(57)【要約】【課題】  ジュール熱を低減しつつ、固定磁性層の磁化を強固に固定して高出力が得られるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドを得る。【解決手段】  下部シールド層と上部シールド層と、該上下のシールド層間に挿入される、非磁性材料層を介して積層された固定磁性層とフリー磁性層を有する巨大磁気抵抗効果素子とを備え、この巨大磁気抵抗効果素子の膜面に直交する方向に電流が流れるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、巨大磁気抵抗素子よりもハイト方向奥側に、該ハイト方向奥側に延びた固定磁性層の上面又は下面に接触して該上面又は下面との界面に交換結合磁界を発生させ、この交換結合磁界により固定磁性層の磁化方向を固定する反強磁性層を設ける。反強磁性層には、ＮｉＯ又はα−Ｆｅ2Ｏ3により形成された絶縁反強磁性層を用いる。【選択図】  図１
2005044489.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のシールド間隔をあけて形成した下部シールド層と上部シールド層と、この上下のシ
ールド層の間に位置し、非磁性材料層を挟んで積層した固定磁性層とフリー磁性層を有す
る巨大磁気抵抗効果素子とを備え、この巨大磁気抵抗効果素子の膜面に直交する方向に電
流が流れるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、
前記巨大磁気抵抗素子よりもハイト方向奥側に、前記固定磁性層の磁化方向をハイト方
向に固定する反強磁性層を設けたことを特徴とするＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項２】
請求項１記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記反強磁性層は、前記固定
磁性層のハイト方向奥側端面に接して該ハイト方向奥側端面との界面に交換結合磁界を生
じさせ、この交換結合磁界により前記固定磁性層の磁化方向を固定するＣＰＰ型巨大磁気
抵抗効果ヘッド。
【請求項３】
請求項１記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記固定磁性層の少なくとも
一部は、前記巨大磁気抵抗効果素子よりもハイト方向奥側に長く延びて形成され、
前記反強磁性層は、前記ハイト方向奥側に延びた前記固定磁性層の上面又は下面に接触
して該上面又は下面との界面に交換結合磁界を発生させ、この交換結合磁界により前記固
定磁性層の磁化方向を固定するＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前
記固定磁性層は、トラック幅方向の寸法よりもハイト方向の寸法が長く形成されているＣ
ＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前
記固定磁性層は、磁歪定数が正の値をとる磁性材料により形成され、記録媒体との対向面
側の端面が開放されているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項６】
請求項３ないし５のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前
記固定磁性層は、非磁性中間層を挟んで積層された第１固定磁性層と第２固定磁性層を有
する積層フェリ構造をなし、該第２固定磁性層の上に前記非磁性材料層及び前記フリー磁
性層は形成されていて、
前記第１固定磁性層、前記非磁性中間層及び前記第２固定磁性層は、前記非磁性材料層
及び前記フリー磁性層よりもハイト方向奥側に長く延ばして形成され、
前記反強磁性層は、前記ハイト方向奥側に延長させた第２固定磁性層の上面に接してい
るＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項７】
請求項６記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記下部シールド層と前記第
１固定磁性層の間、及び前記フリー磁性層と前記上部シールド層の間に、非磁性金属膜を
介在させたＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項８】
請求項７記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記非磁性金属膜は、Ａｕ、
Ａｇ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｎｉ−Ｃｒ、（Ｎｉ−Ｆｅ）−Ｃｒ、Ｃｒのうち
いずれか１種又は２種以上を含む非磁性金属材料により形成されていて、さらに該非磁性
金属材料中にＣｒを含む場合はＣｒ含有量が２０原子％を超えているＣＰＰ型巨大磁気抵
抗効果ヘッド。
【請求項９】
請求項７又は８記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記下部シールド層と
前記第１固定磁性層の間に介在する非磁性金属膜は、Ｔａ／Ｃｕ、Ｔａ／Ｒｕ／Ｃｕ、Ｔ
ａ／Ｃｒ、Ｔａ／Ｎｉ−Ｃｒ、Ｔａ／（Ｎｉ−Ｆｅ）−Ｃｒ又はＣｒのいずれかにより形
成されていて、さらに該非磁性金属膜中にＣｒを含む場合はＣｒ含有量が２０原子％を超
えているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項１０】
請求項６ないし９のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前
記第２固定磁性層の一部又は全部が、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｕ（ただし、Ｆｅ＞１０原子％、Ｃ
ｏ＞３０原子％、Ｃｕ＞５原子％）、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｘ（ただし、ＸはＰｔ、Ｐｄ、
Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｕ、Ａｇのいずれか１種又は２種以上の元素である）、又はＣｏ2ＭｎＹ
（ただし、ＹはＧｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ａｌのいずれか１種又は２種以上の元素である）によ
り形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項１１】
請求項６ないし１０のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、
前記フリー磁性層の一部又は全部が、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｕ（ただし、Ｆｅ＞１０原子％、Ｃ
ｏ＞３０原子％、Ｃｕ＞５原子％）、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｘ（ただし、ＸはＰｔ、Ｐｄ、
Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｕ、Ａｇのいずれか１種又は２種以上の元素である）、又はＣｏ2ＭｎＹ
（ただし、ＹはＧｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ａｌのいずれか１種又は２種以上の元素である）によ
り形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項１２】
請求項６ないし１１のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、
前記反強磁性層と前記上部シールド層の間に、絶縁層を介在させたＣＰＰ型巨大磁気抵抗
効果ヘッド。
【請求項１３】
請求項１ないし１１のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、
前記反強磁性層は絶縁反強磁性層であるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項１４】
請求項６ないし１２のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、
前記反強磁性層は、前記第２固定磁性層の上面に接する金属反強磁性層と、この金属反強
磁性層の上に積層形成された絶縁反強磁性層とにより形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵
抗効果ヘッド。
【請求項１５】
請求項１３又は１４記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記絶縁反強磁性
層は、Ｎｉ−Ｏ又はα−Ｆｅ2Ｏ3により形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド
。
【請求項１６】
請求項１４記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記金属反強磁性層は、Ｐ
ｔ−Ｍｎ又はＩｒ−Ｍｎにより形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項１７】
請求項３ないし５のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前
記固定磁性層は、非磁性中間層を挟んで積層された第１固定磁性層と第２固定磁性層を有
する積層フェリ構造をなし、この第２固定磁性層の上に前記非磁性材料層及び前記フリー
磁性層は形成されていて、
前記第１固定磁性層、前記非磁性中間層及び前記第２固定磁性層は、前記非磁性材料層
及び前記フリー磁性層よりもハイト方向奥側に長く延ばして形成され、
前記反強磁性層は、前記ハイト方向奥側に延長させた第１固定磁性層の下面に接触して
いるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項１８】
請求項１７記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記下部シールド層上に非
磁性金属膜を備え、この非磁性金属膜のハイト方向奥側の端部上に前記反強磁性層が形成
されていて、前記第１固定磁性層は、前記反強磁性層から前記非磁性金属膜に跨って該反
強磁性層上及び非磁性金属膜上に形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項１９】
請求項１８記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記下部シールド層上の非
磁性金属膜は、Ｔａ／Ｃｕ、Ｔａ／Ｒｕ／Ｃｕ、Ｔａ／Ｃｒ、Ｔａ／Ｎｉ−Ｃｒ、Ｔａ／
（Ｎｉ−Ｆｅ）−Ｃｒ又はＣｒのいずれかで形成され、該形成材料にＣｒを含む場合はＣ
ｒ含有量が２０原子％を超えているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項２０】
請求項１７ないし１９のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて
、前記上部シールド層と前記フリー磁性層の間に、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ
、Ｐｄ、Ｎｉ−Ｃｒ、（Ｎｉ−Ｆｅ）−Ｃｒ、Ｃｒのうちいずれか１種又は２種以上の元
素を含む非磁性材料により形成され、該非磁性金属材料中にＣｒを含む場合はＣｒ含有量
が２０原子％を超えている非磁性金属膜を介在させたＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項２１】
請求項１７ないし２０のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて
、前記第２固定磁性層の一部又は全部が、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｕ（ただし、Ｆｅ＞１０原子％
、Ｃｏ＞３０原子％、Ｃｕ＞５原子％）、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｘ（ただし、ＸはＰｔ、Ｐ
ｄ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｕ、Ａｇのいずれか１種又は２種以上の元素である）、又はＣｏ2Ｍ
ｎＹ（ただし、ＹはＧｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ａｌのいずれか１種又は２種以上の元素である）
により形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項２２】
請求項１７ないし２１のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて
、前記フリー磁性層の一部又は全部が、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｕ（ただし、Ｆｅ＞１０原子％、
Ｃｏ＞３０原子％、Ｃｕ＞５原子％）、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｘ（ただし、ＸはＰｔ、Ｐｄ
、Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｕ、Ａｇのいずれか１種又は２種以上の元素である）、又はＣｏ2Ｍｎ
Ｙ（ただし、ＹはＧｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ａｌのいずれか１種又は２種以上の元素である）に
より形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項２３】
請求項１７ないし２１のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて
、ハイト方向奥側に延長させた前記第２固定磁性層と前記上部シールド層の間に、絶縁層
を介在させたＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項２４】
請求項１７ないし２３のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて
、前記反強磁性層は絶縁反強磁性層であるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項２５】
請求項２４記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記絶縁反強磁性層は、Ｎ
ｉ−Ｏ又はα−Ｆｅ2Ｏ3により形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項２６】
請求項１７載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記第１固定磁性層の直下位
置に、ハイト方向奥側で前記第１固定磁性層と前記反強磁性層との間に介在する磁歪増強
層が形成され、この磁歪増強層は、前記反強磁性層と同じ組成で該反強磁性層よりも薄く
形成された不規則結晶構造をなし、前記第１固定磁性層との界面に不整合歪を生じさせる
ＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項２７】
請求項２６記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記反強磁性層と前記磁歪
増強層は、Ｚ−Ｍｎ合金（ただしＺは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｎｉ、Ｆ
ｅのいずれか１種又は２種以上の元素である）により形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵
抗効果ヘッド。
【請求項２８】
請求項２７記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記第１固定磁性層内の結
晶と前記磁歪増強層内の結晶は、エピタキシャル又はヘテロエピタキシャルな状態である
ＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項２９】
請求項２８記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記磁歪増強層は、少なく
とも前記第１固定磁性層側の界面付近において面心立方構造をとり、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ＣＰＰ型巨大磁気抵
抗効果ヘッド。
【請求項３０】
請求項２８又は２９記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記磁歪増強層の
膜厚は５Å以上５０Å以下であるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項３１】
請求項２８ないし３０のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて
、前記反強磁性層及び前記磁歪増強層を形成するＺ−Ｍｎ合金中のＺ元素の含有量は、４
０原子％以上９５元素％以下であるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項３２】
請求項２８ないし３１のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて
、前記第１固定磁性層は、少なくとも前記磁歪増強層側の界面付近で面心立方構造をとり
、該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
ＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項３３】
請求項３２記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記第１固定磁性層は、Ｃ
ｏ又はＣｏnＦｅm（ｍ≦２０、ｎ＋ｍ＝１００）からなるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッ
ド。
【請求項３４】
請求項２８ないし３１のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて
、前記第１固定磁性層は、少なくとも前記磁歪増強層側の界面付近で体心立方構造をとり
、該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
ＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項３５】
請求項３４記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記第１固定磁性層は、Ｃ
ｏnＦｅm（ｍ≧２０、ｎ＋ｍ＝１００）からなるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項３６】
請求項２８ないし３１のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて
、前記第１固定磁性層は、前記磁歪増強層側の界面付近で面心立方構造をとり、該界面と
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で体心立方構造をとり、該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ＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項３７】
請求項３６記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記第１固定磁性層は、前
記磁歪増強層側の界面付近の組成がＣｏ又はＣｏnＦｅm（ｍ≦２０、ｎ＋ｍ＝１００）で
あり、前記非磁性中間層側の界面付近の組成がＣｏnＦｅm（ｍ≧２０、ｎ＋ｍ＝１００）
であるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項３８】
請求項３７記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記第１固定磁性層は、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つれてＦｅ濃度が大き
くなるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項３９】
請求項２６ないし３８のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて
、前記下部シールド層と前記磁歪増強層及び前記反強磁性層との間、及び前記フリー磁性
層と前記上部シールド層との間に、非磁性金属膜を介在させたＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果
ヘッド。
【請求項４０】
請求項３９記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記非磁性金属膜は、Ａｕ
、Ａｇ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｎｉ−Ｃｒ、（Ｎｉ−Ｆｅ）−Ｃｒ、Ｃｒのう
ちいずれか１種又は２種以上の元素を含む非磁性金属材料により形成され、該非磁性金属
材料中にＣｒを含む場合はＣｒ含有率が２０原子％を超えているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効
果ヘッド。
【請求項４１】
請求項４０記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記下部シールド層と前記
磁歪増強層及び前記反強磁性層との間に介在する非磁性金属膜は、Ｔａ／Ｃｕ、Ｔａ／Ｒ
ｕ／Ｃｕ、Ｔａ／Ｃｒ、Ｔａ／Ｎｉ−Ｃｒ、Ｔａ／（Ｎｉ−Ｆｅ）−Ｃｒ又はＣｒのいず
れかで形成され、該形成材料にＣｒを含む場合はＣｒ含有量が２０原子％を超えているＣ
ＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項４２】
請求項２６ないし４１のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて
、ハイト方向奥側に延長させた前記第２固定磁性層と前記上部シールド層の間に絶縁層を
介在させたＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項４３】
請求項２６ないし４２のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて
、前記第２固定磁性層の一部又は全部が、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｕ（ただし、Ｆｅ＞１０原子％
、Ｃｏ＞３０原子％、Ｃｕ＞５原子％）、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｘ（ただし、ＸはＰｔ、Ｐ
ｄ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｕ、Ａｇのいずれか１種又は２種以上の元素である）、又はＣｏ2Ｍ
ｎＹ（ただし、ＹはＧｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ａｌのいずれか１種又は２種以上の元素である）
により形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項４４】
請求項２６ないし４３のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて
、前記フリー磁性層の一部又は全部が、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｕ（ただし、Ｆｅ＞１０原子％、
Ｃｏ＞３０原子％、Ｃｕ＞５原子％）、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｘ（ただし、ＸはＰｔ、Ｐｄ
、Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｕ、Ａｇのいずれか１種又は２種以上の元素である）、又はＣｏ2Ｍｎ
Ｙ（ただし、ＹはＧｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ａｌのいずれか１種又は２種以上の元素である）に
より形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項４５】
請求項２６ないし４４のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて
