(57)【要約】【課題】固定磁性層の磁化を、固定磁性層自体の一軸異方性によって固定する磁気検出素子であって、固定磁性層の磁歪が大きく、磁気弾性効果の大きな磁気検出素子を提供する。【解決手段】固定磁性層２３の第１磁性層２３ａを非磁性金属層２２の上に形成する。非磁性金属層２２は、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｔｉ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｌから選ばれる１種あるいは２種以上からなるものである。第１磁性層２３ａを構成する原子と非磁性金属層２２を構成する原子は互いに重なり合いつつも、それぞれの結晶構造に歪みが生じる。すなわち、第１磁性層２３ａの結晶構造に歪を生じさせることによって磁歪定数λを大きくさせることができ、磁気弾性効果の大きな磁気検出素子を提供することができる。【選択図】    図１
2004259914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定磁性層とフリー磁性層が非磁性材料層を介して積層されている磁気検出素子において、
前記固定磁性層は、複数の磁性層が非磁性中間層を介して積層されたものであって、前記複数の磁性層のうち前記非磁性材料層から最も離れた位置に形成されている第１の磁性層が、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｔｉ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｌから選ばれる１種あるいは２種以上からなる非磁性金属層に接しており、前記非磁性金属層内の結晶と前記第１の磁性層内の結晶はエピタキシャルまたはヘテロエピタキシャルな状態であり、前記固定磁性層の記録媒体との対向面側の端面が開放されていることを特徴とする磁気検出素子。
【請求項２】
前記非磁性金属層はＲｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｌから選ばれる１種あるいは２種以上によって形成され、前記固定磁性層の第１の磁性層側の界面付近あるいは全領域において面心立方格子（ｆｃｃ）構造をとり、前記界面と平行な方向に、｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向している請求項１記載の磁気検出素子。
【請求項３】
前記非磁性金属層はＲｕ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｔｉから選ばれる１種あるいは２種以上によって形成され、前記固定磁性層の第１の磁性層側の界面付近あるいは全領域において六方稠密（ｈｃｐ）構造をとり、前記界面と平行な方向に、Ｃ面が優先配向している請求項１記載の磁気検出素子。
【請求項４】
前記フリー磁性層と前記固定磁性層の両側端部には、フリー磁性層に縦バイアス磁界を供給するバイアス層が設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項５】
前記固定磁性層の第１の磁性層は、前記非磁性金属層側の界面付近あるいは全領域において面心立方格子（ｆｃｃ）構造をとり、前記界面と平行な方向に、｛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】
前記固定磁性層の第１の磁性層は、ＣｏまたはＣｏｘＦｅｙ（ｙ≦２０，ｘ＋ｙ＝１００）からなる請求項５に記載の磁気検出素子。
【請求項７】
前記固定磁性層の第１の磁性層は、前記非磁性金属層側の界面付近あるいは全領域において体心立方格子（ｂｃｃ）構造をとり、前記界面と平行な方向に、｛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８】
前記固定磁性層の第１の磁性層は、ＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）からなる請求項７記載の磁気検出素子。
【請求項９】
前記固定磁性層の第１の磁性層の、前記非磁性金属層側の界面付近は面心立方格子（ｆｃｃ）構造をとり、前記界面と平行な方向に、｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向しており、前記非磁性中間層側の界面付近は体心立方格子（ｂｃｃ）構造をとり、前記界面と平行な方向に、｛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１０】
前記固定磁性層の第１の磁性層の、前記非磁性金属層側の界面付近の組成はＣｏｘＦｅｙ（ｙ≦２０  ｘ＋ｙ＝１００）またはＣｏであり、前記非磁性中間層側の界面付近の組成はＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０  ｘ＋ｙ＝１００）である請求項９記載の磁気検出素子。
【請求項１１】
前記固定磁性層の第１の磁性層は、前記非磁性金属層側の界面から前記非磁性中間層側の界面に向かうに連れて、Ｆｅ濃度が徐々に大きくなる請求項１０記載の磁気検出素子。
【請求項１２】
前記界面と平行な面内における、前記非磁性金属層の最近接原子間距離と、前記固定磁性層の第１の磁性層の最近接原子間距離の差を、前記第１の磁性層の最近接原子間距離で割った値が、０．０５以上０．２０以下である請求項１ないし１１のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１３】
前記非磁性金属層と前記固定磁性層の第１の磁性層の間に、ＰｔＭｎ合金、または、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、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）合金からなる中間層が設けられている請求項１ないし１２のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１４】
前記非磁性金属層内の結晶と前記中間層内の結晶はエピタキシャルな状態であり、また前記中間層内の結晶と前記固定磁性層内の結晶もエピタキシャルまたはヘテロエピタキシャルな状態である請求項１３記載の磁気検出素子。
【請求項１５】
前記第１の磁性層は磁歪定数が正の値である磁性材料によって形成されている請求項１ないし１４のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１６】
フリー磁性層、非磁性材料層、及び前記固定磁性層の両側部には、Ｃｒ、α−Ｔａ、またはＲｈからなる電極層が形成されている請求項１ないし１５のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１７】
前記電極層の結晶格子面の膜面平行方向の面間隔がＣｒの場合で０．２０４４ｎｍ以上（ｂｃｃ構造の｛１１０｝面間隔）、α−Ｔａの場合で０．２３３７ｎｍ以上（ｂｃｃ構造の｛１１０｝面間隔）、Ｒｈの場合で０．２２００ｎｍ以上（ｆｃｃ構造の｛１１１｝面間隔）である請求項１６記載の磁気検出素子。
【請求項１８】
前記固定磁性層の光学的トラック幅寸法が、０．１５μｍ以下である請求項１ないし１７のいずれかに記載の磁気検出素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フリー磁性層、非磁性材料層、固定磁性層を有する磁気検出素子に係り、特に固定磁性層自体の一軸異方性によって固定磁性層の磁化を固定する磁気検出素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気記録再生装置に搭載されている磁気へッドの現在の主流は、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果を応用したスピンバルブ型磁気検出素子を用いたものである。
【０００３】
スピンバルブ型磁気検出素子は、固定磁性層と呼ばれる強磁性膜とフリー磁性層と呼ばれる強磁性軟磁性膜が、非磁性材料層と呼ばれる非磁性膜を介して積層されたものである。
【０００４】
フリー磁性層の磁化は、硬磁性体からなるハードバイアス層などからの縦バイアス磁界によって一方向に揃えられる。そして記録媒体からの外部磁界に対し、フリー磁性層の磁化が感度良く変動する。一方、前記固定磁性層の磁化は、前記フリー磁性層の磁化方向と交叉する方向に固定されている。
【０００５】
フリー磁性層の磁化方向の変動と、固定磁性層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。
【０００６】
従来、前記固定磁性層を、ＰｔＭｎなどの反強磁性材料からなる反強磁性層に重ねて形成し、前記固定磁性層と前記反強磁性層との間に交換結合磁界を発生させることによって，前記固定磁性層の磁化を固定させていた。
【０００７】
反強磁性層と固定磁性層との界面に発生する交換結合磁界は、製造工程中の磁界印加や記録媒体からの洩れ磁界による固定磁性層の磁化方向の変動を防ぐことができる程度に充分大きくできる。また、反強磁性層自体は、外部に磁場を発生させないため、磁気検出素子の設計が容易になるという利点を有していた。
【０００８】
しかし、前記反強磁性層と前記固定磁性層の界面に充分な大きさの交換結合磁界を発生させるためには、前記反強磁性層の膜厚を２００Å程度にする必要があった。
