(57)【要約】【課題】  より大きな抵抗変化量が得られ、高記録密度化に対応可能な磁気抵抗効果素子およびこれを備えた薄膜磁気ヘッドを提供する。【解決手段】  互いに反平行な磁化方向を示す第１および第２の磁化固着膜２３１，２３３のうち磁化自由層２５から遠い側の第２の磁化固着膜２３３を、例えばタンタル（Ｔａ），クロム（Ｃｒ）およびバナジウム（Ｖ）のうちの少なくとも１つを含む材料により構成し、０．２５以下のバルク散乱係数を示すようにする。これにより、磁化自由層２５と第１の固着膜２３１との間で発生する抵抗変化量を打ち消すように作用する第２の磁化固着膜２３３によるバルク散乱効果が抑制され、抵抗変化率ΔＲ／Ｒが向上し、より高い記録密度で記録された磁気情報の読み出しが可能となる。【選択図】      図５
2005277214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定方向に固着された磁化方向を示す第１の磁化固着膜と、この第１の磁化固着膜の磁化方向とは反対方向に固着された磁化方向を示すと共に０．２５以下のバルク散乱係数を示す第２の磁化固着膜とを有する磁化固着層と、
前記第１の磁化固着膜の、前記第２の磁化固着膜とは反対側に設けられ、外部磁界に応じて変化する磁化方向を示す磁化自由層と、
前記磁化固着層および磁化自由層に対し、積層面と直交する方向にセンス電流を流す電流経路と
を備えたことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
前記第２の磁化固着膜は、０．２０以下のバルク散乱係数を示す
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
一定方向に固着された磁化方向を示す第１の磁化固着膜と、この第１の磁化固着膜の磁化方向とは反対向きに固着された磁化方向を示すと共にタンタル（Ｔａ），クロム（Ｃｒ）およびバナジウム（Ｖ）のうちの少なくとも１つを含む第２の磁化固着膜とを含む磁化固着層と、
前記第１の磁化固着膜の、前記第２の磁化固着膜とは反対側に設けられ、外部磁界に応じて変化する磁化方向を示す磁化自由層と、
前記磁化固着層および磁化自由層に対し、積層面と直交する方向にセンス電流を流す電流経路と
を備えたことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
前記第２の磁化固着膜は、０．２５以下のバルク散乱係数を示す
ことを特徴とする請求項３に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
前記第２の磁化固着膜は、０．２０以下のバルク散乱係数を示す
ことを特徴とする請求項３に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
前記タンタル（Ｔａ）の含有量は、前記第２の磁化固着膜のうちの１原子パーセント以上１１．８原子パーセント以下である
ことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項７】
前記クロム（Ｃｒ）の含有量は、前記第２の磁化固着膜のうちの１３原子パーセント以上２６．５原子パーセント以下である
ことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項８】
前記バナジウム（Ｖ）の含有量は、前記第２の磁化固着膜のうちの１３原子パーセント以上２９．４原子パーセント以下である
ことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項９】
前記第２の磁化固着膜は、さらに、
鉄（Ｆｅ），コバルト（Ｃｏ），ニッケル（Ｎｉ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１つを含む
ことを特徴とする請求項３から請求項８のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１０】
前記コバルトと前記鉄との組成比が９：１である
ことを特徴とする請求項９に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１１】
前記第１および第２の磁化固着膜は、非磁性膜を介して互いに交換結合している
ことを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１２】
さらに、前記第２の磁化固着膜の、前記第１の磁化固着膜と反対側に、前記第２の磁化固着膜の磁化方向を固着する反強磁性層を備えた
ことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１３】
さらに、前記磁化固着層と前記磁化自由層との間に中間層を備えた
ことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１４】
前記電流経路は、積層面と直交する方向に前記磁化固着層および磁化自由層を挟むように対向配置された第１および第２の電極層である
ことを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子を有することを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項１６】
請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子を有する薄膜磁気ヘッドが一側面に設けられた磁気ヘッドスライダと、
この磁気ヘッドスライダが一端に取り付けられたサスペンションと
を有することを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１７】
請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子を有する薄膜磁気ヘッドが一側面に設けられた磁気ヘッドスライダと、
この磁気ヘッドスライダが一端に取り付けられたサスペンションと、
このサスペンションの他端を支持するアームと
を含むことを特徴とするヘッドアームアセンブリ。
【請求項１８】
磁気記録媒体と、ヘッドアームアセンブリとを備えた磁気ディスク装置であって、
前記ヘッドアームアセンブリは、
請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子を有する薄膜磁気ヘッドが一側面に設けられた磁気ヘッドスライダと、
この磁気ヘッドスライダが一端に取り付けられたサスペンションと、
このサスペンションの他端を支持するアームと、
を含むことを特徴とする磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巨大磁気抵抗効果を発現する磁気抵抗効果素子ならびにそれを搭載した薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置に関し、特に、使用時において積層方向に電流が流れるように構成された磁気抵抗効果素子ならびにそれを備えた薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ハードディスクなどの磁気記録媒体の情報を再生するにあたっては、磁気抵抗（ＭＲ：Magnetoresistive）効果を示すＭＲ素子を備えた薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。近年では、磁気記録媒体の高記録密度化が進んでおり、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ：Giant Magnetoresistive）効果を示す巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）利用した薄膜磁気ヘッドが一般的である。このようなＧＭＲ素子としては、例えば、スピンバルブ（ＳＶ：spin valve）型のＧＭＲ素子がある。
【０００３】
このＳＶ型のＧＭＲ素子は、非磁性の中間層を介して、磁化方向が一定方向に固着された磁性層（磁化固着層）と、磁化方向が外部からの信号磁界に応じて変化する磁性層（磁化自由層）とが積層された構造のＳＶ膜を有しており、再生動作の際には、例えばセンス電流が積層面内方向に流れるように構成されている。このようなＧＭＲ素子は、特に、ＣＩＰ（Current in Plane）−ＧＭＲ素子と呼ばれる。この場合、ＳＶ膜の２つの磁性層（磁化固着層および磁化自由層）における磁化方向の相対角度に応じてセンス電流を流した際に電気抵抗（すなわち電圧）が変化するようになっている。
【０００４】
