(57)【要約】【課題】高電流密度化した際にスピントランスファートルクに起因して素子の出力電圧が低下するのを抑制することが可能な磁気抵抗効果素子を提供する。【解決手段】ＭＲ素子１０は、外部磁場に応じて磁化の向きが変化する磁化自由層２５と、磁化自由層２５の一方の面と接する非磁性介在層２４と、非磁性介在層２４を挟んで磁化自由層２５の反対側に位置するＳｙＡＰ層２３と、ＳｙＡＰ層２３および磁化自由層２５を積層方向に挟むと共にその積層方向に読出電流を流す一対の下部電極１１および上部電極１４とを備える。非磁性介在層２４はＣｕ、Ａｕ、ＡｇまたはＺｎに４ｆ電子を含む元素（具体的には、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＧｄおよびＴｂのうち少なくとも１つの元素）を含有して構成される。【選択図】図５
2008159698.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部磁場に応じて磁化の向きが変化する磁化自由層と、
前記磁化自由層の一方の面と接する非磁性介在層と、
前記非磁性介在層を挟んで前記磁化自由層の反対側に位置する磁化固着層と、
前記磁化固着層、非磁性介在層および磁化自由層からなる積層構造を、その積層方向に挟むように形成され、その積層方向に読出電流を流す一対の電極層と
を備え、
前記非磁性介在層は４ｆ電子を含む元素を含有して構成されている
ことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
前記非磁性介在層は銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）または亜鉛（Ｚｎ）にネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロビウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）およびテルビウム（Ｔｂ）のうち少なくとも１つの元素を含有して構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
前記非磁性介在層はＮｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＧｄおよびＴｂのうちいずれか１つの元素を以下の式を満たす範囲内で含有している
ことを特徴とする請求項２に記載の磁気抵抗効果素子。
０ａｔ％＜Ｎｄ＜１７．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｓｍ＜１４．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｅｕ＜１５．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｇｄ＜１４．４ａｔ％
０ａｔ％＜Ｔｂ＜１５．０ａｔ％
【請求項４】
前記非磁性介在層はＮｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＧｄおよびＴｂのうちいずれか１つの元素を以下の式を満たす範囲内で含有している
ことを特徴とする請求項２に記載の磁気抵抗効果素子。
０ａｔ％＜Ｎｄ＜４．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｓｍ＜３．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｅｕ＜４．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｇｄ＜４．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｔｂ＜３．０ａｔ％
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子を有する
ことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子を有する薄膜磁気ヘッドが一側面に設けられた磁気ヘッドスライダと、
この磁気ヘッドスライダが一端に取り付けられたサスペンションと
を有することを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項７】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子を有する薄膜磁気ヘッドが一側面に設けられた磁気ヘッドスライダと、
この磁気ヘッドスライダが一端に取り付けられたサスペンションと、
このサスペンションの他端を支持するアームと
を含むことを特徴とするヘッドアームアセンブリ。
【請求項８】
磁気記録媒体と、ヘッドアームアセンブリとを備えた磁気ディスク装置であって、
前記ヘッドアームアセンブリは、
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子を有する薄膜磁気ヘッドが一側面に設けられた磁気ヘッドスライダと、
この磁気ヘッドスライダが一端に取り付けられたサスペンションと、
このサスペンションの他端を支持するアームと
を含むことを特徴とする磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁化自由層の材料を改良した磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクなどの磁気記録媒体の情報を再生するにあたっては、磁気抵抗（ＭＲ：Magneto-resistive）効果を示すＭＲ素子を備えた薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。近年では、磁気記録媒体の高記録密度化が進んでいることから、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ：Giant Magneto-resistive）効果を示す巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）利用した薄膜磁気ヘッドが一般的である。このようなＧＭＲ素子としては、例えば、スピンバルブ（ＳＶ：spin valve）型のＧＭＲ素子がある。
【０００３】
このＳＶ型のＧＭＲ素子は、非磁性介在層を介して、磁化方向が一定方向に固着された磁性層（磁化固着層）と、磁化方向が外部からの信号磁場に応じて変化する磁性層（磁化自由層）とが積層されたＳＶ膜を有しており、再生動作の際には、例えば読出電流が積層面内方向に流れるように構成されている。このようなＧＭＲ素子は、特に、ＣＩＰ（Current in Plane）−ＧＭＲ素子と呼ばれる。この場合、ＳＶ膜の２つの磁性層（磁化固着層および磁化自由層）における磁化方向の相対角度に応じてセンス電流を流した際に電気抵抗（すなわち電圧）が変化するようになっている。
【０００４】
