(57)【要約】【課題】  フリー層における保磁力と磁歪定数とのバランスを最適化し、より高い信号検出感度を示す磁気抵抗効果素子を提供する。【解決手段】  ＭＲ素子１におけるフリー層２０は、第１および第２のＦｅＣｏ層３１，３２と、これらよりも厚みの大きな第１〜第４のＣｏＦｅ層２１〜２４とを含む積層体である。第１および第２のＦｅＣｏ層３１，３２は正の磁歪定数を有する第１の強磁性材料（ＦｅＣｏ）によって構成され、第１〜第４のＣｏＦｅ層２１〜２４は負の磁歪定数を有する第２の強磁性材料（ＣｏＦｅ）によって構成される。このため、フリー層２０全体としての磁歪定数λの絶対値が低減されるうえ、フリー層２０の総体的なバルク散乱係数が高まるので抵抗変化率ΔＲ／Ｒが向上する。したがって、保磁力Ｈｃを低減しつつ、より大きな抵抗変化率ΔＲ／Ｒを確保することができるので、信号検出感度を高めることができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
前記基体上に形成されたシード層と、
前記シード層上に形成された反強磁性ピンニング層と、
前記反強磁性ピンニング層上に、第２のピンド層と非磁性結合層と第１のピンド層とが順に積層されてなるシンセティック反強磁性ピンド層と、
正の磁歪定数を有する第１の強磁性材料によって形成された第１の薄層と、負の磁歪定数を有する第２の強磁性材料によって形成され、前記第１の薄層よりも大きな厚みを有する第２の薄層とを少なくとも１つずつ含む積層構造からなるフリー層と、
前記フリー層上に形成された保護層と
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１の強磁性材料は、ＣｏXＦｅ1００-X（但し、２５≦Ｘ≦７５）で表されるコバルト鉄合金であり、
前記第２の強磁性材料は、Ｃｏ90Ｆｅ10で表されるコバルト鉄合金である
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】
前記第１の薄層は、０．３ｎｍ未満の厚みを有し、
前記第２の薄層は、０．２５ｎｍ以上１．５ｎｍ以下の厚みを有する
ことを特徴とする請求項２に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
前記シンセティック反強磁性ピンド層における第１のピンド層は、
前記第１の強磁性材料からなり０．２５ｎｍ以上１．５ｎｍ以下の厚みを有する第１の強磁性層と、
前記第２の強磁性材料からなり０．２５ｎｍ以上１．５ｎｍ以下の厚みを有する第２の強磁性層と
を少なくとも１つずつ含んでいることを特徴とする請求項２に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
前記第２の薄層または前記第２の強磁性層は、厚みが０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下の銅（Ｃｕ）からなるスペーサ層の上に形成されている
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
前記第１のピンド層は、厚みが０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下の銅（Ｃｕ）からなるスペーサ層を少なくとも１つ含んでいる
ことを特徴とする請求項４に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項７】
前記第１の薄層または前記第１の強磁性層は、厚みが０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下の銅（Ｃｕ）からなるスペーサ層の上に形成されている
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項８】
前記フリー層は、厚みが０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下の銅（Ｃｕ）からなるスペーサ層を少なくとも１つ含んでいる
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項９】
前記フリー層は、
Ｃｏ90Ｆｅ10からなる第１のＣｏＦｅ層と、
Ｆｅ50Ｃｏ50からなる第１のＦｅＣｏ層と、
Ｃｏ90Ｆｅ10からなる第２のＣｏＦｅ層と、
銅（Ｃｕ）からなる第１のスペーサ層と、
Ｃｏ90Ｆｅ10からなる第３のＣｏＦｅ層と、
Ｆｅ50Ｃｏ50からなる第２のＦｅＣｏ層と、
Ｃｏ90Ｆｅ10からなる第４のＣｏＦｅ層と、
銅（Ｃｕ）からなる第２のスペーサ層と、
Ｃｏ90Ｆｅ10からなる第５のＣｏＦｅ層と
が順に積層されたものである
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１０】
前記第１のＣｏＦｅ層は０．５ｎｍ以上１．５ｎｍ以下の厚みを有し、
前記第２から第５のＣｏＦｅ層は各々０．２５ｎｍ以上０．７５ｎｍ以下の厚みを有し、
前記第１および第２のＦｅＣｏ層は各々０．３ｎｍ未満の厚みを有し、
前記第１および第２のスペーサ層は各々０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下の厚みを有する
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】
前記フリー層は、全体として正の磁歪定数を有している
ことを特徴とする請求項１０に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１２】
前記第１のピンド層は、
０．７５ｎｍ以上１．５ｎｍ以下の厚みを有する第１の強磁性層としてのＦｅ50Ｃｏ50層と、０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下の厚みを有するスペーサ層としての銅（Ｃｕ）層とからなる２層構造を含んでいる
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１３】
基体を用意する工程と、
前記基体上にシード層を形成する工程と、
前記シード層上に反強磁性ピンニング層を形成する工程と、
前記反強磁性ピンニング層上に、第２のピンド層と非磁性結合層と第１のピンド層とを順に積層することによりシンセティック反強磁性ピンド層を形成する工程と、
