(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝導電子を完全反射し、超高記録密度に対応したスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法であって、
下部基体上に、信号磁界を感知する積層構造のフリー層を備えたセンサ部を形成する第１の工程と、
前記センサ部の両側に、縦バイアス層を形成する第２の工程と、
前記縦バイアス層を覆って前記センサ部を中央として対称的に延在するように導電性リードオーバーレイ層を形成し、前記センサ部におけるトラック幅に対応する幅を規定する第３工程とを含み、
前記第１の工程は、シード層を形成する第４の工程と、
このシード層上に、ルテニウム（Ｒｕ）からなる第１の層と銅（Ｃｕ）からなる第２の層とを順に積層することにより前記フリー層との界面において伝導電子を完全反射する緩衝層を形成する第５の工程と、
この緩衝層上に、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）からなる第１の強磁性層とコバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）からなる第２の強磁性層とを順に積層することにより前記フリー層を形成する第６の工程と、
このフリー層上に、銅（Ｃｕ）を用いて非磁性層を形成する第７の工程と、
この非磁性層上に、コバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）からなる第１の反平行強磁性層と、非磁性材料よりなるスペーサ層と、前記第１の反平行強磁性層と同一組成のコバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）からなる第２の反平行強磁性層とを順に積層することによりシンセティック反強磁性被固定層を形成する第８の工程と、
このシンセティック反強磁性被固定層上に、固定作用層を形成する第９の工程と、
この固定作用層上に、保護層を形成する第１０の工程と
を含み、
前記フリー層と前記シンセティック反強磁性被固定層との層間結合磁界が正となる厚みをなすように前記非磁性層を形成した場合には、前記第２の反平行強磁性層よりも大きな厚みを有するように第１の反平行強磁性層を形成し、
前記フリー層と前記シンセティック反強磁性被固定層との層間結合磁界が負となる厚みをなすように前記非磁性層を形成した場合には、前記第１の反平行強磁性層よりも大きな厚みを有するように第２の反平行強磁性層を形成する
ことを特徴とするスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記第６の工程において、１ｎｍ以上１．６ｎｍ以下の厚みとなるように前記第１の強磁性層を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記第６の工程において、１ｎｍ以上１．６ｎｍ以下の厚みとなるように前記第２の強磁性層を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記第５の工程において、０．４ｎｍ以上０．６ｎｍ以下の厚みを有するように前記第１の層を形成し、０．４ｎｍ以上０．６ｎｍ以下の厚みを有するように前記第２の層を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記第７の工程において、１．６ｎｍ以上２．２ｎｍ以下の厚みとなるように前記非磁性層を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記第８の工程において、１．５ｎｍを超えて２ｎｍ以下の厚みとなるように前記第１の反平行強磁性層を形成し、ルテニウム（Ｒｕ）を用いて、０．７ｎｍ以上０．８ｎｍ以下の厚みとなるようにスペーサ層を形成し、１．５ｎｍ以上２ｎｍ未満の厚み範囲で前記第１の反平行強磁性層の厚みよりも薄くなるように前記第２の反平行強磁性層を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記第８の工程において、１．６ｎｍ以上２ｎｍ以下の厚みとなるように前記第１の反平行強磁性層を形成し、ルテニウム（Ｒｕ）を用いて、０．７ｎｍ以上０．８ｎｍ以下の厚みとなるように前記スペーサ層を形成し、１．８ｎｍ以上２．１ｎｍ以下の厚み範囲で前記第１の反平行強磁性層よりも厚くなるように前記第２の反平行強磁性層を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記第９の工程において、マンガン白金合金（ＭｎＰｔ）を用いて、１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下の厚みとなるように前記固定作用層を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記第１０の工程において、ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）およびタンタル（Ｔａ）のうちの少なくとも一種を用いて、２ｎｍ以上３ｎｍ以下の厚みとなるように前記保護層を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記第２の工程において、高保磁力を有する磁性材料を用いて前記縦バイアス層を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記第２の工程において、
少なくともコバルト白金クロム合金（ＣｏＰｔＣｒ）を用いて、１５ｎｍ以上２５ｎｍ以下の厚みとなるように前記縦バイアス層を形成する
ことを特徴とする請求項１０に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記第３の工程において、
５ｎｍの厚みのタンタル層と、２５ｎｍの厚みの金の層と、５ｎｍの厚みのタンタル層とを順に積層し、全体で３５ｎｍの厚みとなるように前記導電性リードオーバーレイ層を形成する
ことを特徴とする請求項１に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
伝導電子を完全反射し、超高記録密度に対応したスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドであって、
積層構造からなり、信号磁界を感知するフリー層を備えたセンサ部と、
このセンサ部分の両側に延在する硬質磁性材料よりなる縦バイアス層と、
この縦バイアス層を覆って前記センサ部を中央として対称的に延在し、前記センサ部におけるトラック幅に対応する幅を規定する導電性リードオーバーレイ層と
を含み、
前記センサ部は、
シード層と、前記フリー層との界面において伝導電子を完全反射する緩衝層と、前記フリー層と、非磁性層と、シンセティック反強磁性被固定層と、反強磁性材料よりなる固定作用層と、保護層とがこの順に積層された積層構造を含み、
