁気抵抗効果素子の上に上ギャップ層及び上シールド層が順次積層されているシールド型の磁気抵抗効果センサにおいて前記磁気抵抗効果素子が請求項１，２又は３記載の磁気抵抗効果素子であることを特徴とする磁気抵抗効果センサ。
【請求項６】　請求項４又は５記載の磁気抵抗効果センサと、この磁気抵抗効果センサを通る電流を生じる手段と、前記磁気抵抗効果センサによって検出される磁界の関数としての抵抗率変化を検出する手段とを備えた磁気抵抗検出システム。
【請求項７】　データ記録のための複数個のトラックを有する磁気記憶媒体と、この磁気記憶媒体上にデータを記憶させるための磁気記録システムと請求項６記載の磁気抵抗検出システムと、この磁気抵抗検出システム及び前記磁気記録システムを前記磁気記憶媒体上の選択されたトラックへ移動させるために当該磁気抵抗検出システム及び磁気記録システムに結合されたアクチュエータ手段とを備えた磁気記憶システム。」
　
３．３　取消理由通知で引用した各刊行物に記載された発明
　当審が取消理由通知で引用した刊行物１（甲第１号証：特開平６−２３６５２７号公報）は、非磁性背部層を有する磁気抵抗センサに関するものであり、以下の点が、図９と共に記載されている。
「【００２４】次に、図９を参照すると、図２に示したＭＲスピン・バルブ・センサの他の実施例が示されている。背部層９５を付着する前に、たとえばＴａ、Ｒｕ、ＣｒＶなどの適切な下層９３を基板９２に付着する。下層９３の目的は、以後の層のテクスチャ、粒度、および形態を最適化することである。」
「【００２５】下層９３上に、非磁性導電材料背部層９５、次に第１の軟強磁性材料薄膜層９７、非磁性金属材料薄膜層９９、第２の強磁性材料薄膜層１０１、反強磁性材料層１０３を付着する。」
「【００２７】（中略）非磁性導電材料背部層９５は、適切な非磁性導電材料から構成することができる。この材料は、比較的高い導電性（すなわち、低い抵抗）をもつ金属であることが好ましい。たとえばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕなどの貴金属は大きな応答を与える。」
　
　同じく刊行物２（甲第２号証：特開平６−３２５９３４号公報）は、磁気抵抗効果素子に関するものであり、以下の点が記載されている。
「００１８】　本発明の第１の発明は、基板上に、少なくとも強磁性膜、非磁性膜、および強磁性膜が順次積層されてなる積層膜を具備した磁気抵抗効果素子であって、」
「【００２０】第１の発明において、前記強磁性膜の最密面を膜面垂直方向に配向させる方法としては、前記強磁性膜の材料にＰｄ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｔａ，Ｉｎ，Ｂ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｍｏ，Ｗ，Ｒｅ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｇａ，Ｚｒ，Ｉｒ，Ａｕ，およびＡｇからなる群より選ばれた少なくとも１種の元素を添加する方法（特に、抵抗変化率の低下がほとんどないＰｄ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇの添加が好ましい）、強磁性膜を形成する基板としてサファイア基板のＣ面等を用いる方法、基板と強磁性膜との間にＣｕ，Ｎｉ，ＣｕＮｉ，ＮｉＦｅ，Ｇｅ，Ｓｉ，ＧａＡｓ等のｆｃｃ格子を有する材料、ＮｉＯ等の菱面体格子を有する材料、Ｔｉ，磁性非晶質金属（ＣｏＺｒＮｂ，ＣｏＨｆＴａ等）、および非磁性非晶質材料からなる群より選ばれたものからなる下地膜を設ける方法、並びにＭＢＥ等の超高真空成膜装置により成膜する方法等が挙げられる。」
「【００２１】ここで、詳しく前記下地膜の具体例を示すと、例えばＣｏ系強磁性膜において、Ｃｏ９０Ｆｅ１０膜に代表されるｆｃｃ格子を有する強磁性膜を用いる場合には、Ｃｕ−Ｇｅ−Ｚｒ、Ｃｕ−Ｐ、Ｃｕ−Ｐ−Ｐｄ、Ｃｕ−Ｐｄ−Ｓｉ、Ｃｕ−Ｓｉ−Ｚｒ、Ｃｕ−Ｔｉ、Ｃｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｔｉ−Ｚｒ等に代表されるＣｕ系合金、Ａｕ−Ｄｙ、Ａｕ−Ｐｂ−Ｓｂ、Ａｕ−Ｐｄ−Ｓｉ、Ａｕ−Ｙｂ等に代表されるＡｕ系合金、Ａｌ−Ｃｒ、Ａｌ−Ｄｙ、Ａｌ−Ｇａ−Ｍｇ、Ａｌ−Ｓｉ等に代表されるＡｌ系合金、Ｐｔ系合金、Ｐｄ−Ｓｉ、Ｐｄ−Ｚｒ等に代表されるＰｄ合金、Ｂｅ−Ｔｉ、Ｂｅ−Ｔｉ−Ｚｒ、Ｂｅ−Ｚｒ等のＢｅ系合金、Ｇｅ−Ｎｂ、Ｇｅ−Ｐｄ−Ｓｅ等に代表されるＧｅ系合金、Ａｇ系合金、Ｒｈ系合金、Ｍｎ系合金、Ｉｒ系合金、Ｐｂ系合金等のｆｃｃ格子を有する金属系、またはこれらｆｃｃ格子を有する金属を主成分とする合金系、Ｇｅ、Ｓｉ、ダイヤモンド等のダイヤモンド構造を有する材料、ＧａＡｓ、Ｇａ−Ａｌ−Ａｓ、Ｇａ−Ｐ、Ｉｎ−Ｐ等の閃亜鉛鉱型構造を有する材料等が前記ｆｃｃ格子を有する材料として挙げられ、これらの中から選ばれた少なくとも１種類を主成分とする材料、またはそれらに他の元素を添加した材料等を用いることができる。」
「【００２４】なお、下地膜を形成する場合、結晶配向性は改善されるが、平滑性が劣化して抵抗変化率が低下する場合がある。そこで、最密面配向を促進させるための前記第１の下地膜の材料として、ｆｃｃ格子を有する材料や磁性非晶質金属を用いる場合には、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒや非磁性非晶質材料等からなる平滑性を改善するための第２の下地膜を、第１の下地膜と基板との間に配置した２層構造にすることが好ましい。このような構成にすることにより、最密面結晶配向の向上によって得られる良好な軟磁気特性と高い磁気抵抗変化率とを併せ持つ磁気抵抗効果素子が得られる。また、２層構造において、強磁性膜と同じ結晶系を有し、かつ比抵抗が強磁性膜材料よりも大きい材料からなる第２の下地膜を用いることにより、上記効果に加えて、素子内に流れる電流におけるシャント電流分を少なくすることができる。なお、下地膜を２層以上の積層構造として使用する場合には、積層構造の厚さとして１００nmを超えないことが望ましい。」
「【００７１】第８の発明は、基板上に、少なくとも強磁性膜、非磁性膜、および強磁性膜が順次積層されてなる積層膜を具備した磁気抵抗効果素子であって、少なくとも一方の強磁性膜へのバイアス磁界印加手段として前記積層膜に隣接または近接して形成されたバイアス膜を備え、かつ、２つの前記強磁性膜にそれぞれトラック幅方向の成分が互いに反平行となる方向のバイアス磁界が印加されて、２つの前記強磁性膜の磁化が信号磁界により互いに逆方向に回転することを特徴とする磁気抵抗効果素子を提供する。」
「【００７２】第８の発明において、信号磁界により２つの強磁性膜の磁化が互いに逆回転するようなバイアス磁界を印加する方法としては、積層膜に隣接または近接してバイアス膜を形成する方法、より具体的には反強磁性膜からの交換結合を用いる方法、硬質磁性膜を用いる方法、スピン依存散乱能力を有する強磁性膜に新たな強磁性膜を積層することにより生じる交換バイアスを利用する方法等や、さらにはセンス電流により発生するバイアス磁界や、微細パターン加工時に発する静磁結合（反磁界）を利用する方法が採用される。ただし、少なくとも一方の強磁性膜に対しては上述したようなバイアス膜を形成して、バイアス磁界が印加される。具体的には、例えば、２つの強磁性膜に隣接してそれぞれ反強磁性膜を積層し、この反強磁性膜を用い、隣り合う強磁性膜間でバイアス磁界の方向が１８０°異なるようにそれぞれの強磁性膜を着磁する。この場合の着磁は、強磁性膜および反強磁性膜の成膜時に静磁界を加える方向を１８０°変えること等により達成できる。ここで、隣り合う強磁性膜に加えるバイアス磁界は、強磁性膜の単磁区化に必要最少限の大きさ、例えば５ｋＡ／ｍ以下であることが望ましい。また、両反強磁性膜は、２つの強磁性膜に互いに異なる方向のバイアス磁界を容易に印加するために、それぞれ異なるネール点を有することが好ましい。」
　
　同じく刊行物３（甲第３号証：特開平６−２９５８１８号）は、多層磁気抵抗効果膜および磁気ヘッドに関するものであり、以下の点が記図２及び図１２と共に記載されている。
「【００３７】（１１１）配向させた種々の多層膜の特性を表１に示す。本実施例では、（１１１）配向を達成するため、図２のバッファ層１３として膜厚５ｎｍのＴｉを用いた。」
「【００３９】［実施例２］　実施例１では、磁性層の（１１１）配向を強くするために、Ｔｉのバッファ層を用いた。稠密六方構造を有する材料は（１１１）配向を強くする効果がある。表２にＮｉ−Ｆｅ（１．０ｎｍ）／Ｃｕ（１．０ｎｍ）２０周期多層膜の（１１１）面のＸ線回折強度Ｉ１１１とバッファ層との関係を示す。各バッファ層の暑さは５ｎｍである。また、比較例としてバッファ層なしの場合についても記載した。」