最近では、さらなる記録密度の向上に対応するため、再生動作の際に、読出電流がＳＶ膜の積層方向に流れるように構成されたＣＰＰ（Current Perpendicular to the Plane）−ＧＭＲ素子を有する薄膜磁気ヘッドの開発が進められている。このようなＣＰＰ−ＧＭＲ素子は、一般的に、ＳＶ膜と、このＳＶ膜を、絶縁膜を介して再生トラック幅方向に対応する方向に挟んで対向するように配置された一対の磁区制御膜と、これらＳＶ膜および一対の磁区制御膜を積層方向に沿って挟むように形成された一対の電極層とを有している。一対の電極層は、上部および下部シールド膜を兼ねている。このような構成を有するＣＰＰ−ＧＭＲ素子は、再生トラック幅方向の寸法を小さくした場合にＣＩＰ−ＧＭＲ素子と比べて高出力電圧が得られるなどの利点を有している。具体的には、ＣＩＰ−ＧＭＲ素子では、面内方向に読出電流を流すので、再生トラック幅方向の寸法が狭小化するのに伴い読出電流が通過する感磁部分が微小となり、電圧変化量が小さくなってしまうのに対し、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子であれば積層方向に読出電流を流すので、再生トラック幅方向の狭小化による電圧変化量に対する影響は少ない。このような背景から、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子は、さらなる記録密度の向上に対応可能なものとしての期待が高まっている。
【０００５】
ところで、近年の高記録密度化により、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子のサイズは０．１μｍ２以下になってきており、それに伴い素子内の電流密度が１×１０７Ａ／ｃｍ２以上となってきている。このように、素子内の電流密度が高くなると、スピントランスファートルクが発生し、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子の出力電圧が低下してしまう。
【０００６】
このスピントランスファートルクは以下のような原理で発生する。鉄（Ｆｅ）やコバルト（Ｃｏ）などの金属強磁性体の中では、伝導電子のスピン（角運動量の一種で磁気モーメントを担う。）が強磁性体の磁気モーメントと平行（または反平行）になろうとする相互作用が働く。強磁性体に電子を入射したとき、電子のスピンの向きが磁気モーメントの向きと異なる場合には、電子のスピンの向きが変化する。この電子のスピン角運動量の変化は、角運動量保存則により、磁気モーメントに与えられることになる。このような伝導電子から強磁性体の磁気モーメントへの角運動量の受け渡し（スピントランスファー）により、磁気モーメントがトルクを感じて変化する。
【０００７】
これをＣＰＰ−ＧＭＲ素子に当てはめると、例えば、図２０に示したように、伝導電子がＣＰＰ−ＧＭＲ素子中を反強磁性層１２２側から磁化自由層１２５側へ電気伝導する際に、電子のスピン（図２０中の小さな矢印）の向きが磁化自由層１２５の磁気モーメントの向き（図２０中の大きな実線の矢印）と異なる場合には、非磁性介在層１２４と磁化自由層１２５との界面およびその近傍において、電子のスピンの向きが変化し、この電子のスピン角運動量の変化が磁化自由層１２５の磁気モーメントに与えられる。その結果、図２０の点線の矢印で示したように、磁化自由層１２５の磁気モーメントがトルクを感じて変化する。
【０００８】
そこで、例えば、磁化自由層１２５のダンピング定数を大きくしてスピントランスファートルクの効果を効き難くする方法が考えられる（非特許文献１参照）。
【０００９】
【非特許文献１】“Spin transfer effects in exchange-biased spin-valves for current-perpendicular-to-plane magnetoresistiveheads”A.Deac, K.J.Lee, Y.Liu, O.Redon, M.Li, P.Wang, J.P.Mozieres, B.Dieny; Journal of Magnetism and Magnetic Materials 290-291(2005)42-47
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、磁化自由層１２５に要求される低保磁力、低磁歪を満たしつつ、高いダンピング定数を有する材料はほとんど存在しないので、高電流密度化した場合に高出力電圧を維持することが容易ではないという問題があった。
【００１１】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、高電流密度化した際にスピントランスファートルクに起因して素子の出力電圧が低下するのを抑制することが可能な磁気抵抗効果素子ならびにそれを搭載した薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク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】
本発明の磁気抵抗効果素子は、外部磁場に応じて磁化の向きが変化する磁化自由層と、磁化自由層の一方の面と接する非磁性介在層と、非磁性介在層を挟んで磁化自由層の反対側に位置する磁化固着層と、磁化固着層、非磁性介在層および磁化自由層からなる積層構造を、その積層方向に挟むように形成され、その積層方向に読出電流を流す一対の電極層とを備えたものである。非磁性介在層は４ｆ電子を含む元素を含有して構成されている。
【００１３】
また、本発明の薄膜磁気ヘッドは上記磁気抵抗効果素子を有しており、本発明のヘッドジンバルアセンブリはこの薄膜磁気ヘッドが一側面に設けられた磁気ヘッドスライダと、この磁気ヘッドスライダが一端に取り付けられたサスペンションとを有している。本発明のヘッドアームアセンブリは、上記ヘッドジンバルアセンブリと、上記サスペンションの他端を支持するアームとを有している。さらに、本発明の磁気ディスク装置は、磁気記録媒体と、上記ヘッドアームアセンブリとを有している。
【００１４】
本発明の磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置では、非磁性介在層が４ｆ電子を含む元素を含有して構成されているので、伝導電子が素子中を電気伝導する際に、非磁性介在層と磁化固着層または磁化自由層との界面およびその近傍においてスピン反転することにより生じたトルクを、磁化自由層の磁性を担う３ｄ電子が受ける前に、非磁性介在層に含まれる４ｆ電子が伝導電子との相互作用（ｆ−ｓ相互作用）により吸収する。これにより、磁化自由層の磁性を担う３ｄ電子が伝導電子との相互作用（ｓ−ｄ相互作用）により伝導電子のトルクを感じて磁化反転するのを抑制し、電流によって磁化反転するのを低減する。
【００１５】
ここで、非磁性介在層を、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）または亜鉛（Ｚｎ）にネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロビウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）およびテルビウム（Ｔｂ）のうち少なくとも１つの元素を含有して構成することが可能である。
