(57)【要約】    【課題】シンセティック・ピンド構造のＳＶ膜において、強磁性膜間に強い交換結合を与え、反強磁性膜からの交換結合力を実効的に増大させながら、同時に分流損失を抑える。    【解決手段】ピンド層１４０は、第１の強磁性膜１４１と、第２の強磁性膜１４３と、非磁性金属膜１４２とを含む。第１の強磁性膜１４１は、一面が反強磁性膜１３０と隣接して交換結合を生じる。第２の強磁性膜１４３は、一面が非磁性導電膜１５０の一面と隣接する。非磁性金属膜１４２は、一面が第２の強磁性膜１４３の他面に隣接し、交換結合による磁界Hex1を第２の強磁性膜１４３に伝える。非磁性導電膜１５０は、一面が第２の強磁性膜１４３に隣接する。フリー層１６０は、一面が非磁性導電膜１５０の他面と隣接する。ピンド層１６０は、Ｆｅ及びＮを含有する高抵抗強磁性膜１４１を含んでおり、高抵抗強磁性膜１４１は、非磁性金属膜１４２と反強磁性膜１３０との間に設けられる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピンド層と、反強磁性膜と、非磁性導電膜と、フリー層とを含む磁気抵抗効果素子であって、
前記ピンド層は、第１の強磁性膜と、第２の強磁性膜と、非磁性金属膜とを含んでおり、
前記第１の強磁性膜は、一面が前記反強磁性膜と隣接して交換結合を生じるものであり、
前記第２の強磁性膜は、一面が前記非磁性導電膜の一面と隣接しており、
前記非磁性金属膜は、一面が前記第２の強磁性膜の他面に隣接し、前記交換結合による磁界を、前記第２の強磁性膜に伝えるものであり、
前記非磁性導電膜は、一面が前記第２の強磁性膜に隣接しており、
前記フリー層は、一面が前記非磁性導電膜の他面と隣接しており、
更に、前記ピンド層は、Ｆｅ及びＮを含有する高抵抗強磁性膜を含んでおり、
前記高抵抗強磁性膜は、前記非磁性金属膜と前記反強磁性膜との間に設けられている
磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
請求項１に記載された磁気抵抗効果素子であって、前記高抵抗強磁性膜はＦｅＴａＮでなり、Ｔａの含有量が５（ａｔ％）以下である磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
請求項１または２に記載された磁気抵抗効果素子であって、
前記高抵抗強磁性膜は、前記第１の強磁性膜でなり、一面が前記反強磁性膜と隣接し交換結合する
磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
請求項３に記載された磁気抵抗効果素子であって、前記高抵抗強磁性膜は、他面が前記非磁性金属膜と隣接する前記磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
請求項３に記載された磁気抵抗効果素子であって、前記ピンド層は、第３の強磁性膜を含んでおり、前記第３の強磁性膜は、一面が前記非磁性金属膜に隣接し、他面が前記高抵抗強磁性膜の一面に隣接している磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
請求項１または２に記載された磁気抵抗効果素子であって、前記ピンド層は、更に、第３の強磁性膜を含んでおり、
前記第３の強磁性膜は、一面が前記反強磁性膜と隣接して交換結合を生じ、他面が前記高抵抗強磁性膜の一面に隣接しており、
前記高抵抗強磁性膜は、他面が前記非磁性金属膜と隣接する
磁気抵抗効果素子。
【請求項７】
請求項１または２に記載された磁気抵抗効果素子であって、前記ピンド層は、更に、第３の強磁性膜と、第４の強磁性膜とを含んでおり、
前記第３の強磁性膜は、一面が前記反強磁性膜と隣接して交換結合を生じ、他面が前記高抵抗強磁性膜の一面に隣接しており、
前記第４の強磁性膜は、一面が前記高抵抗強磁性膜の他面と隣接し、他面が前記非磁性金属膜と隣接する
磁気抵抗効果素子。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れかに記載された磁気抵抗効果素子であって、
前記ピンド層は、２つであり、
前記非磁性導電膜は、２つであり、
前記第１のピンド層と第１の非磁性導電膜は、互いに隣接しており、
前記第２のピンド層と第２の非磁性導電膜は、互いに隣接しており、
前記フリー層は、前記第１の非磁性層と前記第２の非磁性導電膜とによって挟まれている
磁気抵抗効果素子。
【請求項９】
磁気抵抗効果素子と、スライダとを含む薄膜磁気ヘッドであって、
前記磁気抵抗効果素子は、請求項１乃至８の何れかに記載されたものでなり、
前記スライダは、前記磁気抵抗効果素子を支持する
薄膜磁気ヘッド。
【請求項１０】
請求項９に記載された薄膜磁気ヘッドであって、
前記磁気抵抗効果素子は、絶縁膜と、磁区制御膜とを備えており、
前記絶縁膜は、前記磁気抵抗効果素子のトラック幅方向の両側面において、上端部が、前記高抵抗強磁性膜と前記反強磁性膜との境界よりは、前記高抵抗強磁性膜側に位置しており、
前記磁区制御膜は、前記絶縁膜の上に設けられている
薄膜磁気ヘッド。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載された薄膜磁気ヘッドであって、更に書き込み素子を有する薄膜磁気ヘッド。
【請求項１２】
薄膜磁気ヘッドと、ヘッド支持装置とを含む磁気ヘッド装置であって、
前記薄膜磁気ヘッドは、請求項９乃至１１の何れかに記載されたものでなり、
前記ヘッド支持装置は、前記薄膜磁気ヘッドを支持する
磁気ヘッド装置。
【請求項１３】
磁気ヘッド装置と、磁気ディスクとを含む磁気記録再生装置であって、
前記磁気ヘッド装置は、請求項１２に記載されたものでなり、
前記磁気ディスクは、前記磁気ヘッド装置との協働により、磁気記録の書込及び読み出しを行う
磁気記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置に関し、より詳細には、スピンバルブ膜の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気抵抗効果素子（以下ＭＲ素子と称する）は、磁気記憶素子、磁気センサまたは薄膜磁気ヘッドなどに用いられる。ＭＲ素子としては、磁性トンネル接合膜（以下ＴＭＲ膜と称する）及び、スピンバルブ膜（以下ＳＶ膜と称する）などを用いた巨大磁気抵抗効果素子（以下ＧＭＲ素子と称する）が知られている。
【０００３】
ＭＲ素子の主要な用途は、薄膜磁気ヘッドであり、その適用の実用レベルでは、ＳＶ膜を用いたものが、現在の主流である。
【０００４】