、前記反強磁性層は絶縁反強磁性層であるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項４６】
請求項４５記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記絶縁反強磁性層は、Ｎ
ｉ−Ｏ又はα−Ｆｅ2Ｏ3により形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項４７】
請求項３ないし５のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前
記固定磁性層は、非磁性中間層を挟んで積層された第１固定磁性層と第２固定磁性層を有
する積層フェリ構造をなし、該第２固定磁性層の下に前記非磁性材料層及び前記フリー磁
性層が形成されていて、
前記第１固定磁性層は、前記フリー磁性層、前記非磁性材料層、前記第２固定磁性層及
び前記非磁性中間層よりもハイト方向奥側に長く延ばして形成され、
前記反強磁性層は、前記ハイト方向奥側に延長させた第１固定磁性層の上面に接触して
いるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項４８】
請求項４７記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記下部シールド層と前記
フリー磁性層の間、及び前記第１固定磁性層と前記上部シールド層の間に、非磁性金属膜
を介在させたＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項４９】
請求項４８記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記非磁性金属膜は、Ａｕ
、Ａｇ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、ＰｄＮｉ−Ｃｒ、（Ｎｉ−Ｆｅ）−Ｃｒ、Ｃｒのうち
いずれか１種又は２種以上の元素を含む非磁性金属材料により形成され、該非磁性金属材
料中にＣｒを含む場合はＣｒ含有量が２０原子％を超えているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果
ヘッド。
【請求項５０】
請求項４８又は４９記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記第１固定磁性
層と前記上部シールド層の間に介在する非磁性金属膜は、前記反強磁性層の上面を覆う第
１上部非磁性金属膜と、この第１上部非磁性金属膜及び前記第１固定磁性層の上に形成さ
れた第２上部非磁性金属膜とを備え、前記第１上部非磁性金属膜はＣｒにより形成されて
いるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項５１】
請求項４８ないし５０のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて
、前記下部シールド層と前記フリー磁性層の間に介在する非磁性金属膜は、Ｔａ／Ｃｕ、
Ｔａ／Ｒｕ／Ｃｕ、Ｔａ／Ｃｒ、Ｔａ／Ｎｉ−Ｃｒ、Ｔａ／（Ｎｉ−Ｆｅ）−Ｃｒ又はＣ
ｒのいずれかで形成され、該形成材料にＣｒを含む場合はＣｒ含有量が２０原子％を超え
ているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項５２】
請求項４７ないし５１のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて
、前記第２固定磁性層の一部又は全部が、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｕ（ただし、Ｆｅ＞１０原子％
、Ｃｏ＞３０原子％、Ｃｕ＞５原子％）、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｘ（ただし、ＸはＰｔ、Ｐ
ｄ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｕ、Ａｇのいずれか１種又は２種以上の元素である）、又はＣｏ2Ｍ
ｎＹ（ただし、ＹはＧｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ａｌのいずれか１種又は２種以上の元素である）
により形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項５３】
請求項４７ないし５２のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて
、前記フリー磁性層の一部又は全部が、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｕ（ただし、Ｆｅ＞１０原子％、
Ｃｏ＞３０原子％、Ｃｕ＞５原子％）、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｘ（ただし、ＸはＰｔ、Ｐｄ
、Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｕ、Ａｇのいずれか１種又は２種以上の元素である）、又はＣｏ2Ｍｎ
Ｙ（ただし、ＹはＧｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ａｌのいずれか１種又は２種以上の元素である）に
より形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項５４】
請求項４７ないし５３のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて
、前記フリー磁性層、前記非磁性材料層、前記第２固定磁性層及び前記非磁性中間層のハ
イト方向奥側であって前記第１固定磁性層の下に、絶縁層を備えたＣＰＰ型巨大磁気抵抗
効果ヘッド。
【請求項５５】
請求項４７ないし５４のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて
、前記反強磁性層は絶縁反強磁性層であるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項５６】
請求項４７ないし５４のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて
、前記反強磁性層は、前記第１固定磁性層に接する金属反強磁性層と、この金属反強磁性
層の上に積層形成された絶縁反強磁性層とにより形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効
果ヘッド。
【請求項５７】
請求項５５又は５６記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記絶縁反強磁性
層は、Ｎｉ−Ｏ又はα−Ｆｅ2Ｏ3により形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド
。
【請求項５８】
請求項５６記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記金属反強磁性層は、Ｐ
ｔ−Ｍｎ又はＩｒ−Ｍｎにより形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項５９】
請求項３ないし５のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前
記固定磁性層は、非磁性中間層を挟んで積層された第１固定磁性層と第２固定磁性層を有
する積層フェリ構造をなし、該第２固定磁性層の下に前記非磁性材料層及び前記フリー磁
性層が形成されていて、
前記第２固定磁性層、前記非磁性中間層及び前記第１固定磁性層は、前記非磁性材料層
及び前記フリー磁性層よりもハイト方向奥側に長く延ばして形成され、
前記反強磁性層は、前記ハイト方向奥側に延長させた第１固定磁性層の上面に接触して
いるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項６０】
請求項５９記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記非磁性材料層と前記第
２固定磁性層との間に、酸化しづらい非磁性材料で形成された酸化防止層を備えたＣＰＰ
型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項６１】
請求項６０記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記酸化防止層は、５Å以
上１０Å以下の膜厚で形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項６２】
請求項５９ないし６１のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて
、前記下部シールド層と前記フリー磁性層の間、及び前記第１固定磁性層と前記上部シー
ルド層の間に、非磁性金属膜を介在させたＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項６３】
請求項６２記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記非磁性金属膜は、Ａｕ
、Ａｇ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｎｉ−Ｃｒ、（Ｎｉ−Ｆｅ）−Ｃｒ、Ｃｒのう
ちいずれか１種又は２種以上の元素を含む非磁性金属材料により形成され、該非磁性金属
材料中にＣｒを含む場合はＣｒ含有量が２０原子％を超えているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効
果ヘッド。
【請求項６４】
請求項６２又は６３記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記第１固定磁性
層と前記上部シールド層の間に介在する非磁性金属膜は、前記反強磁性層の上面を覆う第
１上部非磁性金属膜と、この第１上部非磁性金属膜及び前記第１固定磁性層の上に形成さ
れた第２上部非磁性金属膜を備え、前記第１上部非磁性金属膜はＣｒにより形成されてい
るＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項６５】
請求項６２ないし６４のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて
、前記下部シールド層と前記フリー磁性層の間に介在する非磁性金属膜は、Ｔａ／Ｃｕ、
Ｔａ／Ｒｕ／Ｃｕ、Ｔａ／Ｃｒ、Ｔａ／Ｎｉ−Ｃｒ、Ｔａ／（Ｎｉ−Ｆｅ）−Ｃｒ又はＣ
ｒのいずれかで形成され、該形成材料にＣｒを含む場合はＣｒ含有量が２０原子％を超え
ているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項６６】
請求項５９ないし６５のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて
、前記第２固定磁性層の一部又は全部が、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｕ（ただし、Ｆｅ＞１０原子％
、Ｃｏ＞３０原子％、Ｃｕ＞５原子％）、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｘ（ただし、ＸはＰｔ、Ｐ
ｄ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｕ、Ａｇのいずれか１種又は２種以上の元素である）、又はＣｏ2Ｍ
ｎＹ（ただし、ＹはＧｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ａｌのいずれか１種又は２種以上の元素である）
により形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項６７】
請求項５９ないし６６のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて
、前記フリー磁性層の一部又は全部が、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｕ（ただし、Ｆｅ＞１０原子％、
Ｃｏ＞３０原子％、Ｃｕ＞５原子％）、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｘ（ただし、ＸはＰｔ、Ｐｄ
、Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｕ、Ａｇのいずれか１種又は２種以上の元素である）、又はＣｏ2Ｍｎ
Ｙ（ただし、ＹはＧｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ａｌのいずれか１種又は２種以上の元素である）に
より形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項６８】
請求項５９ないし６７のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて
、前記フリー磁性層及び前記非磁性材料層のハイト方向奥側であって前記第２固定磁性層
の下に、絶縁層を備えたＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項６９】
請求項５９ないし６８のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて
、前記反強磁性層は絶縁反強磁性層であるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項７０】
請求項５９ないし６８のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて
、前記反強磁性層は、第１固定磁性層に接する金属反強磁性層と、この金属反強磁性層の
上に積層形成された絶縁反強磁性層とにより形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘ
ッド。
【請求項７１】
請求項６９又は７０に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記絶縁反強磁
性層は、Ｎｉ−Ｏ又はα−Ｆｅ2Ｏ3により形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッ
ド。
【請求項７２】
請求項７０記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記金属反強磁性層は、Ｐ
ｔ−Ｍｎ又はＩｒ−Ｍｎにより形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項７３】
請求項３ないし５のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前
記固定磁性層は、非磁性中間層を挟んで積層された第１固定磁性層と第２固定磁性層を有
する積層フェリ構造をなし、該第２固定磁性層の下に前記非磁性材料層及び前記フリー磁
性層は形成されていて、
前記第１固定磁性層、前記非磁性中間層及び前記第２固定磁性層は、前記非磁性材料層
及び前記フリー磁性層よりもハイト方向奥側に長く延ばして形成され、
前記反強磁性層は、絶縁反強磁性層であり、前記ハイト方向奥側に延長させた第２固定
磁性層の下面に接しているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項７４】
請求項７３記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記絶縁反強磁性層は、Ｎ
ｉ−Ｏ又はα−Ｆｅ2Ｏ3により形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項７５】
所定のシールド間隔をあけて形成した下部シールド層と上部シールド層と、この上下のシ
ールド層の間に下部固定磁性層、下部非磁性材料層、フリー磁性層、上部非磁性材料層及
び上部固定磁性層を順に積層して形成したデュアルスピンバルブ型の巨大磁気抵抗効果素
子とを備え、この巨大磁気抵抗効果素子の膜面に直交する方向に電流が流れるＣＰＰ型巨
大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、
前記巨大磁気抵抗効果素子よりもハイト方向奥側に、前記下部固定磁性層と前記上部固
定磁性層の磁化方向をハイト方向に固定する反強磁性層を備えたことを特徴とするＣＰＰ
型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項７６】
請求項７５記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記下部固定磁性層と前記
上部固定磁性層は、前記フリー磁性層、前記下部非磁性材料層及び前記上部非磁性材料層
よりもハイト方向奥側に延びて形成され、
前記反強磁性層は、前記ハイト方向奥側に延びた前記下部固定磁性層の上面と前記上部
固定磁性層の下面の界面にそれぞれ交換結合磁界を発生させ、この交換結合磁界により前
記下部固定磁性層及び前記上部固定磁性層の磁化方向を固定するＣＰＰ型巨大磁気抵抗効
果ヘッド。
【請求項７７】
請求項７５又は７６記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記反強磁性層は
、絶縁反強磁性層であるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項７８】
請求項７５又は７６記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記反強磁性層は
、前記下部固定磁性層に接する金属反強磁性層と、前記上部固定磁性層に接する絶縁反強
磁性層とを積層して形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項７９】
請求項７７又は７８記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記絶縁反強磁性
層は、Ｎｉ−Ｏ又はα−Ｆｅ2Ｏ3により形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド
。
【請求項８０】
請求項７８記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記金属反強磁性層は、Ｐ
ｔ−Ｍｎ又はＩｒ−Ｍｎにより形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項８１】
請求項７５記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記下部固定磁性層と前記
上部固定磁性層は、前記フリー磁性層、前記下部非磁性材料層及び前記上部非磁性材料層
よりもハイト方向奥側に延びて形成され、
前記反強磁性層は、前記下部固定磁性層の下面との界面に生じさせた交換結合磁界によ
り前記下部固定磁性層の磁化方向をハイト方向に固定する第１反強磁性層と、前記上部固
定磁性層の下面との界面に生じさせた交換結合磁界により前記上部固定磁性層の磁化方向
をハイト方向に固定する第２反強磁性層とにより形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効
果ヘッド。
【請求項８２】
請求項８１記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記第２反強磁性層は絶縁
反強磁性層であるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項８３】
請求項８２記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記絶縁反強磁性層は、Ｎ
ｉ−Ｏ又はα−Ｆｅ2Ｏ3により形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項８４】
請求項８１ないし８３のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて
、前記第１反強磁性層は金属反強磁性層であるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項８５】
請求項８４記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記金属反強磁性層は、Ｐ
ｔ−Ｍｎ又はＩｒ−Ｍｎにより形成されているＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド。
【請求項８６】
請求項３ないし８５のいずれか一項に記載のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、
前記非磁性材料層はＣｕ層であり、前記非磁性中間層はＲｕ層であるＣＰＰ型巨大磁気抵
抗効果ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜厚方向（膜面に直交する方向）にセンス電流が流れるＣＰＰ型巨大磁気抵
抗効果ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスク装置や磁気センサなどに用いられる巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子は
、素子を構成する各層の膜面に対して平行な方向にセンス電流が流れるＣＩＰ（Current 
In the Plane）型と、素子を構成する各層の膜面に対して垂直な方向にセンス電流が流れ
るＣＰＰ（Current Perpendicular to the Plane）型とに大別することができる。
【０００３】
図５５は、従来のＣＰＰ−ＧＭＲ素子を用いたＣＰＰ−ＧＭＲヘッドの構造を示す縦断
面図である。ＣＰＰ−ＧＭＲヘッド１００は、図示Ｘ方向に長く延びて形成された下部シ
ールド層１１０、下部シールド層１１０の図示Ｘ方向の中央部上に形成された下部非磁性
金属膜１２０、この下部非磁性金属膜１２０上に積層形成されたフリー磁性層１３１、非
磁性金属材料層１３２、固定磁性層１３３、反強磁性層１３４及び上部非磁性金属膜１４
０、この上部非磁性金属膜１４０の上に図示Ｘ方向に長く延びて形成された上部シールド
層１５０、フリー磁性層１３１の一部及び非磁性材料層１３２の両側部に接して形成され
たハードバイアス層１６３、及びハードバイアス層１６３と下部シールド層１１０及び上
部シールド層１５０との間を埋める絶縁膜１６１、１６４を有している。なお、ハードバ
イアス層１６３と絶縁層１６１の間にはバイアス下地層１６２が備えられている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１２３３２５号公報
【特許文献２】特開２００１−２６６３１３号公報
【特許文献３】特開２００１−３０７３０７号公報
【特許文献４】特開２００２−２３２０４０号公報
【特許文献５】特開２００２−３０５３３８号公報
【特許文献６】特開２００２−３１９１１２号公報
【特許文献７】米国特許第６０２３３９５号
【特許文献８】米国特許第６０５２２６３号
【特許文献９】米国特許第６２５９５８６Ｂ１号
【特許文献１０】米国特許第６３３０１３６Ｂ１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記構成のＣＰＰ−ＧＭＲヘッドでは、例えばＰｔ−Ｍｎにより形成される反強磁性層
１３４にもセンス電流が流れる。反強磁性層１３４は、比抵抗が約２００μΩ・ｃｍ程度
であり、非磁性金属膜１２０、１４０やフリー磁性層１３１、固定磁性層１３３に比して
非常に大きい。また反強磁性層１３４は、反強磁性特性を保持するために厚く形成する必
要があり、例えば上下のシールド層間隔が６００Å程度であるとき、反強磁性層１３４の
膜厚は２００Å程度とされる。このように比抵抗の大きい反強磁性層１３４が厚く設けら
れていると、反強磁性層１３４の抵抗が大きく、センス電流が流れることによって反強磁
性層１３４が発熱する。この発熱（ジュール熱）により、ヘッド全体の温度が高くなるた
め、ヘッドの信頼性や高周波特性を悪化させている。また反強磁性層１３４が厚いと、上
下のシールド間隔を狭くすることが難しく、高記録密度化に不利になっている。
【０００６】
そこで、最近では、反強磁性層１３４を素子部から省くことが提案されている。しかし
ながら、反強磁性層１３４を用いないで固定磁性層１３３の磁化を安定させるためには、
固定磁性層１３３の形成材料の制約が大きくなり、単位面積あたりの磁気抵抗変化量ΔＲ
・Ａを向上させることが難しくなってしまう。また反強磁性層１３４を用いないで固定磁
性層１３３の磁化を安定させると、固定磁性層１３３の磁化固定が弱く、センス電流を流
したときに発生するセンス電流磁界の向きと固定磁性層１３３の磁気モーメントの向きが