正の磁歪定数を有する第１の強磁性材料を用いて第１の薄層を形成すると共に負の磁歪定数を有する第２の強磁性材料を用いて前記第１の薄層よりも大きな厚みを有するように第２の薄層を形成することにより、前記第１の薄層および第２の薄層を少なくとも１つずつ含む積層体としてのフリー層を形成する工程と、
前記フリー層上に保護層を形成する工程と
を含むことを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１４】
前記第１の強磁性材料として、ＣｏXＦｅ1００-X（但し、２５≦Ｘ≦７５）で表されるコバルト鉄合金を用い、
前記第２の強磁性材料として、Ｃｏ90Ｆｅ10で表されるコバルト鉄合金を用いる
ことを特徴とする請求項１３に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１５】
０．３ｎｍ未満の厚みとなるように前記第１の薄層を形成し、
０．２５ｎｍ以上１．５ｎｍ以下の厚みとなるように前記第２の薄層を形成する
ことを特徴とする請求項１４に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１６】
前記シンセティック反強磁性ピンド層を形成する工程では、
前記第１の強磁性材料を用いて０．２５ｎｍ以上１．５ｎｍ以下の厚みとなるように第１の強磁性層を形成する工程と、
前記第２の強磁性材料を用いて０．２５ｎｍ以上１．５ｎｍ以下の厚みとなるように第２の強磁性層を形成する工程と
を含むようにして前記第１のピンド層を形成する
ことを特徴とする請求項１４に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１７】
銅（Ｃｕ）を用いて０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下の厚みとなるようにスペーサ層を形成したのち、このスペーサ層の上に前記第２の薄層または前記第２の強磁性層を形成する
ことを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１８】
銅（Ｃｕ）を用いて０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下の厚みとなるようにスペーサ層を形成する工程を含むようにして前記第１のピンド層を形成する
ことを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１９】
銅（Ｃｕ）を用いて０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下の厚みとなるようにスペーサ層を形成したのち、このスペーサ層の上に前記第１の薄層または前記第１の強磁性層を形成する
ことを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項２０】
前記フリー層を形成する工程は、
銅（Ｃｕ）を用いて０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下の厚みとなるようにスペーサ層を形成する工程を含む
ことを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項２１】
Ｃｏ90Ｆｅ10からなる第１のＣｏＦｅ層と、
Ｆｅ50Ｃｏ50からなる第１のＦｅＣｏ層と、
Ｃｏ90Ｆｅ10からなる第２のＣｏＦｅ層と、
銅（Ｃｕ）からなる第１のスペーサ層と、
Ｃｏ90Ｆｅ10からなる第３のＣｏＦｅ層と、
Ｆｅ50Ｃｏ50からなる第２のＦｅＣｏ層と、
Ｃｏ90Ｆｅ10からなる第４のＣｏＦｅ層と、
銅（Ｃｕ）からなる第２のスペーサ層と、
Ｃｏ90Ｆｅ10からなる第５のＣｏＦｅ層と
を順に積層することにより、前記フリー層を形成する
ことを特徴とする請求項１３に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項２２】
０．５ｎｍ以上１．５ｎｍ以下の厚みとなるように前記第１のＣｏＦｅ層を形成し、
０．２５ｎｍ以上０．７５ｎｍ以下の厚みとなるように前記第２から第５のＣｏＦｅ層をそれぞれ形成し、
０．３ｎｍ未満の厚みとなるように前記第１および第２のＦｅＣｏ層をそれぞれ形成し、
０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下の厚みとなるように前記第１および第２のスペーサ層をそれぞれ形成する
ことを特徴とする請求項２１に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項２３】
全体として正の磁歪定数を発現するように前記フリー層を形成する
ことを特徴とする請求項２２に記載のシンセティックスピンバルブ型磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項２４】
０．７５ｎｍ以上１．５ｎｍ以下の厚みを有する第１の強磁性層としてのＦｅ50Ｃｏ50膜と、０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下の厚みを有するスペーサ層としての銅（Ｃｕ）膜とを積層してなる２層構造を形成する工程を含むようにして前記第１のピンド層を形成する
ことを特徴とする請求項１３に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【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示す磁気抵抗効果素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、一般的に使用されている磁気再生ヘッドは、磁界の存在中における磁性材料の抵抗変化（すなわち磁気抵抗効果［Magneto-resistance］による電気抵抗の変化）を利用することにより、その動作を制御するものである。磁気抵抗効果は、スピンバルブ（Spin Valve；ＳＶ）構造によって非常に高めることができる。なかでも高記録密度化した記録媒体の読出を行う場合には、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ；Giant Magnero-Resistance）型のＳＶ構造を有する磁気抵抗効果素子（以下、ＧＭＲ素子という。）を備えた磁気再生ヘッド（以下、ＧＭＲヘッドという。）が好適である。この巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）とは、磁化された固体中を電子が通過する際に、その電子のスピン方向によって規定される磁化ベクトルと周囲の磁化方向との関係により、抵抗変化量が変動する現象である。
