(57)【要約】【目的】  特に従来に比べて安定して高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが可能な磁気検出素子を提供することを目的としている。【構成】  シード層２４は、ＮｉＦｅＣｒ層２７／Ｃｏ層２８／Ａｌ層２９の３層構造で形成される。これによりシード効果が適切に発揮され、ＮｉＦｅＣｒの単層構造でシード層を形成していた従来に比べて安定して高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることができる。【選択図】  図１
2007194325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁化方向が所定方向に固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性材料層を介して対向し外部磁界により磁化が変動するフリー磁性層とを有して成る磁気抵抗効果部と、前記磁気抵抗効果部の下に設けられたシード層とを有し、
前記シード層はＮｉＦｅＣｒ層上にＡｌ層が積層された構造で形成されることを特徴とする磁気検出素子。
【請求項２】
磁化方向が所定方向に固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性材料層を介して対向し外部磁界により磁化が変動するフリー磁性層とを有して成る磁気抵抗効果部と、前記磁気抵抗効果部の下に設けられたシード層とを有し、
前記シード層はＮｉＦｅＣｒ層上にＣｏ層が積層され、さらに前記Ｃｏ層上にＡｌ層が積層された構造で形成されることを特徴とする磁気検出素子。
【請求項３】
前記シード層の膜厚は、３８Å以上で５０Å以下で形成される請求項１又は２に記載の磁気検出素子。
【請求項４】
前記Ａｌ層の膜厚は、４Å以上で８Å以下で形成される請求項３記載の磁気検出素子。
【請求項５】
前記Ｃｏ層の膜厚は、４Å以上で６Å以下で形成される請求項３又は４に記載の磁気検出素子。
【請求項６】
磁化方向が所定方向に固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性材料層を介して対向し外部磁界により磁化が変動するフリー磁性層とを有して成る磁気抵抗効果部と、前記磁気抵抗効果部の下に設けられたシード層とを有し、
前記シード層はＮｉＦｅＣｒを主体として形成され、前記シード層の表面領域では、前記シード層の他の領域に比べてＡｌ濃度が高くなっていることを特徴とする磁気検出素子。
【請求項７】
磁化方向が所定方向に固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性材料層を介して対向し外部磁界により磁化が変動するフリー磁性層とを有して成る磁気抵抗効果部と、前記磁気抵抗効果部の下に設けられたシード層とを有し、
前記シード層の表面領域には、前記シード層の他の領域に比べてＣｏ濃度が高くなっているＣｏ高濃度領域と、前記Ｃｏ高濃度領域よりも上に、前記シード層の他の領域に比べてＡｌ濃度が高くなっているＡｌ高濃度領域とが存在することを特徴とする磁気検出素子。
【請求項８】
前記シード層の膜厚は、３８Å以上で５０Å以下で形成される請求項６又は７に記載の磁気検出素子。
【請求項９】
前記シード層上には前記磁気抵抗効果部を構成する反強磁性層が形成され、前記反強磁性層上に前記固定磁性層、前記非磁性中間層、及び前記フリー磁性層が積層形成されている請求項１ないし８のいずれかに記載の磁気検出素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果を発揮する磁気抵抗効果部の下にシード層が設けられた磁気検出素子に係り、特に従来に比べて安定して高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが可能な磁気検出素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記に示す特許文献には、反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及びフリー磁性層を有する磁気抵抗効果部の下にＮｉＦｅＣｒのシード層が形成されたスピンバルブ型薄膜素子が開示されている。
【０００３】
特許文献１の［００４２］欄には、「前記シード層３３は、面心立方晶の（１１１）面あるいは体心立方晶の（１１０）面が優先配向する磁性材料層あるいは非磁性材料層の単層構造であることが好ましい。これによって前記反強磁性層３４の結晶配向を、（１１１）面を優先配向させることができ、磁気検出素子の抵抗変化率を向上させることができる。」と記載されている。
【特許文献１】特開２００５−２０３５７２号公報
【特許文献２】特開２００３−１７４２１７号公報
【特許文献３】特開２００２−２９９７２６号公報
【特許文献４】特開２００２−２３２０３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところでＮｉＦｅＣｒで形成されたシード層を用いた磁気検出素子では、前記シード層の膜厚に対する抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の変動が大きかった。
【０００５】
後述する実験で示すように、ＮｉＦｅＣｒから成るシード層を用いた場合、前記シード層の膜厚を約３８Åにすると前記抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）のピーク値が得られる。
【０００６】
ただし前記シード層の膜厚が３８Åよりも若干小さくなるだけで抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）は急激に低下するため、実際には、前記シード層をＮｉＦｅＣｒの単層構造で形成する場合、４０Å〜５０Å程度の膜厚（特許文献２の［０１０４］欄には前記シード層の膜厚を６０Åで形成すると記載されている）で形成していた。