【００１６】
また、非磁性介在層を、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＧｄおよびＴｂのうちいずれか１つの元素を以下の式を満たす範囲内で含有して構成することが好ましい。
０ａｔ％＜Ｎｄ＜１７．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｓｍ＜１４．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｅｕ＜１５．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｇｄ＜１４．４ａｔ％
０ａｔ％＜Ｔｂ＜１５．０ａｔ％
【００１７】
また、非磁性介在層を、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＧｄおよびＴｂのうちいずれか１つの元素を以下の式を満たす範囲内で含有して構成することがより好ましい。
０ａｔ％＜Ｎｄ＜４．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｓｍ＜３．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｅｕ＜４．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｇｄ＜４．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｔｂ＜３．０ａｔ％
【発明の効果】
【００１８】
本発明の磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアー
ムアセンブリおよび磁気ディスク装置によれば、非磁性介在層を、４ｆ電子を含む元素を含有して構成するようにしたので、高電流密度化した際にスピントランスファートルクに起因して素子の出力電圧が低下するのを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２０】
図１から図５を参照して、本発明の一実施の形態の磁気抵抗効果素子１０、薄膜磁気ヘッド１、ヘッドジンバルアセンブリ２、ヘッドアームアセンブリ３００および磁気ディスク装置の構成について以下に説明する。
【００２１】
図１は、本実施の形態に係る磁気ディスク装置の内部構成を表す斜視図である。この磁気ディスク装置は駆動方式としてＣＳＳ（Contact-Start-Stop）動作方式を採用したものであり、例えば、図１に示したように、筐体１００の内部に、情報を記録することの可能な１または複数（図１では４枚）の磁気記録媒体２００と、磁気記録媒体２００への情報の記録およびその情報の再生を行うためのヘッドアームアセンブリ（ＨＡＡ；Head Arm Assembly）３００とを備えている。
【００２２】
ＨＡＡ３００は、ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ；Head Gimbals Assembly）２、アーム３および駆動部４を備えている。ＨＧＡ２は、磁気記録媒体２００の記録面（表面および裏面）に対応して設けられた磁気ヘッドスライダ（以下、単に「スライダ」という。）２Ａと、このスライダ２Ａの一端に取り付けられたサスペンション２Ｂとを有している。アーム３は、筐体１００に固定された固定軸５を中心軸としてベアリング６を介して回動可能に構成されており、サスペンション２Ｂの他端（スライダ２Ａとは反対側の端部）を支持している。これにより、各スライダ２Ａは、アーム３によって、各磁気記録媒体２００の記録面と平行な面内において磁気記録媒体２００のトラック幅方向に対応する方向（Ｘ軸方向）に移動可能となっている。駆動部４は、アーム３を回動させる動力源であり、例えばボイスコイルモータなどからなる。
【００２３】
磁気記録媒体２００は、筐体１００に固定されたスピンドルモータ７を中心としてＸ軸方向に対してほぼ直交する方向に回転可能に支持されている。これにより、磁気記録媒体２００の回転およびスライダ２Ａの移動により磁気記録媒体２００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。
【００２４】
図２は、図１に示したスライダ２Ａの構成を表すものである。このスライダ２Ａは、例えば、アルティック（Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＣ）よりなるブロック状の基体８を有している。この基体８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２００の記録面に近接して対向するように配置されている。磁気記録媒体２００の記録面と対向する面が記録媒体対向面（エアベアリング面）９であり、磁気記録媒体２００が回転すると、記録面と記録媒体対向面９との間に生じる空気流に起因する揚力により、スライダ２Ａが記録面との対向方向（Ｙ軸方向）に沿って記録面から浮上し、記録媒体対向面９と磁気記録媒体２００との間に一定の隙間ができるようになっている。基体８の記録媒体対向面９に対する一側面には、薄膜磁気ヘッド１が設けられている。
【００２５】
図３は、薄膜磁気ヘッド１の構成を分解して表す斜視図である。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ矢視方向の断面構成図である。図３および図４に示したように、薄膜磁気ヘッド１は、磁気記録媒体２００に記録された磁気情報を再生する再生ヘッド部１Ａと、磁気記録媒体２００の記録トラックに磁気情報を記録する記録ヘッド部１Ｂとが一体に構成されたものである。
【００２６】
図３および図４に示したように、再生ヘッド部１Ａは、積層方向にセンス電流が流れるように構成されたＣＰＰ（Current Perpendicular to the Plane）−ＧＭＲ（Giant Magneto-resistive）構造をなす磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子という。）１０を有している。このＭＲ素子１０は、記録媒体対向面９に露出した面において、例えば基体８の上に、下部電極１１（電極層）と、ＭＲ膜２０および一対の磁区制御膜１２と、絶縁膜１３と、上部電極１４（電極層）とが順に積層された構造となっている。なお、図３および図４では図示しないが、後述するように、一対の磁区制御膜１２とＭＲ膜２０との間および一対の磁区制御膜１２と下部電極１１との間には一対の絶縁膜１５が設けられている。また、絶縁膜１３は、ＸＹ平面において、記録媒体対向面９を除くＭＲ膜２０の周囲を取り囲むように設けられており、詳細には、ＭＲ膜２０をＸ軸方向に挟んで対向する第１の部分１３Ａ（図３参照）と、ＭＲ膜２０を挟んで記録媒体対向面９とは反対側の領域を占める第２の部分１３Ｂ（図４参照）との２つの部分から構成されている。
【００２７】