【０００９】
磁気検出素子を構成する積層体の中に存在する、膜厚の大きい反強磁性層は、センス電流の分流損失の主な原因となる。記録媒体の高記録密度化に対応するためには、磁気検出素子の出力を向上させることが必要であるが、上述したセンス電流の分流損失は磁気検出素子の出力向上の妨げになる。
【００１０】
また、磁気検出素子の上下には、検出対象の記録信号を効率的に読み取るために、軟磁性材料からなるシールド層が設けられる。記録媒体の高線記録密度化に対応するためには、上下のシールド層間距離を短くする必要がある。膜厚の大きな前記反強磁性層は、上下のシールド層間距離を短くするときの妨げにもなっていた。
【００１１】
そこで、図１２に示されるように、反強磁性層を省略し、固定磁性層自体の一軸異方性によって固定磁性層の磁化を固定する磁気検出素子が提案された。
【００１２】
図１２に、示される磁気検出素子は、アルミナなどの絶縁材料からなる下部ギャップ層１上に、下から順に下地層２、第１の磁性層３ａと第２の磁性層３ｃが、非磁性中間層３ｂを介して積層された人工フェリ構造の固定磁性層３、非磁性材料層４、フリー磁性層５、保護層６からなる多層膜Ｔの両側７，７にバイアス下地層８，８、ハードバイアス層９，９、電極層１０，１０が形成されている。
【００１３】
図１２に示される磁気検出素子は、固定磁性層３に重なる反強磁性層が形成されておらず、固定磁性層３自体の一軸異方性によって固定磁性層の磁化が図示Ｙ方向に固定されている。従って、反強磁性層を有する従来の磁気検出素子に比べて分流損失を少なくできるので、磁気検出素子の磁界検出出力を２０〜３０％向上させることができる。また、磁気検出素子の上下に設けられるシールド層間の距離も短くなるので、記録媒体のさらなる高線記録密度化に対応することもできる。
【００１４】
図１２に示されるような磁気検出素子は、以下に示す特許文献１及び特許文献２に記載されている。
【００１５】
【特許文献１】
特開平８−７２３５号公報（第８頁、第９頁、第５図）
【特許文献２】
特開２０００−１１３４１８号公報（第７頁、第８頁、図４、図５、図６、図７）
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載されている磁気検出素子は、タンタル（Ｔａ）からなるバッファ層６２を下地として、その上に、ピン止め強磁性層７０が積層されたものである。ピン止め強磁性層７０は、第１のコバルト（Ｃｏ）フィルム７２と第２のコバルト（Ｃｏ）フィルム７４が、ルテニウム（Ｒｕ）フィルム７３を介して積層されたものである。第１のコバルト（Ｃｏ）フィルム７２と第２のコバルト（Ｃｏ）フィルム７４は各々の異方性磁界によって磁化が固定されている。第１のコバルト（Ｃｏ）フィルム７２と第２のコバルト（Ｃｏ）フィルム７４は反強磁性結合しており、互いに反平行方向に磁化されている。
【００１７】
しかし、特許文献１に記載されている磁気検出素子のように、タンタルからなるバッファ層上にＣｏフィルムを積層する構成では、ピン止め強磁性層７０の磁化方向を適切に固定できないことがわかった。このことは、特許文献２においても指摘されている。
【００１８】
特許文献２に記載の磁気検出素子は、特許文献１の問題を解決することを目的として発明されたものである。この磁気検出素子では、積層フェリ固定層の強磁性膜をＣｏＦｅまたはＣｏＦｅＮｉによって形成することによって誘導異方性を向上させている。
【００１９】
なお、特許文献２には、積層フェリ固定層の下にＴａからなる下地層を設けることも記載されているが、Ｔａ下地を設けた場合とＴａ下地を設けない場合を比較した実験結果（特許文献２の図４、図５、図６、図７）をみると、強磁性層にＣｏＦｅ合金を用いたときには、Ｔａ下地を設けない方が磁気抵抗変化も保磁力も大きくなることが示されている。
【００２０】
特許文献２には、積層フェリ固定層の誘導異方性を大きくするために、強磁性膜にＣｏＦｅ合金を使用すること、及び強磁性膜の磁歪を正にすることが記載されている。
【００２１】
自己固定式の固定磁性層の磁化を固定するために、最も重要な要素は固定磁性層の磁気弾性エネルギーに由来する一軸異方性である。特に固定磁性層の磁歪を最適化することが重要である。しかし、特許文献２には、固定磁性層の磁歪を最適化する機構に関する考察がなく、固定磁性層の磁歪を最適化するための具体的構成に関する記載はなされていない。
【００２２】
本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、自己固定式の固定磁性層を有する磁気検出素子において、固定磁性層の磁歪を制御する機構を明らかにし、該磁歪を適切に制御するために、前記固定磁性層に接する非磁性膜の材料を適切に選択することによって、固定磁性層の磁化を強固に固定することのできる磁気検出素子を提供することを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、固定磁性層とフリー磁性層が非磁性材料層を介して積層されている磁気検出素子において、
前記固定磁性層は、複数の磁性層が非磁性中間層を介して積層されたものであって、前記複数の磁性層のうち前記非磁性材料層から最も離れた位置に形成されている第１の磁性層がＲｕ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｔｉ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｌから選ばれる１種あるいは２種以上からなる非磁性金属層に接しており、前記非磁性金属層内の結晶と前記第１の磁性層内の結晶はエピタキシャルまたはヘテロエピタキシャルな状態であり、前記固定磁性層の記録媒体との対向面側の端面が開放されていることを特徴とするものである。
【００２４】
本発明は、固定磁性層に重なる反強磁性層が形成されておらず、固定磁性層自体の一軸異方性によって固定磁性層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。
【００２５】
従って、反強磁性層を有する磁気検出素子に比べて分流損失を少なくできるので、磁気検出素子の磁界検出出力を２０〜３０％向上させることができる。また、磁気検出素子の上下に設けられるシールド層間の距離も短くなるので、記録媒体のさらなる高線記録密度化に対応することもできる。
【００２６】
強磁性体膜の磁気異方性磁界を決める要素には、結晶磁気異方性、誘導磁気異方性、及び磁気弾性効果がある。このうち、結晶磁気異方性は多結晶をランダムに配向した結晶を有する膜では、異方性を一軸にそろえるのは難しい。一方、誘導磁気異方性は成膜時または熱処理時に一方向の磁場を与えることによって一軸性を帯び、磁気弾性効果は一軸性の応力を加えることによって一軸性を帯びる。
【００２７】
本発明は、固定磁性層の磁化を固定する一軸異方性を決める、誘導磁気異方性と磁気弾性効果のうち、磁気弾性効果に着目してなされたものである。
【００２８】
磁気弾性効果は、磁気弾性エネルギーに支配される。磁気弾性エネルギーは、固定磁性層にかかる応力と固定磁性層の磁歪定数によって規定される。
【００２９】
本発明では、前記固定磁性層の記録媒体との対向面側の端面が開放されているので、応力の対称性がくずれて、前記固定磁性層には、素子高さ方向（ハイト方向；前記対向面に対する法線方向）に引張り応力が働く。
【００３０】
本発明では、固定磁性層の磁歪定数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、固定磁性層の一軸異方性を大きくするものである。固定磁性層の一軸異方性が大きくなると、固定磁性層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。
【００３１】
具体的には，前記固定磁性層を構成する前記複数の磁性層のうち前記第１の磁性層を、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｔｉ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｌから選ばれる１種あるいは２種以上からなる非磁性金属層と、エピタキシャルまたはヘテロエピタキシャルな状態で接合させることによって、前記第１の磁性層の結晶構造に歪みを生じさせて前記第１の磁性層の磁歪定数λを大きくさせている。
【００３２】
前記非磁性金属層がＲｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｌから選ばれる１種あるいは２種以上によって形成されるときには、前記非磁性金属層は、前記固定磁性層の第１の磁性層側の界面付近、あるいは全領域において、面心立方格子（ｆｃｃ）構造をとり、前記界面と平行な方向に、｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向している。
【００３３】
また、前記非磁性金属層がＲｕ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｔｉから選ばれる１種あるいは２種以上によって形成されるときには、前記非磁性金属層は、前記固定磁性層の第１の磁性層側の界面付近、あるいは全領域において、六方稠密（ｈｃｐ）構造をとり、前記界面と平行な方向に、Ｃ面（｛０００１｝面が優先配向している