【０００７】
前記シード層をＮｉＦｅＣｒの単層構造で形成していた従来、シード効果を高めて抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を向上させるために、例えばＮｉＦｅＣｒの組成比の改善を試みてきたが、より高く安定した抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得るには、前記シード層の構造自体を改善する必要性があった。
【０００８】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に従来に比べて安定して高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが可能な磁気検出素子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明における磁気検出素子は、
磁化方向が所定方向に固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性材料層を介して対向し外部磁界により磁化が変動するフリー磁性層とを有して成る磁気抵抗効果部と、前記磁気抵抗効果部の下に設けられたシード層とを有し、
前記シード層はＮｉＦｅＣｒ層上にＡｌ層が積層された構造で形成されることを特徴とするものである。
【００１０】
これにより、前記シード層をＮｉＦｅＣｒの単層構造で形成していた従来に比べて高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが出来る。
【００１１】
また本発明における磁気検出素子は、
磁化方向が所定方向に固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性材料層を介して対向し外部磁界により磁化が変動するフリー磁性層とを有して成る磁気抵抗効果部と、前記磁気抵抗効果部の下に設けられたシード層とを有し、
前記シード層はＮｉＦｅＣｒ層上にＣｏ層が積層され、さらに前記Ｃｏ層上にＡｌ層が積層された構造で形成されることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明では前記シード層をＮｉＦｅＣｒ層／Ｃｏ層／Ａｌ層の３層構造で形成している。これにより、前記シード層をＮｉＦｅＣｒの単層構造で形成していた従来に比べて高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが出来るが、特に、前記シード層をＮｉＦｅＣｒ層／Ａｌ層の２層構造で形成する場合に比べて、安定して高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることができ好ましい。
【００１３】
本発明では、前記シード層の膜厚は、３８Å以上で５０Å以下で形成されることが好ましい。この膜厚範囲は、前記シード層をＮｉＦｅＣｒの単層構造で形成していた従来と同程度である。本発明では、シード膜厚を変更することなく、従来に比べて高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが可能である。
【００１４】
本発明では、前記Ａｌ層の膜厚は、４Å以上で８Å以下で形成されることが好ましい。また前記Ｃｏ層の膜厚は、４Å以上で６Å以下で形成されることが好ましい。前記Ａｌ層及び前記Ｃｏ層の膜厚を上記範囲内に調整することで、前記シード層をＮｉＦｅＣｒの単層構造で形成した場合に比べて、適切に高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが出来る。
【００１５】
また本発明における磁気検出素子は、
磁化方向が所定方向に固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性材料層を介して対向し外部磁界により磁化が変動するフリー磁性層とを有して成る磁気抵抗効果部と、前記磁気抵抗効果部の下に設けられたシード層とを有し、
前記シード層はＮｉＦｅＣｒを主体として形成され、前記シード層の表面領域では、前記シード層の他の領域に比べてＡｌ濃度が高くなっていることを特徴とするものである。
【００１６】
これにより、前記シード層をＮｉＦｅＣｒの単層構造で形成していた従来に比べて高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが出来る。
【００１７】
また本発明における磁気検出素子は、
磁化方向が所定方向に固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性材料層を介して対向し外部磁界により磁化が変動するフリー磁性層とを有して成る磁気抵抗効果部と、前記磁気抵抗効果部の下に設けられたシード層とを有し、
前記シード層の表面領域には、前記シード層の他の領域に比べてＣｏ濃度が高くなっているＣｏ高濃度領域と、前記Ｃｏ高濃度領域よりも上に、前記シード層の他の領域に比べてＡｌ濃度が高くなっているＡｌ高濃度領域とが存在することを特徴とするものである。
【００１８】
これにより、前記シード層をＮｉＦｅＣｒの単層構造で形成していた従来に比べて高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが出来る。特に、ＮｉＦｅＣｒを主体としたシード層の表面領域に前記Ａｌ高濃度領域は存在するが前記Ｃｏ高濃度領域は存在しない形態に比べてより高く安定した抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが出来て好ましい。