下部電極１１および上部電極１４はそれぞれ、例えばニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）などの磁性金属材料からなり、例えば１μｍ〜３μｍの厚みで構成されている。これら下部電極１１および上部電極１４は、ＭＲ膜２０を積層方向（Ｚ軸方向）に挟んで対向し、ＭＲ膜２０に不要な磁場の影響が及ばないように機能する。さらに、下部電極１１はパッド１１Ｐと接続され、上部電極１４はパッド１４Ｐと接続されており、ＭＲ膜２０に対して積層方向（Ｚ方向）に電流を流す電流経路としての機能も有している。ＭＲ膜２０は、磁性材料を含む金属膜が多数積層されたスピンバルブ（ＳＶ）構造をなしている。なお、このＭＲ膜２０の詳細な構成については後述する。一対の磁区制御膜１２は、磁気記録媒体２００のトラック幅方向に対応する方向（Ｘ軸方向）に沿ってＭＲ膜２０を挟んで対向するように配置されている。絶縁膜１３は、主に下部電極１１と上部電極１４とを電気的に絶縁するためのものであり、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの絶縁材料からなり、例えば１０ｎｍ〜１００ｎｍの厚みで構成されている。絶縁層１６は、再生ヘッド部１Ａと記録ヘッド部１Ｂとを電気的に絶縁するためのものであり、Ａｌ２Ｏ３またはＡｌＮなどの絶縁材料からなり、例えば１０ｎｍ〜１００ｎｍの厚みで構成されている。これにより、再生ヘッド部１Ａは、磁気記録媒体２００からの信号磁場に応じてＭＲ膜２０の電気抵抗が変化することを利用して、記録情報を読み出すようになっている。
【００２８】
続いて、記録ヘッド部１Ｂの構成について説明する。図３および図４に示したように、記録ヘッド部１Ｂは、再生ヘッド部１Ａの絶縁層１６の上に形成されており、下部磁極４１と、記録ギャップ層４２、ポールチップ４３、コイル４４、絶縁層４５、連結部４６および上部磁極４７を有している。
【００２９】
下部磁極４１は、例えば、ＮｉＦｅなどの磁性材料からなり、絶縁層１６の上に形成されている。記録ギャップ層４２は、例えば、Ａｌ２Ｏ３などの絶縁材料からなり、下部磁極４１の上に形成されている。この記録ギャップ層４２は、ＸＹ平面におけるコイル４４の中心部に対応する位置に、磁路形成のための開口部４２Ａを有している。記録ギャップ層４２の上には、記録媒体対向面９の側から順に、ポールチップ４３、絶縁層４５および連結部４６が同一平面内に形成されている。絶縁層４５にはコイル４４が埋設されている。コイル４４は、記録ギャップ層４２上に開口部４２Ａを中心とするように形成されており、例えば銅（Ｃｕ）または金（Ａｕ）により構成されている。なお、コイル４４の両端末はそれぞれ電極４４Ｓ，４４Ｅに接続されている。上部磁極４７は、例えば、ＮｉＦｅなどの磁性材料からなり、記録ギャップ層４２、ポールチップ４３，絶縁層４５および連結部４６の上に形成されている（図４参照）。この上部磁極４７は、開口部４２Ａを介して下部磁極４１と接触しており、磁気的に連結している。なお、図示しないが、Ａｌ２Ｏ３などからなるオーバーコート層が記録ヘッド部１Ｂの上面全体を覆うように形成されている。これにより、記録ヘッド部１Ｂは、コイル４４に流れる電流により、主に下部磁極４１と上部磁極４７とによって構成される磁路内部に磁束を生じ、記録ギャップ層４２の近傍に生ずる信号磁場によって磁気記録媒体２００を磁化し、情報を記録するようになっている。
【００３０】
次に、図５ないし図８を参照して、本実施の形態の薄膜磁気ヘッド１におけるＭＲ素子１０の詳細な構成について以下に説明する。図５は、ＭＲ素子１０の、図４におけるＶ−Ｖ矢視方向から眺めた構造を表す断面図であり、図６は、第１の磁化固着層２３１（後述）の断面を拡大して表す断面図である。図７は、第１の磁化固着層２３１（後述）の磁気膜厚とＳｙＡＰ層２３（後述）の一方向性磁場Ｈｕａ（ＭＲ曲線において最大ＭＲとなるときの磁場の１／２）との関係を表した関係図である。図８は、上部合金層２３１Ａまたは下部合金層２３１Ｃの厚みと磁気膜厚Ｍｓｔおよび交換結合エネルギーＪとの関係を表した関係図である。
【００３１】
図５に示したように、ＭＲ素子１０は、下部電極１１の側から順に、下地層（バッファ層）２１と、反強磁性層２２と、シンセティック反強磁性磁化固着層（以下、単にＳｙＡＰ層という。）２３と、非磁性介在層（スペーサ層）２４と、磁化自由層２５（フリー層）と、キャップ層２６とが積層されたＭＲ膜２０を有している。
【００３２】
下地層２１は、例えば、１ｎｍの厚みを有するタンタル（Ｔａ）と５ｎｍの厚みを有するニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）とが下部電極１１の側から順に積層された積層構造を有しており、反強磁性層２２と磁化ＳｙＡＰ層２３（より正確には、後述する第２の磁化固着層２３３）との交換結合が良好に行われるように機能する。反強磁性層２２は、例えば、白金マンガン合金（ＰｔＭｎ）またはイリジウムマンガン合金（ＩｒＭｎ）等の反強磁性を示す材料からなり、例えば７ｎｍの厚みで構成されている。反強磁性層２２は、ＳｙＡＰ層２３の磁化方向を固定する、いわゆるピンニング層として機能する。
【００３３】
ＳｙＡＰ層２３は、シンセティック構造と呼ばれる３層構造をなしており、第１の磁化固着層２３１（インナー層）、非磁性中間層２３２および第２の磁化固着層２３３（アウター層）を非磁性介在層２４側から順に配置して構成されている。
【００３４】
第１の磁化固着層２３１は一定の向きに固着された磁化方向Ｊ２３１を示しており、図７に示したように、ＳｙＡＰ層２３の一方向性磁場Ｈｕａが実用上必要な１０００Ｏｅ（７９．６ｋＡ／ｍ）以上となるような磁気膜厚、具体的には５４８００×１０−８ｅｍｕ／ｃｍ２（５．４８ｍＡ）以下の厚みで構成されている。
【００３５】
この第１の磁化固着層２３１は、例えば、コバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）からなる単層構造、または、図６に示したように、第１の磁化固着層２３１は、上部合金層２３１Ａ、中部合金層２３１Ｂおよび下部合金層２３１Ｃを非磁性介在層２４側から順に配置してなる多層構造を有している。
【００３６】
第１の磁化固着層２３１が上記多層構造となっている場合には、中部合金層２３１Ｂは、コバルトマンガン合金（ＣｏＭｎ）を含むホイスラー合金、例えばＣｏＭｎにＳｉまたはゲルマニウム（Ｇｅ）の少なくとも一方が含まれたホイスラー合金により構成され、このホイスラー合金がハーフメタル性を発揮するのに必要な３ｎｍ以上の厚みにより構成されている。上部合金層２３１Ａおよび下部合金層２３１Ｃの少なくとも一方は、コバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）にアルミニウム（Ａｌ）およびシリコン（Ｓｉ）の少なくとも一方が含まれた合金、例えばＣｏｘ１Ｆｅｘ１―ｘ２Ａｌｘ２，Ｃｏｘ１Ｆｅｘ１―ｘ２Ｓｉｘ２またはＣｏｘ１Ｆｅｘ１―ｘ３−ｘ４Ａｌｘ３Ｓｉｘ４（０．３≦ｘ１≦０．５、０．１≦ｘ２≦０．４、０．１≦ｘ３＋ｘ４≦０．４）により構成されている。なお、上部合金層２３１Ａおよび下部合金層２３１ＣのいずれかがＣｏＦｅにＡｌおよびＳｉの少なくとも一方が含まれた合金で構成されていない場合には、その層は例えばＣｏＦｅにより構成されている。