【０００３】
ＧＭＲ素子の主要部は、低保磁力を示すフリー層（磁化自由層）と、非磁性スペーサ層と、高保磁力を示す強磁性のピンド層（被固定層）とを含んでいる。軟磁性を示す材料によりフリー層を構成することでＧＭＲヘッドの再生動作に好適なものとなる。ピンド層は、通常、軟磁性材料からなり、隣接する反強磁性層によって磁化が固着されている。
【０００４】
このようなＧＭＲ素子では、外部磁界が印加されると、その外部磁界の方向に応じてフリー層の磁化方向が変化することとなる。外部磁界を印加したのち外部磁界を取り除くと、フリー層の磁化方向はそのまま維持され、最小のエネルギー状態をとる。一般的に、外部磁界による圧縮応力（compressive stress）が加わった状況下においてフリー層には磁気異方性が生じる。これを緩和するために、フリー層は１０-6〜１０-7の正の磁歪定数を有することが求められる。
【０００５】
ピンド層の磁化方向がフリー層の磁化方向と平行であるときには、電子は散乱されることなくピンド層およびフリー層を通過することができる。この場合、ＧＭＲ素子は低抵抗状態にある。これに対し、ピンド層およびフリー層の各磁化方向が互いに逆平行をなすときには、電子が一方の層から他方の層へ移動する際に散乱を受けることとなる。すなわち、ＧＭＲ素子は高抵抗状態となる。
【０００６】
ＧＭＲ素子を備えた初期のＧＭＲヘッドは、ＣＩＰ（Current flowing in the plane）型と言われる構造を有するものである。このＣＩＰ型のＧＭＲヘッドにおいては、ＧＭＲ素子の両側に配置したリード層によって、主にフリー層を面内方向に流れるようにＧＭＲ素子にセンシング電流が供給される。ＣＩＰ型のＧＭＲヘッドにおけるＧＭＲ素子は、一般的に、複数の導電性薄膜からなる積層構造をなしているが、その積層構造には、磁気的な作用を持たず、抵抗変化の供給において全く機能しない導電層が含まれている。その結果、ＧＭＲ素子のうちの検出動作が行われない部分を通過する際にセンシング電流の一部が分岐してしまい、ＧＭＲ素子全体としての感度に悪影響が及ぶこととなる。
【０００７】
このような分岐の問題を回避するため、ＣＰＰ（Current flowing perpendicular to the plane）構造を有するＧＭＲヘッド（ＣＰＰ−ＧＭＲヘッド）が開発された。このＣＰＰ−ＧＭＲヘッドでは、積層体からなるセンサ部分としてのＧＭＲ素子を上下方向（積層方向）に挟むように上部導電層および下部導電層が設けられ、ＧＭＲ素子に対して、その積層にセンス電流が流れるようになっている。このようなＣＰＰ−ＧＭＲヘッドによれば、１平方インチあたり１００ギガビットを超える記録密度を有する磁気メディアにも対応して、その磁気情報を読み出すことが可能である。
【０００８】
上記のようなＧＭＲヘッドに関連する従来技術を検索したところ、以下のものが見つかった。
【０００９】
Lederman等は磁気ヨーク構造の２つの磁極の隙間に形成され、記録媒体対向面に磁気変換ギャップ（transducing gap）を備えたＣＰＰ−ＧＭＲ積層体について開示している（特許文献１参照）。２つの磁極は、磁束をＧＭＲ積層体へ向かうようにガイドするものである。ＧＭＲ積層体は上下を一対の電流リード層によって挟まれており、水平方向の両隣には永久磁石からなるバイアス層が配置されている。
【特許文献１】米国特許第５６２７７０４号明細書
【００１０】
Dykes等は、スピンバルブＣＰＰ構造を開示している（特許文献２参照）。スピンバルブＣＰＰ構造では、センサとして機能する活性層が一定幅をなしており、上部および下部導電シールド層によって挟まれた構成となっている。
【特許文献２】米国特許第５６６８６８８号明細書
【００１１】
Smith等は、非磁性スペーサ層によってピンニング層と分離された強磁性のフリー層が単磁区状態を維持するように構成されたＣＰＰ−ＧＭＲセンサを開示している（特許文献３参照）。このＣＰＰ−ＧＭＲセンサでは、さらに、フリー層の上部に、ルテニウム（Ｒｕ）からなる非磁性スペーサ層を介して付加的な強磁性層が設けられている。ルテニウム（Ｒｕ）層は、付加的な強磁性層とフリー層との反強磁性交換結合を誘導するものである。この付加的な強磁性層とフリー層との間には直接的な磁気結合も形成される。この結果生じる交換相互作用により、フリー層の磁区状態が安定化する。
【特許文献３】米国特許第６４７３２７９号明細書
【００１２】
Redon等は、強磁性のフリー層と、スピン分極した材料からなる複数層を有するピンド層とを備えた磁気抵抗トンネル接合構造について開示している（特許文献４参照）。
【特許文献４】米国特許第６３４４９５４号明細書
【００１３】
Nishimura は、種種の強磁性フリー層の積層構造を有する薄膜磁気メモリについて開示している（特許文献５参照）。
【特許文献５】米国特許第６２２６１９７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
ここで、従来のＣＰＰ−ＧＭＲヘッドにおける一般的なＧＭＲ素子の構造を図１２に示す。図１２に示したＧＭＲ素子は、ボトムシンセティック型スピンバルブ構造と呼ばれるものであり、シード層１１１と、反強磁性ピンニング層１１２と、シンセティック反強磁性ピンド層（以下、ＳｙＡＰ層という）１１３と、銅（Ｃｕ）などからなるスペーサ層１１４と、強磁性材料からなるフリー層１２０と、保護層１００とが順に積層されたものである。ＳｙＡＰ層１１３は、フリー層１２０の側から、第１のピンド層（ＡＰ１）１１３Ａと結合層１１３Ｂと第２のピンド層（ＡＰ２）１１３Ｃとが順に積層されたものである。このような従来のＳｙＡＰ層１１３では、第１のピンド層１１３Ａおよび第２のピンド層１１３Ｃが約２ｎｍ〜４ｎｍの厚みを有するコバルト鉄合金層により構成され、フリー層１２０がやはり約２ｎｍ〜４ｎｍの厚みを有する単層のコバルト鉄合金層により構成される。但し、フリー層１２０は、銅層を下地層として用意し、その上にコバルト鉄合金層を設けるようにしたものであってもよい。なお、図１２では、バイアス層および導電層については図示しない。
【００１５】
