JP2003031871A - 交換結合膜及び前記交換結合膜を用いた磁気検出素子 - Google Patents
交換結合膜及び前記交換結合膜を用いた磁気検出素子Info
- Publication number
- JP2003031871A JP2003031871A JP2001219439A JP2001219439A JP2003031871A JP 2003031871 A JP2003031871 A JP 2003031871A JP 2001219439 A JP2001219439 A JP 2001219439A JP 2001219439 A JP2001219439 A JP 2001219439A JP 2003031871 A JP2003031871 A JP 2003031871A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- seed layer
- magnetic
- crystal
- antiferromagnetic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims abstract description 475
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 title claims description 112
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 title claims description 112
- 230000008878 coupling Effects 0.000 title claims description 111
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 344
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 37
- 230000005290 antiferromagnetic effect Effects 0.000 claims description 168
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims description 48
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 37
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 31
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 claims description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 25
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 20
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims description 9
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims description 9
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 8
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000002885 antiferromagnetic material Substances 0.000 claims description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 230000005316 antiferromagnetic exchange Effects 0.000 claims description 5
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- -1 Z r Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 1057
- 239000010408 film Substances 0.000 description 235
- 230000008859 change Effects 0.000 description 77
- 238000009812 interlayer coupling reaction Methods 0.000 description 44
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 36
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 22
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 21
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 20
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 19
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 18
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 16
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 14
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 11
- 229910003321 CoFe Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 9
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 9
- 239000002772 conduction electron Substances 0.000 description 8
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 7
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 7
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000002003 electron diffraction Methods 0.000 description 6
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000000635 electron micrograph Methods 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910017135 Fe—O Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000914 Mn alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 3
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 3
- 230000005381 magnetic domain Effects 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910019233 CoFeNi Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000604 Ferrochrome Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018553 Ni—O Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910019041 PtMn Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 2
- BYFGZMCJNACEKR-UHFFFAOYSA-N aluminium(i) oxide Chemical compound [Al]O[Al] BYFGZMCJNACEKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- 229910018509 Al—N Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018516 Al—O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020647 Co-O Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020704 Co—O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 241001364096 Pachycephalidae Species 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- DTJAVSFDAWLDHQ-UHFFFAOYSA-N [Cr].[Co].[Pt] Chemical compound [Cr].[Co].[Pt] DTJAVSFDAWLDHQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004931 aggregating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 229910002056 binary alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- GUBSQCSIIDQXLB-UHFFFAOYSA-N cobalt platinum Chemical compound [Co].[Pt].[Pt].[Pt] GUBSQCSIIDQXLB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000010485 coping Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000001803 electron scattering Methods 0.000 description 1
- 230000005293 ferrimagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000005307 ferromagnetism Effects 0.000 description 1