【００３７】
ここで、鉄の組成（ｘ１−ｘ２またはｘ１−ｘ３−ｘ４）は０．１以上０．４以下となっていることが好ましい。鉄の組成が０．１より小さくなるとＣｏｘ１Ｆｅｘ１―ｘ２Ａｌｘ２等の磁性を保つことが困難となるからであり、また０．４よりも大きくなるとＣｏｘ１Ｆｅｘ１―ｘ２Ａｌｘ２等がＬ２１もしくはＢ２の規則構造とならず、通常のＢＣＣ(Body-Centered Cubic lattice)構造となってしまい、ホイスラー規則化促進の作用が薄れてしまうからである。これら上部合金層２３１Ａおよび下部合金層２３１Ｃはそれぞれ、図８に示したように、互いに非磁性中間層２３２を介して反強磁性的な交換結合をするのに必要な０．５ｎｍ以上の厚みで構成されている。なお、上部合金層２３１Ａは、非磁性介在層２４が銅からなる場合には非磁性介在層２４の銅がＳｙＡＰ層２３中に拡散してくるのを防止するのに必要な１０ｎｍ以上の厚みで構成されていることが好ましい。また、上部合金層２３１Ａおよび下部合金層２３１Ｃの合計厚みは、これらの層の磁化が１０００ｅｍｕ／ｃｃ（１０ｋＡ／ｃｍ）であることから、図８に示したように、２．４８ｎｍ（＝（５４８００×１０−８ｅｍｕ／ｃｍ２−３００００×１０−８ｅｍｕ／ｃｍ２）／（１０００ｅｍｕ／ｃｃ）＝（５４８×１０−８ｋＡ−３００×１０−８ｋＡ）／（１０ｋＡ／ｃｍ））以下となっていることが好ましい。
【００３８】
非磁性中間層２３２は、例えば、ルテニウム（Ｒｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、レニウム（Ｒｅ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、マグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、ロジウム（Ｒｈ）または白金（Ｐｔ）などの非磁性金属材料からなり、例えば０．４ｎｍもしくは０．８ｎｍの厚みで構成されている。
【００３９】
第２の磁化固着層２３３は、磁化方向Ｊ２３１とは反対の向きに固着された磁化方向Ｊ２３３を示し、例えばコバルト鉄合金Ｃｏｘ５Ｆｅ１−ｘ５（０．７≦ｘ５＜１）からなり、例えば４ｎｍ〜５ｎｍの厚みで構成されている。第１および第２の磁化固着層２３１，２３３は、非磁性中間層２３２を介して反強磁性的な交換結合をしており、それらの磁化方向Ｊ２３１，Ｊ２３３が反強磁性層２２によって互いに逆平行となるように固着されている。
【００４０】
非磁性介在層２４は、４ｆ電子を含む元素を含有して構成されたものであり、例えば、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇまたは亜鉛（Ｚｎ）などの高い電気伝導率を有する（電気抵抗の小さな）非磁性金属材料に、ネオジム（Ｎｄ）、サマリウム（Ｓｍ）、ユーロビウム（Ｅｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）およびテルビウム（Ｔｂ）のうち少なくとも１つの元素を含有して構成されており、例えば３ｎｍの厚みを有している。
【００４１】
この非磁性介在層２４は、主に、磁化自由層２５とＳｙＡＰ層２３（特に第１の磁化固着層２３１）との磁気結合を切り離すように機能する。読出動作時に流れる読出電流は、下部電極１１から第１の磁化固着層２３１を経由したのち、この非磁性介在層２４を通過して磁化自由層２５に達する。このとき、その読出電流の受ける散乱を最小限に抑える必要があることから、上述した電気抵抗の小さな材料により非磁性介在層２４を構成することが好ましい。
【００４２】
磁化自由層２５は、外部磁場に応じて変化する磁化方向を示すものであり、第１の磁化固着層２３１を挟んで第２の磁化固着層２３３とは反対側に形成されている。磁化自由層２５は、例えば、コバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）やニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）などからなる強磁性膜と銅などからなる非磁性膜とを含む多層構造、またはＣｏＦｅやＮｉＦｅなどの強磁性材料からなる単層構造をなしており、例えば７ｎｍ〜８ｎｍの厚みで構成されている。この磁化自由層２５における磁化方向は、外部磁場（本実施の形態では磁気記録媒体２００からの信号磁場）の向きや大きさに応じて変化するようになっている。
【００４３】
キャップ層２６は、例えば、厚みが１０ｎｍのＲｕからなり、製造過程において、成膜後のＭＲ膜２０を保護するように機能する。
【００４４】
一対の磁区制御膜１２は、下部電極１１の上に絶縁膜１５を介して形成された下地層１２１と、この上に形成された磁区制御層１２２とによって構成されている。磁区制御膜１２は、磁化自由層２５に縦バイアス磁場を印加するためのものであり、Ｘ軸方向においてＭＲ膜２０を挟むように対向配置されている。下地層１２１は、例えば、クロムチタン合金（ＣｒＴｉ）やタンタル（Ｔａ）からなり、製造過程において、磁区制御層１２２の成長性を向上させるように機能する。磁区制御層１２２は、例えば、コバルト白金合金（ＣｏＰｔ）、コバルトクロム白金合金（ＣｏＣｒＰｔ）などからなり、磁化自由層２５の単磁区化を促進し、バルクハウゼンノイズの発生を抑制するように機能する。ここで、一対の磁区制御膜１２とＭＲ膜２０との間および一対の磁区制御膜１２と下部電極１１との間には一対の絶縁膜１５が設けられている。一対の絶縁膜１５は、例えば、Ａｌ２Ｏ３またはＡｌＮなどの電気絶縁性を有する材料からなり、ＭＲ膜２０の両端面Ｓ２０から下部電極１１の上面Ｓ１１にかけて連続的に覆うように形成されている。このため、一対の磁区制御膜１２と、ＭＲ膜２０および下部電極１１とは電気的に絶縁されている。
【００４５】
図５に示したように、下部および上部電極１１，１４は、上記のような構成を有するＭＲ膜２０を積層面と直交する方向（Ｚ軸方向）に挟むように対向配置されており、磁気記録媒体２００の磁気情報を読み出す際には、ＭＲ膜２０に対してＺ軸方向に読出電流を流すための電流経路として機能する。
【００４６】
次に、図９から図１３を参照して、薄膜磁気ヘッド１の製造方法について説明する。ここでは、主にＭＲ素子１０を形成する部分について詳細に説明する。なお、以下では、ＭＲ素子１０中の第１の磁化固着層２３１が多層構造となっている場合について説明する。
【００４７】
本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法では、まず、図９に示したように、基体８の一側面上に下部電極１１を形成したのち、この下部電極１１上に全面に亘って多層膜２０Ｚを形成する。具体的には、スパッタリング等を用いて、下地層２１、反強磁性層２２、ＳｙＡＰ層２３Ｄ、中間層２４、磁化自由層２５およびキャップ層２６を順に積層する。なお、ＳｙＡＰ層２３Ｄは、第１の磁化固着層２３１に含まれる中部合金層２３１Ｂを規則化する前の中部合金層２３１Ｄを有している。
【００４８】