最近では、さらなる記録密度の向上に対応するため、再生動作の際に、センス電流がＳＶ膜の積層方向に流れるように構成されたＣＰＰ（Current Perpendicular to the Plane）−ＧＭＲ素子を有する薄膜磁気ヘッドの開発が進められている。このようなＣＰＰ−ＧＭＲ素子は、一般的に、ＳＶ膜と、このＳＶ膜を、絶縁膜を介して再生トラック幅方向に対応する方向に挟んで対向するように配置された一対の磁区制御膜と、これらＳＶ膜および一対の磁区制御膜を積層方向に沿って挟むように形成された上部および下部電極とを有している。上部および下部電極は、上部および下部シールド膜を兼ねている。このような構成を有するＣＰＰ−ＧＭＲ素子は、再生トラック幅方向の寸法を小さくした場合にＣＩＰ−ＧＭＲ素子と比べて高出力が得られるなどの利点を有している。具体的には、ＣＩＰ−ＧＭＲ素子では、面内方向にセンス電流を流すので、再生トラック幅方向の寸法が狭小化するのに伴いセンス電流が通過する感磁部分が微小となり、電圧変化量が小さくなってしまうのに対し、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子であれば積層方向にセンス電流を流すので、再生トラック幅方向の狭小化による電圧変化量に対する影響は少ないのである。このような背景から、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子は、さらなる記録密度の向上に対応可能なものとしての期待が高まっている。
【０００５】
特に、磁化固着層が、互いに反平行に固着された磁化方向を有する２つの強磁性膜（第１および第２の磁化固着膜）とこの間に設けられた非磁性膜とを有する３層構造のシンセティック型をなす場合には、そのネットモーメントが低減されて外部磁界が印加されても磁化方向は回転し難くなるうえ、２つの強磁性膜同士の交換結合が生じるので、磁化方向が安定する。加えて、ネットモーメントが低減することにより、磁気ヘッド内の静磁界が小さくなり、出力波形の対称性が改善される。このようなシンセティック型の磁化固着層を備えたシンセティック型ＣＰＰ−ＧＭＲ素子は、その構造上の特徴により、磁気記録情報の再生手段として優れた性能を発揮することができる。
【０００６】
ＣＰＰ−ＧＭＲ素子に関する先行技術としては、例えば、磁化自由層や磁化固着層を、強磁性膜と非磁性膜とが交互に積層した多層構造としたものが開示されている（例えば特許文献１参照。）。このような多層構造とすることでスピン依存散乱効果を高め、大きな出力を得るようにしている。また、シンセティック型の磁化固着層を備え、この磁化固着層を構成する２つの磁化固着膜のうちの少なくとも一方が、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）からなる中間層を含むマルチ構造（具体的には「コバルト（Ｃｏ）／ＮｉＦｅ／コバルト（Ｃｏ）」という構造）を有するようにしたＣＩＰ−ＧＭＲ素子が、例えば特許文献２に開示されている。この場合、自由層と磁化固着層との間の強磁性結合磁界を低減し、高い磁気抵抗変化率を得ることができる。さらに、バルク散乱係数βが負である材料を自由層および磁化固着層のうちの少なくとも一方に用いると共に、界面散乱係数γが負である材料を自由層および磁化固着層の間に挟まれた非磁性中間層に用いるようにしたシンセティック型のＣＰＰ−ＧＭＲ素子が、例えば特許文献３に開示されている。このような構成は、より大きな磁気抵抗変化率を得ることを目的としている。
【特許文献１】特開２００２−０９２８２６号公報
【特許文献２】特開２００１−０５２３１７号公報
【特許文献３】特開２００３−２９８１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のシンセティック型ＣＰＰ−ＧＭＲ素子では、第１および第２の磁化固着層の磁化が互いに反平行に結合した構造を有していることから、ネットモーメントが低減されて磁化方向の安定化を図ることができる一方で、ＳＶ膜に対して積層方向に電流を流すことから、その構造上の特徴に起因して、その抵抗変化量の一部を損失してしまうという問題を生じていた。すなわち、第１の磁化固着膜と磁化自由層との間に生じるＧＭＲ効果による抵抗変化量（電圧変化量）と、第１の磁化固着膜とは反対向きの磁化方向を示す第２の磁化固着膜と磁化自由層との間に生じるＧＭＲ効果による抵抗変化量（電圧変化量）とが、互いにその一部を打ち消し合うこととなっていた。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、より大きな抵抗変化量が得られ、高記録密度化に対応可能な磁気抵抗効果素子ならびにそれを搭載した薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の観点の磁気抵抗効果素子は、一定方向に固着された磁化方向を示す第１の磁化固着膜と、この第１の磁化固着膜の磁化方向とは反対方向に固着された磁化方向を示すと共に０．２５以下のバルク散乱係数を示す第２の磁化固着膜とを有する磁化固着層と、第１の磁化固着膜の、第２の磁化固着膜とは反対側に設けられ、外部磁界に応じて変化する磁化方向を示す磁化自由層と、磁化固着層および磁化自由層に対し、積層面と直交する方向にセンス電流を流す電流経路とを備えるように構成されたものである。また、本発明の第１の観点の薄膜磁気ヘッドは上記の磁気抵抗効果素子を有するものであり、本発明の第１の観点のヘッドジンバルアセンブリは、そのような薄膜磁気ヘッドが一側面に設けられた磁気ヘッドスライダと、この磁気ヘッドスライダが一端に取り付けられたサスペンションとを有するものである。本発明の第１の観点のヘッドアームアセンブリは、上記のヘッドジンバルアセンブリと、上記のサスペンションの他端を支持するアームとを含むようにしたものである。さらに、本発明の第１の観点の磁気ディスク装置は、磁気記録媒体と、上記のヘッドアームアセンブリとを備えるようにしたものである。
【００１０】
本発明の第１の観点の磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置では、第１および第２の磁化固着膜のうち磁化自由層から遠い側の第２の磁化固着膜が０．２５以下のバルク散乱係数を示すように構成したので、磁化自由層と第１の固着膜との間で発生する抵抗変化量を打ち消すように作用する第２の磁化固着膜によるバルク散乱効果が抑制される。
【００１１】
本発明の第１の観点の磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置では、第２の磁化固着膜が特に０．２０以下のバルク散乱係数を示すように構成することが望ましい。
【００１２】
本発明の第２の観点の磁気抵抗効果素子は、一定方向に固着された磁化方向を示す第１の磁化固着膜と、この第１の磁化固着膜の磁化方向とは反対向きに固着された磁化方向を示すと共にタンタル（Ｔａ），クロム（Ｃｒ）およびバナジウム（Ｖ）のうちの少なくとも１つを含む第２の磁化固着膜とを含む磁化固着層と、第１の磁化固着膜の、第２の磁化固着膜とは反対側に設けられ、外部磁界に応じて変化する磁化方向を示す磁化自由層と、磁化固着層および磁化自由層に対し、積層面と直交する方向にセンス電流を流す電流経路とを備えるように構成されたものである。ここで、第２の磁化固着膜が０．２５以下、特に０．２０以下のバルク散乱係数を示すように構成することが望ましい。本発明の第２の観点の薄膜磁気ヘッドは上記の磁気抵抗効果素子を有するものであり、本発明の第２の観点のヘッドジンバルアセンブリは、そのような薄膜磁気ヘッドが一側面に設けられた磁気ヘッドスライダと、この磁気ヘッドスライダが一端に取り付けられたサスペンションとを有するものである。本発明の第２の観点のヘッドアームアセンブリは、上記のヘッドジンバルアセンブリと、上記のサスペンションの他端を支持するアームとを含むようにしたものである。さらに、本発明の第２の観点の磁気ディスク装置は、磁気記録媒体と、上記のヘッドアームアセンブリとを備えるようにしたものである。
【００１３】
本発明の第２の観点の磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置では、第１および第２の磁化固着膜のうち磁化自由層から遠い側の第２の磁化固着膜がタンタル（Ｔａ），クロム（Ｃｒ）およびバナジウム（Ｖ）のうちの少なくとも１つを含むように構成したので、磁化自由層と第１の固着膜との間で発生する抵抗変化量を打ち消すように作用する第２の磁化固着膜によるバルク散乱効果が抑制される。
【００１４】
本発明の第１および第２の観点の磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置では、タンタルの含有量が、第２の磁化固着膜のうちの１原子パーセント以上１１．８原子パーセント以下であり、クロムの含有量が、第２の磁化固着膜のうちの１３原子パーセント以上２６．５原子パーセント以下であり、バナジウムの含有量が、第２の磁化固着膜のうちの１３原子パーセント以上２９．４原子パーセント以下であることが望ましい。第２の磁化固着膜は、さらに、鉄（Ｆｅ），コバルト（Ｃｏ），ニッケル（Ｎｉ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１つを含むものによって構成することできる。その場合、コバルトと鉄との組成比は、例えば９：１である。
【００１５】