- 238000005324 grain boundary diffusion Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008707 rearrangement Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
- G01R33/09—Magnetoresistive devices
- G01R33/093—Magnetoresistive devices using multilayer structures, e.g. giant magnetoresistance sensors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
- G11B5/3906—Details related to the use of magnetic thin film layers or to their effects
- G11B5/3929—Disposition of magnetic thin films not used for directly coupling magnetic flux from the track to the MR film or for shielding
- G11B5/3932—Magnetic biasing films
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F10/3218—Exchange coupling of magnetic films via an antiferromagnetic interface
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
- H01F10/3268—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/14—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates
- H01F41/30—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE]
- H01F41/302—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE] for applying spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F41/303—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE] for applying spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices with exchange coupling adjustment of magnetic film pairs, e.g. interface modifications by reduction, oxidation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/32—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying conductive, insulating or magnetic material on a magnetic film, specially adapted for a thin magnetic film
- H01F41/325—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying conductive, insulating or magnetic material on a magnetic film, specially adapted for a thin magnetic film applying a noble metal capping on a spin-exchange-coupled multilayer, e.g. spin filter deposition
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/11—Magnetic recording head
- Y10T428/115—Magnetic layer composition
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12465—All metal or with adjacent metals having magnetic properties, or preformed fiber orientation coordinate with shape
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12771—Transition metal-base component
- Y10T428/12806—Refractory [Group IVB, VB, or VIB] metal-base component
- Y10T428/12826—Group VIB metal-base component
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12771—Transition metal-base component
- Y10T428/12806—Refractory [Group IVB, VB, or VIB] metal-base component
- Y10T428/12826—Group VIB metal-base component
- Y10T428/12847—Cr-base component
- Y10T428/12854—Next to Co-, Fe-, or Ni-base component
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/26—Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension
- Y10T428/263—Coating layer not in excess of 5 mils thick or equivalent
- Y10T428/264—Up to 3 mils
- Y10T428/265—1 mil or less
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来におけるシードレイヤはＣｒを４０ａｔ
％以下含んだＮｉＦｅＣｒ合金で形成されていたが、今
後の高記録密度化に伴って前記シードレイヤ表面の濡れ
性をさらに高めることが要望され、またＮｉＦｅＣｒの
シードレイヤを使用すると、前記シードレイヤ上の各層
表面の平滑性が悪化した。 【構成】 シードレイヤ２２を、少なくとも一つの結晶
粒に現れる結晶面の方向が、別の結晶粒に現れる同じ等
価な結晶面の方向と異なった方向を向いたＣｒ膜で形成
する。これによってシードレイヤ２２表面の濡れ性を従
来に比べて飛躍的に向上させることができ、固定磁性層
３における一方向性交換バイアス磁界を大きくでき、ま
た前記シードレイヤ上の各層の表面の平滑性を良好にす
ることが可能になる。
％以下含んだＮｉＦｅＣｒ合金で形成されていたが、今
後の高記録密度化に伴って前記シードレイヤ表面の濡れ
性をさらに高めることが要望され、またＮｉＦｅＣｒの
シードレイヤを使用すると、前記シードレイヤ上の各層
表面の平滑性が悪化した。 【構成】 シードレイヤ２２を、少なくとも一つの結晶
粒に現れる結晶面の方向が、別の結晶粒に現れる同じ等
価な結晶面の方向と異なった方向を向いたＣｒ膜で形成
する。これによってシードレイヤ２２表面の濡れ性を従
来に比べて飛躍的に向上させることができ、固定磁性層
３における一方向性交換バイアス磁界を大きくでき、ま
た前記シードレイヤ上の各層の表面の平滑性を良好にす
ることが可能になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、下からシードレイ
ヤ、反強磁性層および強磁性層とから成り、前記反強磁
性層と強磁性層との界面にて発生する交換結合磁界によ
り、前記強磁性層の磁化方向が一定の方向にされる交換
結合膜および前記交換結合膜を用いた磁気検出素子（ス
ピンバルブ型薄膜素子、ＡＭＲ素子など）に係り、特に
今後の高記録密度化においても、従来に比べて適切に通
電信頼性（耐エレクトロマイグレーション）の向上を図
り、また良好な抵抗変化率などを得ることが可能な交換
結合膜及び前記交換結合膜を用いた磁気検出素子に関す
る。
ヤ、反強磁性層および強磁性層とから成り、前記反強磁
性層と強磁性層との界面にて発生する交換結合磁界によ
り、前記強磁性層の磁化方向が一定の方向にされる交換
結合膜および前記交換結合膜を用いた磁気検出素子（ス
ピンバルブ型薄膜素子、ＡＭＲ素子など）に係り、特に
今後の高記録密度化においても、従来に比べて適切に通
電信頼性（耐エレクトロマイグレーション）の向上を図
り、また良好な抵抗変化率などを得ることが可能な交換
結合膜及び前記交換結合膜を用いた磁気検出素子に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図１３は従来における磁気検出素子（ス
ピンバルブ型薄膜素子）を記録媒体との対向面と平行な
方向から切断した部分断面図である。
ピンバルブ型薄膜素子）を記録媒体との対向面と平行な
方向から切断した部分断面図である。
【０００３】図１３に示す符号１４は、例えばＮｉＦｅ
Ｃｒで形成されたシードレイヤであり、前記シードレイ
ヤ１４の上に反強磁性層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７が順次積
層されている。
Ｃｒで形成されたシードレイヤであり、前記シードレイ
ヤ１４の上に反強磁性層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７が順次積
層されている。
【０００４】この種のスピンバルブ型薄膜素子では、熱
処理によって前記反強磁性層３０と固定磁性層３１との
界面で交換結合磁界が発生し、前記固定磁性層３１の磁
化はハイト方向（図示Ｙ方向）に固定される。
処理によって前記反強磁性層３０と固定磁性層３１との
界面で交換結合磁界が発生し、前記固定磁性層３１の磁
化はハイト方向（図示Ｙ方向）に固定される。
【０００５】図１３では、前記シードレイヤ１４から保
護層７までの多層膜の両側にハードバイアス層５が形成
され、前記ハードバイアス層５からの縦バイアス磁界に
より前記フリー磁性層３３の磁化は、トラック幅方向
（図示Ｘ方向）に揃えられる。
護層７までの多層膜の両側にハードバイアス層５が形成
