(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性金属層と、非磁性金属層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きをピン止めするために、強磁性層の非磁性金属層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性層と、反強磁性層の強磁性層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性化プロモ−ト層と、を有する多層膜を備えてなるスピンバルブ型の磁気抵抗効果膜であって、
前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｗ，Ｍｏ，およびＶの中から選定された少なくとも１種からなり、
前記反強磁性層は、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をもつＰｔＭｎであり、当該反強磁性層は、前記強磁性層との交換結合を生じさせるために、熱処理操作を必要とする特性を有し、かつ、当該熱処理操作後の前記反強磁性層は、その膜面における（１１０）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ0 、（１１１）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ1 としたとき、これらの比である（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値が０．３〜１０の範囲内にあることを特徴とする磁気抵抗効果膜。
【請求項２】
非磁性金属層と、非磁性金属層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きをピン止めするために、強磁性層の非磁性金属層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性層と、反強磁性層の強磁性層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性化プロモ−ト層と、を有する多層膜を備えてなるスピンバルブ型の磁気抵抗効果膜であって、
前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｗ，Ｍｏ，およびＶの中から選定された少なくとも１種からなり、
前記反強磁性層は、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をもつＰｔx1Ｍy1Ｍｎz1（ここで、ＭはＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｃｒから選ばれた少なくとも一種であり、３０≦ｘ１≦６０、０≦ｙ１≦３０、４０≦ｚ１≦６０（ｘ１，ｙ１，ｚ１の単位は原子％））であり、当該反強磁性層は、前記強磁性層との交換結合を生じさせるために、熱処理操作を必要とする特性を有し、かつ、当該熱処理操作後の前記反強磁性層は、その膜面における（１１０）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ0 、（１１１）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ1 としたとき、これらの比である（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値が０．３〜１０の範囲内にあることを特徴とする磁気抵抗効果膜。
【請求項３】
前記（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値が１〜１０の範囲内にある請求項１または請求項２に記載の磁気抵抗効果膜。
【請求項４】
非磁性金属層と、非磁性金属層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きをピン止めするために、強磁性層の非磁性金属層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性層と、反強磁性層の強磁性層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性化プロモ−ト層と、を有する多層膜を備えてなるスピンバルブ型の磁気抵抗効果膜であって、
前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｗ，Ｍｏ，およびＶの中から選定された少なくとも１種からなり、
前記反強磁性層は、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をもつＮｉＭｎであり、当該反強磁性層は、前記強磁性層との交換結合を生じさせるために、熱処理操作を必要とする特性を有し、かつ、当該熱処理操作後の前記反強磁性層は、その膜面における（１１０）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ0 、（１１１）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ1 としたとき、これらの比である（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値が０．０１〜５の範囲内にあることを特徴とする磁気抵抗効果膜。
【請求項５】
非磁性金属層と、非磁性金属層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きをピン止めするために、強磁性層の非磁性金属層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性層と、反強磁性層の強磁性層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性化プロモ−ト層と、を有する多層膜を備えてなるスピンバルブ型の磁気抵抗効果膜であって、
前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｗ，Ｍｏ，およびＶの中から選定された少なくとも１種からなり、
前記反強磁性層は、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をもつＮｉx2Ｍy2Ｍｎz2（ここで、ＭはＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｃｒから選ばれた少なくとも一種であり、３０≦ｘ２≦６０、０≦ｙ２≦３０、４０≦ｚ２≦６０（ｘ２，ｙ２，ｚ２の単位は原子％））であり、当該反強磁性層は、前記強磁性層との交換結合を生じさせるために、熱処理操作を必要とする特性を有し、かつ、当該熱処理操作後の前記反強磁性層は、その膜面における（１１０）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ0 、（１１１）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ1 としたとき、これらの比である（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値が０．０１〜５の範囲内にあることを特徴とする磁気抵抗効果膜。
【請求項６】
前記（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値が０．１〜５の範囲内にある請求項４または請求項５に記載の磁気抵抗効果膜。
【請求項７】
前記反強磁性層の膜面に（１１０）結晶面が配向している状態を形成させるために、前記反強磁性層の厚さと前記反強磁性化プロモ−ト層の厚さの調整が行われており、前記反強磁性層の厚さをＴan、前記反強磁性化プロモ−ト層の厚さをＴprとした場合、これらの比である（Ｔan／Ｔpr）の値が、６〜１２である請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の磁気抵抗効果膜。
【請求項８】
前記反強磁性層の厚さＴanが、５〜３０ｎｍである請求項７に記載の磁気抵抗効果膜。
【請求項９】
基板の上に直接または下地層を介して、前記反強磁性化プロモ−ト層、前記反強磁性層、前記強磁性層、前記非磁性金属層、および前記軟磁性層が順次、積層された構造を有してなる請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の磁気抵抗効果膜。
【請求項１０】
磁気抵抗効果膜と、導体膜と、電極部とを含む磁気抵抗効果型ヘッドであって、
前記導体膜は、前記電極部を介して前記磁気抵抗効果膜と導通しており、
前記磁気抵抗効果膜は、非磁性金属層と、非磁性金属層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きをピン止めするために、強磁性層の非磁性金属層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性層と、反強磁性層の強磁性層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性化プロモ−ト層とを有する多層膜を備えてなるスピンバルブ型の磁気抵抗効果膜であり、
前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｗ，Ｍｏ，およびＶの中から選定された少なくとも１種からなり、
前記反強磁性層は、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をもつＰｔＭｎであり、当該反強磁性層は、前記強磁性層との交換結合を生じさせるために、熱処理操作を必要とする特性を有し、かつ、当該熱処理操作後の前記反強磁性層は、その膜面における（１１０）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ0 、（１１１）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ1 としたとき、これらの比である（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値が０．３〜１０の範囲内にあることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１１】
磁気抵抗効果膜と、導体膜と、電極部とを含む磁気抵抗効果型ヘッドであって、
前記導体膜は、前記電極部を介して前記磁気抵抗効果膜と導通しており、
前記磁気抵抗効果膜は、非磁性金属層と、非磁性金属層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きをピン止めするために、強磁性層の非磁性金属層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性層と、反強磁性層の強磁性層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性化プロモ−ト層とを有する多層膜を備えてなるスピンバルブ型の磁気抵抗効果膜であり、