本発明の第１および第２の観点の磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置では、第１および第２の磁化固着膜が、非磁性膜を介して互いに交換結合していることが望ましい。さらに、第２の磁化固着膜の、第１の磁化固着膜と反対側に、第２の磁化固着膜の磁化方向を固着する反強磁性層を有することが好ましい。さらに、磁化固着層と磁化自由層との間には中間層を備えている。また、電流経路は、積層面と直交する方向に磁化固着層および磁化自由層を挟むように対向配置された第１および第２の電極層によって構成されている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の第１の観点の磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置によれば、一定方向に固着された磁化方向を示す第１の磁化固着膜と、この第１の磁化固着膜の磁化方向とは反対方向に固着された磁化方向を示すと共に０．２５以下のバルク散乱係数を示す第２の磁化固着膜とを含む磁化固着層と、第１の磁化固着膜の、第２の磁化固着膜とは反対側に設けられ、外部磁界に応じて変化する磁化方向を示す磁化自由層と、磁化固着層および磁化自由層に対し、積層面と直交する方向にセンス電流を流す電流経路とを備えるようにしたので、第２の磁化固着膜に起因する抵抗変化量の減少を抑制することができる。したがって、全体としての抵抗変化量が増加することにより抵抗変化率が向上し、より高い記録密度に対応することが可能となる。特に、第２の磁化固着膜が０．２０以下のバルク散乱係数を示すように構成すると、より大きな抵抗変化量が得られ、よりいっそうの高記録密度化への対応が可能となる。
【００１７】
本発明の第２の観点の磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置によれば、一定方向に固着された磁化方向を示す第１の磁化固着膜と、この第１の磁化固着膜の磁化方向とは反対向きに固着された磁化方向を示すと共にタンタル（Ｔａ），クロム（Ｃｒ）およびバナジウム（Ｖ）のうちの少なくとも１つを含む第２の磁化固着膜とを含む磁化固着層と、第１の磁化固着膜の、第２の磁化固着膜とは反対側に設けられ、外部磁界に応じて変化する磁化方向を示す磁化自由層と、磁化固着層および磁化自由層に対し、積層面と直交する方向にセンス電流を流す電流経路とを備えるようにしたので、第２の磁化固着膜に起因する抵抗変化量の減少を抑制することができる。したがって、全体としての抵抗変化量が増加することにより抵抗変化率が向上し、より高い記録密度に対応することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
最初に、図１ないし図５を参照して、本発明の一実施の形態に係る磁気抵抗効果素子ならびにそれを備えた薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置の構成について以下に説明する。
【００２０】
図１は、本実施の形態に係る磁気ディスク装置の内部構成を表す斜視図である。この磁気ディスク装置は、図１に示したように、例えば筐体１００の内部に、情報が記録されることとなる磁気記録媒体としての磁気記録媒体２００と、この磁気記録媒体２００への情報の記録およびその情報の再生を行うためのヘッドアームアセンブリ（ＨＡＡ；Head Arm Assembly）３００とを備えるようにしたものである。ＨＡＡ３００は、ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ；Head Gimbals Assembly）２と、このＨＧＡ２の基部を支持するアーム３と、このアーム３を回動させる動力源としての駆動部４とを備えている。ＨＧＡ２は、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッド１（後出）が一側面に設けられた磁気ヘッドスライダ（以下、単に「スライダ」という。）２Ａと、このスライダ２Ａが一端に取り付けられたサスペンション２Ｂとを有するものである。このサスペンション２Ｂの他端（スライダ２Ａとは反対側の端部）は、アーム３によって支持されている。アーム３は、筐体１００に固定された固定軸５を中心軸としてベアリング６を介して回動可能なように構成されている。駆動部４は、例えばボイスコイルモータなどからなる。なお、通常、磁気ディスク装置は、図１に示したように複数の磁気記録媒体２００を備えており、各磁気記録媒体２００の記録面（表面および裏面）のそれぞれ対応してスライダ２Ａが配設されるようになっている。各スライダ２Ａは、各磁気記録媒体２００の記録面と平行な面内において、再生トラックを横切る方向（Ｘ方向）に移動することができる。一方、磁気記録媒体２００は、筐体１００に固定されたスピンドルモータ７を中心とし、Ｘ方向に対してほぼ直交する方向に回転するようになっている。磁気記録媒体２００の回転およびスライダ２Ａの移動により磁気記録媒体２００に情報が記録され、または記録された情報が読み出されるようになっている。
【００２１】
図２は、図１に示したスライダ２Ａの構成を表すものである。このスライダ２Ａは、例えば、アルティック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）よりなるブロック状の基体８を有している。この基体８は、例えば、ほぼ六面体状に形成されており、そのうちの一面が磁気記録媒体２００の記録面に近接して対向するように配置されている。磁気記録媒体２００の記録面と対向する面が記録媒体対向面（エアベアリング面ともいう。）９であり、磁気記録媒体２００が回転すると、記録面と記録媒体対向面９との間に生じる空気流に起因する揚力により、スライダ２Ａが記録面との対向方向（Ｙ方向）に沿って記録面から浮上し、記録媒体対向面９と磁気記録媒体２００との間に一定の隙間ができるようになっている。基体８の記録媒体対向面９に対する一側面には、薄膜磁気ヘッド１が設けられている。
【００２２】
図３は、薄膜磁気ヘッド１の構成を分解して表す斜視図である。図４は、図３に示したＩＶ−ＩＶ線に沿った矢視方向の構造を表す断面図である。図３および図４に示したように、薄膜磁気ヘッド１は、磁気記録媒体２００に記録された磁気情報を再生する再生ヘッド部１Ａと、磁気記録媒体２００の記録トラックに磁気情報を記録する記録ヘッド部１Ｂとが一体に構成されたものである。
【００２３】
図３および図４に示したように、再生ヘッド部１Ａは、積層方向にセンス電流が流れるように構成されたＣＰＰ（Current Perpendicular to the Plane）−ＧＭＲ（Giant Magnetoresistive）構造をなす磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子という。）１０を有している。具体的には、記録媒体対向面９に露出した面において、例えば基体８の上に、下部電極１１と、ＭＲ膜２０および一対の磁区制御膜１２と、絶縁膜１３と、上部電極１４とが順に積層された構造となっている。なお、図３および図４では図示しないが、後述するように、一対の磁区制御膜１２とＭＲ膜２０との間および一対の磁区制御膜１２と下部電極１１との間には一対の絶縁膜１５が設けられている。また、絶縁膜１３は、ＸＹ平面において、記録媒体対向面９を除くＭＲ膜２０の周囲を取り囲むように設けられており、詳細には、ＭＲ膜２０をＸ方向に挟んで対向する第１の部分１３Ａ（図３参照）と、ＭＲ膜２０を挟んで記録媒体対向面９とは反対側の領域を占める第２の部分１３Ｂ（図４参照）との２つの部分から構成されている。下部電極１１および上部電極１４は、例えば、厚みがそれぞれ１μｍ〜３μｍであり、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）などの磁性金属材料によりそれぞれ構成されている。これら下部電極１１および上部電極１４は、ＭＲ膜２０を積層方向（Ｚ方向）に挟んで対向し、ＭＲ膜２０に不要な磁界の影響が及ばないように機能する。さらに、下部電極１１はパッド１１Ｐと接続され、上部電極１４はパッド１４Ｐと接続されており、ＭＲ膜２０に対して積層方向（Ｚ方向）に電流を流す電流経路としての機能も有している。ＭＲ膜２０は、磁性材料を含む金属膜が多数積層されたシンセティック型スピンバルブ（ＳＶ）構造を有し、磁気記録媒体２００に記録された磁気情報を読み出す機能を有するものである。一対の磁区制御膜１２は、磁気記録媒体２００の再生トラック幅方向に対応する方向（Ｘ方向）に沿ってＭＲ膜２０を挟んで対向するように配置されている。このような構成をなす再生ヘッド部１Ａでは、磁気記録媒体２００からの信号磁界に応じてＭＲ膜２０の電気抵抗が変化することを利用して、記録情報を読み出すようになっている。このＭＲ膜２０の詳細な構成については後述する。絶縁膜１３および絶縁層１６は、例えば厚みがそれぞれ１０ｎｍ〜１００ｎｍであり、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの絶縁材料によりそれぞれ構成されている。絶縁膜１３は、主に、下部電極１１と上部電極１４とを電気的に絶縁するためのものであり、絶縁層１６は、再生ヘッド部１Ａと記録ヘッド部１Ｂとを電気的に絶縁するものである。