され、前記ハードバイアス層５からの縦バイアス磁界に
より前記フリー磁性層３３の磁化は、トラック幅方向
（図示Ｘ方向）に揃えられる。
【０００６】また図１３に示すように前記ハードバイア
ス層５の上には重ねて電極層８が形成されている。前記
電極層８からのセンス電流は主として固定磁性層３１、
非磁性材料層３２、およびフリー磁性層３３の３層に流
れる。
ス層５の上には重ねて電極層８が形成されている。前記
電極層８からのセンス電流は主として固定磁性層３１、
非磁性材料層３２、およびフリー磁性層３３の３層に流
れる。
【０００７】図１３に示すスピンバルブ型薄膜素子で
は、前記反強磁性層３０の下にシードレイヤ１４が形成
されているが、前記シードレイヤ１４を設けることで、
耐エレクトロマイグレーションの向上に代表される通電
信頼性や抵抗変化率の向上などが期待された。
は、前記反強磁性層３０の下にシードレイヤ１４が形成
されているが、前記シードレイヤ１４を設けることで、
耐エレクトロマイグレーションの向上に代表される通電
信頼性や抵抗変化率の向上などが期待された。
【０００８】従来において前記シードレイヤ１４の結晶
構造は、面心立方構造（ｆｃｃ構造）であることが重要
視された。
構造は、面心立方構造（ｆｃｃ構造）であることが重要
視された。
【０００９】前記シードレイヤ１４が面心立方構造であ
ると、その上に形成される各層を適切に[１１１]配向さ
せることができ、また結晶粒径の増大を図ることがで
き、これによって、結晶粒界での伝導電子の散乱を低減
し電気伝導性の向上を図れるほか、固定磁性層３１と反
強磁性層３０間で発生する交換結合磁界を大きくでき通
電信頼性の向上などを期待することができたのである。
ると、その上に形成される各層を適切に[１１１]配向さ
せることができ、また結晶粒径の増大を図ることがで
き、これによって、結晶粒界での伝導電子の散乱を低減
し電気伝導性の向上を図れるほか、固定磁性層３１と反
強磁性層３０間で発生する交換結合磁界を大きくでき通
電信頼性の向上などを期待することができたのである。
【００１０】そして従来では前記シードレイヤ１４をＮ
ｉＦｅＣｒ合金で形成し、このとき前記Ｃｒの組成比を
４０ａｔ％以下に設定し、これによって前記シードレイ
ヤ１４の結晶構造を面心立方構造に保っていた。
ｉＦｅＣｒ合金で形成し、このとき前記Ｃｒの組成比を
４０ａｔ％以下に設定し、これによって前記シードレイ
ヤ１４の結晶構造を面心立方構造に保っていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかし今後の高記録密
度化に伴い、スピンバルブ型薄膜素子の更なる小型化に
より、前記スピンバルブ型薄膜素子に流れるセンス電流
密度が大きくなり、これによってエレクトロマイグレー
ションの発生等が問題となった。
度化に伴い、スピンバルブ型薄膜素子の更なる小型化に
より、前記スピンバルブ型薄膜素子に流れるセンス電流
密度が大きくなり、これによってエレクトロマイグレー
ションの発生等が問題となった。
【００１２】本発明者らは、上記した問題を解決するに
は、シードレイヤ１４の反強磁性層３０に接する表面の
濡れ性の向上を図ることが重要であると考えた。濡れ性
が良いと前記シードレイヤ１４上に反強磁性層３０をス
パッタ成膜するとき、前記反強磁性層３０を構成する反
強磁性材料の各原子を前記シードレイヤ１４上で凝集し
にくくでき、結晶粒径を大きくでき、反強磁性層３０と
固定磁性層３１間で発生する交換結合磁界や抵抗変化率
を大きくできると考えたのである。
は、シードレイヤ１４の反強磁性層３０に接する表面の
濡れ性の向上を図ることが重要であると考えた。濡れ性
が良いと前記シードレイヤ１４上に反強磁性層３０をス
パッタ成膜するとき、前記反強磁性層３０を構成する反
強磁性材料の各原子を前記シードレイヤ１４上で凝集し
にくくでき、結晶粒径を大きくでき、反強磁性層３０と
固定磁性層３１間で発生する交換結合磁界や抵抗変化率
を大きくできると考えたのである。
【００１３】ところで前記濡れ性の向上には、シードレ
イヤ１４に含まれるＣｒの組成比が多いほど好ましいと
思われたが、前記Ｃｒの組成比を多くしすぎるとシード
レイヤ１４の結晶構造に、面心立方構造（ｆｃｃ構造）
の他に体心立方構造（ｂｃｃ構造）が混在し始めてしま
い、また濡れ性も予想したほど向上しないためか、逆に
固定磁性層３１と反強磁性層３０間で発生する交換結合
磁界が低下してしまい、耐エレクトロマイグレーション
に代表される通電信頼性の向上、また抵抗変化率の向上
を適切に図ることができなかった。
イヤ１４に含まれるＣｒの組成比が多いほど好ましいと
思われたが、前記Ｃｒの組成比を多くしすぎるとシード
レイヤ１４の結晶構造に、面心立方構造（ｆｃｃ構造）
の他に体心立方構造（ｂｃｃ構造）が混在し始めてしま
い、また濡れ性も予想したほど向上しないためか、逆に
固定磁性層３１と反強磁性層３０間で発生する交換結合
磁界が低下してしまい、耐エレクトロマイグレーション
に代表される通電信頼性の向上、また抵抗変化率の向上
を適切に図ることができなかった。
【００１４】すなわち従来のようにシードレイヤ１４を
ＮｉＦｅＣｒ合金で形成した場合にあっては、前記Ｃｒ
の組成比を約４０ａｔ％以下に設定しなければ、通電信
頼性や抵抗変化率の低下を余儀なくされた。そして今後
の高記録密度化に伴い、さらに高い交換結合磁界を得て
通電信頼性や抵抗変化率のさらなる向上を図ることは、
前記シードレイヤ１４にＮｉＦｅＣｒ合金を用いては困
難であるとわかった。
ＮｉＦｅＣｒ合金で形成した場合にあっては、前記Ｃｒ
の組成比を約４０ａｔ％以下に設定しなければ、通電信
頼性や抵抗変化率の低下を余儀なくされた。そして今後
の高記録密度化に伴い、さらに高い交換結合磁界を得て
通電信頼性や抵抗変化率のさらなる向上を図ることは、
前記シードレイヤ１４にＮｉＦｅＣｒ合金を用いては困
難であるとわかった。
【００１５】次に、従来のようにシードレイヤ１４にＮ
ｉＦｅＣｒ合金（Ｃｒ組成比は４０ａｔ％以下）を用い
ると、反強磁性層３０の表面にうねりを生じ、前記反強
磁性層３０の表面の平滑性は悪化し、これによって以下
のような問題を引き起こした。
ｉＦｅＣｒ合金（Ｃｒ組成比は４０ａｔ％以下）を用い
ると、反強磁性層３０の表面にうねりを生じ、前記反強
磁性層３０の表面の平滑性は悪化し、これによって以下
のような問題を引き起こした。
【００１６】図１４は、図１３に示す磁気検出素子の構
造を拡大した部分模式図である。なお図１４に示すシー
ドレイヤ１４はＣｒ組成比が約４０ａｔ％とされたＮｉ
ＦｅＣｒ合金で形成されている。
造を拡大した部分模式図である。なお図１４に示すシー
ドレイヤ１４はＣｒ組成比が約４０ａｔ％とされたＮｉ
ＦｅＣｒ合金で形成されている。
【００１７】図１４に示すように前記反強磁性層３０の
表面３０ａにはうねりが発生していることがわかる。そ
してこのうねりは、前記反強磁性層３０上に形成される
固定磁性層３１、非磁性材料層３２及びフリー磁性層３
３の表面にも発生してしまう。
表面３０ａにはうねりが発生していることがわかる。そ
してこのうねりは、前記反強磁性層３０上に形成される
固定磁性層３１、非磁性材料層３２及びフリー磁性層３
３の表面にも発生してしまう。
【００１８】このようなうねりが発生すると、図１５
（図１４に示す固定磁性層３１、非磁性材料層３２、お
よびフリー磁性層３３をＹ方向に切断した断面を示す模
式図）に示すように、固定磁性層３１表面のうねり部分
に磁極が生じ、前記磁極は、非磁性材料層３２を介して
対向するフリー磁性層３３のうねり部分にも生じ、これ
によって固定磁性層３１とフリー磁性層３３間の静磁結
合（トポロジカルカップリング）による強磁性的な結合
（層間結合磁界）Ｈinが強まる。従って本来、図示Ｘ方
向に磁化されなければならないフリー磁性層３３に図示
Ｙ方向に磁化させようとする作用が加わり、再生波形の
非対称性（アシンメトリー）が大きくなるといった問題
が発生した。
（図１４に示す固定磁性層３１、非磁性材料層３２、お
よびフリー磁性層３３をＹ方向に切断した断面を示す模
式図）に示すように、固定磁性層３１表面のうねり部分
に磁極が生じ、前記磁極は、非磁性材料層３２を介して
対向するフリー磁性層３３のうねり部分にも生じ、これ
によって固定磁性層３１とフリー磁性層３３間の静磁結
合（トポロジカルカップリング）による強磁性的な結合
（層間結合磁界）Ｈinが強まる。従って本来、図示Ｘ方
向に磁化されなければならないフリー磁性層３３に図示
Ｙ方向に磁化させようとする作用が加わり、再生波形の
非対称性（アシンメトリー）が大きくなるといった問題
が発生した。
【００１９】また前記フリー磁性層３３上に、例えばＴ
ａの酸化物で形成された鏡面反射層を形成する場合があ
るが、かかる場合、前記鏡面反射層の表面も反強磁性層
３０の表面３０ａのうねりによって平滑性が阻害され、
これによって前記鏡面反射層の鏡面反射率が低下し、ス
ペキュラー効果による抵抗変化率の増大を期待すること
ができなかった。
ａの酸化物で形成された鏡面反射層を形成する場合があ
るが、かかる場合、前記鏡面反射層の表面も反強磁性層
３０の表面３０ａのうねりによって平滑性が阻害され、
これによって前記鏡面反射層の鏡面反射率が低下し、ス
ペキュラー効果による抵抗変化率の増大を期待すること
ができなかった。
【００２０】本発明者らは、上記したシードレイヤ１４
上に形成される各層の表面にうねりが生じる問題は、前
記シードレイヤ１４の濡れ性の悪さや結晶配向性などが
原因であると考えた。
上に形成される各層の表面にうねりが生じる問題は、前
記シードレイヤ１４の濡れ性の悪さや結晶配向性などが
原因であると考えた。
【００２１】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、特にシードレイヤをＣｒで形成し結
晶配向性などを適切に調整することで、前記シードレイ
ヤの濡れ性を向上させ、シードレイヤにＮｉＦｅＣｒ合
金を用いた場合に比べて大きい強磁性層の一方向性交換
バイアス磁界（Ｈｅｘ*）を得ることができ、また各層
表面のうねりを従来よりも小さくでき、通電信頼性や抵
抗変化率の向上などを適切に図ることが可能な交換結合
膜及び前記交換結合膜を用いた磁気検出素子を提供する
ことを目的としている。
ためのものであり、特にシードレイヤをＣｒで形成し結
晶配向性などを適切に調整することで、前記シードレイ
ヤの濡れ性を向上させ、シードレイヤにＮｉＦｅＣｒ合
金を用いた場合に比べて大きい強磁性層の一方向性交換
バイアス磁界（Ｈｅｘ*）を得ることができ、また各層
表面のうねりを従来よりも小さくでき、通電信頼性や抵
抗変化率の向上などを適切に図ることが可能な交換結合
膜及び前記交換結合膜を用いた磁気検出素子を提供する
ことを目的としている。
【００２２】
【課題を解決するための手段】本発明は、下からシード
レイヤ、反強磁性層、強磁性層の順に積層され、前記反
強磁性層と強磁性層との界面で交換結合磁界が発生する
ことで、前記強磁性層の磁化方向が一定方向にされる交
換結合膜において、前記シードレイヤはＣｒで形成さ
れ、前記シードレイヤは少なくとも結晶質相を有してお