ＳＶ膜を用いた薄膜磁気ヘッドは、特許文献１、特許文献２などでよく知られているように、磁化自由層（フリー層）、非磁性導電膜、磁化固着層（ピンド層）および反強磁性膜を含んでいる。ヘッドの出力等の特性は、非磁性導電膜の薄膜によって仕切られたピンド層の磁化方向とフリー層の磁化方向のなす角度によって決まる。フリー層の磁化方向はメディアからの磁界の方向に容易に向く。ピンド層は反強磁性膜と交換結合しており、ピンド層の磁化方向は、一方向(Pinned方向)に制御される。交換結合力の大きさ、及び、交換結合力の熱安定性は、ヘッドの特性や信頼性に大きな影響を及ぼすことから、できるだけ大きな交換結合力を発生させることが要求される。この要求から、非常に大きな交換結合が得られる反強磁性膜材料であるＮｉＭｎ合金やＰｔＭｎ合金を用いる提案がなされている。
【０００５】
しかしながら、記録のトラック幅を狭めて高密度化を行うのに不可欠な感度の向上を図るために、フリー層の膜厚を減らすと、ピンド層からの漏洩磁界が動作点のシフトをもたらすようになり、このシフト量を、電流磁界によって精度よく補正することが困難となる。
【０００６】
上述した問題点を解決するための手段の一つとして、特許文献３は、ピンド層において、反強磁性膜と接する強磁性膜を、従来の単膜構造から、強磁性膜／非磁性金属膜／強磁性膜の３膜構造(シンセティック・ピンド構造と称する)とすることにより、二つの強磁性膜間に強い交換結合を与え、反強磁性膜からの交換結合力を実効的に増大させる技術を開示している。このシンセティック・ピンド構造では漏洩磁界を原理的にはゼロにできるので、動作点の確保が容易である。
【０００７】
しかしながら、シンセティック・ピンド構造において、反強磁性膜と接する側の強磁性膜はＧＭＲ効果には寄与せず、センス電流の分流損をもたらし、結果的にＭＲ変化率を低下させるという側面もある。
【０００８】
センス電流の分流損を考慮するだけでよいのであれば、反強磁性膜と接する側の強磁性膜の上に電気絶縁膜を設ければすむのであるが、そうすると、二つの強磁性膜間に強い交換結合を与え、反強磁性膜からの交換結合力を実効的に増大させるというシンセティック・ピンド構造本来の機能が損なわれてしまう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の課題は、シンセティック・ピンド構造のＳＶ膜において、二つの強磁性膜間に強い交換結合を与え、反強磁性膜からの交換結合力を実効的に増大させながら、同時に分流損失を抑えることができるＭＲ素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置を提供することである。
【特許文献１】特公平８-２１１６６号公報
【特許文献２】特開平０６−２３６5２７号公報
【特許文献３】特開２０００−１３７９０６号公報
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するため、本発明に係るＭＲ素子は、ピンド層と、反強磁性膜と、非磁性導電膜と、フリー層とを含む。
【００１１】
前記ピンド層は、第１の強磁性膜と、第２の強磁性膜と、非磁性金属膜とを含んでいる。前記第１の強磁性膜は、一面が前記反強磁性膜と隣接して交換結合を生じる。前記第２の強磁性膜は、一面が前記非磁性導電膜の一面と隣接している。前記非磁性金属膜は、一面が前記第２の強磁性膜の他面に隣接し、前記交換結合による磁界を、前記第２の強磁性膜に伝える。前記非磁性導電膜は、一面が前記第２の強磁性膜に隣接しており、前記フリー層は、一面が前記非磁性導電膜の他面と隣接している。更に、前記ピンド層は、ＦｅＴａＮでなる高抵抗強磁性膜を含んでおり、前記高抵抗強磁性膜は、前記非磁性金属膜と前記反強磁性膜との間に設けられている。
【００１２】
本発明に係るＭＲ素子は、ピンド層と、反強磁性膜と、非磁性導電膜と、フリー層とを含む。即ち、ＳＶ膜構造を有する。ピンド層は、反強磁性膜と隣接して交換結合を生じ、磁化方向がピン止め（固定）される。非磁性導電膜は、ピンド層に隣接しており、フリー層は非磁性導電膜の他面と隣接している。
【００１３】
上記のＳＶ膜構造において、フリー層の磁化方向が外部磁界に応答して回転したとき、ピンド層の固定された磁化方向に対するフリー層の磁化方向の回転角度に応じて、非磁性導電膜を通るセンス電流に対する抵抗値が大きく変化する。薄膜磁気ヘッド等の出力等の特性は、非磁性導電膜によって仕切られたピンド層の磁化方向とフリー層の磁化方向のなす角度によって決まる。
【００１４】
ピンド層は、第１の強磁性膜と、第２の強磁性膜と、非磁性金属膜とを含んでいる。第１の強磁性膜は、一面が反強磁性膜と隣接して交換結合を生じる。第２の強磁性膜は、一面が非磁性導電膜の一面と隣接している。非磁性金属膜は、一面が第２の強磁性膜の他面に隣接し、交換結合による磁界を、第２の強磁性膜に伝える。
【００１５】
上記構造によれば、ピンド層において、第１の強磁性膜／非磁性金属膜／第２の強磁性膜のシンセティック・ピンド構造となる。このため、第１の強磁性膜と、第２の強磁性膜との間に強い交換結合を与え、反強磁性膜からの交換結合力を実効的に増大させることができる。このシンセティック・ピンド構造では漏洩磁界を原理的には動作点をゼロにできるので、動作点の確保が容易である。
【００１６】
シンセティック・ピンド構造では、前述したように、反強磁性膜と接する側の強磁性膜はＧＭＲ効果には寄与せず、センス電流の分流損をもたらし、結果的にＭＲ変化率を低下させる。
【００１７】
そこで、本発明において、ピンド層は、鉄（Ｆｅ）及び窒素（Ｎ）を含有する高抵抗強磁性膜を含んでいる。高抵抗強磁性膜は、前記非磁性金属膜と前記反強磁性膜との間に設けられる。Ｆｅ及びＮを含有する高抵抗強磁性膜は、比抵抗が、従来のシンセティック・ピンド構造に用いられていた強磁性膜ＣｏＦｅの比抵抗との対比において、最小でも、約２倍以上になる。
【００１８】
従って、高抵抗強磁性膜よりは反強磁性膜側において、センス電流が分流するのを高抵抗強磁性膜によって抑制して、センス電流を、非磁性導電膜に集中させ、センス電流の分流損に起因するＭＲ変化率の低下を回避することができる。
【００１９】
本発明では、シンセティック・ピンド構造を構成する非磁性金属膜と、反強磁性膜との間に、Ｆｅ及びＮを含有する高抵抗強磁性膜が介在することになるが、この高抵抗強磁性膜は、交換結合磁界を忠実に伝達するので、シンセティック・ピンド構造による作用を損なうことがない。
【００２０】
高抵抗強磁性膜は、好ましくは、ＦｅＴａＮによって構成する。この場合、Ｔａの含有量が５（ａｔ％）以下（零を含む）であることが好ましい。この範囲であれば、最小でも、従来、シンセティック・ピンド構造で用いられていた強磁性膜CoFeの比抵抗の約２倍以上の比抵抗を確保できる。
【００２１】
第１の強磁性膜は、高抵抗強磁性膜で構成することができる。高抵抗強磁性膜は、一面を反強磁性膜と隣接させて、交換結合させることができる。この場合も、高抵抗強磁性膜は、ＦｅＴａＮで構成することが好ましい。ＦｅＴａＮにおけるＴａの含有量は、５（ａｔ％）以下であることが好ましい。この範囲であれば、高抵抗強磁性膜の比抵抗ρを、従来の２倍以上に保つことができる他、実用上、十分な交換結合磁界を生じさせ、動作を安定性させることができる。