【００２４】
続いて、記録ヘッド部１Ｂの構成について説明する。図３および図４に示したように、記録ヘッド部１Ｂは、再生ヘッド部１Ａの絶縁層１６の上に形成されており、下部磁極４１と、記録ギャップ層４２、ポールチップ４３、コイル４４、絶縁層４５、連結部４６および上部磁極４７を有している。
【００２５】
下部磁極４１は、例えば、ＮｉＦｅなどの磁性材料よりなり、絶縁層１６の上に形成されている。記録ギャップ層４２は、Ａｌ2Ｏ3などの絶縁材料よりなり、下部磁極４１の上に形成されている。この記録ギャップ層４２は、ＸＹ平面におけるコイル４４の中心部に対応する位置に、磁路形成のための開口部４２Ａを有してる。記録ギャップ層４２の上には、記録媒体対向面９の側から順に、ポールチップ４３、絶縁層４５および連結部４６が同一平面内に形成されている。絶縁層４５にはコイル４４が埋設されている。コイル４４は、記録ギャップ層４２上に開口部４２Ａを中心とするように形成されており、例えば銅（Ｃｕ）または金（Ａｕ）により構成されたものである。なお、コイル４４の両端末はそれぞれ電極４４Ｓ，４４Ｅに接続されている。上部磁極４７は、例えば、ＮｉＦｅなどの磁性材料よりなり、記録ギャップ層４２、ポールチップ４３，絶縁層４５および連結部４６の上に形成されている（図４参照）。この上部磁極４７は、開口部４２Ａを介して下部磁極４１と接触しており、磁気的に連結している。なお、図示しないが、Ａｌ2Ｏ3などからなるオーバーコート層が記録ヘッド部１Ｂの上面全体を覆うように形成されている。
【００２６】
このような構成を有する記録ヘッド部１Ｂは、コイル４４に流れる電流により、主に下部磁極４１と上部磁極４７とによって構成される磁路内部に磁束を生じ、記録ギャップ層４２の近傍に生ずる信号磁界によって磁気記録媒体２００を磁化し、情報を記録するようになっている。
【００２７】
次に、図５を参照して、本実施の形態の薄膜磁気ヘッド１におけるＭＲ素子１０の詳細な構成について以下に説明する。図５は、ＭＲ素子１０の、図４におけるＶ矢視方向から眺めた構造を表す断面図である。
【００２８】
図５に示したように、ＭＲ素子１０は、下部磁極１１の側から順に、下地層２１と、反強磁性層２２と、磁化固着層２３と、中間層２４と、磁化自由層２５と、保護層２６とが積層されたＭＲ膜２０を有している。下地層（バッファ層ともいう。）２１は、例えば、５ｎｍの厚みを有するタンタル（Ｔａ）等からなり、反強磁性層２２と磁化固着層２３（より正確には、後述する第２の磁化固着膜２３３）との交換結合が良好に行われるように機能するものである。反強磁性層２２は、例えば、白金マンガン合金（ＰｔＭｎ）またはイリジウムマンガン合金（ＩｒＭｎ）等の反強磁性を示す材料により、例えば７ｎｍ以上１５ｎｍ以下の厚みで構成される。反強磁性層２２は、磁化固着層２３の磁化方向を固定する、いわゆるピンニング層として機能するものである。
【００２９】
磁化固着層２３は、いわゆるシンセティック構造と呼ばれる３層構造をなしており、第１の磁化固着膜２３１と、第２の磁化固着膜２３３と、これら第１および第２の磁化固着膜２３１，２３３の間に設けられた非磁性膜２３２とを有している。より詳細には、第１の磁化固着膜２３１は、一定方向に固着された磁化方向Ｊ２３１を示し、例えば３ｎｍ〜４ｎｍの厚みをなしている。第２の磁化固着膜２３３は、磁化方向Ｊ２３１とは反対方向に固着された磁化方向Ｊ２３３を示すと共に０．２５以下のバルク散乱係数βを示し、例えば３ｎｍの厚みをなすものである。さらに、非磁性膜２３２は、銅、金、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）またはイリジウム（Ｉｒ）などの非磁性金属材料からなり、例えば０．８ｎｍの厚みをなしている。ここで第２の磁化固着膜２３３は、第１の磁化固着膜２３１を挟んで磁化自由層２５とは反対側に形成されている。第１および第２の磁化固着膜２３１，２３３は、非磁性膜２３２を介して互いに反強磁性的な交換結合をしており、それらの磁化方向Ｊ２３１，Ｊ２３３が反強磁性層２２によって固着されている。ここで、第２の磁化固着膜２３３のバルク散乱係数βは０．２０以下であることが特に望ましい。
【００３０】
第２の磁化固着膜２３３は、例えば鉄（Ｆｅ），コバルト（Ｃｏ），ニッケル（Ｎｉ）およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１つを含む強磁性材料を基盤材料として構成されている。コバルトと鉄との好ましい組成比は９：１である。さらに、第２の磁化固着膜２３３は、添加物質として、例えばタンタル（Ｔａ），クロム（Ｃｒ）およびバナジウム（Ｖ）のうちの少なくとも１つを含むように構成されている。その場合、タンタルの含有量は、第２の磁化固着膜２３３全体のうちの１原子パーセント（以降、「ａｔ％」と表記する。）以上１１．８ａｔ％以下であることが望ましい。また、クロムの含有量は、第２の磁化固着膜２３３全体の１３ａｔ％以上２６．５ａｔ％以下であり、バナジウムの含有量は、第２の磁化固着膜２３３全体の１３ａｔ％以上２９．４ａｔ％以下であることが望ましい。これらの数値範囲の意義については、後述する実施例において説明する。
【００３１】
この第２の磁化固着膜２３３は、単層構造としてもよいし、積層構造としてもよい。例えば、コバルト鉄タンタル合金（ＣｏＦｅＴａ）、コバルト鉄ニッケルクロム合金（ＣｏＦｅＮｉＣｒ）、コバルト鉄クロム合金（ＣｏＦｅＣｒ）もしくはコバルト鉄バナジウム合金（ＣｏＦｅＶ）といった成分からなる単一層としてもよいし、または、ＣｏＦｅ、Ｔａ、ＮｉＣｒ、ＦｅＣｒもしくはＦｅＶといった異なった成分からなる単一層が、いくつか積層された構造（例えば、「ＣｏＦｅ／Ｔａ」，「ＣｏＦｅ／ＦｅＣｒ」，「ＣｏＦｅ／ＦｅＶ」など）としてもよい。
【００３２】
第２の磁化固着膜２３３と同様に、第１の磁化固着層２３１についても、単層構造としてもよいし多層構造としてもよい。例えば、ＣｏＦｅからなる単一層としてもよいし、ＣｏＦｅと銅とを交互に繰り返し積層した積層構造としてもよい。後述するように、磁性体と非磁性体との界面においても磁気抵抗効果が期待できるので、上記のように「ＣｏＦｅ／Ｃｕ」等の多層構造をなすことにより磁気抵抗効果による抵抗変化量の向上が期待される。
【００３３】
中間層２４は、例えば銅や金などの高い電気伝導率を有する（電気抵抗の小さな）非磁性金属材料からなり、その厚みは例えば、３．２ｎｍである。中間層２４は、主に、磁化自由層２５と磁化固着層２３（第１の磁化固着膜２３１）との磁気結合を切り離すように機能するものである。読出動作時に流れるセンス電流は、下部電極１１から第１の磁化固着膜２３１を経由したのち、この中間層２４を通過して磁化自由層２５に達する。このとき、そのセンス電流の受ける散乱を最小限に抑える必要があることから、上述した電気抵抗の小さな材料により中間層２４を構成することが好ましい。磁化自由層２５は、外部磁界に応じて変化する磁化方向を示すものであり、第１の磁化固着膜２３１を挟んで第２の磁化固着膜２３３とは反対側に形成されている。磁化自由層２５は、例えば、コバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）やニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）などからなる強磁性膜２５１，２５３の間に銅などからなる非磁性膜２５２が形成された３層構造をなしている。強磁性膜２５１，２５３の厚みは、例えば１．５ｎｍ（１５Å）であり、非磁性膜２５２の厚みは、例えば０．３ｎｍ（３Å）である。この磁化自由層２５における強磁性膜２５１，２５３が、外部磁界（本実施の形態では磁気記録媒体２００からの信号磁界）の向きや大きさに応じて変化する磁化方向を示す。なお、磁化自由層２５は、コバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）やニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）などの強磁性材料からなる単層構造であってもよい。さらに、保護層２６は、例えば、１ｎｍ〜５ｎｍの厚みを有する銅やタンタルなどにより構成され、製造過程において、成膜後のＭＲ素子１０を保護するように機能する。
【００３４】