コバルト鉄合金は、その組成比によって磁気特性が変化する。ここでは、ＣｏxＦｅ1-x（ｘは０．７５以下）で表されるＦｅリッチなコバルト鉄合金をＦｅＣｏと表し、それ以外をＣｏＦｅと表すこととする。ＦｅＣｏは、単体（単層体）として、あるいは銅層上に形成された積層体として、フリー層１２０に適用され、有益な一定の特性を示す。しかしながら、フリー層１２０として使用するにあたって、望ましくない特性も持ち合わせている。例えば、ＦｅＣｏは、ＣｏＦｅよりもバルクおよび界面スピン非対称性パラメータが大きく、ＧＭＲ素子として好都合である。その一方で、ＦｅＣｏは、高い保磁力および大きな正の磁歪定数を有しており、ＧＭＲ素子として極めて不都合である。これに対し、ＣｏＦｅは、単体（単層体）として、あるいは銅層上に形成された積層体として、フリー層として好都合な低い保磁力を示すが、一方でフリー層として不都合である大きな負の磁歪（−１０-6〜−１０-7）を示す。例えば、図１３に示したように、基層１１０と保護層１００との間に単層のフリー層１２０を挟むようにしたＭＲ素子において、フリー層１２０がＣｏ90Ｆｅ10からなり、約３ｎｍの厚みを有する場合には、例えば磁歪定数λが−６．９０×１０-6となり、保磁力Ｈｃが６Ｏｅ（×１０3／４π  Ａ／ｍ）となる。ここで、基層１１０とは、シード層と反強磁性ピンニング層とＳｙＡＰ層とを含むものである。
【００１６】
最近では、高密度記録化が著しいことから、磁気記録媒体からの信号磁界が微弱化しており、その信号磁界を検出するための感度を十分に確保することが困難となってきている。
【００１７】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたもので、その目的は、フリー層における保磁力と磁歪定数とのバランスを最適化し、より高い信号検出感度を示す磁気抵抗効果素子およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の磁気抵抗効果素子は、以下の（Ａ）〜（Ｆ）の各構成要件を備えるようにしたものである。
（Ａ）基体。
（Ｂ）基体上に形成されたシード層。
（Ｃ）シード層上に形成された反強磁性ピンニング層。
（Ｄ）反強磁性ピンニング層上に、第２のピンド層と非磁性結合層と第１のピンド層とが順に積層されてなるシンセティック反強磁性ピンド層。
（Ｅ）正の磁歪定数を有する第１の強磁性材料によって形成された第１の薄層と、負の磁歪定数を有する第２の強磁性材料によって形成され、第１の薄層よりも大きな厚みを有する第２の薄層とを少なくとも１つずつ含む積層構造からなるフリー層。
（Ｆ）フリー層上に形成された保護層。
【００１９】
本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法は、以下の（ａ）〜（ｆ）の各工程を含むようにしたものである。
（ａ）基体を用意する工程。
（ｂ）基体上にシード層を形成する工程。
（ｃ）シード層上に反強磁性ピンニング層を形成する工程。
（ｄ）反強磁性ピンニング層上に、第２のピンド層と非磁性結合層と第１のピンド層とを順に積層することによりシンセティック反強磁性ピンド層を形成する工程。
（ｅ）正の磁歪定数を有する第１の強磁性材料を用いて第１の薄層を形成すると共に負の磁歪定数を有する第２の強磁性材料を用いて第１の薄層よりも大きな厚みを有するように第２の薄層を形成することにより、第１の薄層および第２の薄層を少なくとも１つずつ含む積層体としてのフリー層を形成する工程。
（ｆ）フリー層上に保護層を形成する工程。
【００２０】
本発明の磁気抵抗効果素子およびその製造方法では、フリー層が、第１の薄層と、第１の薄層よりも厚みの大きな第２の薄層とを少なくとも１つずつ含む積層構造をなすように構成される。ここで、第１の薄層が正の磁歪定数を有する第１の強磁性材料によって形成され、第２の薄層が負の磁歪定数を有する第２の強磁性材料によって形成される。このような第１の薄層と第２の薄層とのコンビネーションにより、全体としての磁歪定数の絶対値が低減される。
【００２１】
本発明の磁気抵抗効果素子およびその製造方法では、第１の強磁性材料として、ＣｏXＦｅ1００-X（但し、２５≦Ｘ≦７５）で表されるコバルト鉄合金を用い、第２の強磁性材料として、Ｃｏ90Ｆｅ10で表されるコバルト鉄合金を用いることが望ましい。
【００２２】
本発明の磁気抵抗効果素子およびその製造方法では、０．３ｎｍ未満の厚みとなるように第１の薄層を構成し、０．２５ｎｍ以上１．５ｎｍ以下の厚みとなるように第２の薄層を構成することが望ましい。
【００２３】
本発明の磁気抵抗効果素子およびその製造方法では、第１の強磁性材料を用いて０．２５ｎｍ以上１．５ｎｍ以下の厚みとなるように形成された第１の強磁性層と、第２の強磁性材料を用いて０．２５ｎｍ以上１．５ｎｍ以下の厚みとなるように形成された第２の強磁性層とを含むように、シンセティック反強磁性ピンド層における第１のピンド層を構成することが望ましい。
【００２４】
本発明の磁気抵抗効果素子およびその製造方法では、第１の薄層、第１の強磁性層、第２の薄層または第２の強磁性層が、０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下の厚みを有すると共に銅（Ｃｕ）からなるスペーサ層の上に形成されるようにすることが望ましい。
【００２５】
本発明の磁気抵抗効果素子およびその製造方法では、第１のピンド層またはフリー層が、０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下の厚みを有すると共に銅（Ｃｕ）からなるスペーサ層を少なくとも１つ含むように構成されていることが望ましい。
【００２６】
本発明の磁気抵抗効果素子およびその製造方法では、Ｃｏ90Ｆｅ10からなる第１のＣｏＦｅ層と、Ｆｅ50Ｃｏ50からなる第１のＦｅＣｏ層と、Ｃｏ90Ｆｅ10からなる第２のＣｏＦｅ層と、銅（Ｃｕ）からなる第１のスペーサ層と、Ｃｏ90Ｆｅ10からなる第３のＣｏＦｅ層と、Ｆｅ50Ｃｏ50からなる第２のＦｅＣｏ層と、Ｃｏ90Ｆｅ10からなる第４のＣｏＦｅ層と、銅（Ｃｕ）からなる第２のスペーサ層と、Ｃｏ90Ｆｅ10からなる第５のＣｏＦｅ層とを順に積層することにより、フリー層を構成するようにしてもよい。その場合、０．５ｎｍ以上１．５ｎｍ以下の厚みとなるように第１のＣｏＦｅ層を構成し、０．２５ｎｍ以上０．７５ｎｍ以下の厚みとなるように第２から第５のＣｏＦｅ層をそれぞれ構成し、０．３ｎｍ未満の厚みとなるように第１および第２のＦｅＣｏ層をそれぞれ構成し、０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下の厚みとなるように第１および第２のスペーサ層をそれぞれ構成することが望ましい。ここで、Ｆｅ50Ｃｏ50が「第１の強磁性材料」に対応し、Ｃｏ90Ｆｅ10が「第２の強磁性材料」に対応する。同様に、第１および第２のＦｅＣｏ層が「第１の薄層」に対応し、第１〜第４のＣｏＦｅ層が「第２の薄層」に対応するものである。さらに、この場合、全体として正の磁歪定数を発現するようにフリー層を構成することが望ましい。