前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｗ，Ｍｏ，およびＶの中から選定された少なくとも１種からなり、
前記反強磁性層は、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をもつＰｔx1Ｍy1Ｍｎz1（ここで、ＭはＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｃｒから選ばれた少なくとも一種であり、３０≦ｘ１≦６０、０≦ｙ１≦３０、４０≦ｚ１≦６０（ｘ１，ｙ１，ｚ１の単位は原子％））であり、当該反強磁性層は、前記強磁性層との交換結合を生じさせるために、熱処理操作を必要とする特性を有し、かつ、当該熱処理操作後の前記反強磁性層は、その膜面における（１１０）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ0 、（１１１）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ1 としたとき、これらの比である（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値が０．３〜１０の範囲内にあることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１２】
前記（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値が１〜１０の範囲内にある請求項１０または請求項１１に記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１３】
磁気抵抗効果膜と、導体膜と、電極部とを含む磁気抵抗効果型ヘッドであって、
前記導体膜は、前記電極部を介して前記磁気抵抗効果膜と導通しており、
前記磁気抵抗効果膜は、非磁性金属層と、非磁性金属層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きをピン止めするために、強磁性層の非磁性金属層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性層と、反強磁性層の強磁性層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性化プロモ−ト層とを有する多層膜を備えてなるスピンバルブ型の磁気抵抗効果膜であり、
前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｗ，Ｍｏ，およびＶの中から選定された少なくとも１種からなり、
前記反強磁性層は、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をもつＮｉＭｎであり、当該反強磁性層は、前記強磁性層との交換結合を生じさせるために、熱処理操作を必要とする特性を有し、かつ、当該熱処理操作後の前記反強磁性層は、その膜面における（１１０）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ0 、（１１１）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ1 としたとき、これらの比である（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値が０．０１〜５の範囲内にあることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１４】
磁気抵抗効果膜と、導体膜と、電極部とを含む磁気抵抗効果型ヘッドであって、
前記導体膜は、前記電極部を介して前記磁気抵抗効果膜と導通しており、
前記磁気抵抗効果膜は、非磁性金属層と、非磁性金属層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きをピン止めするために、強磁性層の非磁性金属層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性層と、反強磁性層の強磁性層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性化プロモ−ト層とを有する多層膜を備えてなるスピンバルブ型の磁気抵抗効果膜であり、
前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｗ，Ｍｏ，およびＶの中から選定された少なくとも１種からなり、
前記反強磁性層は、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をもつＮｉx2Ｍy2Ｍｎz2（ここで、ＭはＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｃｒから選ばれた少なくとも一種であり、３０≦ｘ２≦６０、０≦ｙ２≦３０、４０≦ｚ２≦６０（ｘ２，ｙ２，ｚ２の単位は原子％））であり、当該反強磁性層は、前記強磁性層との交換結合を生じさせるために、熱処理操作を必要とする特性を有し、かつ、当該熱処理操作後の前記反強磁性層は、その膜面における（１１０）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ0 、（１１１）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ1 としたとき、これらの比である（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値が０．０１〜５の範囲内にあることを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１５】
前記（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値が０．１〜５の範囲内にある請求項１３または請求項１４に記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１６】
前記反強磁性層の膜面に（１１０）結晶面が配向している状態を形成させるために、前記反強磁性層の厚さと前記反強磁性化プロモ−ト層の厚さの調整が行われており、前記反強磁性層の厚さをＴan、前記反強磁性化プロモ−ト層の厚さをＴprとした場合、これらの比である（Ｔan／Ｔpr）の値が、６〜１２である請求項１０ないし請求項１５のいずれかに記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１７】
前記反強磁性層の厚さＴanが、５〜３０ｎｍである請求項１６に記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項１８】
基板の上に直接または下地層を介して、前記反強磁性化プロモ−ト層、前記反強磁性層、前記強磁性層、前記非磁性金属層、および前記軟磁性層が順次、積層された構造を有してなる請求項１０ないし請求項１７のいずれかに記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録媒体等の磁界強度を信号として読み取るための磁気抵抗効果膜のうち、特に小さな磁場変化を大きな電気抵抗変化信号として読み取ることのできる磁気抵抗効果膜および、それを用いた磁気抵抗効果型ヘッドに関する。これらは、主として、例えばハードディスクドライブ装置に組み込まれて使用される。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ハードディスク（ＨＤＤ）の高密度化に伴い、高感度、高出力のヘッドが要求されてきている。この要求に答えるべくして、スピンバルブヘッドの開発が進められている。
【０００３】
スピンバルブヘッドは、非磁性金属層を介して強磁性層がそれぞれ２層形成されており、一方の強磁性層に接して反強磁性層が配置された構成をなしている。反強磁性層と接している強磁性層は、反強磁性層と交換結合しており、これにより強磁性層の磁化方向は、一方向に固着（ピン止め）されている。もう一方の強磁性層は、外部磁界の変化に追従して自由に回転する。スピンバルブにおいては、この２つの強磁性層間のスピンの相対角度の差異により、ＭＲ変化を実現しており、反強磁性層と、これに接している強磁性層との交換結合がスピンバルブの本質といえる。
【０００４】
従来より、スピンバルブに用いられている反強磁性層としては、ＦｅＭｎ，ＮｉＭｎ，ＰｔＭｎ，ＰｔＰｄＭｎ等の材料が知られている。
【０００５】
反強磁性層としてＦｅＭｎを用いた場合、成膜直後に強磁性層との間に交換結合が生じる。そのために、成膜後に交換結合を生じさせるための熱処理は不要となるが、強磁性層の成膜後に反強磁性層を成膜させなければならないという、成膜順の制約が生じる。また、ＦｅＭｎを用いた場合、ブロッキング温度が１５０〜１７０℃程度と低いという問題がある。ブロッキング温度とは磁性層をピンニングしている交換結合が消失する温度である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
一方、反強磁性層としてＮｉＭｎ，ＰｔＭｎ，ＰｔＰｄＭｎを用いた場合、ブロッキング温度は３００℃以上と高く、しかも、反強磁性層と強磁性層の成膜順の制約はない。しかしながら、反強磁性層と強磁性層の関係において、交換結合を生じさせるためには、双方積層成膜後に別途、磁界中での熱処理が必要となる。これは、ＮｉＭｎ，ＰｔＭｎおよびＰｔＰｄＭｎが反強磁性を示すためには、面心正方晶（ｆｃｔ）構造を有するＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造を形成しなければならないためである。磁界中での熱処理は、通常、２５０〜３５０℃の温度条件で行われ、温度が高いほど交換結合の程度は大きくなる傾向にある。しかしながら、高い温度での熱処理をスピンバルブ膜に施すと、スピンバルブ膜の重要な膜特性であるＭＲ変化率(MR Ratio)が低下してしまう。そのため、反強磁性層とそれに接している強磁性層とを交換結合させるための熱処理は、所望レベルの交換結合が発現できる範囲で、できるだけ低い温度で行うことが望まれ、その要求を実現すべく積層膜構成の提案が望まれている。
【０００７】
また、ＮｉＭｎ，ＰｔＭｎ，ＰｔＰｄＭｎの反強磁性を発現させるために熱処理してＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造を形成する場合、これらの反強磁性層膜面に（１１１）結晶面を配向させるのが反強磁性特性を良好にするための最適な条件と考えられていた。つまり、いわゆる当業者間ではこの（１１１）結晶面がＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造からなる反強磁性層の最もよい配向と考えられていた。事実、先行技術としての日本応用磁気学会誌Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．４・２，ｐ５０１−５０４（１９９８）の文献もこの事実を肯定している。すなわち、この文献によれば、ＰｔＰｄＭｎ反強磁性層を（１１１）配向させることによってＰｔＰｄＭｎ反強磁性層の異方性エネルギーが大きくなりＨua（シフト磁場）が大きくなると報告されている。
