(57)【要約】【課題】ＭＲ素子を構成する各層の面と交差する方向に電流が流されるＭＲ素子におけるＭＲ比を大きくする。【解決手段】ＭＲ素子５の固定層２３は、体心立方構造の磁性合金層よりなる下地磁性層３３１と、下地磁性層３３１の上に形成されたホイスラー合金層３３２とを含んでいる。ＭＲ素子５のフリー層２５は、体心立方構造の磁性合金層よりなる下地磁性層５１と、下地磁性層５１の上に形成されたホイスラー合金層５２とを含んでいる。ホイスラー合金層３３２，５２は、いずれも、Ｍｎの含有率が２５原子％より多く４０原子％以下であるＣｏＭｎＳｉ合金よりなり、且つ単位格子の体心位置にＣｏ原子が配置され、単位格子の頂点位置にＭｎ原子またはＳｉ原子が不規則に配置されたＢ２構造の主成分を含んでいる。【選択図】図１
2007273657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに反対側を向く第１および第２の面を有する非磁性層と、
前記非磁性層の前記第１の面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された固定層と、
前記非磁性層の前記第２の面に隣接するように配置され、外部磁界に応じて磁化の方向が変化するフリー層とを備え、
磁気的信号検出用の電流が、前記各層の面と交差する方向に流される磁気抵抗効果素子であって、
前記固定層とフリー層の少なくとも一方は、体心立方構造の磁性合金層よりなる下地磁性層と、前記下地磁性層の上に形成されたホイスラー合金層とを含み、
前記ホイスラー合金層は、Ｍｎの含有率が２５原子％より多く４０原子％以下であるＣｏＭｎＳｉ合金よりなり、且つ単位格子の体心位置にＣｏ原子が配置され、単位格子の頂点位置にＭｎ原子またはＳｉ原子が不規則に配置されたＢ２構造の主成分を含むことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
前記ＣｏＭｎＳｉ合金におけるＣｏの含有率は、４８〜５２原子％の範囲内であることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
前記ＣｏＭｎＳｉ合金におけるＭｎの含有率は、３０〜４０原子％の範囲内であることを特徴とする請求項１または２記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
前記下地磁性層は、Ｆｅをｙ原子％、Ｃｏを（１００−ｙ）原子％含み、ｙが３０以上１００以下であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
前記固定層は、前記下地磁性層および前記ホイスラー合金層を含み、
前記固定層に含まれるホイスラー合金層は、前記固定層に含まれる下地磁性層と前記非磁性層との間に配置され、
前記固定層は、更に、前記固定層に含まれるホイスラー合金層と前記非磁性層との間に配置された中間磁性層を含み、
前記中間磁性層は、Ｆｅをｚ原子％、Ｃｏを（１００−ｚ）原子％含み、ｚが３０以上１００以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
前記固定層は、更に、前記固定層に含まれるホイスラー合金層との間で前記固定層に含まれる下地磁性層を挟む位置に配置された非磁性中間層と、前記固定層に含まれる下地磁性層との間で前記非磁性中間層を挟む位置に配置され、磁化の方向が固定された強磁性層とを含み、
前記固定層に含まれる下地磁性層、ホイスラー合金層および中間磁性層のそれぞれの磁化の方向は、前記強磁性層の磁化の方向とは逆方向に固定されていることを特徴とする請求項５記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項７】
前記フリー層は、前記下地磁性層および前記ホイスラー合金層を含み、
前記フリー層に含まれる下地磁性層は、前記フリー層に含まれるホイスラー合金層と前記非磁性層との間に配置されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項８】
前記非磁性層は導電材料よりなることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項９】
前記非磁性層は、絶縁材料よりなるトンネルバリア層であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１０】
互いに反対側を向く第１および第２の面を有する非磁性層と、
前記非磁性層の前記第１の面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された固定層と、
前記非磁性層の前記第２の面に隣接するように配置され、外部磁界に応じて磁化の方向が変化するフリー層とを備え、
磁気的信号検出用の電流が、前記各層の面と交差する方向に流される磁気抵抗効果素子を製造する方法であって、
前記固定層、非磁性層、フリー層を形成する各工程を備え、
前記固定層を形成する工程と前記フリー層を形成する工程の少なくとも一方は、体心立方構造の磁性合金層よりなる下地磁性層を形成する工程と、前記下地磁性層の上にホイスラー合金層を形成する工程とを含み、
前記ホイスラー合金層は、Ｍｎの含有率が２５原子％より多く４０原子％以下であるＣｏＭｎＳｉ合金よりなり、且つ単位格子の体心位置にＣｏ原子が配置され、単位格子の頂点位置にＭｎ原子またはＳｉ原子が不規則に配置されたＢ２構造の主成分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１１】
更に、前記ホイスラー合金層の前記主成分の結晶構造をＢ２構造とするために前記ホイスラー合金層に対して熱処理を施す工程を備えたことを特徴とする請求項１０記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１２】
記録媒体に対向する媒体対向面と、
前記記録媒体からの信号磁界を検出するために前記媒体対向面の近傍に配置された請求項１ないし９のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子と、
磁気的信号検出用の電流を、前記磁気抵抗効果素子に対して、磁気抵抗効果素子を構成する各層の面と交差する方向に流すための一対の電極と
を備えたことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項１３】
請求項１２記載の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと
を備えたことを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１４】
請求項１２記載の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと、
前記スライダを記録媒体のトラック横断方向に移動させるためのアームと
を備え、前記サスペンションが前記アームに取り付けられていることを特徴とするヘッドアームアセンブリ。
【請求項１５】
請求項１２記載の薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
前記スライダを支持すると共に前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と
を備えた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、磁気抵抗効果素子およびその製造方法、ならびに、磁気抵抗効果素子を有する薄膜磁気ヘッド、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】
近年、磁気ディスク装置の面記録密度の向上に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能向上が求められている。薄膜磁気ヘッドとしては、基板に対して、読み出し用の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ（Magnetoresistive）素子とも記す。）を有する再生ヘッドと書き込み用の誘導型電磁変換素子を有する記録ヘッドとを積層した構造の複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。
【０００３】
ＭＲ素子としては、異方性磁気抵抗（Anisotropic Magnetoresistive）効果を用いたＡＭＲ素子や、巨大磁気抵抗（Giant Magnetoresistive）効果を用いたＧＭＲ素子や、トンネル磁気抵抗（Tunnel-type Magnetoresistive）効果を用いたＴＭＲ素子等がある。
【０００４】
再生ヘッドの特性としては、高感度および高出力であることが要求される。この要求を満たす再生ヘッドとして、既に、スピンバルブ型ＧＭＲ素子を用いたＧＭＲヘッドが量産されている。最近では、面記録密度の更なる向上に対応するために、ＴＭＲ素子を用いた再生ヘッドの開発が進められている。
【０００５】
スピンバルブ型ＧＭＲ素子は、一般的には、互いに反対側を向く２つの面を有する非磁性導電層と、この非磁性導電層の一方の面に隣接するように配置されたフリー層と、非磁性導電層の他方の面に隣接するように配置された固定層と、この固定層における非磁性導電層とは反対側の面に隣接するように配置された反強磁性層とを有している。フリー層は信号磁界に応じて磁化の方向が変化する強磁性層である。固定層は、磁化の方向が固定された強磁性層である。反強磁性層は、固定層との交換結合により、固定層における磁化の方向を固定する層である。