【００２７】
本発明の磁気抵抗効果素子およびその製造方法では、０．７５ｎｍ以上１．５ｎｍ以下の厚みを有するＦｅ50Ｃｏ50膜と、０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下の厚みを有する銅（Ｃｕ）膜とが積層された２層構造を含むように第１のピンド層を構成することが望ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の磁気抵抗効果素子およびその製造方法によれば、フリー層を、正の磁歪定数を有する第１の強磁性材料からなる第１の薄層と、負の磁歪定数を有する第２の強磁性材料からなり、第１の薄層よりも厚い第２の薄層とを含む積層構造として構成するようにしたので、フリー層における保磁力を低減しつつ、より大きな抵抗変化率を得ることができる。したがって、信号検出感度を高めることができ、高記録密度に対応した磁気再生ヘッド等への搭載に好適なものとなる。
【００２９】
特に、第１のピンド層を、第１の強磁性材料からなる第１の強磁性層と、第２の強磁性材料からなる第２の強磁性層とを少なくとも１つずつ含むように構成すると、抵抗変化率をさらに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】
【００３０】
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。
【００３１】
最初に、図１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の構成について以下に説明する。本実施の形態の磁気抵抗効果素子は、例えばハードディスク装置などに搭載されて、磁気記録媒体（ハードディスク）に記録された磁気情報を読み出す磁気デバイスとして機能する磁気再生ヘッドのセンサ部として用いられるものである。
【００３２】
図１は、本実施の形態の磁気抵抗効果（ＭＲ；Magnero-Resistive）素子における、磁気記録媒体（図示せず）と対向する面と平行な断面構成を表すものである。
【００３３】
図１に示した本実施の形態のＭＲ素子１は、積層方向にセンシング電流が流れるように構成されたＣＰＰ（Current Perpendicular to the Plane）−ＧＭＲ（Giant Magnetoresistive）構造を有する磁気再生ヘッドに適用される。ＭＲ素子１は、下部導電リード層（図示せず）の上に、基層１０と、フリー層２０と、保護層１００とが順に積層された構造を有している。ＭＲ素子１の上には、下部導電リード層と対をなす上部導電リード層（図示せず）が設けられており、下部および上部導電リード層を介して、ＭＲ素子１にセンシング電流が供給されるようになっている。
【００３４】
基層１０は、シード層１１と反強磁性ピンニング層１２とシンセティック反強磁性ピンド層１３（以下、ＳｙＡＰ層１３という。）と非磁性層１４とが順に積層されたものである。シード層１１は、例えば５ｎｍの厚みを有するタンタル（Ｔａ）層と２ｎｍの厚みを有するルテニウム（Ｒｕ）層との２層構造からなる。反強磁性ピンニング層１２は、例えば１５ｎｍの厚みを有するマンガン白金合金（ＭｎＰｔ）層である。ＳｙＡＰ層は、フリー層２０の側から、第１のピンド層１３１と非磁性結合層１３２と第２のピンド層１３３とが順に積層されたものである。さらに、スペーサ層１４は、例えば３ｎｍの厚みを有する銅（Ｃｕ）層である。
【００３５】
フリー層２０は、基層１０の側から、第１のＣｏＦｅ層２１と、第１のＦｅＣｏ層３１と、第２のＣｏＦｅ層２２と、銅からなる第１のスペーサ層４１と、第３のＣｏＦｅ層２３と、第２のＦｅＣｏ層３２と、銅からなる第２のスペーサ層４２と、第４のＣｏＦｅ層２４とが順に積層されたものである。第１の薄層としての第１および第２のＦｅＣｏ層３１，３２は、正の磁歪定数を有する第１の強磁性材料によって構成されており、第２の薄層としての第１〜第４のＣｏＦｅ層２１〜２４よりも厚みが薄くなっている。第１の強磁性材料は、一般式ＣｏxＦｅ1００-X（ｘ＝２５〜７５）で表される合金であり、例えばＦｅ50Ｃｏ50である。Ｆｅ50Ｃｏ50のほか、Ｃｏ75Ｆｅ25，Ｃｏ70Ｆｅ30，Ｃｏ60Ｆｅ40，Ｃｏ65Ｆｅ35なども適用可能である。一方、第１〜第４のＣｏＦｅ層２１〜２４は、負の磁歪定数を有する第２の強磁性材料（例えばＣｏ90Ｆｅ10）により構成されている。なお、本明細書では、適宜、第１の強磁性材料を総称してＦｅＣｏと表し、第２の強磁性材料を総称してＣｏＦｅと表すこととする。このような構成のフリー層２０は、全体としての磁歪定数λが正の値から零を挟んで負の値まで取り得るものである。
【００３６】
ここで、第１のＣｏＦｅ層２１の厚みは０．５ｎｍ以上１．５ｎｍ以下であり、特に１ｎｍであることが望ましい。第１のＦｅＣｏ層３１の厚みは０．３ｎｍ未満であり、特に０．０５ｎｍであることが望ましい。第２のＣｏＦｅ層２２の厚みは０．２５ｎｍ以上０．７５ｎｍ以下であり、特に０．５ｎｍであることが望ましい。第１のスペーサ層４１の厚みは０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下であり、特に０．２ｎｍであることが望ましい。第１のスペーサ層４１は、その上に形成される強磁性層における磁気特性上の有益な効果をもたらし、磁歪定数および磁気抵抗効果の改善を行うにあたって利益を与えるものであることが実験的に解っている。第３のＣｏＦｅ層２３の厚みは０．２５ｎｍ以上０．７５ｎｍ以下であり、特に０．５ｎｍであることが望ましい。第２のＦｅＣｅ層３２の厚みは０．３ｎｍ未満であり、特に０．０５ｎｍであることが望ましい。第２のスペーサ層４２の厚みは０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下であり、特に２ｎｍであることが望ましい。第４のＣｏＦｅ層２４の厚みは０．２５ｎｍ以上０．７５ｎｍ以下、特に０．５ｎｍであることが望ましい。