「【００４１】本実施例では、Ｔｉ，Ｈｆ，Ｒｕ，Ｚｎ，Ｚｒについて記載したが、Ｔｉ，Ｈｆ，Ｒｕ，Ｚｎ，Ｚｒを主成分とする合金を使用しても、上記合金が稠密六方構造であれば、（１１１）配向を強くする効果がある。」
「【００５７】［実施例６］　（１１１）配向した多層膜を用いた磁気抵抗効果素子を形成した。多層磁気抵抗効果膜の組成及び構造は実施例４と同様である。図１２に磁気抵抗効果素子の構造を示す。磁気抵抗効果素子は、多層磁気抵抗効果膜２７および電極２８をシールド層２５、２６で挟んだ構造を有する。」
「【図面の簡単な説明】【符号の説明】１１…磁性層、１２…非磁性層、１３…バッファ層、１４…基板」
　
３．４　本件訂正発明と各刊行物記載の発明との対比・判断
　本件訂正発明１〜７と上記刊行物１〜３記載の発明とを対比すると、刊行物１，２記載の下地層は２層であるが、本件訂正発明１〜７における下地層の第一金属層と第二金属層の２層の金属の組み合わせは、刊行物１，２のいずれにも記載されていない。さらに、刊行物３記載の下地層は１層に過ぎない。
　また、刊行物１記載の下層（本件訂正発明の第一金属層に相当）の上の非磁性導電材料背部層（本件訂正発明の第二金属層に相当）は、導電性を高めるために設けたものであり、刊行物２記載の第１の下地膜（本件訂正発明の第二金属層に相当）の下の第２の下地膜（本件訂正発明の第一金属層に相当）は、平滑性を改善するために設けたものである。これに対して、本件訂正発明１〜７の第一金属層と第二金属層の２層から成る下地層は、下地層に結晶性を持たせないで界面エネルギーをほとんど無視するようにして、磁性層を本来成長したい結晶状態及び方向に自由に成長させるために設けたものである。すなわち、２層の各金属層を設ける目的が、本件訂正発明１〜７と刊行物１，２記載の発明とでは異なるので、本件訂正発明１〜７の下地層の第一金属層と第二金属層の２層の金属の組み合わせを、刊行物１〜３記載の発明から当業者が容易に導くことができたものとすることはできない。
　したがって、本件訂正発明１〜７が、上記刊行物１〜３に記載された発明と同一、もしくは上記刊行物１〜３記載の発明に基づいて当業者が容易に発明をすることができたものとすることはできない。
　
３．５　３６条第４項及び第６項について
　取消理由通知で指摘した３６条第４項及び第６項に関する点は、特許異議意見書及び訂正明細書の記載により解消した。
　
３．６　特許異議申立についての判断のむすび
　したがって、特許異議申立ての理由及び証拠によっては、本件請求項１〜７に係る発明の特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件請求項１〜７に係る発明の特許を取り消すべき理由を発見しない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１２年１０月６日（２０００．１０．６）
【訂正の要旨】
訂正の要旨
　訂正事項：本件特許明細書の特許請求の範囲の請求項１〜３を特許請求の範囲の減縮を目的として
「【請求項１】　基体上に下地層を介して、磁性層、非磁性層、磁性層及び反強磁性層、又は反強磁性層、磁性層、非磁性層及び磁性層が順次形成された磁気抵抗効果素子において、
　前記下地層は、基板側のＨｆと該Ｈｆ上のＴａとからなることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
　【請求項２】　基体上に下地層を介して、磁性層、非磁性層、磁性層及び反強磁性層、又は反強磁性層、磁性層、非磁性層及び磁性層が順次形成された磁気抵抗効果素子において、
　前記下地層は、互いに材質の異なる第一金属層及び第二金属層がこの順に前記基板に積層されたものであり、
　前記第一の金属層は、Ｈｆ，Ｗ，Ｍｏ，Ｐｔ，Ｎｉ又はＩｒからなり、
　前記第二の金属層は、Ｔａ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｗ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｎｂ又はＶからなる、
　ことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
　【請求項３】　基体上に下地層を介して、磁性層、非磁性層、磁性層及び反強磁性層、又は反強磁性層、磁性層、非磁性層及び磁性層が順次形成された磁気抵抗効果素子において、
　前記下地層は、互いに材質の異なる第一金属層及び第二金属層がこの順に前記基板に積層されたものであり、
　前記第一の金属層は、Ａｇ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｏｓ，Ｐｄ又はＮｂからなり、
　前記第二の金属層は、Ｔａ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｗ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｐｔ，Ｉｒ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｎｂ又はＶからなる、
　ことを特徴とする磁気抵抗効果素子。」と訂正する。
（５４）【発明の名称】
磁気抵抗効果素子並びにこれを用いた磁気抵抗効果センサ、磁気抵抗検出システム及び磁気記憶システム
（５７）【特許請求の範囲】
　　【請求項１】　基体上に下地層を介して、磁性層、非磁性層、磁性層及び反強磁性層、又は反強磁性層、磁性層、非磁性層及び磁性層が順次形成された磁気抵抗効果素子において、
　前記下地層は、
基板側のＨｆと該Ｈｆ上のＴａと
　　【請求項２】　基体上に下地層を介して、磁性層、非磁性層、磁性層及び反強磁性層、又は反強磁性層、磁性層、非磁性層及び磁性層が順次形成された磁気抵抗効果素子において、
　前記下地層は、互いに材質の異なる第一金属層及び第二金属層がこの順に前記基板に積層されたものであり、
　前記第一の金属層
は、
、
、
、
　前記第二の金属層は、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｗ、Ｃｒ
、
、
、
、
　ことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
　　【請求項３】　基体上に下地層を介して、磁性層、非磁性層、磁性層及び反強磁性層、又は反強磁性層、磁性層、非磁性層及び磁性層が順次形成された磁気抵抗効果素子において、
　前記下地層は、互いに材質の異なる第一金属層及び第二金属層がこの順に前記基板に積層されたものであり、
　前記第一の金属層は
、
、
　前記第二の金属層は、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｗ、Ｃｒ
、
、
、
　ことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
　　【請求項４】　基板上に下シールド層、下ギャップ層及び磁気抵抗効果素子が順次積層されており、前記下シールド層はパターン化されており、前記磁気抵抗効果素子はパターン化されておりその端部に接するように縦バイアス層及び下電極層が順次積層されており、この下電極層及び前記磁気抵抗効果素子の上に上ギャップ層及び上シールド層が順次積層されているシールド型の磁気抵抗効果センサにおいて前記磁気抵抗効果素子が請求項１，２又は３記載の磁気抵抗効果素子であることを特徴とする磁気抵抗効果センサ。
　　【請求項５】　基板上に下シールド層、下ギャップ層及び磁気抵抗効果素子が順次積層されており、前記下シールド層はパターン化されており、前記磁気抵抗効果素子はパターン化されておりその上部に一部重なるように縦バイアス層及び下電極層が順次積層されており、この下電極層及び前記磁気抵抗効果素子の上に上ギャップ層及び上シールド層が順次積層されているシールド型の磁気抵抗効果センサにおいて前記磁気抵抗効果素子が請求項１，２又は３記載の磁気抵抗効果素子であることを特徴とする磁気抵抗効果センサ。
　　【請求項６】　請求項４又は５記載の磁気抵抗効果センサと、この磁気抵抗効果センサを通る電流を生じる手段と、前記磁気抵抗効果センサによって検出される磁界の関数としての抵抗率変化を検出する手段とを備えた磁気抵抗検出システム。
　　【請求項７】　データ記録のための複数個のトラックを有する磁気記憶媒体と、この磁気記憶媒体上にデータを記憶させるための磁気記録システムと、請求項６記載の磁気抵抗検出システムと、この磁気抵抗検出システム及び前記磁気記録システムを前記磁気記憶媒体上の選択されたトラックへ移動させるために当該磁気抵抗検出システム及び磁気記録システムに結合されたアクチュエータ手段とを備えた磁気記憶システム。