【０００８】
しかしながら、さらにより良いスピンバルブ膜特性を得るためには、この既成概念に捕らわれることなく、反強磁性層の結晶配向を原点に立ち返って見直すことが重要である。
【０００９】
このような実状のもとに本発明は創案されたものであり、その目的は、反強磁性層としてＰｔＭｎやＮｉＭｎ、ならびにこれらの合金系を用いた場合において、強磁性層と反強磁性層との交換結合エネルギーが大きく、ＭＲ変化率(MR Ratio)が大きく、スピンバルブ膜特性に極めて優れる磁気抵抗効果膜および磁気抵抗効果型ヘッドを提供することにある。
【００１０】
なお、本願に関連する先行技術文献として、U.S.P. 5,608,593号および特開平９−６３０２１号公報がある。
【００１１】
U.S.P. 5,608,593号には、基板の上に形成された下地層の上に、ＣｕまたはＮｉＣｒからなるバッファ層と、ＦｅＭｎ，ＮｉＭｎ，またはＮｉＣｏＯからなる反強磁性層と、この反強磁性層にピン止めされた強磁性層が順次形成されたスピンバルブ膜が開示されている。ここで、バッファ層は、適度なマイクロストラクチャ（microstracture) と反強磁性膜の相を促進(promote) するために、さらには、下地層と反強磁性層との間の相互拡散を防止する機能を有しているとされる。しかしながら、本願との関係において、Ｃｕからなるバッファ層とＮｉＭｎからなる反強磁性層との単なる組み合わせのみでは、本願の目的を解決する上で必ずしも十分な作用効果を発現し得ない。
【００１２】
また、特開平９−６３０２１号公報には、下地層として、ＴａとＮｉＦｅを積層した膜を用い、この上に、ＮｉＭｎからなる反強磁性層と、この反強磁性層にピン止めされた強磁性層が順次形成されたスピンバルブ膜が開示されている。この中で、積層構造の下地層のうちＴａは、界面を平滑にするために、また、下地層のうちＮｉＦｅは、ＮｉＭｎがｆｃｔ構造を形成しやすくするために用いている旨の開示がなされている。しかしながら、本願との関係において、反強磁性層と接する層としてＮｉＦｅからなる中間層を用いても、本願の目的を解決する上で必ずしも十分な作用効果を発現し得ない。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述したような本願の課題を解決するために、本発明の磁気抵抗効果膜は、非磁性金属層と、非磁性金属層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きをピン止めするために、強磁性層の非磁性金属層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性層と、反強磁性層の強磁性層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性化プロモ−ト層と、を有する多層膜を備えてなるスピンバルブ型の磁気抵抗効果膜であって、前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｗ，Ｍｏ，およびＶの中から選定された少なくとも１種からなり、前記反強磁性層は、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をもつＰｔＭｎであり、当該反強磁性層は、前記強磁性層との交換結合を生じさせるために、熱処理操作を必要とする特性を有し、かつ、当該熱処理操作後の前記反強磁性層は、その膜面における（１１０）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ0 、（１１１）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ1 としたとき、これらの比である（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値が０．３〜１０の範囲内にあるように構成される。
【００１４】
また、本発明の磁気抵抗効果膜は、非磁性金属層と、非磁性金属層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きをピン止めするために、強磁性層の非磁性金属層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性層と、反強磁性層の強磁性層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性化プロモ−ト層と、を有する多層膜を備えてなるスピンバルブ型の磁気抵抗効果膜であって、前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｗ，Ｍｏ，およびＶの中から選定された少なくとも１種からなり、前記反強磁性層は、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をもつＰｔx1Ｍy1Ｍｎz1（ここで、ＭはＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｃｒから選ばれた少なくとも一種であり、３０≦ｘ１≦６０、０≦ｙ１≦３０、４０≦ｚ１≦６０（ｘ１，ｙ１，ｚ１の単位は原子％））であり、当該反強磁性層は、前記強磁性層との交換結合を生じさせるために、熱処理操作を必要とする特性を有し、かつ、当該熱処理操作後の前記反強磁性層は、その膜面における（１１０）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ0 、（１１１）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ1 としたとき、これらの比である（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値が０．３〜１０の範囲内にあるように構成される。
【００１５】
また、本発明の磁気抵抗効果膜は、非磁性金属層と、非磁性金属層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きをピン止めするために、強磁性層の非磁性金属層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性層と、反強磁性層の強磁性層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性化プロモ−ト層と、を有する多層膜を備えてなるスピンバルブ型の磁気抵抗効果膜であって、前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｗ，Ｍｏ，およびＶの中から選定された少なくとも１種からなり、前記反強磁性層は、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をもつＮｉＭｎであり、当該反強磁性層は、前記強磁性層との交換結合を生じさせるために、熱処理操作を必要とする特性を有し、かつ、当該熱処理操作後の前記反強磁性層は、その膜面における（１１０）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ0 、（１１１）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ1 としたとき、これらの比である（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値が０．０１〜５の範囲内にあるように構成される。
【００１６】
また、本発明の磁気抵抗効果膜は、非磁性金属層と、非磁性金属層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きをピン止めするために、強磁性層の非磁性金属層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性層と、反強磁性層の強磁性層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性化プロモ−ト層と、を有する多層膜を備えてなるスピンバルブ型の磁気抵抗効果膜であって、前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｗ，Ｍｏ，およびＶの中から選定された少なくとも１種からなり、前記反強磁性層は、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をもつＮｉx2Ｍy2Ｍｎz2（ここで、ＭはＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｃｒから選ばれた少なくとも一種であり、３０≦ｘ２≦６０、０≦ｙ２≦３０、４０≦ｚ２≦６０（ｘ２，ｙ２，ｚ２の単位は原子％））であり、当該反強磁性層は、前記強磁性層との交換結合を生じさせるために、熱処理操作を必要とする特性を有し、かつ、当該熱処理操作後の前記反強磁性層は、その膜面における（１１０）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ0 、（１１１）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ1 としたとき、これらの比である（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値が０．０１〜５の範囲内にあるように構成される。
【００１７】
好ましい態様として、ＰｔＭｎ系反強磁性層における前記（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値が１〜１０の範囲内にあるように構成される。
【００１８】
また、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドは、磁気抵抗効果膜と、導体膜と、電極部とを含み、前記導体膜は、前記電極部を介して前記磁気抵抗効果膜と導通しており、前記磁気抵抗効果膜は、非磁性金属層と、非磁性金属層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きをピン止めするために、強磁性層の非磁性金属層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性層と、反強磁性層の強磁性層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性化プロモ−ト層とを有する多層膜を備えてなるスピンバルブ型の磁気抵抗効果膜であり、前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｗ，Ｍｏ，およびＶの中から選定された少なくとも１種からなり、前記反強磁性層は、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をもつＰｔＭｎであり、当該反強磁性層は、前記強磁性層との交換結合を生じさせるために、熱処理操作を必要とする特性を有し、かつ、当該熱処理操作後の前記反強磁性層は、その膜面における（１１０）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ0 、（１１１）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ1 としたとき、これらの比である（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値が０．３〜１０の範囲内にあるように構成される。