【００１９】
また本発明では、前記シード層の膜厚は、３８Å以上で５０Å以下で形成されることが好ましい。この膜厚範囲は、前記シード層をＮｉＦｅＣｒの単層構造で形成していた従来と同程度である。本発明では、シード膜厚を変更することなく、従来に比べて高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが可能である。
【００２０】
また本発明では、前記シード層上には前記磁気抵抗効果部を構成する反強磁性層が形成され、前記反強磁性層上に前記固定磁性層、前記非磁性中間層、及び前記フリー磁性層が積層形成されていることが好ましい。この積層構造にすることで、より適切にシード効果を発揮させ、高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが出来る。
【発明の効果】
【００２１】
本発明では、磁気抵抗効果を発揮する磁気抵抗効果部の下に形成されるシード層を、ＮｉＦｅＣｒ層／Ａｌ層の積層構造、あるいは好ましくは、ＮｉＦｅＣｒ層／Ｃｏ層／Ａｌ層の積層構造にすることで、前記シード層をＮｉＦｅＣｒの単層構造とした従来に比べて高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は本実施形態の磁気検出素子（スピンバルブ型薄膜素子）を備えた薄膜磁気ヘッド（再生ヘッド）を記録媒体との対向面と平行な方向から切断した断面図である。
【００２３】
前記スピンバルブ型薄膜素子は、ハードディスク装置に設けられた浮上式スライダのトレーリング側端部などに設けられて、ハードディスクなどの記録磁界を検出するものである。
【００２４】
図中においてＸ方向は、トラック幅方向を指す。図中において、Ｙ方向はハイト方向を指す。図中において、Ｚ方向は、高さ方向を指す。Ｚ方向は、ハードディスクなどの磁気記録媒体の移動方向及び前記スピンバルブ型薄膜素子の各層の積層方向、である。トラック幅方向、ハイト方向、及び高さ方向の各方向は、残り２つの方向に対し直交する関係となっている。「記録媒体との対向面」とは、Ｘ−Ｚ平面と平行な方向の面である。
【００２５】
図１の最も下に形成されているのは、ＮｉＦｅ合金等の磁性材料で形成された下部シールド層２０である。
【００２６】
前記下部シールド層２０上にはＡｌ２Ｏ３、ＡｌＳｉＯ、ＳｉＯ２等の絶縁材料で形成された下部ギャップ層２１が形成されている。
【００２７】
前記下部ギャップ層２１の上に、スピンバルブ型薄膜素子２２が形成されている。前記スピンバルブ型薄膜素子２２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の中央部分には、積層体２３が形成されている。
【００２８】
前記積層体２３は、シード層２４と、磁気抵抗効果部２５とを有して構成される。
前記シード層２４は、ＮｉＦｅＣｒ層２７と、前記ＮｉＦｅＣｒ層２７上に形成されたＣｏ層２８と、前記Ｃｏ層２８上に形成されたＡｌ層２９との積層構造である。
【００２９】
前記磁気抵抗効果部２５は、下から反強磁性層３０、固定磁性層３１、非磁性材料層３２、フリー磁性層３３及び保護層３４とで構成される。
【００３０】
前記反強磁性層３０は、元素Ｘ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料、あるいは、前記元素Ｘと元素Ｘ′（ただし元素Ｘ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成される。例えば前記反強磁性層３０はＩｒＭｎ、ＰｔＭｎ等で形成される。
【００３１】
図１に示す実施形態では、前記固定磁性層３１は、積層フェリ構造で形成される。図１に示すように前記固定磁性層３１は、下から第１磁性層３１ａ、非磁性中間層３１ｂ及び第２磁性層３１ｃの順に積層される。前記第１磁性層３１ａ及び第２磁性層３１ｃの磁化は、前記反強磁性層３０との界面での交換結合磁界及び前記非磁性中間層３１ｂを介した反強磁性的交換結合磁界（ＲＫＫＹ的相互作用）により互いに反平行状態に固定される。前記第１磁性層３１ａ及び第２磁性層３１ｃは、例えば、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ，ＣｏＦｅＮｉなどの強磁性材料で形成されている。また前記非磁性中間層３１ｂは、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕなどの非磁性導電材料で形成される。
【００３２】
前記非磁性材料層３２は、Ｃｕ、Ａｕ、またはＡｇで形成されている。
前記フリー磁性層３３は、ＮｉＦｅ合金等の磁性材料で形成される軟磁性層３７と、前記軟磁性層３７と前記非磁性材料層３２との間に形成されたＣｏＦｅ等からなる拡散防止層３６とで構成される。前記フリー磁性層３３は前記固定磁性層３１と同様に積層フェリ構造で形成されてもよいし、あるいは、磁性材料層の積層構造で形成される場合、上記した２層構造でなく単層構造であっても３層以上の積層構造であってもよい。
【００３３】
前記フリー磁性層３３上には鏡面反射層（スペキュラー層）３８が形成されている。前記鏡面反射層３８は、例えば前記フリー磁性層３３を構成する軟磁性層３７の表面が酸化されて成る酸化物層で形成される。前記鏡面反射層３８は形成されていなくてもよい。
【００３４】
前記保護層３４はＴａ等で形成される。前記保護層３４は、自然酸化されてＴａ−Ｏとなっている。
【００３５】
図１に示すように前記積層体２３のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側側面は、前記積層体２３のトラック幅方向における幅寸法が下から上に向かうにしたがって徐々に小さくなるように傾斜面あるいは湾曲面で形成される。図１に示すように前記積層体２３の断面は略台形状で形成される。