【００２２】
第１の強磁性膜を、高抵抗強磁性膜で構成した場合、高抵抗強磁性膜の他面に、非磁性金属膜を隣接させる構造を採用することができる。
【００２３】
また、第１の強磁性膜を、高抵抗強磁性膜で構成した場合、ピンド層は、第３の強磁性膜を含んでいてもよい。第３の強磁性膜は、一面が非磁性金属膜に隣接し、他面が高抵抗強磁性膜の一面に隣接させる。
【００２４】
別の例として、第３の強磁性膜の一面が反強磁性膜と隣接して交換結合を生じ、第３の強磁性膜の他面に、高抵抗強磁性膜の一面を隣接させる構造をとることもできる。高抵抗強磁性膜の他面は、非磁性金属膜と隣接させる。
【００２５】
更に別の例として、ピンド層は、第３の強磁性膜と、第４の強磁性膜とを含むことができる。第３の強磁性膜は、一面が反強磁性膜と隣接して交換結合を生じ、他面が高抵抗強磁性膜の一面に隣接する。第４の強磁性膜は、一面が高抵抗強磁性膜の他面と隣接し、他面が非磁性金属膜と隣接する。
【００２６】
本発明に係るＭＲ素子は、デュアルタイプであってもよい。デュアルタイプのＭＲ素子では、ピンド層は２つであり、非磁性導電膜も２つである。
【００２７】
第１のピンド層と第１の非磁性導電膜は、互いに隣接し、第２のピンド層と第２の非磁性導電膜は、互いに隣接する。フリー層は、第１の非磁性層と第２の非磁性導電膜とによって挟まれている。
【００２８】
本発明は、更に上述したＭＲ素子を用いた薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置についても開示する。
【００２９】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドでは、ＭＲ素子は、絶縁膜と、磁区制御膜とを備えている。絶縁膜は、ＭＲ素子のトラック幅方向の両側面において、上端部が、前記高抵抗強磁性膜と前記反強磁性膜との境界よりは、前記高抵抗強磁性膜側に位置している。磁区制御膜は絶縁膜の上に設けられている。リード電極膜は前記磁区制御膜の上に設けられる。
【００３０】
上記構造の薄膜磁気ヘッドによれば、リード電極膜及び磁区制御膜に流れるセンス電流が、高抵抗強磁性膜よりは反強磁性膜側に分流するのを、絶縁膜及び高抵抗強磁性膜によって抑制し、センス電流の分流損に起因するＭＲ変化率の低下を回避することができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上述べたように、本発明によれば、シンセティック・ピンド構造のＳＶ膜において、二つの強磁性膜間に強い交換結合を与え、反強磁性膜からの交換結合力を実効的に増大させながら、同時に分流損失を抑えることができるＭＲ素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置を提供することができる。
【００３２】
本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。添付図面は単なる例示に過ぎない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
１．ＭＲ素子
図１は本発明に係るＭＲ素子の膜構造を示す図である。図示のＭＲ素子は、ピンド層１４０と、反強磁性膜１３０と、非磁性導電膜１５０と、フリー層１６０とを含むＳＶ膜構造を有する。
【００３４】
反強磁性膜１３０は、絶縁体１１０の表面に付着された下地膜１２０の一面に隣接して設けられている。図示実施例において、反強磁性膜１３０はＩｒＭｎ膜によって構成されている。
【００３５】
ピンド層１４０は、第１の強磁性膜１４１と、第２の強磁性膜１４３と、非磁性金属膜１４２とを含んでいる。第１の強磁性膜１４１は、一面が反強磁性膜１３０と隣接して交換結合を生じ、交換磁界Hex１を生じる。第２の強磁性膜１４３は、一面が非磁性導電膜１５０の一面と隣接している。第２の強磁性膜１４３は、実施例では、ＣｏＦｅによって構成されている。
【００３６】
非磁性金属膜１４２は、一面が第２の強磁性膜１４３の他面に隣接し、他面は、第１の強磁性膜１４１に隣接している。非磁性金属膜１４２は、第１の強磁性膜１４１と反強磁性膜１３０との間の交換結合による交換結合磁界Hex１を、第２の強磁性膜１４３に伝える。交換結合磁界Hex１によって、第１の強磁性膜１４１が交換結合磁界Hex１と同一の方向に磁化Ｍ１１され、この磁化Ｍ１１が、非磁性金属層１４２を介して第２の強磁性膜１４３に伝達され、第２の強磁性膜１４３が、磁化Ｍ１１とは逆方向に磁化Ｍ１２され、ピン止めされる。非磁性金属膜１４２は、ルテニウムＲｕによって構成される。
【００３７】
非磁性導電膜１５０は、一面が第２の強磁性膜１４３に隣接している。フリー層１６０は、一面が非磁性導電膜１５０の他面と隣接している。図示実施例のフリー層１６０は、ＮｉＦｅで成る強磁性膜１６１と、ＣｏＦｅでなる強磁性膜１６２との積層膜でなり、ＣｏＦｅ膜１６２が非磁性導電膜１５０に隣接している。ＮｉＦｅ膜１６１の表面は、保護膜となるＴａ膜１７０によって覆われている。
【００３８】
フリー層１６０、非磁性導電膜１５０、ピンド層１４０及び反強磁性膜１３０の膜構造及び組成材料等については、既に知られている技術を適用できる。一例をあげると、フリー層１６０及びピンド層１４０は、例えば、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ等で構成され、反強磁性膜１３０は、ＦｅＭｎ、ＭｎＩｒ、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ、ＰｔＭｎＣｒなどによって構成される。非磁性導電膜１５０は、Ｃｕ等を主成分とする導電性材料層で構成される。
【００３９】
ピンド層１４０は、ＦｅＴａＮでなる高抵抗強磁性膜（１４１）を含んでおり、高抵抗強磁性膜（１４１）は、非磁性金属膜１４２と反強磁性膜１３０との間に設けられている。図示実施例において、高抵抗強磁性膜１４１は、第１の強磁性膜１４１を構成しており、従って、この実施例では、高抵抗強磁性膜１４１は、第１の強磁性膜１４１と同義である。高抵抗強磁性膜１４１は、一面を反強磁性膜１３０と隣接させて、交換結合させてある。
【００４０】
上記のＳＶ膜構造において、フリー層１６０の磁化方向が外部磁界に応答して回転したとき、ピンド層１４０において、第２の強磁性膜１４３の固定された磁化Ｍ１２の方向に対するフリー層１６０の磁化方向の回転角度に応じて、非磁性導電膜１５０を通るセンス電流に対する抵抗値が大きく変化する。薄膜磁気ヘッド等の出力等の特性は、非磁性導電膜１５０によって仕切られたピンド層１４０のピン止めされた磁化Ｍ１３の方向と、フリー層１６０の磁化方向のなす角度によって決まる。