前記フリー磁性層と前記固定磁性層の両側端部には、フリー磁性層に縦バイアス磁界を供給するバイアス層が設けられていることが好ましい。
【００３４】
本発明では、前記固定磁性層の第１の磁性層は、前記非磁性金属層側の界面付近あるいは全領域において面心立方格子（ｆｃｃ）構造をとり、前記界面と平行な方向に、｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向していることが好ましい。
【００３５】
上述のごとく、本発明における前記非磁性金属層は、ｆｃｃ構造をとり前記界面と平行な方向に、｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向しているか、またはｈｃｐ構造をとり前記界面と平行な方向に、Ｃ面が優先配向しているものである。
【００３６】
従って、前記第１の磁性層が、ｆｃｃ構造をとり前記界面と平行な方向に、｛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であると、前記第１の磁性層を構成する原子と前記非磁性金属層を構成する原子が互いに重なりあいやすくなる。
【００３７】
しかし、前記第１の磁性層の｛１１１｝面内の最近接原子間距離と、前記非磁性金属層の｛１１１｝面内又はＣ面内の最近接原子間距離には、一定以上の差が生じるので、前記第１の磁性層と前記非磁性金属層の界面付近では、前記第１の磁性層を構成する原子と前記非磁性金属層を構成する原子が互いに重なり合いつつも、それぞれの結晶構造に歪みが生じている。すなわち、前記第１の磁性層の結晶構造に歪を生じさせることによって磁歪定数λを大きくさせることができる。
【００３８】
例えば、前記固定磁性層の第１の磁性層を、ＣｏまたはＣｏｘＦｅｙ（ｙ≦２０，ｘ＋ｙ＝１００）によって形成すると、前記第１の磁性層を、ｆｃｃ構造をとり前記界面と平行な方向に｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向するものにできる。
【００３９】
または、前記固定磁性層の第１の磁性層は、前記非磁性金属層側の界面付近あるいは全領域において体心立方格子（ｂｃｃ）構造をとり、前記界面と平行な方向に、｛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であることが好ましい。
【００４０】
前記第１の磁性層が、ｂｃｃ構造をとり前記界面と平行な方向に、｛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であっても、前記第１の磁性層を構成する原子と前記非磁性金属層を構成する原子が互いに重なりあいやすくなる。
【００４１】
このときも、前記第１の磁性層の｛１１０｝面内の最近接原子間距離と、前記非磁性金属層の｛１１１｝面内又はＣ面内の最近接原子間距離には、一定以上の差が生じ、前記第１の磁性層と前記非磁性金属層の界面付近では、前記第１の磁性層を構成する原子と前記非磁性金属層を構成する原子が互いに重なり合いつつも、それぞれの結晶構造に歪みが生じる。すなわち、前記第１の磁性層の結晶構造に歪を生じさせることによって磁歪定数λを大きくさせることができる。
【００４２】
例えば、前記固定磁性層の第１の磁性層を、ＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００，ｘ及びｙはａｔ％）によって形成すると、前記第１の磁性層を、ｂｃｃ構造をとり前記界面と平行な方向に｛１１０｝面として表される等価な結晶面が優先配向するものにできる。なお、ｂｃｃ構造をとるＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）は、ｆｃｃ構造をとるＣｏまたはＣｏｘＦｅｙ（ｙ≦２０，ｘ＋ｙ＝１００，ｘ及びｙはａｔ％）より、磁歪定数λの値が大きいので、より大きな磁気弾性効果を発揮することができる。また、ｂｃｃ構造をとるＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）は、保磁力が大きく、前記固定磁性層の磁化固定を強固にすることができる。ただし、ＣｏｘＦｅｙのＦｅ濃度ｙが２０（ａｔ％）付近のときには、ｆｃｃ構造とｂｃｃ構造の混合構造をとることもある。
【００４３】
また、本発明では、前記固定磁性層の第１の磁性層の、前記非磁性金属層側の界面付近は面心立方格子（ｆｃｃ）構造をとり、前記界面と平行な方向に｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向しており、前記非磁性中間層側の界面付近は体心立方格子（ｂｃｃ）構造をとり、前記界面と平行な方向に、｛１１０｝面として表される等価な結晶面が優先配向していることが好ましい。
【００４４】
前記非磁性中間層側の界面付近をｂｃｃ構造にすることにより、磁歪定数λの値を大きくし、大きな磁気弾性効果を発揮させることができる。一方、前記第１の磁性層の前記非磁性金属層側の界面付近をｆｃｃ構造にすると、固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層の結晶配向性が一定になりやすく、磁気抵抗変化率（ＭＲ比）を高くすることができる。
【００４５】
例えば、前記固定磁性層の第１の磁性層の、前記非磁性金属層側の界面付近の組成をＣｏｘＦｅｙ（ｙ≦２０，ｘ＋ｙ＝１００）またはＣｏにし、前記非磁性中間層側の界面付近の組成をＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）にすることによって、前記非磁性金属層側の界面付近は、ｆｃｃ構造であって、前記界面と平行な方向に｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向し、前記非磁性中間層側の界面付近は、（ｂｃｃ）構造であって、前記界面と平行な方向に、｛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できる。
【００４６】
また、前記非磁性中間層側の界面付近の組成が、ＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）であると、前記非磁性中間層を介した第１の磁性層と他の磁性層間のＲＫＫＹ相互作用が強くなるので好ましい。
【００４７】
なお、前記固定磁性層の第１の磁性層は、前記非磁性金属層側の界面から前記非磁性中間層側の界面に向かうに連れて、Ｆｅ濃度が徐々に大きくなるものであってもよい。
【００４８】
本発明では、前記非磁性金属層を構成する原子と前記第１の磁性層の原子とを、重なり合わせつつ、結晶構造に歪みを生じさせるために、界面と平行な面内における、前記非磁性金属層の最近接原子間距離と、前記固定磁性層の第１の磁性層の最近接原子間距離の差を、前記第１の磁性層の最近接原子間距離で割った値を、０．０５以上０．２０以下にすることが好ましい。
【００４９】
また、前記非磁性金属層と前記固定磁性層の第１の磁性層の間に、ＰｔＭｎ合金、または、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、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）合金からなる中間層が設けられていると、前記非磁性金属層内の結晶と前記中間層内の結晶がエピタキシャルな状態になりやすく、また前記中間層内の結晶と前記固定磁性層内の結晶もエピタキシャルまたはヘテロエピタキシャルな状態になりやすくなる。
【００５０】
前記第１の磁性層は磁歪定数が正の値である磁性材料によって形成されていることが好ましい。
【００５１】
なお、フリー磁性層、非磁性材料層、及び前記固定磁性層の両側部には、Ｃｒ、α−Ｔａ、またはＲｈからなる電極層が形成されていると、前記固定磁性層にかかるトラック幅方向の圧縮応力（すなわちハイト方向の引張り応力）を大きくできるので好ましい。
【００５２】
前記電極層の結晶格子面の膜面平行方向の面間隔がＣｒの場合で０．２０４４ｎｍ以上（ｂｃｃ構造の｛１１０｝面間隔）、α−Ｔａの場合で０．２３３７ｎｍ以上（ｂｃｃ構造の｛１１０｝面間隔）、Ｒｈの場合で０．２２００ｎｍ以上（ｆｃｃ構造の｛１１１｝面間隔）であることが好ましい。
【００５３】
本発明は、磁気検出素子の小型化を進めたときに特に有効になる。特に、前記固定磁性層の光学的トラック幅寸法が、０．１５μｍ以下であることが好ましい。
【００５４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た断面図である。
【００５５】
図１に示される磁気検出素子では、アルミナなどの絶縁性材料からなる下部ギャップ層２０上に多層膜Ｔ１が形成されている。
【００５６】
図１に示す実施形態では、多層膜Ｔ１は、下からシードレイヤ２１、非磁性金属層２２、固定磁性層２３、非磁性材料層２４、フリー磁性層２５及び保護層２６の順に積層されたものである。
【００５７】
シードレイヤ２１は、ＮｉＦｅ合金、ＮｉＦｅＣｒ合金あるいはＣｒやＴａなどで形成されている。シードレイヤ２１は、例えば（Ｎｉ０．８Ｆｅ０．２）６０ａｔ％Ｃｒ４０ａｔ％の膜厚３５Å〜６０Åで形成される。
【００５８】
シードレイヤ２１があると、非磁性金属層２２の｛１１１｝配向が良好になる。
【００５９】
非磁性金属層２２については、後述する。