前記緩衝層は、前記シード層の側から順にルテニウム（Ｒｕ）からなる第１の層と銅（Ｃｕ）からなる第２の層とが積層されたものであり、
前記フリー層は、前記緩衝層の側から順にニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）からなる第１の強磁性層とコバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）からなる第２の強磁性層とが積層されたものであり、
前記非磁性層は、銅（Ｃｕ）からなり、
前記シンセティック反強磁性被固定層は、前記非磁性層の側から順にコバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）からなる第１の反平行強磁性層と、非磁性材料よりなるスペーサ層と、前記第１の反平行強磁性層と同一組成のコバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）からなる第２の反平行強磁性層とが順に積層された構造を有し、
前記フリー層と前記シンセティック反強磁性被固定層との層間結合磁界が正の場合、前記第１の反平行強磁性層は前記第２の反平行強磁性層よりも大きな厚みを有し、
前記フリー層と前記シンセティック反強磁性被固定層との層間結合磁界が負の場合、前記第１の反平行強磁性層は前記第２の反平行強磁性層よりも小さな厚みを有する
ことを特徴とするスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
【請求項１４】
前記第１の強磁性層は、１ｎｍ以上１．６ｎｍ以下の厚みを有することを特徴とする請求項１３に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
【請求項１５】
前記第２の強磁性層は、１ｎｍ以上１．６ｎｍ以下の厚みを有することを特徴とする請求項１３に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
【請求項１６】
前記第１の層は、０．４ｎｍ以上０．６ｎｍ以下の厚みを有し、前記第２の層は、０．４ｎｍ以上０．６ｎｍ以下の厚みを有する
ことを特徴とする請求項１３に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
【請求項１７】
前記非磁性層は、１．６ｎｍ以上２．２ｎｍ以下の厚みを有する
ことを特徴とする請求項１３に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
【請求項１８】
前記第１の反平行強磁性層は、１．５ｎｍを超えて２ｎｍ以下の厚みを有し、
前記スペーサ層は、ルテニウム（Ｒｕ）よりなり、０．７ｎｍ以上０．８ｎｍ以下の厚みを有し、
前記第２の反平行強磁性層は、１．５ｎｍ以上２ｎｍ未満の範囲内で前記第１の反平行強磁性層の厚みよりも薄い厚みを有する
ことを特徴とする請求項１３に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
【請求項１９】
前記第１の反平行強磁性層は、１．６ｎｍ以上２ｎｍ以下の厚みを有し、
前記スペーサ層は、ルテニウム（Ｒｕ）よりなり、０．７ｎｍ以上０．８ｎｍ以下の厚みを有し、
前記第２の反平行強磁性層は、１．８ｎｍ以上２．１ｎｍ以下の範囲内で前記第１の反平行強磁性層の厚みを越える厚みを有する
ことを特徴とする請求項１３に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
【請求項２０】
前記固定作用層は、マンガン白金合金（ＭｎＰｔ）よりなり、１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下の厚みを有する
ことを特徴とする請求項１３に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
【請求項２１】
前記保護層は、ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）およびタンタル（Ｔａ）のうちの少なくとも一種からなり、２ｎｍ以上３ｎｍ以下の厚みを有する
ことを特徴とする請求項１３に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
【請求項２２】
前記縦バイアス層は、高保磁力を有する磁性材料からなる
ことを特徴とする請求項１３に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
【請求項２３】
前記縦バイアス層は、少なくともコバルト白金クロム合金（ＣｏＰｔＣｒ）を含み、１５ｎｍ以上２５ｎｍ以下の厚みを有する
ことを特徴とする請求項１３に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
【請求項２４】
前記導電性リードオーバーレイ層は、
５ｎｍの厚みを有するタンタル（Ｔａ）層と、２５ｎｍの厚みを有する金（Ａｕ）層と、５ｎｍの厚みを有するタンタル（Ｔａ）層とが順に積層された構造であり、全体で３５０ｎｍの厚みを有する
ことを特徴とする請求項１３に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、巨大磁気抵抗効果を利用した磁気再生ヘッドに関し、特に、極薄のフリー層を備えたスピンバルブ型の巨大磁気抵抗効果再生ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
初期の形式の磁気再生ヘッドは、パーマロイのような磁性材料中での異方性磁気抵抗効果（anisotropic magnetoresistive effect ：ＡＭＲ）を利用することによって、ディスクおよびテープのような媒体上に磁気的に格納されたデータを読み取るものであった。ＡＭＲ効果とは、所定の磁性材料の電気抵抗の変化ｒであり、磁性材料の磁化方向と、磁性材料中に流れる電流の方向との角度に比例するものである。磁気信号によって情報を記録する磁気テープや磁気ディスクといった磁気記録媒体を再生する際、磁気記録媒体の再生箇所の移動に伴って磁界が変化する。この磁界の変化が磁気再生ヘッドにおける磁化の方向を変えるため、ＡＭＲ効果による電気抵抗変化が生じる。これにより、適切に設計された回路が磁気記録媒体に記録された情報を感知し、読み取ることが可能となる。
【０００３】
しかし、ＡＭＲ効果によって生じる磁気抵抗変化率（magnetoresistive ratio：ＭＲ比）とも呼ばれるわずかな抵抗変化の最大値Ｄｒ／ｒ（Ｄｒは、異方性磁界Ｈｋとゼロ磁界との間で生じる磁性体の抵抗変化である）は、数パーセント程度しかないという欠点があった。このため、ＡＭＲ効果を利用した磁気再生ヘッドでは、磁気信号を十分正確に感知することが困難であった。
【０００４】