さらに、２５０℃以上３００℃以下の温度で例えば１０×（２５０／π）Ａ／ｍの磁場を付与しながら４時間に亘ってアニール処理を施すことによりＳｙＡＰ層２３Ｄの磁化方向を固着させる。このとき、中部合金層２３１Ｄに接する上部合金層２３１Ａおよび下部合金層２３１Ｃの少なくとも一方が、ＣｏＦｅにＡｌおよびＳｉの少なくとも一方が含まれた合金により構成されているので、この合金による規則化促進作用により中部合金層２３１Ｄを構成するＣｏＭｎを含む合金の規則化が促進され、２５０℃以上３００℃以下の温度でＣｏＭｎを含む合金が規則化されてＣｏＭｎを含むホイスラー合金となる。これにより、ＣｏＭｎを含むホイスラー合金からなる中部合金層２３１Ｂが形成される。なお、アニール処理に２５０℃以上の温度が必要となるのは、反強磁性層２２と第２の磁化固着層２３３との交換結合を切り、第２の磁化固着層２３３の磁化を磁場方向に着磁させるためには、少なくとも２５０℃以上の温度とすることが必要だからである。
【００４９】
その後、必要に応じて、ＳｙＡＰ層２３の磁化方向と直交する方向に所定の磁場を付与しながら３００℃以下の温度でアニール処理することにより磁化自由層２５の初期の磁化方向を設定する。この多層膜２０Ｚは、のちにＭＲ膜２０となるものである。なお、図９〜図１３においては、ＭＲ膜２０ならびにその形成過程における多層膜２０Ｚの内部構造については図示を省略するが、いずれも上記した図５に示したＭＲ膜２０と対応する内部構造を有している。
【００５０】
続いて、図１０に示したように、多層膜２０Ｚの上に、素子幅を規定する部分に対応する幅Ｗをなすように選択的にフォトレジストパターン６１を形成する。この場合、所定の溶剤を使用してフォトレジストパターン６１の端部を一部除去し、アンダーカットを形成するようにしてもよい。
【００５１】
次に、多層膜２０Ｚを、例えば、イオンミリングやＲＩＥ等のドライエッチングによりフォトレジストパターン６１をマスクとして利用して選択的に除去する。この場合、下部電極１１に達するまでドライエッチングを行う。これにより、図１１に示したように、幅Ｔｗを有するＭＲ膜２０が形成される。この幅Ｔｗは、ＭＲ膜２０の平均的な素子幅である。ＭＲ膜２０を形成したのち、図１２に示したように、これをＸ軸方向に挟んで両側に隣接するように、一対の絶縁膜１５および一対の磁区制御膜１２を形成する。具体的には、例えばスパッタリング等により、全面に亘って絶縁膜１５と下地層１２１と磁区制御層１２２とを順に形成する。さらに、この磁区制御膜１２の上に、スパッタリングによって絶縁膜１３を形成する。さらに、フォトレジストパターン６１をリフトオフすることにより、ＭＲ膜２０と、これを挟んで対向する一対の絶縁膜１５と、下地層１２１および磁区制御層１２２からなる一対の磁区制御膜１２とが現れる。
【００５２】
フォトレジストパターン６１を除去したのち、図１３に示したように、全面に亘って上部電極１４を形成する。これにより、ＭＲ素子１０が一応完成する。その後、図３および図４に示したように、全面に亘って絶縁層１６を形成することにより、再生ヘッド部１Ａが一応完成する。続いて、再生ヘッド部１Ａの上に、下部磁極４１と記録ギャップ層４２とを順に形成し、記録ギャップ層４２の上に選択的にコイル４４を形成する。こののち、記録ギャップ層４２の一部をエッチングすることにより開口部４２Ａを形成する。次いで、コイル４４を覆うように絶縁層４５を形成し、さらに、ポールチップ４３および連結部分４６を順次形成する。最後に全体を覆うように上部磁極４７を形成することにより記録ヘッド部１Ｂが一応完成する。その後、例えば、スライダ２Ａをラッピング処理して記録媒体対向面９を形成するなど、所定の工程を経ることにより、薄膜磁気ヘッド１が完成する。
【００５３】
次に、ＭＲ素子１０および薄膜磁気ヘッド１の再生動作について、図３ないし図５を参照して説明する。
【００５４】
この薄膜磁気ヘッド１では、再生ヘッド部１Ａにより磁気記録媒体２００に記録された情報を読み出す。記録情報を読み出す際には、記録媒体対向面９が磁気記録媒体２００の記録面と対向しており、この状態で、磁気記録媒体２００からの信号磁場がＭＲ素子１０に到達する。この際、ＭＲ膜２０には予め、下部電極１１および上部電極１４を介して積層方向（Ｚ軸方向）に読出電流が流されている。すなわち、ＭＲ膜２０の内部を、下地層２１、反強磁性層２２、ＳｙＡＰ層２３、非磁性介在層２４、磁化自由層２５およびキャップ層２６の順に、あるいは、その逆の順に読出電流が流されている。ＭＲ膜２０においては、信号磁場によって磁化方向が変化する磁化自由層２５と、反強磁性層２２によって磁化方向がほぼ一定方向に固定されて信号磁場の影響を受けないＳｙＡＰ層２３との間で、相対的な磁化の向きが変化する。その結果、伝導電子のスピン依存散乱の変化が起こり、ＭＲ膜２０の電気抵抗に変化が生じる。この電気抵抗の変化は出力電圧の変化をもたらし、この電流変化を検知することにより、磁気記録媒体２００の記録情報を読み出すようになっている。また、一対の絶縁膜１５を設けることにより、下部電極１１と上部電極１４との間を流れる読出電流が、一対の磁区制御膜１２に洩れにくくなる。すなわち、読出電流がＸ軸方向に広がることなく確実にＭＲ膜２０の幅に限定されて通過することとなるので、磁化自由層２５の磁化方向変化による読出電流の抵抗変化を、より高感度に検出することができる。なお、図５では、一対の絶縁膜１５が、ＭＲ膜２０における一対の端面Ｓ２０を覆うと共に、下部電極１１の上面Ｓ１１を、Ｘ軸方向に延在して覆うようにしたが、少なくとも一対の端面Ｓ２０Ｂを覆うようにすれば十分であり、これにより、上記の効果が得られる。
【００５５】
ところで、上記ＭＲ素子１０では、非磁性介在層２４が４ｆ電子を含む元素を含有して構成されているので、伝導電子が素子中を電気伝導する際に、非磁性介在層２４と磁化固着層２３１または磁化自由層２５との界面およびその近傍においてスピン反転することにより生じたトルクを、磁化固着層２３１または磁化自由層２５の磁性を担う３ｄ電子が受ける前に、非磁性介在層２４に含まれる４ｆ電子が伝導電子との相互作用（ｆ−ｓ相互作用）により吸収することができる。これにより、磁化自由層２５の磁性を担う３ｄ電子が伝導電子との相互作用（ｓ−ｄ相互作用）により伝導電子のトルクを感じて磁化反転するのを抑制し、電流によって磁化反転するのを低減することができるので、高電流密度化した際にスピントランスファートルクに起因して素子の出力電圧が低下するのを抑制することができる。その結果、Ｓ／Ｎ比を改善することができる。
【００５６】
また、上記３ｄ電子の磁化反転の低減により、高い電流密度でＭＲ素子１０を駆動した際に、非磁性介在層２４に４ｆ電子を含む元素が含まれていない場合と比べて非磁性介在層２４の比抵抗が大きくなり、それに伴って電気抵抗変化量ΔＲが大きくなる。このとき、ベース抵抗は変化しないことから、ＭＲ比を増加させることができる。従って、高電流密度化した場合であっても、高出力電圧、高Ｓ／Ｎ比および高ＭＲ比を維持することができる。
【００５７】