固定磁性層２３は、第１磁性層（第１の磁性層）２３ａと第２磁性層２３ｃが非磁性中間層２３ｂを介して積層された人工フェリ構造を有している。固定磁性層２３は、固定磁性層２３自体の一軸異方性によって磁化が、ハイト方向（図示Ｙ方向）に固定されている。
【００６０】
非磁性材料層２４は、固定磁性層２３とフリー磁性層２５との磁気的な結合を防止する層であり、Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｕ，Ａｇなど導電性を有する非磁性材料により形成されることが好ましい。特にＣｕによって形成されることが好ましい。非磁性材料層の膜厚は１７Å〜３０Åである。
【００６１】
フリー磁性層２５は、ＮｉＦｅ合金やＣｏＦｅ合金等の磁性材料で形成される。図１に示す実施形態では特にフリー磁性層２５がＮｉＦｅ合金で形成されるとき、フリー磁性層２５と非磁性材料層２４との間にＣｏやＣｏＦｅなどからなる拡散防止層（図示しない）が形成されていることが好ましい。フリー磁性層２５の膜厚は２０Å〜６０Åである。また、フリー磁性層２５は、複数の磁性層が非磁性中間層を介して積層された人工フェリ構造であってもよい。
【００６２】
保護層２６はＴａなどからなり、多層膜Ｔ１の酸化の進行を抑える。保護層２６の膜厚は１０Å〜５０Åである。
【００６３】
図１に示す実施形態では、シードレイヤ層２１から保護層２６までの多層膜Ｔ１の両側にはバイアス下地層２７、ハードバイアス層２８及び電極層２９が形成されている。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２５の磁化はトラック幅方向（図示Ｘ方向）に揃えられる。
【００６４】
バイアス下地層２７，２７はＣｒやＷ、Ｔｉで、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ており、電極層２９，２９は、Ｃｒ、Ｔａ、Ｒｈ、ＡｕやＷ（タングステン）などで形成されている。
【００６５】
バイアス下地層２７，２７の膜厚は２０Å〜１００Å、ハードバイアス層２８，２８の膜厚は１００Å〜４００Å、電極層２９，２９の膜厚は４００Å〜１５００Åである。
【００６６】
電極層２９，２９、及び保護層２６上には、アルミナなどの絶縁性材料からなる上部ギャップ層３０が積層される。なお、図示はしないが、下部ギャップ層２０の下には下部シールド層が設けられ、上部ギャップ層上には上部シールド層が設けられる。下部シールド層及び上部シールド層はＮｉＦｅなどの軟磁性材料によって形成される。上部ギャップ層及び下部ギャップ層の膜厚は５０Å〜３００Åである。
【００６７】
フリー磁性層２５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）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２５の磁化が感度良く変動する。一方、固定磁性層２３の磁化は、ハイト方向（図示Ｙ方向）に固定されている。
【００６８】
フリー磁性層２５の磁化方向の変動と、固定磁性層２３の固定磁化方向（特に第２磁性層２３ｃ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。
【００６９】
本実施の形態の特徴部分について述べる。
図１に示される磁気検出素子の固定磁性層２３は、第１磁性層（第１の磁性層）２３ａと第２磁性層２３ｃが非磁性中間層２３ｂを介して積層された人工フェリ構造を有している。第１磁性層２３ａの磁化と第２磁性層２３ｃの磁化は、非磁性中間層２３ｂを介したＲＫＫＹ相互作用によって互いに反平行方向に向けられている。
【００７０】
第１磁性層２３ａは、第２磁性層２３ｃより非磁性材料層２４から離れた位置に形成されており、非磁性金属層２２に接している。
【００７１】
非磁性金属層２２は、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｔｉ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｌから選ばれる１種あるいは２種以上によって形成されている。非磁性金属層２２の膜厚は５Å〜３０Åである。
【００７２】
図１に示される磁気検出素子は、固定磁性層２３に重なる反強磁性層が形成されておらず、固定磁性層２３自体の一軸異方性によって固定磁性層２３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。
【００７３】
従って、反強磁性層を有する磁気検出素子に比べて分流損失を少なくできるので、磁気検出素子の磁界検出出力を２０〜３０％向上させることができる。また、磁気検出素子の上下に設けられるシールド層間の距離も短くなるので、記録媒体のさらなる高線記録密度化に対応することもできる。
【００７４】
本実施の形態では、第２磁性層２３ｃの膜厚の方が、第１磁性層２３ａの膜厚より大きくなっている。第２磁性層２３ｃの磁化はハイト方向（図示Ｙ方向）を向き、第１磁性層２３ａの磁化はハイト方向と反平行方向を向いた状態で磁化が固定されている。
【００７５】
第１磁性層２３ａの膜厚は１０Å〜３０Åであり、第２磁性層２３ｃの膜厚は１５Å〜３５Åである。第１磁性層２３ａの膜厚を厚くすると、保磁力は大きくなる。しかし、第１磁性層２３ａの膜厚が大きいと分流損失が大きくなる。また、後述するように、第１磁性層２３ａは、非磁性金属層２２と整合することによって結晶構造に歪みが生じ、この歪みによって磁歪定数λ及び一軸異方性を大きくしている。しかし、第１磁性層２３ａの膜厚が大きすぎると、第１磁性層２３ａに生じる歪みが小さくなり、磁歪定数λ及び一軸異方性も小さくなってしまう。
【００７６】
本発明は、固定磁性層２３の磁化を固定する一軸異方性を決める、誘導磁気異方性と磁気弾性効果のうち、磁気弾性効果を主に利用している。
【００７７】
磁気弾性効果は、磁気弾性エネルギーに支配される。磁気弾性エネルギーは、固定磁性層２３にかかる応力σと固定磁性層２３の磁歪定数λによって規定される。
【００７８】
図２は、図１に示された磁気検出素子を図示上側（図示Ｚ方向と反対方向）からみた平面図である。磁気検出素子の多層膜Ｔ１は一対のバイアス下地層２７，２７、ハードバイアス層２８，２８及び電極層２９，２９の間に形成されている。なお、バイアス下地層２７，２７、ハードバイアス層２８，２８は、電極層２９，２９の下に設けられているので、図２には図示されていない。多層膜Ｔ１と、バイアス下地層２７，２７、ハードバイアス層２８，２８及び電極層２９，２９の周囲は、斜線で示される絶縁材料層３１によって埋められている。
【００７９】
また、多層膜Ｔ１、バイアス下地層２７，２７、ハードバイアス層２８，２８、及び電極層２９，２９の記録媒体との対向面側の端面Ｆは露出しているか、またはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などからなる膜厚２０Å〜５０Åの薄い保護層で覆われているだけであり、開放端となっている。
【００８０】
従って、もともと２次元的に等方的であった下部ギャップ層２０及び上部ギャップ層３０からの応力が端面Ｆで開放された結果、対称性がくずれて、多層膜Ｔ１には、ハイト方向（図示Ｙ方向）に平行な方向に、引っ張り応力が加えられている。また、バイアス下地層２７，２７、ハードバイアス層２８，２８、及び電極層２９，２９の積層膜が圧縮性の内部応力を有している場合には、電極層などが面内方向に延びようとするため、多層膜Ｔ１には、トラック幅方向に（図示Ｘ方向）に平行な方向及び反平行な方向に圧縮応力を加えられている。
【００８１】
すなわち、記録媒体との対向面側の端面Ｆが開放されている固定磁性層２３には、ハイト方向の引張り応力とトラック幅方向の圧縮応力が加えられる。そして、第１磁性層２３ａは、磁歪定数が正の値である磁性材料によって形成されているので、磁気弾性効果によって、第１磁性層２３ａの磁化容易軸は磁気検出素子の奥側（ハイト方向；図示Ｙ方向）に平行方向となり、第１磁性層２３ａの磁化方向がハイト方向と平行方向または反平行方向に固定される。第２磁性層２３ｃの磁化は、非磁性中間層２３ｂを介したＲＫＫＹ相互作用によって第１磁性層２３ａの磁化方向と反平行方向を向いた状態で固定される。
【００８２】
本発明では、固定磁性層２３の磁歪定数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２３の一軸異方性を大きくするものである。固定磁性層２３の一軸異方性が大きくなると、固定磁性層２３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。
【００８３】
具体的には，固定磁性層２３を構成する第１磁性層２３ａを、非磁性金属層２２と接合させることによって、第１磁性層２３ａの結晶構造に歪みを生じさせて第１磁性層２３ａの磁歪定数λを大きくさせている。非磁性金属層２２は、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｔｉ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｌから選ばれる１種あるいは２種以上からなる。
【００８４】