【発明の詳細な説明】
　　　【０００１】
　　【発明の属する技術分野】
　本発明は、磁気記憶媒体に記録した情報信号を読み取るための磁気抵抗効果素子、並びにこれを用いた磁気抵抗効果センサ、磁気抵抗検出システム及び磁気記憶システムに関する。
　　　【０００２】
　　【従来の技術】
　従来技術として、磁気抵抗（ＭＲ）センサ又はＭＲヘッドと呼ばれる磁気読み取り変換器が知られている。これは、大きな線形密度で磁気記憶媒体表面からデータを読み取れることを特長としている。ＭＲセンサは、読み取り素子によって感知される磁束の強さと方向の関数としての抵抗変化を介して磁界信号を検出する。こうした従来技術のＭＲセンサは、読み取り素子の抵抗の１成分が磁化方向と素子中を流れる感知電流の方向の間の角度の余弦の２乗に比例して変化する、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）効果に基づいて動作する。ＡＭＲ効果のより詳しい説明は、Ｄ．Ａ．トムソン（Ｔｈｏｍｐｓｏｎ）等の論文“Ｍｅｍｏｒｙ，Ｓｔｏｒａｇｅ，ａｎｄ　Ｒｅｌａｔｅｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．ｏｎ　Ｍａｇ．ＭＡＧ−１１，ｐ．１０３９（１９７５）に掲載されている。ＡＭＲ効果を用いた磁気ヘッドではバルクハウゼンノイズを押えるために縦バイアスを印加することが多いが、この縦バイアス印加材料としてＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ニッケル酸化物などの反強磁性材料を用いる場合がある。
　　　【０００３】
　さらに最近には、積層磁気センサの抵抗変化が、非磁性層を介する磁性層間での電導電子のスピン依存性伝送、及びそれに付随する層界面でのスピン依存性散乱に帰される、より顕著な磁気抵抗効果が報告されている。この磁気抵抗効果は、「巨大磁気抵抗効果」や「スピン・バルブ効果」など様々な名称で呼ばれている。このような磁気抵抗センサは、適当な材料でできており、ＡＭＲ効果を利用するセンサで観察されるよりも、感度が改善され、抵抗変化が大きい。この種のＭＲセンサでは、非磁性層で分離された１対の強磁性体層の間の平面内抵抗が、２つの層の磁化方向間の角度の余弦に比例して変化する。
　　【０００４】
　特開平２−６１５７２号公報には、磁性層内の磁化の反平行整列によって生じる高いＭＲ変化をもたらす積層磁性構造が記載されている。積層構造で使用可能な材料として、上記公報には強磁性の遷移金属及び合金が挙げられている。また、中間層により分離している少なくとも２層の強磁性層の一方に反強磁性層を付加した構造、及び反強磁性層としてＦｅＭｎが適当であることが開示されている。
　　　【０００５】
　特開平４−３５８３１０号公報には、非磁性金属体の薄膜層によって仕切られた強磁性体の２層の薄膜層を有し、印加磁界が零である場合に２つの強磁性薄膜層の磁化方向が直交し、２つの非結合強磁性体層間の抵抗が２つの層の磁化方向間の角度の余弦に比例して変化し、センサ中を通る電流の方向とは独立な、ＭＲセンサが開示されている。
　　　【０００６】
　特開平６−２０３３４０号公報には、非磁性金属材料の薄膜層で分離された２つの強磁性体の薄膜層を含み、外部印加磁界がゼロのとき、隣接する反強磁性体層の磁化が他方の強磁性体層に対して垂直に保たれる、上記の効果に基づくＭＲセンサが開示されている。
　　　【０００７】
　特開平７−２６２５２９号公報には、第１磁性層／非磁性層／第２磁性層／反強磁性層の構成を有するスピンバルブであって、特に第１及び第２磁性層にＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏ、ＦｅＳｉＡｌ、ＦｅＳｉ、ＮｉＦｅ又はこれにＣｒ、Ｍｎ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｚｎを添加した材料を用いた磁気抵抗効果素子が開示されている。
　　　【０００８】
　基板上に非磁性層を介して積層した複数の磁性薄膜からなり、非磁性薄膜を介して隣り合う一方の軟磁性薄膜に反強磁性薄膜が隣接して設けてあり、この反強磁性薄膜のバイアス磁界をＨｒ、他方の軟磁性薄膜の保磁力をＨｃ２
　としたときに、Ｈｃ２＜Ｈｒである磁気抵抗効果膜において、前記反強磁性体がＮｉＯ、ＣｏＯ、ＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＭｎＯ、Ｃｒの少なくとも１種又はこれらの混合物からなることを特徴とする磁気抵抗効果膜が特開平７−２０２２９２号公報に開示されている。また、前述の磁気抵抗効果膜において、前記反強磁性体がＮｉＯ、ＮｉＸＣｏ１−ＸＯ、ＣｏＯから選ばれる少なくとも２種からなる超格子であることを特徴とする磁気抵抗効果膜が、特願平６−２１４８３７号公報及び特願平６−２６９５２４号公報に開示されている。また、前述の磁気抵抗効果膜において、前記反強磁性体がＮｉＯ、ＮｉＸＣｏ１−ＸＯ＝（ｘ＝０．１〜０．９）、ＣｏＯから選ばれる少なくとも２種からなる超格子であり、この超格子中のＮｉのＣｏに対する原子数費が１．０以上であることを特徴とする磁気抵抗効果膜が、特願平７−１１３５４号公報に開示されている。また、前述の磁気抵抗効果膜において、前記反強磁性体がＮｉＯ上にＣｏＯを１０から４０オングストローム積層した２層膜であることを特徴とする磁気抵抗効果膜が、特願平７−１３６６７０号公報に開示されている。
　　　【０００９】
　また、磁気抵抗効果素子の下地層として、Ｓｉ３Ｎ４、（５０ｎｍ）／Ｈｆ（５ｎｍ）／Ｔａ（５ｎｍ）を用いた場合については、上述の特開平７−２６２５２９号公報の実施例に記述がある。
　　　【００１０】
　　【発明が解決しようとする課題】
　従来技術における下地層／フリー磁性層／非磁性層／固定磁性層／反強磁性層という基本構成をもつ磁気抵抗効果素子は、２００℃以上でのアニールにより抵抗変化率が大きく低下する。このタイプの磁気抵抗効果素子では、反強磁性層から固定磁性層へ印加される交換結合磁界を得るために、２００℃以上の温度での熱処理の必要なものが多い。ところが、この工程で非磁性層とフリー磁性層及び固定磁性層との間の界面が劣化するために、磁気抵抗変化率が低下するのである。
　　　【００１１】
　また、熱処理を必要としないタイプの反強磁性層を用いた場合においても、記録再生ヘッドを実際に作製する段階では書き込みヘッド部のレジスト硬化工程が不可欠である。そのため、この工程に２００℃以上の温度での熱処理が必要になるので、実ヘッドに加工した段階での磁気抵抗効果膜の抵抗変化率が大幅に低下しており、その結果、設計通りの出力値が得られないという問題があった。
　　　【００１２】
　本発明の目的は、十分大きな抵抗変化率、反強磁性層から固定磁性層へ印加される十分小さな交換結合磁界、及びフリー磁性層の十分小さな保磁力を確保した上で、２００℃以上での耐熱性を確保した、磁気抵抗変化素子、並びにこれを用いた磁気抵抗効果センサ、磁気抵抗検出システム及び磁気記憶システムを提供することにある。
　　　【００１３】
　　【課題を解決するための手段】
　本発明の磁気抵抗効果素子は、基体上に下地層を介して、磁性層／非磁性層／磁性層／反強磁性層、又は反強磁性層／磁性層／非磁性層／磁性層が順次形成されたものである。そして、前記下地層は、材質の異なる二以上の金属層が積層されてなる。具体例を述べれば、これらの金属層は、Ｔａ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｗ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｉｒ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｎｂ及びＶの群がら選ばれた一の金属又は二以上の合金からなる。
　　　【００１４】
　２種の異なる格子定数を持つ金属同士を数ｎｍレベルで積層させると、後から形成された金属膜は格子のミスマッチングにより結晶が形成されにくい状態となる。従って、この金属膜は適当な膜厚においてはアモルファスになる。そして、下地層上にフリー磁性層又は反強磁性層が形成されることになるが、このとき、下地層との界面エネルギー、表面エネルギー、及び膜内部でのエネルギーを最少にする構造及び結晶方位で、フリー磁性層又は反強磁性層に結晶成長又はアモルファス化が生じる。ところが、本発明の場合は、下地層が結晶性を持たないため界面エネルギーをほとんど無視することができ、従ってフリー磁性層又は反強磁性層は本来成長したい結晶状態及び方向に自由に成長することができる。