【００１９】
また、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドは、磁気抵抗効果膜と、導体膜と、電極部とを含み、前記導体膜は、前記電極部を介して前記磁気抵抗効果膜と導通しており、前記磁気抵抗効果膜は、非磁性金属層と、非磁性金属層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きをピン止めするために、強磁性層の非磁性金属層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性層と、反強磁性層の強磁性層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性化プロモ−ト層とを有する多層膜を備えてなるスピンバルブ型の磁気抵抗効果膜であり、前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｗ，Ｍｏ，およびＶの中から選定された少なくとも１種からなり、前記反強磁性層は、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をもつＰｔx1Ｍy1Ｍｎz1（ここで、ＭはＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｃｒから選ばれた少なくとも一種であり、３０≦ｘ１≦６０、０≦ｙ１≦３０、４０≦ｚ１≦６０（ｘ１，ｙ１，ｚ１の単位は原子％））であり、当該反強磁性層は、前記強磁性層との交換結合を生じさせるために、熱処理操作を必要とする特性を有し、かつ、当該熱処理操作後の前記反強磁性層は、その膜面における（１１０）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ0 、（１１１）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ1 としたとき、これらの比である（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値が０．３〜１０の範囲内にあるように構成される。
【００２０】
また、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドは、磁気抵抗効果膜と、導体膜と、電極部とを含み、前記導体膜は、前記電極部を介して前記磁気抵抗効果膜と導通しており、前記磁気抵抗効果膜は、非磁性金属層と、非磁性金属層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きをピン止めするために、強磁性層の非磁性金属層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性層と、反強磁性層の強磁性層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性化プロモ−ト層とを有する多層膜を備えてなるスピンバルブ型の磁気抵抗効果膜であり、前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｗ，Ｍｏ，およびＶの中から選定された少なくとも１種からなり、前記反強磁性層は、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をもつＮｉＭｎであり、当該反強磁性層は、前記強磁性層との交換結合を生じさせるために、熱処理操作を必要とする特性を有し、かつ、当該熱処理操作後の前記反強磁性層は、その膜面における（１１０）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ0 、（１１１）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ1 としたとき、これらの比である（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値が０．０１〜５の範囲内にあるように構成される。
【００２１】
また、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドは、磁気抵抗効果膜と、導体膜と、電極部とを含み、前記導体膜は、前記電極部を介して前記磁気抵抗効果膜と導通しており、前記磁気抵抗効果膜は、非磁性金属層と、非磁性金属層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きをピン止めするために、強磁性層の非磁性金属層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性層と、反強磁性層の強磁性層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性化プロモ−ト層とを有する多層膜を備えてなるスピンバルブ型の磁気抵抗効果膜であり、前記反強磁性化プロモ−ト層は、Ｗ，Ｍｏ，およびＶの中から選定された少なくとも１種からなり、前記反強磁性層は、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をもつＮｉx2Ｍy2Ｍｎz2（ここで、ＭはＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｃｒから選ばれた少なくとも一種であり、３０≦ｘ２≦６０、０≦ｙ２≦３０、４０≦ｚ２≦６０（ｘ２，ｙ２，ｚ２の単位は原子％））であり、当該反強磁性層は、前記強磁性層との交換結合を生じさせるために、熱処理操作を必要とする特性を有し、かつ、当該熱処理操作後の前記反強磁性層は、その膜面における（１１０）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ0 、（１１１）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ1 としたとき、これらの比である（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値が０．０１〜５の範囲内にあるように構成される。
【００２２】
好ましい態様として、ＮｉＭｎ系反強磁性層における前記（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値が０．１〜５の範囲内にあるように構成される。
【００２３】
好ましい態様として、前記反強磁性層の膜面に（１１０）結晶面が配向している状態を形成させるために、前記反強磁性層の厚さと前記反強磁性化プロモ−ト層の厚さの調整が行われており、前記反強磁性層の厚さをＴan、前記反強磁性化プロモ−ト層の厚さをＴprとした場合、これらの比である（Ｔan／Ｔpr）の値が、６〜１２であるように構成される。
【００２４】
好ましい態様として、前記反強磁性層の厚さＴanが、５〜３０ｎｍであるように構成される。
【００２５】
好ましい態様として、基板の上に直接または下地層を介して、前記反強磁性化プロモ−ト層、前記反強磁性層、前記強磁性層、前記非磁性金属層、および前記軟磁性層が順次、積層された構造を有してなるように構成される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的実施の形態について詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明の磁気抵抗効果膜２の好適な一例を示す断面図である。この実施の態様において、磁気抵抗効果膜２は、巨大磁気抵抗効果を示すスピンバルブ膜としての磁性多層膜１を備えている。
【００２８】
図１に示されるように、磁性多層膜１は、非磁性金属層３０と、この非磁性金属層３０の一方の面に形成された強磁性層４０と、非磁性金属層３０の他方の面に形成された軟磁性層２０と、強磁性層４０の磁化の向きをピン止めするために強磁性層４０の非磁性金属層３０と接する面と反対側の面に形成された反強磁性層５０と、この反強磁性層５０の強磁性層４０と接する面と反対側の面に形成された反強磁性化プロモ−ト層１９とを有する積層体構造をなしている。
【００２９】
これらの積層体は、図１に示される好適な実施の態様では、基板１５の上に形成されており、基板１５側から、下地層１７を介して、反強磁性化プロモ−ト層１９、反強磁性層５０、強磁性層４０、非磁性金属層３０、軟磁性層２０の順に積層されている。軟磁性層２０の上には、図示のごとく、さらに保護層８０が形成されている。
【００３０】
この実施の態様における磁性多層膜１（スピンバルブ膜）では、外部から加わる信号磁界の向きに応じて非磁性金属層３０を介して、その両側に隣接して形成された軟磁性層２０と強磁性層４０との互いの磁化の向きが実質的に異なることが必要である。その理由は、本発明の原理が、非磁性金属層３０を介して形成された軟磁性層２０と強磁性層４０の磁化の向きがズレているとき、伝導電子がスピンに依存した散乱を受け、抵抗が増え、磁化の向きが互いに逆向きに向いたとき、最大の抵抗を示すことにあるからである。すなわち、本発明では、図２に示されるように外部からの信号磁場がプラス（記録媒体９０の記録面９３から向かって上向き（符号９２で表される）であるとき、隣合った磁性層の磁化の方向が互いに逆向きの成分が生じ、抵抗が増大するのである。
【００３１】
ここで、本発明の磁気抵抗効果膜に用いられる（スピンバルブ）磁性多層膜における、磁気記録媒体からの外部信号磁場と、軟磁性層２０と強磁性層４０の互いの磁化の方向、及び電気抵抗の変化の関係を説明する。
【００３２】
今、本発明の理解を容易にするために、図１に示されるごとく、１つの非磁性金属層３０を介して１組の軟磁性層２０と強磁性層４０とが存在する最もシンプルな磁性多層膜の場合について、図２を参照しつつ説明する。
【００３３】
図２に示されるように、強磁性層４０は後に述べる方法によって媒体面に向かって下向き方向にその磁化をピン止めされている（符号４１）。もう一方の軟磁性層２０は、非磁性金属層３０を介して形成されているので、その磁化方向は外部からの信号磁界によって向きを変える（符号２１）。このとき、軟磁性層２０と強磁性層４０の磁化の相対角度は、磁気記録媒体９０からの信号磁界の向きによって大きく変化する。その結果、磁性層内に流れる伝導電子が散乱される度合いが変化し、電気抵抗が大きく変化する。