非磁性金属層２２がＲｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｌから選ばれる１種あるいは２種以上によって形成されると、この非磁性金属層２２は、ｆｃｃ構造をとり、界面と平行な方向に｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向するものになる。また、非磁性金属層２２がＲｕ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｔｉから選ばれる１種あるいは２種以上によって形成されると、この非磁性金属層２２は、ｈｃｐ構造をとり、界面と平行な方向にＣ面（｛０００１｝面）が優先配向するものになる。
【００８５】
一方、固定磁性層２３の第１磁性層２３ａがＣｏまたはＣｏｘＦｅｙ（ｙ≦２０，ｘ＋ｙ＝１００）によって形成されていると、第１磁性層２３ａは面心立方格子（ｆｃｃ）構造をとる。また、第１磁性層２３ａは、界面と平行な方向に、｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向している。
【００８６】
従って、第１磁性層２３ａを構成する原子と非磁性金属層２２を構成する原子が互いに重なりあいやすくなり、非磁性金属層２２内の結晶と固定磁性層２３内の結晶はエピタキシャルな状態になっている。
【００８７】
しかし、第１磁性層２３ａの｛１１１｝面内の最近接原子間距離と、非磁性金属層２２の｛１１１｝面内又はＣ面内の最近接原子間距離には、一定以上の差があることが必要である。
【００８８】
本実施の形態では、非磁性金属層２２を構成する原子と第１磁性層２３ａの原子とを重なり合わせつつ、結晶構造に歪みを生じさせるために、非磁性金属層２２の｛１１１｝面内又はＣ面内の最近接原子間距離と、固定磁性層２３の第１磁性層２３ａの｛１１１｝面内の最近接原子間距離との差を、第１磁性層２３ａの｛１１１｝面内の最近接原子間距離で割った値（以下ミスマッチ値と呼ぶ）を、０．０５以上０．２０以下にしている。
【００８９】
（表１）にｆｃｃ構造の結晶構造を有する結晶の、格子定数、｛１１１｝面内の最近接原子間距離、ｆｃｃ構造のＣｏとのミスマッチ％を示す。ミスマッチ％は、前記ミスマッチ値を１００倍し、％表示した値である。
【００９０】
また、（表２）にｈｃｐ構造の結晶構造を有する結晶の、Ｃ面内の最近接原子間距離（格子定数ａに相当）及びｆｃｃ構造のＣｏとのミスマッチ％を示す。
【００９１】
【表１】
2004259914.tif 000003
【００９２】
【表２】
2004259914.tif 000004
【００９３】
表１をみると、Ｒｈ結晶、Ｉｒ結晶、Ｐｄ結晶、Ｐｔ結晶、Ａｌ結晶と、ｆｃｃ構造のＣｏとのミスマッチ％は、７％から１４％の範囲内（ミスマッチ値で０．０７から０．１４の範囲内）にあることがわかる。また、表２をみると、Ｒｕ結晶、Ｒｅ結晶、Ｏｓ結晶、Ｔｉ結晶と、ｆｃｃ構造のＣｏとのミスマッチ％は、７％から１８％の範囲内（ミスマッチ値で０．０７から０．１８の範囲内）にあることがわかる。
【００９４】
互いに重なりあう非磁性金属層２２と第１磁性層２３ａのミスマッチ％が５％以上２０％以下（またはミスマッチ値が０．０５以上０．２０以下）であると、図３に模式的に示すように、非磁性金属層２２を構成する原子と第１磁性層２３ａの原子とが重なり合いつつも、界面付近で結晶構造に歪みが生じている状態になる。
【００９５】
図３において符号Ｎ１は第１磁性層２３ａの｛１１１｝面内の最近接原子間距離を示しており、符号Ｎ２非磁性金属層２２の｛１１１｝面内又はＣ面内の最近接原子間距離を示している。Ｎ１及びＮ２は、非磁性金属層２２と第１磁性層２３ａの界面から離れた歪みの影響の少ないところで測定する。
【００９６】
このように、第１磁性層２３ａの結晶構造に歪みが生じると、第１磁性層２３ａの磁歪定数λを大きくすることができるので、大きな磁気弾性効果を発揮することができる。
【００９７】
ここで、非磁性金属層２２の材料に（Ｎｉ０．８Ｆｅ０．２）６０Ｃｒ４０、Ｃｕ、Ｎｉ８０Ｆｅ２０を用い、第１磁性層２３ａの材料にＣｏを用いると、非磁性金属層２２と第１磁性層２３ａのミスマッチ％が小さくなりすぎてしまう。すなわち、図４に模式的に示すように、非磁性金属層２２の原子と第１磁性層２３ａの原子が重なりあったとき、界面付近の結晶構造に歪みが生じなくなり、第１磁性層２３ａの磁歪定数λを大きくすることができなくなる。
【００９８】
また、非磁性金属層２２の材料にＳｉ、Ｇｅ、Ｐｂ、Ｈｆ、Ｚｒを用い、第１磁性層２３ａの材料にＣｏを用いると、非磁性金属層２２と第１磁性層２３ａのミスマッチ％が大きくなりすぎてしまう。すなわち、図５に模式的に示すように、非磁性金属層２２の原子と第１磁性層２３ａの原子が重なりあわなくなり、非整合あるいは非エピタキシャルな状態になる。非磁性金属層２２の原子と第１磁性層２３ａの原子が非エピタキシャルな状態になるときも、界面付近の結晶構造に歪みが生じなくなり、第１磁性層２３ａの磁歪定数λを大きくすることができなくなる。
【００９９】
また、固定磁性層２３の第１磁性層２３ａが、体心立方格子（ｂｃｃ）構造をとり、界面と平行な方向に、｛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であってもよい。
【０１００】
例えば、固定磁性層２３の第１磁性層２３ａがＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）によって形成されていると、第１磁性層２３ａは体心立方格子（ｂｃｃ）構造をとる。
【０１０１】
上述したように、非磁性金属層２２は、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｌ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｔｉから選ばれる１種あるいは２種以上によって形成されており、ｆｃｃ構造をとり、界面と平行な方向に｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向しているか、またはｈｃｐ構造をとり、界面と平行な方向にＣ面が優先配向するものである。
【０１０２】
ｂｃｃ構造を有する結晶の｛１１０｝面として表される等価な結晶面の原子配列とｆｃｃ構造を有する結晶の｛１１１｝面として表される等価な結晶面の原子配列は類似しており、ｂｃｃ構造を有する結晶とｆｃｃ構造を有する結晶を、各々の原子が重なり合った整合状態、いわゆるヘテロエピタキシャルな状態にすることができる。
【０１０３】
また、ｂｃｃ構造を有する結晶の｛１１０｝面として表される等価な結晶面の原子配列とｈｃｐ構造を有する結晶のＣ面の原子配列は類似しており、ｂｃｃ構造を有する結晶とｈｃｐ構造を有する結晶を、各々の原子が重なり合った整合状態、いわゆるヘテロエピタキシーの状態にすることができる。
【０１０４】
従って、第１磁性層２３ａを構成する原子と非磁性金属層２２を構成する原子が互いに重なりあいやすくなり、非磁性金属層２２内の結晶と固定磁性層２３の第１磁性層２３ａ内の結晶はヘテロエピタキシャルな状態になっている。
【０１０５】
第１磁性層２３ａの｛１１０｝面内の最近接原子間距離と、非磁性金属層２２の｛１１１｝面内又はＣ面内の最近接原子間距離には、一定以上の差が生じている。このため、第１磁性層２３ａと非磁性金属層２２の界面付近では、第１磁性層２３ａを構成する原子と非磁性金属層２２を構成する原子が互いに重なり合いつつも、それぞれの結晶構造に歪みが生じる。従って、第１磁性層２３ａの結晶構造に歪を生じさせることによって磁歪定数λを大きくさせることができる。
【０１０６】
なお、ｂｃｃ構造をとるＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）は、ｆｃｃ構造をとるＣｏまたはＣｏｘＦｅｙ（ｙ≦２０，ｘ＋ｙ＝１００）より、特にｙ＝５０（ａｔ％）付近において磁歪定数λの値が大きいので、より大きな磁気弾性効果を発揮することができる。また、ｂｃｃ構造をとるＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）は、保磁力が大きく、固定磁性層２３の磁化固定を強固にすることができる。
【０１０７】
なお、本発明では、第１磁性層２３ａと非磁性金属層２２の界面付近で、第１磁性層２３ａを構成する原子と、非磁性金属層２２を構成する原子の大部分が互いに重なり合う整合状態になっていればよい。例えば、図３に模式的に示すように、一部に、第１磁性層２３ａを構成する原子と、非磁性金属層２２を構成する原子が重なり合わない領域があってもよい。
【０１０８】
また、第２磁性層２３ｃの材料には、ｂｃｃ構造をとるＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）、ｆｃｃ構造をとるＣｏまたはＣｏｘＦｅｙ（ｙ≦２０，ｘ＋ｙ＝１００）のどちらを用いてもよい。
【０１０９】
第２磁性層２３ｃの材料に、ｂｃｃ構造をとるＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）を用いると、正磁歪を大きくすることができる。ｂｃｃ構造をとるＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）は、保磁力が大きく、固定磁性層２３の磁化固定を強固にすることができる。また、非磁性中間層２３ｂを介した第１磁性層２３ａと第２磁性層２３ｃ間のＲＫＫＹ相互作用が強くなる。
【０１１０】
一方、第２磁性層２３ｃは、非磁性材料層２４に接しており、磁気抵抗効果に大きな影響を及ぼす層なので、ｆｃｃ構造をとるＣｏまたはＣｏｘＦｅｙ（ｙ≦２０，ｘ＋ｙ＝１００）を用いて形成すると磁気抵抗効果の劣化が少ない。