　　　【００１５】
　ところで、スピンバルブを構成する材料は、フリー磁性層としてＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、アモルファス材料（例えばＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒ系材料）などが、また反強磁性層としてＮｉＭｎ、ＩｒＭｎ、ＰｄＭｎ、ＰｔＭｎ、ＲｈＭｎ、ＦｅＭｎ等が有力な候補として考えられている。これらのうちＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅなどは本来最密面を膜面に垂直方向に向いたｆｃｃになるのが、またアモルファス材料は本来アモルファスになるのが、さらにＮｉＭｎ、ＩｒＭｎ、ＰｄＭｎ、ＰｔＭｎ、ＲｈＭｎは最密面を膜面垂直方向に向けたｆｃｔ構造になるのが、そしてＦｅＭｎは最密面を膜面垂直方向に向けたｆｃｃ構造になるのが、それぞれエネルギー的な面から最も安定な構造である。同時にこれらの構造は、フリー磁性層ならば保磁力が最少になる構造であるし、反強磁性層から固定磁性層に印加される交換結合磁界、及び磁気抵抗変化率が最大になる方向でもある。そしてこれらの特性は、フリー磁性層及び反強磁性層共にスピンバルブヘッドの実用性において最も有効な特性なのである。さらに、これらの構造は、エネルギー的に最も安定な構造であるがゆえに、高温下においても他層との原子の移動が生じにくいため、拡散が起こりにくい。従って熱処理による劣化を防ぐこともできるわけである。
　　　【００１６】
　以上により、スピンバルブ膜として、スピンバルブ素子として、又はそれを適用した記録再生ヘッド、記録再生システム、及びハードディスク装置として、出力値、出力波形、及びビットエラーレートにおいて良好な特性が得られるとともに、熱的な信頼性においても優れた特性を得ることができるのである。
　　　【００１７】
　　【発明の実施の形態】
　本発明を適用したシールド型の磁気抵抗効果センサとしては、図１及び図２のに示す構造のものを用いることができる。
　　　【００１８】
　図１の磁気抵抗効果センサでは、基板１上に下シールド層２、下ギャップ層３、磁気抵抗効果素子６を積層させる。その上にギャップ規定絶縁層７を積層させることもある。下シールド層２は適当な大きさにフォトレジスト（ＰＲ）工程によりパターン化されることが多い。磁気抵抗効果素子６はＰＲ工程により適当な大きさ形状にパターン化されており、その端部に接するように縦バイアス層４及び下電極層５が順次積層されている。その上に上ギャップ層８及び上シールド層９が順次積層されている。
　　　【００１９】
　図２の磁気抵抗効果センサでは、基板１１上に下シールド層１２、下ギャップ層１３、磁気抵抗効果素子１６を積層させる。下シールド層１２は適当な大きさにＰＲ工程によりパターン化されることが多い。磁気抵抗効果素子１６はＰＲ工程により適当な大きさ形状にパターン化されており、その上部に一部重なるように縦バイアス層１４及び下電極層１５が順次積層されている。その上に上ギャップ層１８及び上シールド層１９が順次積層されている。
　　　【００２０】
　図１及び図２のタイプの、下シールド層としては、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ合金、ＦｅＡｌＳｉ、窒化鉄系材料等を用いることができ、その膜厚は０．３〜１０μｍの範囲で適用可能である。下ギャップ層は、アルミナ、ＳｉＯ２、窒化アルミニウム、窒化シリコン、ダイヤモンドライクカーボン等が適用可能であり、０．０１〜０．２０μｍ範囲での使用が望ましい。下電極層としては、Ｚｒ、Ｔａ、Ｍｏからなる単体又は合金又は混合物が望ましく、膜厚範囲は０．０１〜０．１０μｍがよい。縦バイアス層としては、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒ、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ＩｒＭｎ、ＰｔＰｄＭｎ、ＲｅＭｎ、ＰｔＭｎ、ＣｒＭｎ、Ｎｉ酸化物、鉄酸化物、Ｎｉ酸化物とＣｏ酸化物の混合物、Ｎｉ酸化物とＦｅ酸化物の混合物、Ｎｉ酸化物／Ｃｏ酸化物二層膜、Ｎｉ酸化物／Ｆｅ酸化物二層膜等を用いることができる。ギャップ規定絶縁層としては、アルミナ、ＳｉＯ２、窒化アルミニウム、窒化シリコン、ダイヤモンドライクカーボン等が適用可能であり、０．００５〜０．０５μｍ範囲での使用が望ましい。上ギャップ層は、アルミナ、ＳｉＯ２、窒化アルミニウム、窒化シリコン、ダイヤモンドライクカーボン等が適用可能であり、０．０１〜０．２０μｍ範囲での使用が望ましい。上シールド層には、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒ、又はＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ合金、ＦｅＡｌＳｉ、窒化鉄系材料等を用いることができ、その膜厚は０．３〜１０μｍの範囲で適用可能である。
　　　【００２１】
　これらのシールド型の磁気抵抗効果センサは、インダクティブコイルによる書き込みヘッド部を形成することにより、記録再生一体型ヘッドとして用いることができるようになる。図３は記録再生ヘッドの概念図である。記録再生ヘッドは、本発明の磁気抵抗効果センサを用いた再生ヘッドと、インダクティブ型の記録ヘッドとからなる。ここでは長手磁気記録用の記録ヘッドとの搭載例を示したが、本発明の磁気抵抗効果素子を垂直磁気記録用ヘッドと組み合わせ、垂直記録に用いてもよい。
　　　【００２２】
　記録再生ヘッドは、基体５０上に下部シールド膜８２、磁気抵抗効果素子４５及び電極４０、上部シールド膜８１からなる再生ヘッドと、下部磁性膜８４、コイル４１、上部磁性膜８４からなる記録ヘッドとを形成してなる。この際、上部シールド膜８１と下部磁性膜８４とを共通にしてもかまわない。この記録再生ヘッドにより、記録媒体上に信号を書き込み、また、記録媒体から信号を読み取るのである。再生ヘッドの感知部分と、記録ヘッドの磁気ギャップはこのように同一スライダ上に重ねた位置に形成することで、同一トラックに同時に位置決めができる。この記録再生ヘッドをスライダに加工し、磁気記録再生装置に搭載した。
　　　【００２３】
　図４は本発明の磁気抵抗効果素子を用いた磁気記録再生装置の概念図である。ヘッドスライダー９０を兼ねる基板５０上に磁気抵抗効果素子４５及び電極膜４０を形成し、これを磁気記録媒体９１上に位置決めして再生を行う。磁気記録媒体９１は回転し、ヘッドスライダー９０は磁気記録媒体９１の上を、０．２μｍ以下の高さ、又は接触状態で対向して相対運動する。この機構により、磁気抵抗効果素子４５は磁気記録媒体９１に記録された磁気的信号を、その漏れ磁界から読み取ることのできる位置に設定されるのである。
　　　【００２４】
　図５乃至図１２は本発明に係る磁気抵抗効果素子の膜構成の概念図である。図５の磁気抵抗効果素子は、基体１００上に、下地層１０１、第１フリー磁性層１０２、非磁性層１０４、ＭＲエンハンス層１０５、固定磁性層１０６、反強磁性層１０７及び保護層１０８を順次積層した構造である。図６の磁気抵抗効果素子は、基体１００上に、下地層１０１、第１フリー磁性層１０２、第２フリー磁性層１０３、非磁性層１０４、ＭＲエンハンス層１０５、固定磁性層１０６、反強磁性層１０７及び保護層１０８を順次積層した構造である。図７の磁気抵抗効果素子は、基体１００上に、下地層１０１、第１フリー磁性層１０２、非磁性層１０４、固定磁性層１０６、反強磁性層１０７及び保護層１０８を順次積層した構造である。図８の磁気抵抗効果素子は、基体１００上に、下地層１０１、第１フリー磁性層１０２、第２フリー磁性層１０３、非磁性層１０４、固定磁性層１０６、反強磁性層１０７及び保護層１０８を順次積層した構造である。図９の磁気抵抗効果素子は、基体１００上に、下地層１０１、反強磁性層１０７、固定磁性層１０６、ＭＲエンハンス層１０５、非磁性層１０４、第１フリー磁性層１０２及び保護層１０８を順次積層した構造である。図１０の磁気抵抗効果素子は、基体１００上に、下地層１０１、反強磁性層１０７、固定磁性層１０６、ＭＲエンハンス層１０５、非磁性層１０４、第２フリー磁性層１０３、第１フリー磁性層１０２及び保護層１０８を順次積層した構造である。図１１の磁気抵抗効果素子は、基体１００上に、下地層１０１、反強磁性層１０７、固定磁性層１０６、非磁性層１０４、第１フリー磁性層１０２及び保護層１０８を順次積層した構造である。図１２の磁気抵抗効果素子は、基体１００上に、下地層１０１、反強磁性層１０７、固定磁性層１０６、非磁性層１０４、第２フリー磁性層１０３、第１フリー磁性層１０２及び保護層１０８を順次積層した構造である。