異なっている場合に、センス電流磁界によって固定磁性層１３３の磁化方向がゆらいでし
まう問題もあった。
【０００７】
なお、ＣＩＰ−ＧＭＲヘッドでは、センス電流が反強磁性層には１割程度しか流れず、
シールド層には全く流れないため、上述のような問題は生じていない。
【０００８】
本発明は、ジュール熱を低減しつつ固定磁性層の磁化を強固に固定でき、狭再生シール
ド間隔化による高記録密度化を推進し、さらに単位面積当たりの磁気抵抗変化量ΔＲ・Ａ
及びセンス電流を増大させて高出力が得られるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドを得るこ
とを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、固定磁性層の磁化を固定するための反強磁性層をセンス電流経路外に設けれ
ば、センス電流を流しても反強磁性層が発熱せず、ジュール熱を低減できること、固定磁
性層と反強磁性層の接触面積が広ければ固定磁性層の磁化を強固に固定できること、及び
絶縁反強磁性層を用いればセンス電流のロスをより低減できることに着目したものである
。
【００１０】
すなわち、本発明は、所定のシールド間隔をあけて形成した下部シールド層と上部シー
ルド層と、この上下のシールド層の間に位置し、非磁性材料層を挟んで積層した固定磁性
層とフリー磁性層を有する巨大磁気抵抗効果素子とを備え、この巨大磁気抵抗効果素子の
膜面に直交する方向に電流が流れるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、巨大磁気
抵抗素子よりもハイト方向奥側に、固定磁性層の磁化方向をハイト方向に固定する反強磁
性層を設けたことを特徴としている。
【００１１】
反強磁性層は、固定磁性層のハイト方向奥側端面、あるいは、固定磁性層のハイト方向
奥側の上面又は下面に接触させて設けることが好ましい。
【００１２】
固定磁性層のハイト方向奥側端面に接触させて備えた反強磁性層は、該ハイト方向奥側
端面との界面に交換結合磁界を生じさせ、この交換結合磁界により固定磁性層の磁化方向
を固定する。
【００１３】
固定磁性層のハイト方向奥側の上面又は下面に接触させて反強磁性層を備える場合は、
固定磁性層の少なくとも一部を、巨大磁気抵抗効果素子よりもハイト方向奥側に長く延び
て形成する。この場合に反強磁性層は、ハイト方向奥側に延びた固定磁性層の上面又は下
面との界面に交換結合磁界を発生させ、この交換結合磁界により固定磁性層の磁化方向を
固定する。この態様によれば、固定磁性層のハイト方向奥側端面に接触させて反強磁性層
を備える場合よりも、固定磁性層と反強磁性層との接触面積が増大するので、より大きな
交換結合磁界により固定磁性層の磁化を固定することができる。
【００１４】
固定磁性層は、トラック幅方向の寸法よりもハイト方向の寸法が長く形成されているこ
とが好ましい。このように固定磁性層がトラック幅方向よりもハイト方向に長く形成され
ていれば、ハイト方向に平行な方向に形状異方性が生じ、この形状異方性によっても、固
定磁性層の磁化固定を強化することができる。
【００１５】
また固定磁性層は、磁歪定数が正の値をとる磁性材料により形成され、記録媒体との対
向面側の端面が開放されていることが好ましい。この場合、固定磁性層に対して二次元的
に且つ等方的に加わっていた応力の対称性が崩れることから、固定磁性層にはハイト方向
に平行な方向に一軸性の引張り応力が加えられる。この逆磁歪効果により、固定磁性層の
磁化方向はハイト方向に平行な一軸方向で安定化する。
【００１６】
固定磁性層は、非磁性中間層を挟んで積層された第１固定磁性層と第２固定磁性層を有
する積層フェリ構造で形成することができる。巨大磁気抵抗効果素子を構成する非磁性材
料層及びフリー磁性層は、第２固定磁性層の上に形成されていても、第２固定磁性層の下
に形成されていてもよい。
【００１７】
固定磁性層と反強磁性層の具体的な接触態様としては、例えば、第１〜第６の態様が挙
げられる。ここで、第１〜第３の態様は第２固定磁性層の上に非磁性材料層及びフリー磁
性層を形成した場合であり、第４〜第６の態様は第２固定磁性層の下に非磁性材料層及び
フリー磁性層を形成した場合である。
【００１８】
第１の態様では、第２固定磁性層の上に非磁性材料層及びフリー磁性層が形成されたタ
イプであって、第１固定磁性層、非磁性中間層及び第２固定磁性層を非磁性材料層及びフ
リー磁性層よりもハイト方向奥側に長く延ばして形成し、このハイト方向奥側に延長させ
た第２固定磁性層上に、反強磁性層を形成する。このように反強磁性層が第２固定磁性層
の上面で接触していれば、第２固定磁性層のハイト方向奥側の端面で接触する場合よりも
、第２固定磁性層と反強磁性層の接触面積（交換結合磁界が生じる面積範囲）を広く確保
でき、安定且つ強固に固定磁性層の磁化を固定することができる。
【００１９】
下部シールド層と第１固定磁性層の間、及びフリー磁性層と上部シールド層の間には、
下部シールド層及び上部シールド層におけるセンス電流の集中を緩やかにするため、非磁
性金属膜を介在させることが好ましい。この非磁性金属膜は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｒｕ、
Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｎｉ−Ｃｒ、（Ｎｉ−Ｆｅ）−Ｃｒ、Ｃｒのうちいずれか１種又は２
種以上の元素を含む非磁性金属材料により形成することができる。特に、下部シールド層
と第１固定磁性層の間に介在する非磁性金属膜は、第１固定磁性層を含む磁気抵抗効果素
子のシード層として機能させるべく、Ｔａ／Ｃｕ、Ｔａ／Ｒｕ／Ｃｕ、Ｔａ／Ｃｒ、Ｔａ
／Ｎｉ−Ｃｒ、Ｔａ／（Ｎｉ−Ｆｅ）−Ｃｒ又はＣｒのいずれかで形成されていることが
好ましい。この非磁性金属膜のシード効果によっても、第１固定磁性層の磁化固定は安定
化される。ただし、非磁性金属膜を形成する非磁性金属材料中にＣｒが含まれている場合
は、そのＣｒ含有量が２０原子％を超えていることが好ましい。
【００２０】
反強磁性層と上部シールド層の間には、絶縁層を介在させることが実際的である。これ
により、反強磁性層にはほとんどセンス電流が流れず、分流ロスが軽減されて再生出力の
向上を図ることができる。上記絶縁層を介在させる替わりに、反強磁性層として絶縁反強
磁性層を用いることができる。あるいは、反強磁性層として、第２固定磁性層の上面に接
する金属反強磁性層とこの金属反強磁性層の上に積層形成された絶縁反強磁性層とを用い
ることができる。固定磁性層と絶縁反強磁性層との間に金属反強磁性層を介在させること
により、固定磁性層と絶縁反強磁性層が良好に結合してより大きな交換結合磁界を得るこ
とができる。絶縁反強磁性層は例えばＮｉ−Ｏ又はα−Ｆｅ2Ｏ3により形成され、金属反
強磁性層は例えばＰｔ−Ｍｎ又はＩｒ−Ｍｎにより形成される。
【００２１】
第２の態様では、第２固定磁性層上に非磁性材料層及びフリー磁性層が形成されたタイ
プであって、第１固定磁性層、非磁性中間層及び第２固定磁性層を非磁性材料層及びフリ
ー磁性層よりもハイト方向奥側に長く延ばして形成し、このハイト方向奥側に延長させた
第１固定磁性層の下面に、反強磁性層を接触させる。この態様によっても、第１固定磁性
層と反強磁性層の接触面積（交換結合磁界が生じる面積範囲）を広く確保でき、安定且つ
強固に固定磁性層の磁化を固定することができる。
【００２２】
下部シールド層上には、センス電流の集中を緩和するため、非磁性金属膜を備えること
が好ましい。この非磁性金属膜を備える場合、反強磁性層は非磁性金属膜のハイト方向奥
側の端部上に形成され、第１固定磁性層は、反強磁性層から非磁性金属膜に跨って該反強
磁性層上及び非磁性金属膜上に形成されることが実際的である。下部シールド層上に備え
られた非磁性金属膜は、第１固定磁性層を含む磁気抵抗効果素子のシード層としても機能
するように、Ｔａ／Ｃｕ、Ｔａ／Ｒｕ／Ｃｕ、Ｔａ／Ｃｒ、Ｔａ／Ｎｉ−Ｃｒ、Ｔａ／（
Ｎｉ−Ｆｅ）−Ｃｒ又はＣｒのいずれかで形成されていることが好ましい。上部シールド
層と前記フリー磁性層の間にも、センス電流の集中を緩和するため、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、
Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｎｉ−Ｃｒ、（Ｎｉ−Ｆｅ）−Ｃｒ、Ｃｒのうちいずれか１種
又は２種以上の元素を含む非磁性金属材料により形成された非磁性金属膜を介在させるこ
とができる。ただし、非磁性金属膜を形成する非磁性金属材料中にＣｒが含まれている場
合は、そのＣｒ含有量が２０原子％を超えていることが好ましい。
【００２３】
ハイト方向奥側に延長させた第２固定磁性層と上部シールド層の間には、絶縁層を介在
させることが実際的である。
【００２４】
反強磁性層は、センス電流ロスをなくすため、絶縁反強磁性層であることが好ましい。
この絶縁反強磁性層は、Ｎｉ−Ｏ又はα−Ｆｅ2Ｏ3により形成することができる。
【００２５】
第３の態様では、上述した第２の態様において、さらに、第１固定磁性層の直下位置に
、ハイト方向奥側で該第１固定磁性層と反強磁性層との間に介在する磁歪増強層を形成す
る。磁歪増強層は、反強磁性層と同じ組成で該反強磁性層よりも薄く形成された不規則結
晶構造をなし、第１固定磁性層との界面で不整合歪を生じさせることが好ましい。この磁
歪増強層と第１固定磁性層の間の界面で該磁歪増強層及び第１固定磁性層の結晶構造に歪
みが生じると、第１固定磁性層の磁歪が増大され、逆磁歪効果によって第１固定磁性層及
び固定磁性層の磁化固定がより強化される。
【００２６】
反強磁性層と磁歪増強層は、Ｚ−Ｍｎ合金（ただしＺは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒ
ｕ、Ｏｓ、Ｎｉ、Ｆｅのいずれか１種又は２種以上の元素である）により形成されている
ことが好ましい。
【００２７】
磁歪増強層及び第１固定磁性層の結晶構造に歪みを生じさせるには、第１固定磁性層内
の結晶と磁歪増強層の結晶がエピタキシャル又はヘテロエピタキシャルな状態であること
が好ましい。
【００２８】
磁歪増強層は、上記Ｚ−Ｍｎ合金により形成されると、少なくとも第１固定磁性層側の
界面付近において面心立方構造をとり、該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。
【００２９】
磁歪増強層の膜厚は、５Å以上５０Å以下であることが好ましい。この膜厚範囲内であ
れば、上記Ｚ−Ｍｎ合金からなる磁歪増強層の結晶構造は成膜時の状態である面心立方構
造（ｆｃｃ）を維持し続ける。磁歪増強層の膜厚が５０Åを超えると、約２５０℃以上の
熱が加わったときに磁歪増強層の結晶構造が、反強磁性特性を発揮するＣｕＡｕＩ型の規
則型の面心正方構造（ｆｃｔ）に構造変態してしまう。ただし、磁歪増強層の膜厚が５０
Åより大きくても、約２５０℃以上の熱が加わらなければ、磁歪増強層の結晶構造は、成
膜時の状態である面心立方構造（ｆｃｃ）を維持し続ける。
【００３０】
反強磁性層及び磁歪増強層を形成するＺ−Ｍｎ合金中のＺ元素の含有量は、４０原子％
以上９５原子％以下であることが好ましい。この範囲内であれば、第１固定磁性層の磁歪
定数が正で大きな値をとり、第１固定磁性層の磁化がより安定化する。
【００３１】
第１固定磁性層は、少なくとも磁歪増強層側の界面付近で面心立方構造をとり、該界面
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。この場合、上述したように磁歪増強層が面心立方構造（ｆｃｃ）をとり、第１固
定磁性層との界面に平行な方向に｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向し
ているので、第１固定磁性層を構成する原子と磁歪増強層を構成する原子が互いに重なり
合いやすくなる。すなわち、エピタキシャルな状態で接合する。しかし、第１固定磁性層
の｛１１１｝面内の最近接原子間距離と磁歪増強層の｛１１１｝面内の最近接原子間距離
には一定以上の差が生じるため、第１固定磁性層と磁歪増強層の界面付近では、第１固定
磁性層を構成する原子と磁歪増強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。これにより、第１固定磁性層の磁歪は増大する。
【００３２】
第１固定磁性層は、Ｃｏ又はＣｏnＦｅm（ｍ≦２０、ｎ＋ｍ＝１００）によって形成さ
れると、面心立方構造をとり、該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。
【００３３】
また第１固定磁性層は、少なくとも磁歪増強層側の界面付近で体心立方構造（ｂｃｃ）
をとり、該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
ていてもよい。この場合、第１固定磁性層を構成する原子と磁歪増強層を構成する原子は
、互いに重なり合いやすくなり、ヘテロエピタキシャルな状態で接合する。また第１固定
磁性層の｛１１０｝面内の最近接原子間距離と磁歪増強層の｛１１１｝面内の最近接原子
間距離には一定以上の差が生じるため、第１固定磁性層と磁歪増強層の界面付近では、第
１固定磁性層及び磁歪増強層のそれぞれの結晶構造に歪みが生じる。すなわち、第１固定
磁性層の磁歪が増大する。
【００３４】
第１固定磁性層は、ＣｏnＦｅm（ｍ≧２０、ｎ＋ｍ＝１００）によって形成されると、
体心立方構造（ｂｃｃ）をとり、磁歪増強層側の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。なお、体心立方構造をとるＣｏnＦｅm（ｍ≧２
０、ｎ＋ｍ＝１００）は、面心立方構造をとるＣｏ又はＣｏnＦｅm（ｍ≦２０、ｎ＋ｍ＝
１００）より、特にｙ＝５０附近の組成で磁歪定数が大きいので、より大きな逆磁歪効果
を発揮することができる。また体心立方構造をとるＣｏnＦｅm（ｍ≧２０、ｎ＋ｍ＝１０
０）は、保磁力が大きく、第１固定磁性層の磁化固定をより強固にすることができる。
【００３５】
さらに第１固定磁性層は、磁歪増強層側の界面付近で面心立方構造をとり、該界面と平
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、非磁性中間
層側の界面付近で体心立方構造をとり、該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てもよい。このように非磁性中間層側の界面を体心立
方構造にすると、第１固定磁性層の磁歪が増大し、大きな逆磁歪効果を発揮させることが
できる。一方、磁歪増強層側の界面を面心立方構造にすると、固定磁性層、非磁性材料層
及びフリー磁性層の結晶配向性が一定になり、単位面積当たりの磁気抵抗変化量ΔＲ・Ａ
を高くすることができる。
【００３６】
第１固定磁性層は、磁歪増強層側の界面付近の組成をＣｏ又はＣｏnＦｅm（ｍ≦２０、
ｎ＋ｍ＝１００）とし、非磁性中間層側の界面付近の組成をＣｏnＦｅm（ｍ≧２０、ｎ＋
ｍ＝１００）として形成されると、磁歪増強層側の界面付近において、面心立方構造をと
り、該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と
共に、非磁性中間層側の界面付近において、体心立方構造をとり、該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。また非磁性中間層側の界面
付近の組成をＣｏnＦｅm（ｍ≧２０、ｎ＋ｍ＝１００）であると、非磁性中間層を介した
第１固定磁性層と第２固定磁性層との間のＲＫＫＹ的相互作用が強くなるので好ましい。
第１固定磁性層は、磁歪増強層側の界面から非磁性中間層側の界面に向かうにつれてＦｅ
濃度が大きくなるものであってもよい。
【００３７】
以上の第３の態様でも、下部シールド層と第１固定磁性層の間、及びフリー磁性層と上
部シールド層の間には、非磁性金属膜を介在させることができる。非磁性金属膜は、Ａｕ
、Ａｇ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｎｉ−Ｃｒ、（Ｎｉ−Ｆｅ）−Ｃｒ、Ｃｒのう
ちいずれか１種又は２種以上の元素を含む非磁性金属材料により形成されていることが好
ましく、特に下部シールド層と第１固定磁性層の間に介在する非磁性金属膜は、第１固定
磁性層を含む磁気抵抗効果素子のシード層として機能させるべく、Ｔａ／Ｃｕ、Ｔａ／Ｒ
ｕ／Ｃｕ、Ｔａ／Ｃｒ、Ｔａ／Ｎｉ−Ｃｒ、Ｔａ／（Ｎｉ−Ｆｅ）−Ｃｒ又はＣｒにより
形成されていることが好ましい。ただし、非磁性金属膜を形成する非磁性金属中にＣｒが
含まれている場合は、そのＣｒ含有量が２０原子％を超えていることが好ましい。
【００３８】
ハイト方向奥側に延長させた第２固定磁性層と上部シールド層の間には、絶縁層を介在
させることが実際的である。
【００３９】
反強磁性層は、センス電流ロスをなくすため、絶縁反強磁性層であることが好ましい。
この絶縁反強磁性層は、Ｎｉ−Ｏ又はα−Ｆｅ2Ｏ3により形成することができる。
【００４０】
第４の態様では、第２固定磁性層の下に非磁性材料層及びフリー磁性層が形成されたタ
イプであって、第１固定磁性層を、フリー磁性層、非磁性材料層、前記第２固定磁性層及
び非磁性中間層よりもハイト方向奥側に長く延ばして形成し、このハイト方向奥側に延長
させた第１固定磁性層の上面に、反強磁性層を接触させる。このように反強磁性層が第１
固定磁性層の上面で接触していれば、第１固定磁性層と反強磁性層の接触面積（交換結合
磁界が生じる面積範囲）を広く確保でき、安定且つ強固に固定磁性層の磁化を固定するこ
とができる。
【００４１】
下部シールド層とフリー磁性層の間、及び第１固定磁性層と上部シールド層の間には、
非磁性金属膜を介在させることが好ましい。この非磁性金属膜は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｒ
ｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｎｉ−Ｃｒ、（Ｎｉ−Ｆｅ）−Ｃｒ、Ｃｒのうちいずれか１種又
は２種以上の元素を含む非磁性金属材料により形成することができる。下部シールド層と
フリー磁性層の間に介在する非磁性金属膜は、第１固定磁性層を含む磁気抵抗効果素子の
シード層としても機能するように、Ｔａ／Ｃｕ、Ｔａ／Ｒｕ／Ｃｕ、Ｔａ／Ｃｒ、Ｔａ／
Ｎｉ−Ｃｒ、Ｔａ／（Ｎｉ−Ｆｅ）−Ｃｒ又はＣｒにより形成されていることが好ましい
。ただし、非磁性金属膜を形成する非磁性金属材料中にＣｒが含まれている場合は、その
Ｃｒ含有量が２０原子％を超えていることが好ましい。
【００４２】
第１固定磁性層と上部シールド層の間に介在する非磁性金属膜は、反強磁性層の上面を
覆う第１上部非磁性金属膜と、この第１上部非磁性金属膜及び第１固定磁性層の上に形成
された第２上部非磁性金属膜とを備えていてもよい。第１上部非磁性金属膜は、反強磁性
層を形成する際に行なうＲＩＥ（反応性イオンエッチング）工程のストッパとして機能さ
せるため、Ｃｒにより形成されていることが実際的である。
【００４３】
フリー磁性層、非磁性材料層、第２固定磁性層及び非磁性中間層のハイト方向奥側であ
って第１固定磁性層の下には、絶縁層を備えることが実際的である。
【００４４】
反強磁性層は、絶縁反強磁性層であるか、又は、第１固定磁性層に接する金属反強磁性
層とこの金属反強磁性層の上に積層形成された絶縁反強磁性層であることが好ましい。固
定磁性層と絶縁反強磁性層との間に金属反強磁性層を介在させることにより、より大きな
交換結合磁界を得ることができる。絶縁反強磁性層は例えばＮｉ−Ｏ又はα−Ｆｅ2Ｏ3に
より形成され、金属反強磁性層はＰｔ−Ｍｎ又はＩｒ−Ｍｎにより形成される。
【００４５】
第５の態様は、第２固定磁性層の下に非磁性材料層及びフリー磁性層が形成されたタイ
プであって、第２固定磁性層、非磁性中間層及び第１固定磁性層を、非磁性材料層及びフ
リー磁性層よりもハイト方向奥側に長く延ばして形成し、このイト方向奥側に延長させた
第１固定磁性層の上面に、反強磁性層を接触させる。このように反強磁性層が第１固定磁
性層の上面で接触していれば、第１固定磁性層と反強磁性層の接触面積（交換結合磁界が
生じる面積範囲）を広く確保でき、安定且つ強固に固定磁性層の磁化を固定することがで
きる。また、第１固定磁性層のみでなく、固定磁性層全体がハイト方向奥側に長く延びて
いるので、ＲＫＫＹ的相互作用による第１固定磁性層と第２固定磁性層間の磁化結合が強
まる。
【００４６】
非磁性材料層と第２固定磁性層との間には、酸化しづらい非磁性材料で形成された酸化
防止層を備えていてもよい。酸化防止層は５Å以上１０Å以下の薄い膜厚で形成する。こ
の膜厚範囲内の酸化防止層を備えていれば、非磁性材料層と第２固定磁性層が別工程で非
連続に成膜された場合であっても、非磁性材料層の表面が酸化されることがなく、巨大磁
気抵抗効果素子の巨大磁気抵抗効果を劣化させずにすむ。
【００４７】
第５の態様においても、下部シールド層とフリー磁性層の間、及び第１固定磁性層と部
シールド層の間に、非磁性金属膜を介在させることが好ましい。上述したように非磁性金
属膜は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｎｉ−Ｃｒ、（Ｎｉ−Ｆｅ）−Ｃ
ｒ、Ｃｒのうちいずれか１種又は２種以上の元素を含む非磁性金属材料により形成するこ
とができる。第１固定磁性層と上部シールド層の間に介在する非磁性金属膜は、反強磁性
層の上面を覆う第１上部非磁性金属膜と、この第１上部非磁性金属膜及び第１固定磁性層
の上に形成された第２上部非磁性金属膜を備えていてもよい。この場合、第１上部非磁性
金属膜はＣｒにより形成されていることが好ましい。下部シールド層とフリー磁性層の間
に介在する非磁性金属膜は、第１固定磁性層を含む磁気抵抗効果素子のシード層としても
機能するように、Ｔａ／Ｃｕ、Ｔａ／Ｒｕ／Ｃｕ、Ｔａ／Ｃｒ、Ｔａ／Ｎｉ−Ｃｒ、Ｔａ
／（Ｎｉ−Ｆｅ）−Ｃｒ又はＣｒのいずれかにより形成されていることが好ましい。ただ
し、非磁性金属膜を形成する非磁性金属材料中にＣｒが含まれている場合は、そのＣｒ含
有量が２０原子％を超えていることが好ましい。
【００４８】
フリー磁性層及び非磁性材料層のハイト方向奥側であって第２固定磁性層の下には、絶
縁層を備えることが実際的である。
【００４９】
反強磁性層は、絶縁反強磁性層であるか、第１固定磁性層に接する金属反強磁性層とこ
の金属反強磁性層の上に積層形成された絶縁反強磁性層とであることが好ましい。絶縁反
強磁性層は例えばＮｉ−Ｏ又はα−Ｆｅ2Ｏ3により形成され、前記金属反強磁性層は例え
ばＰｔ−Ｍｎ又はＩｒ−Ｍｎにより形成されている。
【００５０】
第６の態様は、第２固定磁性層の下に非磁性材料層及びフリー磁性層が形成されたタイ
プであって、第１固定磁性層、非磁性中間層及び第２固定磁性層が非磁性材料層及びフリ
ー磁性層よりもハイト方向奥側に長く延ばして形成し、このハイト方向奥側に延長させた
第２固定磁性層の下面に絶縁反強磁性層を接触させる。このように絶縁反強磁性層が第２
固定磁性層の下面に接触していれば、第１固定磁性層と反強磁性層の接触面積（交換結合
磁界が生じる面積範囲）を広く確保でき、安定且つ強固に固定磁性層の磁化を固定するこ
とができる。また、第１固定磁性層のみでなく、固定磁性層全体がハイト方向奥側に長く
延びているので、ＲＫＫＹ的相互作用による第１固定磁性層と第２固定磁性層間の磁化結
合が強まる。絶縁反強磁性層は、例えばＮｉ−Ｏ又はα−Ｆｅ2Ｏ3により形成することが
できる。
【００５１】
上記第１〜第６の態様の各々では、第２固定磁性層の一部又は全部を、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃ
ｕ（ただし、Ｆｅ＞１０原子％、Ｃｏ＞３０原子％、Ｃｕ＞５原子％）、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃ
ｕ−Ｘ（ただし、ＸはＰｔ、Ｐｄ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｕ、Ａｇのいずれか１種又は２種以上
の元素である）、又はＣｏ2ＭｎＹ（ただし、ＹはＧｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ａｌのいずれか１
種又は２種以上の元素である）により形成することができる。同様に、フリー磁性層の一
部又は全部は、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｕ（ただし、Ｆｅ＞１０原子％、Ｃｏ＞３０原子％、Ｃｕ
＞５原子％）、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｕ−Ｘ（ただし、ＸはＰｔ、Ｐｄ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｕ、Ａ
ｇのいずれか１種又は２種以上の元素である）、又はＣｏ2ＭｎＹ（ただし、ＹはＧｅ、
Ｓｉ、Ｓｎ、Ａｌのいずれか１種又は２種以上の元素である）により形成することができ
る。
【００５２】
本発明は、シングルスピンバルブ型の巨大磁気抵抗効果素子を備えたＣＰＰ型巨大磁気