り、少なくとも前記シードレイヤのある領域における結
晶面の方向と、前記領域とは別の領域における結晶面の
方向とが異なった方向を向いていることを特徴とするも
のである。
レイヤ、反強磁性層、強磁性層の順に積層され、前記反
強磁性層と強磁性層との界面で交換結合磁界が発生する
ことで、前記強磁性層の磁化方向が一定方向にされる交
換結合膜において、前記シードレイヤはＣｒで形成さ
れ、前記シードレイヤは少なくとも結晶質相を有してお
り、少なくとも前記シードレイヤのある領域における結
晶面の方向と、前記領域とは別の領域における結晶面の
方向とが異なった方向を向いていることを特徴とするも
のである。
【００２３】本発明では従来と異なりシードレイヤはＣ
ｒで形成されている。従来ではシードレイヤをＮｉＦｅ
Ｃｒで形成した場合、Ｃｒの組成比を大きくすれば濡れ
性の向上を図ることができると思われたが、実際には、
前記Ｃｒ組成比を４０ａｔ％以上に大きくすると、逆に
反強磁性層と強磁性層間で発生する交換結合磁界は急激
に小さくなり、通電信頼性の向上などを適切に図ること
ができなかった。
ｒで形成されている。従来ではシードレイヤをＮｉＦｅ
Ｃｒで形成した場合、Ｃｒの組成比を大きくすれば濡れ
性の向上を図ることができると思われたが、実際には、
前記Ｃｒ組成比を４０ａｔ％以上に大きくすると、逆に
反強磁性層と強磁性層間で発生する交換結合磁界は急激
に小さくなり、通電信頼性の向上などを適切に図ること
ができなかった。
【００２４】一方、本発明のようにシードレイヤをＣｒ
の単層で形成すると、従来のようにＮｉＦｅＣｒで形成
される場合に比べて、シードレイヤ表面での濡れ性を飛
躍的に向上させることができることがわかった。濡れ性
は表面エネルギーが増大し、表面活性となることで向上
する。また前記濡れ性の向上は、本発明のように、シー
ドレイヤのある領域に形成された結晶面の方向が、シー
ドレイヤの別の領域に形成された同じ等価な結晶面の方
向と異なった方向を向き、膜面と平行な方向への結晶配
向性が弱くなっていることも要因の一つではないかと思
われる。濡れ性の向上は、シードレイヤを単にＣｒで形
成することでは十分でなく、成膜条件、具体的にはシー
ドレイヤを形成する際の基板表面の温度や基板とターゲ
ット間の距離、前記シードレイヤを形成する際のＡｒ
圧、スパッタ速度などが重要な要素である。
の単層で形成すると、従来のようにＮｉＦｅＣｒで形成
される場合に比べて、シードレイヤ表面での濡れ性を飛
躍的に向上させることができることがわかった。濡れ性
は表面エネルギーが増大し、表面活性となることで向上
する。また前記濡れ性の向上は、本発明のように、シー
ドレイヤのある領域に形成された結晶面の方向が、シー
ドレイヤの別の領域に形成された同じ等価な結晶面の方
向と異なった方向を向き、膜面と平行な方向への結晶配
向性が弱くなっていることも要因の一つではないかと思
われる。濡れ性の向上は、シードレイヤを単にＣｒで形
成することでは十分でなく、成膜条件、具体的にはシー
ドレイヤを形成する際の基板表面の温度や基板とターゲ
ット間の距離、前記シードレイヤを形成する際のＡｒ
圧、スパッタ速度などが重要な要素である。
【００２５】そして本発明のようにシードレイヤ表面の
濡れ性の飛躍的な向上により、その上に堆積する反強磁
性層などの各層を層状成長させやすくなり、結晶粒径を
従来よりも大きくでき、前記シードレイヤをＮｉＦｅＣ
ｒ合金で形成する場合に比べて、強磁性層における一方
向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）をさらに大きくする
ことができることがわかった。
濡れ性の飛躍的な向上により、その上に堆積する反強磁
性層などの各層を層状成長させやすくなり、結晶粒径を
従来よりも大きくでき、前記シードレイヤをＮｉＦｅＣ
ｒ合金で形成する場合に比べて、強磁性層における一方
向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）をさらに大きくする
ことができることがわかった。
【００２６】ここで一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ
*）とは、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の最大値の半分の値
になるときの外部磁界の大きさを前記交換バイアス磁界
（Ｈｅｘ*）と定める。一方向性交換バイアス磁界に
は、前記強磁性層と反強磁性層間で発生する交換結合磁
界の他、前記強磁性層が積層フェリ構造であるときは、
前記積層フェリ構造を構成する磁性層間で発生するＲＫ
ＫＹ相互交換作用における結合磁界などを含む磁界の大
きさである。
*）とは、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の最大値の半分の値
になるときの外部磁界の大きさを前記交換バイアス磁界
（Ｈｅｘ*）と定める。一方向性交換バイアス磁界に
は、前記強磁性層と反強磁性層間で発生する交換結合磁
界の他、前記強磁性層が積層フェリ構造であるときは、
前記積層フェリ構造を構成する磁性層間で発生するＲＫ
ＫＹ相互交換作用における結合磁界などを含む磁界の大
きさである。
【００２７】従って本発明における強磁性層が、積層フ
ェリ構造でない場合には、前記一方向性交換バイアス磁
界とは、主として前記強磁性層と反強磁性層間で発生す
る交換結合磁界を意味し、また前記強磁性層が積層フェ
リ構造である場合には、前記一方向性交換バイアス磁界
とは、主として前記交換結合磁界とＲＫＫＹ相互交換作
用における結合磁界とを合わせた磁界を意味する。
ェリ構造でない場合には、前記一方向性交換バイアス磁
界とは、主として前記強磁性層と反強磁性層間で発生す
る交換結合磁界を意味し、また前記強磁性層が積層フェ
リ構造である場合には、前記一方向性交換バイアス磁界
とは、主として前記交換結合磁界とＲＫＫＹ相互交換作
用における結合磁界とを合わせた磁界を意味する。
【００２８】そして、この一方向性交換バイアス磁界を
大きくできることで、適切に前記強磁性層を所定方向に
ピン止めすることができ、高熱の雰囲気においても、強
磁性層（例えば固定磁性層）を所定の方向に固定された
状態で維持できるなど、耐エレクトロマイグレーション
の向上に代表される通電信頼性の向上を適切に図ること
が可能になる。
大きくできることで、適切に前記強磁性層を所定方向に
ピン止めすることができ、高熱の雰囲気においても、強
磁性層（例えば固定磁性層）を所定の方向に固定された
状態で維持できるなど、耐エレクトロマイグレーション
の向上に代表される通電信頼性の向上を適切に図ること
が可能になる。
【００２９】ところで本発明では、シードレイヤをＣｒ
で形成することの他に、前記シードレイヤの結晶配向性
を適切に調整している。
で形成することの他に、前記シードレイヤの結晶配向性
を適切に調整している。
【００３０】本発明では、少なくとも前記シードレイヤ
のある領域における結晶面の方向が、前記領域とは別の
領域における結晶面の方向と異なった方向を向いてい
る。
のある領域における結晶面の方向が、前記領域とは別の
領域における結晶面の方向と異なった方向を向いてい
る。
【００３１】例えば本発明では、ある結晶粒の前記シー
ドレイヤ上面での結晶面の方向が、別の結晶粒の前記シ
ードレイヤ上面での結晶面の方向と異なった方向を向い
ていることが好ましい。
ドレイヤ上面での結晶面の方向が、別の結晶粒の前記シ
ードレイヤ上面での結晶面の方向と異なった方向を向い
ていることが好ましい。
【００３２】これはすなわち、ある同じ等価な結晶面
が、シードレイヤ上面では膜面と平行な方向に強く優先
配向しているのではなく、どこかの結晶粒のシードレイ
ヤ上面では、前記結晶面が前記膜面とは平行な方向に向
いておらず、前記シードレイヤ上面での前記結晶面の膜
面と平行方向の結晶配向性は弱くなっているのである。
が、シードレイヤ上面では膜面と平行な方向に強く優先
配向しているのではなく、どこかの結晶粒のシードレイ
ヤ上面では、前記結晶面が前記膜面とは平行な方向に向
いておらず、前記シードレイヤ上面での前記結晶面の膜
面と平行方向の結晶配向性は弱くなっているのである。
【００３３】従来においては、前記シードレイヤの[１
１１]面が膜面と平行な方向に配向していることが好ま
しいとされた。しかしこのように膜面と平行な方向への
結晶配向性が強いことと、従来におけるＮｉＦｅＣｒで
はさほど濡れ性が良くないことから、その上に反強磁性
層を堆積していくときに、前記反強磁性層を構成する原
子が、前記シードレイヤの結晶配向性に強い拘束力を受
け、前記シードレイヤ表面をより効果的に動くことがで
きず、この結果、前記反強磁性層は、前記シードレイヤ
上で適切に均一化されて堆積し難くなり、前記反強磁性
層の表面にうねりが生じるものと考えられる。
１１]面が膜面と平行な方向に配向していることが好ま
しいとされた。しかしこのように膜面と平行な方向への
結晶配向性が強いことと、従来におけるＮｉＦｅＣｒで
はさほど濡れ性が良くないことから、その上に反強磁性
層を堆積していくときに、前記反強磁性層を構成する原
子が、前記シードレイヤの結晶配向性に強い拘束力を受
け、前記シードレイヤ表面をより効果的に動くことがで
きず、この結果、前記反強磁性層は、前記シードレイヤ
上で適切に均一化されて堆積し難くなり、前記反強磁性
層の表面にうねりが生じるものと考えられる。
【００３４】一方、本発明では、上記したシードレイヤ
表面の飛躍的な濡れ性の向上とともに、前記シードレイ
ヤの膜面と平行な方向への結晶配向性は従来に比べて弱
く、したがって前記シードレイヤの上に反強磁性層を堆
積していくときに、前記反強磁性層を構成する原子は、
前記シードレイヤ表面をより効果的に移動することがで
きると共に、この際、前記シードレイヤの結晶配向性
が、前記原子の移動を阻害し難く、この結果、前記反強
磁性層は、前記シードレイヤ上で適切に均一化されて堆
積され、前記反強磁性層の表面の平滑性を従来よりも向
上させることが可能になっている。
表面の飛躍的な濡れ性の向上とともに、前記シードレイ
ヤの膜面と平行な方向への結晶配向性は従来に比べて弱
く、したがって前記シードレイヤの上に反強磁性層を堆
積していくときに、前記反強磁性層を構成する原子は、
前記シードレイヤ表面をより効果的に移動することがで
きると共に、この際、前記シードレイヤの結晶配向性
が、前記原子の移動を阻害し難く、この結果、前記反強
磁性層は、前記シードレイヤ上で適切に均一化されて堆
積され、前記反強磁性層の表面の平滑性を従来よりも向
上させることが可能になっている。
【００３５】そして、このように前記シードレイヤ上に
形成される各層の表面の平滑性を向上させることができ
ると、固定磁性層（強磁性層）とフリー磁性層間の静磁
結合（トポロジカルカップリング）による強磁性的な結
合（層間結合磁界）Ｈinを弱くでき、再生波形の非対称
性（アシンメトリー）を小さくでき、また鏡面反射層が
形成される場合にあっては、前記鏡面反射層の鏡面反射
率を向上させて、抵抗変化率の向上を図ることが可能に