【００４１】
ピンド層１４０は、第１の強磁性膜１４１と、第２の強磁性膜１４３と、非磁性金属膜１４２とを含んでいる。第１の強磁性膜１４１は、一面が反強磁性膜１３０と隣接して交換結合し、交換結合磁界を生じる。第１の強磁性膜１４１の他面には、非磁性金属膜１４２が隣接している。
【００４２】
第２の強磁性膜１４３は、一面が非磁性導電膜１５０の一面と隣接している。非磁性金属膜１４２は、一面が第２の強磁性膜１４３の他面に隣接し、交換結合による交換結合磁界Hex１を、第２の強磁性膜１４３に伝え、第２の強磁性膜１４３を、固定された一方向に磁化Ｍ１２する。
【００４３】
上記構造によれば、ピンド層１４０において、第１の強磁性膜１４１／非磁性金属膜１４２／第２の強磁性膜１４３のシンセティック・ピンド構造となる。このため、第１の強磁性膜１４１と、第２の強磁性膜１４３との間に強い交換結合を与え、反強磁性膜１３０からの交換結合力を実効的に増大させることができる。このシンセティック・ピンド構造では漏洩磁界を原理的には動作点をゼロにできるので、動作点の確保が容易である。
【００４４】
本発明においては、ピンド層１４０は、更に、ＦｅＴａＮでなる高抵抗強磁性膜１４１を含んでいる。この構造によれば、ＦｅＴａＮでなる高抵抗強磁性膜１４１よりは反強磁性膜１３０の側において、センス電流が分流するのを高抵抗強磁性膜１４１によって抑制し、センス電流の分流損に起因するＭＲ変化率の低下を回避することができる。
【００４５】
本発明では、シンセティック・ピンド構造を構成する非磁性金属膜１４２と、反強磁性膜１３０との間に、ＦｅＴａＮでなる高抵抗強磁性膜１４１が介在することになるが、ＦｅＴａＮでなる高抵抗強磁性膜１４１は、交換結合磁界Hex１を忠実に伝達するので、シンセティック・ピンド構造による作用を損なうことがない。
【００４６】
高抵抗強磁性膜１４１は、ＦｅＴａＮにおけるＴａの組成比が５（ａｔ％）以下（零を含む）であることが好ましい。この範囲であれば、高抵抗強磁性膜１４１の比抵抗ρを、約５０〜３００（μΩ・ｃｍ）の範囲の値に保つことができる他、実用上十分な約２００（Oe）以上の交換結合磁界を生じさせ、動作を安定性させることができるからである。
【００４７】
図２はＦｅＴａＮにおけるＴａの組成比（ａｔ％）と、交換結合磁界Hex(Oe)との関係を示す実測データであり、図３はＦｅＴａＮにおけるＴａの組成比（ａｔ％）と、比抵抗（μΩ・ｃｍ）との関係を示す実測データである。ＦｅＴａＮの組成は、ＦｅＮを、Ａｒガス及びＮ2ガスの混合雰囲気中で処理することによって得た。Ｎの組成比は、このようにして得られたＦｅＴａＮ膜を、蛍光Ｘ線を用いたスペクトル分析にかけ、Ｔａに相当するスペクトル強度から推定した。この実測データは、図１に示したＭＲ素子において、次の膜構造によって得られたものである。
【実施例１】
【００４８】
絶縁基体１１０：ＳｉＯx
下地膜１２０：ＮｉＣｒ、５ｎｍ
反強磁性膜１３０：ＩｒＭｎ、７ｎｍ
高抵抗強磁性膜１４１：ＦｅＴａＮ、４ｎｍ
高抵抗強磁性膜１４１の表面には、膜厚５ｎｍのＴａ膜を付与した。
【００４９】
まず、図２を参照すると、ＦｅＴａＮにおけるＴａの組成比が５（ａｔ％）以下（零を含む）であれば、約２００（Oe）以上の交換結合磁界Hexを生じさせることができる。従って、動作を安定性させることができる。
【００５０】
図２を見ると、ほぼ、Ｔａの組成比５（ａｔ％）を境界にして、それよりも組成比が小さくなると、交換結合磁界Hexが急激に大きくなり、反対に、組成比が大きくなると、交換結合磁界Hexが急激に低下する。即ち、Ｔａの組成比５（ａｔ％）の付近に、交換結合磁界Hexに関する変曲点があると見ることができる。
【００５１】
次に、図３を参照すると、高抵抗強磁性膜１４１を構成するＦｅＴａＮにおけるＴａの組成比が、０〜５（ａｔ％）の範囲となる領域で、高抵抗強磁性膜１４１の比抵抗ρを、約５０〜３００（μΩ・ｃｍ）の範囲の値に保つことができる。従来、シンセティック・ピンド構造において、強磁性膜として用いられていたＣｏＦｅは、比抵抗ρが１０〜２０（μΩ・ｃｍ）の範囲であるから、本発明によれば、比抵抗ρを、最小（Ｔａ＝０）でも、２倍以上に増大させることができる。
【００５２】
図３に図示するように、Ｔａの組成比を増大させると、比抵抗が増大するから、センス電流の分流阻止という観点からは、Ｔａの含有量は多いほどよい。しかし、図２に示したように、Ｔａの組成比が５（ａｔ％）を超えると、交換結合磁界の強度が、急激に低下する。従って、シンセティック・ピンド構造の機能を確保するためには、Ｔａの組成比は５（ａｔ％）以下でなければならない。
【００５３】
図４は本発明に係るＭＲ素子の別の実施例を示す図である。図において、図１に表れた構成部分と同一性のある構成部分については、同一の参照符号を付してある。この実施例でも、第１の強磁性膜は、高抵抗強磁性膜１４１で構成されている。高抵抗強磁性膜１４１は、一面を反強磁性膜１３０と隣接させて、交換結合させてある。
【００５４】
ピンド層１４０は、第３の強磁性膜１４４を含んでいる。第３の強磁性膜１４４は、一面が非磁性金属膜１４２に隣接し、他面が高抵抗強磁性膜１４１の一面に隣接している。
【００５５】
ピンド層１４０において、高抵抗強磁性膜１４１と反強磁性膜１３０との交換結合によって生じた交換磁界Hex１により、高抵抗強磁性膜１４１及びこれに隣接する第３の強磁性膜１４４が、同じ方向に磁化Ｍ１１、Ｍ１２される。そして、第３の強磁性膜１４４の磁化Ｍ１２が、非磁性金属層１４２を介して第２の強磁性膜１４３に伝達され、第２の強磁性膜１４３が、磁化Ｍ１２とは逆方向に磁化Ｍ１３され、ピン止めされる。
【００５６】
上記のＳＶ膜構造において、フリー層１６０の磁化方向が外部磁界に応答して回転したとき、ピンド層１４０において、第２の強磁性膜１４３のピン止めされた磁化Ｍ１３の方向に対するフリー層１６０の磁化方向の回転角度に応じて、非磁性導電膜１５０を通るセンス電流に対する抵抗値が大きく変化する。薄膜磁気ヘッド等の出力等の特性は、非磁性導電膜１５０によって仕切られたピンド層１４０の磁化Ｍ１２の方向と、フリー層１６０の磁化方向のなす角度によって決まる。
【００５７】
この実施例においても、ピンド層１４０は、高抵抗強磁性膜１４１／第３の強磁性膜１４４／非磁性金属膜１４２／第２の強磁性膜１４３のシンセティック・ピンド構造となる。このため、高抵抗強磁性膜１４１及び第３の強磁性膜１４４と、第２の強磁性膜１４３との間に強い交換結合を与え、反強磁性膜１３０からの交換結合力を実効的に増大させることができる。このシンセティック・ピンド構造では漏洩磁界を原理的には動作点をゼロにできるので、動作点の確保が容易である。
【００５８】