【００３４】
これによってパーマロイの異方性磁気抵抗効果とはメカニズムが本質的に異なる大きなＭＲ（Magneto-Resistance) 効果が得られる。これは特にＧＭＲ（Giant-Magneto-Resistance) 効果と呼ばれる。
【００３５】
軟磁性層２０，強磁性層４０と、ピン止め効果を示す反強磁性層５０の磁化の向きが外部磁場に対して相対的に変化する。それらの磁化の向きの変化が磁化曲線とＭＲ曲線とに対応させて図３に示される。ここでは、反強磁性層５０により、強磁性層４０の磁化は全てマイナス方向（記録媒体９０の記録面から向かって下向き）に固定されている。外部信号磁場がマイナスの時は軟磁性層２０の磁化もマイナス方向を向く。いま、説明を簡単にするために軟磁性層２０，強磁性層４０の保磁力を０に近い値とする。信号磁場ＨがＨ＜０の領域（Ｉ）では、まだ軟磁性層２０および強磁性層４０両磁性層の磁化方向は一方向を向いている。
【００３６】
外部磁場を上げてＨが軟磁性層２０の保磁力を超えると軟磁性層の磁化方向は信号磁場の方向に回転し、軟磁性層２０および強磁性層４０のそれぞれの磁化の向きが反平行となるのにつれて磁化と電気抵抗が増加をする。そして一定値となる（領域（II）の状態）。このとき反強磁性層５０により、あるピン止め磁場Ｈuaが働いている。信号磁場がこのＨuaを越えると強磁性層４０の磁化も信号磁場の方向に回転し、領域（III)で軟磁性層２０および強磁性層４０のそれぞれの磁化方向は、一方向に揃って向く。このとき、磁化はある一定値に、ＭＲ曲線は０となる。
【００３７】
逆に信号磁場Ｈが減少するときは、今までと同様に、軟磁性層２０および強磁性層４０の磁化反転に伴い、領域（III)から（II）、（I)と順次変化する。ここで領域（II）のはじめの部分で、伝導電子がスピンに依存した散乱を受け、抵抗は大きくなる。領域（II）のうち、強磁性層４０はピン止めされているため、ほとんど磁化反転はしないが、軟磁性層２０は直線的にその磁化を増加させるため、軟磁性層２０の磁化変化に対応し、スピンに依存した散乱を受ける伝導電子の割合が徐々に大きくなる。すなわち、軟磁性層２０に例えばＨｃの小さなＮｉ0.8 Ｆｅ0.2 を選び、適当な一方向異方性磁場Ｈｋを付与することにより、Ｈｋ付近以下の数Oe〜数１０Oeの範囲の小外部磁場で抵抗変化が直線的、かつ大きな抵抗変化率を示す磁性多層膜が得られる。
【００３８】
以下、上述してきた磁気抵抗効果膜２の各構成について詳細に説明する。この磁気抵抗効果膜における第一の特徴点は、本発明の反強磁性層５０は、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をもつＭｎ含有化合物からなり、当該反強磁性層５０は、前記強磁性層４０との交換結合を生じさせるために、熱処理操作を必要とする特性を有し、かつ、当該熱処理操作後の前記反強磁性層５０は、その膜面に（１１０）結晶面が配向している状態を有していることにある。ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造に関しては、磁性体ハンドブック（朝倉書店）４０１〜４０３頁に記載されており、例えば、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ、ＰｔＰｄＭｎがとる結晶構造として定義される。
【００３９】
従来より、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をもつＭｎ含有化合物は、良好な反強磁性特性を得るために反強磁性層５０膜面に（１１１）結晶面を配向させることが最良の態様と考えられていた。本発明は、この従来の考えとは全く別の観点から想起されたものである。すなわち、本発明においては、反強磁性層５０膜面に（１１１）結晶面が存在することが有るものの、必ず所定割合の（１１０）結晶面が配向していることが必須の要件となっている。
【００４０】
この（１１０）結晶面の配向割合について本発明者らが鋭意研究した結果、（１１０）結晶面の配向割合は、（ｉ）ＰｔＭｎ系材料からなる反強磁性層５０と、（ｉｉ）ＮｉＭｎ系材料からなる反強磁性層５０とで、それぞれ異なった最適範囲をとることが分かっており、以下、これらの各系における（１１０）結晶面の配向割合を詳述する。
【００４１】
（ｉ）ＰｔＭｎ系材料からなる反強磁性層５０
ＰｔＭｎ系材料として特に好適な代表組成は、ＰｔＭｎであり、その膜面においては（１１０）面に配向している結晶と、（１１１）面に配向している結晶が存在しており、その膜面における（１１０）面に結晶配向している割合は、以下のＸ線回折の強度比で設定される。すなわち、ＰｔＭｎ反強磁性層５０膜面において、（１１０）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ0 、（１１１）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ1 としたとき、これらの比である（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値が、０．３以上、特に０．３〜１０の範囲内、好ましくは、１〜１０の範囲内、より好ましくは３〜１０の範囲内、さらにより好ましくは、５〜１０の範囲内とされる。
【００４２】
この（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値が０．３未満、特に０．３未満近傍の値となると、（１１０）面の結晶配向割合が少なくなり、従来からの予想を覆す程度の格段に優れた良好な交換結合エネルギーが得られず、良好なスピンバルブ膜が形成できなくなってしまう。また、（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値の上限に特に制限はないと考えられるが、現在の成膜技術等から総合的に判断するに、１０という値が上限であると判断するのが妥当であると考えられる。
【００４３】
他の好適なＰｔＭｎ系材料としては、Ｐｔx1Ｍy1Ｍｎz1で表示される材料が挙げられる。ここで、ＭはＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｃｒから選ばれた少なくとも一種であり、中でも特に、Ｒｕ、Ｒｈが好ましい。上記ｘ１の範囲は、３０≦ｘ１≦６０、上記ｙ１の範囲は０≦ｙ１≦３０、上記ｚ１の範囲は４０≦ｚ１≦６０とされる。ｘ１，ｙ１，ｚ１の単位はそれぞれ原子％である。このようなＰｔx1Ｍy1Ｍｎz1で表示される材料においても、その膜面における（１１０）面に結晶配向している割合は、上記ＰｔＭｎと同様であり、（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値が、０．３以上、特に０．３〜１０の範囲内、好ましくは、１〜１０の範囲内、より好ましくは３〜１０の範囲内、さらにより好ましくは、５〜１０の範囲内に設定される。
【００４４】
（ｉｉ）ＮｉＭｎ系材料からなる反強磁性層５０
ＮｉＭｎ系材料として特に好適な代表組成は、ＮｉＭｎであり、その膜面においては（１１０）面に配向している結晶と、（１１１）面に配向している結晶が存在しており、その膜面における（１１０）面に結晶配向している割合は、以下のＸ線回折の強度比で設定される。すなわち、ＮｉＭｎ反強磁性層５０膜面において、（１１０）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ0 、（１１１）結晶配向面を示すＸ線回折強度をＩ1 としたとき、これらの比（Ｉ0 ／Ｉ1 ）が、０．０１以上、特に０．０１〜５の範囲内、好ましくは、０．１〜５の範囲内、より好ましくは０．４〜５の範囲内、さらにより好ましくは、１〜５の範囲内とされる。
【００４５】
この（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値が０．０１未満、特に０．０１未満近傍の値となると、この系における（１１０）面の結晶配向割合が少なくなり、従来からの予想を覆す程度の格段に優れた良好な交換結合エネルギーが得られず、良好なスピンバルブ膜が形成できなくなってしまう。また、（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値の上限に特に制限はないと考えられるが、現在の成膜技術等から総合的に判断するに、５という値が上限であると判断するのが妥当であると考えられる。
【００４６】
他の好適なＮｉＭｎ系材料としては、Ｎｉx2Ｍy2Ｍｎz2で表示される材料が挙げられる。ここで、ＭはＲｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｃｒから選ばれた少なくとも一種であり、中でも特に、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄが好ましい。上記ｘ２の範囲は、３０≦ｘ２≦６０、上記ｙ２の範囲は０≦ｙ２≦３０、上記ｚ２の範囲は４０≦ｚ２≦６０とされる。ｘ２，ｙ２，ｚ２の単位はそれぞれ原子％である。このようなＮｉx2Ｍy2Ｍｎz2で表示される材料においても、その膜面における（１１０）面に結晶配向している割合は、上記ＮｉＭｎと同様であり、（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値が、０．０１以上、特に０．０１〜５の範囲内、好ましくは、０．１〜５の範囲内、より好ましくは０．４〜５の範囲内、さらにより好ましくは、１〜５の範囲内に設定される。
【００４７】
本発明における第二の特徴点は、反強磁性層５０を構成する材質と、この反強磁性層５０の強磁性層４０と接する面と反対側の面に形成された反強磁性化プロモ−ト層１９を構成する材質との組み合わせにある。
【００４８】
すなわち、本発明における反強磁性層５０は、上述したようにＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をもつＭｎ含有化合物からなり、このような反強磁性層５０は、後に詳述する反強磁性化プロモ−ト層１９の存在を前提として、強磁性層４０との交換結合を生じさせるための熱処理操作が行なわれ、この熱処理操作によって反強磁性層５０を構成する規則結晶は、上記所定の割合で（１１０）面に結晶配向されている。
【００４９】
本発明においては、反強磁性化プロモ−ト層１９として、例えば、Ｗ，Ｍｏ，Ｖ，Ｃｒ，およびＴａの中から選定された少なくとも１種から構成される。これらの中でも特に好ましいのは、Ｗ，Ｍｏ，Ｖである。このような反強磁性化プロモ−ト層１９を設けることにより、反強磁性層５０の（１１０）面の結晶配向を容易ならしめることができ、（１１０）面配向の結晶割合をある程度調整することが可能になる。また、比較的低い熱処理温度（例えば、２５０℃以下、特に、２２０〜２５０℃）で、反強磁性層５０と強磁性層４０との交換結合を図ることができる。すなわち、規則化温度を下げることができ、積層膜の相互拡散による特性劣化を極力防止することができる。