【０００６】
ところで、従来のＧＭＲヘッドでは、磁気的信号検出用の電流（以下、センス電流という。）を、ＧＭＲ素子を構成する各層の面に対して平行な方向に流す構造になっていた。このような構造は、ＣＩＰ（Current In Plane）構造と呼ばれる。これに対し、センス電流を、ＧＭＲ素子を構成する各層の面と交差する方向、例えばＧＭＲ素子を構成する各層の面に対して垂直な方向に流す構造のＧＭＲヘッドの開発も進められている。このような構造は、ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造と呼ばれる。以下、ＣＰＰ構造の再生ヘッドに用いられるＧＭＲ素子をＣＰＰ−ＧＭＲ素子と呼び、ＣＩＰ構造の再生ヘッドに用いられるＧＭＲ素子をＣＩＰ−ＧＭＲ素子と呼ぶ。
【０００７】
前述のＴＭＲ素子を用いた再生ヘッドもＣＰＰ構造となる。ＴＭＲ素子は、一般的には、互いに反対側を向く２つの面を有するトンネルバリア層と、このトンネルバリア層の一方の面に隣接するように配置されたフリー層と、トンネルバリア層の他方の面に隣接するように配置された固定層と、この固定層におけるトンネルバリア層とは反対側の面に隣接するように配置された反強磁性層とを有している。トンネルバリア層は、トンネル効果によりスピンを保存した状態で電子が通過できる非磁性絶縁層である。フリー層、固定層および反強磁性層については、スピンバルブ型ＧＭＲ素子と同様である。
【０００８】
従来のＣＰＰ−ＧＭＲ素子では、固定層とフリー層の材料として、主にＣｏＦｅ合金やＮｉＦｅ合金が用いられていた。このような従来のＣＰＰ−ＧＭＲ素子では、実用的な再生ギャップ長を実現できる層の構成において、抵抗に対する磁気抵抗変化の比率である磁気抵抗変化率（以下、ＭＲ比という。）は高々４％程度であり、実用上十分な大きさではなかった。
【０００９】
上記の従来のＣＰＰ−ＧＭＲ素子におけるＭＲ比が小さいのは、固定層とフリー層の材料として用いられているＣｏＦｅ合金やＮｉＦｅ合金のスピン分極率が小さいことに起因していると考えられる。
【００１０】
最近、ＭＲ比を大きくするために、固定層やフリー層の材料として、スピン分極率が１に近いハーフメタルを用いたＣＰＰ−ＧＭＲ素子が提案されている。特許文献１−３には、固定層やフリー層の材料として、ハーフメタルの一種であるホイスラー合金を用いたＣＰＰ−ＧＭＲ素子が記載されている。
【００１１】
また、ＴＭＲ素子においても、固定層やフリー層の材料としてハーフメタルを用いることにより、大きなＭＲ比を得ることが期待できる。特許文献２、３には、固定層やフリー層の材料としてホイスラー合金を用いたＴＭＲ素子も記載されている。
【００１２】
また、特許文献１には、固定層におけるホイスラー合金層の上下に、例えばＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＮｉＦｅ合金、Ｃｏのいずれかの磁性材料によって形成された磁性層を配置し、フリー層におけるホイスラー合金層の上下に、例えばＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏのいずれかの磁性材料によって形成された磁性層を配置した構造が記載されている。
【００１３】
ここで、ホイスラー合金について簡単に説明する。ホイスラー合金とは、ＸＹＺまたはＸ２ＹＺの化学組成を持つ規則合金の総称である。ＸＹＺの化学組成を持つ規則合金はハーフホイスラー合金と呼ばれ、Ｘ２ＹＺの化学組成を持つ規則合金はフルホイスラー合金と呼ばれる。ここで、Ｘは、周期表上におけるＦｅ族、Ｃｏ族、Ｎｉ族、Ｃｕ族の遷移元素および貴金属元素の中から選択された元素である。Ｙは、周期表上におけるＴｉ族、Ｖ族、Ｃｒ族、Ｍｎ族の遷移元素およびＦｅの中から選択された１種以上の元素である。Ｚは、周期表上における第３周期から第５周期の典型元素の中から選択された１種以上の元素である。
【００１４】
【特許文献１】特開２００３−２１８４２８号公報
【特許文献２】特開２００４−２２１５２６号公報
【特許文献３】特開２００５−２２８９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、ホイスラー合金の１種としてＣｏＭｎＳｉ合金がある。フルホイスラー合金となるときのＣｏＭｎＳｉ合金の化学量論組成では、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｉの組成比は２：１：１である。この組成比のＣｏＭｎＳｉ合金層を、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子の固定層やフリー層に用いることにより、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子のＭＲ比を大幅に大きくできることが予想された。
【００１６】
そこで、実際に、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｉの組成比が２：１：１であるＣｏＭｎＳｉ合金層を固定層やフリー層に用いたＣＰＰ−ＧＭＲ素子を作製した。合金層は、特許文献１と同様に磁性層の上に形成した。このようにして作製されたＣＰＰ−ＧＭＲ素子では、予想に反して、高々５％程度のＭＲ比しか得られなかった。
【００１７】
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、磁気抵抗効果素子を構成する各層の面と交差する方向に電流が流される磁気抵抗効果素子であって、磁気抵抗変化率が大きい磁気抵抗効果素子およびその製造方法、ならびに、この磁気抵抗効果素子を有する薄膜磁気ヘッド、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】
【００１８】
本発明の磁気抵抗効果素子は、互いに反対側を向く第１および第２の面を有する非磁性層と、非磁性層の第１の面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された固定層と、非磁性層の第２の面に隣接するように配置され、外部磁界に応じて磁化の方向が変化するフリー層とを備えている。本発明の磁気抵抗効果素子において、磁気的信号検出用の電流は、磁気抵抗効果素子を構成する各層の面と交差する方向に流される。
【００１９】
本発明の磁気抵抗効果素子において、固定層とフリー層の少なくとも一方は、体心立方構造の磁性合金層よりなる下地磁性層と、下地磁性層の上に形成されたホイスラー合金層とを含んでいる。ホイスラー合金層は、Ｍｎの含有率が２５原子％より多く４０原子％以下であるＣｏＭｎＳｉ合金よりなり、且つ単位格子の体心位置にＣｏ原子が配置され、単位格子の頂点位置にＭｎ原子またはＳｉ原子が不規則に配置されたＢ２構造の主成分を含む。
【００２０】
本発明におけるホイスラー合金層のスピン分極率は、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｉの組成比が２：１：１であるＣｏＭｎＳｉ合金よりなる合金層が下地磁性層の上に形成された場合における、その合金層のスピン分極率よりも大きくなる。
【００２１】
本発明の磁気抵抗効果素子において、ＣｏＭｎＳｉ合金におけるＣｏの含有率は、４８〜５２原子％の範囲内であることが好ましい。
【００２２】
また、本発明の磁気抵抗効果素子において、ＣｏＭｎＳｉ合金におけるＭｎの含有率は、３０〜４０原子％の範囲内であることが好ましい。
【００２３】
また、本発明の磁気抵抗効果素子において、下地磁性層は、Ｆｅをｙ原子％、Ｃｏを（１００−ｙ）原子％含み、ｙが３０以上１００以下であってもよい。
【００２４】
また、本発明の磁気抵抗効果素子において、固定層は、下地磁性層およびホイスラー合金層を含み、固定層に含まれるホイスラー合金層は、固定層に含まれる下地磁性層と非磁性層との間に配置されていてもよい。この場合、固定層は、更に、固定層に含まれるホイスラー合金層と非磁性層との間に配置された中間磁性層を含んでいてもよい。中間磁性層は、Ｆｅをｚ原子％、Ｃｏを（１００−ｚ）原子％含み、ｚが３０以上１００以下であってもよい。
【００２５】
固定層は、更に、固定層に含まれるホイスラー合金層との間で固定層に含まれる下地磁性層を挟む位置に配置された非磁性中間層と、固定層に含まれる下地磁性層との間で非磁性中間層を挟む位置に配置され、磁化の方向が固定された強磁性層とを含んでいてもよい。この場合、固定層に含まれる下地磁性層、ホイスラー合金層および中間磁性層のそれぞれの磁化の方向は、強磁性層の磁化の方向とは逆方向に固定される。
【００２６】
また、本発明の磁気抵抗効果素子において、フリー層は、下地磁性層およびホイスラー合金層を含み、フリー層に含まれる下地磁性層は、フリー層に含まれるホイスラー合金層と非磁性層との間に配置されていてもよい。
【００２７】
また、本発明の磁気抵抗効果素子において、非磁性層は導電材料よりなるものであってもよいし、絶縁材料よりなるトンネルバリア層であってもよい。
【００２８】
本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法によって製造される磁気抵抗効果素子は、互いに反対側を向く第１および第２の面を有する非磁性層と、非磁性層の第１の面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された固定層と、非磁性層の第２の面に隣接するように配置され、外部磁界に応じて磁化の方向が変化するフリー層とを備え、磁気的信号検出用の電流が、上記各層の面と交差する方向に流されるものである。
【００２９】