【００３６】
図１に示すように前記下部ギャップ層２１上から前記積層体２３の両側側面上にかけてバイアス下地層４０が形成され、前記バイアス下地層４０上にはハードバイアス層４１が形成され、前記ハードバイアス層４１上には電極層４２が形成されている。前記バイアス下地層４０はＣｒ等で形成される。前記ハードバイアス層４１は、ＣｏＰｔ合金やＣｏＣｒＰｔ合金で形成される。前記電極層４２は、Ｃｒ，Ｗ，Ａｕ，Ｒｈ，α―Ｔａ等の導電性材料により形成される。
【００３７】
図１に示すように前記スピンバルブ型薄膜素子２２上には上部ギャップ層４３が形成され、前記上部ギャップ層４３上には上部シールド層４４が形成される。前記上部ギャップ層４３はＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２等の絶縁材料で形成され、前記上部シールド層４４はＮｉＦｅ等の磁性材料で形成される。
【００３８】
前記フリー磁性層３３は前記ハードバイアス層４１から供給されるバイアス磁界によってトラック幅方向（図示Ｘ方向）と平行な方向に磁化される。前記固定磁性層３１を構成する第１磁性層３１ａと第２磁性層３１ｃは、ハイト方向と平行な方向に反平行状態で磁化固定されているから、前記フリー磁性層３３と前記第２磁性層３１ｃとの磁化は直交関係となっている。前記フリー磁性層３３の磁化方向は外部磁界によって変動する。前記フリー磁性層３３と前記第２磁性層３１ｃの磁化方向が平行になったとき、前記積層体２３の抵抗値は最も小さくなり（ｍｉｎ．Ｒｓ）、前記フリー磁性層３３と前記第２磁性層３１ｃの磁化方向が反平行になったとき、前記積層体２３の抵抗値は最も高くなる。
【００３９】
本実施形態におけるスピンバルブ型薄膜素子２２の特徴的部分について以下に説明する。
【００４０】
図１に示すように、前記シード層２４はＮｉＦｅＣｒ層２７上にＣｏ層２８が積層され、さらに前記Ｃｏ層２８上にＡｌ層２９が積層された３層構造で形成される。そして前記シード層２４上に前記磁気抵抗効果部２５を構成する反強磁性層３０が直接形成されている。
【００４１】
前記シード層２４をＮｉＦｅＣｒ層２７／Ｃｏ層２８／Ａｌ層２９の３層構造で形成することで、前記シード層をＮｉＦｅＣｒの単層構造で形成していた従来に比べて効果的にシード効果を発揮させることができ、安定して高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが可能である。ここで「シード効果」とは、結晶性を高めることを意味し、特に前記シード層２４上に形成される前記磁気抵抗効果部２５の各層の膜面と平行な方向（Ｘ−Ｙ面と平行）の結晶配向を、{１１１}面に優先配向させることを意味する。
【００４２】
本実施形態では、前記シード層２４を前記ＮｉＦｅＣｒ層２７／Ｃｏ層２８／Ａｌ層２９の積層構造としたことで、前記ＮｉＦｅＣｒ層２７の原子が再配列を起こして、前記ＮｉＦｅＣｒ層２７の{１１１}配向性が十分に高まったと考えられる。このとき図１に示す前記ＮｉＦｅＣｒ層２７の膜厚Ｈ２は３８Å以下で形成されることが好ましいと考えられる。前記膜厚Ｈ２が３８Å以下であると前記ＮｉＦｅＣｒ層２７の単層構造では結晶性が不十分でシード効果が大きく低下する。本実施形態では、このような結晶性が不十分なＮｉＦｅＣｒ層２７上に、Ｃｏ層２８／Ａｌ層２９を積層することで、ＮｉＦｅＣｒ層２７の原子の再配列が促され前記結晶性は向上し、シード効果が向上すると考えられる。特に前記ＮｉＦｅＣｒ層２７の原子の再配列の促進はＮｉＦｅＣｒ層２７と同様に面心立方構造（ｆｃｃ構造）であるＣｏ層２８が大きく寄与しているものと考えられる。前記ＮｉＦｅＣｒ層２７の膜厚Ｈ２は３８Å以上であってもよいが、かかる場合、ＮｉＦｅＣｒ層２７は単独で結晶性が良好な状態になっていると考えられ、Ｃｏ層２８を重ねる作用効果（ＮｉＦｅＣｒ層２７の結晶性を高める）が十分に発揮されずＣｏ層２８を設ける必要性が薄れること（かかる場合、図３のようにＮｉＦｅＣｒ層２７／Ａｌ層２９の２層構造でも高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得られる）、またＮｉＦｅＣｒ層２７の膜厚Ｈ２が厚くなることで、ＣＩＰ−ＧＭＲでは前記シード層２４への分流ロスが大きくなるために抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が低下しやすくなる等により、前記ＮｉＦｅＣｒ層２７の膜厚Ｈ２は３８Å以下であることが好ましいと考えられる。なおかかる場合、前記ＮｉＦｅＣｒ層２７の膜厚Ｈ２の下限値は２８Åであることが好ましい。
【００４３】
なお前記Ａｌ層２９は、特に前記反強磁性層３０との界面状態を適正な状態に均しているものと考えられる。後述する実験によれば前記シード層をＮｉＦｅＣｒ／Ｃｏの２層構造にするよりも、前記シード層２４をＮｉＦｅＣｒ２７／Ｃｏ層２８／Ａｌ層２９の３層構造にしたほうが、より高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが出来ることがわかっている。
【００４４】
図１に示すように、ＮｉＦｅＣｒ層２７の膜厚はＨ２で、Ｃｏ層２８の膜厚はＨ３で、Ａｌ層２９の膜厚はＨ４であり、Ｈ２＋Ｈ４＋Ｈ３が前記シード層２４の膜厚Ｈ１となる。
【００４５】
前記シード層２４の膜厚Ｈ１は、３８Å以上で５０Å以下で形成されることが好ましい。前記シード層をＮｉＦｅＣｒの単層構造で形成していた従来では、前記シード層の膜厚を、４０Å〜５０Å程度で形成していたが、本実施形態でも前記シード層２４の膜厚Ｈ１を従来と同程度で形成する。すなわち本実施形態では、前記シード層２４の膜厚Ｈ１を従来と変えることなく、従来よりも安定して高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが可能である。