【００５０】
さらに前記反強磁性層５０の膜面に（１１０）結晶面が配向している状態を容易に形成させるために、反強磁性層５０の厚さと前記の材質からなる反強磁性化プロモ−ト層１９との厚さの調整、すなわち、（１１０）結晶面配向のための互いの膜厚マッチングを行なうことが好ましい。つまり反強磁性層５０の厚さをＴanとし、反強磁性化プロモ−ト層１９の厚さをＴprとした場合、これらの比である（Ｔan／Ｔpr）の値が、６〜１２、好ましくは、７〜１２、さらに好ましくは８〜１２に設定するのがよい。これらの膜厚比の範囲で、（１１０）結晶面の配向の実現化が容易に行われる。
【００５１】
反強磁性層５０の厚さＴanは、５〜３０ｎｍ、より好ましくは５〜２０ｎｍとされる。反強磁性層５０の厚さが、５ｎｍより薄くなると交換結合磁界Ｈuaやブロッキング温度が急激に小さくなってしまう。逆に厚い分は余り問題がないが、あまり厚すぎるとＭＲヘッドとしてのギャップ長（シールド−シールド間の長さ）が大きくなってしまい、超高密度磁気記録に適さなくなってしまう。従って、３０ｎｍより小さいほうがよい。
【００５２】
本発明において、反強磁性層５０中に含有される酸素濃度は、１〜２０００原子ｐｐｍ、好ましくは１〜１０００原子ｐｐｍ、さらに好ましくは１〜６００原子ｐｐｍに規制することが望ましい。この値が２０００原子ｐｐｍを超えると、反強磁性層５０と強磁性層４０との交換結合のエネルギーＪｋの大きな値が得られなくなる傾向が生じる。酸素濃度の下限値は、限りなくゼロい近いことが望ましいが、現実的にゼロとすることは不可能に近く、一応の限界の目安として１原子ｐｐｍと規定している。
【００５３】
さらに、本発明において、前記反強磁性層５０中には、さらに、不純物としての炭素、硫黄、塩素を含むことがあり、反強磁性層５０中に含有される炭素濃度が１〜２０００原子ｐｐｍ、硫黄濃度が１〜１０００原子ｐｐｍ、塩素濃度が１〜２０００原子ｐｐｍであるように構成するのがよい。これらの不純物濃度の範囲の上限を超えると、反強磁性層と強磁性層との交換結合のエネルギーＪｋの大きな値が得られなくなるという傾向が生じる。これらの不純物濃度の下限値は、限りなくゼロい近いことが望ましいが、現実的にゼロとすることは不可能に近く、一応の限界の目安として１原子ｐｐｍと規定している。
【００５４】
強磁性層４０は、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｄｙ，Ｅｒ，Ｎｄ，Ｔｂ，Ｔｍ，Ｃｅ，Ｇｄ等やこれらの元素を含む合金や化合物から構成されるが、特に、（Ｃｏz Ｎｉ1-z ）w Ｆｅ1-w （ただし、重量で０．４≦ｚ≦１．０、０．５≦ｗ≦１．０である）で表される組成で構成することが好ましい。これらの組成範囲を外れると、大きな電気抵抗の変化が得られなくなるという不都合が生じる。
【００５５】
このような強磁性層４０の厚さは、１．６〜１０ｎｍ、より好ましくは、２〜６ｎｍとされる。この値が、１．６ｎｍ未満となると、磁性層としての特性が失われる。この一方で、この値が１０ｎｍを超えると、前記反強磁性層５０からのピン止め磁界が小さくなり、この強磁性層のピン止め効果が十分に得られなくなる。
【００５６】
このような強磁性層４０は上述のごとく反強磁性層５０と直接接しているため、所定の温度での熱処理後、両者に直接層間相互作用が働き、強磁性層４０の磁化回転が阻止される。一方、後に詳述する軟磁性層２０は、外部からの信号磁場により、自由にその磁化を回転させることができる。その結果、軟磁性層２０と強磁性層４０との両者の磁化に相対的な角度が生み出され、この磁化の向きの違いに起因した大きなＭＲ効果が得られる。
【００５７】
軟磁性層２０は、軟磁性特性を示すＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏ等やこれらの元素を含む合金や化合物から構成されるが、保磁力Ｈｃの小さな磁性層を用いた方がＭＲ曲線の立ち上がりが急峻となり、好ましい結果が得られる。軟磁性層２０を下記に示すような２層構造にすることは、特に好ましい態様である。すなわち、非磁性金属層３０側からＣｏ（コバルト）単体あるいはＣｏを８０重量％以上含む合金より構成された第１の軟磁性層と、（Ｎｉx Ｆｅ1-x ）y Ｃｏ1-y （ただし、重量で０．７≦ｘ≦０．９、０．５≦ｙ≦１．０）で表わされる組成である第２の軟磁性層との２層積層体として構成する。このような構成とすることにより、Ｃｏリッチな第１の軟磁性層が拡散ブロッキング層として働き、第２の軟磁性層側から非磁性金属層３０側へとＮｉの拡散を防止することができる。また、Ｃｏリッチな第１の軟磁性層は電子の散乱能力を増大させるため、ＭＲ変化率が向上するという効果も発現する。なお、第２の軟磁性層は、ソフト磁性を維持させるために上記組成範囲内で形成される。
【００５８】
このような軟磁性層２０の厚さは、２〜１５ｎｍ、好ましくは、３〜１５ｎｍ、さらに好ましくは、５〜１５ｎｍとされる。この値が、２ｎｍ未満となると、良好な軟磁性層としての特性が得られない。この一方で、この値が１５ｎｍを超えると、多層膜全体の厚さが厚くなり、磁性多層膜全体の抵抗が大きくなり、ＭＲ効果が減少してしまう。なお、軟磁性層２０を上記のように２層積層体とした場合には、Ｃｏリッチの第１の軟磁性層の厚さを、０．４ｎｍ以上確保すればよい。
【００５９】
このような軟磁性層２０と前記強磁性層４０との間に介在される非磁性金属層３０は、効率的に電子を導くために、伝導性のある金属が望ましい。より具体的には、Ａｕ、Ａｇ、およびＣｕの中から選ばれた少なくとも１種、またはこれらの少なくとも１種以上を６０ｗｔ％以上含む合金等が挙げられる。
【００６０】
このような非磁性金属層３０の厚さは、１．５〜４ｎｍであることが好ましい。この値が１．５ｎｍ以下になると、このものを介して配置されている軟磁性層２０と強磁性層４０とが交換結合してしまい、軟磁性層２０と強磁性層４０とのスピンがそれぞれ独立に機能しなくなってしまうという不都合が生じる。この値が４ｎｍを超えると、上下に位置する軟磁性層２０と強磁性層４０の界面で散乱される電子の割合が減少してしまい、ＭＲ変化率の減少が起こってしまうという不都合が生じる。
【００６１】
保護層８０は、通常、成膜プロセスの過程での磁性多層膜表面の酸化を防止し、その上部に形成される電極材料とのぬれ性や、密着強度の向上という目的のために形成される。保護層８０は、Ｔｉ，Ｔａ，Ｗ，Ｃｒ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｚｎ等の材質から形成される。厚さは、通常、３〜３０ｎｍ程度とされる。
【００６２】
基板１５は、ガラス、ケイ素、ＭｇＯ、ＧａＡｓ、フェライト、アルティック、ＣａＴｉＯ3 等の材料により形成される。厚さは、通常、０．５〜１０ｍｍ程度とされる。
【００６３】
下地層１７は、Ｔａ，Ｈｆ，Ｃｒ，Ｚｒ等の材質から形成される。厚さは、通常、２〜２０ｎｍ程度とされる。
【００６４】
各層の材質及び層厚を上記のように規定し、さらに、少なくとも軟磁性層２０の成膜時に、後述する膜面内の一方向に外部磁場を印加して、異方性磁界Ｈｋを２〜２０Oe、より好ましくは２〜１６Oe、特に２〜１０Oe付与することが好ましい。
【００６５】
軟磁性層の異方性磁界Ｈｋが２Oe未満となると、保磁力と同程度となってしまい、０磁場を中心とした直線的なＭＲ変化曲線が実質的に得られなくなるため、ＭＲ素子としての特性が劣化する。また２０Oeより大きいと、この膜をＭＲヘッド等に適用した場合、出力が低下しやすく、かつ分解能が低下する。ここでこれらのＨｋは、外部磁場として成膜時に１０〜３００Oeの磁場を印加することで得られる。外部磁場が１０Oe以下ではＨｋを誘起するのに十分ではないし、また、３００Oeを越えても効果は変わらないが、磁場発生のためのコイルが大きくなってしまい、費用もかさんで非効率的である。
【００６６】
上述してきた磁性多層膜１をそれぞれ繰り返し積層したものを、磁気抵抗効果膜とすることもできる。磁性多層膜の繰り返し積層回数ｎに特に制限はなく、目的とする磁気抵抗変化率等に応じて適宜選択すればよい。昨今の磁気記録の超高密度化に対応するためには、磁性多層膜の全層厚が薄いほど良い。しかし薄くなると通常、ＭＲ効果は同時に小さくなってしまうが、本発明に用いられる磁性多層膜は、繰り返し積層回数ｎが１の場合でも十分実用に耐えうる多層膜を得ることができる。また、積層数を増加するに従って、抵抗変化率も増加するが、生産性が悪くなり、さらにｎが大きすぎると素子全体の抵抗が低くなりすぎて実用上の不便が生じることから、通常、ｎを１０以下とするのが好ましい。ｎの好ましい範囲は１〜５である。
【００６７】
前記磁性多層膜１の各層の成膜は、スパッタリングにて行なわれる。磁性多層膜１の成膜、特に、反強磁性層５０の成膜に際して、真空成膜装置内の到達圧力は２×１０-9Ｔｏｒｒ以下、好ましくは８×１０-10 Ｔｏｒｒ以下、さらに好ましくは２×１０-10 Ｔｏｒｒ以下に設定される。到達圧力とは、成膜開始前の成膜装置内の圧力として定義され、成膜時の圧力とは異なる。
【００６８】
到達圧力２×１０-9Ｔｏｒｒ以下という範囲は、膜質の向上という観点から、従来より提案されていない範囲のものである。到達圧力２×１０-9Ｔｏｒｒ以下の条件を達成するためには、一般には行なわれていないスパッタ装置の構成が必要となる。すなわち、真空シール部分をすべて金属ガスケットとすること、装置を全てステンレスもしくはＡｌで形成すること、装置の組み上げ時に真空中高温でガス出しすること、および排気動作の中で真空槽全体を高温にベーキングして残留ガス、Ｈ2 Ｏ分を徹底的に強制排気すること、および２×１０-9Ｔｏｒｒ以下での動作が可能な特殊な排気ポンプを使用することが必要である。
【００６９】
また、スパッタリングで用いられるターゲットに含有される酸素濃度は、反強磁性層５０の形成の場合、１〜６００原子ｐｐｍ、好ましくは１〜５００原子ｐｐｍ、より好ましくは１〜３００原子ｐｐｍに設定するのがよい。ここで、ターゲットに含有される酸素濃度とは、ターゲットの一部を用いて燃焼させ生成したＣＯ2 ガス量を用いて分析される。さらに、スパッタ時に導入されるスパッタガス中の不純物（例えば、Ｈ2 Ｏ、ＣＯ2 、Ｈｅ等）の濃度の合計は、０．１〜１００原子ｐｐｂ、好ましくは、０．１〜５０原子ｐｐｂ、さらに好ましくは０．１〜１０原子ｐｐｂ、またさらに好ましくは０．１〜５原子ｐｐｂに設定するのがよい。特に、スパッタガス中のＨ2 Ｏ不純物濃度は、膜質に影響を及ぼしやすく４０原子ｐｐｂ以下、好ましくは１０原子ｐｐｂ以下、さらに好ましくは５原子ｐｐｂ以下に設定するのがよい。なお、実際の成膜が行われている間の真空成膜装置内の運転圧力は、通常、１×１０-4〜１×１０-2Ｔｏｒｒに設定される。
【００７０】
本発明における磁性多層膜１の各層の成膜は、それぞれ、上記の成膜条件に従って行うことが、磁気抵抗効果膜の特性をさらに向上させるために望ましい。
【００７１】