抵抗効果ヘッドだけでなく、デュアルスピンバルブ型の巨大磁気抵抗効果素子を備えたＣ
ＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにも適用可能である。このデュアルスピンバルブタイプに
は、所定のシールド間隔をあけて形成した下部シールド層と上部シールド層と、この上下
のシールド層の間に下部固定磁性層、下部非磁性材料層、フリー磁性層、上部非磁性材料
層及び上部固定磁性層を順に積層して形成したデュアルスピンバルブ型の巨大磁気抵抗効
果素子とが備えられ、この巨大磁気抵抗効果素子の膜面に直交する方向に電流が流れる。
本発明は、このようなＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、巨大磁気抵抗効果素子
よりもハイト方向奥側に、下部固定磁性層と上部固定磁性層の磁化方向をハイト方向に固
定する反強磁性層を備えたことを特徴としている。
【００５３】
具体的に、下部固定磁性層と上部固定磁性層は、フリー磁性層、下部非磁性材料層及び
上部非磁性材料層よりもハイト方向奥側に延びて形成されていて、反強磁性層は、ハイト
方向奥側に延びた下部固定磁性層の上面と上部固定磁性層の下面の界面にそれぞれ交換結
合磁界を発生させ、この交換結合磁界により下部固定磁性層及び上部固定磁性層の磁化方
向を固定することが好ましい。この反強磁性層としては、絶縁反強磁性層を用いるか、又
は、下部固定磁性層に接する金属反強磁性層と上部固定磁性層に接する絶縁反強磁性層と
を積層した反強磁性層を用いることが好ましい。固定磁性層と絶縁反強磁性層との間に金
属反強磁性層を介在させることにより、固定磁性層と絶縁反強磁性層の結合が良好になり
、固定磁性層にはたらく交換結合磁界がより強くなる。絶縁反強磁性層は例えばＮｉ−Ｏ
又はα−Ｆｅ2Ｏ3により形成され、金属反強磁性層は例えばＰｔ−Ｍｎ又はＩｒ−Ｍｎに
より形成されている。
【００５４】
別の態様として、下部固定磁性層と上部固定磁性層は、フリー磁性層、下部非磁性材料
層及び上部非磁性材料層よりもハイト方向奥側に延びて形成する。そして、反強磁性層は
、下部固定磁性層の下面との界面に生じさせた交換結合磁界により下部固定磁性層の磁化
方向をハイト方向に固定する第１反強磁性層と、上部固定磁性層の下面との界面に生じさ
せた交換結合磁界により上部固定磁性層の磁化方向をハイト方向に固定する第２反強磁性
層とにより形成することが好ましい。第１反強磁性層は、例えばＰｔ−Ｍｎ等により形成
された金属反強磁性層であることが好ましく、第２反強磁性層は、例えばＮｉ−Ｏ又はα
−Ｆｅ2Ｏ3により形成された絶縁反強磁性層であることが好ましい。
【００５５】
以上の各態様のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドにおいて、非磁性材料層はＣｕ層であ
り、磁性中間層はＲｕ層であることが実際的である。
【発明の効果】
【００５６】
本発明によれば、巨大磁気抵抗素子よりもハイト方向奥側に、固定磁性層の磁化方向を
固定する反強磁性層が備えられているので、センス電流の流れる電流経路に反強磁性層は
存在せず、センス電流を流しても反強磁性層が発熱することはない。よって、センス電流
を流したときに発生するジュール熱が大幅に減少し、この結果、素子温度の上昇が抑制さ
れて信頼性が向上する。また、狭再生シールド間隔化による高記録密度化を推進すること
ができる。
【００５７】
さらに本発明によれば、固定磁性層の少なくとも一部が巨大磁気抵抗素子よりもハイト
方向奥側に長く延びて形成され、この延長させた固定磁性層の上面または下面に、巨大磁
気抵抗素子よりもハイト方向奥側に備えられた反強磁性層が接触しているので、固定磁性
層と反強磁性層の接触面積（交換結合磁界が生じる面積範囲）を広く確保でき、安定且つ
強固に固定磁性層の磁化を固定することができる。
【００５８】
また本発明によれば、逆磁歪効果、形状異方性及びシード効果によって固定磁性層の磁
化固定が強化されているので、固定磁性層の磁化はゆらぎにくく、単位面積当たりの磁気
抵抗変化量ΔＲ・Ａが増大する。また、センス電流磁界の向きと固定磁性層の磁気モーメ
ント（合成磁気モーメント）の向きとが一致していなくても、センス電流磁界によって固
定磁性層の磁化がゆらがず、センス電流密度を高くして高出力化を図ることが可能である
。
【００５９】
さらに本発明によれば、固定磁性層の磁化方向を固定するために絶縁反強磁性層が備え
られているので、該絶縁反強磁性層にセンス電流が入りこむことがなく、電流ロスを抑え
て出力向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
以下、図面に基づいて本発明を説明する。各図において、Ｘ方向はトラック幅方向、Ｙ
方向は記録媒体からの漏れ磁界方向、Ｚ方向は記録媒体の移動方向及び巨大磁気抵抗効果
素子を構成する各層の積層方向である。
【００６１】
図１〜図５は、本発明によるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド（ＣＰＰ−ＧＭＲヘッド
）の第１実施形態を示している。図１はＣＰＰ-ＧＭＲヘッド１の構造を記録媒体との対
向面側から見て示す部分断面図、図２はＧＭＲ素子３０を上から見て示す模式平面図、図
３はＣＰＰ-ＧＭＲヘッド１の構造を素子中央で切断して示す部分断面図である。
【００６２】
ＣＰＰ−ＧＭＲヘッド１は、図示Ｚ方向に所定のシールド間隔Ｒ−ＧＬをあけて形成さ
れた下部シールド層１０と上部シールド層５０の間に、下部大面積非磁性金属膜２０、巨
大磁気抵抗効果を発揮するＧＭＲ素子３０及び上部大面積非磁性金属膜４０を有している
。
【００６３】
下部シールド層１０及び上部シールド層５０は、磁気シールドと電極としての機能を有
し、図１及び図２に示すように、ＧＭＲ素子３０よりも十分に広い面積で形成されている
。この下部シールド層１０及び上部シールド層５０は、十分な磁気シールド効果が得られ
る軟磁性材料、例えばＮｉＦｅにより、約１μｍ程度の膜厚で形成されている。
【００６４】
下部大面積非磁性金属膜２０は、下部シールド層１０の直上に形成されたギャップ層で
あり、電極として及びＧＭＲ素子３０を規則的に形成するためのシード層としても機能す
る。上部大面積非磁性金属膜４０は、上部シールド層５０の直下に位置するギャップ層で
あり、上部シールド層５０と共に電極としても機能する。
【００６５】
下部大面積非磁性金属膜２０及び上部大面積非磁性金属膜４０は、ＧＭＲ素子３０の上
面（第２固定磁性層３３ｃ）と下面（フリー磁性層３１）に直接接しており、図１及び図
２に示すようにＧＭＲ素子３０よりも十分広く、下部シールド層１０及び上部シールド層
５０とほぼ同じ面積を有している。
【００６６】
この下部大面積非磁性金属膜２０及び上部大面積非磁性金属膜４０は、下部シールド層
１０及び上部シールド層５０よりも比抵抗が小さい非磁性金属材料で形成されている。具
体的には、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｎｉ−Ｃｒ、（Ｎｉ−Ｆ
ｅ）−Ｃｒ、Ｃｒのいずれか１種又は２種以上の元素により形成されることが好ましく、
形成材料中にＣｒが含まれる場合はＣｒ含有量が２０原子％を超えているとよい。これら
大面積非磁性金属膜２０、４０は、単層膜であっても積層膜であってもよい。本実施形態
の下部大面積非磁性金属膜２０は、ＧＭＲ素子３０のシード層としても機能させるため、
例えばＴａ／Ｃｕ、Ｔａ／Ｒｕ／Ｃｕ、Ｔａ／Ｃｒ、Ｔａ／Ｎｉ−Ｃｒ、Ｔａ／（Ｎｉ−
Ｆｅ）−Ｃｒ又はＣｒのいずれかによって形成されている。
【００６７】
上記下部大面積非磁性金属膜２０及び上部大面積非磁性金属膜４０は、シールド間隔Ｒ
−ＧＬの（１／４）以上となる膜厚で形成される。例えば、シールド間隔Ｒ−ＧＬが４８
０〜８００Åであるとき、大面積非磁性金属膜２０、４０の膜厚ｔ２０、ｔ４０は６０〜
３００Åであることが好ましい。この範囲内であれば、大面積非磁性金属膜２０、４０の
比抵抗を、シールド層１０、５０の構成材料であるＮｉＦｅの１／５〜１／１０程度まで
低減することができる。すなわち、大面積非磁性金属膜２０、４０の膜厚が６０〜３００
Åであるときのシート抵抗は、ＮｉＦｅ膜が３００〜３０００Åの膜厚で形成されている
場合のシート抵抗に相当する。よって、センス電流は大面積非磁性金属膜２０、４０を流
れやすく、大面積非磁性金属膜２０、４０とシールド層１０、５０との境界面でセンス電
流の集中を緩和することができる。これにより、下部シールド層１０及び上部シールド層
５０のＡＭＲ効果による抵抗変化は小さく抑えられる。なお、下部大面積非磁性金属膜２
０の膜厚ｔ２０と上部大面積非磁性金属膜４０の膜厚ｔ４０は、同一であっても異なって
いてもよい。
【００６８】
ＧＭＲ素子３０は、図１に示されるようにトラック幅方向（図示Ｘ方向）においてシー
ルド層１０、５０及び大面積非磁性金属膜２０、４０のほぼ中央部に位置しており、上下
面が大面積非磁性金属膜２０、４０によって挟まれている。このＧＭＲ素子３０は、大面
積非磁性金属膜２０、４０がシールド間隔Ｒ−ＧＬの（１／４）以上の膜厚で形成されて
いるため、シールド間隔Ｒ−ＧＬの（３／４）以下となる膜厚で形成されている。
【００６９】
ＧＭＲ素子３０は、下部大面積非磁性金属膜２０側から順にフリー磁性層３１、非磁性
材料層３２及び固定磁性層３３を有している。図２、図３に示されるように、このＧＭＲ
素子３０（厳密にはフリー磁性層３１及び非磁性材料層３２）よりもハイト方向（図示Ｙ
方向）奥側には、固定磁性層３３の磁化方向を固定する反強磁性層３４が備えられている
。フリー磁性層３１、非磁性材料層３２及び固定磁性層３３は、ハイト方向の寸法が同一
（ｈ１）である。記録媒体との対向面（ＡＢＳ面）には、下部大面積非磁性金属膜２０、
フリー磁性層３１、非磁性材料層３２、固定磁性層３３及び上部大面積非磁性金属膜４０
が露出し、反強磁性層３４は露出しない。ＧＭＲ素子３０は、図示例とは上下を逆にして
、下から固定磁性層、非磁性材料層及びフリー磁性層の順番で積層形成されていてもよい
。本実施形態では図示されていないが、フリー磁性層３１の直下にはシード層が形成され
ていてもよく、また、固定磁性層３３の直上にはキャップ層が形成されていてもよい。
【００７０】
固定磁性層３３は、磁歪定数が正の値をとる磁性材料により各層が形成されていて、図
１に示すように記録媒体との対向面側の端面（ＡＢＳ面）が開放されている。このように
記録媒体との対向面側の端面が解放されていると、固定磁性層３３に対して二次元的且つ
等方的に加わっていた応力の対称性が崩れ、固定磁性層３３には、ハイト方向に平行な方
向に一軸性の引張り応力が加えられる。この逆磁歪効果により、固定磁性層３３の磁化方
向は、ハイト方向に平行な一軸方向で安定化している。
【００７１】
本実施形態の固定磁性層３３は、磁性材料により形成された第１固定磁性層３３ｃ及び
第２固定磁性層３３ａと、これらの間に位置させて非磁性材料により形成された非磁性中
間層３３ｂとからなる積層フェリ構造で形成されている。
【００７２】
第１固定磁性層３３ｃは、ハイト方向（図示Ｙ方向）奥側端面で反強磁性層３４と接し
ている。反強磁性層３４は、第１固定磁性層３３ｃのハイト方向奥側端面に接して該ハイ
ト方向奥側端面との間に交換結合磁界を生じさせ、この交換結合磁界により第１固定磁性
層３３ｃの磁化方向をハイト方向に固定している。第１固定磁性層３３ｃと第２固定磁性
層３３は、非磁性中間層３１ｂを介したＲＫＫＹ的相互作用により、互いに磁化が反平行
状態となっている。すなわち、第２固定磁性層３１ａの磁化方向はハイト方向と反平行方
向になっている。
【００７３】
第１固定磁性層３３ｃ及び第２固定磁性層３３ａは、その一部又は全部が、Ｆｅ−Ｃｏ
−Ｃｕ（ただし、Ｆｅ＞１０原子％、Ｃｏ＞３０原子％、Ｃｕ＞５原子％）、Ｆｅ−Ｃｏ
−Ｃｕ−Ｘ（ただし、ＸはＰｔ、Ｐｄ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｕ、Ａｇのいずれか１種又は２種
以上の元素である）、又はＣｏ2ＭｎＹ（ただし、ＹはＧｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ａｌのいずれ
か１種又は２種以上の元素である）により形成されている。この第１固定磁性層３３ｃ及
び第２固定磁性層３３ａの膜厚は、例えば１０〜７０Å程度である。非磁性中間層３３ｂ
は、第１固定磁性層３３ｃと第２固定磁性層３３ａの間にＲＫＫＹ的相互作用がはたらく
材質及び膜厚で形成される。本実施形態の非磁性中間層３３ｂは、例えばＲｕにより３〜
１０Å程度の膜厚で形成されている。なお、固定磁性層３３は、積層フェリ構造ではなく
、磁性膜による単層構造または積層構造であってもよい。
【００７４】
反強磁性層３４は、元素Ｚ（ただし元素Ｚは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓの
うち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成されるこ
とが好ましい。あるいは、元素Ｚと元素Ｚ'（ただし元素Ｚ'は、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ
、Ｂｅ、Ｂ、Ｃ、Ｎ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｐ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ
、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ａ
ｕ、Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種又は２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反
強磁性材料により形成されることが好ましい。これら反強磁性材料は、耐食性に優れてい
てブロッキング温度も高く、反強磁性層３４と第１固定磁性層３３ｃの界面で大きな交換
結合磁界を発生させることができる。反強磁性層３４は、８０Å以上で３００Å以下の膜
厚で形成されることが好ましく、本実施形態では約１５０Åの膜厚で形成されている。
【００７５】
非磁性材料層３２は、電気抵抗の低い導電材料によって形成されることが好ましく、本
実施形態では例えばＣｕにより形成されている。この非磁性材料層３２は、例えば２５Å
程度の膜厚で形成される。フリー磁性層３１は、その一部又は全部が、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｕ
（ただし、Ｆｅ＞１０原子％、Ｃｏ＞３０原子％、Ｃｕ＞５原子％）、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｕ
−Ｘ（ただし、ＸはＰｔ、Ｐｄ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ａｕ、Ａｇのいずれか１種又は２種以上の
元素である）、又はＣｏ2ＭｎＹ（ただし、ＹはＧｅ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ａｌのいずれか１種
又は２種以上の元素である）により形成されている。フリー磁性層３１の膜厚は、例えば
１００Å程度である。このフリー磁性層３１は、磁性膜による単層構造をなしているが、
磁性膜による積層構造とすることも積層フェリ構造とすることも可能である。フリー磁性
層３１及び非磁性材料層３２の両側部には、トラック幅方向に磁化されているハードバイ
アス層６３が接している。このハードバイアス層６３とＧＭＲ素子３０との間には、第１
絶縁層６１又は第２絶縁層６４が数Å〜数十Å程度介在していてもよい。フリー磁性層３
１の磁化は、ハードバイアス層６３の縦バイアス磁界によって、トラック幅方向（図示Ｘ
方向）に揃えられている。
【００７６】
また大面積非磁性金属膜２０、４０の間には、ＧＭＲ素子３０のトラック幅方向の両側
部に位置させて、下から順に第１絶縁層６１、バイアス下地層６２、上述のハードバイア
ス層６３、第２絶縁層６４が積層形成されている。
【００７７】
第１絶縁層６１及び第２絶縁層６４は、例えばＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2などの絶縁材料で形
成され、ハードバイアス層６３（及びハードバイアス下地層６２）と大面積非磁性金属膜
２０、４０の間を埋めている。すなわち、第１絶縁層６１は、フリー磁性層３１の両側部
の一部に接する膜厚で、下部大面積非磁性金属膜２０の上に形成されている。第２絶縁層
６４は、固定磁性層３３の両側部に接する膜厚で、ハードバイアス層６３の上に形成され
ている。
【００７８】
バイアス下地層６２は、ハードバイアス層６３の特性（保磁力Ｈｃ、角形比Ｓ）を向上
させ、ハードバイアス層６３から発生するバイアス磁界を増大させるために設けられてい
る。バイアス下地層６２は、体心立方構造（ｂｃｃ構造）の金属膜で形成されることが好
ましく、具体的にはＣｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｔａのいずれか１種または２種以
上の元素で形成されることが好ましい。このバイアス下地層６２は、ハードバイアス層６
３の下側のみに形成されていることが好ましいが、フリー磁性層３１の両側部とハードバ
イアス層６３との間に若干介在していてもよい。フリー磁性層３１の両側部とハードバイ
アス層６３の間に形成されるバイアス下地層６２のトラック幅方向における膜厚は、１ｎ
ｍ以下であることが好ましい。バイアス下地層６２が介在していれば、ハードバイアス層
６３とフリー磁性層３１とを磁気的に連続体にすることができ、フリー磁性層３１の端部
が反磁界の影響を受けるバックリング現象を防止することができ、フリー磁性層３１の磁
区制御が容易になる。
【００７９】
以上の全体構成を有するＣＰＰ−ＧＭＲヘッド１は、センス電流がＧＭＲ素子３０の膜
面に対して垂直方向（膜厚方向）に流れたとき、ＧＭＲ素子３０の巨大磁気抵抗効果を利
用して記録媒体からの漏れ磁界を検出することができる。図４に示す矢印は、上部シール
ド層５０側から下部シールド層１０側に向かってセンス電流を流した場合に生じる電流経
路を示している。
【００８０】
図４に示されるように、上部シールド層５０に与えられたセンス電流は、その大部分が
上部シールド層５０よりも比抵抗の小さい上部大面積非磁性金属膜４０に流れ込む。上部
大面積非磁性金属膜４０に流れ込んだセンス電流は、上部大面積非磁性金属膜４０がＧＭ
Ｒ素子３０よりも広い範囲に存在しているため、該上部大面積非磁性金属膜４０内を膜面
に対して平行に流れ、上部大面積非磁性金属膜４０と固定磁性層３３の界面から該ＧＭＲ
素子３０の膜面に直交する方向（膜厚方向）に流れた後、フリー磁性層３１と下部大面積
非磁性金属膜２０の界面から下部大面積非磁性金属膜２０に入る。下部大面積非磁性金属
膜２０内に入ったセンス電流は、下部大面積非磁性金属膜２０の比抵抗が下部シールド層
５０よりも小さく且つ下部大面積非磁性金属膜２０がＧＭＲ素子３０よりも広い範囲に存
在しているため、その大部分が比抵抗のより小さい下部大面積非磁性金属膜２０内を膜面
に対して平行に流れ、ＧＭＲ素子３０の下層に位置する範囲の下部シールド層１０にはほ
とんど流れない。
【００８１】
このような電流経路によれば、ＧＭＲ素子３０が形成されている範囲の上層位置又は下
層位置に、センス電流が集中することがない。すなわち、大面積非磁性金属膜２０、４０
とシールド層１０、５０の界面における電流密度は小さくなり、シールド層１０、５０の
ＡＭＲ効果が生じても、該ＡＭＲ効果によるノイズ（シールド層１０、５０の抵抗変化）
を小さく抑えられる。なお、下部シールド層１０から上部シールド層５０に向かってセン
ス電流を流す場合には、センス電流の流れる方向は逆向きであるが、同様の電流経路がで
きる。
【００８２】
また、上述したように固定磁性層３３（第１固定磁性層３３ａ）の磁化方向を固定する
ための反強磁性層３４は第１固定磁性層３３ｃよりもハイト方向奥側に形成されており、
図４に示される電流経路中には反強磁性層３４が存在していない。一般に反強磁性層は、
ＧＭＲ素子３０や大面積非磁性金属膜２０、４０に比して比抵抗が大幅に大きく、また、
反強磁性特性を得るために７０〜３００Å程度の厚い膜厚で形成されるため、電流が流れ
ると大きなジュール熱を発生させる。よって、本実施形態のように電流経路中に反強磁性
層が存在していなければ、センス電流を流しても反強磁性層が発熱しないので、ヘッドの
温度が過度に上昇せず、信頼性を改善することができる。また、電流経路中に反強磁性層
が存在していなければ、ヘッドの高周波特性も改善される。
【００８３】
また本実施形態では、電流経路中に反強磁性層を設けないことにより、シールド間隔Ｒ
−ＧＬを従来よりも小さくすることができ、さらに、上部大面積非磁性金属膜２０及び下
部大面積非磁性金属膜４０を従来よりも厚い膜厚ｔ２０、ｔ４０で形成できている。なお
、従来では、図５５に示すように固定磁性層の直上に反強磁性層が厚い膜厚で形成されて
いたため、シールド間隔Ｒ−ＧＬ'を大きくさせずに非磁性金属膜を十分に厚くすること
ができなかった。
【００８４】
以下では、図１に示すＣＰＰ−ＧＭＲヘッド１の製造方法について説明する。
【００８５】
先ず、下から順に下部シールド層１０、下部大面積非磁性金属膜２０、フリー磁性層３
１、非磁性材料層３２、第２固定磁性層３３ａ、非磁性中間層３３ｂ、及び第１固定磁性
層３３ｃを真空中でベタ膜上に連続成膜する。各層の材料及び膜厚は、図１に示された完
成状態のＣＰＰ−ＧＭＲヘッド１と同じである。
【００８６】
次に、第１固定磁性層３３ｃの上に、形成すべきＧＭＲ素子３０の光学的な素子面積（
トラック幅寸法Ｔｗ、高さ寸法ｈ１）と同程度、あるいは該素子面積よりも若干小さい面
積を覆うリフトオフ用のレジスト層を形成する。
【００８７】
レジスト層を形成したら、レジスト層に覆われていない第１固定磁性層３３ｃ、非磁性
中間層３３ｂ、第２固定磁性層３３ａ、非磁性材料層３２及びフリー磁性層３１をイオン
ミリング等により除去する。この工程により、下部大面積非磁性金属膜２０のトラック幅
方向のほぼ中央部上に、トラック幅寸法Ｔｗと高さ寸法ｈ１を有する、フリー磁性層３１
から第１固定磁性層３３ｃまでの各層で構成されるＧＭＲ素子３０が略台形状となって残
される。なお、ＧＭＲ素子３０の両側端面にはイオンミリングで除去された物質の一部が
再付着するので、この再付着物を再度ミリングで除去することが好ましい。
【００８８】
続いて、ＧＭＲ素子３０の両側端面にかけて、第１絶縁層６１、バイアス下地層６２、
ハードバイアス層６３及び第２絶縁層６４を連続でスパッタ成膜する。上記各層の材料及
び膜厚は、図１に示された完成状態のＣＰＰ−ＧＭＲヘッド１と同じである。なお、スパ
ッタ成膜時におけるスパッタ粒子角度は、下部大面積非磁性金属膜２０に対してほぼ垂直
方向とすることが好ましい。スパッタ成膜後は、レジスト層を除去する。
【００８９】
レジスト層を除去したら、図２及び図３に示すように、第１固定磁性層３３ｃのハイト
方向奥側に反強磁性層３４を形成する。すなわち、第１固定磁性層３３ｃ及び第２絶縁層
６４の上に、反強磁性層形成エリアを空間とするレジスト層を形成し、このレジスト層に
覆われていない第２絶縁層６４を例えばイオンミリング等により除去し、除去部分に反強
磁性層３４を形成する。反強磁性層３４の形成後は、レジスト層を除去する。
【００９０】
続いて、ＧＭＲ素子Ｔ１をハイト方向（図示Ｙ方向）の磁場中でアニールし、反強磁性
層３４と第１固定磁性層３３ｃの間にそれぞれ交換結合磁界を発生させる。このとき、ア
ニール温度は例えば２７０℃程度であり、印加磁界の大きさは８００ｋＡ／ｍ程度である
。この磁場中アニール処理により、第１固定磁性層３３ｃの磁化方向はハイト方向に固定
され、第２固定磁性層３３ａの磁化方向はハイト方向に対して反平行方向に固定される。
【００９１】
アニール処理後は、図５に示すように、第１固定磁性層３３ｃ及び第２絶縁層６４の上
に上部大面積非磁性金属膜４０をスパッタ成膜し、上部大面積非磁性金属膜４０の上面に
ＣＭＰ加工又はイオンミリングを施す。このＣＭＰ加工又はイオンミリングにより、上部
大面積非磁性金属膜４０の上面が平坦化される。上部大面積非磁性金属膜４０の材料及び
ＣＭＰ加工後の膜厚ｔ４０は、図１に示された完成状態のＣＰＰ−ＧＭＲヘッド１と同じ
である。
【００９２】
そして、平坦化された上部大面積非磁性金属膜４０の上に、上部シールド層５０をスパ
ッタ成膜する。この上部シールド層５０は、上部大面積非磁性金属膜４０を成膜する際に
、該上部大面積非磁性金属膜４０と連続でスパッタ成膜してもよい。
【００９３】
以上により、図１〜図３に示すＣＰＰ−ＧＭＲヘッド１が完成する。
【００９４】
以上の本実施形態では、上述の元素ＺとＭｎとを含有する反強磁性材料又は上述の元素
Ｚと元素Ｚ'とＭｎとを含有する反強磁性材料からなる金属性の反強磁性層３４を備えて
いるが、この反強磁性層３４に替えて、例えばＮｉ−Ｏ又はα−Ｆｅ2Ｏ3からなる絶縁反
強磁性層を用いることができる。この絶縁反強磁性層によれば、センス電流ロスを抑制す
ることができ、出力向上につながる。また本実施形態では、上部大面積非磁性金属膜４０