また、上記ＭＲ素子１０において、ＳｙＡＰ層２３における第１の磁化固着層２３１を上部合金層２３１Ａ、中部合金層２３１Ｂおよび下部合金層２３１Ｃを積層してなる多層構造とし、かつ中部合金層２３１Ｂを、ＣｏＭｎを含むホイスラー合金で構成すると共に上部合金層２３１Ａおよび下部合金層２３１Ｃの少なくとも一方をＣｏＦｅにＡｌおよびＳｉの少なくとも一方が含まれた合金で構成した場合には、ＭＲ素子１０を形成する際に、中部合金層２３１Ｂに接するＣｏＦｅにＡｌおよびＳｉの少なくとも一方が含まれた合金による規則化促進作用によりＣｏＭｎを含むホイスラー合金の規則化温度を２５０℃以上３００℃以下にすることができる。これにより、素子の第１の磁化固着層２３１以外の層を構成する材料の特性を劣化させないで、ＣｏＭｎを含むホイスラー合金を第１の磁化固着層２３１に適用することができる。その結果、さらなる高ＭＲ比を実現することができる。
【実施例】
【００５８】
次に、上記実施の形態のＭＲ素子１０の一実施例について説明する。
【００５９】
本実施例１〜５を以下の表１に示す構成で形成し、比較例を以下の表２に示す構成で形成した。つまり、比較例１では、非磁性介在層１２４に４ｆ電子を含む元素が含まれていない。なお、非磁性介在層２４には、本実施例１ではＮｄが含まれており、本実施例２ではＳｍが含まれており、本実施例３ではＥｕが含まれており、本実施例４ではＧｄが含まれており、本実施例５ではＴｂが含まれている。また、表１，表２では、上部合金層２３１ＡをＣｏ７０Ｆｅ３０（１．０ｎｍ）により構成し、中間合金層２３１ＢをＣｏＭｎＳｉまたはＣｏＭｎＧｅ（４．０ｎｍ）により構成し、下部合金層２３１ＣをＣｏ３０Ｆｅ７０（１．０ｎｍ）により構成し、これらの全体としての磁気膜厚を６．１６ｍＡとした例が示されているが、この他に、例えば、上部合金層２３１ＡをＣｏ９０Ｆｅ１０（１．０ｎｍ）により構成し、中間合金層２３１ＢをＣｕ（０．２ｎｍ）、Ｃｏ３０Ｆｅ７０（１．３ｎｍ）およびＣｕ（０．２ｎｍ）をこの順に積層して構成し、下部合金層２３１ＣをＣｏ３０Ｆｅ７０（１．３ｎｍ）により構成し、これらの全体としての磁気膜厚を８．１２ｍＡとしてもよい。
【００６０】
【表１】
2008159698.tif 000003
【表２】
2008159698.tif 000004
【００６１】
図１４は、実施例１〜５において非磁性介在層２４に４ｆ電子を含む元素を５ａｔ．％含有させた場合の電流密度（実線）、および比較例における電流密度（破線）と、ＭＲ比との関係を表したものである。
【００６２】
図１４から、電流密度を１×１０７Ａ／ｃｍ２よりも大きくしていった場合に、実施例１〜５の方が比較例よりもＭＲ比の下落幅が極めて少なく、しかも、実施例１〜５では電流密度を１．４×１０８Ａ／ｃｍ２にした場合であっても１２％という高いＭＲ比を維持していることがわかった。これは、スピントランスファートルクに起因する非磁性介在層２４の３ｄ電子の磁化反転の低減により、比較例よりも非磁性介在層２４の比抵抗が大きくなり、それに伴って電気抵抗変化量ΔＲが大きくなったためであると推察される。従って、本実施例１〜５では、電流密度を１．４×１０８Ａ／ｃｍ２程度に大きくした場合であっても高ＭＲ比を維持することができた。
【００６３】
図１５〜図１９は、本実施例１〜５における４ｆ電子を含む元素の添加濃度（ａｔ．％）と、ＭＲ比との関係をグラフで表したものである。この図１５〜図１９において、実線は電流密度が２×１０７Ａ／ｃｍ２のときの実施例の結果であり、一点鎖線は電流密度が０．５×１０７Ａ／ｃｍ２のときの実施例の結果であり、二点鎖線は電流密度が１０×１０７Ａ／ｃｍ２のときの実施例の結果である。図１５には実施例１の結果を、図１６には実施例２の結果を、図１７には実施例３の結果を、図１８には実施例４の結果を、図１９には実施例５の結果をそれぞれ示した。なお、電流密度として０．５×１０７Ａ／ｃｍ２を選択したのは、この値が実用上の下限となっているからであり、電流密度として１０×１０７Ａ／ｃｍ２を選択したのは、この値が実用上の上限となっているからである。
【００６４】
図１５〜図１９から、本実施例１〜５において、非磁性介在層２４へのＮｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＧｄまたはＴｂの添加濃度（ａｔ．％）を、以下の式を満たす範囲内とした場合には、比較例におけるＭＲ比よりも大きくなることがわかった。従って、本実施例１〜５では、非磁性介在層２４へのＮｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＧｄまたはＴｂの添加濃度を以下の式を満たす範囲内とすることにより、比較例の場合よりも高ＭＲ比を維持することができた。
【００６５】
電流密度が０．５×１０７Ａ／ｃｍ２のとき
０ａｔ％＜Ｎｄ＜１７．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｓｍ＜１５．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｅｕ＜１５．５ａｔ％
０ａｔ％＜Ｇｄ＜１５．８ａｔ％
０ａｔ％＜Ｔｂ＜１７．０ａｔ％
【００６６】
電流密度が２×１０７Ａ／ｃｍ２のとき
０ａｔ％＜Ｎｄ＜１７．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｓｍ＜１４．５ａｔ％
０ａｔ％＜Ｅｕ＜１６．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｇｄ＜１５．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｔｂ＜１６．５ａｔ％
【００６７】
電流密度が１０×１０７Ａ／ｃｍ２のとき
０ａｔ％＜Ｎｄ＜１７．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｓｍ＜１４．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｅｕ＜１５．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｇｄ＜１４．５ａｔ％
０ａｔ％＜Ｔｂ＜１５．０ａｔ％
【００６８】
つまり、電流密度が実用上の範囲内のときは、非磁性介在層２４へのＮｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＧｄまたはＴｂの添加濃度を以下の式を満たす範囲内とすることにより、比較例の場合よりも高ＭＲ比を維持することができた。
０ａｔ％＜Ｎｄ＜１７．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｓｍ＜１４．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｅｕ＜１５．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｇｄ＜１４．４ａｔ％
０ａｔ％＜Ｔｂ＜１５．０ａｔ％
【００６９】