基板１５としては、前述したようにガラス、ケイ素、ＭｇＯ、ＧａＡｓ、フェライト、アルティック、ＣａＴｉＯ3 等を用いることができる。成膜に際しては、前述したように軟磁性層２０成膜時に、膜面内の一方向に１０〜３００Oeの外部磁場を印加することが好ましい。これにより、軟磁性層２０に異方性磁場Ｈｋを付与することができる。なお、外部磁場の印加方法は、軟磁性層２０成膜時のみ、磁場の印加時期を容易に制御できる。例えば電磁石等を備えた装置を用いて印加し、反強磁性層５０成膜時は印加しない方法であってもよい。あるいは、成膜時を通して常に一定の磁場を印加する方法であってもよい。
【００７２】
また、前述したように、少なくとも軟磁性層２０の成膜時に膜面内の一方向に外部磁場を印加して異方性磁場Ｈｋを誘起することで、さらに高周波特性を優れたものとすることができる。
【００７３】
さらに、反強磁性層５０を成膜する際には、軟磁性層２０を成膜する際の印加磁場の方向と垂直方向に磁場を印加すると良い。つまり磁性多層膜の膜面内でかつ、測定電流と直角方向となる。ここで印加する磁場の大きさは１０〜３００Oeの範囲にあればよい。この直角化処理を予め施しておくことにより、磁気抵抗効果膜の成膜後に熱処理を行えば、反強磁性層５０により強磁性層４０の磁化の方向が確実に印加磁場方向（測定電流と直角方向）に固着され、信号磁場によってその向きを容易に変えうる軟磁性層２０の磁化と最も合理的に反平行状態を作り出すことができる。もっともこれは必要条件ではなく、反強磁性層を成膜する際、および軟磁性層を成膜する際に印加する磁場の方向が同じ向きであっても良い。この時は磁性多層膜の成膜後、工程中で１５０〜３００℃、特に２００℃程度の熱処理を行う際に、短冊短辺方向（軟磁性層２０を成膜する際の印加磁場の方向と垂直方向）に磁場を印加しながら、温度を下げていくと良い。
【００７４】
また、本発明においては、用いる反強磁性層５０の材質の関係上、磁性多層膜の成膜完了時点では、反強磁性層５０と強磁性層４０との交換結合は生じていない。そのため、磁性多層膜の成膜後に交換結合を生じさせるための熱処理が必要になるが、本発明の場合、反強磁性層５０に接して特定の材質からなる反強磁性化プロモ−ト層１９を形成しているために、この熱処理温度は従来の処理温度に比べて極めて低く設定できる。例えば、２５０℃以下、特に、２２０〜２５０℃の範囲の熱処理温度で、所望の大きさの交換結合が生じる。このように比較的低い温度での熱処理操作で交換結合が可能になるため、スピンバルブ膜そのものに及ぼす熱ダメージが極めて小さく、重要な膜特性であるＭＲ変化率(MR Ratio)の劣化は極めて少ない。
【００７５】
図４には、磁気抵抗効果膜の他の実施形態が示される。図中、上述してきた符号と同一符号は、同一の構成部材を示す。図４に示される磁気抵抗効果膜４（磁性多層膜３）が上述してきた図１に示される磁気抵抗効果膜２（磁性多層膜１）と異なる点は、基板１５と反強磁性化プロモ−ト層１９との間の下地層１７を省略した点にある。この場合には、磁気抵抗効果膜全体の膜厚を薄くすることができるために、高密度磁気記録に対応したＭＲヘッドの狭ギャップ化に有利となるというメリットがある。
【００７６】
上記の実施の態様で説明した、磁性多層膜を備える磁気抵抗効果膜は、磁気抵抗効果型ヘッド（ＭＲヘッド）、ＭＲセンサ、強磁性メモリ素子、角度センサ等に応用される。
【００７７】
以下、磁気抵抗効果膜２（図１）を磁気抵抗効果型ヘッドに応用した例を挙げて説明する。本発明における磁気抵抗効果型ヘッド（ＭＲヘッド）としては、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を示す磁性多層膜を備えるスピンバルブヘッドが好適例として挙げられる。
【００７８】
以下、磁気抵抗効果型ヘッド（ＭＲヘッド）としてスピンバルブヘッドを採り挙げて説明する。
【００７９】
図５に示されるように磁気抵抗効果型ヘッド（ＭＲヘッド）１５０は、信号磁場を感磁するための感磁部分としての磁気抵抗効果膜２００と、この磁気抵抗効果膜２００の両端部２００ａ，２００ａに形成された電極部１００，１００とを有している。そして、感磁部分としての磁気抵抗効果膜２００の端部２００ａ，２００ａは、その両端部全体が電極部１００，１００に接する状態で接続されていることが好ましい。なお、導体膜１２０，１２０は、前記電極部１００，１００を介して磁気抵抗効果膜２００と導通している。本発明では、後の説明をわかりやすくするために、便宜上、導体膜１２０と電極部１００とに分けているが、導体膜１２０と電極部１００は、本来一体的に薄膜形成法により形成されている場合が多く、これらは一つ部材と考えてもよい。
【００８０】
ＭＲヘッドにおける感磁部分としての磁気抵抗効果膜２００は、前記図１に示される磁性多層膜１を有する磁気抵抗効果膜２と実質的に同様な積層構造のものが用いられる。すなわち、磁気抵抗効果膜２００は、実質的に図１に示される磁性多層膜を有する磁気抵抗効果膜２に置換され、その結果、磁気抵抗効果膜２００は、非磁性金属層３０と、非磁性金属層３０の一方の面に形成された強磁性層４０と、非磁性金属層３０の他方の面に形成された軟磁性層２０と、前記強磁性層４０の磁化の向きをピン止めするために強磁性層４０の非磁性金属層３０と接する面と反対側の面に形成された反強磁性層５０と、この反強磁性層５０の強磁性層４０と接する面と反対側の面に形成された反強磁性化プロモ−ト層１９を有している。
【００８１】
磁気抵抗効果膜２００は、いわゆるスピンバルブ型の磁気抵抗変化を示す。スピンバルブ型の磁気抵抗変化とは、非磁性金属層３０と、非磁性金属層３０の一方の面に形成された強磁性層４０と、非磁性金属層３０の他方の面に形成された軟磁性層２０と、前記強磁性層４０の磁化の向きをピン止めするために強磁性層の上に形成された反強磁性層５０とを有する磁性多層膜において、外部の信号磁界が０の時に軟磁性層２０とピン止めされた強磁性層４０のスピンの成す角度が、鋭角方向から見てほぼ、９０度に近く設定されているものをいう。実際は４５〜９０度の角度であることが多いが、特に好ましくは９０度（磁化の直交化）に設定するのがよい。磁気抵抗効果曲線（ＭＲ曲線）が、外部磁場が０のときを中心にしてプラス、マイナスの外部磁場に対し、左右非対称となるようにするためである。
【００８２】
この磁化の直交化を図るために、磁性多層膜１を磁場中で真空熱処理を行う必要がある。この処理を直交化熱処理と呼び、この時の温度を直交化温度と呼ぶ。この直交化熱処理の際、反強磁性層５０の磁化方向のみ変化させることが望ましい。この直交化温度は、軟磁性層２０の誘導磁気異方向性が消失する温度よりも低いことが望ましい。軟磁性層２０の誘導磁気異方向性が消失する温度よりも高い温度で、直交化熱処理を行うと、軟磁性層２０の磁化方向が外部磁界に対して磁化容易軸方向となり、外部磁界に対する磁気抵抗効果曲線にヒステリシスを持ってしまい線形性に問題が生じる。同時に出力が低下してしまう。また、軟磁性層２０の誘導磁気異方向性が消失する温度よりも低過ぎる場合には、磁気記録システム内のＭＲセンサ動作中、およびスピンバルブヘッド作製プロセス時に加わる温度により交換結合磁界Ｈuaの劣化が生じ、スピンバルブ膜として機能できないという問題がある。
【００８３】
本発明では、上述したように反強磁性層５０に接して特定の材質からなる反強磁性化プロモ−ト層１９を形成しているために、所定の割合で（１１０）結晶面配向が規定できるばかりでなく、比較的低い温度での熱処理操作で交換結合が可能になる。そのため、スピンバルブ膜そのものに及ぼす熱ダメージが極めて小さく、重要な膜特性であるＭＲ変化率(MR Ratio)の劣化は極めて少ない。
【００８４】
図５に示されるように磁気抵抗効果型ヘッド（ＭＲヘッド）１５０には、磁気抵抗効果膜２００および電極部１００，１００を上下にはさむようにシールド層３００，３００が形成されるとともに、磁気抵抗効果膜２００とシールド層３００，３００との間の部分には非磁性絶縁層４００が形成される。
【００８５】
ここで感磁部分としての磁気抵抗効果膜２００に用いられる強磁性層４０、非磁性金属層３０、軟磁性層２０、反強磁性層５０、および反強磁性化プロモ−ト層１９は、それぞれ、前記磁性多層膜の実施例で述べたものと同様の材質、厚さのものを用いることが望ましい。
【００８６】
図５に示すように、電流を流す電極部１００を磁気抵抗効果膜２００の積層方向にその端部２００ａ，２００ａ全体が接する構造とする。すると、電子は軟磁性層２０と強磁性層４０に挟まれた部分を中心に流れつつ、軟磁性層２０と強磁性層４０とのスピンの方向によって磁気散乱され、素子の抵抗が大きく変化する。したがって微小な外部磁場の変化を大きな電気抵抗の変化として検出することができるのである。
【００８７】
また、本願発明のスピンバルブ膜を備えるＭＲヘッドは、図６に示されるようなヘッド構造とすることが特に好ましい。すなわち、感磁部分である磁気抵抗効果膜２００と測定電流を流すための電極部１００との間に、図示のごとく磁気抵抗効果膜２００側から連結用軟磁性層５２０および反強磁性層８００（ないしは硬磁性層８００）を順次介在させる。しかも、連結用軟磁性層５２０および反強磁性層８００（ないしは硬磁性層８００）の一方端側は、磁気抵抗効果膜２００の上部２００ａ（軟磁性層に近い方向）の一部分を覆うように、かつ他方端側は図示のごとく電極部１００下面１０１まで潜り込んで形成される。さらに、電極部１００のヘッド中央側に位置する端部１０２は、磁気抵抗効果膜２００の上部２００ａ（軟磁性層に近い方向）の一部分を覆い、かつ、連結用軟磁性層５２０および反強磁性層８００の上部端部５２０ａ，８００ａをもそれぞれ覆うように形成される。なお、連結用軟磁性層５２０としては、例えば、ＮｉＦｅ，ＮｉＦｅＣｒ，ＮｉＦｅＲｈ，ＮｉＦｅＲｕ，ＣｏＺｒＮｂ，ＦｅＡｌＳｉ，ＦｅＺｒＮ等（厚さ１０ｎｍ程度）が用いられ、反強磁性層８００としては、Ｒｕ5 Ｒｈ15Ｍｎ，ＮｉＭｎ，ＦｅＭｎ，ＰｔＭｎ，α−Ｆｅ2 Ｏ3 等（厚さ５０ｎｍ程度）が用いられ、硬磁性層８００としては、ＣｏＰｔ，ＣｏＰｔＣｒ等（厚さ５０ｎｍ程度）が用いられる。
【００８８】
このような構成とすることにより、磁気抵抗効果膜２００に形成される連結用軟磁性層５２０および反強磁性層８００の両方の効果によって極めて効率的に縦バイアスを付与することができ、バルクハウゼンノイズを抑制したＭＲヘッド特性が得られる。また、電極部１００の端部１０２が、前述のように磁気抵抗効果膜２００を覆うように形成されていることにより、素子端部での信号磁場の低下がなく、しかも１μｍ以下のような狭トラック幅の形成が容易なＭＲヘッドが提供できる。
【００８９】
【実施例】
上述してきた磁気抵抗効果膜の発明、およびこれを用いた磁気抵抗効果型ヘッドの発明を以下に示す具体的実験例によりさらに詳細に説明する。
【００９０】
〔実験例Ｉ〕
ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用い、ガラス基板１５の上に反強磁性化プロモ−ト層１９（厚さおよび材質は表１中に記載）、ピン止め層としての反強磁性層５０（ＰｔＭｎ系材料；材料および厚さは表１中に記載）、強磁性層４０（Ｃｏ；厚さ３ｎｍ）、非磁性金属層３０（Ｃｕ；厚さ２．５ｎｍ）、軟磁性層２０（ＮｉＦｅ；厚さ９ｎｍ／Ｃｏ；厚さ１ｎｍ）、および保護層８０（Ｔａ；厚さ５ｎｍ）を順次積層して、試作サンプルを作製した。なお、反強磁性層５０の２成分組成であるＰｔＭｎは、Ｍｎ＝４９ａｔ％とした。