がＧＭＲ素子３０及び第２絶縁層６４を覆って形成されていることから、上部大面積非磁
性金属膜４０にＣＭＰ加工を施すことができ、平坦性を確保することができる。よって、
上部シールド層５０上に記録用のインダクティブヘッドを積層して形成する際にも平坦性
が保障される。
【００９５】
図６〜図１３は、本発明によるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド（ＣＰＰ−ＧＭＲヘッ
ド）の第２実施形態を示している。
【００９６】
第２実施形態は、第１実施形態の下部大面積非磁性金属膜２０、上部大面積非磁性金属
膜４０に替えて下部非磁性金属膜２２０、上部非磁性金属膜２４０を備えた点、及び第２
固定磁性層のハイト方向奥側の端面で接する反強磁性層３４に替えて、ハイト方向奥側に
延長させた第２固定磁性層の上面で接する反強磁性層２３４を備えた点で第１実施形態と
最も異なる。この第２実施形態によれば、非磁性金属膜２２０、２４０が広い面積で存在
していなくても、センス電流の流れる範囲に反強磁性層２３４が存在しないためにジュー
ル熱の発生が抑えられ、さらに、固定磁性層２３１と反強磁性層２３４の接触面積を十分
に確保でき、固定磁性層２３１の磁化をより強固に固定できるという独自の効果が得られ
る。
【００９７】
図６はＣＰＰ-ＧＭＲヘッド２０１の構造を素子中央で切断して示す部分断面図、図７
はＣＰＰ-ＧＭＲヘッド２０１の構造を記録媒体との対向面側から見て示す部分断面図、
図８はＧＭＲ素子２３０を上から見て示す模式平面図である。図６〜図８において、図１
〜図３に示す第１実施形態と同一の符号を付した層の機能、形状、形成材料及び膜厚は、
第１実施形態と同一であるため、これらの説明は省略する。
【００９８】
ＣＰＰ−ＧＭＲヘッド２０１は、上部シールド層１０及び下部シールド層５０を介して
センス電流を膜厚方向に流したとき、ＧＭＲ効果を発揮するＧＭＲ素子２３０を備えてい
る。ＧＭＲ素子２３０は、第１実施形態のＧＭＲ素子３０とは各層の積層順が上下逆にな
っており、下から順番に固定磁性層２３１（第１固定磁性層２３１ａ、非磁性中間層２３
１ｂ、第２固定磁性層２３１ｃ）、非磁性材料層２３２及びフリー磁性層２３３を有して
いる。
【００９９】
固定磁性層２３１は、磁歪定数が正の値をとる磁性材料により各層が形成されていて、
図６に示すように記録媒体との対向面側の端面が開放されている。このように記録媒体と
の対向面側の端面が解放されていると、固定磁性層２３１に対して二次元的に且つ等方的
に加わっていた応力の対称性が崩れ、固定磁性層２３１には、ハイト方向に平行な方向に
一軸性の引張り応力が加えられる。この逆磁歪効果により、固定磁性層２３１の磁化方向
は、ハイト方向に平行な一軸方向で安定化している。
【０１００】
また固定磁性層２３１では、図６及び図８に示すように、第１固定磁性層２３１ａ、非
磁性中間層２３１ｂ、第２固定磁性層２３１ｃの一部が非磁性材料層２３２及びフリー磁
性層２３３よりもハイト方向奥側に長く延びて形成されており、その高さ寸法ｈ２がトラ
ック幅寸法Ｔｗよりも長くなっている。よって、第１固定磁性層２３１ａ及び第２固定磁
性層２３１ｃには、ハイト方向に平行な方向に形状異方性がそれぞれ生じており、この形
状異方性によっても磁化がハイト方向に平行な一軸方向で安定化されている。
【０１０１】
第１固定磁性層２３１ａ及び非磁性中間層２３１ｂの膜厚は、第１実施形態の第１固定
磁性層３３ｃ及び非磁性中間層３３ｂと同様である。第２固定磁性層２３１ｃの膜厚は、
素子部よりも素子部外（ハイト方向奥側）で薄く、素子部では５０Å程度、素子部外では
４０Å程度である。
【０１０２】
第１固定磁性層２３１ａの直下位置には、該第１固定磁性層２３１ａよりもトラック幅
方向で長くハイト方向でほぼ同じ長さを有する下部非磁性金属膜２２０が形成されている
。下部非磁性金属膜２２０は、下部シールド層１０と共に電極として機能するほか、ＧＭ
Ｒ素子２３０を構成する各層を規則的に形成するシード層としても機能する。ＧＭＲ素子
２３０の各層の結晶粒径や結晶配向性は、下部非磁性金属膜２２０によって制御される。
この下部非磁性金属膜２２０のシード効果によっても、第１固定磁性層２３１ａ及び第２
固定磁性層２３１ｃの磁化固定は強化される。下部非磁性金属膜２２０は、第１実施形態
の下部大面積非磁性金属膜２０と同じ非金属材料で形成することができ、その膜厚は下部
大面積非磁性金属膜２０よりも薄くなっている。本実施形態では、Ｔａ／Ｃｒによる２層
構造で下部非磁性金属膜２２０が形成されている。
【０１０３】
フリー磁性層２３３上には、該フリー磁性層２３３と同じ面積を有する上部非磁性金属
膜２４０が形成されている。この上部非磁性金属膜２４０、上部シールド層５０の一部、
フリー磁性層２３３、非磁性材料層２３２及び第２固定磁性層２３１ｃの一部は、そのハ
イト方向奥側の端面位置が滑らかに連続している。上部非磁性金属膜２４０は、第１実施
形態の上部大面積非磁性金属膜４０と同じ非磁性金属材料で形成することができ、その膜
厚は上部大面積非磁性金属膜４０よりも薄くなっている。
【０１０４】
上記ＣＰＰ−ＧＭＲヘッド２０１は、固定磁性層２３１の磁化方向を固定するための反
強磁性層２３４を、ＧＭＲ素子２３０よりもハイト方向奥側の位置で、第２固定磁性層２
３１ｃの上面に接触させて備えている。すなわち、反強磁性層２３４は、ハイト方向奥側
に延長させた第２固定磁性層２３１ｃの上に、上部非磁性金属膜２４０、フリー磁性層２
３３、非磁性材料層２３２及び第２固定磁性層２３１ｃの一部のハイト方向奥側の端面に
も接して形成されている。反強磁性層２３４の形成材料及び膜厚は、第１実施形態の反強
磁性層３４と同じである。
【０１０５】
反強磁性層２３４は、第２固定磁性層２３１ｃとの界面に交換結合磁界を発生させ、該
交換結合磁界により第２固定磁性層２３１ｃの磁化方向をハイト方向に固定する。第１固
定磁性層２３１ａと第２固定磁性層２３１ｃは、非磁性中間層２３１ｂを介したＲＫＫＹ
的相互作用により、互いに磁化が反平行状態となっている。よって、第１固定磁性層２３
１ａの磁化はハイト方向と反平行方向に固定されている。本実施形態では、第１固定磁性
層２３１ａの単位面積あたりの磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）を第２固定磁性
層２３１ｃの単位面積あたりの磁気モーメントよりも大きくしてあるので、固定磁性層２
３１の全体としての磁化方向は第１固定磁性層２３１ａの磁化方向に等しくなる。図６で
は、第１固定磁性層２３１ａの磁化方向を太い矢印で、第２固定磁性層２３１ｃの磁化方
向を細い矢印でそれぞれ示してある。
【０１０６】
上述したように本実施形態では、逆磁歪効果による一軸異方性、形状異方性及び下部非
磁性金属膜２２０によるシード効果によっても、第１固定磁性層２３１ａ及び第２固定磁
性層２３１ｃの磁化が強固に固定されている。
【０１０７】
反強磁性層２３４と上部シールド層５０の間には、センス電流が反強磁性層２３４側に
流れないように、Ａｌ2Ｏ3やＳｉＯ2などの絶縁材料により形成された第１バックフィル
ギャップ層（絶縁層）２７１が形成されている。第１バックフィルギャップ層２７１、反
強磁性層２３４、第２固定磁性層２３１ｃ、非磁性中間層２３１ｂ、第１固定磁性層２３
１ａ及び下部非磁性金属膜２２０は、図７に示すように、ハイト方向奥側の端面位置が一
致している。これら第１バックフィルギャップ層２７１、反強磁性層２３４、第２固定磁
性層２３１ｃ、非磁性中間層２３１ｂ、第１固定磁性層２３１ａ及び下部非磁性金属膜２
２０のハイト方向奥側では、Ａｌ2Ｏ3やＳｉＯ2などの絶縁材料により形成された第２バ
ックフィルギャップ層（絶縁層）２７２によって、下部シールド層１０と上部シールド層
５０の間が埋められている。
【０１０８】
次に、図９〜図１２を参照し、図６〜図８に示すＣＰＰ−ＧＭＲヘッド２０１の製造方
法の一実施形態について説明する。
【０１０９】
図９〜図１２において、（ａ）はＣＰＰ−ＧＭＲヘッド２０１の製造工程を記録媒体と
の対向面側から見て示す部分断面図、（ｂ）はＣＰＰ−ＧＭＲヘッド２０１の製造工程を
素子部中央でハイト方向に平行に切断して示す部分断面図である。各層の形成材料及び膜
厚は、完成状態のＣＰＰ−ＧＭＲヘッド２０１と同一であるため、説明を省略する。
【０１１０】
先ず、下部シールド層１０上に、下から順に下部非磁性金属膜２２０、第１固定磁性層
２３１ａ、非磁性中間層２３１ｂ、第２固定磁性層２３１ｃ、非磁性材料層２３２、フリ
ー磁性層２３４及び上部非磁性金属膜２４０を同一真空中で連続成膜する。成膜にはスパ
ッタ法を用いる。このとき、第２固定磁性層２３１ｃは、完成状態の第２固定磁性層２３
１ｃの素子部と同じ膜厚で均一に成膜しておく。
【０１１１】
次に、上部非磁性金属膜２４０上に、形成すべきＧＭＲ素子２３０のトラック幅寸法Ｔ
ｗを規定するレジスト層Ｒ１を形成する。
【０１１２】
レジスト層Ｒ１を形成したら、レジスト層Ｒ１に覆われていない上部非磁性金属膜２４
０から第１固定磁性層２３１ａまでの各層（上部非磁性金属膜２４０、フリー磁性層２３
３、非磁性材料層２３２、第２固定磁性層２３１ｃ、非磁性中間層２３１ｂ及び第１固定
磁性層２３１ａ）を例えばイオンミリングにより除去し、下部非磁性金属膜２２０が露出
したらイオンミリングを終了する。この工程により、図９に示されるように、下部非磁性
金属膜２２０のトラック幅方向のほぼ中央部上に、第１固定磁性層２３１ａからフリー磁
性層２３３までの各層で構成されるＧＭＲ素子２３０と上部非磁性金属膜２４０が残され
る。なお、ＧＭＲ素子２３０の両側端面にはイオンミリングで除去された物質の一部が再
付着するので、この再付着物を再度ミリングで除去することが好ましい。
【０１１３】
続いて、図１０に示すように、ＧＭＲ素子２３０の両側端面にかけて、第１絶縁層６１
、バイアス下地層６２、ハードバイアス層６３及び第２絶縁層６４を連続成膜する。成膜
にはスパッタ法を用いる。なお、スパッタ成膜時におけるスパッタ粒子角度は、下部非磁
性金属膜２２０に対してほぼ垂直方向とすることが好ましい。成膜後は、レジスト層Ｒ１
を除去する。
【０１１４】
レジスト層Ｒ１を除去したら、上部非磁性金属膜２４０上に、形成すべきＧＭＲ素子２
３０の高さ寸法ｈ１を規定するレジスト層Ｒ２を形成する。
【０１１５】
続いて、図１１に示すように、レジスト層Ｒ２に覆われていない上部非磁性金属膜２４
０、フリー磁性層２３３、非磁性材料層２３２及び第２固定磁性層２３１ｃの一部を例え
ばイオンミリングにより除去し、この除去部分に反強磁性層２３４と第１バックフィルギ
ャップ層２７１を成膜する。
【０１１６】
上記イオンミリング工程により、上部非磁性金属膜２４０、フリー磁性層２３３及び非
磁性材料層２３２はＧＭＲ素子２３０となる素子部のみに残され、第２固定磁性層２３１
ｃの一部、非磁性中間層２３１ｂ及び第１固定磁性層２３１ａは、フリー磁性層２３３及
び非磁性材料層２３２よりもハイト方向奥側に長く延びた状態で残される。この上部非磁
性金属膜２４０、上部シールド層５０の一部、フリー磁性層２３３、非磁性材料層２３２
及び第２固定磁性層２３１ｃの一部は、そのハイト方向奥側の端面位置が滑らかに連続し
ている。第２固定磁性層２３１ｃは、素子部よりも素子部外（ハイト方向奥側に長く延び
た部分）で膜厚が薄くなっている。
【０１１７】
第１バックフィルギャップ層２７１の成膜後は、リフトオフによりレジスト層Ｒ２を除
去する。
【０１１８】
レジスト層Ｒ２を除去したら、上部非磁性金属膜２４０及び第１バックフィルギャップ
層２７１の上に、第２固定磁性層２３１ｃ、非磁性中間層２３１ｂ及び第１固定磁性層２
３１ａの高さ寸法ｈ２を規定するレジスト層Ｒ３を形成する。この高さ寸法ｈ２は、ＧＭ
Ｒ素子２３０のトラック幅寸法Ｔｗ及び高さ寸法ｈ１よりも大きく設定されている。レジ
スト層Ｒ３は、上記レジスト層Ｒ２よりもハイト方向の寸法が大きくなっている。
【０１１９】
続いて、図１２に示すように、レジスト層Ｒ３に覆われていない第１バックフィルギャ
ップ層２７１から少なくとも第１固定磁性層２３１ａまでの各層を例えばイオンミリング
により除去する。本実施形態では、レジスト層Ｒ３に覆われていない第１バックフィルギ
ャップ層２７１、反強磁性層２３４、第２固定磁性層２３１ｃの一部、非磁性中間層２３
１ｂ、第１固定磁性層２３１ａ、下部非磁性金属膜２２０を除去し、該除去部分に下部シ
ールド層１０を露出させる。この露出させた下部シールド層１０上には、同図１２に示す
ように、第２バックフィルギャップ層２７２を成膜する。第２バックフィルギャップ層２
７２の成膜後は、レジスト層Ｒ３をリフトオフにより除去する。
【０１２０】
レジスト層Ｒ３を除去したら、ハイト方向の磁場中でアニール処理を行なう。このとき
、アニール温度は例えば２７０℃程度であり、印加磁界の大きさは８００ｋＡ／ｍ程度で
ある。この磁場中アニール処理が施されることにより反強磁性層２３４は、少なくとも一
部の不規則格子が規則格子に変態し、反強磁性特性を発揮する。すなわち、反強磁性層２
３４と第２固定磁性層２３１ｃの間に交換結合磁界が発生する。発生した交換結合磁界に
より、第２固定磁性層２３１ｃの磁化方向はハイト方向に固定され、第１固定磁性層２３
１ａの磁化方向はハイト方向に対して反平行方向に固定される。図６に示す矢印方向は、
第１固定磁性層２３１ａ及び第２固定磁性層２３１ｃの磁化方向をそれぞれ示している。
【０１２１】
本実施形態では、ハイト方向奥側に延長させた第２固定磁性層２３１ｃの上面に反強磁
性層２３４が接触しているため、該反強磁性層２３４と第２固定磁性層２３１ｃの接触面
積（交換結合磁界が生じている面積範囲）を十分に確保でき、第２固定磁性層２３１ｃの
磁化を強固に固定することができる。よって、非磁性中間層２３１ｂを介して第１固定磁
性層２３１ａの磁化も強固に固定される。
【０１２２】
アニール処理後は、上部非磁性金属膜２４０、第２絶縁層６４、第１バックフィルギャ
ップ層２７１及び第２バックフィルギャップ層２７２の上に、上部シールド層５０を成膜
する。なお、上部非磁性金属膜２４０は、上部シールド層５０を成膜する直前に成膜して
もよい。
【０１２３】
以上の工程により、図６〜図８に示すＣＰＰ−ＧＭＲヘッド２０１が完成する。
【０１２４】
以上のように第２実施形態では、素子部（非磁性材料層２３２及びフリー磁性層２３３
）よりもハイト方向奥側に延ばした第２固定磁性層２３１ｃの上面に接触し、この第２固
定磁性層２３１ｃの上面との間に交換結合磁界を発生させる反強磁性層２３４を備えてい
る。よって、第１実施形態のように第１固定磁性層２３１ａ又は第２固定磁性層２３１ｃ
のいずれかのハイト方向奥側の端面に接する反強磁性層を備える場合よりも、第２固定磁
性層２３１ｃと反強磁性層２３４の接触面積（交換結合磁界が生じる面積範囲）を広く確
保でき、安定且つ強固に固定磁性層の磁化を固定することができる。ここで、第２固定磁
性層２３１ｃと反強磁性層２３４の接触面積は、第１実施形態における第１固定磁性層３
３ｃと反強磁性層３４の接触面積の５００倍以上に相当している。なお、反強磁性層と固
定磁性層の接触面積は、第２実施形態ではトラック幅寸法Ｔｗとハイト方向の寸法ｈ（＝
ｈ２−ｈ１）により規定され、第１実施形態ではトラック幅寸法Ｔｗと第１固定磁性層３
３ｃの膜厚により規定されている。
【０１２５】
また第２実施形態では、固定磁性層２３１が正の磁歪定数を有する磁性材料により形成
され、該固定磁性層２３１の記録媒体との対向面側の端面が開放されているので、逆磁歪
効果によっても第１固定磁性層２３１ａ及び第２固定磁性層２３１ｃの磁化固定が強化さ
れている。さらに、固定磁性層２３１がトラック幅方向よりもハイト方向に長く形成され
ているので（Ｔｗ＜ｈ２）、形状異方性によっても第１固定磁性層２３１ａ及び第２固定
磁性層２３１ｃの磁化固定が強化されている。またＴａ／Ｃｒによる２層構造で形成した
下部非磁性金属膜２２０の上にＧＭＲ素子２３０を構成する各層が形成されているので、
この下部非磁性金属膜２２０のシード効果によっても第１固定磁性層２３１ａ及び第２固
定磁性層２３１ｃの磁化固定が強化されている。
【０１２６】
以上の第２実施形態では、上部シールド層５０から下部シールド層１０に向けてセンス
電流をＧＭＲ素子２３０の膜面に対して垂直方向（膜厚方向）に流したとき、図１３に細
矢印で示すように図示右回りのセンス電流磁界が発生する。このセンス電流磁界の向きは
、第１固定磁性層２３１ａ及び第２固定磁性層２３１ｃの合成磁気モーメントの向き（図
１３中の太矢印で示す向き）と一致していることが固定磁性層２３１の磁化固定をさらに
強固にする上で望ましい。ただし、本第２実施形態のように固定磁性層２３１の磁化が十
分強固に固定されていれば、センス電流磁界の向きと第１固定磁性層２３１ａ及び第２固
定磁性層２３１ｃの合成磁気モーメントの向きとが一致していなくても、発生したセンス
電流磁界によって固定磁性層２３１の磁化がゆらぐことがない。これにより、センス電流
密度を高くして高出力化を図ることが可能である。
【０１２７】
また第２実施形態では、第１実施形態と同様に反強磁性層２３４がＧＭＲ素子２３０よ
りもハイト方向奥側に位置しているので、反強磁性層２３４はセンス電流の流れる電流経
路から隔離され、ＧＭＲ素子２３０にセンス電流を流しても反強磁性層２３４が発熱する
ことがない。よって、動作時にＧＭＲ素子２３０の発熱が大幅に低減され、この結果、素
子温度の上昇が抑制されて信頼性が向上する。本第２実施形態では反強磁性層２３４の上
面がＧＭＲ素子２３０の上面よりも上に位置しているが、反強磁性層２３４の上面は第１
バックフィルギャップ層２７１により覆われているので、センス電流は反強磁性層２３４
にほとんど流れず、分流ロスが軽減されて再生出力の向上を図ることが可能である。
【０１２８】
また反強磁性層２３４がＧＭＲ素子２３０よりもハイト方向奥側に位置していれば、記
録媒体との対向面でシールド間隔Ｒ−ＧＬを図５５に示す従来よりも狭くすることができ
、高分解能化を図ることができる。
【０１２９】
なお、本実施形態の非磁性金属膜２２０、２４０は、第１実施形態の上部大面積非磁性
金属膜２０及び下部大面積非磁性金属膜４０と同様に、広い面積及び厚い膜厚で形成され
ていてもよい。
【０１３０】
図１４〜図１９は、本発明によるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド（ＣＰＰ−ＧＭＲヘ
ッド）の第３実施形態を示している。
【０１３１】
第３実施形態は、第２固定磁性層の上面ではなく、第１固定磁性層の下面で接する反強
磁性層３３４を備えた点で第２実施形態と異なる。反強磁性層の配置位置以外は、第２実
施形態と同じである。
【０１３２】
図１４はＣＰＰ-ＧＭＲヘッド３０１の構造を素子中央で切断して示す部分断面図、図
１５はＣＰＰ-ＧＭＲヘッド３０１の構造を記録媒体との対向面側から見て示す部分断面
図、図１６はＧＭＲ素子３３０を上から見て示す模式平面図である。図１４〜図１６にお
いて、図６〜図８に示す第２実施形態と同一の符号を付した層の機能、形成材料及び膜厚
は、第２実施形態と同じである。
【０１３３】
ＣＰＰ−ＧＭＲヘッド３０１は、上部シールド層１０及び下部シールド層５０を介して
センス電流を膜厚方向に流したとき、ＧＭＲ効果を発揮するＧＭＲ素子３３０を備えてい
る。ＧＭＲ素子３３０は、第２実施形態のＧＭＲ素子２３０と同様に、下から順番に固定
磁性層３３１（第１固定磁性層３３１ａ、非磁性中間層３３１ｂ、第２固定磁性層３３１
ｃ）、非磁性材料層３３２及びフリー磁性層３３３を有している。非磁性材料層３３２及
びフリー磁性層３３３は、第２実施形態の非磁性材料層２３２及びフリー磁性層２３３と
同じ形状、膜厚及び形成材料で形成されている。
【０１３４】
固定磁性層３３１は、第２実施形態の固定磁性層２３１と同様に、磁歪定数が正の値を
とる磁性材料により各層が形成され、図１４に示すように記録媒体との対向面側の端面が
開放されている。よって、固定磁性層３３１の磁化方向は、逆磁歪効果によりハイト方向
に平行な一方向で安定化している。
【０１３５】
また固定磁性層３３１では、図１４及び図１６に示すように、第１固定磁性層３３１ａ
、非磁性中間層３３１ｂ、第２固定磁性層３３１ｃの一部が非磁性材料層３３２及びフリ
ー磁性層３３３よりもハイト方向奥側に長く延びて形成されており、その高さ寸法ｈ２が
トラック幅寸法Ｔｗよりも長くなっている。これにより、第１固定磁性層３３１ａ及び第
２固定磁性層３３１ｃには、ハイト方向に平行な方向に形状異方性がそれぞれ生じており
、この形状異方性によっても磁化がハイト方向に平行な方向で安定化している。
【０１３６】
第１固定磁性層３３１ａは、下部非磁性金属膜２２０上に及び下部非磁性金属膜２２０
から反強磁性層３３４上に跨って形成されており、反強磁性層３３４の上面及び端面（図
１４の左側端面）を覆う段差部を有している。非磁性中間層３３１ｂ及び第２固定磁性層
３３１ｃの一部は、第１固定磁性層３３１ａ上に積層形成されていて、第１固定磁性層３
３１ａと同様の段差部を有している。
【０１３７】
第１固定磁性層３３１ａ、非磁性中間層３３１ｂ及び第２固定磁性層３３１ｃの膜厚は
、第２実施形態の第１固定磁性層２３１ａ、非磁性中間層３３１ｂ及び第２固定磁性層２
３１ｃの膜厚と同じである。また本実施形態でも、第１固定磁性層３３１ａの単位面積当
たりの磁気モーメントが第２固定磁性層３３１ｃの単位面積当たりの磁気モーメントより
も大きくなっている。
【０１３８】
反強磁性層３３４は、素子部（非磁性材料層３３２及びフリー磁性層３３３）よりもハ
イト方向奥側に位置させて下部非磁性金属膜２２０上に形成され、該上面（図１４の左側
端面を含む）で第１固定磁性層３３１に接している。この反強磁性層３３４は、第１固定
磁性層３３１ａとの界面に交換結合磁界を発生させ、該交換結合磁界により第１固定磁性
層３３１ａの磁化方向をハイト方向に対して反平行方向に固定する。第１固定磁性層３３
１ａと第２固定磁性層３３１ｃは、非磁性中間層３３１ｂを介したＲＫＫＹ的相互作用に
より、磁化が互いに反平行状態となっている。これにより、第２固定磁性層３３１ｃの磁
化はハイト方向に固定される。本実施形態では、第１固定磁性層３３１ａの単位面積当た
りの磁気モーメントが第２固定磁性層３３１ｃの単位面積当たりの磁気モーメントよりも
大きいので、固定磁性層３３１の全体としての磁化方向は第１固定磁性層３３１ａの磁化
方向に等しくなる。図１４では、第１固定磁性層３３１ａの磁化方向を太い矢印で、第２
固定磁性層３３１ｃの磁化方向を細い矢印で示してある。
【０１３９】
反強磁性層３３４は、第２実施形態の反強磁性層２３４と同じ形成材料及び膜厚で形成
することができる。下部非磁性金属膜２２０の膜厚は、第１固定磁性層３３１ａの形成さ
れている範囲のほうが反強磁性層３３４の形成されている範囲よりも薄くなっている。
【０１４０】
第２固定磁性層３３１ｃと上部シールド層５０の間には、センス電流が直接第２固定磁
性層３３１ｃに流れないように、Ａｌ2Ｏ3やＳｉＯ2などの絶縁材料により形成されたバ
ックフィルギャップ層３７０が介在している。このバックフィルギャップ層３７０は、非
磁性材料層３３２、フリー磁性層３３３及び上部非磁性金属膜２４０のハイト方向奥側の
端面に接して形成されている。
【０１４１】
次に、図１７〜図１９を参照し、図１４〜図１６に示すＣＰＰ−ＧＭＲヘッド２０１の
製造方法の一実施形態について説明する。図１７〜図１９は、ＣＰＰ−ＧＭＲヘッド３０
１の製造工程を素子部中央でハイト方向に平行に切断して示す部分断面図である。各層の
形成材料及び膜厚は、完成状態のＣＰＰ−ＧＭＲヘッド３０１と同一である。
【０１４２】
先ず、下部シールド層１０上に、下から順に下部非磁性金属膜２２０と反強磁性層３３
４を同一真空中で連続成膜する。成膜にはスパッタ法を用いる。本実施形態では、第２実
施形態と同様に、下部非磁性金属膜２２０をＴａ／Ｃｒの２層構造で形成する。
【０１４３】
次に、反強磁性層３３４上に、反強磁性層３３４の平面的な大きさを規定するレジスト
層を形成し、このレジスト層に覆われていない反強磁性層３３４及び下部非磁性金属膜２
２０のＣｒ膜の一部を例えばイオンミリングにより除去し、さらにレジストをリフトオフ
により除去する。ここまでの工程により、下部非磁性金属膜２２０上には、図１７に示す
ようにハイト方向奥側の一部にのみ、反強磁性層３３４が残る。
【０１４４】
レジスト層を除去したら、次に行なう成膜工程の前処理として、下部非磁性金属膜２２
０及び反強磁性層３３４の表面をクリーニングする。
【０１４５】
続いて、図１８に示すように、クリーニング後の下部非磁性金属膜２２０及び反強磁性
層３３４上に、第１固定磁性層３３１ａ、非磁性中間層３３１ｂ、第２固定磁性層３３１
ｃ、非磁性材料層３３２、フリー磁性層３３３及び上部非磁性金属膜２４０を同一真空中
で連続成膜する。成膜にはスパッタ法を用いる。下部非磁性金属膜２２０の上面位置と反
強磁性層３３４の上面位置との間には大きな段差が生じているため、上記成膜された第１
固定磁性層３３１ａから上部非磁性金属膜２４０までの各層にも、ハイト方向奥側に段差
ができる。第２固定磁性層３３１ｃは、完成状態の第２固定磁性層３３１ｃの素子部と同
じ膜厚で成膜しておく。
【０１４６】
続いて、上部非磁性金属膜２４０上に、形成すべきＧＭＲ素子３３０のトラック幅寸法