なる。
形成される各層の表面の平滑性を向上させることができ
ると、固定磁性層（強磁性層）とフリー磁性層間の静磁
結合（トポロジカルカップリング）による強磁性的な結
合（層間結合磁界）Ｈinを弱くでき、再生波形の非対称
性（アシンメトリー）を小さくでき、また鏡面反射層が
形成される場合にあっては、前記鏡面反射層の鏡面反射
率を向上させて、抵抗変化率の向上を図ることが可能に
なる。
【００３６】以上のように本発明における交換結合膜に
よれば、前記シードレイヤの濡れ性を従来に比べて飛躍
的に向上させることができると共に、前記シードレイヤ
上に形成される各層の表面の平滑性を向上させることが
でき、従って強磁性層の一方向性交換バイアス磁界（Ｈ
ｅｘ*）を従来に比べて大きくでき、今後の高記録密度
化においても通電信頼性を従来に比べて向上させること
が可能であり、さらに再生波形の安定性を図ることが可
能になる。また結晶粒径の増大により抵抗変化率を従来
と同程度、あるいはそれ以上に向上させることが可能で
ある。
よれば、前記シードレイヤの濡れ性を従来に比べて飛躍
的に向上させることができると共に、前記シードレイヤ
上に形成される各層の表面の平滑性を向上させることが
でき、従って強磁性層の一方向性交換バイアス磁界（Ｈ
ｅｘ*）を従来に比べて大きくでき、今後の高記録密度
化においても通電信頼性を従来に比べて向上させること
が可能であり、さらに再生波形の安定性を図ることが可
能になる。また結晶粒径の増大により抵抗変化率を従来
と同程度、あるいはそれ以上に向上させることが可能で
ある。
【００３７】また本発明では、前記のある領域と別の領
域で測定された電子線回折像には、同じ等価な結晶面を
表す逆格子点に対応した回折斑点が現れており、この回
折斑点とビーム原点とを結んだ各仮想線の膜面法線方向
からの傾きの角度のずれが、０度から４５度以内にあ
り、それら結晶面内に存在する、ある同じ等価な結晶軸
の少なくとも一部は、互いに異なる方向を向いているこ
とが好ましい。
域で測定された電子線回折像には、同じ等価な結晶面を
表す逆格子点に対応した回折斑点が現れており、この回
折斑点とビーム原点とを結んだ各仮想線の膜面法線方向
からの傾きの角度のずれが、０度から４５度以内にあ
り、それら結晶面内に存在する、ある同じ等価な結晶軸
の少なくとも一部は、互いに異なる方向を向いているこ
とが好ましい。
【００３８】上記のように電子線回折像には、ある領域
と別の領域で、同じ等価な結晶面を表す逆格子点に対応
した回折斑点が現れており、この回折斑点とビーム原点
とを結んだ各仮想線の膜面法線方向からの傾きの角度の
ずれが、０度から４５度以内にあると、前記シードレイ
ヤ上に形成される反強磁性層はエピタキシャル的な成長
をしやすくなるが、本発明では、さらに各結晶面は、前
記結晶面に対し垂直方向の結晶軸を中心として回転した
状態にあり、その結果、前記結晶面内にある同じ等価な
結晶軸の少なくとも一部が、前記結晶面同士で互いに異
なる方向を向いているのである。
と別の領域で、同じ等価な結晶面を表す逆格子点に対応
した回折斑点が現れており、この回折斑点とビーム原点
とを結んだ各仮想線の膜面法線方向からの傾きの角度の
ずれが、０度から４５度以内にあると、前記シードレイ
ヤ上に形成される反強磁性層はエピタキシャル的な成長
をしやすくなるが、本発明では、さらに各結晶面は、前
記結晶面に対し垂直方向の結晶軸を中心として回転した
状態にあり、その結果、前記結晶面内にある同じ等価な
結晶軸の少なくとも一部が、前記結晶面同士で互いに異
なる方向を向いているのである。
【００３９】このような状態にあると、前記シードレイ
ヤ上に形成される反強磁性層と、前記シードレイヤとの
界面で、前記反強磁性層を構成する原子と前記シードレ
イヤを構成する原子とが一対一に対応しない、いわゆる
非整合状態になりやすく、前記反強磁性層は熱処理によ
って適切に不規則格子から規則格子に変態し、前記反強
磁性層と強磁性層間で大きな交換結合磁界が発生する。
ヤ上に形成される反強磁性層と、前記シードレイヤとの
界面で、前記反強磁性層を構成する原子と前記シードレ
イヤを構成する原子とが一対一に対応しない、いわゆる
非整合状態になりやすく、前記反強磁性層は熱処理によ
って適切に不規則格子から規則格子に変態し、前記反強
磁性層と強磁性層間で大きな交換結合磁界が発生する。
【００４０】なお本発明では、前記結晶面は、代表的に
[１１０]面として表される等価な結晶面であることが好
ましい。
[１１０]面として表される等価な結晶面であることが好
ましい。
【００４１】ここで、代表的に[１１０]面として表され
る等価な結晶面とは、（１１０）面、（１-１０）面、
（-１１０）面、（-１-１０）面、（１０１）面、（１
０-１）面、（-１０１）面、（-１０-１）面、（０１
１）面、（０１-１）面、（０-１１）面、（０-１-１）
面を意味する。これら結晶面は、ミラー指数を用いて表
した単結晶構造の場合における結晶面（実格子面；すな
わち回折図形においては逆格子点）を示している。そし
てこれら結晶面のいずれかを示すとき、代表的に[１１
０]面と表記している。
る等価な結晶面とは、（１１０）面、（１-１０）面、
（-１１０）面、（-１-１０）面、（１０１）面、（１
０-１）面、（-１０１）面、（-１０-１）面、（０１
１）面、（０１-１）面、（０-１１）面、（０-１-１）
面を意味する。これら結晶面は、ミラー指数を用いて表
した単結晶構造の場合における結晶面（実格子面；すな
わち回折図形においては逆格子点）を示している。そし
てこれら結晶面のいずれかを示すとき、代表的に[１１
０]面と表記している。
【００４２】また本発明では、前記シードレイヤの下に
は、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少
なくとも１種以上の元素で形成された下地層が形成され
ていることが好ましい。
は、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少
なくとも１種以上の元素で形成された下地層が形成され
ていることが好ましい。
【００４３】Ｔａなどで形成された前記下地層の表面
は、濡れ性が比較的良好であるため、前記下地層の上全
体にＣｒからなるシードレイヤをより緻密な状態で形成
でき、前記シードレイヤ表面の濡れ性を適切に向上させ
ることができる。
は、濡れ性が比較的良好であるため、前記下地層の上全
体にＣｒからなるシードレイヤをより緻密な状態で形成
でき、前記シードレイヤ表面の濡れ性を適切に向上させ
ることができる。
【００４４】しかも前記下地層があった方がない場合に
比べて、所定の大きさの強磁性層の一方向性交換バイア
ス磁界（Ｈｅｘ*）及び抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得る
ときのシードレイヤの膜厚の許容範囲を大きくできるこ
とが後述する実験によって確認されている。
比べて、所定の大きさの強磁性層の一方向性交換バイア
ス磁界（Ｈｅｘ*）及び抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得る
ときのシードレイヤの膜厚の許容範囲を大きくできるこ
とが後述する実験によって確認されている。
【００４５】前記シードレイヤの下に、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎ
ｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少なくとも１種以上の
元素で形成された下地層が形成されているときには、前
記シードレイヤの膜厚は１５Å以上で６０Å以下で形成
されることが好ましい。
ｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少なくとも１種以上の
元素で形成された下地層が形成されているときには、前
記シードレイヤの膜厚は１５Å以上で６０Å以下で形成
されることが好ましい。
【００４６】前記シードレイヤの膜厚が１５Åよりも小
さいと膜成長が不十分で密度が疎になって均一な膜厚に
成長できないため、濡れ性や平坦化性が発揮できず、前
記シードレイヤの上に積層される反強磁性層／強磁性層
の結晶配向性、平均結晶粒径が小さく、抵抗変化率（Δ
Ｒ／Ｒ）や、一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）が
小さく、また層間結合磁界Ｈinが大きくなる。
さいと膜成長が不十分で密度が疎になって均一な膜厚に
成長できないため、濡れ性や平坦化性が発揮できず、前
記シードレイヤの上に積層される反強磁性層／強磁性層
の結晶配向性、平均結晶粒径が小さく、抵抗変化率（Δ
Ｒ／Ｒ）や、一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）が
小さく、また層間結合磁界Ｈinが大きくなる。
【００４７】また前記シードレイヤの膜厚が６０Åより
も大きくなると、シードレイヤへの電流の分流が大きく
なり抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が急激に低下して好ましく
ない。
も大きくなると、シードレイヤへの電流の分流が大きく
なり抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が急激に低下して好ましく
ない。
【００４８】前記シードレイヤの膜厚を１５Å以上で６
０Å以下にすれば、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を９％以上
にでき、また一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）を
約１１．８５×１０4（Ａ／ｍ）以上にできる。またシ
ードレイヤには適切に結晶質相を含めることができる。
前記結晶質相は例えば体心立方構造（ｂｃｃ構造）であ
る。
０Å以下にすれば、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を９％以上
にでき、また一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）を
約１１．８５×１０4（Ａ／ｍ）以上にできる。またシ
ードレイヤには適切に結晶質相を含めることができる。
前記結晶質相は例えば体心立方構造（ｂｃｃ構造）であ
る。
【００４９】次に本発明では、前記シードレイヤの膜厚
は、２０Å以上で６０Å以下で形成されることがより好
ましい。前記シードレイヤの膜厚を２０Å以上にするこ
とで均一で緻密な膜成長をさせることができ、濡れ性を
より適切に向上させることができる。
は、２０Å以上で６０Å以下で形成されることがより好
ましい。前記シードレイヤの膜厚を２０Å以上にするこ
とで均一で緻密な膜成長をさせることができ、濡れ性を
より適切に向上させることができる。
【００５０】前記シードレイヤの膜厚を２０Å以上で６
０Å以下にすることで、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を９％