【００９１】
反強磁性化プロモ−ト層の組成は、下記表１に示される種々の材料を用い、各種の試作サンプルを作製した。
【００９２】
サンプル作製後、２５０℃、２時間の熱処理条件で、磁界中熱処理を施し、当該熱処理完了後、各サンプルの磁化曲線の測定を行ない、反強磁性層と強磁性層との交換結合エネルギーの大きさ、およびＭＲ変化率（MR ratio) を下記の要領で求めた。
【００９３】
また、ＰｔＭｎ系材料からなる反強磁性層成膜サンプルについて、Ｘ線回折装置を用い、その膜面における（１１０）結晶面からのＸ線回折強度Ｉ0 と、（１１１）結晶面からのＸ線回折強度Ｉ1 の比である（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値を求めた。Ｘ線回折チャート図の代表例として、本発明サンプルＮｏ．１−４のＸ線回折のグラフが図１０に示されており、比較例サンプルＮｏ．１−１７のＸ線回折のグラフが図１１に示されている。比較例サンプルのものは（１１０）結晶面のピークが現れておらず（１１０）面に結晶面向していない。
【００９４】
（１）交換結合による交換結合磁界Ｈuaおよび交換結合エネルギーＪk 
交換結合磁界Ｈuaは、例えば、図７に示されるような磁化曲線において、原点ＦからシフトしたＥ点（Ｃ点とＤ点の中間）の磁界として定義される。図中、磁化曲線Ａは磁化容易軸方向（熱処理時に磁場を印加した方向）、磁化曲線Ｂは磁化困難軸方向を示している。
【００９５】
交換結合エネルギーＪk は、Ｊk ＝Ｍs ・Ｈua・ ｄ  の式より算出され、ここで、Ｍs は強磁性層の飽和磁化、ｄは強磁性層の厚さを示す。ピンニングされる強磁性層に同じ材料と層厚を用いた場合、Ｊk の値が大きいほどシフトする磁場Ｈuaが大きくなり、ＭＲヘッドとしての動作が安定となる。
【００９６】
（２）ＭＲ変化率
ＭＲ変化率ΔＲ／Ｒは、０．４×６mmの大きさの測定サンプルを作成し、外部磁界を面内に電流と垂直方向になるようにかけながら、−３００〜３００Oeまで変化させたときの抵抗を４端子法により測定した。その抵抗からＭＲ変化率ΔＲ／Ｒを求めた。ＭＲ変化率ΔＲ／Ｒは、最大比抵抗をρmax 、最小比抵抗をρsat とし、次式により計算した。
【００９７】
ΔＲ／Ｒ＝（ρmax −ρsat ）×１００／ρsat （％）
結果を下記表１に示す。
【００９８】
なお、上記実験例Ｉの各サンプルにおける、反強磁性層内に含まれる不純物濃度は、酸素濃度が２００〜４００ｐｐｍ、炭素濃度が、８０〜２００ｐｐｍ、硫黄濃度が８０〜３００ｐｐｍ、塩素濃度が５０〜１００ｐｐｍであった。反強磁性層内に含まれる不純物濃度の測定方法は以下の手法により行った。
【００９９】
反強磁性層内に含まれる不純物濃度の測定方法
本来は実際のヘッド状態として使われる層厚で評価するべきであるが、解析の限界を超えているので、実際の磁気抵抗効果膜を成膜するのと全く同じ成膜装置、および成膜条件によって厚さ１〜３μｍ程度の反強磁性層を形成する。この時、基板側からの影響を防ぐために、金属の適当なバッファ層を設け、また酸化を防ぐために最上層に他の金属の保護層を形成する。その後、２次イオン質量分析装置（ＳＩＭＳ：Secondary Ion Mass Spectroscopy ）によって、定量分析を行う。
【０１００】
【表１】
0003869557.tif 000002
0003869557.tif 000003
表１に示される結果より、本発明の効果は明らかである。
【０１０１】
〔実験例ＩＩ〕
ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用い、ガラス基板１５の上に反強磁性化プロモ−ト層１９（厚さおよび材質は表１中に記載）、ピン止め層としての反強磁性層５０（ＮｉＭｎ系材料；材料および厚さは表２中に記載）、強磁性層４０（Ｃｏ；厚さ１０ｎｍ）、非磁性金属層３０（Ｃｕ；厚さ２．５ｎｍ）、軟磁性層２０（ＮｉＦｅ；厚さ９ｎｍ／Ｃｏ；厚さ１ｎｍ）、および保護層８０（Ｔａ；厚さ５ｎｍ）を順次積層して、試作サンプルを作製した。なお、反強磁性層５０の２成分組成であるＮｉＭｎは、Ｍｎ＝５５ａｔ％とした。
【０１０２】
反強磁性化プロモ−ト層の組成は、下記表１に示される種々の材料を用い、各種の試作サンプルを作製した。
【０１０３】
サンプル作製後、２５０℃、２時間の熱処理条件で、磁界中熱処理を施し、当該熱処理完了後、各サンプルの磁化曲線の測定を行ない、反強磁性層と強磁性層との交換結合エネルギーの大きさ、およびＭＲ変化率（MR ratio) ならびに（Ｉ0 ／Ｉ1 ）の値を上記実験例Ｉと同様な要領で求めた。
【０１０４】
結果を下記表２に示す。
【０１０５】
【表２】
0003869557.tif 000004
0003869557.tif 000005
表２に示される結果より、本発明の効果は明らかである。
【０１０６】
〔実験例ＩＩＩ〕
以下の要領で実際に、図６に示されるようなスピンバルブ（ＳＶ）タイプの磁気抵抗効果型ヘッドを作製した。
【０１０７】
まず、最初にスピンバルブ型の磁気抵抗効果膜を作製した。すなわち、基板１５（Ａｌ2 Ｏ3 付きのＡｌＴｉＣ）の上に、下地層１７（Ｔａ；厚さ５ｎｍ）、反強磁性化プロモ−ト層１９（Ｗ；厚さ３ｎｍ）、ピン止め層としての反強磁性層５０（ＰｔＭｎ；厚さ１８ｎｍ）、強磁性層４０（Ｃｏ；厚さ１０ｎｍ）、非磁性金属層３０（Ｃｕ；厚さ２．５ｎｍ）、軟磁性層２０（ＮｉＦｅ；厚さ７ｎｍ）および保護層８０（Ｔａ；厚さ５ｎｍ）を順次積層して磁気抵抗効果型ヘッドを作製した。
【０１０８】
この磁気抵抗効果型ヘッドには、Ａｌ2 Ｏ3 ギャップ膜を介して上部シールド層と下部シールド層が形成されている。
【０１０９】
この磁気抵抗効果型ヘッドには、図６に示されるようなＭＲヘッド部を形成した。すなわち、連結用軟磁性層５２０としてＮｉＦｅを厚さ１０ｎｍに形成し、この連結用軟磁性層５２０の上に、反強磁性層８００としてＲｕ5 Ｒｈ15Ｍｎ20を厚さ１０ｎｍに形成し、この上に、さらに、Ｔａからなる電極部１００を形成して図６に示される構成のスピンバルブ（ＳＶ）タイプの磁気抵抗効果型ヘッドを作製した。その後、１０-7Torrの真空中で、測定電流方向と直角かつ面内方向に５００Oeの磁界を印加しながら２２０℃から冷却し、強磁性層のピン止め効果を誘起した（交換結合のための熱処理操作）。
【０１１０】
磁気抵抗効果型ヘッドのトラック幅は２μｍとした。このときのＭＲ素子高さは１μｍ、感知電流は４ｍＡとした。
【０１１１】
この磁気抵抗効果型ヘッドを用いて、出力電圧を確認したところ、２０００ｍＶの出力電圧が確認された。これは、通常のスピンバルブヘッドの約２倍という極めて大きな値である。
【０１１２】
〔実験例ＩＶ〕
図８には、本発明の磁気抵抗効果膜をヨーク型ＭＲヘッドに応用した例が示される。ここでは、磁束を導くヨーク６００、６００の一部に切り欠きを設け、その間に磁気抵抗効果膜２００が薄い絶縁膜４００を介して形成されている。この磁気抵抗効果膜２００には、ヨーク６００、６００で形成される磁路の方向と平行または直角方向に電流を流すための電極（図示せず）が形成されている。
【０１１３】
〔実験例Ｖ〕
図９には、本発明における磁気抵抗効果膜をフラックスガイド型ＭＲヘッドに応用した１例が示される。磁気抵抗効果膜２００は、高比抵抗、高透磁率なフラックスガイド層７００，７１０と磁気的に結合して形成されている。このフラッスガイド層７００，７１０が間接的に信号磁界を磁気抵抗効果膜２００に伝導する。また、非磁性絶縁層４００を介して、フラックスバックガイド層６００（磁気抵抗効果膜２００を通った磁束の逃げ道）が形成される。また、フラックスバックガイド層６００は、非磁性絶縁層４００を介して磁気抵抗効果膜２００の両側に設置されても良い。このヘッドの特徴は、記録媒体に磁界検出部を、ほぼ接触に近いレベルまで接近させることができ、高い出力を得ることができることにある。
【０１１４】
【発明の効果】
上記の結果より本発明の効果は明らかである。すなわち、本発明は、非磁性金属層と、非磁性金属層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きをピン止めするために、強磁性層の非磁性金属層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性層と、反強磁性層の強磁性層と接する面と反対側の面に形成された反強磁性化プロモ−ト層と、を有する多層膜を備えてなるスピンバルブ型の磁気抵抗効果膜であって、前記反強磁性層は、ＣｕＡｕ−Ｉ型の規則結晶構造をもつＭｎ含有化合物からなり、当該反強磁性層は、前記強磁性層との交換結合を生じさせるために、熱処理操作を必要とする特性を有し、かつ、当該熱処理操作後の前記反強磁性層は、膜面に（１１０）結晶面が配向している状態を有しているように構成される。
【０１１５】
従って、従来にも増して、強磁性層と反強磁性層との交換結合エネルギーが大きく、ＭＲ変化率(MR Ratio)が大きく、スピンバルブ膜特性に極めて優れる磁気抵抗効果膜および磁気抵抗効果型ヘッドが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の磁気抵抗効果膜の断面図である。
【図２】図２は、本発明の作用を説明するための磁気抵抗効果膜、特に磁性多層膜の構造の模式図である。
【図３】図３は、本発明の作用を説明するための磁化曲線とＭＲ曲線の模式図である。
【図４】図４は、本発明の他の実施形態を示す磁気抵抗効果膜の断面図である。
【図５】図５は、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドの一例を示す概略斜視図である。
【図６】図６は、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドの磁気抵抗効果膜と電極部との好適な接続状態を示す概略斜視図である。
【図７】図７は、本発明のＭ−Ｈループを示す図である。
【図８】図８は、本発明の磁気抵抗効果素子（磁性多層膜）をヨーク型ＭＲヘッドに応用した１例を示す一部省略断面図である。
【図９】図９は、本発明の磁気抵抗効果素子（磁性多層膜）をフラックスガイド型ＭＲヘッドに応用した１例を示す一部省略断面図である。
【図１０】図１０は、本発明サンプルにおけるＸ線回折プロファイルの測定チャートの一例を示すグラフである。
【図１１】図１１は、比較サンプルにおけるＸ線回折プロファイルの測定チャートの一例を示すグラフである。
【符号の説明】
１，３…磁性多層膜
２，４…磁気抵抗効果膜
１５…基板
１７…下地層
１９…反強磁性化プロモ−ト層
２０…軟磁性層
３０…非磁性金属層
４０…強磁性層
５０…反強磁性層
８０…保護層
９０…記録媒体
９３…記録面
１５０…磁気抵抗効果型ヘッド
２００…磁気抵抗効果膜
【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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