【００４６】
前記シード層２４の膜厚Ｈ１は、４２Å〜５０Åであることがより好ましく、４２Å〜４６Åであることがさらに好ましい。
【００４７】
前記Ｃｏ層２８の膜厚Ｈ３は、４Å以上で６Å以下、前記Ａｌ層２９の膜厚Ｈ４は、４Å以上で８Å以下で形成されることが好ましい。前記Ａｌ層２９の膜厚Ｈ４は６Å以上で８Å以下であることがより好ましい。後述する実験によれば、前記シード層２４の膜厚Ｈ１を３８Å〜５０Åの範囲内に設定し、このうち、前記Ａｌ層２９及びＣｏ層２８を上記範囲内に設定することで、シード層をＮｉＦｅＣｒの単層構造で形成した従来に比べて安定して高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが可能である。
【００４８】
上記のように前記Ｃｏ層２８及びＡｌ層２９は非常に薄い膜厚で形成される。Ｃｏ層２８及びＡｌ層２９は、熱的影響等により、その下のＮｉＦｅＣｒ層２７や反強磁性層３０との間で元素拡散を生じている場合がある。したがって図２のように、前記シード層２４は、ＮｉＦｅＣｒを主体として形成され、前記シード層２４の表面領域２４ａの下側領域には、他の領域に比べてＣｏ濃度が高くなっているＣｏ高濃度領域２４ａ１と、前記表面領域２４ａの上側領域（Ｃｏ高濃度領域２４ａ１よりも上）に、他の領域に比べてＡｌ濃度が高くなっているＡｌ高濃度領域２４ａ２とが存在する形態であってもよい。図２に示すようにＣｏやＡｌは反強磁性層３０内にも一部拡散し、前記反強磁性層３０内には、下面側から上面側に向けて、Ｃｏ濃度及びＡｌ濃度が徐々に低下する領域が存在している。
【００４９】
なお組成分析には、ＳＩＭＳ分析装置や電解放射型透過電子顕微鏡（ＦＥ−ＴＥＭ）を用いたナノビーム特性Ｘ線分析（Ｎａｎｏ−ｂｅａｍ  ＥＤＸ）等を用いる。
【００５０】
前記ＮｉＦｅＣｒ層２７は、組成式が｛ＮｉｘＦｅ１―ｘ｝ｙＣｒ１００−ｙで示され、Ｎｉ比ｘは、０．７〜１の範囲内、ａｔ％ｙは、２５ａｔ％〜４５ａｔ％の範囲内から成るＮｉＦｅＣｒにより形成されることが好ましい。なお「Ｎｉ比ｘ」は、Ｎｉの原子％／（Ｎｉの原子％＋Ｆｅの原子％）で示される。例えばＮｉＦｅＣｒ層２７は、｛Ｎｉ０．８Ｆｅ０．２｝６０ａｔ％Ｃｒ４０ａｔ％より形成される。
【００５１】
図１に示す実施形態では、前記Ｃｏ層２８に代えて、ＣｏＦｅ層（ただしＣｏの組成比は９０ａｔ％以上で１００ａｔ％未満）が前記ＮｉＦｅＣｒ層２７上に形成されていてもよい。すなわち前記シード層２４が、ＮｉＦｅＣｒ層２７／ＣｏＦｅ層／Ａｌ層２９の３層構造で形成されてもよい。
【００５２】
前記ＣｏＦｅ層のＣｏ組成比を９０ａｔ％〜１００ａｔ％（ただし１００ａｔ％を除く）の範囲内にすることで、前記シード層をＮｉＦｅＣｒの単層構造で形成した場合に比べて高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが出来る。ただし前記シード層２４を、ＮｉＦｅＣｒ層２７／ＣｏＦｅ層／Ａｌ層２９の３層構造で形成するより、ＮｉＦｅＣｒ層２７／Ｃｏ層２８／Ａｌ層２９の３層構造で形成したほうが、従来に比べて、安定して高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが出来る。
【００５３】
図３は、図１とは異なる構造のスピンバルブ型薄膜素子を備えた薄膜磁気ヘッド（再生ヘッド）を記録媒体との対向面と平行な方向から切断した断面図である。
【００５４】
図３では図１と異なってシード層５０がＮｉＦｅＣｒ層２７とＡｌ層２９の２層構造で形成される。図３では前記ＮｉＦｅＣｒ層２７の膜厚はＨ５で形成され、Ａｌ層２９の膜厚はＨ６で形成され、前記シード層５０の膜厚はＨ７（Ｈ５＋Ｈ６）で形成される。
【００５５】
後述する実験によれば、前記シード層５０をＮｉＦｅＣｒ層２７とＡｌ層２９の２層構造で形成した場合でも、前記シード層をＮｉＦｅＣｒの単層構造で形成していた従来に比べて抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を高く出来る。
【００５６】
ただし図１のように前記シード層２４をＮｉＦｅＣｒ層２７／Ｃｏ層２８／Ａｌ層２９の３層構造で形成した場合に比べて、前記シード層５０をＮｉＦｅＣｒ層２７／Ａｌ層２９の２層構造で形成すると、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）はやや小さくなり、また前記抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）のシード厚変動に対する安定性もやや低下する。しかしながら、従来のようにＮｉＦｅＣｒの単層構造でシード層を形成する場合に比べて、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を高くすることが可能である。
【００５７】
ＮｉＦｅＣｒ層２７／Ａｌ層２９の２層構造の前記シード層２４の膜厚Ｈ７は３８Å以上で５０Å以下であることが好ましい。前記膜厚Ｈ７は４２Å〜５０Åであることがより好ましく、４２Å〜４６Åであることがさらに好ましい。またこのとき前記Ａｌ層２９の膜厚Ｈ６は４Å〜８Åの範囲内であることが好ましく、より好ましくは前記膜厚Ｈ６は４Å〜６Åの範囲内である。また前記ＮｉＦｅＣｒ層２７の膜厚Ｈ５は３８Å以上であることが好ましい。前記Ａｌ層２９は図１に示すＣｏ層２８に比べて、ＮｉＦｅＣｒ層２７の結晶性を向上させる作用効果が小さくあるいはほとんど無いと考えられ、よってＮｉＦｅＣｒ層２７は単独でも良好な結晶状態である必要性があるものと考えられる。よって前記ＮｉＦｅＣｒ層２７の膜厚Ｈ５は３８Å以上であることが好ましい。
【００５８】