以上にでき、また一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ
*）を１５．８×１０4（Ａ／ｍ）以上にできる。また層
間結合磁界Ｈinを限りなく０（Ａ／ｍ）に近づけること
ができる。
０Å以下にすることで、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を９％
以上にでき、また一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ
*）を１５．８×１０4（Ａ／ｍ）以上にできる。また層
間結合磁界Ｈinを限りなく０（Ａ／ｍ）に近づけること
ができる。
【００５１】次に本発明では、前記シードレイヤの膜厚
は、５０Å以上で６０Å以下で形成されることがさらに
好ましい。
は、５０Å以上で６０Å以下で形成されることがさらに
好ましい。
【００５２】前記シードレイヤの膜厚を５０Å以上にす
ることで、前記シードレイヤの結晶構造を完全に結晶質
相のみで構成でき、少なくとも前記シードレイヤのある
領域における結晶面の方向と、前記領域とは別の領域に
おける結晶面の方向とが異なった方向を向いているもの
とすることができる。また、前記結晶面どうしは、前記
結晶面に対し垂直方向の結晶軸を中心として回転してお
り、前記結晶面内に存在する、同じ等価な結晶軸の少な
くとも一部（例えば、前記結晶面が｛１１０]面のとき
は＜００１＞軸）が互いに異なる方向を向いた状態とな
るようにできる。なお、前記結晶質相の結晶構造は体心
立方構造（ｂｃｃ構造）である。
ることで、前記シードレイヤの結晶構造を完全に結晶質
相のみで構成でき、少なくとも前記シードレイヤのある
領域における結晶面の方向と、前記領域とは別の領域に
おける結晶面の方向とが異なった方向を向いているもの
とすることができる。また、前記結晶面どうしは、前記
結晶面に対し垂直方向の結晶軸を中心として回転してお
り、前記結晶面内に存在する、同じ等価な結晶軸の少な
くとも一部（例えば、前記結晶面が｛１１０]面のとき
は＜００１＞軸）が互いに異なる方向を向いた状態とな
るようにできる。なお、前記結晶質相の結晶構造は体心
立方構造（ｂｃｃ構造）である。
【００５３】上記のように、前記シードレイヤの膜厚を
５０Å以上で６０Å以下にすることで、抵抗変化率（Δ
Ｒ／Ｒ）を９％以上にでき、また一方向性交換バイアス
磁界（Ｈｅｘ*）を約１５．８×１０4（Ａ／ｍ）以上に
でき、また層間結合磁界Ｈinを限りなく０（Ａ／ｍ）に
近づけることができる。
５０Å以上で６０Å以下にすることで、抵抗変化率（Δ
Ｒ／Ｒ）を９％以上にでき、また一方向性交換バイアス
磁界（Ｈｅｘ*）を約１５．８×１０4（Ａ／ｍ）以上に
でき、また層間結合磁界Ｈinを限りなく０（Ａ／ｍ）に
近づけることができる。
【００５４】また本発明では、前記シードレイヤの下に
は、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少
なくとも１種以上の元素で形成された下地層が形成され
ないとき、前記シードレイヤの膜厚は、２５Å以上で６
０Å以下で形成されることが好ましい。
は、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少
なくとも１種以上の元素で形成された下地層が形成され
ないとき、前記シードレイヤの膜厚は、２５Å以上で６
０Å以下で形成されることが好ましい。
【００５５】前記シードレイヤの膜厚が２５Å以下であ
るとシードレイヤの膜成長が不十分で密度が疎になって
均一な膜厚に成長しないため、前記シードレイヤ表面の
濡れ性や平坦化性が悪く、また前記シードレイヤ上に形
成される反強磁性層／強磁性層の結晶配向性、平均結晶
粒径が小さくなり、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）、一方向性
交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）が小さくなり、層間結合
磁界Ｈinが大きくなってしまう。
るとシードレイヤの膜成長が不十分で密度が疎になって
均一な膜厚に成長しないため、前記シードレイヤ表面の
濡れ性や平坦化性が悪く、また前記シードレイヤ上に形
成される反強磁性層／強磁性層の結晶配向性、平均結晶
粒径が小さくなり、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）、一方向性
交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）が小さくなり、層間結合
磁界Ｈinが大きくなってしまう。
【００５６】上記のように、前記シードレイヤの膜厚
を、２５Å以上で６０Å以下にすることで、抵抗変化率
（ΔＲ／Ｒ）を９％以上にでき、また一方向性交換バイ
アス磁界（Ｈｅｘ*）を約１１．８５×１０4（Ａ／ｍ）
以上にできる。また膜構成に結晶質相を含ませることが
できる。結晶質相は例えば体心立方構造（ｂｃｃ構造）
である。
を、２５Å以上で６０Å以下にすることで、抵抗変化率
（ΔＲ／Ｒ）を９％以上にでき、また一方向性交換バイ
アス磁界（Ｈｅｘ*）を約１１．８５×１０4（Ａ／ｍ）
以上にできる。また膜構成に結晶質相を含ませることが
できる。結晶質相は例えば体心立方構造（ｂｃｃ構造）
である。
【００５７】次に本発明では、前記シードレイヤの膜厚
は、３０Å以上で６０Å以下で形成されることがより好
ましい。前記シードレイヤの膜厚を３０Å以上にするこ
とで均一で緻密な膜成長をさせることができ、濡れ性を
より適切に向上させることができる。
は、３０Å以上で６０Å以下で形成されることがより好
ましい。前記シードレイヤの膜厚を３０Å以上にするこ
とで均一で緻密な膜成長をさせることができ、濡れ性を
より適切に向上させることができる。
【００５８】前記シードレイヤの膜厚を３０Å以上で６
０Å以下にすることで、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を９％
以上にでき、また一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ
*）を１５．８×１０4（Ａ／ｍ）以上にできる。また層
間結合磁界Ｈinを限りなく０（Ａ／ｍ）に近づけること
ができる。
０Å以下にすることで、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を９％
以上にでき、また一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ
*）を１５．８×１０4（Ａ／ｍ）以上にできる。また層
間結合磁界Ｈinを限りなく０（Ａ／ｍ）に近づけること
ができる。
【００５９】次に本発明では、前記シードレイヤの膜厚
は、５０Å以上で６０Å以下で形成されることがさらに
好ましい。
は、５０Å以上で６０Å以下で形成されることがさらに
好ましい。
【００６０】前記シードレイヤの膜厚を５０Å以上にす
ることで、前記シードレイヤの結晶構造を完全に結晶質
相のみで構成でき、少なくとも前記シードレイヤのある
領域における結晶面の方向と、前記領域とは別の領域に
おける結晶面の方向とが異なった方向を向いているもの
とすることができる。また、前記結晶面どうしは、前記
結晶面に対し垂直方向の結晶軸を中心として回転してお
り、前記結晶面内に存在する、同じ等価な結晶軸の少な
くとも一部（例えば、前記結晶面が｛１１０]面のとき
は＜００１＞軸）が互いに異なる方向を向いた状態とな
るようにできる。なお、前記結晶質相の結晶構造は体心
立方構造（ｂｃｃ構造）である。
ることで、前記シードレイヤの結晶構造を完全に結晶質
相のみで構成でき、少なくとも前記シードレイヤのある
領域における結晶面の方向と、前記領域とは別の領域に
おける結晶面の方向とが異なった方向を向いているもの
とすることができる。また、前記結晶面どうしは、前記
結晶面に対し垂直方向の結晶軸を中心として回転してお
り、前記結晶面内に存在する、同じ等価な結晶軸の少な
くとも一部（例えば、前記結晶面が｛１１０]面のとき
は＜００１＞軸）が互いに異なる方向を向いた状態とな
るようにできる。なお、前記結晶質相の結晶構造は体心
立方構造（ｂｃｃ構造）である。
【００６１】上記のように、前記シードレイヤの膜厚を
５０Å以上で６０Å以下にすることで、抵抗変化率（Δ
Ｒ／Ｒ）を９％以上にでき、また一方向性交換バイアス
磁界（Ｈｅｘ*）を約１５．８×１０4（Ａ／ｍ）以上に
でき、また層間結合磁界Ｈinを限りなく０（Ａ／ｍ）に
近づけることができる。
５０Å以上で６０Å以下にすることで、抵抗変化率（Δ
Ｒ／Ｒ）を９％以上にでき、また一方向性交換バイアス
磁界（Ｈｅｘ*）を約１５．８×１０4（Ａ／ｍ）以上に
でき、また層間結合磁界Ｈinを限りなく０（Ａ／ｍ）に
近づけることができる。
【００６２】また本発明では、前記強磁性層は鏡面反射
層を有して形成されていてもよい。かかる場合、従来に
比べて前記強磁性層の表面の平滑性は良好であるから、
前記強磁性層に形成された鏡面反射層の鏡面反射率を向
上させることができ、磁気検出素子の抵抗変化率（ΔＲ
／Ｒ）の向上を図ることが可能である。
層を有して形成されていてもよい。かかる場合、従来に
比べて前記強磁性層の表面の平滑性は良好であるから、
前記強磁性層に形成された鏡面反射層の鏡面反射率を向
上させることができ、磁気検出素子の抵抗変化率（ΔＲ
／Ｒ）の向上を図ることが可能である。
【００６３】また本発明では、前記シードレイヤ上の各
層に形成された結晶粒の膜面と平行な方向における平均
結晶粒径は、２００Å以上であることが好ましい。この
ように大きな結晶粒が形成されることで、一方向性交換
バイアス磁界（Ｈｅｘ*）の向上とともに、耐熱性や抵
抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を従来と同程度、あるいはそれ以
上にすることができる。
層に形成された結晶粒の膜面と平行な方向における平均
結晶粒径は、２００Å以上であることが好ましい。この
ように大きな結晶粒が形成されることで、一方向性交換
バイアス磁界（Ｈｅｘ*）の向上とともに、耐熱性や抵
抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を従来と同程度、あるいはそれ以
上にすることができる。
【００６４】また本発明では、前記交換結合膜を膜厚方
向と平行に切断したときに切断面に現われる前記反強磁
性層に形成された結晶粒界と、強磁性層に形成された結
晶粒界とが、前記反強磁性層と強磁性層との界面の少な
くとも一部で不連続であることが好ましい。
向と平行に切断したときに切断面に現われる前記反強磁
性層に形成された結晶粒界と、強磁性層に形成された結
晶粒界とが、前記反強磁性層と強磁性層との界面の少な
くとも一部で不連続であることが好ましい。
【００６５】また本発明では、前記交換結合膜を膜厚方
向と平行に切断したときに切断面に現われる前記反強磁