１９８０年代後半から１９９０年代の初めに、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）という現象が発見され、この現象は磁気再生ヘッド技術にすぐに適用された。ＧＭＲ効果は、厚みが２．０ｎｍ〜８．０ｎｍ程度の２つの強磁性層が、導電性非磁性材料よりなるさらに薄い（２．０ｎｍ〜３．０ｎｍ）層によって隔てられると、２つの強磁性層の間での交換相互作用によって強磁性状態（２つの強磁性層のスピン方向が互いに平行）あるいは反強磁性状態（２つの強磁性層のスピン方向が互いに反平行）となるという現象である。電子がこれらの層の間を通過する際のスピン依存散乱の結果、このような階層状の構造体の磁気抵抗は、強磁性状態の場合よりも反強磁性状態の場合により高くなることがわかった。さらに、ＧＭＲ効果による抵抗変化は、ＡＭＲ効果による抵抗変化よりはるかに高かった。
【０００５】
こののち、スピンバルブ磁気抵抗（Spin Valve Magnetoresistive;ＳＶＭＲ）効果と呼ばれるＧＭＲ効果の一種が発見され、磁気再生ヘッド技術に導入された。このＳＶＭＲ効果を利用した磁気再生ヘッド（以下、ＳＶＭＲヘッドという。）は、スピンバルブ構造という積層構造を含んでいる。このＳＶ構造は、コバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）あるいはニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）等からなる２つの強磁性層と、それら２つの強磁性層を隔てる、例えば、銅（Ｃｕ）のような導電性非磁性材料よりなる薄層とを備えている。２つの強磁性層のうちの一方は、隣接する反強磁性層との交換結合によって磁化方向が一定方向に固定されており、一般的に「ピンド層」と呼ばれる。他方の強磁性層は、磁化方向が一定方向に固定されていない層、すなわちフリー層と呼ばれる。このフリー層は、磁気記録媒体の移動に伴って生じる外部磁界の微小な変化に応じてその磁化方向を回転させることができる。この場合、フリー層の磁化方向回転は、ピンド層の磁化方向には影響を与えない。このように、一方の強磁性層における磁化方向が回転し、他方の強磁性層における磁化方向との相対的な角度が変化すると、ＳＶ構造における抵抗に変化が生じる。ＳＶＭＲヘッドでは、この抵抗変化を利用することにより、磁気記録媒体の磁気信号を感知し磁気情報を読み取る。
【０００６】
他の種類のＳＶＭＲヘッドとしては、ピンド層として反強磁性層を利用したものがある。Nepela等は米国特許第５７１７５５０号において、緩衝層が軟磁性層（保磁力が小さい層）と隣接して積層されているＳＶＭＲヘッドを開示している。このＳＶＭＲヘッドには、ピンド層の磁化方向を固定するための反強磁性層が含まれており、緩衝層によってより強い交換結合が反強磁性層に生じるようになっている。さらに、このＳＶＭＲヘッドでは、軟磁性層により磁気抵抗センサ部に縦バイアスが印加されるようになっている。また、Brnard等による米国特許第５９１９５８０号では、ピンド層を固定するためのピンニング層として機能するクロム（Ｃｒ）とアルミニウム（Ａｌ）とからなる反強磁性層を含むＳＶＭＲヘッドについて開示されている。
【０００７】
フリー層とピンド層とが積層された構造体は、信号磁界を検知できる磁気トンネル接合（ＭＴＪ）デバイスを形成する際に利用され、また、磁気ランダムアクセスメモリ（Magnetic Random Access Memory ；ＭＲＡＭ）のメモリアレイ中のメモリセルとして使用される。ＳＶＭＲヘッドとＭＴＪデバイスとの間には構造的な類似性があるが、機能的な類似性はほとんどない。Gallagher 等による米国特許第５８４１６９２号では、上部電極スタックが交換結合によって固定されないフリー層を含んでいるＭＴＪデバイスについて開示されている。この上部電極スタックは、ピンド層上に積層されたトンネル層の上部に形成され、このピンド層の磁気モーメントは、ピンド層より下部に形成されている反強磁性層との界面で生じる交換結合によって固定されている。このＭＴＪデバイスにおける上部電極スタックは、「２０ｎｍ厚の白金（Ｐｔ）層／４ｎｍ厚のニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）層／１０ｎｍ厚のマンガン鉄合金（ＭｎＦｅ）層／８ｎｍ厚のＮｉＦｅ層」という構成の積層体である。この場合、ＭｎＦｅ層は、ＮｉＦｅ層同士を反強磁性結合させるように機能する。Parkinは米国特許５７６４５６７号により、シード層、反強磁性層、ピンド層、トンネル層、フリー層とが順に形成された積層体と、この積層体の両側面を挟み込む一対の導電リード層とを含んでなるＭＴＪデバイスについて開示している。さらに、Parkinは米国特許第５９３６２９３号により、「硬磁性層／軟磁性層（すなわち、高保磁力層／低保磁力層）」という積層構造を備えるＭＴＪデバイスを開示している。このＭＴＪデバイスでは、隣接した縦バイアス層によって、上記の「硬磁性層／軟磁性層」を横切るように磁気バイアスが印加される。これにより、磁壁移動によって「硬磁性層／軟磁性層」が消磁されてしまうことを抑制することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ＳＶ構造は、磁気再生ヘッドのセンサ部として用いられる標準的な構造の１つになっている。しかしながら最近では、超高記録密度（例えば、６０Ｇｂ／ｉｎｃｈ2 ≒９．３Ｇｂ／ｃｍ2 を越える記録密度）化がますます進んでおり、ビットの線密度（１インチ当たりのビット数、すなわちＢＰＩ）およびトラック密度（１インチ当たりのトラック数すなわちＴＰＩ）の著しい向上に対応することが可能な（上記したようなＭＴＪデバイスとは異なる）ＳＶＭＲ再生ヘッドに対する要求が高まっている。その結果、ＳＶＭＲヘッドを設計するにあたり、高い信号出力を維持するためにトラック幅をより狭くし、フリー層をより薄くするという方向に向かうようになっている。このようにＳＶＭＲヘッドについては、記録密度向上に追従するための継続的な開発が要求されている。ところで、ＭＴＪデバイスは上記したようなＧＭＲ同様の課題を抱えているわけではないので、ＭＴＪデバイスにおいて、極薄のフリー層や、ＭＲ比および再生出力の向上に対応するための方法を見出すことはできない。さらに、上記のBarnard 等やNepala等によって開示された再生ヘッドは、記録密度の増加に対応可能な極薄のフリー層を備えていない。
【０００９】
極薄のフリー層を設けることは、ＭＲ比の向上と共に、高密度化された磁気記録データを再生する際、より高い信号強度を得るために有効な方法である。ここで、「極薄のフリー層」とは、その磁気モーメントが、厚み２．０ｎｍのＣｏ90Ｆｅ10の磁気モーメントか、または、厚み３．６ｎｍのＮｉ80Ｆｅ20の磁気モーメントよりも少ない磁気モーメントを有する強磁性層として定義されるものである。