Ｔｗを規定するレジスト層を形成する。
【０１４７】
レジスト層を形成したら、該レジスト層に覆われていない上部非磁性金属膜２４０、フ
リー磁性層３３３、非磁性材料層３３２、第２固定磁性層３３１ｃ、非磁性中間層３３１
ｂ及び第１固定磁性層３３１ａを例えばイオンミリングにより除去し、下部非磁性金属膜
２２０が露出したらイオンミリングを終了する。この工程により、下部非磁性金属膜２２
０のトラック幅方向のほぼ中央部上に、第１固定磁性層３３１ａからフリー磁性層３３３
までの各層で構成されるＧＭＲ素子３３０と上部非磁性金属膜２４０が残される。なお、
ＧＭＲ素子３３０の両側端面にはイオンミリングで除去された物質の一部が再付着するの
で、この再付着物を再度ミリングで除去することが好ましい。
【０１４８】
続いて、上記レジストを残した状態のまま、ＧＭＲ素子３３０の両側端面にかけて第１
絶縁層６１、バイアス下地層６２、ハードバイアス層６３及び第２絶縁層６４を連続成膜
する。成膜にはスパッタ法を用いる。なお、スパッタ成膜時におけるスパッタ粒子角度は
、下部非磁性金属膜２２０に対してほぼ垂直方向とすることが好ましい。成膜後は、レジ
スト層をリフトオフにより除去する。
【０１４９】
レジスト層を除去したら、上部非磁性金属膜２４０上に、形成すべきＧＭＲ素子３３０
の高さ寸法ｈ１を規定するレジスト層を新たに形成する。
【０１５０】
続いて、レジスト層に覆われていない上部非磁性金属膜２４０、フリー磁性層３３３、
非磁性材料層３３２及び第２固定磁性層３３１ｃの一部を例えばイオンミリングにより除
去し、この除去部分にバックフィルギャップ層３７０を成膜する。バックフィルギャップ
層３７０の成膜後は、リフトオフによりレジスト層を除去する。
【０１５１】
上記イオンミリング工程により、図１９に示されるように、上部非磁性金属膜２４０、
フリー磁性層３３３及び非磁性材料層３３２は、ＧＭＲ素子３３０となる素子部のみに残
される。一方、第２固定磁性層３３１ｃの一部、非磁性中間層３３１ｂ及び第１固定磁性
層３３１ａは、フリー磁性層３３３及び非磁性材料層３３２よりもハイト方向奥側に長く
延びており、段差部も成膜時の状態で残される。第２固定磁性層３３１ｃは、素子部より
も素子部外（ハイト方向奥側に長く延びた部分）で膜厚が薄くなっている。
【０１５２】
レジスト層を除去したら、ハイト方向に対して反平行方向をなす磁場中でアニール処理
を行ない、反強磁性層３３４と第１固定磁性層３３１ａの間に交換結合磁界を発生させる
。このとき、アニール温度は例えば２７０℃程度であり、印加磁界の大きさは８００ｋＡ
／ｍ程度である。この磁場中アニール処理により、第１固定磁性層３３１ａの磁化方向は
ハイト方向に対して反平行方向に固定され、第２固定磁性層３３１ｃの磁化方向はハイト
方向に固定される。図１４に示す矢印方向は、第１固定磁性層３３１ａ及び第２固定磁性
層３３１ｃの磁化方向をそれぞれ示している。本実施形態では、ハイト方向奥側に延長さ
せた第１固定磁性層３３１ａの下面が反強磁性層３３４を覆っているため、該反強磁性層
３３４と第１固定磁性層３３１ａの接触面積（交換結合磁界が生じている面積範囲）を十
分に確保でき、第１固定磁性層３３１ａの磁化を強固に固定できる。よって、非磁性中間
層３３１ｂを介して第２固定磁性層３３１ｃの磁化も強固に固定される。
【０１５３】
アニール処理後は、上部シールド層を形成するための前処理として、例えばＣＭＰ加工
又はイオンミリング等により上部非磁性金属膜２４０、第２絶縁層６４及びバックフィル
ギャップ層３７０の上面を平坦化する。そして、平坦化された上部非磁性金属膜２４０、
第２絶縁層６４及びバックフィルギャップ層３７０上に、上部シールド層５０を成膜する
。
【０１５４】
以上の工程により、図１４〜図１６に示すＣＰＰ−ＧＭＲヘッド３０１が完成する。
【０１５５】
以上のように第３実施形態では、素子部（非磁性材料層３３２及びフリー磁性層３３３
）よりもハイト方向奥側に延ばした第１固定磁性層３３１ａの下面に接触し、この第１固
定磁性層３３１ａの下面との間に交換結合磁界を発生させる反強磁性層３３４を備えてい
る。よって、第２実施形態と同様に、第１固定磁性層３３１ａと反強磁性層３３４の接触
面積（交換結合磁界の発生する面積範囲）を広く確保でき、安定且つ強固に固定磁性層の
磁化を固定することができる。ここで、第１固定磁性層３３１ａと反強磁性層３３４の接
触面積は、第１実施形態のように第１固定磁性層又は第２固定磁性層のいずれかのハイト
方向奥側の端面に接する反強磁性層を備える場合よりも大きく、第１実施形態における第
１固定磁性層３３ｃと反強磁性層３４の接触面積の５００倍以上に相当している。なお、
反強磁性層と固定磁性層の接触面積は、第３実施形態では反強磁性層３３４のトラック幅
方向寸法と高さ寸法と膜厚により規定される。
【０１５６】
第３実施形態では、第２実施形態と同様に、逆磁歪効果による一軸異方性、形状異方性
、及び下部非磁性金属膜２２０のシード効果によっても、第１固定磁性層３３１ａ及び第
２固定磁性層３３１ｃの磁化固定が強化されている。このように第１固定磁性層３３１ａ
及び第２固定磁性層３３１ｃの磁化が強固に固定されていれば、センス電流磁界の向きと
第１固定磁性層３３１ａ及び第２固定磁性層３３１ｃの合成磁気モーメントの向きとが一
致していなくても、発生したセンス電流磁界によって固定磁性層３３１の磁化がゆらぐこ
とがないので、センス電流密度を高くして高出力化を図ることが可能である。
【０１５７】
また第３実施形態では、第１及び第２実施形態と同様に、ＧＭＲ素子３３０にセンス電
流を流しても反強磁性層３３４が発熱することがなく、素子温度の上昇が抑制されて信頼
性が向上する。また記録媒体との対向面でシールド間隔Ｒ−ＧＬを図５５に示す従来より
も狭くすることができ、高分解能化を図ることができる。
【０１５８】
図２０〜図２５は、本発明によるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド（ＣＰＰ−ＧＭＲヘ
ッド）の第４実施形態を示している。
【０１５９】
図２０はＣＰＰ-ＧＭＲヘッド４０１の構造を素子中央で切断して示す部分断面図、図
２１はＣＰＰ-ＧＭＲヘッド４０１の構造を記録媒体との対向面側から見て示す部分断面
図、図２２はＧＭＲ素子を上から見て示す模式平面図である。図２０〜図２５において、
図１４〜図１６に示す第３実施形態と同一の符号を付した層の機能、形成材料及び膜厚は
、第３実施形態と同じである。
【０１６０】
第４実施形態は、第３実施形態のＣＰＰ−ＧＭＲヘッド３０１において、下部非磁性金
属膜２２０と第１固定磁性層３３１ａの間、及び反強磁性層３３４と第１固定磁性層３３
１ａとの間に渡って、磁歪増強層４３４を介在させたものである。磁歪増強層４３４は、
第１固定磁性層３３１ａとの界面で結晶不整合を生じさせ、この結晶構造の歪みにより第
１固定磁性層３３１ａの磁歪定数を増大させる機能を有している。第１固定磁性層３３１
ａの磁歪が増大すれば、第１固定磁性層３３１ａ及び第２固定磁性層３３１ｃの磁化固定
をより強固にでき、出力が増大すると共に出力の安定性及び対称性も向上する。
【０１６１】
磁歪増強層４３４及び反強磁性層３３４は、Ｚ−Ｍｎ合金（ただしＺは、Ｐｔ、Ｐｄ、
Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ｎｉ、Ｆｅのいずれか１種又は２種以上の元素である）により
形成されている。磁歪増強層４３４は、上記材料によって形成されると、少なくとも第１
固定磁性層３３１ａとの界面付近で面心立方構造（ｆｃｃ）をとり、該界面と平行な方向
に、｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向する。
【０１６２】
磁歪増強層４３４は、５Å以上５０Å以下の膜厚で形成されている。この膜厚範囲内で
あれば、熱処理が施されても、膜厚が薄いために不規則格子から規則格子に変態できず、
成膜時の面心立方構造（ｆｃｃ）を維持し続ける。磁歪増強層４３４の結晶構造が面心立
方構造（ｆｃｃ）であるとき、磁歪増強層４３４は反強磁性特性を発揮せず、磁歪増強層
４３４と第１固定磁性層３３１ａの界面には交換結合磁界が発生しないか、発生しても極
めて弱い。なお、磁歪増強層４３４は、膜厚が５０Åを超えていると、約２５０℃以上の
熱が加えられたときに反強磁性層３３４と同様にＣｕＡｕＩ型の規則方の面心正方構造（
ｆｃｔ）に構造変態してしまう。ただし、磁歪増強層４３４の膜厚が５０Åを超えていて
も、約２５０℃の熱が加えられなければ、磁歪増強層４３４の結晶構造は面心立方構造（
ｆｃｃ）を維持し続ける。
【０１６３】
上記磁歪増強層４３４と第１固定磁性層３３１ａは、エピタキシャル又はヘテロエピタ
キシャルな状態で整合されることによって、結晶構造に歪みが適度に生じる。
【０１６４】
本実施形態の磁歪増強層４３４は、上述したように、面心立方構造（ｆｃｃ）をなし、
第１固定磁性層３３１ａとの界面に平行な方向に、｛１１１｝面として表される等価な結
晶面が優先配向している。一方、第１固定磁性層３３１ａは、Ｃｏ又はＣｏmＦｅn（ｎ≦
２０、ｎ＋ｍ＝１００）により形成されていて、面心立方構造（ｆｃｃ）をなし、磁歪増
強層４３４との界面に平行な方向に、｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配
向している。よって、磁歪増強層４３４を構成する原子と第１固定磁性層３３１ａを構成
する原子が互いに重なり合いやすく、磁歪増強層４３４内の結晶と第１固定磁性層３３１
ａ内の結晶は、エピタキシャルな整合状態になっている。ただし、結晶構造に歪みを生じ
させるためには、磁歪増強層４３４の｛１１１｝面内の最近接原子間距離Ｎ２と第１固定
磁性層３３１ａの｛１１１｝面内の最近接原子間距離Ｎ１との差が一定以上あることが必
要である。図２３に模式的に示すように本実施形態では、磁歪増強層４３４を構成する原
子と第１固定磁性層３３１ａを構成する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。
【０１６５】
また本実施形態では、磁歪増強層４３４を構成するＺ−Ｍｎ合金中のＺ元素の含有量を
、４０原子％以上９５元素％以下に調整してある。この範囲内であると、第１固定磁性層
３３１ａの磁歪が正で大きな値をとり且つ安定する。
【０１６６】
次に、図２４及び図２５を参照し、図２０〜図２２に示すＣＰＰ−ＧＭＲヘッド４０１
の製造方法の一実施形態について説明する。図２４及び図２５は、ＣＰＰ−ＧＭＲヘッド
４０１の製造工程を素子部中央でハイト方向に平行に切断して示す部分断面図である。各
層の形成材料及び膜厚は、完成状態のＣＰＰ−ＧＭＲヘッド４０１と同一であるため、説
明を省略する。
【０１６７】
先ず、下部シールド層１０上に、Ｔａ／Ｃｒの２層構造による下部非磁性金属膜２２０
を成膜する。次に、下部非磁性金属膜２２０上に、反強磁性層の形成範囲を空間としたレ
ジストを形成し、このレジストに覆われていない下部非磁性金属膜２２０の一部（Ｃｒ膜
の一部）を例えばイオンミリングにより除去する。続いて、図２４に示すように上記レジ
ストを残した状態のまま、反強磁性層３３４とＲｕ層４４０を連続成膜する。成膜にはス
パッタ法を用いる。Ｒｕ層４４０は、反強磁性層３３４の酸化防止層として機能するもの
で、約５〜１０Å程度の薄い膜厚で成膜する。Ｒｕ層４４０の成膜後は、上記レジストを
リフトオフにより除去する。
【０１６８】
続いて、例えば低イオンエネルギーイオンビームエッチングにより、反強磁性層３３４
上のＲｕ層４４０を除去すると同時に、下部非磁性金属膜２２０上に生じた酸化層を除去
する。
【０１６９】
続いて、図２５に示すように、下部非磁性金属膜２２０及び反強磁性層３３４上に、磁
歪増強層４３４、第１固定磁性層３３１ａ、非磁性中間層３３１ｂ、第２固定磁性層３３
１ｃ、非磁性材料層３３２、フリー磁性層３３３及び上部非磁性金属膜２４０を連続成膜
する。本実施形態では、磁歪増強層４３４と第１固定磁性層３３１ａをエピタキシャルな
状態で整合させており、磁歪増強層４３４と第１固定磁性層３３１ａの界面では、それぞ
れの結晶構造に歪みが生じている。
【０１７０】
上部非磁性金属膜２４０を成膜した後の工程は、上述した第２実施形態の製造工程とす
べて同一なので、説明を省略する。
【０１７１】
以上のように第４実施形態では、第１固定磁性層３３１ａとの界面で結晶不整合歪を生
じさせる磁歪増強層４３４を備えたので、第１固定磁性層３３１ａの磁歪が増大し、固定
磁性層３３１の磁化固定をより強固にすることができる。また磁歪増強層４３４は、５〜
５０Å程度の薄い膜厚で形成されているため、熱処理が施されても反強磁性特性を発揮し
ない。よって、ＧＭＲ素子３３０にセンス電流を流したときにジュール熱を増大させるこ
とも電流ロスを増やすこともなく、さらに狭シールド間隔化にも対応可能である。
【０１７２】
第４実施形態では、磁歪増強層４３４と第１固定磁性層３３１ａをエピタキシャルな状
態で接合させているが、磁歪増強層４３４と第１固定磁性層３３１ａをヘテロエピタキシ
ャルな状態で接合させた場合にも、該磁歪増強層４３４と第１固定磁性層３３１ａの界面
に、結晶構造の歪みを適度（第１固定磁性層３３１ａ、非磁性中間層３３１ｂ及び第２固
定磁性層３３１ａの原子配列を乱さない程度）に生じさせることが可能である。
【０１７３】
具体的には、第１固定磁性層３３１ａをＣｏnＦｅm（ｍ≧２０、ｎ＋ｍ＝１００）によ
って形成する。すると、第１固定磁性層３３１ａは、体心立方構造（ｂｃｃ）をとり、磁
歪増強層４３４との界面に平行な方向に、｛１１０｝面で表される等価な結晶面を優先配
向する。体心立方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
列と面心立方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
類似しているため、面心立方構造を有する磁歪増強層４３４の構成原子と体心立方構造を
有する第１固定磁性層３３１ａの構成原子は、ヘテロエピタキシャルな状態で接合するこ
とができる。この第１固定磁性層３３１ａの｛１１０｝面内の最近接原子間距離と磁歪増
強層４３４の｛１１１｝面内の最近接原子間距離には、一定以上の差が生じる。このため
、第１固定磁性層３３１ａと磁歪増強層４３４との界面付近では、第１固定磁性層３３１
ａの構成原子と磁歪増強層４３４の構成原子が互いに重なりつつも、それぞれの結晶構造
に歪みが適度に生じる。この歪みにより、第１固定磁性層３３１ａの磁歪が増大する。
【０１７４】
上述のように第１固定磁性層３３１ａの形成材料としては、体心立方構造をとるＣｏn
Ｆｅm（ｍ≧２０、ｎ＋ｍ＝１００）、面心立方構造をとるＣｏ又はＣｏnＦｅm（ｍ≦２
０、ｎ＋ｍ＝１００）のいずれを用いてもよい。体心立方構造をとるＣｏnＦｅm（ｍ≧２
０、ｎ＋ｍ＝１００）を用いると、面心立方構造をとるＣｏ又はＣｏnＦｅm（ｍ≦２０、
ｎ＋ｍ＝１００）を用いた場合よりも正磁歪をより増大させることができる。面心立方構
造をとるＣｏ又はＣｏnＦｅm（ｍ≦２０、ｎ＋ｍ＝１００）を用いると、保磁力が大きく
、第１固定磁性層３３１ａの磁化固定を強固にすることができる。
【０１７５】
また、体心立方構造をとるＣｏnＦｅm（ｍ≧２０、ｎ＋ｍ＝１００）と面心立方構造を
とるＣｏ又はＣｏnＦｅm（ｍ≦２０、ｎ＋ｍ＝１００）の両方を用いて、固定磁性層３３
１ａを形成することも可能である。具体的に例えば、磁歪増強層４３４側の界面付近の組
成をＣｏ又はＣｏnＦｅm（ｍ≦２０、ｎ＋ｍ＝１００）とし、非磁性中間層３２３側の界
面付近の組成をＣｏnＦｅm（ｍ≧２０、ｎ＋ｍ＝１００）とすることができる。この場合
、磁歪増強層４３４側の界面から非磁性中間層３２３側の界面に向かうにつれてＦｅ濃度
が大きくなる。
【０１７６】
上記第２〜第４実施形態は、非磁性材料層２３２（３３２）の下に固定磁性層２３１（
３３１）が位置するタイプのＣＰＰ−ＧＭＲヘッドである。
【０１７７】
以下では、非磁性材料層の上に固定磁性層が位置するタイプの第５〜第８実施形態につ
いて説明する。
【０１７８】
図２６〜図２８は、本発明によるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド（ＣＰＰ−ＧＭＲヘ
ッド）の第５実施形態を示している。
【０１７９】
第５実施形態は、非磁性材料層の上に固定磁性層を積層したタイプのＣＰＰ−ＧＭＲヘ
ッドであって、ハイト方向奥側に延長させた第１固定磁性層５３１ａの上面に、反強磁性
層５３４を備えたことを特徴としている。
【０１８０】
図２６はＣＰＰ-ＧＭＲヘッド５０１の構造を素子中央で切断して示す部分断面図、図
２７はＣＰＰ-ＧＭＲヘッド５０１の構造を記録媒体との対向面側から見て示す部分断面
図、図２８はＧＭＲ素子５３０を上から見て示す模式平面図である。図２６〜図２８にお
いて、図６〜図８に示す第２実施形態と同一の符号を付した層の機能、形成材料及び膜厚
は、第２実施形態と同じである。
【０１８１】
ＣＰＰ−ＧＭＲヘッド５０１は、上部シールド層１０及び下部シールド層５０を介して
センス電流を膜厚方向に流したとき、ＧＭＲ効果を発揮するＧＭＲ素子５３０を備えてい
る。ＧＭＲ素子５３０は、上記第２〜第４実施形態のＧＭＲ素子とは各層の積層順が上下
逆になっており、下から順番にフリー磁性層５３３、非磁性材料層５３２及び固定磁性層
５３１（第２固定磁性層５３１ｃ、非磁性中間層５３１ｂ、第１固定磁性層５３１ａ）を
有している。フリー磁性層５３３及び非磁性材料層５３２は、第２実施形態のフリー磁性
層２３３及び非磁性材料層２３２と同じ形状、膜厚及び形成材料で形成されている。
【０１８２】
固定磁性層５３１は、第２実施形態の固定磁性層２３１と同様に、磁歪定数が正の値を
とる磁性材料により各層が形成され、図２６に示すように記録媒体との対向面側の端面が
開放されている。これにより、固定磁性層５３１の磁化方向は、逆磁歪効果によりハイト
方向に平行な一方向で安定化している。
【０１８３】
固定磁性層５３１では、第１固定磁性層５３１ａがＧＭＲ素子部（フリー磁性層５３３
、非磁性材料層５３２、第２固定磁性層５３１ｃ及び非磁性中間層５３１ｂ）よりもトラ
ック幅方向及びハイト方向に長く延びて形成されている。すなわち、第１固定磁性層５３
１ａは、高さ寸法ｈ２がＧＭＲ素子５３０の高さ寸法ｈ１よりも大きく、トラック幅方向
の寸法Ｔｗ'がＧＭＲ素子５３０のトラック幅寸法Ｔｗよりも大きくなっている。この第
１固定磁性層５３１ａの高さ寸法ｈ２はトラック幅方向の寸法Ｔｗ'よりも長く、第１固
定磁性層５３１ａにはハイト方向に平行な方向に形状異方性が生じる。この形状異方性に
より、第１固定磁性層５３１ａの磁化はハイト方向に平行な方向に安定化している。
【０１８４】
第１固定磁性層５３１ａ上には、ＧＭＲ素子５３０の上方位置に上部非磁性金属膜５４
０が形成され、ＧＭＲ素子５３０及び上部非磁性金属膜５４０よりもハイト方向奥側の位
置に反強磁性層５３４が形成されている。第１固定磁性層５３１ａの膜厚は、上部非磁性
金属膜２４０が形成されている範囲よりも反強磁性層５３４が形成されている範囲のほう
が薄い。
【０１８５】
反強磁性層５３４は、第２実施形態の反強磁性層２３４と同じ形成材料及び膜厚で形成
されており、ＧＭＲ素子５３０よりもハイト方向奥側に延長させた第１固定磁性層５３１
ａの上面に接する。この反強磁性層５３４は、第１固定磁性層５３１ａとの界面で交換結
合磁界を発生させ、該交換結合磁界により第１固定磁性層５３１ａの磁化方向をハイト方
向と反平行方向に固定する。第１固定磁性層５３１ａと第２固定磁性層５３１ｃは、非磁
性中間層５３１ｂを介したＲＫＫＹ的相互作用により、互いに磁化が反平行状態となって
いる。よって、第２固定磁性層５３１ｂの磁化はハイト方向と反平行方向に固定されてい
る。本実施形態では、第１固定磁性層５３１ａの単位面積あたりの磁気モーメントが第２
固定磁性層５３１ｃの単位面積あたりの磁気モーメントよりも大きく、固定磁性層５３１
の全体としての磁化方向は第１固定磁性層５３１ａの磁化方向に等しくなる。なお、第２
固定磁性層５３１ｃ及び非磁性中間層５３１ｂの膜厚は、第２実施形態の第２固定磁性層
２３１ｃ及び非磁性中間層２３１ｂと同じである。
【０１８６】
上部非磁性金属膜５４０は、トラック幅方向及びハイト方向でＧＭＲ素子部（フリー磁
性層５３３、非磁性材料層５３２、第２固定磁性層５３１ｃ及び非磁性中間層５３１ｂ）
よりも長く形成されている。この上部非磁性金属膜５４０は、上部シールド層１０と共に
電極として機能する。上部非磁性金属膜５４０は、第２実施形態の上部非磁性金属膜２４
０と同じ形成材料及び膜厚で形成することができる。
【０１８７】
フリー磁性層５３３の直下位置には、該フリー磁性層５３３よりもハイト方向で長くト
ラック幅方向でほぼ同じ長さを有する下部非磁性金属膜５２０が形成されている。下部非
磁性金属膜５２０は、下部シールド層１０と共に電極として機能するほか、ＧＭＲ素子５
３０を構成する各層を規則的に形成するシード層としても機能する。この下部非磁性金属
膜５２０は、第２実施形態の下部非磁性金属膜２２０と同じ形成材料及び膜厚で形成する
ことができる。本実施形態でもＴａ／Ｃｒによる２層構造で下部非磁性金属膜５２０を形
成してある。
【０１８８】
フリー磁性層５３３から非磁性中間層５３１ｂまでの各層のハイト方向奥側では、ハイ
ト方向奥側に延ばした第１固定磁性層５３１ａと下部非磁性金属膜５２０の間がバックフ
ィルギャップ層５７０によって埋められている。バックフィルギャップ層５７０は、Ａｌ
2Ｏ3やＳｉＯ2などの絶縁材料で形成されており、センス電流の分流を抑制する。
【０１８９】
次に、図２６〜図２８に示すＣＰＰ−ＧＭＲヘッド５０１の製造方法の一実施形態につ
いて説明する。各層の形成材料及び膜厚は完成状態のＣＰＰ−ＧＭＲヘッド５０１と同一
であるため、説明を省略する。
【０１９０】
先ず、下部シールド層１０上に、下から順に下部非磁性金属膜５２０、フリー磁性層５
３３、非磁性材料層５３２、第２固定磁性層５３１ｃ及び非磁性中間層５３１ｂを連続成
膜する。成膜にはスパッタ法を用いる。なお、酸化されやすい磁性材料で非磁性中間層５
３１ｂを形成する場合には、非磁性中間層５３１ｂ上に、該非磁性中間層５３１ｂの表面
酸化を防止する酸化防止層を５〜１０Å程度の薄い膜厚で同時に形成しておくことが好ま
しい。
【０１９１】
次に、非磁性中間層５３１ｂ上に、形成すべきＧＭＲ素子５３０のトラック幅寸法Ｔｗ
を規定するレジスト層を形成する。
【０１９２】
レジスト層を形成したら、該レジストに覆われていない非磁性中間層５３１ｂから下部
非磁性金属膜５２０までの各層を例えばイオンミリングにより除去し、該除去部分に下部
シールド層１０を露出させる。この工程により、下部シールド層１０のトラック幅方向の
ほぼ中央部上に、下部非磁性金属膜５２０から非磁性中間層５３１ｂまでの各層が残され
る。
【０１９３】
続いて、レジスト層を残したままの状態で、下部非磁性金属膜５２０から非磁性中間層
５３１ｂまでの各層のトラック幅方向の両側部に、第１絶縁層６１、バイアス下地層６２
、ハードバイアス層６３及び第２絶縁層６４を連続成膜する。成膜にはスパッタ法を用い
、成膜時のスパッタ粒子角度は下部非磁性金属膜５２０に対してほぼ垂直方向とすること
が好ましい。成膜後は、レジスト層をリフトオフにより除去する。
【０１９４】
レジスト層を除去したら、非磁性中間層５３１ｂ上に、形成すべきＧＭＲ素子５３０の
高さ寸法ｈ１を規定するレジスト層を形成し、該レジスト層に覆われていない非磁性中間
層５３１ｂ、第２固定磁性層５３１ａ、非磁性材料層５３２及びフリー磁性層５３３を例
えばイオンミリングにより除去する。この工程により、非磁性中間層５３１ｂ、第２固定
磁性層５３１ａ、非磁性材料層５３２及びフリー磁性層５３３の高さ寸法は、ＧＭＲ素子
５３０の高さ寸法ｈ１となる。
【０１９５】
ＧＭＲ素子５３０のトラック幅寸法Ｔｗを規定する工程と高さ寸法ｈ１を規定する工程
の順番は、逆であってもよい。
【０１９６】
続いて、上記レジスト層を残したままの状態で、非磁性中間層５３１ｂ、第２固定磁性
層５３１ａ、非磁性材料層５３２及びフリー磁性層５３３のハイト方向奥側に、バックフ
ィルギャップ層５７０を成膜する。バックフィルギャップ層５７０の成膜後は、レジスト
層をリフトオフにより除去する。
【０１９７】
上記レジスト層を除去したら、非磁性中間層５３１ｂ上に、第１固定磁性層５３１ａの
形成範囲を空間としたレジスト層を新たに形成する。そして、このレジスト層から露出し
ている非磁性中間層５３１ｂの表面を例えば低エネルギーイオンビームエッチング又はプ
ラズマ照射等によりクリーニングした後、第１固定磁性層５３１ａ及び上部非磁性金属膜
５４０を連続成膜する。成膜後は、レジスト層をリフトオフにより除去する。
【０１９８】
ここで「低エネルギーイオンビームエッチング」とは、ビーム電圧（加速電圧）が１０
００Ｖ未満のイオンビームを用いたイオンミリングをいう。具体的に例えば、１００〜５
００Ｖのビーム電圧が用いられる。本実施形態では、２００Ｖの低ビーム電圧のアルゴン
（Ａｒ）イオンビームを用いている。「低エネルギーイオンビームエッチング」の定義は
、以下においても同じである。
【０１９９】
続いて、反強磁性層５３４の形成範囲を空間としたレジスト層を新たに上部非磁性金属
膜５４０上に形成し、このレジスト層で覆われていない上部非磁性金属膜５４０及び第１