【００３７】
このような構成のフリー層２０では、例えば、磁歪定数λが＋９．００×１０-7となり、保磁力Ｈｃが１３Ｏｅ（＝１３×１０3／４π  Ａ／ｍ）となる。
【００３８】
保護層１００は、例えば１ｎｍの厚みを有する銅（Ｃｕ）層と５ｎｍの厚みを有するタンタル（Ｔａ）層との２層構造からなり、フリー層２０Ａを保護するものである。
【００３９】
次に、図２を参照して、図１に示したＳｙＡＰ層１３における第１のピンド層１３１の構造について、詳細に説明する。図２は、図１の第１のピンド層１３１のみを拡大して表した断面図である。
【００４０】
第１のピンド層１３１は、第２のピンド層１３３よりもフリー層２０に近い側に設けられている。図２に示したように、第１のピンド層１３１は、フリー層２０と反対側から、第１〜第３の層５４０〜５４２と、第４〜第６の層６４３〜６４５と、第７の層７４６とが順に積層されたものである。
【００４１】
第１〜第３の層５４０〜５４２は、それぞれ、負の磁歪定数を有する第２の強磁性材料（ＣｏＦｅ）からなる第２の強磁性層５４０Ｂ，５４１Ｂ，５４２Ｂ（厚みは、０．２５ｎｍ以上１．５ｎｍ以下であり、特に１．０ｎｍであることが好ましい。）と、非磁性導電材料からなるスペーサ層５４０Ａ，５４１Ａ，５４２Ａ（厚みは、０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下であり、特に０．２ｎｍであることが好ましい。）との２層構造となっている。すなわち、第１〜第３の層５４０〜５４２は、全体として、例えば１ｎｍの厚みを有するＣｏ90Ｆｅ10層（第２の強磁性層）と０．２ｎｍの膜厚を有する銅層（スペーサ層）とが交互に３層ずつ積層された構成となっている。
【００４２】
一方、第４〜第６の層６４３〜６４５は、それぞれ、正の磁歪定数を有する第１の強磁性材料（ＦｅＣｏ）からなる第１の強磁性層６４３Ｂ，６４４Ｂ，６４５Ｂ（厚みは、０．２５ｎｍ以上１．５ｎｍ以下であり、特に１．０ｎｍであることが好ましい。）と、非磁性導電材料からなるスペーサ層６４３Ａ，６４４Ａ，６４５Ａ（厚みは、０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下であり、特に０．２ｎｍであることが好ましい。）との２層構造となっている。すなわち、第４〜第６の層６４３〜６４５は、全体として、例えば１ｎｍの厚みを有するＣｏ50Ｆｅ50層（第１の強磁性層）と０．２ｎｍの膜厚を有する銅層（スペーサ層）とが交互に３層ずつ積層された構成となっている。なお、第１の強磁性層６４３Ｂ，６４４Ｂ，６４５Ｂが特にＣｏ50Ｆｅ50層からなる場合には、０．７５ｎｍ以上１．５ｎｍ以下の厚みであることが望ましい。
【００４３】
さらに、第７の層７４６は、例えば１ｎｍの厚みを有し、第１の強磁性材料（ＦｅＣｏ）により構成されたものである。
【００４４】
第１のピンド層１３１を以上のような構成とすることにより、抵抗変化率を改善させ、センサとしてのパフォーマンスを大幅に向上させることができる。
【００４５】
続いて、図１および図２を参照して、ＭＲ素子１の製造方法について説明する。
【００４６】
本実施の形態におけるＭＲ素子１の製造方法は、図示しない基板上に下部リード層を形成した基体（図示せず）を用意し、この基体上に、基層１０と、フリー層２０と保護層１００とを順に形成するものである。具体的には、まず、基体上に、シード層１１と反強磁性ピンニング層１２とＳｙＡＰ層１３と非磁性層１４とを上記した構成となるように順に積層することにより、基層１０の形成を完了する。ＳｙＡＰ層１３を形成する際には、反強磁性ピンニング層１２の上に、第２のピンド層１３３と非磁性結合層１３２と第１のピンド層１３１とを順に積層するようにする。基層１０を形成したのち、非磁性層１４の上に第１のＣｏＦｅ層２１と、第１のＦｅＣｏ層３１と、第２のＣｏＦｅ層２２と、第１のスペーサ層４１と、第３のＣｏＦｅ層２３と、第２のＦｅＣｏ層３２と、第２のスペーサ層４２と、第４のＣｏＦｅ層２４とを順に積層することにより、フリー層２０を形成する。最後に、フリー層２０を覆うように２層構造の保護層１００を形成することにより、ＭＲ素子１を完成させることができる。
【００４７】
以上説明したように、本実施の形態のＭＲ素子１およびその製造方法によれば、フリー層２０が、第１および第２のＦｅＣｏ層３１，３２と、これらよりも厚みの大きな第１〜第４のＣｏＦｅ層２１〜２４とを含む積層構造をなすように構成される。ここで、第１および第２のＦｅＣｏ層３１，３２を、正の磁歪定数を有する第１の強磁性材料（ＦｅＣｏ）によって形成すると共に、第１〜第４のＣｏＦｅ層２１〜２４を負の磁歪定数を有する第２の強磁性材料（ＣｏＦｅ）によって形成するようにしている。このため、第１および第２のＦｅＣｏ層３１，３２と第１〜第４のＣｏＦｅ層２１〜２４とのコンビネーションにより、フリー層２０全体としての磁歪定数λの絶対値を低減することができる。加えて、第１および第２のＦｅＣｏ層３１，３２の、バルクとしての特性および界面における特性が、フリー層２０における総体的なバルク散乱係数を高めるので、抵抗変化率が向上することとなる。よって、フリー層２０における保磁力Ｈｃを低減しつつ、より大きな抵抗変化率ΔＲ／Ｒが得られるので、信号検出感度を高めることができる。したがって、高記録密度に対応した磁気再生ヘッド等への搭載に好適なものとなる。本実施の形態のＭＲ素子１では、フリー層２０における各層の厚みや構成材料の組成比、配列および積層数を変更することにより磁歪定数λや保磁力Ｈｃの調整が可能であるので、それらを容易に最適化することができる。
【００４８】
さらに、本実施の形態では、第１の強磁性材料（ＦｅＣｏ）からなり０．２５ｎｍ以上１．５ｎｍ以下の厚みを有する第１の強磁性層６４３Ｂ，６４４Ｂ，６４５Ｂと、第２の強磁性材料（ＣｏＦｅ）からなり０．２５ｎｍ以上１．５ｎｍ以下の厚みを有する第２の強磁性層５４０Ｂ，５４１Ｂ，５４２Ｂとを含むように第１のピンド層１３１を構成したので、抵抗変化率ΔＲ／Ｒがさらに向上し、信号検出感度をさらに高めることができる。
【００４９】
続いて、本実施の形態のＭＲ素子１におけるいくつかの変形例について説明する。
【００５０】
＜変形例１＞