性層に形成された結晶粒界と、シードレイヤに形成され
た結晶粒界とが、前記反強磁性層とシードレイヤとの界
面の少なくとも一部で不連続であることが好ましい。
向と平行に切断したときに切断面に現われる前記反強磁
性層に形成された結晶粒界と、シードレイヤに形成され
た結晶粒界とが、前記反強磁性層とシードレイヤとの界
面の少なくとも一部で不連続であることが好ましい。
【００６６】上記した状態は、反強磁性層が熱処理によ
って適切に不規則格子（面心立方格子）から規則格子
（面心正方格子）に変態したことを意味し、前記反強磁
性層と強磁性層間で発生する交換結合磁界を大きくする
ことができる。
って適切に不規則格子（面心立方格子）から規則格子
（面心正方格子）に変態したことを意味し、前記反強磁
性層と強磁性層間で発生する交換結合磁界を大きくする
ことができる。
【００６７】また本発明では、前記反強磁性層には少な
くとも一部に双晶が形成され、少なくとも一部の前記双
晶には双晶境界が前記シードレイヤとの界面と非平行に
形成されていることが好ましい。
くとも一部に双晶が形成され、少なくとも一部の前記双
晶には双晶境界が前記シードレイヤとの界面と非平行に
形成されていることが好ましい。
【００６８】本発明では、上記交換結合膜を成膜して熱
処理を施した後、上記のような双晶境界が現れたとき、
成膜段階では前記反強磁性層の原子は強磁性層の結晶構
造に拘束された状態にないと考えられる。このように界
面での拘束力が弱くなると、前記反強磁性層は熱処理に
よって不規則格子（面心立方格子）から規則格子（面心
正方格子）に変態しやすくなるが、この変態の際には格
子歪が発生するため、この格子歪を適切に緩和できない
と、前記変態を効果的に起すことはできない。変態をす
るときには反強磁性層の原子が不規則格子から規則格子
への再配列を起し、このとき生じる格子歪を、短い距離
間隔で原子配列が鏡面対称に変化していくことで緩和し
ていくと考えられる。熱処理後、前記鏡面対称変化の境
は双晶境界となり、このような双晶境界が形成されてい
ることは、いわば熱処理を施したときに規則化変態が起
こっていることを意味する。
処理を施した後、上記のような双晶境界が現れたとき、
成膜段階では前記反強磁性層の原子は強磁性層の結晶構
造に拘束された状態にないと考えられる。このように界
面での拘束力が弱くなると、前記反強磁性層は熱処理に
よって不規則格子（面心立方格子）から規則格子（面心
正方格子）に変態しやすくなるが、この変態の際には格
子歪が発生するため、この格子歪を適切に緩和できない
と、前記変態を効果的に起すことはできない。変態をす
るときには反強磁性層の原子が不規則格子から規則格子
への再配列を起し、このとき生じる格子歪を、短い距離
間隔で原子配列が鏡面対称に変化していくことで緩和し
ていくと考えられる。熱処理後、前記鏡面対称変化の境
は双晶境界となり、このような双晶境界が形成されてい
ることは、いわば熱処理を施したときに規則化変態が起
こっていることを意味する。
【００６９】ここで反強磁性層と強磁性層との界面付近
では、前記界面と平行な方向に原子が再配列するときに
生じる格子歪を緩和するため、前記界面と交わる方向に
前記双晶境界が形成される。このため全体的に適切な規
則化変態が起きたとき前記双晶境界は前記界面と非平行
に形成される。すなわち本発明のように界面と非平行に
双晶境界が形成された場合、非常に大きな交換結合磁界
を得ることが可能になるのである。
では、前記界面と平行な方向に原子が再配列するときに
生じる格子歪を緩和するため、前記界面と交わる方向に
前記双晶境界が形成される。このため全体的に適切な規
則化変態が起きたとき前記双晶境界は前記界面と非平行
に形成される。すなわち本発明のように界面と非平行に
双晶境界が形成された場合、非常に大きな交換結合磁界
を得ることが可能になるのである。
【００７０】以上説明した、結晶粒界の不連続性や双晶
境界の非平行性は、いずれもシードレイヤ表面の濡れ性
の向上に起因するものであるが、それ以外に前記反強磁
性層の組成比等も適切に調整することが必要である。
境界の非平行性は、いずれもシードレイヤ表面の濡れ性
の向上に起因するものであるが、それ以外に前記反強磁
性層の組成比等も適切に調整することが必要である。
【００７１】本発明では、前記反強磁性層は、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
する反強磁性材料で形成されることが好ましい。
（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
する反強磁性材料で形成されることが好ましい。
【００７２】あるいは本発明では、前記反強磁性層は、
Ｘ−Ｍｎ−Ｘ′合金（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，Ｉｒ，Ｓ
ｎ，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）で形成され
ていてもよい。
Ｘ−Ｍｎ−Ｘ′合金（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，Ｉｒ，Ｓ
ｎ，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）で形成され
ていてもよい。
【００７３】上記の場合、本発明では、前記Ｘ―Ｍｎ―
Ｘ′合金は、元素ＸとＭｎとで構成される空間格子の隙
間に元素Ｘ′が侵入した侵入型固溶体であり、あるい
は、元素ＸとＭｎとで構成される結晶格子の格子点の一
部が、元素Ｘ′に置換された置換型固溶体であることが
好ましい。
Ｘ′合金は、元素ＸとＭｎとで構成される空間格子の隙
間に元素Ｘ′が侵入した侵入型固溶体であり、あるい
は、元素ＸとＭｎとで構成される結晶格子の格子点の一
部が、元素Ｘ′に置換された置換型固溶体であることが
好ましい。
【００７４】また本発明では、前記元素Ｘあるいは元素
Ｘ＋Ｘ′の組成比は、４５（ａｔ％）以上６０（ａｔ
％）以下であることが好ましい。
Ｘ＋Ｘ′の組成比は、４５（ａｔ％）以上６０（ａｔ
％）以下であることが好ましい。
【００７５】また本発明は、下からシードレイヤ、反強
磁性層、固定磁性層、非磁性材料層、およびフリー磁性
層の順に積層され、前記フリー磁性層の磁化が前記固定
磁性層の磁化と交叉する方向に揃えられた磁気検出素子
において、前記シードレイヤ、反強磁性層及び固定磁性
層が上記に記載された交換結合膜により形成されている
ことを特徴とするものである。
磁性層、固定磁性層、非磁性材料層、およびフリー磁性
層の順に積層され、前記フリー磁性層の磁化が前記固定
磁性層の磁化と交叉する方向に揃えられた磁気検出素子
において、前記シードレイヤ、反強磁性層及び固定磁性
層が上記に記載された交換結合膜により形成されている
ことを特徴とするものである。
【００７６】また本発明は、下からシードレイヤ、反強
磁性のエクスチェンジバイアス層、フリー磁性層、非磁
性材料層、固定磁性層、および反強磁性層の順に積層さ
れ、前記フリー磁性層の磁化が前記固定磁性層の磁化と
交叉する方向に揃えられた磁気検出素子において、前記
シードレイヤ、エクスチェンジバイアス層及びフリー磁
性層が上記に記載された交換結合膜により形成されてい
ることを特徴とするものである。
磁性のエクスチェンジバイアス層、フリー磁性層、非磁
性材料層、固定磁性層、および反強磁性層の順に積層さ
れ、前記フリー磁性層の磁化が前記固定磁性層の磁化と
交叉する方向に揃えられた磁気検出素子において、前記
シードレイヤ、エクスチェンジバイアス層及びフリー磁
性層が上記に記載された交換結合膜により形成されてい
ることを特徴とするものである。
【００７７】また本発明は、フリー磁性層の上下に積層
された非磁性材料層と、一方の前記非磁性材料層の上お
よび他方の非磁性材料層の下に位置する固定磁性層と、
一方の前記固定磁性層の上および他方の固定磁性層の下
に位置する反強磁性層とを有し、前記フリー磁性層より
も下側に形成された反強磁性層の下側にはシードレイヤ
が形成され、前記フリー磁性層の磁化が前記固定磁性層
の磁化と交叉する方向に揃えられた磁気検出素子におい
て、前記シードレイヤ、その上に接合された反強磁性層
及び固定磁性層が上記に記載された交換結合膜により形
成されていることを特徴とするものである。
された非磁性材料層と、一方の前記非磁性材料層の上お
よび他方の非磁性材料層の下に位置する固定磁性層と、
一方の前記固定磁性層の上および他方の固定磁性層の下
に位置する反強磁性層とを有し、前記フリー磁性層より
も下側に形成された反強磁性層の下側にはシードレイヤ
が形成され、前記フリー磁性層の磁化が前記固定磁性層
の磁化と交叉する方向に揃えられた磁気検出素子におい
て、前記シードレイヤ、その上に接合された反強磁性層
及び固定磁性層が上記に記載された交換結合膜により形
成されていることを特徴とするものである。
【００７８】また本発明は、下からシードレイヤ、反強
磁性のエクスチェンジバイアス層、磁気抵抗層、非磁性
層、および軟磁性層の順で積層された磁気検出素子にお
いて、前記シードレイヤ、エクスチェンジバイアス層及
び磁気抵抗層が上記に記載された交換結合膜により形成
されていることを特徴とするものである。
磁性のエクスチェンジバイアス層、磁気抵抗層、非磁性
層、および軟磁性層の順で積層された磁気検出素子にお
いて、前記シードレイヤ、エクスチェンジバイアス層及
び磁気抵抗層が上記に記載された交換結合膜により形成
されていることを特徴とするものである。
【００７９】上記のように交換結合膜を各磁気検出素子
に使用することで、前記シードレイヤ表面の濡れ性を従
来よりも飛躍的に向上させ、前記シードレイヤ上に形成
される各層の結晶粒径を、従来シードレイヤとしてＮｉ
ＦｅＣｒを使用していたときよりも大きく形成でき、従
って固定磁性層における一方向性交換バイアス磁界（Ｈ
ｅｘ*）を従来に比べて大きくすることができ、またシ
ードレイヤ上の各層表面の平滑性を向上させることがで
きる。
に使用することで、前記シードレイヤ表面の濡れ性を従
来よりも飛躍的に向上させ、前記シードレイヤ上に形成
される各層の結晶粒径を、従来シードレイヤとしてＮｉ
ＦｅＣｒを使用していたときよりも大きく形成でき、従
って固定磁性層における一方向性交換バイアス磁界（Ｈ
ｅｘ*）を従来に比べて大きくすることができ、またシ
ードレイヤ上の各層表面の平滑性を向上させることがで
きる。
【００８０】よって本発明では、今後の高記録密度化に
おいても通電信頼性の向上を図り、また抵抗変化率（Δ
Ｒ／Ｒ）を従来と同程度、あるいはそれ以上にすること
ができる。また従来と同程度の耐熱性を維持することが
できる。
おいても通電信頼性の向上を図り、また抵抗変化率（Δ
Ｒ／Ｒ）を従来と同程度、あるいはそれ以上にすること
ができる。また従来と同程度の耐熱性を維持することが
できる。
【００８１】さらにフリー磁性層と固定磁性層間の静磁
結合（トポロジカルカップリング）による強磁性的な結
合磁界（層間結合磁界）Ｈinを小さくすることができ、
再生波形の非対称性（アシンメトリー）を小さくできる
など、再生特性の向上を図ることができる。