本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法は、固定層、非磁性層、フリー層を形成する各工程を備えている。固定層を形成する工程とフリー層を形成する工程の少なくとも一方は、体心立方構造の磁性合金層よりなる下地磁性層を形成する工程と、下地磁性層の上にホイスラー合金層を形成する工程とを含んでいる。ホイスラー合金層は、Ｍｎの含有率が２５原子％より多く４０原子％以下であるＣｏＭｎＳｉ合金よりなり、且つ単位格子の体心位置にＣｏ原子が配置され、単位格子の頂点位置にＭｎ原子またはＳｉ原子が不規則に配置されたＢ２構造の主成分を含んでいる。
【００３０】
本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法は、更に、ホイスラー合金層の主成分の結晶構造をＢ２構造とするためにホイスラー合金層に対して熱処理を施す工程を備えていてもよい。
【００３１】
本発明の薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面と、記録媒体からの信号磁界を検出するために媒体対向面の近傍に配置された本発明の磁気抵抗効果素子と、磁気的信号検出用の電流を、磁気抵抗効果素子に対して、磁気抵抗効果素子を構成する各層の面と交差する方向に流すための一対の電極とを備えたものである。
【００３２】
本発明のヘッドジンバルアセンブリは、本発明の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを弾性的に支持するサスペンションとを備えたものである。また、本発明のヘッドアームアセンブリは、本発明の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを弾性的に支持するサスペンションと、スライダを記録媒体のトラック横断方向に移動させるためのアームとを備え、サスペンションがアームに取り付けられているものである。
【００３３】
本発明の磁気ディスク装置は、本発明の薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを支持すると共に記録媒体に対して位置決めする位置決め装置とを備えたものである。
【発明の効果】
【００３４】
本発明では、磁気抵抗効果素子の固定層とフリー層の少なくとも一方は、体心立方構造の磁性合金層よりなる下地磁性層と、下地磁性層の上に形成されたホイスラー合金層とを含み、ホイスラー合金層は、Ｍｎの含有率が２５原子％より多く４０原子％以下であるＣｏＭｎＳｉ合金よりなり、且つ単位格子の体心位置にＣｏ原子が配置され、単位格子の頂点位置にＭｎ原子またはＳｉ原子が不規則に配置されたＢ２構造の主成分を含む。本発明におけるホイスラー合金層のスピン分極率は、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｉの組成比が２：１：１であるＣｏＭｎＳｉ合金よりなる合金層が下地磁性層の上に形成された場合における、その合金層のスピン分極率よりも大きくなる。これにより、本発明によれば、磁気抵抗効果素子を構成する各層の面と交差する方向に電流が流される磁気抵抗効果素子の磁気抵抗変化率を大きくすることが可能になるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
［第１の実施の形態］
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。始めに、図２および図３を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成および製造方法の概略について説明する。図２は薄膜磁気ヘッドの媒体対向面および基板に垂直な断面を示す断面図、図３は薄膜磁気ヘッドの磁極部分の媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。
【００３６】
本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法では、まず、アルティック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）等のセラミック材料よりなる基板１の上に、スパッタ法等によって、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の絶縁材料よりなる絶縁層２を、例えば１〜５μｍの厚さに形成する。次に、絶縁層２の上に、めっき法等によって、ＮｉＦｅ、ＦｅＡｌＳｉ等の磁性材料よりなる再生ヘッド用の第１のシールド層３を、所定のパターンに形成する。次に、図示しないが、全体に、例えばアルミナよりなる絶縁層を形成する。次に、例えば化学機械研磨（以下、ＣＭＰという。）によって、第１のシールド層３が露出するまで絶縁層を研磨して、第１のシールド層３および絶縁層の上面を平坦化する。
【００３７】
次に、第１のシールド層３の上に、再生用のＭＲ素子５を形成する。次に、図示しないが、ＭＲ素子５の２つの側部および第１のシールド層３の上面を覆うように絶縁膜を形成する。絶縁膜は、アルミナ等の絶縁材料によって形成される。次に、絶縁膜を介してＭＲ素子５の２つの側部に隣接するように２つのバイアス磁界印加層６を形成する。次に、ＭＲ素子５およびバイアス磁界印加層６の周囲に配置されるように絶縁層７を形成する。絶縁層７は、アルミナ等の絶縁材料によって形成される。
【００３８】
次に、ＭＲ素子５、バイアス磁界印加層６および絶縁層７の上に、磁性材料からなる、再生ヘッド用の第２のシールド層８を形成する。第２のシールド層８は、例えばめっき法またはスパッタ法によって形成される。次に、第２のシールド層８の上に、スパッタ法等によって、アルミナ等の非磁性材料よりなる分離層１８を形成する。次に、この分離層１８の上に、例えばめっき法またはスパッタ法によって、磁性材料よりなる、記録ヘッド用の下部磁極層１９を形成する。第２のシールド層８および下部磁極層１９に用いる磁性材料は、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＦｅＮ等の軟磁性材料である。なお、第２のシールド層８、分離層１８および下部磁極層１９の代わりに、下部磁極層を兼ねた第２のシールド層を設けてもよい。
【００３９】
次に、下部磁極層１９の上に、スパッタ法等によって、アルミナ等の非磁性材料よりなる記録ギャップ層９を、例えば５０〜３００ｎｍの厚みに形成する。次に、磁路形成のために、後述する薄膜コイルの中心部分において、記録ギャップ層９を部分的にエッチングしてコンタクトホール９ａを形成する。
【００４０】
次に、記録ギャップ層９の上に、例えば銅（Ｃｕ）よりなる薄膜コイルの第１層部分１０を、例えば２〜３μｍの厚みに形成する。なお、図２において、符号１０ａは、第１層部分１０のうち、後述する薄膜コイルの第２層部分１５に接続される接続部を表している。第１層部分１０は、コンタクトホール９ａの周囲に巻回される。
【００４１】
次に、薄膜コイルの第１層部分１０およびその周辺の記録ギャップ層９を覆うように、フォトレジスト等の、加熱時に流動性を有する有機絶縁材料よりなる絶縁層１１を所定のパターンに形成する。次に、絶縁層１１の表面を平坦にするために所定の温度で熱処理する。この熱処理により、絶縁層１１の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となる。
【００４２】
次に、絶縁層１１のうちの後述する媒体対向面２０側の斜面部分から媒体対向面２０側にかけての領域において、記録ギャップ層９および絶縁層１１の上に、記録ヘッド用の磁性材料によって、上部磁極層１２のトラック幅規定層１２ａを形成する。上部磁極層１２は、このトラック幅規定層１２ａと、後述する連結部分層１２ｂおよびヨーク部分層１２ｃとで構成される。
【００４３】
トラック幅規定層１２ａは、記録ギャップ層９の上に形成され、上部磁極層１２の磁極部分となる先端部と、絶縁層１１の媒体対向面２０側の斜面部分の上に形成され、ヨーク部分層１２ｃに接続される接続部とを有している。先端部の幅は記録トラック幅と等しくなっている。接続部の幅は、先端部の幅よりも大きくなっている。
【００４４】
トラック幅規定層１２ａを形成する際には、同時に、コンタクトホール９ａの上に磁性材料よりなる連結部分層１２ｂを形成すると共に、接続部１０ａの上に磁性材料よりなる接続層１３を形成する。連結部分層１２ｂは、上部磁極層１２のうち、下部磁極層１９に磁気的に連結される部分を構成する。
【００４５】
次に、磁極トリミングを行う。すなわち、トラック幅規定層１２ａの周辺領域において、トラック幅規定層１２ａをマスクとして、記録ギャップ層９および下部磁極層１９の磁極部分における記録ギャップ層９側の少なくとも一部をエッチングする。これにより、図３に示したように、上部磁極層１２の磁極部分、記録ギャップ層９および下部磁極層１９の磁極部分の少なくとも一部の各幅が揃えられたトリム（Trim）構造が形成される。このトリム構造によれば、記録ギャップ層９の近傍における磁束の広がりによる実効的なトラック幅の増加を防止することができる。
【００４６】
次に、全体に、アルミナ等の無機絶縁材料よりなる絶縁層１４を、例えば３〜４μｍの厚みに形成する。次に、この絶縁層１４を、例えばＣＭＰによって、トラック幅規定層１２ａ、連結部分層１２ｂおよび接続層１３の表面に至るまで研磨して平坦化する。
【００４７】
次に、平坦化された絶縁層１４の上に、例えば銅（Ｃｕ）よりなる薄膜コイルの第２層部分１５を、例えば２〜３μｍの厚みに形成する。なお、図２において、符号１５ａは、第２層部分１５のうち、接続層１３を介して薄膜コイルの第１層部分１０の接続部１０ａに接続される接続部を表している。第２層部分１５は、連結部分層１２ｂの周囲に巻回される。