磁区制御膜１２は、下部電極１１の上に絶縁膜１５を介して形成された下地層１２１と、この上に形成された磁区制御層１２２とによって構成されたものである。磁区制御膜１２は、Ｘ方向（再生トラック幅に対応する方向）においてＭＲ膜２０を挟むように対向配置され、磁化自由層２５に縦バイアス磁界を印加するものである。より詳細には、下地層１２１は、例えば、クロムチタン合金（ＣｒＴｉ）やタンタル（Ｔａ）からなり、製造過程において、磁区制御層１２２の成長性を向上させるように機能する。磁区制御層１２２は、例えば、コバルト白金合金（ＣｏＰｔ）などからなり、磁化自由層２５の単磁区化を促進し、バルクハウゼンノイズの発生を抑制するように機能する。ここで、一対の磁区制御膜１２とＭＲ膜２０との間および一対の磁区制御膜１２と下部磁極１１との間には一対の絶縁膜１５が設けられている。一対の絶縁膜１５は、例えば、Ａｌ2Ｏ3またはＡｌＮなどの電気絶縁性を有する材料によって構成され、ＭＲ膜２０の両端面Ｓ２０から下部磁極１１の上面Ｓ１１にかけて連続的に覆うように形成されている。このため、一対の磁区制御膜１２と、ＭＲ膜２０および下部磁極１１とは電気的に絶縁される。
【００３５】
図５に示したように、下部および上部電極１１，１４は、上記のような構成を有するＭＲ膜２０を積層面と直交する方向（Ｚ方向）に挟むように対向配置されており、磁気記録媒体２００の磁気情報を読み出す際には、ＭＲ膜２０に対してＺ方向にセンス電流を流すための電流経路として機能する。
【００３６】
次に、このように構成されたＭＲ素子１０および薄膜磁気ヘッド１の再生動作について、図３ないし図５を参照して説明する。
【００３７】
この薄膜磁気ヘッド１では、再生ヘッド部１Ａにより磁気記録媒体２００に記録された情報を読み出す。記録情報を読み出す際には、記録媒体対向面９が磁気記録媒体２００の記録面と対向しており、この状態で、磁気記録媒体２００からの信号磁界がＭＲ素子１０に到達する。この際、ＭＲ膜２０には予め、下部電極１１および上部電極１４を介して積層方向（Ｚ方向）にセンス電流が流されている。すなわち、ＭＲ膜２０の内部を、下地層２１、反強磁性層２２、磁化固着層２３、中間層２４、磁化自由層２５および保護層２６の順に、あるいは、その逆の順にセンス電流が流されている。ＭＲ膜２０においては、信号磁界によって磁化方向が変化する磁化自由層２５と、反強磁性層２２によって磁化方向がほぼ一定方向に固定され、信号磁界の影響を受けない磁化固着層２３との間で、相対的な磁化の向きが変化する。その結果、伝導電子のスピン依存散乱の変化が起こり、ＭＲ膜２０の電気抵抗に変化が生じる。この電気抵抗の変化は出力電圧の変化をもたらし、この電流変化を検知することにより、磁気記録媒体２００の記録情報を読み出すようになっている。また、一対の絶縁膜１５を設けることにより、下部シールド１１と上部シールド１４との間を流れるセンス電流が、一対の磁区制御膜１２に洩れにくくなる。すなわち、センス電流がＸ方向に広がることなく確実にＭＲ膜２０の幅に限定されて通過することとなるので、磁化自由層２５の磁化方向変化によるセンス電流の抵抗変化を、より高感度に検出することができる。なお、図５では、一対の絶縁膜１５が、ＭＲ膜２０における一対の端面Ｓ２０を覆うと共に、下部磁極１１の上面Ｓ１１を、Ｘ方向に延在して覆うようにしたが、少なくとも一対の端面Ｓ２０Ｂを覆うようにすればよく、これにより、上記の効果が得られる。
【００３８】
続いて、本実施の形態のＭＲ素子１０における作用を説明する。
【００３９】
上記したように、従来のシンセティック型ＣＰＰ−ＧＭＲ素子では、第１の磁化固着膜と磁化自由層との間で生み出した抵抗変化量の十分な利用が図れておらず、その改善が望まれていた。図６から図８を参照して、その要因および解決方法について説明する。
【００４０】
既に述べたようにＣＰＰ−ＧＭＲ素子では、積層面と直交する方向にセンス電流が流れる。したがって、図６に示したような形成面積Ａを有すると共に厚みｔをなすＭＲ素子に対して、積層面と直交する方向（−Ｚ方向）にセンス電流Ｉを流した際の電圧変化ΔＶは、比抵抗変化Δρと厚みｔとの積、すなわち、物体の体積に依存する。よって、
ΔＶ＝Δρ・ｔ・Ｊ  ……（１）
と表される。ここで、「Ｊ」は電流密度である。式（１）は、ＭＲ素子の形成面積Ａと、単位面積当たりの抵抗変化量ΔＲとを用いて、式（２）のように表すことができる。
ΔＶ＝Ａ・ΔＲ・Ｊ  ……（２）
式（２）より、電圧変化ΔＶは、ＭＲ素子全体の抵抗変化量ＡΔＲによって決まることがわかる。
【００４１】
一般に、薄膜中を伝導する電子が、そのスピンを保持したまま薄膜体積中を伝導する際の電気伝導率σ（体積）は、体積中を伝導する電子のスピン依存散乱の強度を表す量であるバルク散乱係数βと、薄膜の比抵抗ρを用いて、以下のように表すことができる。具体的には、アップスピンの電気伝導率σ↑（体積）およびダウンスピンの電気伝導率σ↓（体積）は、それぞれ次のようになる。
σ↑（体積）＝（１＋β）／２ρ  ……（３）
σ↓（体積）＝（１−β）／２ρ  ……（４）
このバルク散乱係数βは、アップスピンの電気伝導率σ↑（体積）とダウンスピンの電気伝導率σ↓（体積）との非対称性を表すものであり、
β＝（σ↑−σ↓）／（σ↑＋σ↓）  ……（５）
と書ける。
【００４２】
ここで、図７に示したモデルにより、上記のバルク散乱係数βを用いて、一般的なスピンバルブ構造におけるバルク散乱効果による比抵抗変化Δρについて考える。図７は、中間層ＭＬを挟んで対向する磁化自由層ＦＬおよび磁化固着層ＰＬにおける磁化方向の関係を概念的に表したものである。より詳細には、図７（Ａ）は互いの磁化方向が平行である低抵抗状態に対応し、図７（Ｂ）は互いの磁化方向が反平行である高抵抗状態に対応する。なお、簡単のため、ここでは中間層ＭＬの電気抵抗は無視する。まず、図７（Ａ）の低抵抗状態において、上向きスピンＳ↑および下向きスピンＳ↓がそれぞれ磁化自由層ＦＬおよび磁化固着層ＰＬを通過する場合の比抵抗ρ（平行）を考える。上向きスピンＳ↑の比抵抗ρ↑（平行）は、
ρ↑（平行）＝｛２ρ／（１＋β）｝＋｛２ρ／（１＋β）｝
＝４ρ／（１＋β）  ……（６）
となる。一方の下向きスピンＳ↓の比抵抗ρ↓（平行）は、
ρ↓（平行）＝｛２ρ／（１−β）｝＋｛２ρ／（１−β）｝
＝４ρ／（１−β）  ……（７）
となる。低抵抗状態における上向きスピンＳ↑および下向きスピンＳ↓の双方を考慮した比抵抗ρ（平行）は、
ρ（平行）＝（ρ↑（平行）・ρ↓（平行））／（ρ↑（平行）＋ρ↓（平行））
と表すことができるので、式（６）および式（７）から、
ρ（平行）＝２ρ  ……（８）
となる。同様に、図７（Ｂ）の高抵抗状態において、上向きスピンＳ↑および下向きスピンＳ↓がそれぞれ磁化自由層ＦＬおよび磁化固着層ＰＬを通過する場合の比抵抗ρ（反平行）を考える。上向きスピンＳ↑の比抵抗ρ↑（反平行）は、
ρ↑（反平行）＝｛２ρ／（１＋β）｝＋｛２ρ／（１−β）｝
＝４ρ／（１−β2）  ……（９）
となる。一方の下向きスピンＳ↓の比抵抗ρ↓（反平行）は、
ρ↓（反平行）＝｛２ρ／（１−β）｝＋｛２ρ／（１＋β）｝
＝４ρ／（１−β2）  ……（１０）
となる。高抵抗状態における上向きスピンＳ↑および下向きスピンＳ↓の双方を考慮した比抵抗ρ（反平行）は、
ρ（反平行）＝（ρ↑（反平行）・ρ↓（反平行））／（ρ↑（反平行）＋ρ↓（反平行））
と表すことができるので、式（９）および式（１０）から、
ρ（反平行）＝２ρ／（１−β2）  ……（１１）
となる。したがって、スピンバルブ構造におけるバルク散乱効果による比抵抗変化Δρ（体積）は、式（８）および式（１１）から、
Δρ（体積）＝ρ（反平行）−ρ（平行）
＝｛２ρ／（１−β2）｝−２ρ
＝２ρβ2／（１−β2）  ……（１２）
となる。よって、バルク散乱係数βが大きいほど比抵抗変化Δρが大きくなるといえる。
【００４３】
また、多層構造では、各層間の界面における界面散乱効果に起因する抵抗が存在する。ＣＰＰ−ＧＭＲ素子においては、これらの界面と直交するようにセンス電流Ｉが流れるので、この効果を考慮する必要がある。
【００４４】
一般に、ある界面における電気伝導率σ（界面）は、界面散乱係数γを用いて表せる。具体的には、アップスピンの電気伝導率σ↑（界面）およびダウンスピンの電気伝導率σ↓（界面）は、それぞれ次のようになる。ここで、Ｒｋはセンス電流Ｉの通過する単位面積あたりの界面抵抗である。
σ↑（界面）＝（１＋γ）／２Ｒｋ・Ａ  ……（１３）
σ↓（界面）＝（１−γ）／２Ｒｋ・Ａ  ……（１４）
この界面散乱係数γは、アップスピンの電気伝導率σ↑（界面）とダウンスピンの電気伝導率σ↓（界面）との非対称性を表すものであり、
γ＝（σ↑−σ↓）／（σ↑＋σ↓）  ……（１５）
と書ける。
【００４５】
バルク散乱効果と同様に図７に示したモデルにより、上記の界面散乱係数γを用いて、一般的なスピンバルブ構造における界面散乱効果による界面抵抗変化ΔＲｋ・Ａについて考える。まず、図７（Ａ）の低抵抗状態において、上向きスピンＳ↑および下向きスピンＳ↓がそれぞれ磁化自由層ＦＬおよび磁化固着層ＰＬを通過する場合の界面抵抗Ｒｋ・Ａ（平行）を考える。上向きスピンＳ↑の界面抵抗Ｒｋ・Ａ↑（平行）は、
Ｒｋ・Ａ↑（平行）＝｛２Ｒｋ・Ａ／（１＋γ）｝＋｛２Ｒｋ・Ａ／（１＋γ）｝
＝４Ｒｋ・Ａ／（１＋γ）  ……（１６）
となる。一方の下向きスピンＳ↓の界面抵抗Ｒｋ・Ａ↓（平行）は、
Ｒｋ・Ａ↓（平行）＝｛２Ｒｋ・Ａ／（１−γ）｝＋｛２Ｒｋ・Ａ／（１−γ）｝
＝４Ｒｋ・Ａ／（１−γ）  ……（１７）
となる。低抵抗状態における上向きスピンＳ↑および下向きスピンＳ↓の双方を考慮した界面抵抗Ｒｋ・Ａ（平行）は、