本実施形態では前記シード層５０の膜厚Ｈ７を３８Å〜５０Åの範囲内に設定している。この膜厚範囲は、前記シード層をＮｉＦｅＣｒの単層構造で形成していた従来と同程度である。本実施形態では、シード膜厚を変更することなく、従来に比べて高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが可能である。
【００５９】
上記のように前記Ａｌ層２９は非常に薄い膜厚で形成される。前記Ａｌ層２９は、熱的影響等により、その下のＮｉＦｅＣｒ層２７やその上の反強磁性層３０との間で元素拡散を生じている場合がある。したがって図４のように、前記シード層２４は、ＮｉＦｅＣｒを主体として形成され、前記シード層２４の表面領域２４ａでは、他の領域に比べてＡｌ濃度が高くなっている形態であってもよい。図４に示すようにＡｌは反強磁性層３０内にも一部拡散し、前記反強磁性層３０内には、下面側から上面側に向けて、Ａｌ濃度が徐々に低下する領域が存在している。
【００６０】
なお組成分析には、ＳＩＭＳ分析装置や電解放射型透過電子顕微鏡（ＦＥ−ＴＥＭ）を用いたナノビーム特性Ｘ線分析（Ｎａｎｏ−ｂｅａｍ  ＥＤＸ）等を用いる。
【００６１】
本実施形態におけるスピンバルブ型薄膜素子の製造方法について説明する。下部シールド層２０上に下部ギャップ層２１を形成した後、前記下部ギャップ層２１上に、ＮｉＦｅＣｒ層２７、Ｃｏ層２８及びＡｌ層２９の３層構造から成るシード層２４を形成する。あるいはＮｉＦｅＣｒ層２７及びＡｌ層２９の２層構造から成るシード層２４を形成する。そして、前記シード層２４上に反強磁性層３０、固定磁性層３１、非磁性材料層３２、フリー磁性層３３および保護層３４からなる磁気抵抗効果部２５を形成する。このとき前記シード層２４を上記３層構造で形成する場合には、前記シード層２４を３８Å〜５０Å（より好ましくは４２Å〜５０Å、さらに好ましくは４２Å〜４６Å）の膜厚範囲内で形成し、このうちＣｏ層２８を４〜６Åの膜厚範囲内で、Ａｌ層２９を４Å〜８Å（好ましくは６Å〜８Å）の範囲内で形成する。また前記シード層２４を上記２層構造で形成する場合には、前記シード層２４を３８Å〜５０Å（より好ましくは４２Å〜５０Å、さらに好ましくは４２Å〜４６Å）の膜厚範囲内で形成し、このうちＡｌ層２９を４Å〜８Å（好ましくは４Å〜６Å）の範囲内で形成する。製造プロセス中で行われる熱処理、例えば前記反強磁性層３０と固定磁性層３１との間で交換結合磁界（Ｈｅｘ）を生じさせるために磁場中熱処理を施すと、前記シード層２４を構成する元素は拡散するが、Ａｌ高濃度領域（前記シード層２４をＮｉＦｅＣｒ層２７／Ａｌ層２９の２層構造で形成した場合）、あるいはＣｏ高濃度領域２４ａ１及びＡｌ高濃度領域２４ａ２（前記シード層２４をＮｉＦｅＣｒ層２７／Ｃｏ層２８／Ａｌ層２９の３層構造で形成した場合）は前記シード層２４の表面領域２４ａに存在する。前記表面領域２４ａ以外のシード領域には、主体となるＮｉＦｅＣｒが存在している。ＮｉＦｅＣｒは、前記表面領域２４ａにも存在するがＮｉＦｅＣｒ濃度は、前記表面領域２４ａ以外のシード領域で非常に高い状態となっている。
【００６２】
前記シード層２４と前記磁気抵抗効果部２５から成る積層体２３を図１に示す略台形状に加工した後、前記積層体２３のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に下からバイアス下地層４０、ハードバイアス層４１及び電極層４２を積層形成する。
【００６３】
そして前記保護層３４及び電極層４２上に上部ギャップ層４３を形成し、さらに前記上部ギャップ層４３上に上部シールド層４４を形成する。
【００６４】
なお、図１に示すシード層２４の構成を、スピンバルブ型薄膜素子を構成する積層体の各層に対し膜面と垂直方向から電流を流すＣＰＰ（current  perpendicular  to  the  plane）−ＧＭＲに適用してもよい。
【００６５】
また前記磁気抵抗効果部２５を例えば下からフリー磁性層３３、非磁性材料層３２、固定磁性層３１及び反強磁性層３０の順に積層形成してもよいが、反強磁性層３０を前記フリー磁性層３３よりも下側に形成した図１の構造であるほうが、より適切にシード効果が発揮され、安定して高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることができて好ましい。
【実施例】
【００６６】
図１に示すスピンバルブ型薄膜素子を形成した。前記スピンバルブ型薄膜素子を構成する積層体を以下の基本膜構成で形成した。前記基本膜構成は下から、
基板／シード層；［｛Ｎｉ０．８Ｆｅ０．２｝６０ａｔ％Ｃｒ４０ａ％／Ａｌ］あるいは［｛Ｎｉ０．８Ｆｅ０．２｝６０ａｔ％Ｃｒ４０ａ％／Ｃｏ／Ａｌ］／反強磁性層；ＩｒＭｎ（５５）／固定磁性層［Ｆｅ３０ａｔ％Ｃｏ７０ａｔ％（１４）／Ｒｕ（８．７）／Ｃｏ（２２）］／非磁性材料層；Ｃｕ（１９）／フリー磁性層；［Ｃｏ９０ａｔ％Ｆｅ１０ａｔ％（１２）／Ｃｏ７０ａｔ％Ｆｅ３０ａｔ％（４）／Ｎｉ８０ａｔ％Ｆｅ２０ａｔ％（１３）／Ｃｏ９０ａｔ％Ｆｅ１０ａｔ％（３）］／保護層；Ｔａ（１６）であった。なお括弧内の数値は膜厚を示し単位はÅである。
【００６７】
実験では、シード層を上記３層構造で形成する場合、Ｃｏ層の膜厚を４Å、Ａｌ層の膜厚を６Åに固定した試料、Ｃｏ層の膜厚を４Å、Ａｌ層の膜厚を８Åに固定した試料、Ｃｏ層の膜厚を６Å、Ａｌ層の膜厚を６Åに固定した試料を夫々用意し、また前記シード層を上記２層構造で形成する場合、Ａｌ層の膜厚を２Å、４Å、６Å、又は８Åに固定した試料を夫々用意し、各試料の前記シード層の膜厚（図１の膜厚Ｈ１及び図３の膜厚Ｈ７に相当）を変化させ、前記シード層の膜厚と最小抵抗値（ｍｉｎ．Ｒｓ）との関係、前記シード層の膜厚と抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）との関係について夫々調べた。なおＮｉＦｅＣｒの単層構造のシード層を有するスピンバルブ型薄膜素子についても同じように実験を行った。