【００１１】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、完全反射型のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドおよびその製造方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の第２の目的は、超高密度（１００Ｇｂ／ｉｎ2 ≒１５．５Ｇｂ／ｃｍ2 ）の磁気記録媒体を再生可能な完全反射型のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドおよびその製造方法を提供することにある。
【００１３】
本発明の第３の目的は、フリー層の磁歪が小さい正値であって、高い信号出力を得ることのできる完全反射型のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドおよびその製造方法を提供することにある。
【００１４】
本発明の第４の目的は、従来のスピンバルブ構造に見られる出力振幅の劣化を克服し、検出性能の安定性が改善された導電性リードオーバーレイ層と、縦バイアス層とを備えた完全反射型のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドおよびその製造方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法は、伝導電子を完全反射し、超高記録密度に対応したスピンバルブ型磁気抵抗再生ヘッドの製造方法であり、下部基体上に、信号磁界を感知する積層構造のフリー層を備えたセンサ部を形成する第１の工程と、このセンサ部の両側に、縦バイアス層を形成する第２の工程と、この縦バイアス層を覆って対称的に延在するように導電性リードオーバーレイ層を形成し、センサ部におけるトラック幅に対応する幅を規定する第３工程とを含み、第１の工程が、シード層を形成する第４の工程と、このシード層上に、ルテニウム（Ｒｕ）からなる第１の層と銅（Ｃｕ）からなる第２の層とを順に積層することによりフリー層との界面において伝導電子を完全反射する緩衝層を形成する第５の工程と、この緩衝層上に、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）からなる第１の強磁性層とコバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）からなる第２の強磁性層とを順に積層することによりフリー層を形成する第６の工程と、このフリー層上に、銅（Ｃｕ）を用いて非磁性層を形成する第７の工程と、この非磁性層上に、コバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）からなる第１の反平行強磁性層と、非磁性材料よりなるスペーサ層と、第１の反平行強磁性層と同一組成のコバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）からなる第２の反平行強磁性層とを順に積層することによりシンセティック反強磁性被固定層を形成する第８の工程と、このシンセティック反強磁性被固定層上に、固定作用層を形成する第９の工程と、この固定作用層上に、保護層を形成する第１０の工程とを含むようにしたものである。
ここで、フリー層とシンセティック反強磁性被固定層との層間結合磁界が正となる厚みをなすように非磁性層を形成した場合には、第２の反平行強磁性層よりも大きな厚みを有するように第１の反平行強磁性層を形成し、フリー層と前記シンセティック反強磁性被固定層との層間結合磁界が負となる厚みをなすように非磁性層を形成した場合には、第１の反平行強磁性層よりも大きな厚みを有するように第２の反平行強磁性層を形成する。
【００１６】
本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法では、センサ部を形成するにあたって、ルテニウム（Ｒｕ）からなる第１の層と銅（Ｃｕ）からなる第２の層とを順に積層することにより緩衝層を形成する工程と、この緩衝層上に、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）からなる第１の強磁性層とコバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）からなる第２の強磁性層とを順に積層することにより磁気的に自由な層として機能するフリー層を形成する工程とを含むようにした。これにより、上向きスピンをもった電子と下向きスピンを持った電子との平均自由行程の差を維持することができる。
【００１７】
さらに、本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドおよびその製造方法では、フリー層を形成するにあたり、第１の強磁性層が１ｎｍ以上１．６ｎｍ以下の厚みとなるようにし、第２の強磁性層が１ｎｍ以上１．６ｎｍ以下の厚みとなるようにすることが好ましい。
【００１８】
また、本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドおよびその製造方法では、緩衝層を形成するにあたり、第１の層が０．４ｎｍ以上０．６ｎｍ以下の厚みとなるようにし、第２の層が０．４ｎｍ以上０．６ｎｍ以下の厚みとなるようにすることが好ましい。
【００１９】
また、本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドおよびその製造方法では、フリー層とシンセティック反強磁性固定層とが磁気的に交換結合するように非磁性層を設けることが好ましく、非磁性層は、層間結合磁界の信号およびその大きさを制御可能な程度の厚みを有することが好ましい。この場合、非磁性層は銅を含み、１．６ｎｍ以上２．２ｎｍ以下の厚みとすることが好ましい。
【００２０】
また、本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドおよびその製造方法では、第１の反平行強磁性層の厚みは、第２の反平行強磁性層の厚みよりも大きくなるようにしてもよい。その場合、コバルト鉄合金からなる第１の反平行強磁性層が１．５ｎｍを超えて２ｎｍ以下の厚みとなるようにし、スペーサ層がルテニウムからなり、０．７ｎｍ以上０．８ｎｍ以下の厚みとなるようにし、コバルト鉄合金からなる第２の反平行強磁性層が１．５ｎｍ以上２ｎｍ未満の厚みとなるようにすることが望ましい。
【００２１】
また、本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドおよびその製造方法では、第１の反平行強磁性層の厚みは、第２の反平行強磁性層の厚みよりも小さくなるようにしてもよい。その場合、コバルト鉄合金からなる第１の反平行強磁性層が１．６ｎｍ以上２ｎｍ以下の厚みとなるようにし、スペーサ層がルテニウムからなり、０．７ｎｍ以上０．８ｎｍ以下の厚みとなるようにし、コバルト鉄合金からなる第２の反平行強磁性層が１．８ｎｍ以上２．１ｎｍ以下の厚みとなるようにすることが望ましい。
【００２２】