Ｒｋ・Ａ（平行）＝（Ｒｋ・Ａ↑（平行）・Ｒｋ・Ａ↓（平行））／（Ｒｋ・Ａ↑（平行）＋Ｒｋ・Ａ↓（平行））
と表すことができるので、式（１６）および式（１７）から、
Ｒｋ・Ａ（平行）＝２Ｒｋ・Ａ  ……（１８）
となる。同様に、図７（Ｂ）の高抵抗状態において、上向きスピンＳ↑および下向きスピンＳ↓がそれぞれ磁化自由層ＦＬおよび磁化固着層ＰＬを通過する場合の界面抵抗Ｒｋ・Ａ（反平行）を考える。上向きスピンＳ↑の界面抵抗Ｒｋ・Ａ↑（反平行）は、
Ｒｋ・Ａ↑（反平行）＝｛２Ｒｋ・Ａ／（１＋γ）｝＋｛２Ｒｋ・Ａ／（１−γ）｝
＝４Ｒｋ・Ａ／（１−γ2）  ……（１９）
となる。一方の下向きスピンＳ↓の界面抵抗Ｒｋ・Ａ↓（反平行）は、
Ｒｋ・Ａ↓（反平行）＝｛２Ｒｋ・Ａ／（１−γ）｝＋｛２Ｒｋ・Ａ／（１＋γ）｝
＝４Ｒｋ・Ａ／（１−γ2）  ……（２０）
となる。高抵抗状態における上向きスピンＳ↑および下向きスピンＳ↓の双方を考慮した界面抵抗Ｒｋ・Ａ（反平行）は、
Ｒｋ・Ａ（反平行）＝（Ｒｋ・Ａ↑（反平行）・Ｒｋ・Ａ↓（反平行））／（Ｒｋ・Ａ↑（反平行）＋Ｒｋ・Ａ↓（反平行））
と表すことができるので、式（１９）および式（２０）から、
Ｒｋ・Ａ（反平行）＝２Ｒｋ・Ａ／（１−γ2）  ……（２１）
となる。したがって、スピンバルブ構造における界面抵抗変化ΔＲｋ・Ａは、式（１８）および式（２１）から、
ΔＲｋ・Ａ＝Ｒｋ・Ａ（反平行）−Ｒｋ・Ａ（平行）
＝｛２Ｒｋ・Ａ／（１？γ2）｝？２Ｒｋ・Ａ
＝２Ｒｋ・Ａ・γ2／（１−γ2）  ……（２２）
となる。よって、界面散乱係数γが大きいほど界面抵抗変化ΔＲｋ・Ａが大きくなるといえる。
【００４６】
ここで、ＭＲ素子１０について、図８（Ａ）に示したようにＭＲ素子１０全体として比較的、低抵抗な状態を示す場合と、図８（Ｂ）に示したようにＭＲ素子１０全体として比較的、高抵抗な状態を示す場合とを考える。図８（Ａ），（Ｂ）における各矢印は、各層の相対的な磁化方向を示す。但し、反強磁性層２２では、互いに反平行な磁化が打ち消し合うことにより巨視的には磁化方向が現れない様子を示している。詳細には、図８（Ａ）では、磁化自由層２５の磁化方向が＋Ｘ方向であり、第１の磁化固着膜２３１の磁化方向と平行、かつ、第２の磁化固着膜２３３の磁化方向と反平行となっている。一方、図８（Ｂ）では、磁化自由層２５の磁化方向が−Ｘ方向であり、第１の磁化固着膜２３１の磁化方向と反平行、かつ、第２の磁化固着膜２３３の磁化方向と平行となっている。ここで、図８（Ａ）の低抵抗状態と図８（Ｂ）の高抵抗状態との差としてＭＲ素子１０の抵抗変化量ＡΔＲが現れると考える。
【００４７】
抵抗変化量ＡΔＲを、磁化自由層２５と第１の磁化固着膜２３１との関係および磁化自由層２５と第２の磁化固着膜２３３との関係の２つの関係に分けて考える。まず、磁化自由層２５と第１の磁化固着膜２３１とは、図８（Ａ）では互いに平行な磁化方向をなすので比較的低い抵抗ｒ１を示すと共に図８（Ｂ）では互いに反平行な磁化方向をなすので比較的高い抵抗Ｒ１を示す（すなわち、ｒ１＜Ｒ１。）。一方の磁化自由層２５と第２の磁化固着膜２３３とは、図８（Ａ）では互いに反平行な磁化方向をなすので比較的高い抵抗Ｒ２を示すと共に図８（Ｂ）では互いに平行な磁化方向をなすので比較的低い抵抗ｒ２を示す（すなわち、Ｒ２＞ｒ２。）。したがって、例えば図８（Ａ）の低抵抗状態から図８（Ｂ）の高抵抗状態へ移行するときの抵抗変化量ＡΔＲは、磁化自由層２５と第１の磁化固着膜２３１とのＧＭＲ効果に起因する成分と、磁化自由層２５と第２の磁化固着層２３３とのＧＭＲ効果に起因する成分との和に比例するので、
ＡΔＲ∝Ａ（Ｒ１−ｒ１）＋Ａ（ｒ２−Ｒ２）  ……（２３）
と表すことができる。ここで、第１項「Ａ（Ｒ１−ｒ１）」が磁化自由層２５と第１の磁化固着膜２３１とのＧＭＲ効果による抵抗変化量を表し、第２項「Ａ（ｒ２−Ｒ２）」が磁化自由層２５と第２の磁化固着膜２３３との間のＧＭＲ効果による抵抗変化量を表す。ここで、Ｒ１＞ｒ１であることから、第１項「Ａ（Ｒ１−ｒ１）」は正の値を示す。一方、第２項「Ａ（ｒ２−Ｒ２）」は、Ｒ２＞ｒ２であることから負の値を示すこととなる。これは、磁化自由層２５と第２の磁化固着膜２３３との磁化方向の関係が、磁化自由層２５と第１の磁化固着膜２３１との磁化方向の関係と常に反対の状態となることに起因している。この式（２３）をもとに比抵抗ρ、界面抵抗Ｒｋ、バルク散乱係数βおよび界面散乱係数γなどを用いて抵抗変化量ＡΔＲを表すと、以下に示す数１のようになる。
【００４８】
【数１】
2005277214.tif 000003
【００４９】
数１において、ρ*は、ρ／（１−β2）を表し、Ｒｋ*は、Ｒｋ／（１−γ2）を表す。第１の固着膜２３１、第２の磁化固着膜２３３、磁化自由層２５、中間層２４、非磁性膜２３２における厚みｔを、それぞれｔAP1，ｔAP2，ｔF，ｔS，ｔRと表す。但し、数１では同様に、第１の固着膜２３１、第２の磁化固着膜２３３、磁化自由層２５、中間層２４、非磁性膜２３２における比抵抗ρを、それぞれρAP1，ρAP2，ρF，ρS，ρRと表し、数１におけるρ*AP1，ρ*AP2，ρ*F，ρ*S，ρ*Rと対応させている。βAP1，βAP2，βFは、それぞれ、第１の固着膜２３１、第２の磁化固着膜２３３、磁化自由層２５のバルク散乱係数である。また、下地層２１および反強磁性層２２と、第２の固着膜２３３との間の界面抵抗をＡＲｋBuf/AP2とし、非磁性膜２３２と第１の磁化固着膜２３１との間の界面抵抗をＡＲｋR/AP1とし、第１の磁化固着膜２３１と中間層２４との間の界面抵抗をＡＲｋAP1/Sとし、中間層２４と磁化自由層２５との間の界面抵抗をＡＲｋS/Fとし、磁化自由層２５と保護層２６との間の界面抵抗をＡＲｋF/Capとし、数１におけるＡＲｋ*Buf/AP2，ＡＲｋ*R/AP1，ＡＲｋ*AP1/S，ＡＲｋ*S/F，ＡＲｋ*F/Capに対応させている。γAP1/Sは第１の磁化固着膜２３１と中間層２４との間の界面散乱係数であり、γS/Fは中間層２４と磁化自由層２５との間の界面散乱係数である。
【００５０】
数１において、式（２３）の第２項「Ａ（ｒ２−Ｒ２）」の影響が、「−βAP2ρ*AP2ｔAP2」の項における係数“−１”に現れている。通常、ＭＲ素子に用いられる材料のバルク散乱係数βおよび界面散乱係数γは正（β,γ＞０）である（例えば、従来の磁化固着膜に用いられたＣｏＦｅ合金のバルク散乱係数βは約０．６５である。）。このため、負の符号が付く「−βAP2ρ*AP2ｔAP2」の項は、抵抗変化量ＡΔＲを減少させるように働く成分となるので、可能な限り絶対値を小さくしたい。このような理由から、本実施の形態では、従来より小さなバルク散乱係数β（具体的には０．２５以下、特に０．２０以下）を示す強磁性材料を第２の磁化固着膜２３３に用いることとしている。この結果、従来のシンセティック型ＣＰＰ−ＧＭＲ素子において生じていた、抵抗変化量ＡΔＲの損失を低減することができるので、抵抗変化率ΔＲ／Ｒが大きくなり、信号磁界をより高感度に検出することが可能となる。
【００５１】
以上のように、本実施の形態のＭＲ素子１０は、一定方向に固着された磁化方向を示す第１の磁化固着膜２３１と、これとは反対方向に固着された磁化方向を示すと共に例えばタンタル（Ｔａ），クロム（Ｃｒ）およびバナジウム（Ｖ）のうちの少なくとも１つを含むことにより０．２５以下のバルク散乱係数βを示す第２の磁化固着膜２３３とを有する磁化固着層２３と、第１の磁化固着膜２３１の、第２の磁化固着膜２３３とは反対側に設けられると共に外部磁界に応じて磁化方向が変化する磁化自由層２５とを含むＭＲ膜２０を備え、このＭＲ素膜２０に対し、下部および上部電極１１，１４を介して積層面と直交する方向にセンス電流Ｉが流れるように構成したものである。これにより、磁化自由層２５と第１の固着膜２３１との間で発生する抵抗変化量（Ｒ１−ｒ１）を打ち消すように作用する第２の磁化固着膜２３３によるバルク散乱効果が抑制される。したがって、抵抗変化量が減少してしまうのを抑制することができ、抵抗変化率ΔＲ／Ｒが向上し、より高い記録密度で記録された磁気情報の読み出しに対応することが可能となる。特に、第１および第２の磁化固着膜２３１，２３３が非磁性膜２３２を介して互いに交換結合するようにしたり、第２の磁化固着膜２３３の、第１の磁化固着膜２３１と反対側に第２の磁化固着膜２３３の磁化方向を固着する反強磁性層２２をさらに設けるようにしたので、磁化固着層２３における磁化方向の安定性が向上し、より安定した抵抗変化量ＡΔＲを得ることができ、より高い記録密度に対応することができる。
【００５２】
続いて、図９から図１３を参照して、薄膜磁気ヘッド１の製造方法について説明する。ここでは、主にＭＲ素子１０を形成する部分について詳細に説明する。
【００５３】