【００４８】
次に、薄膜コイルの第２層部分１５およびその周辺の絶縁層１４を覆うように、フォトレジスト等の、加熱時に流動性を有する有機絶縁材料よりなる絶縁層１６を所定のパターンに形成する。次に、絶縁層１６の表面を平坦にするために所定の温度で熱処理する。この熱処理により、絶縁層１６の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となる。
【００４９】
次に、トラック幅規定層１２ａ、絶縁層１４，１６および連結部分層１２ｂの上に、パーマロイ等の記録ヘッド用の磁性材料によって、上部磁極層１２のヨーク部分を構成するヨーク部分層１２ｃを形成する。ヨーク部分層１２ｃの媒体対向面２０側の端部は、媒体対向面２０から離れた位置に配置されている。また、ヨーク部分層１２ｃは、連結部分層１２ｂを介して下部磁極層１９に接続されている。
【００５０】
次に、全体を覆うように、例えばアルミナよりなるオーバーコート層１７を形成する。最後に、上記各層を含むスライダの機械加工を行って、記録ヘッドおよび再生ヘッドを含む薄膜磁気ヘッドの媒体対向面２０を形成して、薄膜磁気ヘッドが完成する。
【００５１】
このようにして製造される薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面２０と再生ヘッドと記録ヘッドとを備えている。再生ヘッドの構成については、後で詳しく説明する。
【００５２】
記録ヘッドは、媒体対向面２０側において互いに対向する磁極部分を含むと共に、互いに磁気的に連結された下部磁極層１９および上部磁極層１２と、この下部磁極層１９の磁極部分と上部磁極層１２の磁極部分との間に設けられた記録ギャップ層９と、少なくとも一部が下部磁極層１９および上部磁極層１２の間に、これらに対して絶縁された状態で配設された薄膜コイル１０，１５とを有している。この薄膜磁気ヘッドでは、図２に示したように、媒体対向面２０から、絶縁層１１の媒体対向面２０側の端部までの長さが、スロートハイトＴＨとなる。なお、スロートハイトとは、媒体対向面２０から、２つの磁極層の間隔が大きくなり始める位置までの長さ（高さ）をいう。
【００５３】
次に、図１を参照して、再生ヘッドの構成について詳しく説明する。図１は再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。
【００５４】
本実施の形態における再生ヘッドは、所定の間隔を開けて配置された第１のシールド層３および第２のシールド層８と、第１のシールド層３と第２のシールド層８との間に配置されたＭＲ素子５と、ＭＲ素子５の２つの側部および第１のシールド層３の上面を覆う絶縁膜４と、絶縁膜４を介してＭＲ素子５の２つの側部に隣接する２つのバイアス磁界印加層６とを備えている。絶縁膜４は、例えばアルミナによって形成される。バイアス磁界印加層６は、硬磁性層（ハードマグネット）や、強磁性層と反強磁性層との積層体等を用いて構成される。具体的には、バイアス磁界印加層６は、例えばＣｏＰｔやＣｏＣｒＰｔによって形成される。
【００５５】
本実施の形態における再生ヘッドは、ＣＰＰ構造の再生ヘッドである。第１のシールド層３と第２のシールド層８は、センス電流を、ＭＲ素子５に対して、ＭＲ素子５を構成する各層の面と交差する方向、例えばＭＲ素子５を構成する各層の面に対して垂直な方向に流すための一対の電極を兼ねている。なお、第１のシールド層３および第２のシールド層８とは別に、ＭＲ素子５の上下に一対の電極を設けてもよい。ＭＲ素子５は、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子である。ＭＲ素子５は、外部磁界、すなわち記録媒体からの信号磁界に応じて抵抗値が変化する。センス電流は、ＭＲ素子５を構成する各層の面と交差する方向、例えばＭＲ素子５を構成する各層の面に対して垂直な方向に流れる。ＭＲ素子５の抵抗値はセンス電流より求めることができる。このようにして、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生することができる。
【００５６】
ＭＲ素子５は、第１のシールド層３の上に順に積層された下地層２１、反強磁性層２２、固定層２３、非磁性導電層２４、フリー層２５および保護層２６を備えている。固定層２３は磁化の方向が固定された層であり、反強磁性層２２は、固定層２３との交換結合により、固定層２３における磁化の方向を固定する層である。下地層２１は、その上に形成される各層の結晶性や配向性を向上させ、特に、反強磁性層２２と固定層２３との交換結合を良好にするために設けられる。フリー層２５は、外部磁界、すなわち記録媒体からの信号磁界に応じて磁化の方向が変化する層である。保護層２６は、その下の各層を保護するための層である。
【００５７】
下地層２１の厚さは、例えば２〜６ｎｍである。下地層２１としては、例えばＴａ層とＮｉＦｅＣｒ層との積層体が用いられる。
【００５８】
反強磁性層２２の厚さは、例えば５〜３０ｎｍである。反強磁性層２２は、例えば、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｉｒ、ＣｒおよびＦｅからなる群のうちの少なくとも１種ＭIIと、Ｍｎとを含む反強磁性材料により構成されている。このうちＭｎの含有量は３５原子％以上９５原子％以下、その他の元素ＭIIの含有量は５原子％以上６５原子％以下であることが好ましい。この反強磁性材料には、熱処理しなくても反強磁性を示し、強磁性材料との間に交換結合磁界を誘起する非熱処理系反強磁性材料と、熱処理により反強磁性を示すようになる熱処理系反強磁性材料とがある。この反強磁性層２２は、そのどちらにより構成されていてもよい。
【００５９】
なお、非熱処理系反強磁性材料にはγ相を有するＭｎ合金等があり、具体的には、ＲｕＲｈＭｎ、ＦｅＭｎあるいはＩｒＭｎ等がある。熱処理系反強磁性材料には規則結晶構造を有するＭｎ合金等があり、具体的には、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎおよびＰｔＲｈＭｎ等がある。
【００６０】
固定層２３では、反強磁性層２２との界面における交換結合により、磁化の向きが固定されている。本実施の形態における固定層２３は、反強磁性層２２の上に順に積層されたアウター層３１、非磁性中間層３２およびインナー層３３を有し、いわゆるシンセティック固定層になっている。アウター層３１は、例えば、ＣｏおよびＦｅからなる群のうちの少なくともＣｏを含む強磁性材料により構成された強磁性層を含んでいる。アウター層３１とインナー層３３は、反強磁性的に結合し、磁化の方向が互いに逆方向に固定されている。アウター層３１の厚さは、例えば３〜７ｎｍである。インナー層３３の厚さは、例えば３〜７ｎｍである。
【００６１】
非磁性中間層３２の厚さは、例えば０．３５〜１．０ｎｍである。非磁性中間層３２は、例えば、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｃｒ、ＺｒおよびＣｕからなる群のうち少なくとも１種を含む非磁性材料により構成されている。この非磁性中間層３２は、インナー層３３とアウター層３１の間に反強磁性交換結合を生じさせ、インナー層３３の磁化とアウター層３１の磁化とを互いに逆方向に固定するためのものである。なお、インナー層３３の磁化とアウター層３１の磁化が互いに逆方向というのは、これら２つの磁化の方向が互いに１８０°異なる場合のみならず、２つの磁化の方向が１８０°±２０°異なる場合を含む。
【００６２】
インナー層３３は、非磁性中間層３２の上に順に積層された下地磁性層３３１、ホイスラー合金層３３２および中間磁性層３３３を含んでいる。下地磁性層３３１、ホイスラー合金層３３２および中間磁性層３３３のそれぞれの磁化の方向は、アウター層３１の磁化の方向とは逆方向に固定されている。下地磁性層３３１、ホイスラー合金層３３２および中間磁性層３３３については、後で詳しく説明する。
【００６３】
非磁性導電層２４の厚さは、例えば１．０〜４．０ｎｍである。非磁性導電層２４は、例えば、Ｃｕ、ＡｕおよびＡｇからなる群のうち少なくとも１種を８０重量％以上含む非磁性の導電材料により構成されている。非磁性導電層２４は、本発明における非磁性層に対応する。
【００６４】
フリー層２５は、非磁性導電層２４の上に順に積層された下地磁性層５１およびホイスラー合金層５２を含んでいる。下地磁性層５１およびホイスラー合金層５２については、後で詳しく説明する。
【００６５】
保護層２６の厚さは、例えば０．５〜１０ｎｍである。保護層２６としては、例えば、厚さ１０ｎｍのＲｕ層が用いられる。
【００６６】
本実施の形態に係るＭＲ素子５の製造方法は、例えばスパッタ法によって、第１のシールド層３の上に順に下地層２１、反強磁性層２２、固定層２３、非磁性導電層２４、フリー層２５および保護層２６を形成する各工程を備えている。
【００６７】
次に、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの作用について説明する。薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって記録媒体に情報を記録し、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生する。
【００６８】
再生ヘッドにおいて、バイアス磁界印加層６によるバイアス磁界の方向は、媒体対向面２０に垂直な方向と直交している。ＭＲ素子５において、信号磁界がない状態では、フリー層２５の磁化の方向は、バイアス磁界の方向に揃えられている。固定層２３の磁化の方向は、媒体対向面２０に垂直な方向に固定されている。