【００６８】
図５は、シード層の膜厚と最小抵抗値（ｍｉｎ．Ｒｓ）との関係を示すグラフ、図６は、シード層の膜厚と抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）との関係を示すグラフである。なお以下では、ＮｉＦｅＣｒ／Ｃｏ／Ａｌから成るシード層を、「３層シード」と称し、ＮｉＦｅＣｒ／Ａｌから成るシード層を、「２層シード」と称し、ＮｉＦｅＣｒから成るシード層を「単層シード」と称する。
【００６９】
図５に示すように、単層シードを用いた場合では、前記シード層の膜厚が約３８Åを下回ると、急激に最小抵抗値（ｍｉｎ．Ｒｓ）が上昇することがわかった。これは、単層シードの場合、前記シード層の膜厚が３８Åよりも小さくなると、前記シード層の結晶状態が不安定化し（膜面方向に適切に｛１１１｝面が優先配向せず）、その結果、シード効果が低下することで前記シード層上の積層体の結晶性を向上させることが出来ないためであると考えられる。
【００７０】
一方、３層シードで形成した場合、最小抵抗値（ｍｉｎ．Ｒｓ）のシード厚依存性は、単層シードとあまり変わらなかった。また、２層シードでは、前記シード層の膜厚を３８Å程度にまで厚くしても最小抵抗値（ｍｉｎ．Ｒｓ）が単層シードや３層シードに比べて上昇しやすいことがわかり、前記最小抵抗値（ｍｉｎ．Ｒｓ）の上昇を抑制するには２層シードの場合、前記シード層の膜厚を３８Åより厚い膜厚にすることが好ましいことがわかった。
【００７１】
図６に示すように単層シードでは、前記シード層の膜厚が約３８Åを下回ると、急激に抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が低下することがわかった。これは図３に示す最小抵抗値（ｍｉｎ．Ｒｓ）が急激に大きくなり抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）のＲ（分母）が大きくなったためである。一方、３層シードでは、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）のシード厚依存性は、単層シードとよく似ているものの、図７のようにグラフを拡大して評価すると抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）は、３層シードのほうが単層シードよりも高くなることがわかった。また２層シードでは、前記シード層の膜厚を３８Åより厚くしたほうが、高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得る上で好ましいことがわかった。また図７に示すように、２層シードのほうが単層シードよりも高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが出来ることがわかった。
【００７２】
まず２層シードの好ましい数値範囲について説明する。シード層の膜厚は３８Å〜５０Åの範囲内であることが好ましいが、膜厚が３８Åであると図６を見てわかるように、単層シードより抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が低下しやすいので、より好ましくは前記シード層の膜厚は４２Å〜５０Åの範囲内である。また図７に示すように、前記シード層の膜厚を４２Å〜４６Åの範囲内にすると、より効果的に抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を単層シードより高く出来る。
【００７３】
図６，図７の実験結果から、２層シードでは、ＮｉＦｅＣｒの膜厚が３８Åより小さくなると抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が低下することがわかった。これはＮｉＦｅＣｒが３８Åより小さい膜厚であると結晶性が不十分であり、しかもＮｉＦｅＣｒ上に重ねられるＡｌに、結晶性を改善する作用効果はほとんど無いからであると考えられる（どちらかと言うと、Ａｌは反強磁性層に何らかの影響を与えているのでないかと考えられる）。よって２層シードでは、ＮｉＦｅＣｒの膜厚は３８Å以上であることが好ましい。
【００７４】
また２層シードの場合、Ａｌ層の膜厚は、４Å〜８Åの範囲内であることが好ましいが、Ａｌ層の膜厚を８Å程度にまで厚くすると図６，図７に示すように、前記シード層の膜厚を５０Å程度にまで厚くしてようやく単層シードよりも高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが出来るものの、その抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の値自体はさほど大きくないため、前記Ａｌ層の膜厚は、４Å〜６Åの範囲内であることがより好ましい。
【００７５】
次に、３層シードの好ましい数値範囲について説明する。シード層の膜厚は３８Å〜５０Åの範囲内であることが好ましい。これにより単層シードよりも高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが出来る。３層シードでのシード厚は４２Å〜５０Åにすることがより好ましく、４２Å〜４６Åの範囲内にすることがさらに好ましい。図７に示すように、単層シードよりも常に高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが出来るとともに、シード厚変動に対する抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の安定性を、単層シードや２層シードよりも良好に出来る。
【００７６】