本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法は、基体８上に下部電極１１を形成する工程と、この下部電極１１の上に、下部電極１１の側から反強磁性層２２と磁化固着層２３と中間層２４と磁化自由層２５とが順に配設された構造を含む多層膜２０Ｚを形成する工程と、この多層膜２０Ｚの上に、素子幅を規定する部分に対応する領域を保護するように選択的にフォトレジストパターン６１を形成する工程と、このフォトレジストパターン６１をマスクとして利用し、多層膜２０Ｚを選択的にエッチングすることによりＭＲ素子１０を形成する工程と、絶縁膜と強磁性膜とを選択的に形成したのち、フォトレジストパターン６１を除去することにより絶縁膜１５を介した一対の磁区制御膜１２を形成する工程と、この一対の磁区制御膜１２の上に絶縁膜１３を形成する工程と、フォトレジストパターン６１を除去したのち、全面に亘って上部電極１４を形成する工程とを含むものである。以下、各工程について、より詳細に説明する。
【００５４】
まず、図９に示したように、基体８の一側面上に形成された下部電極１１上に全面に亘って多層膜２０Ｚを形成する。具体的には、スパッタリング等を用いて、下地層２１、反強磁性層２２、磁化固着層２３、中間層２４、磁化自由層２５および保護層２６とを順に積層する。この多層膜２０Ｚは、のちにＭＲ膜２０となるものである。なお、図９〜図１３においては、ＭＲ膜２０ならびにその形成過程における多層膜２０Ｚの内部構造については図示を省略するが、いずれも上記した図５に示したＭＲ膜２０と対応する内部構造を有している。
【００５５】
続いて、図１０に示したように、多層膜２０Ｚの上に、素子幅を規定する部分に対応する幅Ｗをなすように選択的にフォトレジストパターン６１を形成する。この場合、所定の溶剤を使用してフォトレジストパターン６１の端部を一部除去し、アンダーカットを形成するようにしてもよい。
【００５６】
こののち、多層膜２０Ｚを、例えば、イオンミリングやＲＩＥ等のドライエッチングによりフォトレジストパターン６１をマスクとして利用して選択的に除去する。この場合、下部電極１１に達するまでドライエッチングを行う。これにより、図１１に示したように、幅Ｔｗを有するＭＲ膜２０が形成される。この幅Ｔｗは、ＭＲ膜２０の平均的な素子幅である。ＭＲ膜２０を形成したのち、図１２に示したように、これをＸ方向に挟んで両側に隣接するように、一対の絶縁膜１５および一対の磁区制御膜１２を形成する。具体的には、例えば、スパッタリング等により、全面に亘って、絶縁膜１５と下地層１２１と磁区制御層１２２を順に形成する。さらに、この磁区制御膜１２の上に、スパッタリングにより絶縁膜１３を形成する。次いで、フォトレジストパターン６１をリフトオフすることにより、ＭＲ膜２０と、これを挟んで対向する一対の絶縁膜１５と、下地層１２１および磁区制御層１２２からなる一対の磁区制御膜１２とが現れる。
【００５７】
フォトレジストパターン６１を除去したのち、図１３に示したように、全面に亘って上部電極１４を形成する。これにより、ＭＲ素子１０が一応完成する。こののち、図３および図４に示したように、全面に亘って絶縁層１６を形成することにより、再生ヘッド部１Ａが一応完成する。続いて、再生ヘッド部１Ａの上に、下部磁極４１と記録ギャップ層４２とを順に形成し、記録ギャップ層４２の上に選択的にコイル４４を形成する。こののち、記録ギャップ層４２の一部をエッチングすることにより開口部４２Ａを形成する。次いで、コイル４４を覆うように絶縁層４５を形成し、さらに、ポールチップ４３および連結部分４６を順次形成する。最後に全体を覆うように上部磁極４７を形成することにより記録ヘッド部１Ｂが一応完成する。こののち、例えば、スライダ２Ａを機械加工して記録媒体対向面２Ｆを形成するなど、所定の工程を経ることにより、薄膜磁気ヘッド１が完成する。
【実施例】
【００５８】
次に、本発明の具体的な実施例について説明する。
【００５９】
以下に述べる本発明の第１，第２の実施例（実施例１，２）は、上記実施の形態において説明した製造方法に基づき、図５に示した断面構造を有するＭＲ素子１０を備えた薄膜磁気ヘッド１のサンプルを形成し、これらのサンプルについて特性調査をおこなったものである。以下、表１〜表５および図１４を参照して詳細を説明する。各実施例１，２のサンプルは、以下に示す共通の構成を有している。ここで、ＭＲ素子１０（ＭＲ膜２０）の形成面積Ａは、いずれも０．０１μｍ2（０．１μｍ×０．１μｍ）である。
【００６０】
＜共通構成＞
Ｔａ１／ＮｉＦｅＣｒ５／ＩｒＭｎ７／「ＡＰ２」／Ｒｕ０．８／［ＣｏＦｅ１／Ｃｕ０．２］２／ＣｏＦｅ１／Ｃｕ３．２／ＣｏＦｅ１．５／Ｃｕ０．３／ＣｏＦｅ１．５／Ｃａｐ
【００６１】
上記の共通構成において、各材料名に付した数値は、各層の厚み（単位はナノメートル：ｎｍ）を示す。但し、［ＣｏＦｅ１／Ｃｕ０．２］２は、厚み１ｎｍのＣｏＦｅ層と厚み０．２ｎｍの銅層とが交互に２回繰り返し積層された構造を示す。上記の共通構成では、１ｎｍ厚のＴａ層と５ｎｍ厚のＮｉＦｅＣｒ層との積層構造（Ｔａ１／ＮｉＦｅＣｒ５）が下地層２１に相当し、７ｎｍ厚のＩｒＭｎ層（ＩｒＭｎ７）が反強磁性層２２に相当する。さらに、第２の磁化固着膜２３３（「ＡＰ２」）と、０．８ｎｍ厚のルテニウム（Ｒｕ０．８）からなる非磁性膜２３２と、上述した構成をなす［ＣｏＦｅ１／Ｃｕ０．２］２および１ｎｍ厚のＣｏＦｅからなる第１の磁化固着膜２３Ａとが磁化固着層２３を構成している。さらに、３．２ｎｍ厚の銅層（Ｃｕ３．２）が中間層２４に相当し、１．５ｎｍ厚のＣｏＦｅ（ＣｏＦｅ１．５）からなる２つの強磁性膜２５１，２５３と０．３ｎｍ厚の銅（Ｃｕ０．３）からなる非磁性膜２５２とが磁化自由層２５を構成している。
【００６２】
各実施例１，２のサンプルは、上記の共通構成のうち「ＡＰ２」で示した第２の磁化固着膜２３３の構成のみ互いに異なっている。ここでは、タンタル、クロムおよびバナジウムのうちのいずれか１つを含む添加物質ＸをＣｏＦｅに添加した合金材料を用いて、それぞれ異なる組成の第２の磁化固着膜２３３を形成した。これをまとめてＣｏＦｅＸ（Ｘ＝Ｔａ，Ｃｒ，Ｖ）と表す。ＣｏＦｅＸの全体の厚みは３ｎｍとなるようにした。なお、上記の共通構成では、ＣｏＦｅにおける組成比は全てＣｏ：Ｆｅ＝９：１である。このように作成した各実施例サンプルにつき、素子全体の抵抗ＲＡ（Ω・μｍ2）、抵抗変化量ＡΔＲ（ｍΩ・μｍ2）、抵抗変化率ＭＲ（％）および第２の磁化固着膜２３３におけるバルク散乱係数βの各値を求めた。抵抗ＲＡおよび抵抗変化量ＡΔＲは、一般的な４端子法により測定した。なお、バルク散乱係数βの算出方法については後述する。
【００６３】
＜実施例１＞
本実施例は、Ｘ＝Ｔａとした場合、すなわち、コバルト鉄タンタル合金（ＣｏＦｅＴａ）を用いて第２の磁化固着膜２３３（「ＡＰ２」）を構成した場合について調査したものである。ここで、タンタルの含有量は、第２の磁化固着膜２３３全体に対して０．８ａｔ％，１．０ａｔ％，５．０ａｔ％および１０．０ａｔ％の４種類とした。その結果を表１に示す。
【００６４】
【表１】
2005277214.tif 000004
【００６５】
＜実施例２＞
本実施例は、Ｘ＝ＣｒまたはＸ＝Ｖとした場合、すなわち、コバルト鉄クロム合金（ＣｏＦｅＣｒ）またはコバルト鉄バナジウム合金（ＣｏＦｅＶ）を用いて第２の磁化固着膜２３３（「ＡＰ２」）を構成した場合について調査したものである。ここで、クロムおよびバナジウムの各含有量は、いずれも、第２の磁化固着膜２３３全体に対して１１ａｔ％，１３ａｔ％，１６ａｔ％および１９ａｔ％の４種類とした。その結果を表２に示す。
【００６６】
【表２】
2005277214.tif 000005
【００６７】
＜比較例１＞
ここで、タンタル、クロム、バナジウムなどの他の物質を含まず、ＣｏＦｅのみを用いて第２の磁化固着膜（「ＡＰ２」）を構成したものを上記各実施例に対する比較例１とし、各実施例と同様の項目について調査した。この比較例１は、第２の磁化固着膜以外については実施例の共通構成と全く同じである。その結果を表３に示す。
【００６８】
【表３】
2005277214.tif 000006
【００６９】
バルク散乱係数βは、材料組成によって定まる固有の値である。表１〜表３における「β」の欄に示した値は、以下の補助実験を行うことにより求めたものである。
【００７０】
第２の磁化固着膜２３３におけるバルク散乱係数βを求めるにあたっては、単純化のため、シンセティック型ではなく単層の磁化固着層を有する（コンベンショナル型の）スピンバルブ構造のサンプルを各組成毎に４種類の組成比について作製して抵抗変化量ＡΔＲを測定し、さらにそれらの比例関係から算出するようにした（実施例３）。また、この場合においても、磁化固着層がＣｏＦｅのみからなる比較例（比較例２とする）を作製した。
【００７１】
＜実施例３＞
補助実験をおこなった各サンプルの詳細な構成は、
Ｔａ１／ＮｉＦｅＣｒ５／ＩｒＭｎ７／ＣｏＦｅＸ５／Ｃｕ３／ＣｏＦｅ２／Ｃａｐ
である。なお、各層の材料名に付した数字は各層の厚み（ｎｍ）を表す。具体的には、「Ｔａ／ＮｉＦｅＣｒ」が下地層２１、「ＩｒＭｎ」が反強磁性層２２、「ＣｏＦｅＸ」が磁化固着層２３、「Ｃｕ」が中間層２４、「ＣｏＦｅ」が磁化自由層２５、「Ｃａｐ」が保護層２５にそれぞれ相当する。ここで、Ｘは、Ｔａ，Ｃｒ，Ｖのうち、いずれか１種を表す添加物質である。各含有量は、いずれも、磁化固着膜（ＣｏＦｅＸ５）全体に対して４種類とした。その場合の抵抗変化量ＡΔＲの測定値を表４に示す。