【０１１１】
図６ないし図８は、固定磁性層２３の他の様態を示す部分断面図である。
図６に示されるように、固定磁性層２３を構成する第１磁性層２３ａが、非磁性金属層２２側にｆｃｃ磁性層２３ａ１が設けられ、非磁性中間層側にｂｃｃ磁性層２３ａ２が設けられたものであってもよい。
【０１１２】
ｆｃｃ磁性層２３ａ１とは、面心立方格子（ｆｃｃ）構造をとり、界面と平行な方向に｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向する磁性層であり、ｂｃｃ磁性層２３ａ２とは、体心立方格子（ｂｃｃ）構造をとり、界面と平行な方向に｛１１０｝面として表される等価な結晶面が優先配向している磁性層である。
【０１１３】
ｆｃｃ磁性層２３ａ１は、ＣｏまたはＣｏｘＦｅｙ（ｙ≦２０，ｘ＋ｙ＝１００）を用いて形成され、ｂｃｃ磁性層２３ａ２は、ＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）によって形成される。
【０１１４】
第１磁性層２３ａの非磁性中間層２３ｂ側の界面付近をｂｃｃ構造にすることにより、磁歪定数λの値を大きくし、大きな磁気弾性効果を発揮させることができる。また、非磁性中間層２３ｂ側の組成が、ＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）であると、非磁性中間層２３ｂを介した第１磁性層２３ａと第２磁性層２３ｃ間のＲＫＫＹ相互作用が強くなる。
【０１１５】
一方、第１磁性層２３ａの非磁性金属層２２側の界面付近をｆｃｃ構造にすると、固定磁性層２３、非磁性材料層、フリー磁性層の結晶配向性が一定になり、結晶粒も大きくなって磁気抵抗変化率（ＭＲ比）を高くすることができる。
【０１１６】
また、図７に示されるように、固定磁性層２３を構成する第２磁性層２３ｃは、非磁性材料層２４側にｆｃｃ磁性層２３ｃ２が設けられ、非磁性中間層２３ｂ側にｂｃｃ磁性層２３ｃ１が設けられたものであってもよい。
【０１１７】
ｆｃｃ磁性層２３ｃ２とは、面心立方格子（ｆｃｃ）構造をとり、界面と平行な方向に｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向する磁性層であり、ｂｃｃ磁性層２３ｃ１とは、体心立方格子（ｂｃｃ）構造をとり、界面と平行な方向に｛１１０｝面として表される等価な結晶面が優先配向している磁性層である。
【０１１８】
ｆｃｃ磁性層２３ｃ２は、ＣｏまたはＣｏｘＦｅｙ（ｙ≦２０，ｘ＋ｙ＝１００）を用いて形成され、ｂｃｃ磁性層２３ｃ１は、ＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）によって形成される。
【０１１９】
第２磁性層２３ｃの非磁性中間層２３ｂ側の界面付近をｂｃｃ構造にすることにより、磁歪定数λの値を大きくし、大きな磁気弾性効果を発揮させることができる。また、非磁性中間層２３ｂ側の組成が、ＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）であると、非磁性中間層２３ｂを介した第１磁性層２３ａと第２磁性層２３ｃ間のＲＫＫＹ相互作用が強くなる。
【０１２０】
一方、第１磁性層２３ａの非磁性金属層２２側の界面付近をｆｃｃ構造にすることによって、磁気抵抗効果の劣化を抑えることができる。
【０１２１】
または、図８に示されるように、固定磁性層２３を構成する第１磁性層２３ａは、非磁性金属層２２側にｆｃｃ磁性層２３ａ１が設けられ、非磁性中間層側にｂｃｃ磁性層２３ａ２が設けられたものであり、かつ、第２磁性層２３ｃは、非磁性材料層２４側にｆｃｃ磁性層２３ｃ２が設けられ、非磁性中間層２３ｂ側にｂｃｃ磁性層２３ｃ１が設けられたものであってもよい。
【０１２２】
なお、図６ないし図８では、第１磁性層２３ａをｆｃｃ磁性層２３ａ１とｂｃｃ磁性層２３ａ２とが積層された構造にし、または、第２磁性層２３ｃを、ｂｃｃ磁性層２３ｃ１とｆｃｃ磁性層２３ｃ２とが積層された構造にしている。
【０１２３】
しかし、本発明では、固定磁性層２３の第１磁性層２３ａが、非磁性金属層２２側の界面付近で、面心立方格子（ｆｃｃ）構造をとり、界面と平行な方向に｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向し、非磁性中間層２３ｂ側の界面付近で、体心立方格子（ｂｃｃ）構造をとり、界面と平行な方向に、｛１１０｝面として表される等価な結晶面が優先配向していればよい。
【０１２４】
従って、固定磁性層２３の第１磁性層２３ａは、非磁性金属層２２側の界面付近でＣｏまたはＣｏｘＦｅｙ（ｙ≦２０，ｘ＋ｙ＝１００）の組成を有し、ｆｃｃ構造をとり、界面と平行な方向に｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向し、非磁性金属層２２側の界面付近から非磁性中間層２３ｂ側の界面に向かうに連れて、Ｆｅ濃度が徐々に大きくなって、非磁性中間層２３ｂ側の界面付近で、ＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）の組成を有し、体心立方格子（ｂｃｃ）構造をとり、界面と平行な方向に、｛１１０｝面として表される等価な結晶面が優先配向したものであってもよい。
【０１２５】
また、第２磁性層２３ｃも同様に、非磁性材料層２４側の界面付近から非磁性中間層２３ｂ側の界面に向かうに連れて、Ｆｅ濃度が徐々に大きくなるＣｏＦｅ合金で形成されてよい。
【０１２６】
図９は、本発明の第２の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た断面図である。
【０１２７】
図９に示された磁気検出素子が、図１に示された磁気検出素子と異なる点は、非磁性金属層２２と、固定磁性層２３の第１磁性層２３ａの間に、ＰｔＭｎ合金、または、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、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）合金からなる中間層４０が設けられている点である。
【０１２８】
本実施の形態では、中間層４０の膜厚は、５Å〜５０Åである。ＰｔＭｎ合金、または、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、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）からなる中間層４０の膜厚がこの範囲内であると、中間層４０の結晶構造は、成膜時の状態である面心立方構造（ｆｃｃ）を維持しつづける。
【０１２９】
従って、中間層４０を構成する原子と、固定磁性層２３の第１磁性層２３ａを構成する原子とが互いに重なりあいやすくなり、中間層４０内の結晶と第１磁性層２３ａ内の結晶がエピタキシャルまたはヘテロエピタキシャルな整合状態になりやすくなる。
【０１３０】
また、第１磁性層２３ａの｛１１１｝面内または｛１１０｝面内の最近接原子間距離と、中間層４０の｛１１１｝面内の最近接原子間距離には、一定以上の差が生じている。このため、第１磁性層２３ａと中間層４０の界面付近では、第１磁性層２３ａを構成する原子と中間層４０を構成する原子が互いに重なり合いつつも、それぞれの結晶構造に歪みが生じる。従って、第１磁性層２３ａの結晶構造に歪を生じさせることによって磁歪定数λを大きくさせることができる。
また、非磁性金属層２２内の結晶と中間層４０内の結晶もエピタキシャルな状態になりやすい。
【０１３１】
しかも、ＰｔＭｎ合金、または、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、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）からなる中間層４０の｛１１１｝面内の最近接原子間距離を、非磁性金属層２２の｛１１１｝面内又はＣ面内の最近接原子間距離より大きくすることにより、シードレイヤ２１から中間層４０にかけて、膜面平行方向の最近接原子間距離を段階的に広げることができ、多層膜Ｔ１に必要以上の歪みが生じることを抑えることができる。
【０１３２】
なお、中間層４０の膜厚が、５０Åより大きくなると、２５０℃以上の熱が加わったときに、中間層４０の結晶構造がＣｕＡｕＩ型の規則型の面心正方構造（ｆｃｔ）に構造変態するので好ましくない。ただし、中間層４０の膜厚が、５０Åより大きくても、２５０℃以上の熱が加わらなければ、中間層４０の結晶構造は、成膜時の状態である面心立方構造（ｆｃｃ）を維持しつづける。
【０１３３】
図１０は、本発明の第３の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た断面図である。
【０１３４】
図１０に示された磁気検出素子は、図９に示された磁気検出素子に類似しており、多層膜Ｔ１の代わりに、多層膜Ｔ２が形成されている点で図９に示された磁気検出素子と異なっている。多層膜Ｔ２は、下から順にシードレイヤ２１、フリー磁性層２５、非磁性材料層２４、第２磁性層２３ｃ、非磁性中間層２３ｂ、第１磁性層２３ａからなる固定磁性層２３、中間層４０、非磁性金属層２２、及び保護層２６が積層されたものである。すなわち、多層膜Ｔ２は、多層膜Ｔ１の各層の積層順序を逆にしたものである。
【０１３５】