【００６９】
ＭＲ素子５では、記録媒体からの信号磁界に応じてフリー層２５の磁化の方向が変化し、これにより、フリー層２５の磁化の方向と固定層２３の磁化の方向との間の相対角度が変化し、その結果、ＭＲ素子５の抵抗値が変化する。ＭＲ素子５の抵抗値は、第１および第２のシールド層３，８によってＭＲ素子５にセンス電流を流したときのシールド層３，８間の電位差より求めることができる。このようにして、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生することができる。
【００７０】
次に、本実施の形態に係るＭＲ素子５の特徴について説明する。本実施の形態に係るＭＲ素子５は、互いに反対側を向く第１の面（下面）および第２の面（上面）を有する非磁性導電層２４と、非磁性導電層２４の第１の面（下面）に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された固定層２３と、非磁性導電層２４の第２の面（上面）に隣接するように配置され、外部磁界に応じて磁化の方向が変化するフリー層２５とを備えている。ＭＲ素子５には、ＭＲ素子５を構成する各層の面と交差する方向、例えばＭＲ素子５を構成する各層の面に対して垂直な方向に、センス電流が流される。
【００７１】
本実施の形態における固定層２３は、反強磁性層２２の上に順に積層されたアウター層３１、非磁性中間層３２およびインナー層３３を有している。インナー層３３は、非磁性中間層３２の上に順に積層された下地磁性層３３１、ホイスラー合金層３３２および中間磁性層３３３を含んでいる。
【００７２】
下地磁性層３３１は、体心立方構造の磁性合金層よりなる。また、下地磁性層３３１は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの少なくともＦｅを含む。下地磁性層３３１は、Ｆｅをｙ原子％、Ｃｏを（１００−ｙ）原子％含み、ｙが３０以上１００以下であることが好ましい。一般的に、Ｆｅをｙ原子％、Ｃｏを（１００−ｙ）原子％含み、ｙが３０以上１００以下であるＣｏＦｅ合金またはＦｅの結晶構造は体心立方構造となる。
【００７３】
ホイスラー合金層３３２は、Ｍｎの含有率が２５原子％より多く４０原子％以下であるＣｏＭｎＳｉ合金よりなり、且つ単位格子の体心位置にＣｏ原子が配置され、単位格子の頂点位置にＭｎ原子またはＳｉ原子が不規則に配置されたＢ２構造の主成分を含む。ここで、ホイスラー合金層３３２の「主成分」とは、Ｘ線回折法によってホイスラー合金層３３２の結晶構造を判定したときに最も多い結晶構造の成分を言う。上記のＢ２構造の主成分を含むホイスラー合金層３３２を形成するためには、ホイスラー合金層３３２を構成するＣｏＭｎＳｉ合金におけるＣｏの含有率は、５０原子％であるか、それに近いことが好ましく、具体的には４８〜５２原子％の範囲内であることが好ましい。また、後で詳しく説明するが、ホイスラー合金層３３２を構成するＣｏＭｎＳｉ合金におけるＭｎの含有率は、３０〜４０原子％の範囲内であることが好ましい。
【００７４】
中間磁性層３３３は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの少なくともＦｅを含む。中間磁性層３３３は、Ｆｅをｚ原子％、Ｃｏを（１００−ｚ）原子％含み、ｚが３０以上１００以下であることが好ましい。
【００７５】
本実施の形態に係るＭＲ素子５の製造方法において、固定層２３を形成する工程は、例えばスパッタ法によって、反強磁性層２２の上に順に、アウター層３１、非磁性中間層３２、下地磁性層３３１、ホイスラー合金層３３２および中間磁性層３３３を形成する各工程を含んでいる。
【００７６】
本実施の形態におけるフリー層２５は、非磁性導電層２４の上に順に積層された下地磁性層５１およびホイスラー合金層５２を含んでいる。下地磁性層５１は、体心立方構造の磁性合金層よりなる。また、下地磁性層５１は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉのうちの少なくともＦｅを含む。下地磁性層５１は、Ｆｅをｙ原子％、Ｃｏを（１００−ｙ）原子％含み、ｙが３０以上１００以下であることが好ましい。一般的に、Ｆｅをｙ原子％、Ｃｏを（１００−ｙ）原子％含み、ｙが３０以上１００以下であるＣｏＦｅ合金またはＦｅの結晶構造は体心立方構造となる。
【００７７】
ホイスラー合金層５２は、Ｍｎの含有率が２５原子％より多く４０原子％以下であるＣｏＭｎＳｉ合金よりなり、且つ単位格子の体心位置にＣｏ原子が配置され、単位格子の頂点位置にＭｎ原子またはＳｉ原子が不規則に配置されたＢ２構造の主成分を含む。ここで、ホイスラー合金層５２の「主成分」とは、Ｘ線回折法によってホイスラー合金層５２の結晶構造を判定したときに最も多い結晶構造の成分を言う。上記のＢ２構造の主成分を含むホイスラー合金層５２を形成するためには、ホイスラー合金層５２を構成するＣｏＭｎＳｉ合金におけるＣｏの含有率は、５０原子％であるか、それに近いことが好ましく、具体的には４８〜５２原子％の範囲内であることが好ましい。また、後で詳しく説明するが、ホイスラー合金層５２を構成するＣｏＭｎＳｉ合金におけるＭｎの含有率は、３０〜４０原子％の範囲内であることが好ましい。
【００７８】
本実施の形態に係るＭＲ素子５の製造方法において、フリー層２５を形成する工程は、例えばスパッタ法によって、非磁性導電層２４の上に順に、下地磁性層５１およびホイスラー合金層５２を形成する各工程を含んでいる。
【００７９】
また、本実施の形態に係るＭＲ素子５の製造方法は、ホイスラー合金層３３２，５２のそれぞれの主成分の結晶構造をＢ２構造とするためにホイスラー合金層３３２，５２に対して熱処理を施す工程を備えている。成膜直後のホイスラー合金層３３２，５２の主な結晶構造はＡ２構造になっている。上記熱処理では、ホイスラー合金層３３２，５２を所定の温度で加熱することによって、ホイスラー合金層３３２，５２の主成分の結晶構造をＢ２構造に変化させる。以下、ホイスラー合金層３３２，５２の結晶構造をＢ２構造に変化させることのできる最低の熱処理温度をＢ２規則化温度と言う。
【００８０】
ここで、一般的なフルホイスラー合金がとり得る結晶構造について図８ないし図１０を参照して説明する。ここでは、本明細書の［背景技術］における説明と同様に、一般的なフルホイスラー合金の化学組成をＸ２ＹＺと表す。一般的なフルホイスラー合金がとり得る結晶構造は、Ｌ２１構造、Ｂ２構造、Ａ２構造の３つである。図８はＬ２１構造を表している。図９はＢ２構造を表している。図１０はＡ２構造を表している。Ｌ２１構造、Ｂ２構造、Ａ２構造のいずれも体心立方構造に類似している。
【００８１】
図８に示したＬ２１構造では、単位格子の体心位置に元素Ｘの原子が配置され、単位格子の頂点位置には元素Ｙの原子と元素Ｚの原子が交互に規則的に配置される。
【００８２】
図９に示したＢ２構造では、単位格子の体心位置に元素Ｘの原子が配置され、単位格子の頂点位置には元素Ｙの原子または元素Ｚの原子が不規則に配置される。
【００８３】
図１０に示したＡ２構造では、単位格子の体心位置と頂点位置のいずれにも、元素Ｘの原子または元素Ｙの原子または元素Ｚの原子が不規則に配置される。
【００８４】
Ｌ２１構造、Ｂ２構造、Ａ２構造のうち、Ｌ２１構造とＢ２構造において大きなスピン分極率が発現する。
【００８５】
本実施の形態におけるホイスラー合金層３３２，５２を構成するＣｏＭｎＳｉ合金では、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｉの組成比が化学量論組成の２：１：１ではない。そのため、本実施の形態におけるホイスラー合金層３３２，５２の結晶構造はＢ２構造またはＡ２構造となる。前述のように、成膜直後のホイスラー合金層３３２，５２の主な結晶構造はＡ２構造になっているが、ホイスラー合金層３３２，５２に対して熱処理を施すことにより、ホイスラー合金層３３２，５２の主成分の結晶構造を、大きなスピン分極率が発現するＢ２構造に変化させることができる。
【００８６】
前述のようにＢ２構造とＡ２構造は体心立方構造に類似している。そのため、ホイスラー合金層３３２，５２の下地を、それぞれ、体心立方構造の磁性合金層よりなる下地磁性層３３１，５１とすることにより、ホイスラー合金層３３２，５２の主成分の結晶構造をＢ２構造にすることが容易になる。体心立方構造の磁性合金層よりなる下地磁性層３３１，５１を形成するために、下地磁性層３３１，５１の材料としては、Ｆｅをｙ原子％、Ｃｏを（１００−ｙ）原子％含み、ｙが３０以上１００以下であるＣｏＦｅ合金またはＦｅが好ましい。
【００８７】
ところで、本出願の発明者は、本発明に至る過程で、以下のような実験を行った。まず、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｉの組成比が２：１：１である化学量論組成で、Ｂ２構造のＣｏＭｎＳｉ合金層を固定層やフリー層に用いたＣＰＰ−ＧＭＲ素子を作製した。ＣｏＭｎＳｉ合金層は、体心立方構造の磁性合金層の上に成膜した。このようにして作製されたＣＰＰ−ＧＭＲ素子では、本明細書の［発明が解決しようとする課題］にも記載したように、高々５％程度のＭＲ比しか得られなかった。
【００８８】
次に、Ｘ線回折法により、上述のように体心立方構造の磁性合金層の上に成膜されたＢ２構造のＣｏＭｎＳｉ合金層における（１００）面の格子定数を測定した。すると、その値は約２．８Å（１Åは０．１ｎｍ）であった。バルクのＣｏＭｎＳｉ合金における（１００）面の格子定数は約３．０Åである。上記のＣｏＭｎＳｉ合金層における（１００）面の格子定数は、バルクのＣｏＭｎＳｉ合金における（１００）面の格子定数よりも７％程度小さい。このようにＣｏＭｎＳｉ合金層の格子定数がバルクのＣｏＭｎＳｉ合金の格子定数よりも小さくなる原因は、ＣｏＭｎＳｉ合金層の格子定数が、ＣｏＭｎＳｉ合金層の下地である磁性合金層の格子定数に依存するためと考えられる。