しかも、ピンド層１４０は、ＦｅＴａＮでなる高抵抗強磁性膜１４１を含んでいる。この構造によれば、ＦｅＴａＮでなる高抵抗強磁性膜１４１よりは反強磁性膜１３０の側において、センス電流が分流するのを高抵抗強磁性膜１４１によって抑制し、センス電流を非磁性導電膜１５０に集中させ、センス電流の分流損に起因するＭＲ変化率の低下を回避することができる。次に、具体的な実験データを挙げて説明する。
【実施例２】
【００５９】
実施例２は図４に示した膜構造を持つＭＲ素子である。膜構造は次のとおりである。
絶縁基体１１０：ＳｉＯx
下地膜１２０：ＮｉＣｒ、５ｎｍ
反強磁性膜１３０：ＩｒＭｎ、７ｎｍ
ピンド層１４０
高抵抗強磁性膜１４１：Ｆｅ96Ｔａ4Ｎｘ、２ｎｍ
第３の強磁性膜１４４：ＣｏＦｅ、０．５ｎｍ
非磁性金属膜１４２：Ｒｕ、０．８ｎｍ
第２の強磁性膜１４３：ＣｏＦｅ、２ｎｍ
非磁性導電膜１５０：Ｃｕ、１．９ｎｍ
フリー層１６０
強磁性膜１６２：ＣｏＦｅ、１ｎｍ
強磁性膜１６１：ＮｉＦｅ、２ｎｍ
保護膜１７０：
Ｒｕ、０．５ｎｍ
Ｔａ、２ｎｍ
比較例１
比較例１は図４の膜構造において、高抵抗強磁性膜ＦｅＴａＮを持たないＭＲ素子であり、膜構造は次のとおりである。
【００６０】
絶縁基体１１０：ＳｉＯx
下地膜１２０：ＮｉＣｒ、５ｎｍ
反強磁性膜１３０：ＩｒＭｎ、７ｎｍ
ピンド層１４０
第３の強磁性膜１４４：ＣｏＦｅ、０．５ｎｍ
非磁性金属膜１４２：Ｒｕ、０．８ｎｍ
第２の強磁性膜１４３：ＣｏＦｅ、２ｎｍ
非磁性導電膜１５０：Ｃｕ、１．９ｎｍ
フリー層１６０
強磁性膜１６２：ＣｏＦｅ、１ｎｍ
強磁性膜１６１：ＮｉＦｅ、２ｎｍ
保護膜１７０：
Ｒｕ、０．５ｎｍ
Ｔａ、２ｎｍ
表１は、上記実施例２及び比較例１のＭＲ変化率（％）、シート抵抗Rs（Ω/ｓｑ）、及び、抵抗変化率ｄRs（Ω/ｓｑ）を示している。
【００６１】
【表１】
2005174956.tif 000003
【００６２】
表１に示すように、ＭＲ変化率が、比較例１では１５．２（％）であるが、本発明に係る実施例２によれば、１６．３（％）であり、１．１％の改善効果が得られている。
【００６３】
図４の実施例において、高抵抗強磁性膜１４１が反強磁性膜１３０と交換結合をしている。従って、高抵抗強磁性膜１４１をＦｅＴａＮによって構成し、Ｔａの組成比を５（ａｔ％）以下（零を含む）にすることにより、図２に示したように、約２００（Oe）以上の交換結合磁界Hexを生じさせることができるし、図３に示したように、高抵抗強磁性膜１４１の比抵抗ρを、約５０〜３００（μΩ・ｃｍ）の範囲の値に保つことができる。
【００６４】
図５は本発明に係るＭＲ素子の別の実施例を示す図である。図において、図１に表れた構成部分と同一性のある構成部分については、同一の参照符号を付してある。
【００６５】
この実施例では、ピンド層１４０は、第３の強磁性膜１４４を含んでいる。第３の強磁性膜１４４は、一面が反強磁性膜１３０に隣接し、他面がＦｅＴａＮでなる高抵抗強磁性膜１４１の一面に隣接している。高抵抗強磁性膜１４１の他面は、非磁性金属膜１４２に隣接している。
【００６６】
ピンド層１４０において、第３の強磁性膜１４４と反強磁性膜１３０との交換結合によって生じた交換磁界Hex１により、第３の強磁性膜１４４及びこれに隣接する高抵抗強磁性膜１４１が、同じ方向に磁化Ｍ１１、Ｍ１２される。そして、高抵抗強磁性膜１４１の磁化Ｍ１２が、非磁性金属層１４２を介して第２の強磁性膜１４３に伝達され、第２の強磁性膜１４３が、磁化Ｍ１２とは逆方向に磁化Ｍ１３される。
【００６７】
上記のＳＶ膜構造において、フリー層１６０の磁化方向が外部磁界に応答して回転したとき、ピンド層１４０において、第２の強磁性膜１４３の固定された磁化Ｍ１３の方向に対するフリー層１６０の磁化方向の回転角度に応じて、非磁性導電膜１５０を通るセンス電流に対する抵抗値が大きく変化する。薄膜磁気ヘッド等の出力等の特性は、非磁性導電膜１５０によって仕切られたピンド層１４０の磁化Ｍ１３の方向と、フリー層１６０の磁化方向のなす角度によって決まる。
【００６８】
この実施例において、ピンド層１４０は、第３の強磁性膜１４４及び高抵抗強磁性膜１４１／非磁性金属膜１４２／第２の強磁性膜１４３のシンセティック・ピンド構造となる。このため、第３の強磁性膜１４４及び高抵抗強磁性膜１４１と、第２の強磁性膜１４３との間に強い交換結合を与え、反強磁性膜１３０からの交換結合力を実効的に増大させることができる。このシンセティック・ピンド構造では漏洩磁界を原理的には動作点をゼロにできるので、動作点の確保が容易である。
【００６９】
しかも、ピンド層１４０は、ＦｅＴａＮでなる高抵抗強磁性膜１４１を含んでいる。この構造によれば、ＦｅＴａＮでなる高抵抗強磁性膜１４１よりは反強磁性膜１３０の側において、センス電流が分流するのを高抵抗強磁性膜１４１によって抑制し、センス電流の分流損に起因するＭＲ変化率の低下を回避することができる。
【００７０】
この実施例の場合も、高抵抗強磁性膜１４１をＦｅＴａＮによって構成し、Ｔａの組成比を５（ａｔ％）以下（零を含む）にした場合は、図３に示したように、高抵抗強磁性膜１４１の比抵抗ρを、約５０〜３００（μΩ・ｃｍ）の範囲の値に保つことができる。
【００７１】
図６は本発明に係るＭＲ素子の別の実施例を示す図である。図において、図１に表れた構成部分と同一性のある構成部分については、同一の参照符号を付してある。
【００７２】
図示実施例において、ピンド層１４０は、第３の強磁性膜１４４と、第４の強磁性膜１４５とを含んでいる。第３の強磁性膜１４４は、ＣｏＦｅでなり、一面が反強磁性膜１３０と隣接して交換結合を生じ、他面がＦｅＴａＮでなる高抵抗強磁性膜１４１の一面に隣接する。第４の強磁性膜１４５は、ＣｏＦｅでなり、一面が高抵抗強磁性膜１４１の他面と隣接し、他面が非磁性金属膜１４２と隣接する。
【００７３】
ピンド層１４０において、第３の強磁性膜１４４と反強磁性膜１３０との交換結合によって生じた交換磁界Hex１により、第３の強磁性膜１４４、高抵抗強磁性膜１４１及び第４の強磁性膜１４５が、同じ方向に磁化Ｍ１１、Ｍ１２、Ｍ１３される。そして、第４の強磁性膜１４５の磁化Ｍ１３が、非磁性金属層１４２を介して第２の強磁性膜１４３に伝達され、第２の強磁性膜１４３が、磁化Ｍ１３とは逆方向に磁化Ｍ１４される。
【００７４】
上記のＳＶ膜構造において、フリー層１６０の磁化方向が外部磁界に応答して回転したとき、ピンド層１４０において、第２の強磁性膜１４３の固定された磁化Ｍ１４の方向に対するフリー層１６０の磁化方向の回転角度に応じて、非磁性導電膜１５０を通るセンス電流に対する抵抗値が大きく変化する。薄膜磁気ヘッド等の出力等の特性は、非磁性導電膜１５０によって仕切られたピンド層１４０の磁化Ｍ１４の方向と、フリー層１６０の磁化方向のなす角度によって決まる。
【００７５】