本実施の形態の磁気検出素子でも、固定磁性層２３の第１磁性層２３ａが中間層４０に接している。
【０１３６】
本実施の形態でも、中間層４０の膜厚は、５Å〜５０Åであり、中間層４０の結晶構造は、成膜時の状態である面心立方構造（ｆｃｃ）を維持しつづける。
【０１３７】
従って、中間層４０を構成する原子と、固定磁性層２３の第１磁性層２３ａを構成する原子とが互いに重なりあいやすくなり、中間層４０内の結晶と第１磁性層２３ａ内の結晶がエピタキシャルな整合状態になりやすくなる。
【０１３８】
しかも、第１磁性層２３ａの｛１１１｝面内または｛１１０｝面内の最近接原子間距離と、中間層４０の｛１１１｝面内の最近接原子間距離には、一定以上の差が生じている。このため、第１磁性層２３ａと中間層４０の界面付近では、第１磁性層２３ａを構成する原子と中間層４０を構成する原子が互いに重なり合いつつも、それぞれの結晶構造に歪みが生じる。従って、第１磁性層２３ａの結晶構造に歪を生じさせることによって磁歪定数λを大きくさせることができる。
また、非磁性金属層２２内の結晶と中間層４０内の結晶もエピタキシャルな状態になりやすく、図９に示された磁気検出素子と同様に、多層膜Ｔ２に必要以上の歪みが生じることを抑えることができる。また、面内の最近接原子間距離を「非磁性金属層２２」＞「中間層４０」＞「第１磁性層２３ａ」と段階的にすることにより、界面での整合状態を保ちつつ、より大きな格子歪みを第１磁性層２３ａに加えることができる。
【０１３９】
なお、中間層４０が形成されず、固定磁性層２３の第１磁性層２３ａに非磁性金属層２２が直接接している構成でも、第１磁性層２３ａを構成する原子と非磁性金属層２２を構成する原子とを互いに重なり合わせつつ、それぞれの結晶構造に歪みが生じさせることができ、第１磁性層２３ａの磁歪定数λを大きくさせることができる。
【０１４０】
固定磁性層２３の磁気弾性効果に基づく異方性を大きくするためには、多層膜Ｔ１またはＴ２に対して、バイアス下地層２７，２７、ハードバイアス層２８，２８、及び電極層２９，２９からトラック幅方向に（図示Ｘ方向）に平行な方向及び反平行な方向に加わる圧縮応力を大きくすることが好ましい。
【０１４１】
例えば、電極層２９，２９がＣｒ（クロム）、α−Ｔａ、またはＲｈで形成され、しかも電極層２９，２９の結晶格子面の膜面平行方向の面間隔がＣｒの場合で０．２０４４ｎｍ以上（ｂｃｃ構造の｛１１０｝面間隔）、α−Ｔａの場合で０．２３３７ｎｍ以上（ｂｃｃ構造の｛１１０｝面間隔）、Ｒｈの場合で０．２２００ｎｍ以上（ｆｃｃ構造の｛１１１｝面間隔）であると、多層膜Ｔ１またはＴ２に加わる圧縮応力を大きくすることができる。このとき、図２に示される矢印方向、すなわち電極層２９，２９の外側方向に向けて、電極層２９，２９が延伸し、多層膜Ｔ１またはＴ２に対し、トラック幅方向に（図示Ｘ方向）に平行な方向及び反平行な方向に圧縮応力が加えられる。
【０１４２】
電極層２９，２９の結晶格子面の膜面平行方向の面間隔は、Ｘ線回折や電子線回折によって測定することができる。なお、バルク状態のＣｒ、α−Ｔａ、またはＲｈは、結晶格子面の膜面平行方向の面間隔がＣｒの場合で０．２０４０ｎｍ（ｂｃｃ構造の｛１１０｝面間隔）、α−Ｔａの場合で０．２３３２ｎｍ（ｂｃｃ構造の｛１１０｝面間隔）、Ｒｈの場合で０．２１９６ｎｍ（ｆｃｃ構造の｛１１１｝面間隔）であり、前記面間隔がこの値以上になると電極層２９，２９が多層膜Ｔ１に対し圧縮応力を与えるように作用する。
【０１４３】
電極層２９，２９をＣｒによって形成したときと、Ａｕのような軟い金属材料によって形成したときとでは、前記圧縮応力に以下のような違いが生じる。
【０１４４】
例えば、下から順に、バイアス下地層：Ｃｒ（５０Å）／ハードバイアス層：ＣｏＰｔ（２００Å）／中間層：Ｔａ（５０Å）／電極層：Ａｕ（８００Å）／保護層：Ｔａ（５０Å）が積層された膜が生じさせる圧縮応力は、２８０ＭＰａである。
【０１４５】
これに対し、下から順に、バイアス下地層：Ｃｒ（５０Å）／ハードバイアス層：ＣｏＰｔ（２００Å）／中間層：Ｔａ（５０Å）／電極層：Ｃｒ（１４００Å）／保護層：Ｔａ（５０Å）が積層された膜が生じさせる圧縮応力は、６７０ＭＰａである。
【０１４６】
なお、中間層Ｔａ（５０Å）と保護層Ｔａ（５０Å）は図１には示されていないが、それぞれ、電極層の配向性を整える層と酸化防止層として機能する。
【０１４７】
なお、電極層２９，２９をスパッタ成膜するときには、イオンビームスパッタ法を用い、スパッタ装置内のＡｒ、Ｘｅ、Ｋｒなどの圧力を５×１０−３〜１×１０−１（Ｐａ）と小さくする。スパッタ装置内のＡｒ、Ｘｅ、Ｋｒなどの圧力が小さいと、電極層を形成するＣｒ、α−Ｔａ、またはＲｈ原子がＡｒ原子に衝突する確率が減少するので、Ｃｒなどの原子は高いエネルギーを保持したまま堆積していく。既に成膜されているＣｒなどの膜に、ターゲットから飛来したＣｒなどの原子が大きなエネルギーをもって衝突して埋め込まれていくと、電極層２９，２９が外側方向に向けて延伸する。
【０１４８】
固定磁性層２３のトラック幅方向の両端部はハードバイアス層２８，２８が発生する縦バイアス磁界によって磁化方向が傾きやすくなっている。しかし、固定磁性層２３のトラック幅方向の両端部には大きな圧縮応力が加わる。従って、固定磁性層２３のトラック幅方向の両端部は、磁気弾性効果による異方性が大きくなり、磁化方向が一方向に強く固定される。
【０１４９】
本発明は、固定磁性層２３の両側からの圧縮応力と磁歪との関係に基づく一軸異方性によって、固定磁性層２３の磁化方向を固定するものであり、固定磁性層にかかる圧縮応力は固定磁性層２３の光学的トラック幅方向の両端部で強く、中央部で弱い。従って、固定磁性層２３の光学的トラック幅方向の幅寸法が大きいと、固定磁性層２３の中央部付近の磁化方向固定力が小さくなる。従って、固定磁性層２３の光学的トラック幅寸法Ｗ１は、０．１５μｍ以下である（数値をご記入下さい）ことが好ましい。
【０１５０】
なお、フリー磁性層２５の磁歪は負磁歪にすることが好ましい。上記したように、磁気検出素子の多層膜Ｔ１には、両側から圧縮応力が加わっているので、負磁歪のフリー磁性層２５は磁気弾性効果によって、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に平行または反平行方向が磁化容易軸になりやすくなる。
【０１５１】
フリー磁性層２５のトラック幅方向の両端部は反磁界によって磁化が不安定になりやすい。しかし、フリー磁性層２５のトラック幅方向の両端部は、ハードバイアス層２８，２８に近く、大きな圧縮応力が加わる。従って、フリー磁性層２５のトラック幅方向の両端部は、磁気弾性効果による異方性が大きくなり、磁化方向が安定化する。
【０１５２】
従って、ハードバイアス層２８，２８の膜厚を小さくして、縦バイアス磁界を小さくしてもフリー磁性層２５を安定した単磁区状態にすることができる。ハードバイアス層２８，２８の膜厚を小さくして、縦バイアス磁界を小さくできると、固定磁性層２３のハイト方向への磁化固定状態を安定化できる。
【０１５３】
なお、フリー磁性層２５の中央部付近の圧縮応力は、両端部の圧縮応力よりも小さいので、磁界検出感度の低下を抑えることができる。
【０１５４】
フリー磁性層２５の磁歪定数λは、−８×１０−６≦λ≦−０．５×１０−６の範囲であることが好ましい。また、ハードバイアス層２８，２８の膜厚ｔは１００Å≦ｔ≦２００Åであることが好ましい。フリー磁性層２５の磁歪λが小さすぎると、或はハードバイアス層２８，２８の膜厚ｔが厚すぎると磁気検出素子の再生感度が低下する。一方、フリー磁性層２５の磁歪λが大きすぎると、或はハードバイアス層２８，２８の膜厚ｔが薄すぎると磁気検出素子の再生波形に乱れが生じやすい。
【０１５５】
図１、図９、図１０に示された本実施の形態の磁気検出素子は、スパッタ法又は蒸着法による薄膜形成及びレジストフォトリゾグラフィーによるパターン形成によって製造される。スパッタ法及びレジストフォトリゾグラフィーは磁気検出素子を形成するときに、通常用いられる方法を使用する。
【０１５６】
ただし、第１磁性層２３ａを構成する原子と、非磁性金属層２２を構成する原子または中間層４０を構成する原子とを互いに重なり合わせつつ、それぞれの結晶構造に歪みを生じさせるために、非磁性金属層２２又は中間層４０、並びに第１磁性層２３ａを成膜するときには、例えば以下の条件下で成膜することが好ましい。
【０１５７】
ＤＣマグネトロンスパッタ法
ターゲットへの入力電力：１０〜１００Ｗ
Ａｒ圧力：０．０１〜０．５Ｐａ
ターゲット／基板間距離：１００〜３００ｍｍ
【０１５８】
また、図１に示される磁気検出素子を形成するときには、非磁性金属層２２を成膜するときの基板温度よりも非磁性層２３ａを成膜するときの基板温度が高くなるようにすると熱膨張の効果によって、より大きな整合歪みを生じさせることができる。
【０１５９】
多層膜Ｔ１の両側にハードバイアス層２８，２８が設けられた、図１の磁気検出素子を形成後、ハイト方向に例えば１２００（ｋＡ／ｍ）の強磁場を印加して、第１磁性層２３ａ、第２磁性層２３ｃ、及びハードバイアス層２８，２８の磁化をハイト方向に向ける。その後、印加磁場を第１磁性層２３ａと第２磁性層２３ｃのスピンフロップ磁界より小さくして、第１磁性層２３ａと第２磁性層２３ｃの磁化を互いに反平行方向に向ける。ハイト方向の磁場を取り去った後、さらに、トラック幅方向にハードバイアス層２８，２８の保磁力より大きな磁場を印加してハードバイアス層２８，２８を着磁する。