まず、図３を参照して、第１の変形例（変形例１）としてのＭＲ素子１Ａについて説明する。ＭＲ素子１Ａは、ＭＲ素子１におけるフリー層２０の構成と異なるフリー層２０Ａを備えるようにしたものである。なお、基層１０および保護層１００については図１に示したＭＲ素子１と全く同様の構成であるので、ここではそれらの説明を省略する。
【００５１】
フリー層２０Ａは、基層１０の側から、第１のＣｏＦｅ層２１と、銅からなる第１のスペーサ層４１と、第２のＣｏＦｅ層２２と、第１のＦｅＣｏ層３１と、第３のＣｏＦｅ層２３と、銅からなる第２のスペーサ層４２と、第４のＣｏＦｅ層２４と、第２のＦｅＣｏ層３２と、第５のＣｏＦｅ層２５と、銅からなる第３のスペーサ層４３と、第６のＣｏＦｅ層２６とが順に積層されたものである。第１の薄層としての第１および第２のＦｅＣｏ層３１，３２は、正の磁歪定数を有する第１の強磁性材料によって構成されており、第２の薄層としての第１〜第６のＣｏＦｅ層２１〜２６よりも厚みが薄くなっている。第１の強磁性材料は、一般式ＣｏxＦｅ1００-X（ｘ＝２５〜７５）で表される合金である。一方、第１〜第６のＣｏＦｅ層２１〜２６は、負の磁歪定数を有する第２の強磁性材料（例えばＣｏ90Ｆｅ10）により構成されている。
【００５２】
ここで、第１〜第６のＣｏＦｅ層２１〜２６における各々の厚みは０．２５ｎｍ以上０．７５ｎｍ以下であり、特に０．５ｎｍであることが望ましい。第１および第２のＦｅＣｅ層３１，３２における各々の厚みは０．３ｎｍ未満であり、特に０．０５ｎｍであることが望ましい。さらに、第１〜第３のスペーサ層４１〜４３における各々の厚みは０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下であり、特に０．２ｎｍであることが望ましい。
【００５３】
このような構成のフリー層２０Ａでは、例えば、磁歪定数λが−８．９０×１０-7となり、保磁力Ｈｃが１３．９Ｏｅ（＝１３．９×１０3／４π  Ａ／ｍ）となる。
【００５４】
＜変形例２＞
次に、図４を参照して、第２の変形例（変形例２）としてのＭＲ素子１Ｂについて説明する。ＭＲ素子１Ｂは、ＭＲ素子１におけるフリー層２０の構成と異なるフリー層２０Ｂを備えるようにしたものである。なお、基層１０および保護層１００については図１に示したＭＲ素子１と全く同様の構成であるので、ここではそれらの説明を省略する。
【００５５】
フリー層２０Ｂは、基層１０の側から、第１のＣｏＦｅ層５１と、銅からなる第１のスペーサ層７１と、第２のＣｏＦｅ層５２と、第１のＦｅＣｏ層６１と、第３のＣｏＦｅ層５３と、銅からなる第２のスペーサ層７２と、第４のＣｏＦｅ層５４と、第２のＦｅＣｏ層６２と、第５のＣｏＦｅ層５５と、銅からなる第３のスペーサ層７３と、第６のＣｏＦｅ層５６とが順に積層されたものである。第１の薄層としての第１および第２のＦｅＣｏ層６１，６２は、正の磁歪定数を有する第１の強磁性材料によって構成されており、第２の薄層としての第１〜第６のＣｏＦｅ層５１〜５６よりも厚みが薄くなっている。第１の強磁性材料は、一般式ＣｏxＦｅ1００-X（ｘ＝２５〜７５）で表される合金である。一方、第１〜第６のＣｏＦｅ層５１〜５６は、負の磁歪定数を有する第２の強磁性材料（例えばＣｏ90Ｆｅ10）により構成されている。
【００５６】
ここで、第１〜第６のＣｏＦｅ層５１〜５６における各々の厚みは０．２５ｎｍ以上０．７５ｎｍ以下であり、特に０．５ｎｍであることが望ましい。第１および第２のＦｅＣｅ層６１，６２における各々の厚みは０．３ｎｍ未満であり、特に０．０５ｎｍであることが望ましい。さらに、第１〜第３のスペーサ層７１〜７３における各々の厚みは０．１ｎｍである。
【００５７】
このような構成のフリー層２０Ｂでは、例えば、磁歪定数λが−８．００×１０-7となり、保磁力Ｈｃが１２．０Ｏｅ（＝１３．９×１０3／４π  Ａ／ｍ）となる。
【００５８】
＜変形例３＞
さらに、図５を参照して、第３の変形例（変形例３）としてのＭＲ素子１Ｃについて説明する。ＭＲ素子１Ｃは、ＭＲ素子１におけるフリー層２０の構成と異なるフリー層２０Ｃを備えるようにしたものであり、基層１０および保護層１００については図１に示したＭＲ素子１と全く同様の構成である。
【００５９】
フリー層２０Ｃは、基層１０の側から、第１のＣｏＦｅ層８１と、第１のＦｅＣｏ層９１と、第２のＣｏＦｅ層８２と、銅からなる第１のスペーサ層１０１と、第３のＣｏＦｅ層８３と、第２のＦｅＣｏ層９２と、第４のＣｏＦｅ層８４と、銅からなる第２のスペーサ層１０２と、第５のＣｏＦｅ層８５と、第３のＦｅＣｏ層９３と、第６のＣｏＦｅ層８６とが順に積層されたものである。第１の薄層としての第１〜第３のＦｅＣｏ層９１〜９３は、正の磁歪定数を有する第１の強磁性材料によって構成されており、第２の薄層としての第１〜第６のＣｏＦｅ層８１〜８６よりも厚みが薄くなっている。第１の強磁性材料は、一般式ＣｏxＦｅ1００-X（ｘ＝２５〜７５）で表される合金である。一方、第１〜第６のＣｏＦｅ層８１〜８６は、負の磁歪定数を有する第２の強磁性材料（例えばＣｏ90Ｆｅ10）により構成されている。
【００６０】
ここで、第１〜第６のＣｏＦｅ層８１〜８６における各々の厚みは０．２５ｎｍ以上０．７５ｎｍ以下であり、特に０．５ｎｍであることが望ましい。第１〜第３のＦｅＣｅ層９１〜９３における各々の厚みは０．３ｎｍ未満であり、特に０．０５ｎｍであることが望ましい。さらに、第１および第２のスペーサ層１０１，１０２における各々の厚みは０．１ｎｍ以上０．４ｎｍ以下であり、特に０．２ｎｍであることが望ましい。
【００６１】
このような構成のフリー層２０Ｃでは、例えば、磁歪定数λが−１．９０×１０-7となり、保磁力Ｈｃが８．０Ｏｅ（＝１３．９×１０3／４π  Ａ／ｍ）となる。
【実施例】
【００６２】
本発明の実施例について、図６〜図１１を参照して以下に説明する。
【００６３】
最初に、本発明のＭＲ素子（実施例１）について、本発明とは異なる構造のフリー層を備えたＭＲ素子との保磁力および抵抗変化率の比較をおこなった。その結果を図６〜図８にそれぞれ示す。図６〜図８は、いずれも、ＭＲ素子の積層方向にセンシング電流を流したときの抵抗値Ｒ（縦軸）と付与される磁界Ｈｙ（横軸）との関係を表したものである。抵抗値Ｒの最大の変位ΔＲから抵抗変化率ΔＲ／Ｒを求めることができる。矢印で示したグラフ上の横軸方向における２点間の距離（差分）は、フリー層の保磁力Ｈｃに対応する。
【００６４】