ピンド層１４０は、第３の強磁性膜１４４、高抵抗強磁性膜１４１及び第４の強磁性膜１４５／非磁性金属膜１４２／第２の強磁性膜１４３のシンセティック・ピンド構造となる。このため、第３の強磁性膜１４４、高抵抗強磁性膜１４１及び第４の強磁性膜１４５と、第２の強磁性膜１４３との間に強い交換結合を与え、反強磁性膜１３０からの交換結合力を実効的に増大させることができる。このシンセティック・ピンド構造では漏洩磁界を原理的には動作点をゼロにできるので、動作点の確保が容易である。
【００７６】
しかも、ピンド層１４０は、ＦｅＴａＮでなる高抵抗強磁性膜１４１を含んでいる。この構造によれば、ＦｅＴａＮでなる高抵抗強磁性膜１４１よりは反強磁性膜１３０の側において、センス電流が分流するのを高抵抗強磁性膜１４１によって抑制し、センス電流の分流損に起因するＭＲ変化率の低下を回避することができる。
【００７７】
この実施例も場合も、高抵抗強磁性膜１４１をＦｅＴａＮによって構成し、Ｔａの組成比を５（ａｔ％）以下（零を含む）にした場合は、図３に示したように、高抵抗強磁性膜１４１の比抵抗ρを、約５０〜３００（μΩ・ｃｍ）の範囲の値に保つことができる。
【００７８】
本発明に係るＭＲ素子は、デュアルタイプであってもよい。次に、デュアルタイプのＭＲ素子の具体例について、図面を参照して説明する。
【００７９】
図７はデュアルタイプのＭＲ素子の膜構造を示す図である。デュアルタイプのＭＲ素子は、第１のピンド層１４０と、第２のピンド層１８０との２つの磁化固着、及び、第１の非磁性導電膜１５０と、第２の非磁性導電膜１５１との２つの非磁性導電膜を有している。
【００８０】
第１のピンド層１４０と第１の非磁性導電膜１５０は、互いに隣接し、第１のピンド層１４０と第１の非磁性導電膜１５０は、互いに隣接する。フリー層を構成する強磁性膜１６１は、第１の非磁性導電膜１５０と第２の非磁性導電膜１５１とによって挟まれている。第１のピンド層１４０及び第２のピンド層１８０は、図１に示した膜構造を有する。
【００８１】
第１のピンド層１４０は、第１の強磁性膜１４１と、第２の強磁性膜１４３と、非磁性金属膜１４２とを含んでいる。第１の強磁性膜１４１は、一面が反強磁性膜１３０と隣接して交換結合し、交換結合磁界Hex１を生じる。第１の強磁性膜１４１の他面には、非磁性金属膜１４２が隣接している。
【００８２】
第２の強磁性膜１４３は、一面が非磁性導電膜１５０の一面と隣接している。非磁性金属膜１４２は、一面が第２の強磁性膜１４３の他面に隣接し、交換結合磁界Hex１を、第２の強磁性膜１４３に伝え、第２の強磁性膜１４３を、固定された一方向に磁化Ｍ１２する。
【００８３】
第２のピンド層１８０は、第５の強磁性膜１８１と、第６の強磁性膜１８３と、非磁性金属膜１８２とを含んでいる。第５の強磁性膜１８１は、一面が反強磁性膜１８０と隣接して交換結合し、交換結合磁界Hex２を生じる。第５の強磁性膜１８１の他面には、非磁性金属膜１８２が隣接している。
【００８４】
第６の強磁性膜１８３は、一面が非磁性導電膜１５１の一面と隣接している。非磁性金属膜１８２は、一面が第６の強磁性膜１８３の他面に隣接し、交換結合による交換結合磁界Hex２を、第６の強磁性膜１８３に伝え、第６の強磁性膜１８３を、固定された一方向に磁化Ｍ２２する。第２のピンド層１８０において、第５の強磁性膜１８１は第１のピンド層１４０の第１の強磁性膜１４１に相当し、第６の強磁性膜１８３は第１のピンド層１４０の第２の強磁性膜１４３に相当する。
【００８５】
上記のデュアルタイプのＳＶ膜構造において、フリー層を構成する強磁性膜１６１の磁化方向が外部磁界に応答して回転したとき、第１のピンド層１４０及び第２のピンド層１８０において、第２の強磁性膜１４３及び第６の強磁性膜１８３の固定された磁化Ｍ１２、Ｍ２２の方向に対する強磁性膜１６１の磁化方向の回転角度に応じて、第１及び第２の非磁性導電膜１５０、１５１を通るセンス電流に対する抵抗値が大きく変化する。薄膜磁気ヘッド等の出力等の特性は、第１のピンド層１４０の磁化Ｍ１２、及び、第２のピンド層１８０の磁化Ｍ２２の方向と、フリー層を構成する強磁性膜１６１の磁化方向のなす角度によって決まる。
【００８６】
第１のピンド層１４０において、第１の強磁性膜１４１／非磁性金属膜１４２／第２の強磁性膜１４３のシンセティック・ピンド構造となる。このため、第１の強磁性膜１４１と、第２の強磁性膜１４３との間に強い交換結合を与え、反強磁性膜１３０からの交換結合力を実効的に増大させることができる。
【００８７】
第２のピンド層１８０においても、第５の強磁性膜１８１／非磁性金属膜１８２／第６の強磁性膜１８３のシンセティック・ピンド構造となる。このため、第５の強磁性膜１８１と、第６の強磁性膜１８３との間に強い交換結合を与え、反強磁性膜１３１からの交換結合力を実効的に増大させることができる。
【００８８】
また、第１のピンド層１４０は、ＦｅＴａＮでなる高抵抗強磁性膜１４１を含んでいる。この構造によれば、ＦｅＴａＮでなる高抵抗強磁性膜１４１よりは反強磁性膜１３０の側において、センス電流が分流するのを高抵抗強磁性膜１４１によって抑制し、センス電流の分流損に起因するＭＲ変化率の低下を回避することができる。
【００８９】
第２のピンド層１８０も、ＦｅＴａＮでなる高抵抗強磁性膜１８１を含んでいる。この構造によれば、ＦｅＴａＮでなる高抵抗強磁性膜１８１よりは反強磁性膜１３１の側において、センス電流が分流するのを高抵抗強磁性膜１８１によって抑制し、センス電流の分流損に起因するＭＲ変化率の低下を回避することができる。
【００９０】
高抵抗強磁性膜１４１、１８１はＦｅ及びＮを含有すること、好ましくはＴａを含有すること、Ｔａの好ましい含有量は５（ａｔ％）であることなどは既に述べたとおりである。
【００９１】
図８はデュアルタイプのＭＲ素子の別の膜構造を示す図である。図示実施例において、第１のピンド層１４０及び第２のピンド層１８０は、図４に示した膜構造を有する。従って、第１のピンド層１４０及び第２のピンド層１８０の膜構造及びその動作については、図４を参照して説明した事項がそのまま当てはまる。また、デュアルタイプに特有の構造及び作用については、図７を参照して説明したとおりである。当業者であれば、図４及び図７の説明から、図８のＭＲ素子の構造及び作用を、きわめて容易に理解しえるから、重複説明は省略する。
【００９２】
図９はデュアルタイプのＭＲ素子の更に別の膜構造を示す図である。図示実施例において、第１のピンド層１４０及び第２のピンド層１８０は、図５に示した膜構造を有する。従って、第１のピンド層１４０及び第２のピンド層１８０の膜構造及びその動作については、図５を参照して説明した事項がそのまま当てはまる。また、デュアルタイプに特有の構造及び作用については、図７を参照して説明したとおりである。当業者であれば、図５及び図７の説明から、図９に図示されたデュアルタイプのＭＲ素子の構造及び作用を、きわめて容易に理解しえるから、重複説明は省略する。
【００９３】