【０１６０】
トラック幅方向の磁場を除くと、固定磁性層２３の第１磁性層２３ａ及び第２磁性層２３ｃの磁化は、主に磁気弾性効果によってハイト方向に反平行方向または平行方向を向く。また、フリー磁性層２５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に単磁区化される。
【０１６１】
なお、固定磁性層２３の成膜時にハイト方向の磁場を印加して、固定磁性層２３の第１磁性層２３ａ及び第２磁性層２３ｃに、誘導異方性を付与してもよい。
【０１６２】
ただし、固定磁性層２３の光学的トラック幅寸法が、０．１５μｍ以下になると磁気弾性効果の影響が非常に大きくなる。特に本発明では、第１磁性層２３ａ及び第２磁性層２３ｃの磁歪定数λ及びトラック幅方向に多層膜に加わる圧縮応力を大きくしているので、固定磁性層２３の磁化の固定は主に磁気弾性効果によっている。
【０１６３】
本実施の形態では、多層膜Ｔ１、Ｔ２の両側部にハードバイアス層２８，２８と電極層２９，２９の積層体が形成され、この積層体によって多層膜Ｔ１，Ｔ２に圧縮応力が加えられている。ただし、多層膜Ｔ１，Ｔ２の両側部にはハードバイアス層２８，２８がなくてもよい。例えば、多層膜Ｔ１，Ｔ２の両側部に、軟磁性材料層と反強磁性層の積層体が設けられていてもよいし、多層膜Ｔ１，Ｔ２の両側部が絶縁層であってもよい。
【０１６４】
なお、本発明は、多層膜Ｔ１，Ｔ２の膜厚垂直方向にセンス電流が流されるトンネル型磁気抵抗効果素子やＣＰＰ−ＧＭＲ型磁気検出素子に用いてもよい。この場合、電極層は、多層膜Ｔ１，Ｔ２の上下にそれぞれ形成されることになる。
【０１６５】
以上本発明をその好ましい実施例に関して述べたが、本発明の範囲から逸脱しない範囲で様々な変更を加えることができる。
【０１６６】
なお、上述した実施例はあくまでも例示であり、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。
【０１６７】
【実施例】
以下の多層膜を成膜し、２９０℃で４時間アニールした後、磁歪を測定した。
【０１６８】
シリコン基板／アルミナ（１０００Å）／（Ｎｉ０．８Ｆｅ０．２）６０Ｃｒ４０（５２Å）／非磁性金属層／Ｐｉｎ１／Ｒｕ（９Å）／Ｐｉｎ２（４０Å）／Ｃｕ（８５Å）／Ｔａ（３０Å）
【０１６９】
本実施例では、第２磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層などを省略することによって、第１磁性層２３ａの磁歪を正確に測定するようにしている。
なお、非磁性金属層＝ＲｕまたはＰｔ５０Ｍｎ５０（ａｔ％）、Ｐｉｎ１＝Ｃｏ、Ｃｏ９０Ｆｅ１０（ａｔ％）またはＦｅ５０Ｃｏ５０（ａｔ％）、Ｐｉｎ２＝Ｃｏ、Ｃｏ９０Ｆｅ１０（ａｔ％）である。なお、以下において、Ｃｏ９０Ｆｅ１０（ａｔ％）を単に「ＣｏＦｅ」と、Ｆｅ５０Ｃｏ５０（ａｔ％）を単に「ＦｅＣｏ」と略記する。
【０１７０】
磁歪の測定にはベンディング法を用いた。ベンディング法とは、上記多層膜を湾曲させて一軸性の歪みを与え、逆磁歪効果による一軸異方性の変化から磁歪定数を測定する方法である。
【０１７１】
結果を図１１に示す。この実験結果から、非磁性金属層がＲｕとＰｔ５０Ｍｎ５０（ａｔ％）のいずれであっても、Ｐｉｎ１がＣｏまたはＦｅＣｏであるほうが、ＣｏＦｅであるものよりも磁歪定数が大きくなることがわかる。ＣｏＦｅはＣｏやＦｅＣｏに比べて、歪みが発生しても磁歪が変化しにくい材料であることがその理由であると考えられる。
【０１７２】
また、非磁性金属層が形成されたものは、非磁性金属層が形成されないものより磁歪定数が大きくなることもわかる。
【０１７３】
Ｐｉｎ１がＣｏであるときは、非磁性金属層がＲｕとＰｔ５０Ｍｎ５０（ａｔ％）のいずれであっても同じくらい磁歪が増大する。
【０１７４】
なお、Ｐｉｎ１がＣｏまたはＦｅＣｏであるとき、Ｐｉｎ１の膜厚が約５Å以上になると、膜厚が増加するにつれて磁歪定数が徐々に減少している。これは、非磁性金属層の膜厚が厚くなると、非磁性金属層とＰｉｎ１の界面が非整合状態になりやすくなるためと考えられる。逆にいうと、非磁性金属層の膜厚が薄くなると、非磁性金属層の格子定数が変化しやすくなり、非磁性金属層とＰｉｎ１の界面が歪みをともなう整合状態になりやすくなると考えられる。
【０１７５】
【発明の効果】
以上詳細に説明した本発明では、自己固定式の固定磁性層を有する磁気検出素子において、固定磁性層の磁歪を制御する機構を明らかにし、前記固定磁性層に接する非磁性金属層の材料を適切に選択することによって、該磁歪を適切に制御して、固定磁性層の磁化を強固に固定することのできる磁気検出素子を提供できる。
【０１７６】
具体的には、前記固定磁性層を、複数の磁性層が非磁性中間層を介して積層されたものとし、前記複数の磁性層のうち前記非磁性材料層から最も離れた位置に形成されている第１の磁性層を、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｔｉ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｌから選ばれる１種あるいは２種以上からなる前記非磁性金属層と接合させる。
【０１７７】
これにより、前記第１の磁性層の結晶構造に歪みを生じさせて前記第１の磁性層の磁歪定数λを大きくさせることができる。固定磁性層の磁歪定数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、固定磁性層の一軸異方性を大きくできる。
【０１７８】
固定磁性層の一軸異方性が大きくなると、固定磁性層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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た断面図、
【図２】図１に示された磁気検出素子の平面図、
【図３】非磁性金属層と固定磁性層が整合しつつ、歪みが生じている状態を示す模式図、
【図４】非磁性金属層と固定磁性層が整合している状態を示す模式図、
【図５】非磁性金属層と固定磁性層が非整合している状態を示す模式図、
【図６】本発明の磁気検出素子の固定磁性層付近の部分断面図、
【図７】本発明の磁気検出素子の固定磁性層付近の部分断面図、
【図８】本発明の磁気検出素子の固定磁性層付近の部分断面図、
【図９】本発明の第２実施形態の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た断面図、
【図１０】本発明の第３実施形態の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た断面図、
【図１１】非磁性金属層と強磁性層を積層した多層膜の磁歪を測定した結果を示すグラフ、
【図１２】従来の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た断面図、
【符号の説明】
２０  下部ギャップ層
２１  シードレイヤ
２２  非磁性金属層
２３  固定磁性層
２３ａ  第１磁性層
２３ｂ  非磁性中間層
２３ｃ  第２磁性層
２４  非磁性材料層
２５  フリー磁性層
２６  保護層
２７  バイアス下地層
２８  ハードバイアス層
２９  電極層
３０  上部ギャップ層
４０  中間層
【図１】
2004259914.tif 000005
【図２】
2004259914.tif 000006
【図３】
2004259914.tif 000007
【図４】
2004259914.tif 000008
【図５】
2004259914.tif 000009
【図６】
2004259914.tif 000010
【図７】
2004259914.tif 000011
【図８】
2004259914.tif 000012
【図９】
2004259914.tif 000013
【図１０】
2004259914.tif 000014
【図１１】
2004259914.tif 000015
【図１２】
2004259914.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成15年4月2日(2003.4.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６９】
本実施例では、フリー磁性層などを省略することによって、固定磁性層２３の磁歪を正確に測定するようにしている。
なお、非磁性金属層＝ＲｕまたはＰｔ５０Ｍｎ５０（ａｔ％）、Ｐｉｎ１＝Ｃｏ、Ｃｏ９０Ｆｅ１０（ａｔ％）またはＦｅ５０Ｃｏ５０（ａｔ％）、Ｐｉｎ２＝Ｃｏ、Ｃｏ９０Ｆｅ１０（ａｔ％）である。なお、以下において、Ｃｏ９０Ｆｅ１０（ａｔ％）を単に「ＣｏＦｅ」と、Ｆｅ５０Ｃｏ５０（ａｔ％）を単に「ＦｅＣｏ」と略記する。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７４】
なお、Ｐｉｎ１がＣｏまたはＦｅＣｏであるとき、非磁性金属層の膜厚が約５Å以上になると、膜厚が増加するにつれて磁歪定数が徐々に減少している。これは、非磁性金属層の膜厚が厚くなると、非磁性金属層とＰｉｎ１の界面が非整合状態になりやすくなるためと考えられる。逆にいうと、非磁性金属層の膜厚が薄くなると、非磁性金属層の格子定数が変化しやすくなり、非磁性金属層とＰｉｎ１の界面が歪みをともなう整合状態になりやすくなると考えられる。