　　　【００２５】
　下地層としては、２種以上の金属、具体的には、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ａｕ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｎｂ、Ｖ等からなる多層膜を用いる。例えば、０．２〜６．０ｎｍのＴａ、０．２〜１．５ｎｍのＨｆ、又は０．２〜２．５ｎｍのＺｒを用いる。
　　　【００２６】
　第１フリー磁性層及び第２フリー磁性層としては、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ合金又はアモルファス磁性材料を用いることができる。膜厚は１〜１０ｎｍ程度が適当であり、望ましくは、０．１〜５ｎｍ程度が適当である。非磁性層としてはＣｕ、Ｃｕに１〜２０ａｔ％程度のＡｇを添加した材料、Ｃｕに１〜２０ａｔ％程度のＲｅを添加した材料、Ｃｕ−Ａｕ合金を用いることができる。膜厚は２〜４ｎｍが望ましい。ＭＲエンハンス層としてはＣｏ、ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ等、又はＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ合金又はアモルファス磁性材料を用いる。膜厚は０．５〜５ｎｍ程度が望ましい。ＭＲエンハンス層を用いない場合は、用いた場合に比べて若干ＭＲ比が低下するが、用いない分だけ作製に要する工程数は低減する。固定磁性層としては、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅをベースにするグループからなる単体、合金、又は積層膜を用いる。膜厚は１〜５０ｎｍ程度が望ましい。反強磁性層としては、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ＩｒＭｎ、ＰｔＰｄＭｎ、ＲｅＭｎ、ＰｔＭｎ、ＣｒＭｎ、Ｎｉ酸化物、Ｆｅ酸化物、Ｎｉ酸化物とＣｏ酸化物の混合物、Ｎｉ酸化物とＦｅ酸化物の混合物、Ｎｉ酸化物／Ｃｏ酸化物２層膜、Ｎｉ酸化物／Ｆｅ酸化物２層膜などを用いることができる。保護層としてはＡｌ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉからなるグループの酸化物又は窒化物、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｉｒ、Ｓｉ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃからなるグループ、又はそれらの混合物、又は多層膜を用いることができる。保護層を用いることにより耐食性は向上するが、用いない場合は逆に製造工程数が低減し生産性が向上する。
　　　【００２７】
　　【実施例】
　はじめに、本発明のスピンバルブと比較するために、図５の構成の磁気抵抗効果素子において、下地層１０１に５ｎｍ膜厚のＨｆ単層膜を用いた場合の諸特性を調べた。この際、基体１００に厚さ１．１ｍｍのコーニング７０５９ガラス基板、第１フリー磁性層１０２に８．０ｎｍのＮｉ８１Ｆｅ１９（ａｔ％、スパッタにより成膜する際のターゲット組成であり膜組成とは異なる、以下の元素についても同じ）、非磁性層１０４に２．８ｎｍのＣｕ、ＭＲエンハンス層１０５に０．４ｎｍのＣｏ９０Ｆｅ１０（ａｔ％）、固定磁性層１０６に２．６ｎｍのＮｉ８１Ｆｅ１９（ａｔ％）、反強磁性層１０７に３０ｎｍのＮｉ４６Ｍｎ５４（ａｔ％）、保護層１０８に３．０ｎｍのＴａを用いた。ＮｉＭｎ層から固定磁性層に交換結合力が印加されるようにするために、成膜後に２×１０−６Ｐａの真空中において、２７０℃、５時間の熱処理を施した。その結果、フリー磁性層の保磁力２．５Ｏｅ、反強磁性層から固定磁性層へ印加される交換結合磁界４６０Ｏｅ、磁気抵抗効果比２．８％が得られた。
　　　【００２８】
　次に、図５の構成の磁気抵抗効果素子において、下地層１０１に二層膜を用い、第１下地層の膜厚を一定として、第２下地層の膜厚を変化させた場合の諸特性を調べた。この際、基体１００に厚さ１．１ｍｍのコーニング７０５９ガラス基板、第１フリー磁性層１０２に８．０ｎｍのＮｉ８１Ｆｅ１９（ａｔ％）、非磁性層１０４に２．８ｎｍのＣｕ、ＭＲエンハンス層１０５に０．４ｎｍのＣｏ９０Ｆｅ１０（ａｔ％）、固定磁性層１０６に２．６ｎｍのＮｉ８１Ｆｅ１９（ａｔ％）、反強磁性層１０７に３０ｎｍのＮｉＭｎ、保護層１０８に３．０ｎｍのＴａを用いた。ＮｉＭｎ層から固定磁性層に交換結合力が印加されるようにするために、成膜後に２×１０−６Ｐａの真空中において、２７０℃、５時間の熱処理を施した。第１下地層には３ｎｍのＨｆを用い、第２下地層に用いたＴａの膜厚を変化させた。
　　　【００２９】
　この場合のフリー磁性層の保磁力ＨｃとＴａ膜厚との関係を図１３に、反強磁性層から固定磁性層に印加される交換結合磁界ＨｅｘとＴａ膜厚との関係を図１４に、磁気抵抗効果比（ＭＲ比）とＴａ膜厚との関係を図１５に示す。Ｔａ層の膜厚が２．０ｎｍのときにフリー磁性層のＨｃは最少になり、Ｈｅｘ及びＭＲ比は最大になった。これは、Ｔａ層の膜厚が２ｎｍのときに、フリー磁性層と接しているＴａ層の最上近傍の原子状態が、フリー磁性層の結晶成長にとって最も有利な状態になっているためと考える。これよりも膜厚が薄いときはＴａ層の原子構造に第１下地層のＨｆの構造を反映するために、またこれよりも厚いときはＴａ層の結晶成長が優位に生じるために、Ｔａ層の状態が最適でなくなると思われる。
　　　【００３０】
　次に、図５の構成の磁気抵抗効果素子において、下地層１０１に２層膜を用い、第２下地層の膜厚を一定として、第１下地層の膜厚を変化させた場合の諸特性を調べた。このとき、基体１００に厚さ１．１ｍｍのコーニング７０５９ガラス基板、第１フリー磁性層１０２に８．０ｎｍのＮｉ８１Ｆｅ１９（ａｔ％）、非磁性層１０４に２．８ｎｍのＣｕ、ＭＲエンハンス層１０５に０．４ｎｍのＣｏ９０Ｆｅ１０（ａｔ％）、固定磁性層１０６に２．６ｎｍのＮｉ８１Ｆｅ１９（ａｔ％）、反強磁性層１０７に３０ｎｍのＮｉＭｎ、保護層１０８に３．０ｎｍのＴａを用いた。ＮｉＭｎ層から固定磁性層に交換結合力が印加されるようにするために、成膜後に２×１０−６Ｐａの真空中において、２７０℃、５時間の熱処理を施した。第２下地層には２ｎｍのＴａを用い、第１下地層に用いたＨｆの膜厚を変化させた。
　　　【００３１】
　この場合のフリー磁性層の保磁力ＨｃとＨｆ膜厚との関係を図１６に、反強磁性層から固定磁性層に印加される交換結合磁界ＨｅｘとＨｆ膜厚との関係を図１７に、磁気抵抗効果比（ＭＲ比）とＨｆ膜厚との関係を図１８に示す。Ｈｆ層の膜厚が２〜３ｎｍのときにフリー磁性層のＨｃは最少になり、Ｈｅｘ及びＭＲ比は最大になった。これは、Ｈｆ層の膜厚が２〜３ｎｍのときに、フリー磁性層と接しているＴａ層の最上近傍の原子状態が、フリー磁性層の結晶成長にとって最も有利な状態になっているためと考える。これよりも膜厚が薄いときはＴａ層の原子構造に第１下地層のＨｆの構造が反映されないために、またこれよりも厚いときはＨｆ層の影響が強すぎるために、Ｔａ層の状態が最適でなくなるためと思われる。
　　　【００３２】
　次に、図５の構成の磁気抵抗効果素子において、下地層１０１に２層膜を用いた場合の諸特性を調べた。この際、基体１００に厚さ１．１ｍｍのコーニング７０５９ガラス基板、第１フリー磁性層１０２に８．０ｎｍのＮｉ８１Ｆｅ１９（ａｔ％）、非磁性層１０４に２．８ｎｍのＣｕ、ＭＲエンハンス層１０５に０．４ｎｍのＣｏ９０Ｆｅ１０（ａｔ％）、固定磁性層１０６に２．６ｎｍのＮｉ８１Ｆｅ１９（ａｔ％）、反強磁性層１０７に３０ｎｍのＮｉＭｎ、保護層１０８に３．０ｎｍのＴａを用いた。ＮｉＭｎ層から固定磁性層に交換結合力が印加されるようにするために、成膜後に２×１０−６Ｐａの真空中において、２７０℃、５時間の熱処理を施した。
　　　【００３３】
　第１下地層／第２下地層にＴａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ａｕ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｎｂ、Ｖからなるグループの組み合わせを用いた場合の、フリー磁性層の保磁力、反強磁性層から固定磁性層に印加される交換結合磁界（Ｏｅ）、磁気抵抗効果比（％）を図１９乃至図２４に示す。図中各項目の１列目がフリー磁性層の保磁力（Ｏｅ）、２列目が交換結合磁界、３列目が磁気抵抗効果比である。
　　　【００３４】