【００７２】
【表４】
2005277214.tif 000007
【００７３】
＜比較例２＞
また、実施例３に対する比較例２としてのサンプルの構成は、
Ｔａ１／ＮｉＦｅＣｒ５／ＩｒＭｎ７／ＣｏＦｅ５／Ｃｕ３／ＣｏＦｅ２／Ｃａｐ
である。「ＣｏＦｅ５」が磁化固着層２３に相当する部分である。
【００７４】
比較例２のサンプルにおける抵抗変化量をＡΔＲ（比２）とし、実施例３のサンプルにおける抵抗変化量をＡΔＲ（実３）とすると、これらの比は、以下の式（２４）のように表すことができる。
【００７５】
ＡΔＲ（比２）：ＡΔＲ（実３）
＝｛β（CoFe）ρ*（CoFe）ｔ（CoFe）＋γ（CoFe/Cu）ＡＲｋ*（CoFe/Cu）｝
：｛β（Ｘ）ρ*（Ｘ）ｔ（Ｘ）＋γ（CoFe/Cu）ＡＲｋ*（CoFe/Cu）｝  ……（２４）
【００７６】
すでに、文献等により、下記の数値が得られている。
ＡΔＲ（比２）＝０．９４（ｍΩμｍ2），
β（CoFe）＝０．６５，
ρ*（CoFe）ｔ（CoFe）＝０．５７８，
γ（CoFe/Cu）＝０．７５，
ＡＲｋ*（CoFe/Cu）＝０．５２（ｍΩμｍ2）
これらの数値を式（２４）に代入すると、以下の式（２５）のように書き換えられる。
【００７７】
ＡΔＲ（実３）
＝０．９４×｛β（Ｘ）ρ*（Ｘ）ｔ（Ｘ）＋０．７５×０．５２｝
／（０．６５×０．５７８＋０．７５×０．５２）
≒１．２３×β（Ｘ）ρ*（Ｘ）ｔ（Ｘ）＋０．４８  ……（２５）
この式（２５）と表４の結果とから、表１〜表３に示した各材料組成におけるバルク散乱係数βを求めることができた。
【００７８】
以上、表１，表２に示した実施例１，２を、表３に示した比較例１を基準として比べてみると、いずれも添加物質Ｘの含有量が増加すると抵抗変化量ＡΔＲおよび抵抗変化率ＭＲの各値が向上する傾向にあることがわかった。詳細には、実施例１の場合、タンタルの含有量が１．０ａｔ％以上であれば、抵抗変化量ＡΔＲおよび抵抗変化率ＭＲ比の各値が比較例１よりも向上する。同様に、実施例２の場合、クロムおよびバナジウムの含有量がそれぞれ１３ａｔ％以上であれば、抵抗変化量ＡΔＲが比較例よりも向上することがわかった。すなわち、実施例１，２のいずれにおいても、第２の磁化固着膜２３３におけるバルク散乱係数βを０．２５以下（特に好ましくは０．２０以下）とすることで、より大きな抵抗変化量ＡΔＲが得られることが確認できた。
【００７９】
ところで、スピンバルブ型のＭＲ素子として機能するためには、第１および第２の磁化固着膜２３１，２３３が非磁性膜２３２を介して反強磁性的に交換結合している必要がある。ところが第２の磁化固着膜２３３における添加物質Ｘの含有量が増加するにしたがい、スピン散乱が活発となり抵抗変化量ＡΔＲは向上する一方で、磁化Ｍ（ＡＰ２）は低下してしまう。この第２の磁化固着膜２３３における磁化Ｍ（ＡＰ２）は、交換結合の相手である第１の磁化固着膜２３１の磁化Ｍ（ＡＰ１）とほぼ同等の大きさとすることが望ましい。実際には、各々の体積を考慮した磁化の総和が互いに等しければよいので、
Ｍ（ＡＰ１）×ｔ（ＡＰ１）＝Ｍ（ＡＰ２）×ｔ（ＡＰ２）
となればよい。ここで、ｔ（ＡＰ１）は第１の磁化固着膜２３１の膜厚を表し、ｔ（ＡＰ２）は第２の磁化固着膜２３３の膜厚を表す。したがって、添加物質Ｘの含有量の増加によって磁化Ｍ（ＡＰ２）低下した分だけ膜厚ｔ（ＡＰ２）を増加すればよい。しかし、膜厚ｔ（ＡＰ２）を厚くすると界面粗さが増大し、反強磁性的な交換結合が難しくなるので膜厚ｔ（ＡＰ１）の１．５倍程度が限度である。このため、磁化Ｍ（ＡＰ２）の上限は９３０×１０3Ａ／ｍ（＝９３０ｅｍｕ／ｃｍ3）程度と考えられる。ここで、添加物質Ｘの含有量と磁化Ｍ（ＡＰ２）との関係を、実施例１，２についてそれぞれ図１４（Ａ），図１４（Ｂ）に示す。
【００８０】
図１４（Ａ），図１４（Ｂ）では、横軸を添加物質Ｘの含有量［ａｔ％］とし、縦軸を磁化Ｍ（ＡＰ２）［×１０3Ａ／ｍ］とした。図１４（Ａ），図１４（Ｂ）の結果から、磁化Ｍ（ＡＰ２）の上限９３０×１０3Ａ／ｍに相当する添加物質Ｘの含有量は、タンタルの場合は１１．８ａｔ％，クロムの場合は２６．５ａｔ％，バナジウムの場合は２９．４ａｔ％となる。したがって、表１，表２および図１４（Ａ），図１４（Ｂ）の結果から、各添加物質Ｘの含有量における好ましい範囲は、タンタルでは１．０ａｔ％〜１１．８ａｔ％となり、クロムでは１３ａｔ％〜２６．５ａｔ％となり、バナジウムでは１３ａｔ％〜２９．４ａｔ％となることがわかった。
【００８１】
以上、実施の形態およびいくつかの実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は、これらの実施の形態および実施例に限定されず、種々変形可能である。例えば、本実施の形態および実施例では、ボトム型のシンセティックスピンバルブ構造をなすＭＲ素子を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、トップ型であってもよい。また、本実施の形態および実施例では、シンセティック磁化固着層を１つ備えたシングルスピンバルブ型のＭＲ素子を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、シンセティック磁化固着層を２つ備えたデュアルスピンバルブ型のＭＲ素子とすることも可能である。この場合にも各磁化固着層における２つの磁化固着膜のうち、磁化自由層から遠い側の磁化固着膜を０．２５以下のバルク散乱係数を示す材料によって構成することにより高い抵抗変化率が得られ、より高い記録密度に対応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドを備えたアクチュエータアームの構成を表す斜視図である。
【図２】図１に示したアクチュエータアームにおけるスライダの構成を表す斜視図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成を表す分解斜視図である。
【図４】図３に示した薄膜磁気ヘッドのＩＶ−ＩＶ線に沿った矢視方向の構造を表す断面図である。
【図５】図４に示した薄膜磁気ヘッドのＶ矢視方向から眺めた要部構成を表す断面図である。
【図６】図５に示したＭＲ素子に、積層面と直交する方向にセンス電流を流した際の電圧変化を説明するための説明図である。
【図７】一般的なスピンバルブ構造におけるバルク散乱効果による比抵抗変化を説明するための概念図である。
【図８】図５に示したＭＲ素子において、積層面と直交する方向にセンス電流を流した際の抵抗と磁化方向との関係を説明するための説明図である。
【図９】図５に示した薄膜磁気ヘッドを製造する方法における一工程を表す要部断面図である。
【図１０】図９に続く一工程を表す要部断面図である。
【図１１】図１０に続く一工程を表す要部断面図である。
【図１２】図１１に続く一工程を表す要部断面図である。
【図１３】図１２に続く一工程を表す要部断面図である。
【図１４】本発明の第１，第２の実施例（実施例１，２）の、第２の磁化固着膜における添加物質と磁化との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００８３】
１…薄膜磁気ヘッド、２…ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）、２Ａ…スライダ、２Ｂ…サスペンション、３…アーム、４…駆動部、５…固定軸、６…ベアリング、７…スピンドルモータ、８…基体、９…記録媒体対向面、１０…磁気抵抗効果（ＭＲ）素子、１１…下部電極、１２…磁区制御膜、１３，１５…絶縁膜、１４…上部電極、１６…絶縁層、２０…ＭＲ膜、２１…下地層、２２…反強磁性層、２３…磁化固着層、２３１…第１の磁化固着膜、２３２…非磁性膜、２３３…第２の磁化固着膜、２４…中間層、２５…磁化自由層、２６…保護層、４１…下部磁極、４２…記録ギャップ層、４３…ポールチップ、４４…コイル、４５…絶縁層、４６…連結部、４７…上部磁極、１００…筐体、２００…磁気記録媒体、３００…ヘッドアームアセンブリ（ＨＡＡ）。
【図１】
2005277214.tif 000008
【図２】
2005277214.tif 000009
【図３】
2005277214.tif 000010
【図４】
2005277214.tif 000011
【図５】
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【図６】
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【図７】
2005277214.tif 000014
【図８】
2005277214.tif 000015
【図９】
2005277214.tif 000016
【図１０】
2005277214.tif 000017
【図１１】
2005277214.tif 000018
【図１２】
2005277214.tif 000019
【図１３】
2005277214.tif 000020
【図１４】
2005277214.tif 000021