さらに、非磁性介在層２４へのＮｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＧｄまたはＴｂの添加濃度（ａｔ．％）を、以下の式を満たす範囲内とした場合には、高ＭＲ比を実現できるだけでなく、ＭＲ比が非磁性介在層２４へのＮｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＧｄまたはＴｂの添加濃度に依存せず、ほぼ一定となることがわかった。従って、この場合には、製造過程において、非磁性介在層２４へのＮｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＧｄまたはＴｂの添加濃度を厳密に制御しなくてもＭＲ比を所望の値にすることができる。
【００７０】
電流密度が０．５×１０７Ａ／ｃｍ２のとき
０ａｔ％＜Ｎｄ＜１１．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｓｍ＜９．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｅｕ＜８．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｇｄ＜８．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｔｂ＜８．０ａｔ％
【００７１】
電流密度が２×１０７Ａ／ｃｍ２のとき
０ａｔ％＜Ｎｄ＜８．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｓｍ＜７．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｅｕ＜７．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｇｄ＜７．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｔｂ＜７．０ａｔ％
【００７２】
電流密度が１０×１０７Ａ／ｃｍ２のとき
０ａｔ％＜Ｎｄ＜４．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｓｍ＜３．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｅｕ＜４．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｇｄ＜４．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｔｂ＜３．０ａｔ％
【００７３】
つまり、電流密度が実用上の範囲内のときは、以下の式を満たす範囲内とすることにより、高ＭＲ比を実現できるだけでなく、ＭＲ比が非磁性介在層２４へのＮｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＧｄまたはＴｂの添加濃度に依存せず、ほぼ一定となることがわかった。
０ａｔ％＜Ｎｄ＜４．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｓｍ＜３．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｅｕ＜４．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｇｄ＜４．０ａｔ％
０ａｔ％＜Ｔｂ＜３．０ａｔ％
【００７４】
以上、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等に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、本実施の形態等では、再生ヘッド部および記録ヘッド部の双方を有する複合型の薄膜磁気ヘッドを例に挙げて説明するようにしたが、再生ヘッド部のみ備えた再生専用の薄膜磁気ヘッドであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の一実施の形態に係る磁気ディスク装置の内部構成を表す斜視図である。
【図２】図１のスライダの構成を表す斜視図である。
【図３】図１の薄膜磁気ヘッドの構成を分解して表す斜視図である。
【図４】図３の薄膜磁気ヘッドのＩＶ−ＩＶ矢視方向の断面構成図である。
【図５】図４のＭＲ素子のＶ−Ｖ矢視方向の断面構成図である。
【図６】図５の第１の磁化固着層の断面を拡大して表す断面構成図である。
【図７】第１の磁化固着層の磁気膜厚とＳｙＡＰ層の一方向性磁場との関係を表す関係図である。
【図８】上部合金層または下部合金層の厚みと磁気膜厚および交換結合エネルギーとの関係を表す関係図である。
【図９】図５のＭＲ素子の製造工程を説明するための断面構成図である。
【図１０】図９に続く工程を表す断面構成図である。
【図１１】図１０に続く工程を表す断面構成図である。
【図１２】図１１に続く工程を表す断面構成図である。
【図１３】図１２に続く工程を表す断面構成図である。
【図１４】実施例において非磁性介在層に４ｆ電子を含む元素を５ａｔ．％含有させた場合の電流密度、および比較例における電流密度と、ＭＲ比との関係を表す関係図である。
【図１５】非磁性介在層へのＮｄの添加濃度とＭＲ比との関係を表す関係図である。
【図１６】非磁性介在層へのＳｍの添加濃度とＭＲ比との関係を表す関係図である。
【図１７】非磁性介在層へのＥｕの添加濃度とＭＲ比との関係を表す関係図である。
【図１８】非磁性介在層へのＧｄの添加濃度とＭＲ比との関係を表す関係図である。
【図１９】非磁性介在層へのＴｂの添加濃度とＭＲ比との関係を表す関係図である。
【図２０】スピントランスファートルクの原理を説明するための断面構成図である。
【符号の説明】
【００７６】
１…薄膜磁気ヘッド、２…ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）、２Ａ…スライダ、２Ｂ…サスペンション、３…アーム、４…駆動部、５…固定軸、６…ベアリング、７…スピンドルモータ、８…基体、９…記録媒体対向面、１０…磁気抵抗効果（ＭＲ）素子、１１…下部電極、１２…磁区制御膜、１３，１５…絶縁膜、１４…上部電極、１６…絶縁層、２０…ＭＲ膜、２１…下地層、２２…反強磁性層、２３，１２３…シンセティック反強磁性磁化固着層（ＳｙＡＰ層）、２３１…第１の磁化固着層、２３１Ａ…上部合金層、２３１Ｂ…中部合金層、２３１Ｃ…下部合金層、２３２…非磁性中間層、２３３…第２の磁化固着層、２４…非磁性介在層、２５…磁化自由層、２６…キャップ層、４１…下部磁極、４２…記録ギャップ層、４３…ポールチップ、４４…コイル、４５…絶縁層、４６…連結部、４７…上部磁極、１００…筐体、２００…磁気記録媒体、３００…ヘッドアームアセンブリ（ＨＡＡ）。
【図１】
2008159698.tif 000005
【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】
2008159698.tif 000019
【図１６】
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【図１７】
2008159698.tif 000021
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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