３層シードでのＡｌ層の膜厚は４Å〜８Åの範囲内で、Ｃｏ層の膜厚は４Å〜６Åの範囲内であることが好ましく、Ａｌ層の膜厚は６Å〜８Åの範囲内とすることがより好ましい。これにより単層シードよりも安定して高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが可能になる。また、３層シードでのＮｉＦｅＣｒ層の膜厚は３８Å以下であることが好ましいことがわかった。単層シードでは、シード層の膜厚を３８Å以上に形成しないと高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが出来なかったが、３層シードを構成するＣｏ層は、前記ＮｉＦｅＣｒ層の結晶性を整える役割を有すると考えられ、これにより前記ＮｉＦｅＣｒ層を３８Å以下の薄い膜厚で形成してもその上にＣｏ層を設けることで、高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが出来ると考えられる。
【００７７】
以下の表１は、膜厚４６Åの単層シードを用いた場合の抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）、及びΔＲｓから、シード層の構成を変えた場合に、どの程度、前記抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）及びΔＲｓが増加したかを示した表である。表１に示すプラス値は増加量を示す。
【００７８】
【表１】
2007194325.tif 000003
【００７９】
評価したシード層の構成は、シード層の膜厚を４６Åとした３層シード、及びシード層の膜厚を３４ÅとしたＮｉＦｅＣｒ／Ｃｏの２層構造（以下、ＮｉＦｅＣｒ／Ｃｏシードと称する）であった。各層の膜厚は表１に示されている。３層シードでは、前記シード層の膜厚を上記のように４６Åにして、単層シードの膜厚と統一した。一方、ＮｉＦｅＣｒ／Ｃｏシードでは、前記シード層の膜厚を上記のように４６Åよりも薄い３４Åに設定した。
【００８０】
表１に示すように、３層シード及び、ＮｉＦｅＣｒ／Ｃｏシードの双方において抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）及びΔＲｓは、単層シードに比べて上昇した。
【００８１】
また表１に示すように、ＮｉＦｅＣｒ／Ｃｏシードよりも、３層シード層を用いたほうが、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）及びΔＲｓは大きくなりやすいことがわかった。ＮｉＦｅＣｒ／Ｃｏシードを用いた場合、単層シードに比べてシード層の膜厚を薄くしても高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが出来るという効果があるが、３層シードに比べて抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）は小さくなった。なおＮｉＦｅＣｒ／Ｃｏシードでは、シード厚を４６Å程度にまで厚くすると逆に抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）は単層シードよりも小さくなることがわかっている。以上により表１の結果から本実施例では、従来と同程度の膜厚でシード層を形成したときに、単層シードに比べて高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得られることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本実施形態の磁気検出素子を備えた薄膜磁気ヘッド（再生ヘッド）の構造を記録媒体との対向面と平行な方向から切断し、その切断面を示す断面図、
【図２】図１に示す磁気検出素子のシード層及びその近傍を拡大した前記磁気検出素子の部分拡大模式図（特に前記シード層を構成する元素が拡散した状態を示す模式図）と、前記シード層のＡｌ濃度，Ｃｏ濃度の分布図、
【図３】図１とは異なる実施形態の磁気検出素子を備えた薄膜磁気ヘッド（再生ヘッド）の構造を記録媒体との対向面と平行な方向から切断し、その切断面を示す断面図、
【図４】図３に示す磁気検出素子のシード層及びその近傍を拡大した前記磁気検出素子の部分拡大模式図（特に前記シード層を構成する元素が拡散した状態を示す模式図）と、前記シード層のＡｌ濃度の分布図、
【図５】単層シード（ＮｉＦｅＣｒ）、２層シード（ＮｉＦｅＣｒ／Ａｌ）、３層シード（ＮｉＦｅＣｒ／Ｃｏ／Ａｌ）の各試料のシード層の膜厚と最小抵抗値（ｍｉｎ．Ｒｓ）との関係を示すグラフ、
【図６】単層シード（ＮｉＦｅＣｒ）、２層シード（ＮｉＦｅＣｒ／Ａｌ）、３層シード（ＮｉＦｅＣｒ／Ｃｏ／Ａｌ）の各試料のシード層の膜厚と抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）との関係を示すグラフ、
【図７】図６の縦軸の抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を１４．５（％）〜１５．９（％）の範囲内に絞って拡大したグラフ、
【符号の説明】
【００８３】
２２  スピンバルブ型薄膜素子
２３  積層体
２４、５０  シード層
２４ａ、５０ａ  表面領域
２５  磁気抵抗効果部
２７  ＮｉＦｅＣｒ層
２８  Ｃｏ層
２９  Ａｌ層
３０  反強磁性層
３１  固定磁性層
３２  非磁性材料層
３３  フリー磁性層
３４  保護層
【図１】
2007194325.tif 000004
【図２】
2007194325.tif 000005
【図３】
2007194325.tif 000006
【図４】
2007194325.tif 000007
【図５】
2007194325.tif 000008
【図６】
2007194325.tif 000009
【図７】
2007194325.tif 000010