【００８９】
次に、一般に公開されている第一原理計算のプログラムを用いた電子状態計算から、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｉの組成比が２：１：１である化学量論組成のＣｏＭｎＳｉ合金では、格子定数が２．８Åである場合には、Ｂ２構造であってもスピン分極率が大きくならないことが分かった。
【００９０】
更に、第一原理計算のプログラムを用いた電子状態計算から、格子定数が２．８ÅでＢ２構造のＣｏＭｎＳｉ合金において、Ｃｏの含有率を５０原子％に固定し、Ｍｎの含有率を２５原子％よりも多くすると、Ｍｎの含有率が２５原子％の場合に比べて、スピン分極率が大きくなることが分かった。
【００９１】
そして、実際に、Ｃｏの含有率を４８〜５２原子％の範囲内とし、Ｍｎの含有率を３０原子％以上としたＢ２構造のＣｏＭｎＳｉ合金層を固定層やフリー層に用いたＣＰＰ−ＧＭＲ素子を作製した。ＣｏＭｎＳｉ合金層は、体心立方構造の磁性合金層の上に成膜した。このようにして作製されたＣＰＰ−ＧＭＲ素子では、約１０％のＭＲ比が得られた。
【００９２】
以上の実験を経て、本出願の発明者は本発明に至った。本発明におけるホイスラー合金層は、下地磁性層の上に形成され、Ｍｎの含有率が２５原子％より多く４０原子％以下であるＣｏＭｎＳｉ合金よりなり、且つ単位格子の体心位置にＣｏ原子が配置され、単位格子の頂点位置にＭｎ原子またはＳｉ原子が不規則に配置されたＢ２構造の主成分を含む。このような本発明におけるホイスラー合金層のスピン分極率は、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｉの組成比が２：１：１であるＣｏＭｎＳｉ合金よりなる合金層が下地磁性層の上に形成された場合における、その合金層のスピン分極率よりも大きくなる。
【００９３】
更に、第一原理計算のプログラムを用いた電子状態計算から、本発明におけるホイスラー合金層と非磁性導電層との間に、Ｆｅをｚ原子％、Ｃｏを（１００−ｚ）原子％含み、ｚが３０以上１００以下であるＣｏＦｅ合金またはＦｅよりなる中間磁性層を挿入することにより、ホイスラー合金層の中間磁性層に対する界面におけるスピン分極率が、ホイスラー合金層の非磁性導電層に対する界面におけるスピン分極率よりも大きくなることが分かった。このことから、ホイスラー合金層と非磁性導電層との間に中間磁性層を挿入することにより、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子のＭＲ比を大きくすることができることが分かる。
【００９４】
以下、本実施の形態のＭＲ素子５の効果を示す実験結果について説明する。まず、実験では、実施例のＭＲ素子５と比較例のＭＲ素子とを実際に作製し、それらのＭＲ比を測定した。表１は実施例のＭＲ素子５の具体的な構成を示し、表２は比較例のＭＲ素子の具体的な構成を示している。表１では、Ｃｏを５０原子％、Ｍｎをｘ原子％、Ｓｉを（５０−ｘ）原子％含むＣｏＭｎＳｉ合金を、Ｃｏ５０ＭｎｘＳｉ（５０−ｘ）と表している。なお、実施例において、ｘは３０以上４０以下である。同様に、表１では、Ｆｅを３０原子％、Ｃｏを７０原子％含むＣｏＦｅ合金を、Ｃｏ７０Ｆｅ３０と表し、Ｆｅをｚ原子％、Ｃｏを（１００−ｚ）原子％含むＣｏＦｅ合金またはＦｅを、Ｃｏ（１００−ｚ）Ｆｅｚと表している。なお、実施例において、ｚは３０以上１００以下である。また、表２では、Ｃｏを５０原子％、Ｍｎを２５原子％、Ｓｉを２５原子％含むＣｏＭｎＳｉ合金を、Ｃｏ５０Ｍｎ２５Ｓｉ２５と表している。同様に、表２では、Ｆｅを３０原子％、Ｃｏを７０原子％含むＣｏＦｅ合金を、Ｃｏ７０Ｆｅ３０と表している。
【００９５】
【表１】
2007273657.tif 000003
【００９６】
【表２】
2007273657.tif 000004
【００９７】
実験の結果、比較例のＭＲ素子のＭＲ比は６％であった。実施例のＭＲ素子５のＭＲ比は、ｘが３０以上４０以下、ｚが３０以上１００以下の範囲の全域において、比較例のＭＲ素子のＭＲ比よりも大きな値であった。一例として、ｘが３５、ｚが７０のときの実施例のＭＲ素子５のＭＲ比は、９．６％であり、比較例のＭＲ素子のＭＲ比の１．６倍となった。
【００９８】
次に、第一原理計算のプログラムを用いた電子状態計算によって、格子定数が２．８ÅでＢ２構造のＣｏＭｎＳｉ合金のスピン分極率を求めた。ここでは、ＣｏＭｎＳｉ合金は、Ｃｏを５０原子％、Ｍｎをｘ原子％、Ｓｉを（５０−ｘ）原子％含むものとし、ｘの値がそれぞれ２１、２５、３０、３５、４０の場合について計算を行った。また、この計算に用いた組成のＣｏＭｎＳｉ合金よりなる層を実際に作製し、それらのＢ２規則化温度を測定により求めた。なお、第一原理計算の手法としては、例えば文献“小口，「第一原理計算手法の開発と公開」，固体物理，２００４年，第３９巻，第１１号，ｐ．１８４−１８５”において計算効率のよい手法として紹介されているＫＫＲ（Korringa-Kohn-Rostoker）法を用いた。電子状態計算では、格子定数を２．８Åに固定し、単位格子の体心位置にＣｏ原子を配置し、ｘの値に応じた比率のＭｎ原子とＳｉ原子を単位格子の頂点位置にランダムに配置したモデルを用いた。
【００９９】
以下の表３と図１１に、上記のＣｏＭｎＳｉ合金におけるｘの値すなわちＭｎの含有量（原子％）とスピン分極率ＰとＢ２規則化温度Ｔｃ（℃）との関係を示す。
【０１００】
【表３】
2007273657.tif 000005
【０１０１】
表３および図１１に示したように、Ｍｎ含有量が２５原子％の化学量論組成のＣｏＭｎＳｉ合金では、格子定数が２．８ÅでＢ２構造の場合には、スピン分極率が０．５となる。この値は、ＣｏＦｅ合金のスピン分極率の値である０．４の１．２５倍にしか過ぎない。しかし、表３および図１１から分かるように、格子定数が２．８ÅでＢ２構造のＣｏＭｎＳｉ合金において、Ｃｏを５０原子％に固定し、Ｍｎを２５原子％よりも多くすると、Ｍｎが２５原子％の場合に比べてスピン分極率が大きくなる。従って、本実施の形態によれば、ホイスラー合金層３３２，５２を構成するＣｏＭｎＳｉ合金におけるＭｎの含有量を２５原子％よりも多くすることにより、化学量論組成のＣｏＭｎＳｉ合金を固定層２３やフリー層２５に用いる場合に比べて、ＭＲ素子５のＭＲ比を大きくすることができる。
【０１０２】
また、表３および図１１から分かるように、Ｍｎの含有量が２１〜４０原子％の範囲内では、ＣｏＭｎＳｉ合金におけるＭｎの含有量が多くなるほど、ＣｏＭｎＳｉ合金のＢ２規則化温度Ｔｃは低下する。Ｍｎの含有量が３０原子％以上になるとＢ２規則化温度Ｔｃは３００℃以下になる。Ｂ２規則化温度Ｔｃが３００℃を超えると、ホイスラー合金層３３２，５２の熱処理時に、第１のシールド層３において結晶粒の成長が起こって粗大粒が発生し、その結果、第１のシールド層３の透磁率が低下するおそれがある。従って、実用上、Ｂ２規則化温度Ｔｃは３００℃以下であることが好ましく、そのためには、Ｍｎの含有量は３０原子％以上、すなわちｘは３０以上であることが好ましい。
【０１０３】
また、別の実験から、ＣｏＭｎＳｉ合金におけるＭｎの含有量が多くなるほど、ＣｏＭｎＳｉ合金のキュリー温度が低下することが分かった。薄膜磁気ヘッドの実用性を考慮すると、ＣｏＭｎＳｉ合金よりなるホイスラー合金層３３２，５２のキュリー温度は２００℃以上であることが好ましい。実験から、Ｍｎの含有量を４０原子％以下とすることによりＣｏＭｎＳｉ合金のキュリー温度を２００℃以上にすることができることが分かった。従って、ＣｏＭｎＳｉ合金のキュリー温度を２００℃以上にするために、Ｍｎの含有量は４０原子％以下、すなわちｘは４０以下であることが好ましい。
【０１０４】
次に、ホイスラー合金層３３２と非磁性導電層２４の間に配置された中間磁性層３３３と、ホイスラー合金層５２と非磁性導電層２４の間に配置された下地磁性層５１の機能について説明する。磁性層３３３，５１を設けない場合には、ホイスラー合金層３３２，５２と非磁性導電層２４が接することになる。第一原理計算のプログラムを用いた電子状態計算から、ホイスラー合金層３３２の中間磁性層３３３に対する界面におけるスピン分極率と、ホイスラー合金層５２の下地磁性層５１に対する界面におけるスピン分極率は、いずれも、ホイスラー合金層３３２，５２と非磁性導電層２４が接する場合におけるホイスラー合金層３３２，５２の非磁性導電層２４に対する界面におけるスピン分極率よりも大きくなることが分かった。このことを示す電子状態計算の結果を以下で説明する。
【０１０５】
ここでは、以下の第１ないし第３の例についての電子状態計算の結果を示す。第１の例では、ＣｏＭｎＳｉ合金層とＣｕ層が接している。第２の例では、ＣｏＭｎＳｉ合金層と、Ｃｏを７０原子％、Ｆｅを３０原子％含むＣｏＦｅ合金層とが接している。第３の例では、ＣｏＭｎＳｉ合金層とＦｅ層が接している。これら第１ないし第３の例において、ＣｏＭｎＳｉ合金層はホイスラー合金層３３２，５２に対応し、Ｃｕ層は非磁性導電層２４に対応し、ＣｏＦｅ合金層およびＦｅ層は磁性層３３３，５１に対応する。いずれの例においても、ＣｏＭｎＳｉ合金層は、Ｃｏを５０原子％、Ｍｎを３５原子％、Ｓｉを１５原子％含み、Ｂ２構造であるものとした。なお、第一原理計算の手法としては、前述のＫＫＲ法を用いた。また、ＣｏＭｎＳｉ合金層については、格子定数を２．８Åに固定し、単位格子の体心位置にＣｏ原子を配置し、上記のように設定された比率のＭｎ原子とＳｉ原子を単位格子の頂点位置にランダムに配置したモデルを用いた。