　いずれの場合も下地層にＨｆ単層膜を用いた場合と比較して、磁気抵抗変化率が上昇している。これは、下地層の効果により上に成長した層の結晶構造が改善されたことにより、２７０℃、５時間の熱処理後においてもＣｕ層とフリー磁性層及び固定磁性層との間の界面拡散が抑えられるためと考えられる。
　　　【００３５】
　次に、図５の構成の磁気抵抗効果素子において、反強磁性層の種類を変えて諸特性を調べた。この際、基体１００に厚さ１．１ｍｍのコーニング７０５９ガラス基板、下地層１０１にＨｆ（３ｎｍ）／Ｔａ（２ｎｍ）２層膜、第１フリー磁性層１０２に８．０ｎｍのＮｉ８１Ｆｅ１９（ａｔ％）、非磁性層１０４に２．８ｎｍのＣｕ、ＭＲエンハンス層１０５に０．４ｎｍのＣＯ９０Ｆｅ１０（ａｔ％）、固定磁性層１０６に２．６ｎｍのＮｉ８１Ｆｅ１９（ａｔ％）、保護層１０８に３．０ｎｍのＴａを用いた。成膜後に、反強磁性層から固定磁性層への交換結合磁界の付与を目的に熱処理を施した。反強磁性層を変えた場合の、Ｈｅｘ及びＭＲ比は図２５のようになる。
　　　【００３６】
　次に、図５乃至図１２の各構成の磁気抵抗効果素子において諸特性を調べた。この際、基体１００は厚さ１．１ｍｍのコーニング７０５９ガラス基板、下地層１０１はＨｆ（３ｎｍ）／Ｔａ（２ｎｍ）２層膜、第１フリー磁性層１０２は６．０ｎｍのＮｉ８１Ｆｅ１９（ａｔ％）、第２フリー磁性層１０３は１．０ｎｍのＣｏ９０Ｆｅ１０（ａｔ％）、非磁性層１０４は２．８ｎｍのＣｕ、ＭＲエンハンス層１０５は１．０ｎｍのＣｏ９０Ｆｅ１０（ａｔ％）、固定磁性層１０６は２．６ｎｍのＮｉ８１Ｆｅ１９（ａｔ％）、反強磁性層１０７は３０ｎｍのＮｉ４６Ｍｎ５４（ａｔ％）、保護層１０８は３．０ｎｍのＴａとした。成膜後に、反強磁性層から固定磁性層への交換結合磁界の付与を目的に、２７０℃、５時間の熱処理を施した。それぞれの場合の諸特性を図２６に示す。
　　　【００３７】
　次に、本発明に適用できる磁気抵抗効果素子の例として種々の磁性層を用いて磁気抵抗効果素子を試作して、抵抗変化率、比抵抗、及び比抵抗変化量を測定した。図５の構成の磁気抵抗効果素子において、第１フリー磁性層１０２の種類を変えて諸特性を調べた。この際、基体１００に厚さ１．１ｍｍのコーニング７０５９ガラス基板、下地層１０１にＨｆ（３ｎｍ）／Ｔａ（２ｎｍ）２層膜、非磁性層１０４に２．８ｎｍの、Ａｇ１Ｃｕ９９（ａｔ％）、ＭＲエンハンス層１０５に１ｎｍのＣｏ９０Ｆｅ１０（ａｔ％）、固定磁性層１０６に２．６ｎｍのＮｉ８１Ｆｅ１９（ａｔ％）、保護層１０８に３．０ｎｍのＴａを用いた。成膜後に、反強磁性層から固定磁性層への交換結合磁界の付与を目的に熱処理を施した。第１フリー磁性層を変えた場合のＨｅｘ及びＭＲ比は図２７のようになる。
　　　【００３８】
　次に、ガラス基板／Ｈｆ（３ｎｍ）／Ｔａ（２ｎｍ）／Ｎｉ８２Ｆｅ１８（３ｎｍ）／Ｒｕ（０．４ｎｍ）／Ｎｉ８２Ｆｅ１８（３ｎｍ）／Ｃｕ（２．５ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（３．０ｎｍ）／Ｎｉ４６Ｍｎ５４（３０ｎｍ）という構成で磁気抵抗効果素子を作成した。成膜はマグネトロンスパッタ装置により、５００Ｏｅの印加磁界中で行った。この磁気抵抗効果素子を成膜磁界に平行な方向に磁界を印加し、Ｍ−Ｈ曲線を描かせたところ、４．８％という抵抗変化率が得られた。この構成の膜では１μｍ幅にパターン化した素子においても磁界感度が良好であった。これは、Ｎｉ８２Ｆｅ１８（３ｎｍ）／Ｒｕ（０．４ｎｍ）／Ｎｉ８２Ｆｅ１８（３ｎｍ）部の２つのＮｉ８２Ｆｅ１８層がＲｕを通してアンチフェロ的にカップリングしているためにフリー磁性層の実効的な磁化が非常に小さく、固定磁性層とフリー磁性層との間の静磁結合が小さくなるためと考えられる。この素子の比抵抗は印加磁場零で２９μΩｃｍであり、比抵抗変化量は１．５μΩｃｍになった。
　　　【００３９】
　次に、ガラス基板／Ｈｆ（３ｎｍ）／Ｔａ（２ｎｍ）／Ｎｉ８２Ｆｅ１８（８ｎｍ）／Ｃｕ（２．５ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ｒｕ（０．４ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ｎｉ４６Ｍｎ５４（３０ｎｍ）という構成で磁気抵抗効果素子を作成した。成膜はマグネトロンスパッタ装置により、５００Ｏｅの印加磁界中で行った。この磁気抵抗効果素子を成膜磁界に平行な方向に磁界を印加し、Ｍ−Ｈ曲線を描かせたところ、４．９％という抵抗変化率が得られた。この構成の膜では１μｍ幅にパターン化した素子においても磁界感度が良好であった。これは、Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ｒｕ（０．４ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）部の２つのＣｏＦｅ層がＲｕを通してアンチフェロ的にカップリングしているためにフリー磁性層の実効的な磁化が非常に小さく、固定磁性層とフリー磁性層との間の静磁結合が小さくなるためと考えられる。この素子の比抵抗は印加磁場零で２８μΩｃｍであり、比抵抗変化量は１．３μΩｃｍになった。
　　　【００４０】
　次に、ガラス基板／Ｈｆ（３ｎｍ）／Ｔａ（２ｎｍ）／Ｎｉ４６Ｍｎ５４（３０ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（３ｎｍ）／Ｒｕ（０．４ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（３ｎｍ）／Ｃｕ（２．５ｎｍ）／Ｃｏ９２Ｚｒ３Ｎｂ５（３ｎｍ）Ｒｕ（０．４ｎｍ）／Ｃｏ９２Ｚｒ３Ｎｂ５（３ｎｍ）という構成で磁気抵抗効果素子を作成した。成膜はマグネトロンスパッタ装置により、５００Ｏｅの印加磁界中で行った。この磁気抵抗効果素子を成膜磁界に平行な方向に磁界を印加し、Ｍ−Ｈ曲線を描かせたところ、４．５％という抵抗変化率が得られた。この構成の膜では１μｍ幅にパターン化した素子においても磁界感度が良好であった。これは、Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ｒｕ（０．４ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）の２つのＣｏＦｅ層及びＣｏ９２Ｚｒ３Ｎｂ５（３ｎｍ）／Ｒｕ（０．４ｎｍ）／Ｃｏ９２Ｚｒ３Ｎｂ５（３ｎｍ）部の２つのＣｏ９２Ｚｒ３Ｎｂ５層がＲｕを通してアンチフェロ的にカップリングしているためにフリー磁性層の実効的な磁化が非常に小さく、固定磁性層とフリー磁性層との間の静磁結合が小さくなるためと考えられる。この素子の比抵抗は印加磁場零で３８μΩｃｍであり、比抵抗変化量は１．７μΩｃｍになった。
　　　【００４１】
　次に、これらの磁気抵抗効果素子をシールド型の磁気抵抗効果センサに適用した例を示す。はじめに、本発明の磁気抵抗効果素子を図１の磁気抵抗効果センサに用いた。このとき、下シールド層としてはＮｉＦｅ、下ギャップ層としてはアルミナを用いた。磁気抵抗効果素子としては図５の構成を用い、下地層１０１にＨｆ（３ｎｍ）／Ｔａ（２ｎｍ）２層膜、第１フリー磁性層１０２に８．０ｎｍのＮｉ８１Ｆｅ１９（ａｔ％）、非磁性層１０４に２．８ｎｍのＣｕ、ＭＲエンハンス層１０５に０．４ｎｍのＣｏ９０Ｆｅ１０（ａｔ％）、固定磁性層１０６に２．６ｎｍのＮｉ８１Ｆｅ１９（ａｔ％）、反強磁性層１０７に３０ｎｍのＮｉ４６Ｍｎ５４（ａｔ％）、保護層１０８に３．０ｎｍのＴａを用いた。成膜後に、反強磁性層から固定磁性層への交換結合磁界の付与を目的に熱処理を施した。さらにこれを、ＰＲ工程により１×１μｍの大きさに加工して用いた。この端部に接するようにＣｏＣｒＰｔとＭｏ下電極層を積層した。上ギャップ層としてはアルミナ、上シールド層としてはＮｉＦｅを用いた。このヘッドを図３のような記録再生一体型ヘッドに加工及びスライダ加工し、ＣｏＣｒＴａ系媒体上にデータを記録再生した。この際、書き込みトラック幅は１．５μｍ、書き込みギャップは０．２μｍ、読み込みトラック幅は１．０μｍ、読み込みギャップは０．２１μｍとした。媒体の保磁力は２．５ｋＯｅである。
　　　【００４２】
　記録マーク長を変えて再生出力を測定したところ、再生出力が半減するマーク長で周波数が１５５ｋＦＣＩとなった。再生出力はｐｅａｋｔｏｐｅａｋで１．２ｍＶであり、ノイズの無い対称性の良好な波形が得られた。Ｓ／Ｎは２６．４ｄＢ、エラーレートは１０−６以下であった。また、このヘッドを８０℃、５００Ｏｅの中で環境試験を行ったが２５００時間までの間でエラーレートは全く変化しなかった。また、このヘッドを電流密度２×１０７Ａ／ｃｍ２、環境温度８０℃という条件のもとで通電試験を行ったところ、１０００時間まで抵抗値、抵抗変化率共に変化が見られなかった。
　　　【００４３】