また、本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドおよびその製造方法では、マンガン白金合金を用いて、１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下の厚みとなるように固定作用層を設けることが好ましい。さらに、ニッケルクロムおよびタンタルのうちの少なくとも１種を用いて、２ｎｍ以上３ｎｍ以下の厚みとなるように保護層を設けることが好ましい。
【００２３】
また、本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドおよびその製造方法では、高保磁力を有する磁性材料を用いて縦バイアス層を設けることが好ましく、特にコバルト白金クロム合金を用いて、１５ｎｍ以上２５ｎｍ以下の厚みとすることが好ましい。
【００２４】
また、本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドおよびその製造方法では、５ｎｍの厚みのタンタル層と、２５ｎｍの厚みの金層と、５ｎｍの厚みのタンタル層とを順に積層し、全体で３５ｎｍの厚みとなるように導電性リードオーバーレイ層を設けることが好ましい。
【００２５】
本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドは、伝導電子を完全反射し、超高記録密度に対応したスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドであり、積層構造からなり、信号磁界を感知するフリー層を備えたセンサ部と、このセンサ部分の両側に延在する硬質磁性材料よりなる縦バイアス層と、縦バイアス層を覆って対称的に延在し、センサ部におけるトラック幅に対応する幅を規定する導電性リードオーバーレイ層とを含み、センサ部が、シード層と、フリー層との界面において伝導電子を完全反射する緩衝層と、フリー層と、非磁性層と、シンセティック反強磁性被固定層と、反強磁性材料よりなる固定作用層と、保護層とがこの順に積層された積層構造を含み、緩衝層が、シード層の側から順にルテニウムからなる第１の層と銅からなる第２の層とが積層されたものであり、フリー層が、緩衝層の側から順にニッケル鉄合金からなる第１の強磁性層とコバルト鉄合金からなる第２の強磁性層とが積層されたものであり、非磁性層が、銅からなり、シンセティック反強磁性被固定層が、非磁性層の側から順にコバルト鉄合金からなる第１の反平行強磁性層と、非磁性材料よりなるスペーサ層と、第１の反平行強磁性層と同一組成のコバルト鉄合金からなる第２の反平行強磁性層とが順に積層された構造を有するようにしたものである。
ここで、フリー層とシンセティック反強磁性被固定層との層間結合磁界が正の場合、第１の反平行強磁性層は第２の反平行強磁性層よりも大きな厚みを有し、層間結合磁界が負の場合、第１の反平行強磁性層は第２の反平行強磁性層よりも小さな厚みを有する。
【００２６】
本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドでは、センサ部において、シード層の側から順にルテニウムからなる第１の層と銅からなる第２の層とが積層された緩衝層と、緩衝層の側から順にニッケル鉄合金からなる第１の強磁性層とコバルト鉄合金からなる第２の強磁性層とが積層されたフリー層とを含むようにした。これにより、上向きスピンをもった電子と下向きスピンを持った電子との平均自由行程の差を維持することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について適宜、図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
最初に、図１を参照して、主に、本発明の実施の形態に係るスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッド（以下、ＳＶＭＲヘッドという。）の構成について説明する。
【００２９】
図１は、本発明の実施の形態に係るＳＶＭＲヘッドの断面構成を表すものである。図１では、ＳＶＭＲヘッドの、エアベアリング面（磁気記録媒体に対向する面）に沿った要部断面構成を表している。
【００３０】
このＳＶＭＲヘッドは、主に、下部基体２上に配設されたセンサ部３０と、このセンサ部３０の両側に延在する硬質磁性材料よりなる縦バイアス層１８と、この縦バイアス層１８およびセンサ部３０を覆うように配設された導電性リードオーバーレイ層２０とを備えている。この導電性リードオーバーレイ層２０上には上部基体２３が配設され、さらに、上部基体２３上には、上部シールド層８が配設されている。下部基体２の下側（センサ部３０とは反対側）には、下部シールド層９が形成されている。このＳＶＭＲヘッドは、磁気記録媒体等の外部からの信号磁界に応じてセンサ部３０の電気抵抗が変化することを利用して、磁気記録媒体等の記録情報を読み出すようになっている。
【００３１】
下部シールド層９は、例えば、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）等の磁性材料からなり、センサ部３０に不要な磁界の影響が及ぶのを阻止する機能を有する。下部基体２は、１０〜２０ｎｍの厚みを有し、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）等の絶縁材料からなるものである。同様に、上部基体２３も、アルミナ等の絶縁材料からなる。上部シールド層８は、例えば、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）等の磁性材料からなり、下部シールド層９と同様に、センサ部３０に不要な磁界の影響が及ぶのを阻止する機能を有する。
【００３２】
センサ部３０は、下部基体２側から順に、シード層３、緩衝層４、フリー層７、非磁性層１０、シンセティック反強磁性被固定（Synthetic  Antiferromagnetic Pinnned，ＳｙＡＰ）層１２、固定作用層２５および保護層２２が順に積層  されたものである。センサ部３０の詳細な構成については、ＳＶＭＲヘッドの製造方法と併せて後述する。
【００３３】
縦バイアス層１８は、フリー層７の磁化の向きを揃え、単磁区化し、いわゆるバルクハウゼンノイズの発生を抑える機能を示すものである。この縦バイアス層１８は、例えば、高保磁力を有する硬質磁性材料、具体的にはコバルト白金クロム（ＣｏＰｔＣｒ）を含む磁性材料からなり、１５ｎｍ以上２５ｎｍ以下の厚みを有する。
【００３４】
導電性リードオーバーレイ層２０は、センサ部３０にセンス電流を導くためのものである。この導電性リードオーバーレイ層２０は、５ｎｍの厚みを有する下部タンタル（Ｔａ）層２０Ａと、２５ｎｍの厚みを有する金（Ａｕ）層２０Ｂと、５ｎｍの厚みを有する上部タンタル（Ｔａ）層２０Ｃとが順に積層され、全体の厚みが３５ｎｍとなった３層構造である。下部タンタル層２０Ａはセンサ部３０および縦バイアス層１８の全体を覆うように配設されており、金層２０Ｂおよび上部タンタル層２０Ｃは、センサ部３０上の中央部で分断され、端面２１を有している。
【００３５】