図１０はデュアルタイプのＭＲ素子の更に別の膜構造を示す図である。図示実施例において、第１のピンド層１４０及び第２のピンド層１８０は、図６に示した膜構造を有する。従って、第１のピンド層１４０及び第２のピンド層１８０の膜構造及びその動作については、図６を参照して説明した事項がそのまま当てはまる。また、デュアルタイプに特有の構造及び作用については、図７を参照して説明したとおりである。当業者であれば、図６及び図７の説明から、図１０に図示されたデュアルタイプのＭＲ素子の構造及び作用を、きわめて容易に理解しえるから、重複説明は省略する。
【００９４】
図７〜図１０に図示したデュアルタイプのＭＲ素子では、第１のピンド層１４０及び第２のピンド層１８０は、同じ膜構造となっているが、異なる膜構造であってもよい。即ち、図１、４、５、６の膜構造を適宜組み合わせることもできる。あるいは、第１の磁化固着膜１４０及び第２の磁化固着膜１８０の一方についてのみ、本発明を適用してもよい。
【００９５】
次に、実験データを挙げて、デュアルタイプのＭＲ素子の具体例における効果を説明する。
【実施例３】
【００９６】
実施例３は、図８に示した膜構造を持つＭＲ素子において、第２のピンド層１８０の高抵抗強磁性膜１８１を省略し、ＣｏＦｅでなる強磁性膜１８４を反強磁性膜１３１と交換結合させたものである。その膜構造は次のとおりである。
【００９７】
絶縁基体１１０：ＳｉＯx
下地膜１２０：ＮｉＣｒ、５ｎｍ
反強磁性膜１３０：ＩｒＭｎ、７ｎｍ
第１のピンド層１４０
高抵抗強磁性膜１４１：Ｆｅ96Ｔａ4Ｎｘ、２ｎｍ
第３の強磁性膜１４４：ＣｏＦｅ、０．５ｎｍ
非磁性金属膜１４２：Ｒｕ、０．８ｎｍ
第２の強磁性膜１４３：ＣｏＦｅ、２ｎｍ
第１の非磁性導電膜１５０：Ｃｕ、１．９ｎｍ
フリー層の強磁性膜１６１：ＣｏＦｅ、２ｎｍ
第２の非磁性導電膜１５１：Ｃｕ、１．９ｎｍ
第２のピンド層１８０
第２の強磁性膜１８３：ＣｏＦｅ、２ｎｍ
非磁性金属膜１８２：Ｒｕ、０．８ｎｍ
第３の強磁性膜１８４：ＣｏＦｅ、１．５ｎｍ
反強磁性膜１３１：ＩｒＭｎ、７ｎｍ
保護膜１７０：Ｔａ、２ｎｍ
比較例２
比較例２は、図８の膜構造において、高抵抗強磁性膜１４１、１８１を持たないＭＲ素子であり、第３の磁性膜１４４、１８４を反強磁性膜１３０、１３１とそれぞれ交換結合させたものである。その膜構造は次のとおりである。
【００９８】
絶縁基体１１０：ＳｉＯx
下地膜１２０：ＮｉＣｒ、５ｎｍ
反強磁性膜１３０：ＩｒＭｎ、７ｎｍ
第１のピンド層１４０
第３の強磁性膜１４４：ＣｏＦｅ、１．５ｎｍ
非磁性金属膜１４２：Ｒｕ、０．８ｎｍ
第２の強磁性膜１４３：ＣｏＦｅ、２ｎｍ
第１の非磁性導電膜１５０：Ｃｕ、１．９ｎｍ
フリー層の強磁性膜１６１：ＣｏＦｅ、２ｎｍ
第２の非磁性導電膜１５１：Ｃｕ、１．９ｎｍ
第２のピンド層１８０
第２の強磁性膜１８３：ＣｏＦｅ、２ｎｍ
非磁性金属膜１８２：Ｒｕ、０．８ｎｍ
第３の強磁性膜１８４：ＣｏＦｅ、１．５ｎｍ
反強磁性膜１３１：ＩｒＭｎ、７ｎｍ
保護膜１７０：Ｔａ、２ｎｍ
表２は、上記実施例３及び比較例２のＭＲ変化率（％）、シート抵抗Rs（Ω/ｓｑ）、及び、抵抗変化率ｄRs（Ω/ｓｑ）を示している。
【００９９】
【表２】
2005174956.tif 000004
【０１００】
表２に示すように、ＭＲ変化率が、比較例２では２０．３（％）であるが、本発明に係る実施例３によれば、２１．４（％）であり、１.１％の改善効果が得られている。
【０１０１】
２．薄膜磁気ヘッド
図１１は本発明に係る薄膜磁気ヘッドの媒体対向面側の平面図、図１２は図１１に示した薄膜磁気ヘッドの正面断面図、図１３は図１１、図１２に示した薄膜磁気ヘッドの素子部分の拡大断面図である。何れの図面においても、寸法、プロポーション等は、図示の都合上、誇張されまたは省略されている。
【０１０２】
図示された薄膜磁気ヘッドは、スライダ基体５と、電磁変換素子３０、４とを含む。スライダ基体５は、例えば、アルティック（Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ）等のセラミック材料からなり、媒体対向面に浮上特性制御用の幾何学的形状を有している。そのような幾何学的形状の代表例として、実施例では、スライダ基体５の基底面５０に、第１の段部５１、第２の段部５２、第３の段部５３、第４の段部５４、及び、第５の段部５５を備える例を示してある。基底面５０は、矢印Ａで示す空気の流れ方向に対する負圧発生部となり、第２の段部５２及び第３の段部５３は、第１の段部５１から立ち上がるステップ状の空気軸受けを構成する。第２の段部５２及び第３の段部５３の表面は、ＡＢＳ１００となる。
【０１０３】
第４の段部５４は、基底面５０からステップ状に立ち上がり、第５の段部５５は第４の段部５４からステップ状に立ちあがっている。電磁変換素子３、４は第５の段部５５に設けられている。
【０１０４】
電磁変換素子４、３０は、再生素子を構成するＭＲ素子３０と、記録素子４とを含む。記録素子４は、例えば、誘導型磁気変換素子あり、書込用磁極端がＡＢＳ１００に面している。記録素子４は、再生素子を構成するＭＲ素子３と近接して配置され、保護膜４９によって覆われている。
【０１０５】
記録素子４は、第２のシールド膜として兼用された下部磁極層４１と、上部磁極層４５と、記録ギャップ層４２と、薄膜コイル４３、４７とを含む。下部磁極層４１は上部磁極層４５と磁気的に連結されている。記録ギャップ層４２は下部磁極層４１の磁極部分と、上部磁極層４５の磁極部分との間に設けられている。薄膜コイル４３、４７は下部磁極層４１及び上部磁極層４５の間のインナーギャップ内の絶縁膜４８内に、絶縁された状態で配設されている。また、下部磁極層は、第２のシールド膜上に別体として設けてもよい。
【０１０６】
図示実施例において、ＭＲ素子３０のほか、第１のシールド層２８、第２のギャップ層４６１、４６２及び下部磁極層となる第２のシールド層４１を含み、これらは、記録素子４と、スライダ基体５との間に配置されている。ＭＲ素子３０は、図１、４〜１０に図示したＳＶ膜を含んでいる。従って、この実施例によれば、図１、４〜１０を参照して説明したＭＲ素子の作用効果をすべて得ることができる。
【０１０７】
図１４は、図１に示したＭＲ素子を用いた場合の実施例である。ＭＲ素子３０は、絶縁膜３１、３２と、磁区制御膜３３、３４と、リード電極膜３５、３６とを備えている。絶縁膜３１、３２は、ＭＲ素子３０のトラック幅方向の両側面において、上端部が、高抵抗強磁性膜１４１と反強磁性膜１３０との境界よりは、高抵抗強磁性膜１４１の側に位置している。磁区制御膜３３、３４は絶縁膜３１、３２の上に設けられている。リード電極膜３５、３６は磁区制御膜３３、３４の上に設けられる。
【０１０８】