【０１０６】
第１の例については、電子状態計算により、ＣｏＭｎＳｉ合金層のＣｕ層に対する界面におけるＣｏとＭｎのそれぞれの、フェルミ準位における上向きスピンの状態密度および下向きスピンの状態密度を求めた。なお、Ｓｉのスピンの状態密度は、ＣｏＭｎＳｉ合金層のＣｕ層に対する界面におけるスピン分極率にほとんど寄与しないため考慮していない。Ｃｕ層については、結晶構造を面心立方構造とすると共に、面心立方構造のＣｕの格子定数を用いてモデルを作成した。第１の例についての計算結果を、下記の表４に示す。
【０１０７】
【表４】
2007273657.tif 000006
【０１０８】
表４には、フェルミ準位におけるＣｏの上向きスピンの状態密度とＭｎの上向きスピンの状態密度との合計と、フェルミ準位におけるＣｏの下向きスピンの状態密度とＭｎの下向きスピンの状態密度との合計と、これらに基づいて求められた界面におけるスピン分極率Ｐも示している。フェルミ準位におけるＣｏの上向きスピンの状態密度とＭｎの上向きスピンの状態密度との合計を［ＵＰ−ＤＯＳ］と表し、フェルミ準位におけるＣｏの下向きスピンの状態密度とＭｎの下向きスピンの状態密度との合計を［ＤＯＷＮ−ＤＯＳ］と表すと、分極率Ｐは、下記の式によって求められる。
【０１０９】
Ｐ＝（［ＵＰ−ＤＯＳ］−［ＤＯＷＮ−ＤＯＳ］）／（［ＵＰ−ＤＯＳ］＋［ＤＯＷＮ−ＤＯＳ］）
【０１１０】
第２の例については、電子状態計算により、ＣｏＭｎＳｉ合金層のＣｏＦｅ合金層に対する界面におけるＣｏとＭｎのそれぞれの、フェルミ準位における上向きスピンの状態密度および下向きスピンの状態密度を求めた。なお、Ｓｉのスピンの状態密度は、ＣｏＭｎＳｉ合金層のＣｏＦｅ合金層に対する界面におけるスピン分極率にほとんど寄与しないため考慮していない。ＣｏＦｅ合金層については、結晶構造を体心立方構造とすると共に、体心立方構造のＣｏＦｅ合金の格子定数を用いてモデルを作成した。第２の例についての計算結果を、下記の表５に示す。表５には、表４と同様に、フェルミ準位におけるＣｏの上向きスピンの状態密度とＭｎの上向きスピンの状態密度との合計と、フェルミ準位におけるＣｏの下向きスピンの状態密度とＭｎの下向きスピンの状態密度との合計と、これらに基づいて求められた界面におけるスピン分極率Ｐも示している。
【０１１１】
【表５】
2007273657.tif 000007
【０１１２】
第３の例については、電子状態計算により、ＣｏＭｎＳｉ合金層のＦｅ層に対する界面におけるＣｏとＭｎのそれぞれの、フェルミ準位における上向きスピンの状態密度および下向きスピンの状態密度を求めた。なお、Ｓｉのスピンの状態密度は、ＣｏＭｎＳｉ合金層のＦｅ層に対する界面におけるスピン分極率にほとんど寄与しないため考慮していない。Ｆｅ層については、結晶構造を体心立方構造とすると共に、体心立方構造のＦｅの格子定数を用いてモデルを作成した。第３の例についての計算結果を、下記の表６に示す。表６には、表４と同様に、フェルミ準位におけるＣｏの上向きスピンの状態密度とＭｎの上向きスピンの状態密度との合計と、フェルミ準位におけるＣｏの下向きスピンの状態密度とＭｎの下向きスピンの状態密度との合計と、これらに基づいて求められた界面におけるスピン分極率Ｐも示している。
【０１１３】
【表６】
2007273657.tif 000008
【０１１４】
表４に示したように、ＣｏＭｎＳｉ合金層のＣｕ層に対する界面におけるスピン分極率Ｐは、０．１３という小さな値である。これに対し、表５に示したように、ＣｏＭｎＳｉ合金層のＣｏＦｅ合金層に対する界面におけるスピン分極率Ｐは０．５４という大きな値であり、表６に示したように、ＣｏＭｎＳｉ合金層のＦｅ層に対する界面におけるスピン分極率Ｐも０．７６という大きな値である。この結果から分かるように、ホイスラー合金層３３２の中間磁性層３３３に対する界面におけるスピン分極率と、ホイスラー合金層５２の下地磁性層５１に対する界面におけるスピン分極率は、いずれも、ホイスラー合金層３３２，５２と非磁性導電層２４が接する場合におけるホイスラー合金層３３２，５２の非磁性導電層２４に対する界面におけるスピン分極率よりも大きくなる。従って、磁性層３３３，５１を設けることにより、磁性層３３３，５１を設けずにホイスラー合金層３３２，５２と非磁性導電層２４が接する場合に比べて、ＭＲ素子５のＭＲ比を大きくすることができる。
【０１１５】
中間磁性層３３３と下地磁性層５１のいずれにおいても、それらの材料としてＦｅを３０〜１００原子％含むＣｏＦｅ合金またはＦｅを用いることにより、上記の界面におけるスピン分極率を十分に大きくすることができる。
【０１１６】
ただし、フリー層２５に含まれる下地磁性層５１については、下地磁性層５１に含まれるＦｅが３０原子％を超えると、下地磁性層５１の磁歪と保磁力が大きくなる。そのため、下地磁性層５１の材料としては、一例として、Ｆｅを３０原子％含むＣｏＦｅ合金が好ましい。
【０１１７】
以上説明したように、本実施の形態に係るＭＲ素子５では、固定層２３は、体心立方構造の磁性合金層よりなる下地磁性層３３１と、下地磁性層３３１の上に形成されたホイスラー合金層３３２とを含む。同様に、フリー層２５は、体心立方構造の磁性合金層よりなる下地磁性層５１と、下地磁性層５１の上に形成されたホイスラー合金層５２とを含む。ホイスラー合金層３３２，５２は、いずれも、Ｍｎの含有率が２５原子％より多く４０原子％以下であるＣｏＭｎＳｉ合金よりなり、且つ単位格子の体心位置にＣｏ原子が配置され、単位格子の頂点位置にＭｎ原子またはＳｉ原子が不規則に配置されたＢ２構造の主成分を含む。ホイスラー合金層３３２，５２のスピン分極率は、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｓｉの組成比が２：１：１であるＣｏＭｎＳｉ合金よりなる合金層が下地磁性層の上に形成された場合における、その合金層のスピン分極率よりも大きくなる。これにより、本実施の形態に係るＭＲ素子５および薄膜磁気ヘッドによれば、センス電流がＭＲ素子５を構成する各層の面と交差する方向に電流が流されるＭＲ素子５のＭＲ比を大きくすることができる。
【０１１８】
また、本実施の形態では、ｘを４０以下とすることにより、ホイスラー合金層３３２，５２のキュリー温度を、実用的な２００℃以上にすることができる。また、ｘを３０以上とすることにより、ホイスラー合金層３３２，５２のＢ２規則化温度Ｔｃを、実用的な３００℃以下にすることができる。
【０１１９】
また、本実施の形態では、ホイスラー合金層３３２と非磁性導電層２４の間に中間磁性層３３３が設けられ、ホイスラー合金層５２と非磁性導電層２４の間に下地磁性層５１が設けられている。ホイスラー合金層３３２の中間磁性層３３３に対する界面におけるスピン分極率と、ホイスラー合金層５２の下地磁性層５１に対する界面におけるスピン分極率は、いずれも、ホイスラー合金層３３２，５２と非磁性導電層２４が接する場合におけるホイスラー合金層３３２，５２の非磁性導電層２４に対する界面におけるスピン分極率よりも大きくなる。従って、本実施の形態によれば、磁性層３３３，５１を設けずにホイスラー合金層３３２，５２と非磁性導電層２４が接する場合に比べて、ＭＲ素子５のＭＲ比を大きくすることができる。
【０１２０】
なお、本実施の形態では、固定層２３とフリー層２５の両方が、体心立方構造の磁性合金層よりなる下地磁性層と、この下地磁性層の上に形成された、本実施の形態で規定された組成のホイスラー合金層とを含んでいる。しかし、固定層２３とフリー層２５の一方のみが、上記下地磁性層とホイスラー合金層とを含んでいてもよい。この場合にも、上述の効果が得られる。
【０１２１】
以下、本実施の形態に係る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ついて説明する。まず、図４を参照して、ヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダ２１０について説明する。磁気ディスク装置において、スライダ２１０は、回転駆動される円盤状の記録媒体である磁気ディスクに対向するように配置される。このスライダ２１０は、主に図２における基板１およびオーバーコート層１７からなる基体２１１を備えている。基体２１１は、ほぼ六面体形状をなしている。基体２１１の六面のうちの一面は、磁気ディスクに対向するようになっている。この一面には、媒体対向面２０が形成されている。磁気ディスクが図４におけるｚ方向に回転すると、磁気ディスクとスライダ２１０との間を通過する空気流によって、スライダ２１０に、図４におけるｙ方向の下方に揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によって磁気ディスクの表面から浮上するようになっている。なお、図４におけるｘ方向は、磁気ディスクのトラック横断方向である。スライダ２１０の空気流出側の端部（図４における左下の端部）の近傍には、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッド１００が形成されている。
【０１２２】