本実施の形態のＳＶＭＲヘッドでは、縦バイアス層１８によってセンサ部３０に縦方向バイアスが印加された状態において、導電性リードオーバーレイ層２０にセンス電流が付与されるとセンサ部３０にＧＭＲ効果が生じる。このＧＭＲ効果を利用し、磁気記録媒体に記録された信号磁界をセンサ部３０によって検出することにより、磁気記録情報の再生を行う。
【００３６】
次に、図１を参照して、主に、本発明の実施の形態に係るＳＶＭＲヘッドの製造方法について説明する。さらに、ＳＶＭＲヘッドの製造方法と併せて、センサ部３０の構成および機能についても説明する。
【００３７】
まず、例えば、アルティック（Ａｌ2 Ｏ3 ・ＴｉＣ）よりなる基体（図示せず）を用意し、その基体上に絶縁層を形成した後、例えばスパッタリング法により下部シールド層９を形成する。さらに、例えばスパッタリング法によりアルミニウム膜を形成し、酸化処理することでＡｌ2 Ｏ3 からなる下部基体２を形成する。
【００３８】
続いて、下部基体２上に、センサ部３０を形成する。ます、シード層３と、緩衝層４とを順に積層する。シード層３は、厚みが５．０ｎｍ以上６．０ｎｍ以下であり、ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）等で構成され、磁気抵抗効果を高める機能を有するものである。緩衝層４は、フリー層７に含まれる後述の第１の強磁性層との間で結晶学的整合性を有する第１の層と、後述の第２の強磁性層との間で結晶学的整合性を有する第２の層とを順に積層したものである。具体的には、緩衝層４は、少なくともルテニウム（Ｒｕ）を含み、厚みが０．４ｎｍ以上０．６ｎｍ以下である第１の層と、少なくとも銅（Ｃｕ）を含み、厚みが０．４ｎｍ以上０．６ｎｍ以下である第２の層とを順に積層したものである。この場合、第１の層および第２の層は、いずれも０．５ｎｍの厚みであることが望ましい。緩衝層４は、フリー層７との界面において伝導電子の散乱を起こさず、電子の完全反射を促進する。
【００３９】
次に、緩衝層４上に第１の強磁性層と第２の強磁性層とを順に積層することによりフリー層７を形成する。フリー層７は、軟磁性層とも呼ばれ、磁気記録媒体からの信号磁界に応じて磁化の向きが変化するものである。ここでは、第１の磁性層を、少なくともＮｉＦｅを用いて１ｎｍ以上１．６ｎｍ以下の厚みとなるように形成し、第２の磁性層を、少なくともＣｏＦｅを用いて１ｎｍ以上１．６ｎｍ以下の厚みとなるように形成することが望ましい。特に、ＮｉＦｅからなる第１の磁性層およびＣｏＦｅからなる第２の磁性層は、ともに１ｎｍの厚みであることが好ましい。
【００４０】
フリー層７の上に、非磁性材料、例えば銅を用いて、１．６ｎｍ以上２．２ｎｍ以下の厚みとなるように非磁性層１０を形成する。この場合、銅からなる非磁性層１０の厚みは、１．８ｎｍ以上２．０ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは、１．９ｎｍである。非磁性層１０は、フリー層７とＳｙＡＰ層１２とが、磁気的に交換結合をおこなうようにするためのものであり、層間結合磁界の信号および大きさを制御可能な厚みを有していることが望ましい。
【００４１】
続いて、非磁性層１０の上に、第１の反平行強磁性層（以下、ＡＰ１とする。
）と、スペーサ層と、第２の反平行強磁性層（以下、ＡＰ２とする。）とを順に積層することにより、ＳｙＡＰ層１２を形成する。ＡＰ１の厚みは、ＡＰ２の厚みよりも大きくなるように形成することが望ましく、この場合には、ＣｏＦｅを用いて１．５ｎｍ以上２ｎｍ以下の厚みとなるようにＡＰ１を形成し、ルテニウム（Ｒｕ）を用いて０．７ｎｍ以上０．８ｎｍ以下の厚みとなるようにスペーサ層を形成し、さらに、ＣｏＦｅを用いて１．５ｎｍを超えて２．０ｎｍ未満の厚みとなるようにＡＰ２を形成することが望ましい。この場合、ルテニウムからなるスペーサ層は０．７５ｎｍの厚みとすることがより望ましい。また、ＡＰ１の厚みが、ＡＰ２の厚みよりも小さくなるように形成してもよい。その場合には、ＣｏＦｅを用いて１．６ｎｍ以上２ｎｍ以下の厚みとなるようにＡＰ１を形成し、ルテニウムを用いて０．７ｎｍ以上０．８ｎｍ以下の厚みとなるようにスペーサ層を形成し、さらに、ＣｏＦｅを用いて１．８ｎｍ以上２．１ｎｍ未満の厚みとなるようにＡＰ２を形成することが望ましい。この場合、ルテニウムからなるスペーサ層は０．７５ｎｍの厚みとすることがより望ましい。ＡＰ１およびＡＰ２の厚みは、非磁性層１０の厚みに応じて変化させればよい。ＳｙＡＰ層１２では、スペーサ層を介して、交換結合作用によりＡＰ１およびＡＰ２の２つの強磁性層が互いに反平行状態となるようにする。
【００４２】
次いで、ＳｙＡＰ層１２の上に、マンガン白金合金（ＭｎＰｔ）を用いて１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下の厚みとなるように固定作用層２５を形成する。この場合、特に、１２ｎｍの厚みとすることが望ましい。この固定作用層２５は、一般的にピンニング層と呼ばれ、ＳｙＡＰ層１２の磁化方向を固定するものである。  最後に、固定作用層２５上に、ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）およびタンタル（Ｔａ）のうちの少なくとも１種を用いて、２ｎｍ以上３ｎｍ以下、好ましくは２ｎｍの厚みとなるように保護層２２を形成する。
【００４３】
以上により、センサ部３０の形成が完了する。
【００４４】
センサ部３０を形成したのち、このセンサ部３０の両側に隣接するように、縦バイアス層１８を形成する。ＣｏＰｔＣｒを用いて縦バイアス層１８を形成する場合、それに先立ち、下地層としてクロム層を形成するようにしてもよい。さらに、この縦バイアス層１８とセンサ部３０の最上層である保護層２２とを覆うように、下部タンタル層２０Ａ、金層２０Ｂおよび上部タンタル層２０Ｃを順に積層することによって導電性リードオーバーレイ層２０を形成する。導電性リードオーバーレイ層２０のうち、センサ部３０上に形成された磁気記録媒体のトラック幅に対応する部分を、反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching；ＲＩＥ）等により下部タンタル層２０Ａに達するまでエッチング処理する。これにより端面２１が露出する。こののち、全体を覆うように上部基体２３をＡｌ2 Ｏ3 等で形成し、最後に上部基体２３の上に上部シールド層８を形成することにより、ＳＶＭＲヘッドが完成する。
【００４５】
以上、説明した本実施の形態のＳＶＭＲヘッドは、完全反射型のシングルトップスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドである。これに含まれるセンサ部３０の最適な構成例は、下部基体２上のシード層３から順に「ＮｉＣｒ（５．５ｎｍ厚）／ルテニウム（０．５ｎｍ厚）／銅（０．５ｎｍ厚）／ＮｉＦｅ（１ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ（１ｎｍ厚）／Ｃｕ（１．９ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ／ルテニウム（０．７５ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ／ＭｎＰｔ（１２ｎｍ厚）／ＮｉＣｒ（２ｎｍ厚）」である。ここで、「ルテニウム／銅」の積層構造からなる緩衝層４は、第１の強磁性層としてのＮｉＦｅおよび第２の強磁性層としてのＣｏＦｅとの間で最適な結晶学的整合性を有し、極薄のフリー層７の構成を可能とする。この場合、より軟磁性を示すフリー層７とするため、ＮｉＦｅからなる第１の磁性層をＣｏＦｅからなる第２の磁性層よりも厚くすることが好ましい。