磁区制御膜３３、３４は、フリー層を構成するＮｉＦｅ膜１６１及びＣｏＦｅ膜１６２のバルクハウゼンノイズを防止するためのもので、硬磁性膜が用いられるほか、反強磁性膜と強磁性膜との交換結合膜を用いてもよい。リード電極膜３５、３６はセンス電流を供給するためのもので、例えば、Ａｕなどによって構成される。
【０１０９】
上記構造の薄膜磁気ヘッドによれば、リード電極膜３５、３６及び磁区制御膜３３、３４に流れるセンス電流が、高抵抗強磁性膜１４１よりは反強磁性膜１３０の側に分流するのを、絶縁膜３１、３２及び高抵抗強磁性膜１４１によって抑制し、センス電流の分流損に起因するＭＲ変化率の低下を回避することができる。
【０１１０】
絶縁膜３１、３２は、その上端部が、高抵抗強磁性膜１４１と反強磁性膜１３０との境界よりは上（図において）に達するように設ければよいのであって、必ずしも、図示に限定されない。
【０１１１】
図示は省略するが、図１４に図示した配置に従って、図４〜図１０に図示したＭＲ素子を用いることもできる。
【０１１２】
３．磁気ヘッド装置
図１５は本発明に係る磁気ヘッド装置の正面図、図１６は図１５に示した磁気ヘッド装置の底面図である。図示された磁気ヘッド装置は、図１１〜図１４に示した薄膜磁気ヘッド４００と、ヘッド支持装置６とを含む。ヘッド支持装置６は、金属薄板でなる支持体６１の長手方向の一端にある自由端に、同じく金属薄板でなる可撓体６２を取付け、この可撓体６２の下面に薄膜磁気ヘッド４００を取付けた構造となっている。
【０１１３】
具体的には、可撓体６２は、支持体６１の長手方向軸線と略平行して伸びる２つの外側枠部６２１、６２２と、支持体６１から離れた端において外側枠部６２１、６２２を連結する横枠６２３と、横枠６２３の略中央部から外側枠部６２１、６２２に略平行するように延びていて先端を自由端とした舌状片６２４とを有する。横枠６２３のある方向とは反対側の一端は、支持体６１の自由端付近に溶接等の手段によって取付けられている。
【０１１４】
支持体６１の下面には、例えば半球状の荷重用突起６２５が設けられている。この荷重用突起６２５により、支持体６１の自由端から舌状片６２４へ荷重力が伝えられる。
【０１１５】
薄膜磁気ヘッド４００は、舌状片６２４の下面に接着等の手段によって取付けられている。薄膜磁気ヘッド４００は、ピッチ動作及びロール動作が許容されるように支持されている。
【０１１６】
本発明に適用可能なヘッド支持装置６は、上記実施例に限定するものではなく、これまで提案され、またはこれから提案されることのあるヘッド支持装置を、広く適用できる。例えば、支持体６１と舌状片６２４とを、タブテープ（ＴＡＢ）等のフレキシブルな高分子系配線板を用いて一体化したもの等を用いることもできる。また、従来より周知のジンバル構造を持つものを自由に用いることができる。
【０１１７】
薄膜磁気ヘッド４００は、図１、図４〜図１０に示したＭＲ素子を有し、図１４に示した構造を有しており、従って、図１５、図１６に示した磁気記録再生装置は、図１、図４〜図１０、図１４を参照して説明した作用効果を奏する。
【０１１８】
４．磁気記録再生装置
図１７は、図１５、図１６に示した磁気ヘッド装置を用いた磁気記録再生装置の斜視図である。図示された磁気記録再生装置は、軸７０の回りに回転可能に設けられた磁気ディスク７１と、磁気ディスク７１に対して情報の記録及び再生を行う薄膜磁気ヘッド７２と、薄膜磁気ヘッド７２を磁気ディスク７１のトラック上に位置決めするためのアッセンブリキャリッジ装置７３とを備えている。
【０１１９】
アセンブリキャリッジ装置７３は、軸７４を中心にして回動可能なキャリッジ７５と、このキャリッジ７５を回動駆動する例えばボイスコイルモータ(VＣＭ)からなるアクチュエータ７６とから主として構成されている。
【０１２０】
キャリッジ７５には、軸７４の方向にスタックされた複数の駆動アーム７７の基部が取り付けられており、各駆動アーム７７の先端部には、薄膜磁気ヘッド７２を搭載したヘッドサスペンションアッセンブリ７８が固着されている。各ヘッドサスペンションアセンブリ７８は、その先端部に有する薄膜磁気ヘッド７２が、各磁気ディスク７１の表面に対して対向するように駆動アーム７７の先端部に設けられている。
【０１２１】
駆動アーム７７、ヘッドサスペンションアッセンブリ７８及び薄膜磁気ヘッド７２が、図１５、図１６を参照して説明した磁気ヘッド装置を構成する。薄膜磁気ヘッド７２は、図１、図４〜図１０に示したＭＲ素子を有し、図１４に示した構造を有しており、従って、図１７に示した磁気記録再生装置は、図１、図４〜図１０、図１４を参照して説明した作用効果を奏する。
【０１２２】
以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を採り得ることは自明である。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】本発明に係るＭＲ素子の膜構造を示す図である。
【図２】ＦｅＴａＮにおけるＴａの組成比（ａｔ％）と、交換結合磁界Hex(Oe)との関係を示す実測データである。
【図３】ＦｅＴａＮにおけるＴａの組成比（ａｔ％）と、比抵抗（μΩ・ｃｍ）との関係を示す実測データである。
【図４】本発明に係るＭＲ素子の別の膜構造を示す図である。
【図５】本発明に係るＭＲ素子の更に別の膜構造を示す図である。
【図６】本発明に係るＭＲ素子の更に別の膜構造を示す図である。
【図７】デュアルタイプのＭＲ素子の膜構造を示す図である。
【図８】デュアルタイプのＭＲ素子の別の膜構造を示す図である。
【図９】デュアルタイプのＭＲ素子の更に別の膜構造を示す図である。
【図１０】デュアルタイプのＭＲ素子の更に別の膜構造を示す図である。
【図１１】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの媒体対向面側の平面図である。
【図１２】図１１に示した薄膜磁気ヘッドの正面断面図である。
【図１３】図１１、図１２に示した薄膜磁気ヘッドの素子部分の拡大断面図である。
【図１４】図１に示したＭＲ素子を用いた場合の実施例である。
【図１５】本発明に係る磁気ヘッド装置の正面図である。
【図１６】図１５に示した磁気ヘッド装置の底面図である。
【図１７】図１５、図１６に示した磁気ヘッド装置を用いた磁気記録再生装置の斜視図である。
【符号の説明】
【０１２４】
１３０            反強磁性膜
１４０            ピンド層
１４１            第１の強磁性膜
１４２            非磁性金属膜
１４３            第２の強磁性膜
１５０            非磁性導電膜
１６０            フリー層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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