固定磁性層５３１ａの一部を例えばイオンミリングにより除去してから、該除去部分に反
強磁性層５３４を成膜する。反強磁性層５３４の成膜後はレジスト層をリフトオフにより
除去する。
【０２００】
そして、上述の第２実施形態と同様に、ハイト方向の磁場中でアニール処理を行ない、
上部非磁性金属膜５４０及び反強磁性層５３４上に上部シールド層５０を形成する。これ
により、図２６〜図２８に示すＣＰＰ−ＧＭＲヘッド５０１が完成する。
【０２０１】
以上のように第５実施形態では、ＧＭＲ素子部（フリー磁性層５３３から非磁性中間層
５３１ｂまでの各層）よりもハイト方向奥側に延ばした第１固定磁性層５３１ａの上面に
ハイト方向奥側で接触し、この第１固定磁性層５３１ａとの界面に交換結合磁界を発生さ
せる反強磁性層５３４を備えている。よって、上述の第２〜第４実施形態と同様に、第１
固定磁性層５３１ａと反強磁性層５３４の接触面積（交換結合磁界の発生する面積範囲）
を広く確保でき、安定且つ強固に固定磁性層５３１の磁化を固定することができる。ここ
で、第１固定磁性層５３１ａと反強磁性層５３４の接触面積は、第１実施形態のように第
１固定磁性層又は第２固定磁性層のいずれかのハイト方向奥側の端面に接する反強磁性層
を備える場合よりも大きく、第１実施形態における第１固定磁性層３３ｃと反強磁性層３
４の接触面積の５００倍以上に相当している。
【０２０２】
第５実施形態では、第２〜第４実施形態と同様に、逆磁歪効果による一軸異方性、形状
異方性、及び下部非磁性金属膜５２０のシード効果によっても、第１固定磁性層５３１ａ
及び第２固定磁性層５３１ｃの磁化固定が強化されている。このように第１固定磁性層５
３１ａ及び第２固定磁性層５３１ｃの磁化が強固に固定されていれば、センス電流磁界の
向きと第１固定磁性層５３１ａ及び第２固定磁性層５３１ｃの合成磁気モーメントの向き
とが一致しなくても、発生したセンス電流磁界によって固定磁性層５３１の磁化がゆらぐ
ことがないので、センス電流密度を高くして高出力化を図ることが可能である。
【０２０３】
また第５実施形態では、第２〜第４実施形態と同様に、ＧＭＲ素子５３０にセンス電流
を流しても反強磁性層５３４が発熱することがなく、素子温度の上昇が抑制されて信頼性
が向上する。また記録媒体との対向面でシールド間隔Ｒ−ＧＬを図５５に示す従来よりも
狭くすることができ、高分解能化を図ることができる。
【０２０４】
図２９〜図３５は、本発明によるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド（ＣＰＰ−ＧＭＲヘ
ッド）の第６実施形態を示している。
【０２０５】
第６実施形態は、上述の第５実施形態と同様に、ハイト方向奥側に延長させた第１固定
磁性層５３１ａの上面に接する反強磁性層５３４を備えたことを特徴としているが、第５
実施形態とは異なる製造方法で形成されている。
【０２０６】
図２９はＣＰＰ-ＧＭＲヘッド６０１の構造を素子中央で切断して示す部分断面図、図
３０はＣＰＰ-ＧＭＲヘッド６０１の構造を記録媒体との対向面側から見て示す部分断面
図、図３１はＧＭＲ素子を上から見て示す模式平面図である。図２９〜図３１において、
図２６〜図２８に示す第５実施形態と同一の符号を付した層の機能、形成材料及び膜厚は
、第５実施形態と同じである。
【０２０７】
ＣＰＰ−ＧＭＲヘッド６０１では、上部非磁性金属膜６４０が、反強磁性層５３４の上
面を覆う第１非磁性金属膜６４１と、この第１非磁性金属膜６４１及び第１固定磁性層５
３１ａ上に形成された第２非磁性金属膜６４２により構成されている。第１非磁性金属膜
６４１は、製造工程中で行なうＲＩＥ（反応性イオンエッチング）時にストッパとして機
能するもので、Ｃｒにより形成されている。この第１非磁性金属膜６４１と第２非磁性金
属膜６４２の間には、メタルマスク層６５０が介在していてもしていなくてもよい。本実
施形態の上部非磁性金属膜６４０と第５実施形態の上部非磁性金属膜５４０との形状及び
構成の違いは、異なる製造方法によって生じた違いであり、上部非磁性金属膜としての効
果には異なることがない。
【０２０８】
図３２〜図３５を参照し、図２９〜図３１に示すＣＰＰ−ＧＭＲヘッド６０１の製造方
法の一実施形態について説明する。各層の形成材料及び膜厚は完成状態のＣＰＰ−ＧＭＲ
ヘッド６０１と同一であるため、説明を省略する。
【０２０９】
先ず、第５実施形態と同様にして、下部シールド層１０上に、下から順に下部非磁性金
属膜５２０、フリー磁性層５３３、非磁性材料層５３２、第２固定磁性層５３１ｃ及び非
磁性中間層５３１ｂを連続成膜する。
【０２１０】
次に、非磁性中間層５３１ｂ上に、形成すべきＧＭＲ素子５３０の高さ寸法ｈ１を規定
するレジスト層を形成する。
【０２１１】
レジスト層を形成したら、該レジストに覆われていない非磁性中間層５３１ｂから下部
非磁性金属膜５２０の一部（Ｃｒ膜の一部）までを例えばイオンミリングにより除去し、
該除去部分にバックフィルギャップ層５７０を形成してからレジスト層をリフトオフによ
り除去する。
【０２１２】
続いて、低エネルギーイオンミリング又はプラズマ照射により、非磁性中間層５３１ｂ
及びバックフィルギャップ層５７０の表面をクリーニングする。そして、図３２に示すよ
うに、クリーニング後の非磁性中間層５３１ｂ及びバックフィルギャップ層５７０上に、
第１固定磁性層５３１ａ、反強磁性層５３４及び第１非磁性金属膜６４１を連続成膜する
。第１非磁性金属膜６４１は、後のＲＩＥ工程時にストッパとして機能するものである。
この第１非磁性金属膜６４１は、Ｃｒ膜６４１ａとＴａ膜６４１ｂによる２層構造で成膜
しておく。
【０２１３】
続いて、反強磁性層５３４の形成範囲を空間とするレジスト層を第１非磁性金属膜６４
１上に形成してから、メタルマスク層６５０を成膜し、リフトオフにより不要なメタルマ
スク層６５０とレジスト層を除去する。これにより、図３３に示すように、反強磁性層５
３４の形成範囲にメタルマスク層６５０が形成される。このメタルマスク層６５０は、例
えばＣｒにより形成することができる。
【０２１４】
メタルマスク層６５０を形成したら、図３４に示すように、露出しているＴａ膜６４１
ａをＲＩＥにより除去する。エッチングガスとしては、ＣＦ4、Ｃ3Ｆ8、ＡｒとＣＦ4の混
合ガス、ＡｒとＣ3Ｆ8の混合ガスを使用する。ＲＩＥは、第１非磁性金属膜６４１のＣｒ
膜６４１ｂが露出した時点で終了させる。このＲＩＥ工程により、第１非磁性金属膜６４
１のＴａ膜６４１ａはメタルマスク層６５０の直下位置にのみ残る。
【０２１５】
続いて、図３５に示すように、反強磁性層５３４の形成範囲に存在するメタルマスク層
６５０及び第１非磁性金属膜６４１のＴａ膜６４１ｂをマスクとして、不要な反強磁性層
５３４をイオンミリングにより除去する。このイオンミリング工程は、第１固定磁性層５
３１ａの上面が露出した時点又は第１固定磁性層５３１ａの一部を除去した時点で終了さ
せる。この工程時には、マスクとして用いたメタルマスク６５０も削られるから、第１非
磁性金属膜６４１のＴａ膜６４１ｂとＣｒ膜６４１ａ及びメタルマスク６５０の一部が反
強磁性層５３４の上面に残る。あるいは、メタルマスク６５０及びＴａ膜６４１ｂがすべ
て削られ、Ｃｒ膜６４１ａだけが反強磁性層５３４の上面に残ってもよい。本実施形態で
は、第１非磁性金属膜６４１及びメタルマスク６５０の一部を反強磁性層５３４の上面に
残している。
【０２１６】
イオンミリング終了後は、露出している第１固定磁性層５３１ａ上とメタルマスク６５
０又は第１非磁性金属膜６４１上に、反強磁性層５３４を跨いで、第２非磁性金属膜６４
２を成膜する。第２非磁性金属膜６４２は、上記第５実施形態の上部非磁性金属膜５４０
と同じ形成材料によって形成する。
【０２１７】
続いて、ハイト方向に対して反平行方向をなす磁場中でアニール処理を行ない、反強磁
性層５３４と第１固定磁性層５３１ａの間に交換結合磁界を発生させる。このとき、アニ
ール温度は例えば２７０℃程度であり、印加磁界の大きさは８００ｋＡ／ｍ程度である。
磁場中アニール処理により、第１固定磁性層５３１ａの磁化方向はハイト方向に対して反
平行方向に固定され、第２固定磁性層５３１ｃの磁化方向はハイト方向に固定される。図
２９に示す矢印方向は、第１固定磁性層５３１ａ及び第２固定磁性層５３１ｃの磁化方向
をそれぞれ示している。
【０２１８】
上記磁場中アニール処理は、形成すべきＧＭＲ素子５３０のトラック幅寸法を規定した
後に行なってもよい。
【０２１９】
アニール処理後は、第２上部非磁性金属膜６４２上に、形成すべきＧＭＲ素子５３０の
トラック幅寸法Ｔｗを規定するレジスト層を形成し、このレジスト層に覆われていない第
２上部非磁性金属膜６４２、第１固定磁性層５３１ａ、非磁性中間層５３１ｂ、第２固定
磁性層５３１ｃ、非磁性材料層５３２、フリー磁性層５３３及び下部非磁性金属膜５２０
を例えばイオンミリングにより除去する。この工程により、下部シールド層１０のトラッ
ク幅方向のほぼ中央部上に、下部非磁性金属膜５２０と、第１固定磁性層３３１ａからフ
リー磁性層３３３までの各層で構成されるＧＭＲ素子３３０と、第２上部非磁性金属膜６
４２とが残される。なお、ＧＭＲ素子５３０の両側端面にはイオンミリングで除去された
物質の一部が再付着するので、この再付着物を再度ミリングで除去することが好ましい。
【０２２０】
そして、上記レジスト層を残した状態のまま、ＧＭＲ素子５３０の両側端面にかけて第
１絶縁層６１、バイアス下地層６２、ハードバイアス層６３及び第２絶縁層６４を連続成
膜する。成膜にはスパッタ法を用いる。スパッタ成膜時のスパッタ粒子角度は、下部シー
ルド層１０に対してほぼ垂直方向とすることが好ましい。成膜後は、レジスト層をリフト
オフにより除去する。
【０２２１】
レジスト層を除去したら、上部シールド層を形成するための前処理として、例えばＣＭ
Ｐ加工又はイオンミリング等により第２上部非磁性金属膜６４２及び第２絶縁層６４の上
面を平坦化した後、第２上部非磁性金属膜６４２及び第２絶縁層６４上に、上部シールド
層５０を成膜する。これにより、図２９〜図３１に示されるＣＰＰ−ＧＭＲヘッド６０１
が完成する。
【０２２２】
本第６実施形態によっても、上記第５実施形態と全く同様の効果が得られる。
【０２２３】
図３６〜図３８は、本発明によるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド（ＣＰＰ−ＧＭＲヘ
ッド）の第７実施形態を示している。
【０２２４】
第７実施形態は、第１固定磁性層だけでなく固定磁性層全体（第１固定磁性層、非磁性
中間層及び第２固定磁性層のすべて）がＧＭＲ素子部（フリー磁性層及び非磁性材料層）
よりもトラック幅方向及びハイト方向に長く形成されている点で、第５及び第６実施形態
と異なる。ハイト方向奥側に延長させた第１固定磁性層の上面に接する反強磁性層を備え
た点では、第５及び第６実施形態と同じである。
【０２２５】
図３６はＣＰＰ-ＧＭＲヘッド７０１の構造を素子中央で切断して示す部分断面図、図
３７はＣＰＰ-ＧＭＲヘッド７０１の構造を記録媒体との対向面側から見て示す部分断面
図、図３８はＧＭＲ素子を上から見て示す模式平面図である。図３６〜図３８において、
図２６〜図２８に示す第５実施形態と同一の符号を付した層の機能、形成材料及び膜厚は
、第５実施形態と同じである。
【０２２６】
ＧＭＲ素子７３０は、下から順番にフリー磁性層７３３、非磁性材料層７３２第２固定
磁性層７３１ｃ、非磁性中間層７３１ｂ及び第１固定磁性層７３１ａを有している。この
フリー磁性層７３３、非磁性材料層７３２第２固定磁性層７３１ｃ、非磁性中間層７３１
ｂ及び第１固定磁性層７３１ａは、第５実施形態のフリー磁性層５３３、非磁性材料層５
３２第２固定磁性層５３１ｃ、非磁性中間層５３１ｂ及び第１固定磁性層５３１ａにそれ
ぞれ対応しており、第５実施形態と同じ形成材料及び膜厚で形成されている。
【０２２７】
第２固定磁性層７３１ｃ、非磁性中間層７３１ｂ及び第１固定磁性層７３１ａは、上述
したようにＧＭＲ素子部（フリー磁性層７３３及び非磁性材料層７３２）よりもトラック
幅方向及びハイト方向に長く延ばして形成されている。これにより、第１固定磁性層７３
１ａと第２固定磁性層７３１ｃの間には、ＧＭＲ素子部外であっても、非磁性中間層７３
１ｂを介したＲＫＫＹ的相互作用による結合磁界が生じている。よって、第１固定磁性層
５３１ａのみを長く形成した第５実施形態よりも、第２固定磁性層７３１ｃの磁化を強固
に固定することができ、固定磁性層７３１の磁化固定がさらに強まる。
【０２２８】
反強磁性層７３４は、第５実施形態と同様に、第１固定磁性層７３１ａとの界面に交換
結合磁界を発生させ、この交換結合磁界によって第１固定磁性層７３１ａの磁化をハイト
方向と反平行方向に固定する。第２固定磁性層５３１ｂの磁化は、非磁性中間層５３１ｂ
を介したＲＫＫＹ的相互作用により第１固定磁性層５３１ａの磁化とは反平行状態となり
、ハイト方向に固定される。
【０２２９】
また第２固定磁性層７３１ｃ、非磁性中間層７３１ｂ及び第１固定磁性層７３１ａは、
その高さ寸法ｈ２がトラック幅寸法Ｔｗ'よりも大きく、形状異方性によってもハイト方
向に平行な方向に磁化が安定化されている。
【０２３０】
以上のＣＰＰ−ＧＭＲヘッド７０１は、上述した第５実施形態の製造方法を応用して形
成することができる。具体的に説明すると、先ず、ＧＭＲ素子を構成する層の一部を下部
シールド層１０上に成膜する工程では、非磁性材料層７３２までを連続成膜しておく。次
に、第５実施形態と同様にして、形成すべきＧＭＲ素子７３０のトラック幅寸法Ｔｗを規
定する工程から、形成すべきＧＭＲ素子７３０の高さ寸法ｈ１を規定する工程までを順次
行なう。そして、ＧＭＲ素子を構成する層の残部を成膜する工程では、非磁性材料層７３
２、バックフィルギャップ層７７０及び第２絶縁層６４上に、第２固定磁性層７３１ｃ、
非磁性中間層７３１ｂ及び第１固定磁性層７３１ａを連続成膜する。第１固定磁性層７３
１ａを成膜した後の工程は、第５実施形態とすべて同一である。
【０２３１】
以上のように第７実施形態では、第１固定磁性層７３１ａだけでなく第１固定磁性層７
３１ａ、非磁性中間層７３１ｂ及び第２固定磁性層７３１ｃのすべてがＧＭＲ素子部（フ
リー磁性層７３３及び非磁性材料層７３２）よりもトラック幅方向及びハイト方向に長く
形成されているので、上述の第５実施形態及び第６実施形態よりも、ＲＫＫＹ的相互作用
による第１固定磁性層７３１ａと第２固定磁性層７３１ｃの磁化結合が強まり、固定磁性
層７３１全体としての磁化固定がより強化される。
【０２３２】
また第７実施形態では、第２固定磁性層７３１ｃと非磁性中間層７３１ｂと第１固定磁
性層７３１ａが連続成膜されているので、不純物や外気などによって積層界面が汚染され
る虞がなく、ＲＫＫＹ的相互作用によって第１固定磁性層７３１ａと第２固定磁性層７３
１ｃの間に生じる結合磁界の劣化を防止することができる。これにより、固定磁性層７３
１の磁化固定をさらに強化できる。
【０２３３】
図３９〜図４１は、本発明によるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド（ＣＰＰ−ＧＭＲヘ
ッド）の第８実施形態を示している。
【０２３４】
第８実施形態は、第７実施形態と同様に、固定磁性層全体がＧＭＲ素子部よりもトラッ
ク幅方向及びハイト方向に長く形成され、ハイト方向奥側に延長させた第１固定磁性層の
上面に接する反強磁性層を備えたことを特徴としているが、第７実施形態とは異なる製造
方法で形成されている。
【０２３５】
図３９はＣＰＰ-ＧＭＲヘッド８０１の構造を素子中央で切断して示す部分断面図、図
４０はＣＰＰ-ＧＭＲヘッド８０１の構造を記録媒体との対向面側から見て示す部分断面
図、図４１はＧＭＲ素子を上から見て示す模式平面図である。図３９〜図４１において、
図３６〜図３８に示す第７実施形態と同一の符号を付した層の機能、形成材料及び膜厚は
同じである。
【０２３６】
ＣＰＰ−ＧＭＲヘッド８０１では、上部非磁性金属膜８４０が、反強磁性層７３４の上
面を覆う第１非磁性金属膜８４１と、この第１非磁性金属膜８４１及び第１固定磁性層７
３１ａ上に形成された第２非磁性金属膜８４２により構成されている。第１非磁性金属膜
８４１は、製造工程中で行なうＲＩＥ（反応性イオンエッチング）時にストッパとして機
能するもので、Ｃｒにより形成されている。この第１非磁性金属膜８４１と第２非磁性金
属膜８４２の間には、第６実施形態と同様に、メタルマスク層が介在していてもいていな
くてもよい。第１非磁性金属膜８４１と第２非磁性金属膜８４２は、第６実施形態の第１
非磁性金属膜６４１及び第２非磁性金属膜６４２にそれぞれ対応しており、第６実施形態
と同じ形成材料及び膜厚で形成されている。本実施形態の上部非磁性金属膜８４０と第７
実施形態の上部非磁性金属膜７４０との形状及び構成の違いは、異なる製造方法によって
生じた違いであり、上部非磁性金属膜としての効果には異なることがない。
【０２３７】
このＣＰＰ−ＧＭＲヘッド８０１は、上述した第６実施形態の製造方法を応用して形成
することができる。具体的に説明すると、先ず、ＧＭＲ素子を構成する層の一部を下部シ
ールド層１０上に成膜する工程では、非磁性材料層７３２までを連続成膜しておく。次に
、第６実施形態と同様にして、形成すべきＧＭＲ素子７３０の高さ寸法ｈ１を規定する工
程から、低エネルギーイオンビームエッチング等により表面クリーニングする工程までを
順次行なう。そして、ＧＭＲ素子を構成する層の残部を成膜する工程では、非磁性材料層
７３２及びバックフィルギャップ層７７０上に、第２固定磁性層７３１ｃ、非磁性中間層
７３１ｂ及び第１固定磁性層７３１ａを連続成膜する。第１固定磁性層７３１ａを成膜し
た後の工程は、第６実施形態とすべて同一である。
【０２３８】
この第８実施形態によっても、上記第７実施形態と全く同様の効果を得ることができる
。
【０２３９】
図４２は、本発明によるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド（ＣＰＰ−ＧＭＲヘッド）の
第９実施形態を示している。このＣＰＰ−ＧＭＲヘッド９０１は、第２実施形態のＣＰＰ
−ＧＭＲヘッド２０１において、反強磁性層２３４と第１バックフィルギャップ層２７１
の替わりに、絶縁反強磁性層２３４'を備えている。絶縁反強磁性層２３４'は、例えばＮ
ｉ−Ｏ又はα−Ｆｅ2Ｏ3等により形成されている。この絶縁反強磁性層２３４'にはセン
ス電流が流れることがないので、センス電流ロスを抑制でき、出力の向上を図ることがで
きる。絶縁反強磁性層２３４'以外の構成は、第２実施形態と同様であり、図６に示す第
２実施形態と同一の構成要素には同一符号を付してある。
【０２４０】
上記第ＣＰＰ−ＧＭＲヘッド９０１は、第２実施形態の製造工程で反強磁性層２３４と
第１バックフィルギャップ層２７１を形成する際に、該反強磁性層２３４と第１バックフ
ィルギャップ層２７１の替わりに、Ｎｉ−Ｏ又はα−Ｆｅ2Ｏ3等からなる絶縁反強磁性層
２３４'を形成することにより、得られる。
【０２４１】
図４３は、本発明によるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド（ＣＰＰ−ＧＭＲヘッド）の
第１０実施形態を示している。このＣＰＰ−ＧＭＲヘッド１００１は、第２実施形態のＣ
ＰＰ−ＧＭＲヘッド２０１において、反強磁性層２３４と第１バックフィルギャップ層２
７１の替わりに、第２固定磁性層２３１ｃの上面に接する金属反強磁性層２３６と、この
金属反強磁性層２３６の上に積層形成された絶縁反強磁性層２３７とを備えている。この
ように金属反強磁性層２３６と絶縁反強磁性層２３７を積層して備えれば、金属反強磁性
層２３６を介して第２固定磁性層２３１ｃと絶縁反強磁性層２３７の密着性が良好になっ
てより大きな交換結合磁界を得ることができ、且つ、絶縁反強磁性層２３７によってセン
ス電流ロスを抑制して出力を向上させることができる。絶縁反強磁性層２３７は、Ｎｉ−
Ｏ又はα−Ｆｅ2Ｏ3等から形成し、金属反強磁性層２３６は、反強磁性層３４と同様の反
強磁性材料、例えばＰｔ−Ｍｎ又はＩｒ−Ｍｎ等により形成されている。
【０２４２】
上記第ＣＰＰ−ＧＭＲヘッド１００１は、第２実施形態の製造工程で反強磁性層２３４
と第１バックフィルギャップ層２７１を形成する際に、該反強磁性層２３４と第１バック
フィルギャップ層２７１の替わりに、金属反強磁性層２３６と絶縁反強磁性層２３７を積
層形成することにより、得られる。
【０２４３】
図４４〜図４８は、本発明によるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド（ＣＰＰ−ＧＭＲヘ
ッド）の第１１実施形態を示している。
【０２４４】
第１１実施形態は、第７実施形態のＣＰＰ−ＧＭＲヘッド７０１において、反強磁性層
７３４を設けず、バックフィルギャップ層７７０の替わりに第２固定磁性層の下面に接す
る絶縁反強磁性層１１３４を備えている。
【０２４５】
図４４はＣＰＰ-ＧＭＲヘッド１１０１の構造を素子中央で切断して示す部分断面図、
図４５はＣＰＰ-ＧＭＲヘッド１１０１の構造を記録媒体との対向面側から見て示す部分
断面図、図４６はＧＭＲ素子を上から見て示す模式平面図である。図４４〜図４６におい
て、図３６〜図３８に示す第７実施形態と同一の符号を付した層の機能、形成材料及び膜
厚は、第７実施形態と同じである。
【０２４６】
ＣＰＰ−ＧＭＲヘッド１１０１は、上部シールド層５０及び下部シールド層１０を介し
てセンス電流を膜厚方向に流したとき、ＧＭＲ効果を発揮するＧＭＲ素子１１３０を備え
ている。ＧＭＲ素子１１３０は、下から順に、下部非磁性金属膜５２０、フリー磁性層１
１３３、非磁性材料層１１３２、固定磁性層１１３１（第２固定磁性層１１３１ｃ、非磁
性中間層１１３１ｂ、第１固定磁性層１１３１ａ）、上部非磁性金属膜５４０を有してい
る。非磁性材料層１１３２及びフリー磁性層１１３３は、第７実施形態の非磁性材料層７
３２及びフリー磁性層７３３と同じ形状、膜厚及び形成材料で形成されている。下部非磁
性金属膜５２０は、ＧＭＲ素子１１３０の素子部で膜厚が厚く、素子部外で膜厚が薄くな
っている。上部非磁性金属膜５４０は、固定磁性層１１３１と略同等の面積で該固定磁性
層１０３１の上面を覆っている。
【０２４７】
固定磁性層１１３１は、非磁性材料層１１３２及びフリー磁性層１１３３よりもハイト
方向奥側に長く延びて形成されており、該ハイト方向奥側位置で絶縁反強磁性層１１３４
に接している。本実施形態の固定磁性層１１３１は、非磁性材料層１１３２及びフリー磁
性層１１３３とのアライメントを考慮して、トラック幅方向にも非磁性材料層１１３２及
びフリー磁性層１１３３より長く延びて形成されている。すなわち、固定磁性層１１３１
のトラック幅寸法ＲＴｗ及び高さ寸法ｈ２は、ＧＭＲ素子１１３０のトラック幅寸法Ｔｗ
及び高さ寸法ｈ１よりも大きくなっている。また固定磁性層１１３１は、トラック幅方向
よりもハイト方向に長く形成されていて、形状異方性により磁化方向がハイト方向に平行
な一軸方向に安定している。この固定磁性層１１３１を構成する第２固定磁性層１１３１
ｃは、絶縁反強磁性層１１３４との界面に生じた交換結合磁界により、磁化方向がハイト
方向に反平行方向に固定されている。この第２固定磁性層１１３１ｃと第１固定磁性層１
１３１ａは、非磁性中間層１１３１ｂを介したＲＫＫＹ的相互作用により、磁化が互いに
反平行状態となっている。これにより、第１固定磁性層１１３１ａの磁化はハイト方向に
固定される。本実施形態では、第１固定磁性層１１３１ａの単位面積あたりの磁気モーメ
ント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）を第２固定磁性層１１３１ｃの単位面積あたりの磁気モー
メントよりも大きくしてあるので、固定磁性層１１３１の全体としての磁化方向は第１固
定磁性層１１３１ａの磁化方向に等しくなる。図４４では、第１固定磁性層１１３１ａの
磁化方向を太い矢印で、第２固定磁性層１１３１ｃの磁化方向を細い矢印でそれぞれ示し
てある。
【０２４８】
絶縁反強磁性層１１３４は、例えばＮｉ−Ｏ又はα−Ｆｅ2Ｏ3等により形成されており
、電流を流さない。これにより、非磁性材料層１１３２及びフリー磁性層１１３３のハイ
ト方向奥側位置で、絶縁反強磁性層１１３４が第２固定磁性層１１３１ｃの下面に接触し
て備えられていても、ＧＭＲ素子１１３０を流れるセンス電流が絶縁反強磁性層１１３４
側へ流れ込むことがなく、センス電流のロスを増やすこともない。また絶縁反強磁性層１
０３４が発熱することもなく、ジュール熱の発生を抑制可能である。
【０２４９】
図４７及び図４８を参照し、図４４〜図４６に示すＣＰＰ−ＧＭＲヘッド１１０１の製
造方法の一実施形態について説明する。図４７及び図４８（ｂ）は、ＣＰＰ−ＧＭＲヘッ
ド１１０１の製造工程を素子部中央でハイト方向に平行に切断して示す部分断面図であり
、図４８（ａ）は同製造工程を記録媒体との対向面側から見て示す部分断面図である。各
層の形成材料及び膜厚は、完成状態のＣＰＰ−ＧＭＲヘッド１１０１と同一である。
【０２５０】
先ず、下から順に下部シールド層１０、下部非磁性金属膜５２０、フリー磁性層１１３
３及び非磁性材料層１１３２を真空中でベタ膜上に連続成膜する。次に、非磁性材料層１
１３２の上に、形成すべきＧＭＲ素子１１３０のトラック幅寸法Ｔｗを規定するリフトオ
フ用のレジスト層を形成する。レジスト層を形成したら、該レジスト層に覆われていない