【００４６】
【実施例】
本実施の形態のＳＶＭＲヘッドの優れた諸物理特性を明らかにするため、いくつかの調査をおこなったので以下に説明する。
【００４７】
表１は、本実施の形態のＳＶＭＲヘッドのセンサ部３０とは異なった構成を有するセンサのサンプルＳ１１を作製し、本実施の形態のＳＶＭＲヘッドのサンプルＳ１２，Ｓ１３と諸物理特性について比較したものである。
【００４８】
【表１】
0004794109.tif 000002
【００４９】
表１は、最も左側の列から順に、サンプル名、センサ部の構成、フリー層の磁気モーメントＢｓ［ｎＷｂ］、フリー層の保磁力Ｈｃ［Ａ／ｍ］、層間結合磁界Ｈｅ［Ａ／ｍ］、異方性磁界Ｈｋ［Ａ／ｍ］、シート抵抗［Ω／□］、磁気抵抗変化率Ｄｒ／ｒ［単位無し］、磁気抵抗変化Ｄｒ［Ω／□］および磁歪定数λｓ［単位無し］を示したものである。Ｓ１１〜Ｓ１３の各サンプルは、それぞれ極薄のフリー層を備えており、厚み３．７ｎｍのＮｉＦｅ層とほぼ同等の磁気モーメントを示す。
【００５０】
Ｓ１１は、従来のスピンバルブ構造におけるセンサ部である。Ｓ１１は、「ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ」からなる複合のフリー層を有しているが、このフリー層とＮｉＣｒからなるシード層との間に緩衝層を備えていない。Ｓ１２は、ＮｉＣｒからなるシード層３と「ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ」からなる複合のフリー層７との間に、厚み１．０ｎｍの銅からなる緩衝層４を有している。この場合、緩衝層４は、いわゆるＨＣＬ（high conductive layer ）と呼ばれる。
【００５１】
Ｓ１３は、フリー層７が単層のＣｏＦｅ層となっている。Ｓ１３は、厚み０．５ｎｍのルテニウムからなる緩衝層４を有している。この緩衝層４は、フリー層７のＣｏＦｅ層との間で結晶学的整合性を有するものである。これによって、伝導電子が完全反射するために有効な領域が形成される。実際に、Ｓ１３では、緩衝層４（ルテニウム）とフリー層７（ＣｏＦｅ）との界面での完全反射因子は０．６である。このような「ルテニウム／ＣｏＦｅ」の構成により、「ルテニウム／ＮｉＦｅ」の構成よりも完全反射因子をより大きくすることができるばかりでなく、保磁力Ｈｃを下げることができる。さらに、再生出力の大きさを表す磁気抵抗変化率Ｄｒ／ｒを向上させることができる。
【００５２】
表２に、様々な緩衝層上に極薄のフリー層を備えたＳＶＭＲヘッドのサンプルＳ２１〜Ｓ２３について、諸物理特性を測定した結果を示す。
【００５３】
【表２】
0004794109.tif 000003
【００５４】
Ｓ２１は、銅からなる緩衝層の上に「ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ」の複合層からなるフリー層を備えた標準的なサンプルである。Ｓ２２は、ルテニウムからなる緩衝層の上にＣｏＦｅからなる単層のフリー層を備えたサンプルである。Ｓ２３は、銅からなる緩衝層の上にＣｏＦｅからなる単層のフリー層を備えたサンプルである。表２における右側から２列目の項目は、各サンプルＳ２１〜Ｓ２３において、フリー層の磁化方向を困難軸（ＨＡ；Hard Axis ）に近づけるために要する磁界の大きさを示す。最も右側の項目は、磁歪定数λｓを示す。この磁歪定数λｓは、ＳＶＭＲヘッドの性能を示す重要な指標である。ＳＶＭＲヘッドでは、フリー層の厚みが薄くなるほど磁歪定数λｓが漸次増加する。この磁歪定数λｓは、負の値の場合よりも正の値のほうが良好であり、特に、１．０×１０−６程度の小さな正値であることが望ましい。
【００５５】
次に、本実施の形態のＳＶＭＲヘッドにおいて、抵抗変化率Ｄｒ／ｒおよび磁気抵抗Ｄｒの、フリー層７を構成する第２の強磁性層の厚み依存性を調査した。図２は、横軸を第２の強磁性層を形成するＣｏＦｅ層の厚みＸとし、縦軸を抵抗変化率Ｄｒ／ｒとして特性値をプロットしたものである。図３は、横軸を第２の強磁性層を形成するＣｏＦｅ層の厚みＸとし、縦軸を磁気抵抗変化Ｄｒ［Ω／□］として特性値をプロットしたものである。図２および図３の場合、センサ部３０の詳細な構成は、「Ｎｉ60Ｃｒ40（５．５ｎｍ厚）／ＮｉＦｅ（Ｙｎｍ厚）／ＣｏＦｅ（Ｘｎｍ厚）／Ｃｕ（１．８ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ（１．８ｎｍ厚）／Ｒｕ（０．７５ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ（２．３ｎｍ厚）／ＭｎＰｔ（１５ｎｍ厚）／Ｎｉ60Ｃｒ40」である。なお、フリー層７（すなわち、Ｙｎｍ厚のＮｉＦｅ層とＸｎｍ厚のＣｏＦｅ層とを合わせた全体）の磁気モーメントは、厚み３．７ｎｍのＮｉＦｅ層の磁気モーメントとほぼ同等である。図２，図３に示したように、第２の強磁性層であるＣｏＦｅ層の厚みＸが０．５ｎｍ未満の場合、抵抗変化率Ｄｒ／ｒおよび磁気抵抗変化Ｄｒは共に急激な変化を示す。しかし、第２の強磁性層であるＣｏＦｅ層の厚みＸが０．５ｎｍ〜２．０ｎｍの場合には、抵抗変化率Ｄｒ／ｒおよび磁気抵抗変化Ｄｒの変化は共に緩やかである。
【００５６】
表３に、本実施の形態のＳＶＭＲヘッドの製造方法に基づいて形成されたＳＶＭＲヘッドから得られた諸物理特性を示すものである。
【００５７】
【表３】
0004794109.tif 000004
【００５８】
Ｓ３１は、本発明に関連する米国特許出願（整理番号ＨＴ９９−０３１）の明細書中に記載された、ルテニウムからなる緩衝層上にＣｏＦｅからなるフリー層を備えたＳＶＭＲヘッドのサンプルであり、比較例として表３に示した。Ｓ３２〜Ｓ３４は、全て本実施の形態のＳＶＭＲヘッドのサンプルであり、いずれも「ルテニウム／銅」の２層の緩衝層４と、その緩衝層４上に形成される「ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ」からなる２層のフリー層とを備えている。
【００５９】