　次に、本発明の磁気抵抗効果素子を図１の磁気抵抗効果センサに用いた。このとき、下シールド層としてはＮｉＦｅ、下ギャップ層としてはアルミナを用いた。磁気抵抗効果素子としては図５の構成を用い、下地層１０１にＷ（３ｎｍ）／Ｔａ（２ｎｍ）２層膜、第１フリー磁性層１０２に８．０ｎｍのＮｉ８１Ｆｅ１９（ａｔ％）、非磁性層１０４に２．８ｎｍのＣｕ、ＭＲエンハンス層１０５に０．４ｎｍのＣＯ９０Ｆｅ１０（ａｔ％）、固定磁性層１０６に２．６ｎｍのＮｉ８１Ｆｅ１９（ａｔ％）、反強磁性層１０７に３０ｎｍのＮｉ４６Ｍｎ５４（ａｔ％）、保護層１０８に３．０ｎｍのＴａを用いた。成膜後に、反強磁性層から固定磁性層への交換結合磁界の付与を目的に熱処理を施した。さらにこれを、ＰＲ工程により１×１μｍの大きさに加工して用いた。この端部に接するようにＣｏＣｒＰｔとＭｏ下電極層を積層した。上ギャップ層としてはアルミナ、上シールド層としてはＮｉＦｅを用いた。このヘッドを図３のような記録再生一体型ヘッドに加工およびスライダ加工し、ＣｏＣｒＴａ系媒体上にデータを記録再生した。この際、書き込みトラック幅は１．５μｍ、書き込みギャップは０．２μｍ、読み込みトラック幅は１．０μｍ、読み込みギャップは０．２１μｍとした。媒体の保磁力は２．５ｋＯｅである。
　　　【００４４】
　記録マーク長を変えて再生出力を測定したところ、再生出力が半減するマーク長で周波数が１５０ｋＦＣＩとなった。再生出力はｐｅａｋｔｏｐｅａｋで１．１ｍＶであり、ノイズの無い対称性の良好な波形が得られた。Ｓ／Ｎは２６．０ｄＢ、エラーレートは１０−６以下であった。また、このヘッドを８０℃、５００Ｏｅの中で環境試験を行ったが２５００時間までの間でエラーレートは全く変化しなかった。また、このヘッドを電流密度２×１０７Ａ／ｃｍ２、環境温度８０℃という条件のもとで通電試験を行ったところ、１０００時間まで抵抗値、抵抗変化率共に変化が見られなかった。
　　　【００４５】
　次に、本発明の磁気抵抗効果素子を図１の磁気抵抗効果センサに用いた。このとき、下シールド層としてはＮｉＦｅ、下ギャップ層としてはアルミナを用いた。磁気抵抗効果素子としては図５の構成を用い、下地層１０１にＺｒ（３ｎｍ）／Ｔａ（２ｎｍ）２層膜、第１フリー層１０２に８．０ｎｍのＮｉ８１Ｆｅ１９（ａｔ％）、非磁性層１０４に２．８ｎｍのＣｕ、ＭＲエンハンス層１０５に０．４ｎｍのＣｏ９０Ｆｅ１０（ａｔ％）、固定磁性層１０６に２．６ｎｍのＮｉ８１Ｆｅ１９（ａｔ％）、反強磁性層１０７に３０ｎｍのＮｉ４６Ｍｎ５４（ａｔ％）、保護層１０８に３．０ｎｍのＴａを用いた。成膜後に、反強磁性層から固定磁性層への交換結合磁界の付与を目的に熱処理を施した。さらにこれを、ＰＲ工程により１×１μｍの大きさに加工して用いた。この端部に接するようにＣｏＣｒＰｔとＭｏ下電極層を積層した。上ギャップ層としてはアルミナ、上シールド層としてはＮｉＦｅを用いた。このヘッドを図３のような記録再生一体型ヘッドに加工およびスライダ加工し、ＣｏＣｒＴａ系媒体上にデータを記録再生した。この際、書き込みトラック幅は１．５μｍ、書き込みギャップは０．２μｍ、読み込みトラック幅は１．０μｍ、読み込みギャップは０．２１μｍとした。媒体の保磁力は２．５ｋＯｅである。
　　　【００４６】
　記録マーク長を変えて再生出力を測定したところ、再生出力が半減するマーク長で周波数が１５８ｋＦＣＩとなった。再生出力はｐｅａｋｔｏｐｅａｋで１．１ｍＶであり、ノイズの無い対称性の良好な波形が得られた。Ｓ／Ｎは２６．３ｄＢ、エラーレートは１０−６以下であった。また、このヘッドを８０℃、５００Ｏｅの中で環境試験を行ったが２５００時間までの間でエラーレートは全く変化しなかった。また、このヘッドを電流密度２×１０７Ａ／ｃｍ２、環境温度８０℃という条件のもとで通電試験を行ったところ、１０００時間まで抵抗値、抵抗変化率共に変化が見られなかった。
　　　【００４７】
　次に、本発明の磁気抵抗効果素子を図２の磁気抵抗効果センサに用いた。このとき、下シールド層としてはＦｅＴａＮ、下ギャップ層としてはアモルファスカーボン、磁気抵抗効果素子としては図６の構成を用い、下地層１０１にＴａ（５ｎｍ）／Ｈｆ（２ｎｍ）２層膜、第１フリー磁性層１０２に６．０ｎｍのＮｉ８１Ｆｅ１９（ａｔ％）、第２フリー磁性層１０３に１．０ｎｍのＣｏ９０Ｆｅ１０（ａｔ％）、非磁性層１０４に２．８ｎｍのＣｕ、ＭＲエンハンス層１０５に１．０ｎｍのＣｏ９０Ｆｅ１０（ａｔ％）、固定磁性層１０６に２．６ｎｍのＮｉ８１Ｆｅ１９（ａｔ％）、反強磁性層１０７に３０ｎｍのＮｉ４６Ｍｎ５４（ａｔ％）、保護層１０８に３．０ｎｍのＴａを用いた。成膜後に、反強磁性層から固定磁性層への交換結合磁界の付与を目的に熱処理を施した。さらにこれを、ＰＲ工程により１×１μｍの大きさに加工して用いた。この素子部に一部重なるようにＣｏＣｒＰｔとＭｏ下電極層を積層した。上ギャップ層としてはアルミナ、上シールド層としてはＮｉＦｅを用いた。このヘッドを図３のような記録再生一体型ヘッドに加工及びスライダ加工し、ＣｏＣｒＴａ系媒体上にデータを記録再生した。この際、書き込みトラック幅は１．５μｍ、書き込みギャップは０．２μｍ、読み込みトラック幅は１．０μｍ、読み込みギャップは０．２１μｍとした。媒体の保磁力は２．５ｋＯｅである。
　　　【００４８】
　記録マーク長を変えて再生出力を測定したところ、再生出力が半減するマーク長で周波数が１６０ｋＦＣＩとなった。再生出力はｐｅａｋｔｏｐｅａｋで１．８ｍＶであり、ノイズの無い対称性の良好な波形が得られた。Ｓ／Ｎは２６．８ｄＢ、エラーレートは１０−６以下であった。また、このヘッドを８０℃、５００Ｏｅの中で環境試験を行ったが２５００時間までの間でエラーレートは全く変化しなかった。また、このヘッドを電流密度２×１０７Ａ／ｃｍ２、環境温度８０℃という条件のもとで通電試験を行ったところ、１０００時間まで抵抗値、抵抗変化率共に変化が見られなかった。
　　　【００４９】
　次に、本発明の磁気抵抗効果素子を図２の磁気抵抗効果センサに用いた。このとき、下シールド層としてはＦｅＴａＮ、下ギャップ層としてはアモルファスカーボン、磁気抵抗効果素子としては図６の構成を用い、下地層１０１にＴａ（５ｎｍ）／Ｗ（２ｎｍ）２層膜、第１フリー磁性層１０２に６．０ｎｍのＮｉ８１Ｆｅ１９（ａｔ％）第２フリー磁性層１０３に１．０ｎｍのＣｏ９０Ｆｅ１０（ａｔ％）、非磁性層１０４に２．８ｎｍのＣｕ、ＭＲエンハンス層１０５に１．０ｎｍのＣｏ９０Ｆｅ１０（ａｔ％）、固定磁性層１０６に２．６ｎｍのＮｉ８１Ｆｅ１９（ａｔ％）、反強磁性層１０７に３０ｎｍのＮｉ４６Ｍｎ５４（ａｔ％）、保護層１０８に３．０ｎｍのＴａを用いた。成膜後に、反強磁性層から固定磁性層への交換結合磁界の付与を目的に熱処理を施した。さらにこれを、ＰＲ工程により１×１μｍの大きさに加工して用いた。この素子部に一部重なるようにＣｏＣｒＰｔとＭｏ下電極層を積層した。上ギャップ層としてはアルミナ、上シールド層としてはＮｉＦｅを用いた。このヘッドを図３のような記録再生一体型ヘッドに加工及びスライダ加工し、ＣｏＣｒＴａ系媒体上にデータを記録再生した。この際、書き込みトラック幅は１．５μｍ、書き込みギャップは０．２μｍ、読み込みトラック幅は１．０μｍ、読み込みギャップは０．２１μｍとした。媒体の保磁力は２．５ｋＯｅである。
　　　【００５０】
　記録マーク長を変えて再生出力を測定したところ、再生出力が半減するマーク長で周波数が１６０ｋＦＣＩとなった。再生出力はｐｅａｋｔｏｐｅａｋで１．６ｍＶであり、ノイズの無い対称性の良好な波形が得られた。Ｓ／Ｎは２６．４ｄＢ、エラーレートは１０−６以下であった。また、このヘッドを８０℃、５００Ｏｅの中で環境試験を行ったが２５００時間までの間でエラーレートは全く変化しなかった。また、このヘッドを電流密度２×１０７Ａ／ｃｍ２、環境温度８０℃という条件のもとで通電試験を行ったところ、１０００時間まで抵抗値、抵抗変化率共に変化が見られなかった。
　　　【００５１】
　次に、本発明による反強磁性材料を図２の磁気抵抗効果センサに用いた。このとき、下シールド層としてはＦｅＴａＮ、下ギャップ層としてはアモルファスカーボン、磁気抵抗効果素子としては図６の構成を用い、下地層１０１にＴａ（５ｎｍ）／Ｈｆ（２ｎｍ）２層膜、第１フリー磁性層１０２に６．０ｎｍのＮｉ８１Ｆｅ１９（ａｔ％）第２フリー磁性層１０３に１．０ｎｍのＣｏ９０Ｆｅ１０（ａｔ％）、非磁性層１０４に２．８ｎｍのＣｕ、ＭＲエンハンス層１０５に１．０ｎｍのＣｏ９０Ｆｅ１０（ａｔ％）、固定磁性層１０６に２．６ｎｍのＮｉ８１Ｆｅ１９（ａｔ％）、反強磁性層１０７に３０ｎｍのＮｉ４６Ｍｎ５４（ａｔ％）、保護層１０８に３．０ｎｍのＴａを用いた。成膜後に、反強磁性層から固定磁性層への交換結合磁界の付与を目的に熱処理を施した。さらにこれを、ＰＲ工程により１×１μｍの大きさに加工して用いた。この素子部に一部重なるようにＣｏＣｒＰｔとＭｏ下電極層を積層した。上ギャップ層としてはアルミナ、上シールド層としてはＮｉＦｅを用いた。このヘッドを図３のような記録再生一体型ヘッドに加工及びスライダ加工し、ＣｏＣｒＴａ系媒体上にデータを記録再生した。この際、書き込みトラック幅は１．５μｍ、書き込みギャップは０．２μｍ、読み込みトラック幅は１．０μｍ、読み込みギャップは０．２１μｍとした。媒体の保磁力は２．５ｋＯｅである。