非磁性材料層１１３２、フリー磁性層１１３３及び下部非磁性金属膜５２０の一部をイオ
ンミリング等により除去する。この工程により、下部非磁性金属膜５２０は、トラック幅
方向のほぼ中央部が両端部よりも膜厚が大きくなり、この中央部上にフリー磁性層１１３
３と非磁性材料層１１３２が略台形状となって残される。また、フリー磁性層１１３３と
非磁性材料層１１３２のトラック幅方向の寸法は、ＧＭＲ素子３０のトラック幅寸法Ｔｗ
に等しくなる。なお、下部非磁性金属膜５２０、フリー磁性層１１３３及び非磁性材料層
１１３２の両側端面にはイオンミリングで除去された物質の一部が再付着するので、この
再付着物を再度ミリングで除去することが好ましい。
【０２５１】
続いて、上記レジスト層を残したまま、下部非磁性金属膜５２０の両端部上に、第１絶
縁層６１、バイアス下地層６２、ハードバイアス層６３及び第２絶縁層６４を連続でスパ
ッタ成膜する。スパッタ成膜時におけるスパッタ粒子角度は、下部非磁性金属膜５２０に
対してほぼ垂直方向とすることが好ましい。スパッタ成膜後はレジスト層を除去する。
【０２５２】
続いて、図４７に示すように、非磁性材料層１１３２の上に、形成すべきＧＭＲ素子１
１３０の高さ寸法ｈ１を規定するレジスト層Ｒ２を形成し、レジスト層Ｒ２に覆われてい
ない非磁性材料層１１３２、フリー磁性層１１３３及び下部非磁性金属膜５２０の一部を
例えばイオンミリングにより除去し、この除去部分に、絶縁反強磁性層１１３４を形成す
る。上記イオンミリング工程により、非磁性材料層１１３２及びフリー磁性層１１３３は
、ＧＭＲ素子１１３０となる素子部にのみ残される。非磁性材料層１１３２とフリー磁性
層１１３３のハイト方向奥側の端面位置は、滑らかに連続している。絶縁反強磁性層１１
３４の形成後は、レジスト層Ｒ２を除去する。
【０２５３】
続いて、絶縁反強磁性層１１３４、非磁性材料層１１３２及び第２絶縁層６２の上に、
第２固定磁性層１１３１ｃ、非磁性中間層１１３１ｂ、第１固定磁性層１１３１ａ及び上
部非磁性金属膜５４０を順に連続成膜する。そして、図４８に示すように、上部非磁性金
属膜５４０の上に、固定磁性層１１３１のトラック幅方向の寸法ＲＴｗを規定するレジス
ト層Ｒ３を形成し、このレジスト層Ｒ３に覆われていないキャップ層１１３６、第１固定
磁性層１１３１ａ、非磁性中間層１１３１ｂ及び第２固定磁性層１１３１ｃを例えばイオ
ンミリング等により除去した後、レジスト層Ｒ３を除去する。この工程により、非磁性材
料層３２の上に、該非磁性材料層３２よりもトラック幅方向の寸法及びハイト方向の寸法
が大きい固定磁性層１１３１（第２固定磁性層１１３１ｃ、非磁性中間層１１３１ｂ、第
１固定磁性層１１３１ａ）と上部非磁性金属膜５４０が残り、ＧＭＲ素子１１３０が形成
される。固定磁性層１１３１及び上部非磁性金属膜５４０のトラック幅方向の両端位置に
は、第２絶縁層６４が露出している。本実施形態では、フリー磁性層１１３３及び非磁性
材料層１１３２と固定磁性層１１３１とのアライメントをとるため、固定磁性層１１３１
のトラック幅方向の寸法ＲＴｗをＧＭＲ素子３０のトラック幅寸法Ｔｗよりも長く設定し
てある。
【０２５４】
続いて、ハイト方向（図示Ｙ方向）の磁場中でアニール処理を施し、絶縁反強磁性層１
１３４と第２固定磁性層１１３１ｃの界面にそれぞれ交換結合磁界を発生させる。このと
き、アニール温度は例えば２７０℃程度であり、印加磁界の大きさは８００ｋＡ／ｍ程度
である。この磁場中アニール処理により、第２固定磁性層１１３１ｃの磁化方向はハイト
方向に対して反平行方向に固定され、第１固定磁性層１１３１ａの磁化方向はハイト方向
に固定される。
【０２５５】
アニール処理後は、露出している第２絶縁層６４及び上部非磁性金属膜５４０上に、固
定磁性層３１及び上部非磁性金属膜５４０の露出面を覆う上部シールド層５０をスパッタ
成膜する。
【０２５６】
以上により、図４４〜図４６に示すＣＰＰ−ＧＭＲヘッド１１０１が完成する。
【０２５７】
以上の第９〜第１１実施形態によっても、固定磁性層２３１、７３１、１１３１の磁化
を強固に固定することができ、センス電流密度を高くして高出力化を図ることが可能であ
る。また、センス電流を流しても反強磁性層２３４、７３４及び絶縁反強磁性層１１３１
が発熱することがなく、素子温度の上昇が抑制されて信頼性が向上する。さらに記録媒体
との対向面でシールド間隔Ｒ−ＧＬを図５５に示す従来よりも狭くすることができ、高分
解能化を図ることができる。
【０２５８】
上記第９〜第１１実施形態と同様に、上述の第３〜第８実施形態においても、反強磁性
層に替えて絶縁反強磁性層を用いることができる。また、第５〜第８実施形態のように固
定磁性層の上面に絶縁反強磁性層を備える場合には、該固定磁性層と絶縁反強磁性層との
間に金属反強磁性層を介在させることにより、より大きな交換結合磁界を得ることができ
る。なお、絶縁反強磁性層は、金属反強磁性層に比べてブロッキング温度が低い傾向にあ
るが、該絶縁反強磁性層はＧＭＲ素子外に配置されていて過度に高温にならないので、絶
縁反強磁性層を用いることによる不具合が生じることもない。
【０２５９】
図４９〜図５１は、本発明によるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド（ＣＰＰ−ＧＭＲヘ
ッド）の第１２実施形態を示している。
【０２６０】
第１２実施形態は、上記説明した第１〜第１１実施形態のようなシングルスピンバルブ
タイプではなく、デュアルスピンバルブタイプのＣＰＰ−ＧＭＲヘッドに本発明を適用し
たものである。
【０２６１】
図４９はＣＰＰ-ＧＭＲヘッド１２０１の構造を素子中央で切断して示す部分断面図、
図５０はＣＰＰ-ＧＭＲヘッド１２０１の構造を記録媒体との対向面側から見て示す部分
断面図、図５１はＧＭＲ素子を上から見て示す模式平面図である。
【０２６２】
ＣＰＰ-ＧＭＲヘッド１２０１は、図１４〜図１６に示す第３実施形態の構造と図３６
〜図３８に示す第７実施形態の構造を上下に組み合わせた積層構造を有するデュアルスピ
ンバルブタイプである。図４９〜図５１において、図１４〜図１６に示す第３実施形態及
び図３６〜図３８に示す第７実施形態と同一の符号を付した層の機能、形状、形成材料及
び膜厚は、第３実施形態及び第７実施形態と同じである。ＣＰＰ-ＧＭＲヘッド１２０１
の各層については、図１４〜図１６に示す第３実施形態及び図３６〜図３８に示す第７実
施形態でそれぞれ説明してあるので、そちらを参照されたい。なお、本実施形態では、上
部非磁性金属膜５４０が反強磁性層７３４上及びバックフィルギャップ層７７０上まで延
びて形成されているが、上部非磁性金属膜２４０としての効果には異なるところがない。
【０２６３】
このＣＰＰ−ＧＭＲヘッド１２０１は、第３実施形態と同じ製造方法で下部シールド層
１０上に、下部非磁性金属膜２２０からバックフィルギャップ層７７０までを形成した後
、第７実施形態と同じ製造方法で第２固定磁性層７３１ｃから上部シールド層１０までを
形成することにより、得られる。
【０２６４】
上記ＣＰＰ−ＧＭＲヘッド１２０１において、上部第１固定磁性層７３１ａの上面に接
している反強磁性層３３４は、センス電流ロスを防止するため、絶縁反強磁性層で形成さ
れていることがより好ましい。反強磁性層３３４が絶縁反強磁性層であれば、下部第１固
定磁性層３３１ａの下面に接している反強磁性層７３４は金属反強磁性層によって形成す
ることができる。
【０２６５】
図５２〜図５４は、本発明によるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド（ＣＰＰ−ＧＭＲヘ
ッド）の第１３実施形態を示している。
【０２６６】
図５２はＣＰＰ-ＧＭＲヘッド１３０１の構造を素子中央で切断して示す部分断面図、
図５３はＣＰＰ-ＧＭＲヘッド１３０１の構造を記録媒体との対向面側から見て示す部分
断面図、図５４はＧＭＲ素子を上から見て示す模式平面図である。
【０２６７】
ＣＰＰ-ＧＭＲヘッド１３０１は、図４２に示す第９実施形態の構造と図４４〜図４６
に示す第１１実施形態の構造を上下に組み合わせた積層構造を有するデュアルスピンバル
ブタイプである。図５２〜図５４において、図４２及び図４４〜図４６と同一の符号を付
した層の機能、形状、形成材料及び膜厚は、第９実施形態及び第１１実施形態と同じであ
る。ＣＰＰ-ＧＭＲヘッド１３０１の各層については、上述の第９実施形態及び第１１実
施形態でそれぞれ説明してあるので、そちらを参照されたい。
【０２６８】
このＣＰＰ−ＧＭＲヘッド１３０１は、第９実施形態と同じ製造方法で下部シールド層
１０上に、下部非磁性金属膜２２０からフリー磁性層２３３までを形成した後、第１１実
施形態と同じ製造方法で上部非磁性材料層７３２から上部シールド層１０までを形成する
ことにより、得られる。
【０２６９】
上記ＣＰＰ−ＧＭＲヘッド１３０１では、フリー磁性層２３３及び非磁性材料層２３２
、７３２よりもハイト方向奥側で下部固定磁性層２３１と上部固定磁性層７３１に接する
反強磁性層２３４'に替えて、下部固定磁性層２３１に接する金属反強磁性層と、上部固
定磁性層７３１に接する絶縁反強磁性層とを備えることもできる。この態様によれば、セ
ンス電流ロスを抑制しつつ、絶縁反強磁性層と下部固定磁性層の結合を良好にすることが
できる。
【０２７０】
以上の第１２及び第１３実施形態によっても、固定磁性層２３１、７３１の磁化を強固
に固定することができ、センス電流密度を高くして高出力化を図ることが可能である。ま
た、センス電流を流しても反強磁性層２３４、７３４が発熱することがなく、素子温度の
上昇が抑制されて信頼性が向上する。さらに記録媒体との対向面でシールド間隔Ｒ−ＧＬ
を図５５に示す従来よりも狭くすることができ、高分解能化を図ることができる。
【０２７１】
上記各実施形態のＣＰＰ−ＧＭＲヘッドは、再生用薄膜磁気ヘッドのみでなく、この再
生用薄膜磁気ヘッド上にさらに記録用のインダクティブヘッドを積層した録再用薄膜磁気
ヘッドにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０２７２】
【図１】本発明の第１実施形態であるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド（ＣＰＰ−ＧＭＲヘッド）の構造を、記録媒体との対向面から見て示す縦断面図である。
【図２】図１の上部大面積非磁性金属膜及び下部大面積非磁性金属膜とＧＭＲ素子の形成範囲を示すＸＹ平面図である。
【図３】図１のIII−III線に沿って切断した断面図である。
【図４】上部シールド層から下部シールド層に向かってセンス電流を流したときに生じる電流経路を示す概念図である。
【図５】図１に示すＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドの製造方法の一工程を示す縦断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態によるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドの構造を素子中央で切断して示す部分断面図である。
【図７】図６に示すＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドの構造を記録媒体との対向面側から見て示す部分断面図である。
【図８】図６に示すＧＭＲ素子を上から見て示す模式平面図である。
【図９】図６〜図８に示すＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドの製造方法の一工程を、（ａ）記録媒体との対向面側から見て示す部分断面図、（ｂ）素子部中央でハイト方向に平行に切断して示す部分断面図である。
【図１０】図９に示す工程後に行なう一工程を、（ａ）記録媒体との対向面側から見て示す部分断面図、（ｂ）素子部中央でハイト方向に平行に切断して示す部分断面図である。
【図１１】図１０に示す工程後に行なう一工程を、（ａ）記録媒体との対向面側から見て示す部分断面図、（ｂ）素子部中央でハイト方向に平行に切断して示す部分断面図である。
【図１２】図１１に示す工程後に行なう一工程を、（ａ）記録媒体との対向面側から見て示す部分断面図、（ｂ）素子部中央でハイト方向に平行に切断して示す部分断面図である。
【図１３】センス電流磁界の向きと固定磁性層の合成磁気モーメントの向きを説明する模式図である。
【図１４】本発明の第３実施形態によるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドの構造を素子中央で切断して示す部分断面図である。
【図１５】図１４に示すＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドの構造を記録媒体との対向面側から見て示す部分断面図である。
【図１６】図１４に示すＧＭＲ素子を上から見て示す模式平面図である。
【図１７】図１４〜図１６に示すＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドの製造方法の一工程を、素子部中央でハイト方向に平行に切断して示す部分断面図である。
【図１８】図１７に示す工程後に行なう一工程を、素子部中央でハイト方向に平行に切断して示す部分断面図である。
【図１９】図１８に示す工程後に行なう一工程を、素子部中央でハイト方向に平行に切断して示す部分断面図である。
【図２０】本発明の第４実施形態によるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドの構造を素子中央で切断して示す部分断面図である。
【図２１】図２０に示すＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドの構造を記録媒体との対向面側から見て示す部分断面図である。
【図２２】図２０に示すＧＭＲ素子を上から見て示す模式平面図である。
【図２３】第１固定磁性層と磁歪増強層とが整合しつつ、その結晶構造に歪みが生じている様子を示す模式図である。
【図２４】図２０〜図２２に示すＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドの製造方法の一工程を、素子部中央でハイト方向に平行に切断して示す部分断面図である。
【図２５】図２４に示す工程後に行なう一工程を、素子部中央でハイト方向に平行に切断して示す部分断面図である。
【図２６】本発明の第５実施形態によるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドの構造を素子中央で切断して示す部分断面図である。
【図２７】図２６に示すＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドの構造を記録媒体との対向面側から見て示す部分断面図である。
【図２８】図２６に示すＧＭＲ素子を上から見て示す平面図である。
【図２９】本発明の第６実施形態によるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドの構造を素子中央で切断して示す部分断面図である。
【図３０】図２９に示すＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドの構造を記録媒体との対向面側から見て示す部分断面図である。
【図３１】図２９に示すＧＭＲ素子を上から見て示す模式平面図である。
【図３２】図２９〜図３１に示すＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドの製造方法の一工程を、素子部中央でハイト方向に平行に切断して示す部分断面図である。
【図３３】図３２に示す工程後に行なう一工程を、素子部中央でハイト方向に平行に切断して示す部分断面図である。
【図３４】図３３に示す工程後に行なう一工程を、素子部中央でハイト方向に平行に切断して示す部分断面図である。
【図３５】図３４に示す工程後に行なう一工程を、素子部中央でハイト方向に平行に切断して示す部分断面図である。
【図３６】本発明の第７実施形態によるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドの構造を素子中央で切断して示す部分断面図である。
【図３７】図３６に示すＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドの構造を記録媒体との対向面側から見て示す部分断面図である。
【図３８】図３６に示すＧＭＲ素子を上から見て示す模式平面図である。
【図３９】本発明の第８実施形態によるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドの構造を素子中央で切断して示す部分断面図である。
【図４０】図３９に示すＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドの構造を記録媒体との対向面側から見て示す部分断面図である。
【図４１】図３９に示すＧＭＲ素子を上から見て示す模式平面図である。
【図４２】本発明の第９実施形態によるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドの構造を素子中央で切断して示す部分断面図である。
【図４３】本発明の第１０実施形態によるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドの構造を素子中央で切断して示す部分断面図である。
【図４４】本発明の第１１実施形態によるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドの構造を素子中央で切断して示す部分断面図である。
【図４５】図４４に示すＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドの構造を記録媒体との対向面側から見て示す部分断面図である。
【図４６】図４４に示すＧＭＲ素子を上から見て示す模式平面図である。
【図４７】図４４〜図４６に示すＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドの製造方法の一工程を、素子部中央でハイト方向に平行に切断して示す部分断面図である。
【図４８】図４７に示す工程後に行なう一工程を、（ａ）記録媒体との対向面側から見て示す部分断面図、（ｂ）素子部中央でハイト方向に平行に切断して示す部分断面図である。
【図４９】本発明の第１２実施形態によるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドの構造を素子中央で切断して示す部分断面図である。
【図５０】図４９に示すＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドの構造を記録媒体との対向面側から見て示す部分断面図である。
【図５１】図４９に示すＧＭＲ素子を上から見て示す模式平面図である。
【図５２】本発明の第１３実施形態によるＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドの構造を素子中央で切断して示す部分断面図である。
【図５３】図５２に示すＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドの構造を記録媒体との対向面側から見て示す部分断面図である。
【図５４】図５２に示すＧＭＲ素子を上から見て示す模式平面図である。
【図５５】従来のＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッドの構造を、記録媒体との対向面から見て示す縦断面図である。
【符号の説明】
【０２７３】
１    ＣＰＰ−ＧＭＲヘッド（ＣＰＰ型巨大磁気抵抗効果ヘッド）
１０    下部シールド層
２０    下部大面積非磁性金属膜
３０    ＧＭＲ素子（巨大磁気抵抗効果素子）
３１    フリー磁性層
３２    非磁性材料層
３３    固定磁性層
３３ａ  第２固定磁性層
３３ｂ  非磁性中間層
３３ｃ  第１固定磁性層
３４    反強磁性層
４０    上部大面積非磁性金属膜
５０    上部シールド層
６１    第１絶縁層
６２    バイアス下地層
６３    ハードバイアス層
６４    第２絶縁層
２０１、３０１、４０１  ＣＰＰ−ＧＭＲヘッド
２２０、５２０    下部非磁性金属膜
２３０、３３０、５３０、７３０、１１３０  ＧＭＲ素子
２３１、３３１、５３１、７３１、１１３１  固定磁性層
２３１ａ、３３１ａ、５３１ａ、７３１ａ、１１３１ａ  第１固定磁性層
２３１ｂ、３３１ｂ、５３１ｂ、７３１ｂ、１１３１ｂ  非磁性中間層
２３１ｃ、３３１ｃ、５３１ｃ、７３１ｃ、１１３１ｃ  第２固定磁性層
２３２、３３２、５３２、７３２、１１３２  非磁性材料層
２３３、３３３、５３３、７３３、１１３３  フリー磁性層
２３４、３３４、５３４、７３４  反強磁性層
２３４'、２３６、１１３４  絶縁反強磁性層
２３７  金属反強磁性層
２４０、５４０、６４０、８４０  上部非磁性金属膜
２７１  第１バックフィルギャップ層
２７２  第２バックフィルギャップ層
３７０、５７０、７７０  バックフィルギャップ層
４３４  磁歪増強層
４４０  Ｒｕ層
５０１、６０１、７０１、８０１  ＣＰＰ−ＧＭＲヘッド
６４１、８４１  第１上部非磁性金属膜
６４１ａ  Ｔａ膜
６４１ｂ  Ｃｒ膜
６４２、８４２  第２上部非磁性金属膜
６５０  メタルマスク層
９０１  ＣＰＰ−ＧＭＲヘッド
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３  レジスト層
Ｔｗ  ＧＭＲ素子のトラック幅寸法
Ｔｗ'   固定磁性層のトラック幅寸法
ｈ１  ＧＭＲ素子の高さ寸法
ｈ２  固定磁性層の高さ寸法
【図１】
2005044489.tif 000003
【図２】
2005044489.tif 000004
【図３】
2005044489.tif 000005
【図４】
2005044489.tif 000006
【図５】
2005044489.tif 000007
【図６】
2005044489.tif 000008
【図７】
2005044489.tif 000009
【図８】
2005044489.tif 000010
【図９】
2005044489.tif 000011
【図１０】
2005044489.tif 000012
【図１１】
2005044489.tif 000013
【図１２】
2005044489.tif 000014
【図１３】
2005044489.tif 000015
【図１４】
2005044489.tif 000016
【図１５】
2005044489.tif 000017
【図１６】
2005044489.tif 000018
【図１７】
2005044489.tif 000019
【図１８】
2005044489.tif 000020
【図１９】
2005044489.tif 000021
【図２０】
2005044489.tif 000022
【図２１】
2005044489.tif 000023
【図２２】
2005044489.tif 000024
【図２３】
2005044489.tif 000025
【図２４】
2005044489.tif 000026
【図２５】
2005044489.tif 000027
【図２６】
2005044489.tif 000028
【図２７】
2005044489.tif 000029
【図２８】
2005044489.tif 000030
【図２９】
2005044489.tif 000031
【図３０】
2005044489.tif 000032
【図３１】
2005044489.tif 000033
【図３２】
2005044489.tif 000034
【図３３】
2005044489.tif 000035
【図３４】
2005044489.tif 000036
【図３５】
2005044489.tif 000037
【図３６】
2005044489.tif 000038
【図３７】
2005044489.tif 000039
【図３８】
2005044489.tif 000040
【図３９】
2005044489.tif 000041
【図４０】
2005044489.tif 000042
【図４１】
2005044489.tif 000043
【図４２】
2005044489.tif 000044
【図４３】
2005044489.tif 000045
【図４４】
2005044489.tif 000046
【図４５】
2005044489.tif 000047
【図４６】
2005044489.tif 000048
【図４７】
2005044489.tif 000049
【図４８】
2005044489.tif 000050
【図４９】
2005044489.tif 000051
【図５０】
2005044489.tif 000052
【図５１】
2005044489.tif 000053
【図５２】
2005044489.tif 000054
【図５３】
2005044489.tif 000055
【図５４】
2005044489.tif 000056
【図５５】
2005044489.tif 000057