表３に示したように、Ｓ３１と、Ｓ３２〜Ｓ３４とを比較すると、磁気抵抗変化Ｄｒについてはほとんど同等の値である。しかし、磁歪定数λｓについては、Ｓ３１の４．８×１０-6に対し、Ｓ３２〜Ｓ３４では１．８〜２．２×１０-6と、小さな正の値を示している。このことは、ＳＶＭＲヘッドとして非常に有利である。さらに、層間結合磁界Ｈｅは、Ｓ３２〜Ｓ３４では負の値を示している。Ｓ３２〜Ｓ３４では、センサの安定性、すなわち、ＳｙＡＰ層１２における磁化方向の安定性を得るため、ＳｙＡＰ層１２を「ＣｏＦｅ（１．９ｎｍ厚）／ルテニウム（０．７５ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ（２．１ｎｍ厚）」という構成にし、ＡＰ１（すなわち、１．９ｎｍ厚のＣｏＦｅ層）がＡＰ２（すなわち、２．１ｎｍ厚のＣｏＦｅ層）よりも僅かに薄くなるようにしている。層間結合磁界Ｈｅと、フリー層７とＳｙＡＰ層１２とを隔てる銅の非磁性層１０の厚みとの間には相関があり、銅の非磁性層１０の厚みを厚く、あるいは薄くすることにより層間結合磁界Ｈｅを正の値とすることができる。その場合には、例えば、ＳｙＡＰ層１２を「ＣｏＦｅ（２．１ｎｍ厚）／ルテニウム（０．７５ｎｍ厚）／ＣｏＦｅ（１．９ｎｍ厚）」という構成にし、ＡＰ１（すなわち、２．１ｎｍ厚のＣｏＦｅ層）がＡＰ２（すなわち、１．９ｎｍ厚のＣｏＦｅ層）よりも僅かに厚くなるようにする必要がある。
【００６０】
以上、説明したように、本実施の形態のＳＶＭＲヘッドおよびその製造方法によれば、以下に挙げる効果が得られる。
【００６１】
（１）ルテニウムからなる緩衝層および銅からなる緩衝層（ＨＣＬ）を適用したことにより、完全反射を促進させ、全体の厚みが１．５ｎｍ以上２．０ｎｍ以下であるコバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）からなる極薄のフリー層７が使用できるようになる。
【００６２】
（２）「ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ」の複合層からなるフリー層７の磁気抵抗変化Ｄｒは、本発明に関連する米国特許出願（整理番号ＨＴ９９−０３１）の明細書中に記載された、ルテニウムからなる緩衝層上にＣｏＦｅからなるフリー層を備えたＳＶＭＲヘッドの磁気抵抗変化Ｄｒと同等の値を示す。
【００６３】
（３）極薄のフリー層７とすることにより、磁歪定数λｓを１．０-6以上２．２-6以下とすることができる。
【００６４】
（４）センサ部３０の両側に縦バイアス層１８を設け、さらに縦バイアス層１８を覆ってセンサ部３０を中央として対称的に拡がるように導電性リードオーバーレイ層２０を設けたことにより、出力振幅およびセンサ部３０の検出性能の安定性を改善できる。
【００６５】
以上のように、本実施の形態によれば、例えば、「ルテニウム／銅／ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ」で示される緩衝層４およびフリー層７の積層構造を有するので、伝導電子を完全反射することができる。このような完全反射は、ＧＭＲ効果のスピン依存散乱と調和し（上向きスピンをもった電子と下向きスピンを持った電子との平均自由行程の差を維持し）、磁気抵抗変化率（Ｄｒ／ｒ）を増大させる。これにより、センサ部３０は、より高記録密度化された記録媒体からの微弱な信号磁界を感知することが可能となる。さらに、フリー層７は、優れた熱安定性を有し、非常に好ましい磁気特性を示す。特に、軟磁性特性の改善による信号磁界の感度向上の信頼性が得られる。
【００６６】
さらに、本実施の形態のＳＶＭＲヘッドでは、「ＣｏＦｅ／ルテニウム／ＣｏＦｅ」という３層構造からなるＳｙＡＰ層１２を備えており、このＳｙＡＰ層１２の磁化方向はアニール処理によって一定方向に固定される。このため、製造後のＳｙＡＰ層１２における磁化方向の変動がなく安定している。さらにまた、固定作用層２５がＭｎＰｔからなるので、高ブロッキング温度、高交換バイアス磁界および優れた耐食性という特性が得られる。
【００６７】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上部実施の形態において説明したＳＶＭＲヘッドの構成や製造方法に関する詳細な部分については、必ずしもこれに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲において製造方法、材料、構造および寸法において変更可能である。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法または請求項１７ないし請求項３２のいずれか１項に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドによれば、シード層の側から順にルテニウムからなる第１の層と銅からなる第２の層とが積層されてなり、フリー層との界面において伝導電子を完全反射する緩衝層と、緩衝層の側から順にニッケル鉄合金からなる第１の強磁性層とコバルト鉄合金からなる第２の強磁性層とが積層されたフリー層とを含むようにしたので、フリー層の厚みを低減しても磁気抵抗変化率を増大させることができる。これにより、より高記録密度化された記録媒体からの微弱な信号磁界を感知することが可能となる。さらに、縦バイアス層と導電性リードオーバーレイ層とを備えるようにしたので、出力振幅およびセンサ部における検出性能の安定性を改善できる。
【００６９】
さらに、第１の反平行強磁性層とスペーサ層と第２の反平行強磁性層とが順に積層されたシンセティック反強磁性被固定層を備えており、このシンセティック反強磁性被固定層の磁化方向は一定方向に固定されている。ここで、フリー層とシンセティック反強磁性被固定層との層間結合磁界が正の場合には、第１の反平行強磁性層は第２の反平行強磁性層よりも大きな厚みを有し、フリー層とシンセティック反強磁性被固定層との層間結合磁界が負の場合には、第１の反平行強磁性層は第２の反平行強磁性層よりも小さな厚みを有するように構成される。このため、磁化方向の変動がなく安定した磁気特性を得ることができる。
【００７０】
さらに、請求項８に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドの製造方法、または請求項２０に記載のスピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドによれば、固定作用層がマンガン白金合金層からなるので、高ブロッキング温度、高交換バイアス磁界および優れた耐食性という特性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るスピンバルブ構造の断面構成を説明するための断面図である。
【図２】図１のスピンバルブ構造における抵抗変化率のフリー層の厚み依存性を示す特性図である。
【図３】図１のスピンバルブ構造における磁気抵抗変化のフリー層の厚み依存性を示す特性図である。
【符号の説明】
２…下部基体、３…シード層、４…緩衝層、７…フリー層、１０…非磁性層、１２…シンセティック反強磁性被固定層（ＳｙＡＰ層）、１８…縦バイアス層、２０…導電性リードオーバーレイ層、２５…固定作用層、３０…センサ部。
【図１】
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【図２】
0004794109.tif 000006
【図３】
0004794109.tif 000007