図６は、下記の積層構造をなす比較例としてのフリー層を備えたＭＲ素子（比較例１）の特性を示したものである。比較例１のフリー層は、
ＣｏＦｅ（１）／Ｃｕ（０．２）／ＣｏＦｅ（１）／Ｃｕ（０．２）／ＣｏＦｅ（１）
というように、負の磁歪定数を有するＣｏＦｅ層と、非磁性の銅層とを交互に積層した構造を有している。ここで、括弧内の数値は各層の厚み［ｎｍ］を表す。このような比較例１では、保磁力Ｈｃが約６．２Ｏｅ（＝６．２×１０3／４π  Ａ／ｍ）となり、抵抗変化率ΔＲ／Ｒが約２．０５％となった。
【００６５】
図７は、下記の積層構造をなす比較例としてのフリー層を備えたＭＲ素子（比較例２）の特性を示したものである。比較例２のフリー層は、
ＦｅＣｏ（１）／Ｃｕ（０．２）／ＦｅＣｏ（１）／Ｃｕ（０．２）／ＦｅＣｏ（１）
というように、正の磁歪定数を有するＦｅＣｏ層と、非磁性の銅層とを交互に積層した構造を有している。すでに述べたように、フリー層に用いる材料としてＦｅＣｏが不都合な点は、図７からも明らかなように高い保磁力を有していることである。このような比較例２では、保磁力Ｈｃが１５１Ｏｅ（＝１５１×１０3／４π  Ａ／ｍ）となり、抵抗変化率ΔＲ／Ｒが約２．２５％となった。
【００６６】
図８は、下記の積層構造を有する実施例１としてのフリー層を備えたＭＲ素子（実施例１）の特性を示したものである。実施例１のフリー層は、
ＣｏＦｅ（１）／ＦｅＣｏ（０．０５）／Ｃｕ（０．２）／ＦｅＣｏ（０．０５）／ＣｏＦｅ（１）／ＦｅＣｏ（０．０５）／Ｃｕ（０．２）／ＦｅＣｏ（０．０５）／ＣｏＦｅ（１）
というように、負の磁歪定数を有するＣｏＦｅ層と非磁性の銅層とを交互に積層し、さらに、それらの間に正の磁歪定数を有するＦｅＣｏ層を挿入するようにした構造を有している。このような実施例１では、ＦｅＣｏ層とＣｕ層とを交互に積層したフリー層を備えた比較例２と同程度の抵抗変化率を確保しつつ、ＣｏＦｅ層とＣｕ層とを交互に積層したフリー層を備えた比較例１と同程度の低い保磁力に抑えることができた。具体的には、保磁力Ｈｃが約５．９Ｏｅ（＝５．９×１０3／４π  Ａ／ｍ）となり、抵抗変化率ΔＲ／Ｒが約２．２２％となった。
【００６７】
次に、本発明のＭＲ素子（実施例２）について、本発明とは異なる構造の第１のピンド層を備えたＭＲ素子との抵抗変化率の比較をおこなった。その結果を図９および図１０にそれぞれ示す。図９および図１０は、いずれも、ＭＲ素子の積層方向にセンシング電流を流したときの抵抗値Ｒ（縦軸）と付与される磁界Ｈｙ（横軸）との関係を表したものである。抵抗値Ｒの最大の変位ΔＲから抵抗変化率ΔＲ／Ｒを求めることができる。
【００６８】
図９は、上記の図２に示した構造を有する第１のピンド層１３１を備えたＭＲ素子（実施例２）の磁化特性を表したものである。これに対し、図１０は、図１１に示した構造を有する比較例としての第１のピンド層２３１を備えたＭＲ素子（比較例３）の磁化特性を表したものである。比較例３の第１ピンド層２３１は、第１〜第６の層５４０〜５４５と、第７の層５４６とを有する７層構造となっている。詳細には、第１〜第６の層５４０〜５４５が、それぞれＣｏＦｅ（１）／Ｃｕ（０．２）の２層構造をなし、第７の層５４６がＦｅＣｏ（１）からなる単層構造をなしている。すなわち、第１〜第６の層５４０〜５４５は、それぞれ銅層５４０Ａ，５４１Ａ，５４２Ａ，５４３Ａ，５４４Ａ，５４５ＡとＣｏＦｅ層５４０Ｂ，５４１Ｂ，５４２Ｂ，５４３Ｂ，５４４Ｂ，５４５Ｂとを有している。
【００６９】
図９に示した特性を示す実施例２における抵抗変化率ΔＲ／Ｒは２．６４％であり、図１０に示した比較例３における抵抗変化率ΔＲ／Ｒは２．２５％であった。このように、実施例２では、第１の強磁性材料（ＦｅＣｏ）からなる第１の強磁性層と第２の強磁性材料（ＣｏＦｅ）からなる第２の強磁性層との双方を含むようにしたので、より高い抵抗変化率ΔＲ／Ｒを得ることができた。
【００７０】
以上、実施の形態および実施例（以下、実施の形態等という。）を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。すなわち当技術分野を熟知した当業者であれば理解できるように、上記実施の形態は本願発明の一具体例であり、本願発明は、上記の内容に限定されるものではない。本発明の範囲と一致する限り、製造方法、材料、構造および寸法などについての修正および変更がなされてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の一実施の形態に係るＭＲ素子の構成を表す断面図である。
【図２】図１に示したＭＲ素子の要部を拡大した断面図である。
【図３】図１に示したＭＲ素子の第１の変形例としての構成を表す断面図である。
【図４】図１に示したＭＲ素子の第２の変形例としての構成を表す断面図である。
【図５】図１に示したＭＲ素子の第３の変形例としての構成を表す断面図である。
【図６】第１の比較例（比較例１）としてのＭＲ素子の磁化特性を表す特性図である。
【図７】第２の比較例（比較例２）としてのＭＲ素子の磁化特性を表す特性図である。
【図８】本発明の第１の実施例（実施例１）としてのＭＲ素子の磁化特性を表す特性図である。
【図９】本発明の第２の実施例（実施例２）としてのＭＲ素子の磁化特性を表す特性図である。
【図１０】第３の比較例（比較例３）としてのＭＲ素子の磁化特性を表す特性図である。
【図１１】図１０に示した磁化特性を示す比較例３としてのＭＲ素子の要部を拡大した断面図である。
【図１２】従来のＭＲ素子の構成例を表す断面図である。
【図１３】従来のＭＲ素子の構成例を表す他の断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１…磁気抵抗効果（ＭＲ）素子、１０…基層、１１…シード層、１２…反強磁性ピンニング層、１３…シンセティック反強磁性ピンド層（ＳｙＡＰ層）、１３１…第１のピンド層、１３２…非磁性結合層、１３３…第２のピンド層、１４…非磁性層、２０（２０Ａ〜２０Ｄ）…フリー層、２１〜２６…第１〜第６のＣｏＦｅ層、３１〜３２…第１〜第２のＦｅＣｏ層、４１〜４３…第１〜第３のスペーサ層、１００…保護層、６４３Ｂ，６４４Ｂ，６４５Ｂ…第１の強磁性層、５４０Ｂ，５４１Ｂ，５４２Ｂ…第２の強磁性層。
【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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