次に、図５を参照して、本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ２２０について説明する。ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、スライダ２１０と、このスライダ２１０を弾性的に支持するサスペンション２２１とを備えている。サスペンション２２１は、例えばステンレス鋼によって形成された板ばね状のロードビーム２２２、このロードビーム２２２の一端部に設けられると共にスライダ２１０が接合され、スライダ２１０に適度な自由度を与えるフレクシャ２２３と、ロードビーム２２２の他端部に設けられたベースプレート２２４とを有している。ベースプレート２２４は、スライダ２１０を磁気ディスク２６２のトラック横断方向ｘに移動させるためのアクチュエータのアーム２３０に取り付けられるようになっている。アクチュエータは、アーム２３０と、このアーム２３０を駆動するボイスコイルモータとを有している。フレクシャ２２３において、スライダ２１０が取り付けられる部分には、スライダ２１０の姿勢を一定に保つためのジンバル部が設けられている。
【０１２３】
ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、アクチュエータのアーム２３０に取り付けられる。１つのアーム２３０にヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドアームアセンブリと呼ばれる。また、複数のアームを有するキャリッジの各アームにヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドスタックアセンブリと呼ばれる。
【０１２４】
図５は、本実施の形態に係るヘッドアームアセンブリを示している。このヘッドアームアセンブリでは、アーム２３０の一端部にヘッドジンバルアセンブリ２２０が取り付けられている。アーム２３０の他端部には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２３１が取り付けられている。アーム２３０の中間部には、アーム２３０を回動自在に支持するための軸２３４に取り付けられる軸受け部２３３が設けられている。
【０１２５】
次に、図６および図７を参照して、ヘッドスタックアセンブリの一例と本実施の形態に係る磁気ディスク装置について説明する。図６は磁気ディスク装置の要部を示す説明図、図７は磁気ディスク装置の平面図である。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、複数のアーム２５２を有するキャリッジ２５１を有している。複数のアーム２５２には、複数のヘッドジンバルアセンブリ２２０が、互いに間隔を開けて垂直方向に並ぶように取り付けられている。キャリッジ２５１においてアーム２５２とは反対側には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２５３が取り付けられている。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、磁気ディスク装置に組み込まれる。磁気ディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚の磁気ディスク２６２を有している。各磁気ディスク２６２毎に、磁気ディスク２６２を挟んで対向するように２つのスライダ２１０が配置される。また、ボイスコイルモータは、ヘッドスタックアセンブリ２５０のコイル２５３を挟んで対向する位置に配置された永久磁石２６３を有している。
【０１２６】
スライダ２１０を除くヘッドスタックアセンブリ２５０およびアクチュエータは、本発明における位置決め装置に対応し、スライダ２１０を支持すると共に磁気ディスク２６２に対して位置決めする。
【０１２７】
本実施の形態に係る磁気ディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ２１０を磁気ディスク２６２のトラック横断方向に移動させて、スライダ２１０を磁気ディスク２６２に対して位置決めする。スライダ２１０に含まれる薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって、磁気ディスク２６２に情報を記録し、再生ヘッドによって、磁気ディスク２６２に記録されている情報を再生する。
【０１２８】
本実施の形態に係る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は、前述の本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドと同様の効果を奏する。
【０１２９】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図１２は、本実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。図１２に示したように、本実施の形態に係るＭＲ素子５は、第１の実施の形態における非磁性導電層２４の代わりに、非磁性絶縁層よりなるトンネルバリア層２７が設けられた構成になっている。すなわち、本実施の形態に係るＭＲ素子５はＴＭＲ素子になっている。トンネルバリア層２７は、トンネル効果によりスピンを保存した状態で電子が通過できる層である。トンネルバリア層２７の厚さは、例えば０．５〜２ｎｍである。トンネルバリア層２７の材料としては、例えばＡｌ、Ｎｉ、Ｇｄ、Ｍｇ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｗ、ＨｆまたはＺｒの酸化物または窒化物が用いられる。トンネルバリア層２７は、本発明における非磁性層に対応する。第１の実施の形態と同様に、本実施の形態においても、ＭＲ素子５には、ＭＲ素子５を構成する各層の面と交差する方向、例えばＭＲ素子５を構成する各層の面に対して垂直な方向に、センス電流が流される。
【０１３０】
第１の実施の形態と同様に、本実施の形態においても、ホイスラー合金層３３２，５２のスピン分極率が大きくなることから、ＴＭＲ素子であるＭＲ素子５のＭＲ比を大きくすることができる。
【０１３１】
また、本実施の形態では、ホイスラー合金層３３２とトンネルバリア層２７の間に中間磁性層３３３が設けられ、ホイスラー合金層５２とトンネルバリア層２７の間に下地磁性層５１が設けられている。これにより、トンネルバリア層２７からホイスラー合金層３３２，５２側へ移動する酸素元素に起因してホイスラー合金層３３２，５２のスピン分極率が低下することを防止して、ＭＲ素子５のＭＲ比の低下を防止することができる。
【０１３２】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。
【０１３３】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、本発明において、固定層２３はシンセティック固定層に限らない。
【０１３４】
また、各実施の形態では、基体側に再生ヘッドを形成し、その上に、記録ヘッドを積層した構造の薄膜磁気ヘッドについて説明したが、この積層順序を逆にしてもよい。
【０１３５】
また、読み取り専用として用いる場合には、薄膜磁気ヘッドを、再生ヘッドだけを備えた構成としてもよい。
【０１３６】
また、本発明の磁気抵抗効果素子は、薄膜磁気ヘッドにおける再生ヘッドに限らず、磁気センサ等の他の用途にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本発明の第１の実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの媒体対向面および基板に垂直な断面を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの磁極部分の媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダを示す斜視図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るヘッドアームアセンブリを示す斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る磁気ディスク装置の要部を説明するための説明図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る磁気ディスク装置の平面図である。
【図８】Ｌ２１構造を示す説明図である。
【図９】Ｂ２構造を示す説明図である。
【図１０】Ａ２構造を示す説明図である。
【図１１】ＣｏＭｎＳｉ合金におけるＭｎの含有量とスピン分極率とＢ２規則化温度との関係を示す特性図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１…基板、２…絶縁層、３…第１のシールド層、４…絶縁膜、５…ＭＲ素子、６…バイアス磁界印加層、７…絶縁層、８…第２のシールド層、９…記録ギャップ層、１０…薄膜コイルの第１層部分、１２…上部磁極層、１５…薄膜コイルの第２層部分、１７…オーバーコート層、２０…媒体対向面、２１…下地層、２２…反強磁性層、２３…固定層、２４…非磁性導電層、２５…フリー層、２６…保護層、３１…アウター層、３２…非磁性中間層、３３…インナー層、５１…下地磁性層、５２…ホイスラー合金層、３３１…下地磁性層、３３２…ホイスラー合金層、３３３…中間磁性層。
【図１】
2007273657.tif 000009
【図２】
2007273657.tif 000010
【図３】
2007273657.tif 000011
【図４】
2007273657.tif 000012
【図５】
2007273657.tif 000013
【図６】
2007273657.tif 000014
【図７】
2007273657.tif 000015
【図８】
2007273657.tif 000016
【図９】
2007273657.tif 000017
【図１０】
2007273657.tif 000018
【図１１】
2007273657.tif 000019
【図１２】
2007273657.tif 000020