　　　【００５２】
　記録マーク長を変えて再生出力を測定したところ、再生出力が半減するマーク長で周波数が１６０ｋＦＣＩとなった。再生出力はｐｅａｋｔｏｐｅａｋで１．８ｍＶであり、ノイズの無い対称性の良好な波形が得られた。Ｓ／Ｎは２６．８ｄＢ、エラーレートは１０−６以下であった。また、このヘッドを８０℃、５００Ｏｅの中で環境試験を行ったが２５００時間までの間でエラーレートは全く変化しなかった。また、このヘッドを電流密度２×１０７Ａ／ｃｍ２、環境温度８０℃という条件のもとで通電試験を行ったところ、１０００時間まで抵抗値、抵抗変化率共に変化が見られなかった。
　　　【００５３】
　次に、本発明による反強磁性材料を図２の磁気抵抗効果センサに用いた。このとき、下シールド層としてはＦｅＴａＮ、下ギャップ層としてはアモルファスカーボン、磁気抵抗効果素子としては図６の構成を用い、下地層１０１にＴａ（５ｎｍ）／Ｚｒ（２ｎｍ）２層膜、第１フリー磁性層１０２に６．０ｎｍのＮｉ８１Ｆｅ１９（ａｔ％）第２フリー磁性層１０３に１．０ｎｍのＣｏ９０Ｆｅ１０（ａｔ％）、非磁性層１０４に２．８ｎｍのＣｕ、ＭＲエンハンス層１０５に１．０ｎｍのＣｏ９０Ｆｅ１０（ａｔ％）、固定磁性層１０６に２．６ｎｍのＮｉ８１Ｆｅ１９（ａｔ％）、反強磁性層１０７に３０ｎｍのＮｉ４６Ｍｎ５４（ａｔ％）、保護層１０８に３．０ｎｍのＴａを用いた。成膜後に、反強磁性層から固定磁性層への交換結合磁界の付与を目的に熱処理を施した。さらにこれを、ＰＲ工程により１×１μｍの大きさに加工して用いた。この素子部に一部重なるようにＣｏＣｒＰｔとＭｏ下電極層を積層した。上ギャップ層としてはアルミナ、上シールド層としてはＮｉＦｅを用いた。このヘッドを図３のような記録再生一体型ヘッドに加工及びスライダ加工し、ＣｏＣｒＴａ系媒体上にデータを記録再生した。この際、書き込みトラック幅は１．５μｍ、書き込みギャップは０．２μｍ、読み込みトラック幅は１．０μｍ、読み込みギャップは０．２１μｍとした。媒体の保磁力は２．５ｋＯｅである。
　　　【００５４】
　記録マーク長を変えて再生出力を測定したところ、再生出力が半減するマーク長で周波数が１６０ｋＦＣＩとなった。再生出力はｐｅａｋｔｏｐｅａｋで１．７ｍＶであり、ノイズの無い対称性の良好な波形が得られた。Ｓ／Ｎは２６．９ｄＢ、エラーレートは１０−６以下であった。また、このヘッドを８０℃、５００Ｏｅの中で環境試験を行ったが２５００時間までの間でエラーレートは全く変化しなかった。また、このヘッドを電流密度２×１０７Ａ／ｃｍ２、環境温度８０℃という条件のもとで通電試験を行ったところ、１０００時間まで抵抗値、抵抗変化率共に変化が見られなかった。
　　　【００５５】
　次に本発明を適用して作製された磁気ディスク装置の説明をする。磁気ディスク装置はベース上に３枚の磁気ディスクを備え、ベース裏面にヘッド駆動回路及び信号処理回路と入出力インターフェイスとを収めている。外部とは３２ビットのバスラインで接続される。磁気ディスクの両面には６個のヘッドが配置されている。ヘッドを駆動するためのロータリーアクチュエータとその駆動及び制御回路、ディスク回転用スピンドル直結モータが搭載されている。ディスクの直径は４６ｍｍであり、データ面は直径１０ｍｍから４０ｍｍまでを使用する。埋め込みサーボ方式を用い、サーボ面を有しないため高密度化が可能である。本装置は、小型コンピューターの外部記憶装置として直接接続が可能になってる。入出力インターフェイスには、キャッシュメモリを搭載し、転送速度が毎秒５から２０メガバイトの範囲であるバスラインに対応する。また、外部コントローラを置き、本装置を複数台接続することにより、大容量の磁気ディスク装置を構成することも可能である。
　　　【００５６】
　　【発明の効果】
　本発明によれば、基体と磁性層又は反磁性層との間に、材質の異なる二以上の金属層からなる下地層を介在させたことにより、磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果センサ、磁気抵抗検出システム及び磁気記憶システムとして、出力値、出力波形及びビットエラーレートにおいて良好な特性が得られるとともに、熱的な信頼性においても優れた特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
　　【図１】
　本発明に係る磁気抵抗効果素子を用いた磁気抵抗効果センサの構成を示す概念図である。
　　【図２】
　本発明に係る磁気抵抗効果素子を用いた磁気抵抗効果センサの構成を示す概念図である。
　　【図３】
　本発明に係る磁気抵抗効果素子を用いた記録再生ヘッドを示す概念図である。
　　【図４】
　本発明に係る磁気抵抗効果素子を用いた磁気記録再生装置の概念図である。
　　【図５】
　本発明に係る磁気抵抗効果素子を示す断面図である。
　　【図６】
　本発明に係る磁気抵抗効果素子を示す断面図である。
　　【図７】
　本発明に係る磁気抵抗効果素子を示す断面図である。
　　【図８】
　本発明に係る磁気抵抗効果素子を示す断面図である。
　　【図９】
　本発明に係る磁気抵抗効果素子を示す断面図である。
　　【図１０】
　本発明に係る磁気抵抗効果素子を示す断面図である。
　　【図１１】
　本発明に係る磁気抵抗効果素子を示す断面図である。
　　【図１２】
　本発明に係る磁気抵抗効果素子を示す断面図である。
　　【図１３】
　本発明に係る磁気抵抗効果素子における、Ｔａ層膜厚とフリー磁性層Ｈｃとの関係を示すグラフである。
　　【図１４】
　本発明に係る磁気抵抗効果素子における、Ｔａ層膜厚とＨｅｘの関係を示すグラフである。
　　【図１５】
　本発明に係る磁気抵抗効果素子における、Ｔａ層膜厚とＭＲ比との関係を示すグラフである。
　　【図１６】
　本発明に係る磁気抵抗効果素子における、Ｈｆ層膜厚とフリー磁性層のＨｃとの関係を示すグラフである。
　　【図１７】
　本発明に係る磁気抵抗効果素子における、Ｈｆ層膜厚とＨｅｘとの関係を示すグラフである。
　　【図１８】
　本発明に係る磁気抵抗効果素子における、Ｈｆ層膜厚とＭＲ比との関係を示すグラフである。
　　【図１９】
　本発明に係る磁気抵抗効果素子における、第１下地層と第２下地層との組み合わせに対する諸特性を示す図表である。
　　【図２０】
　本発明に係る磁気抵抗効果素子における、第１下地層と第２下地層との組み合わせに対する諸特性を示す図表である。
　　【図２１】
　本発明に係る磁気抵抗効果素子における、第１下地層と第２下地層との組み合わせに対する諸特性を示す図表である。
　　【図２２】
　本発明に係る磁気抵抗効果素子における、第１下地層と第２下地層との組み合わせに対する諸特性を示す図表である。
　　【図２３】
　本発明に係る磁気抵抗効果素子における、第１下地層と第２下地層との組み合わせに対する諸特性を示す図表である。
　　【図２４】
　本発明に係る磁気抵抗効果素子における、第１下地層と第２下地層との組み合わせに対する諸特性を示す図表である。
　　【図２５】
　本発明に係る磁気抵抗効果素子における、反強磁性層の材質に対する諸特性を示す図表である。
　　【図２６】
　図５乃至図１２の各構成の磁気抵抗効果素子における諸特性を示す図表である。
　　【図２７】
　本発明に係る磁気抵抗効果素子における、第１フリー磁性層の材質に対する諸特性を示す図表である。
　　【符号の説明】
　１，１１　　基板
　２，１２　　下シールド層
　３，１３　　下ギャップ層
　４，１４　　縦バイアス層
　５，１５　　下電極層
　６，１６　　磁気抵抗効果素子
　７　　ギャップ規定絶縁層
　８，１８　　上ギャップ層
　９，１９　　上シールド層
　４０　　電極膜
　４１　　コイル
　４２　　磁気抵抗効果素子幅
　４４　　記録トラック幅
　４５　　磁気抵抗効果素子
　５０　　基板
　６４　　媒体からの漏れ磁界
　８１　　固定磁性層磁化
　８２　　フリー磁性層磁化
　８３　　ＡＢＳ面
　９０　　ヘッドスライダー
　９１　　磁気記録媒体
　１００　　基体
　１０１　　下地層
　１０２　　第１フリー磁性層
　１０３　　第２フリー磁性層
　１０４　　非磁性層
　１０５　　ＭＲエンハンス層
　１０６　　固定磁性層
　１０７　　反強磁性層
　１０８　　保護層