結合（トポロジカルカップリング）による強磁性的な結
合磁界（層間結合磁界）Ｈinを小さくすることができ、
再生波形の非対称性（アシンメトリー）を小さくできる
など、再生特性の向上を図ることができる。
【００８２】また本発明では、前記フリー磁性層に接す
る非磁性材料層と反対側には、さらに鏡面反射層が形成
されていることが好ましく、かかる場合でも、前記鏡面
反射層表面の平滑性を向上させることができるから、前
記鏡面反射層の鏡面反射率を向上させて、スペキュラー
効果による抵抗変化率の向上を図ることができる。
る非磁性材料層と反対側には、さらに鏡面反射層が形成
されていることが好ましく、かかる場合でも、前記鏡面
反射層表面の平滑性を向上させることができるから、前
記鏡面反射層の鏡面反射率を向上させて、スペキュラー
効果による抵抗変化率の向上を図ることができる。
【００８３】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１実施形態の
磁気検出素子（シングルスピンバルブ型磁気抵抗効果素
子）の全体構造を記録媒体との対向面側から見た断面図
である。なお、図１ではＸ方向に延びる素子の中央部分
のみを破断して示している。
磁気検出素子（シングルスピンバルブ型磁気抵抗効果素
子）の全体構造を記録媒体との対向面側から見た断面図
である。なお、図１ではＸ方向に延びる素子の中央部分
のみを破断して示している。
【００８４】このシングルスピンバルブ型磁気抵抗効果
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。なお、ハー
ドディスクなどの磁気記録媒体の移動方向はＺ方向であ
り、磁気記録媒体からの洩れ磁界の方向はＹ方向であ
る。
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。なお、ハー
ドディスクなどの磁気記録媒体の移動方向はＺ方向であ
り、磁気記録媒体からの洩れ磁界の方向はＹ方向であ
る。
【００８５】図１の最も下に形成されているのはＴａ，
Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち１種または２
種以上の元素などの非磁性材料で形成された下地層６で
ある。この下地層６の上に、シードレイヤ２２、反強磁
性層４、固定磁性層３、非磁性材料層２、フリー磁性層
１が積層されている。
Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち１種または２
種以上の元素などの非磁性材料で形成された下地層６で
ある。この下地層６の上に、シードレイヤ２２、反強磁
性層４、固定磁性層３、非磁性材料層２、フリー磁性層
１が積層されている。
【００８６】前記シードレイヤ２２の上に形成された反
強磁性層４は、元素Ｘ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉ
ｒ，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で形成される
ことが好ましい。
強磁性層４は、元素Ｘ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉ
ｒ，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で形成される
ことが好ましい。
【００８７】これら白金族元素を用いたＸ−Ｍｎ合金
は、耐食性に優れ、またブロッキング温度も高く、さら
に交換結合磁界（Ｈｅｘ）を大きくできるなど反強磁性
材料として優れた特性を有している。特に白金族元素の
うちＰｔを用いることが好ましく、例えば二元系で形成
されたＰｔＭｎ合金を使用することができる。
は、耐食性に優れ、またブロッキング温度も高く、さら
に交換結合磁界（Ｈｅｘ）を大きくできるなど反強磁性
材料として優れた特性を有している。特に白金族元素の
うちＰｔを用いることが好ましく、例えば二元系で形成
されたＰｔＭｎ合金を使用することができる。
【００８８】また本発明では、前記反強磁性層４は、元
素Ｘと元素Ｘ′（ただし元素Ｘ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋ
ｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，
Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇ
ａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈ
ｆ，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てもよい。
素Ｘと元素Ｘ′（ただし元素Ｘ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋ
ｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，
Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇ
ａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈ
ｆ，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てもよい。
【００８９】なお前記元素Ｘ′には、元素ＸとＭｎとで
構成される空間格子の隙間に侵入し、または元素ＸとＭ
ｎとで構成される結晶格子の格子点の一部と置換する元
素を用いることが好ましい。ここで固溶体とは、広い範
囲にわたって、均一に成分が混ざり合った固体のことを
指している。
構成される空間格子の隙間に侵入し、または元素ＸとＭ
ｎとで構成される結晶格子の格子点の一部と置換する元
素を用いることが好ましい。ここで固溶体とは、広い範
囲にわたって、均一に成分が混ざり合った固体のことを
指している。
【００９０】侵入型固溶体あるいは置換型固溶体とする
ことで、前記Ｘ−Ｍｎ合金膜の格子定数に比べて、前記
Ｘ−Ｍｎ−Ｘ′合金の格子定数を大きくすることができ
る。これによって反強磁性層４の格子定数と固定磁性層
３の格子定数との差を広げることができ、前記反強磁性
層４と固定磁性層３との界面構造を非整合状態にしやす
くできる。ここで非整合状態とは、前記反強磁性層４と
固定磁性層３との界面で前記反強磁性層４を構成する原
子と前記固定磁性層３を構成する原子とが一対一に対応
しない状態である。
ことで、前記Ｘ−Ｍｎ合金膜の格子定数に比べて、前記
Ｘ−Ｍｎ−Ｘ′合金の格子定数を大きくすることができ
る。これによって反強磁性層４の格子定数と固定磁性層
３の格子定数との差を広げることができ、前記反強磁性
層４と固定磁性層３との界面構造を非整合状態にしやす
くできる。ここで非整合状態とは、前記反強磁性層４と
固定磁性層３との界面で前記反強磁性層４を構成する原
子と前記固定磁性層３を構成する原子とが一対一に対応
しない状態である。
【００９１】また特に置換型で固溶する元素Ｘ′を使用
する場合は、前記元素Ｘ′の組成比が大きくなりすぎる
と、反強磁性としての特性が低下し、固定磁性層３との
界面で発生する交換結合磁界が小さくなってしまう。特
に本発明では、侵入型で固溶し、不活性ガスの希ガス元
素（Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅのうち１種または２種以
上）を元素Ｘ′として使用することが好ましいとしてい
る。希ガス元素は不活性ガスなので、希ガス元素が、膜
中に含有されても、反強磁性特性に大きく影響を与える
ことがなく、さらに、Ａｒなどは、スパッタガスとして
従来からスパッタ装置内に導入されるガスであり、ガス
圧を適正に調節するのみで、容易に、膜中にＡｒを侵入
させることができる。
する場合は、前記元素Ｘ′の組成比が大きくなりすぎる
と、反強磁性としての特性が低下し、固定磁性層３との
界面で発生する交換結合磁界が小さくなってしまう。特
に本発明では、侵入型で固溶し、不活性ガスの希ガス元
素（Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅのうち１種または２種以
上）を元素Ｘ′として使用することが好ましいとしてい
る。希ガス元素は不活性ガスなので、希ガス元素が、膜
中に含有されても、反強磁性特性に大きく影響を与える
ことがなく、さらに、Ａｒなどは、スパッタガスとして
従来からスパッタ装置内に導入されるガスであり、ガス
圧を適正に調節するのみで、容易に、膜中にＡｒを侵入
させることができる。
【００９２】なお、元素Ｘ′にガス系の元素を使用した
場合には、膜中に多量の元素Ｘ′を含有することは困難
であるが、希ガスの場合においては、膜中に微量侵入さ
せるだけで、熱処理によって発生する交換結合磁界を、
飛躍的に大きくできる。
場合には、膜中に多量の元素Ｘ′を含有することは困難
であるが、希ガスの場合においては、膜中に微量侵入さ
せるだけで、熱処理によって発生する交換結合磁界を、
飛躍的に大きくできる。
【００９３】なお本発明では、好ましい前記元素Ｘ′の
組成範囲は、ａｔ％（原子％）で０．２から１０であ
り、より好ましくは、ａｔ％で、０．５から５である。
また本発明では前記元素ＸはＰｔであることが好まし
く、よってＰｔ−Ｍｎ−Ｘ′合金を使用することが好ま
しい。
組成範囲は、ａｔ％（原子％）で０．２から１０であ
り、より好ましくは、ａｔ％で、０．５から５である。
また本発明では前記元素ＸはＰｔであることが好まし
く、よってＰｔ−Ｍｎ−Ｘ′合金を使用することが好ま
しい。
【００９４】また本発明では、反強磁性層４の元素Ｘあ
るいは元素Ｘ＋Ｘ′のａｔ％を４５（ａｔ％）以上で６
０（ａｔ％）以下に設定することが好ましい。より好ま
しくは４９（ａｔ％）以上で５６．５（ａｔ％）以下で
ある。これによって成膜段階において、固定磁性層３と
の界面が非整合状態にされ、しかも前記反強磁性層４は
熱処理によって適切な規則変態を起すものと推測され
る。
るいは元素Ｘ＋Ｘ′のａｔ％を４５（ａｔ％）以上で６
０（ａｔ％）以下に設定することが好ましい。より好ま
しくは４９（ａｔ％）以上で５６．５（ａｔ％）以下で
ある。これによって成膜段階において、固定磁性層３と
の界面が非整合状態にされ、しかも前記反強磁性層４は
熱処理によって適切な規則変態を起すものと推測され
る。
【００９５】前記反強磁性層４の上に形成されている固
定磁性層３は５層構造となっている。
定磁性層３は５層構造となっている。
【００９６】前記固定磁性層３は、磁性層１１、中間層
１２、磁性層１３、鏡面反射層１６、および磁性層２３
で形成される。前記反強磁性層４との界面での交換結合
磁界及び中間層１２を介した反強磁性的交換結合磁界
（ＲＫＫＹ相互作用）により前記磁性層１１と磁性層１
３及び磁性層２３との磁化方向は互いに反平行状態にさ
れる。これは、いわゆる人工フェリ磁性結合状態と呼ば
れ、この構成により固定磁性層３の磁化を安定した状態
にでき、また前記固定磁性層３と反強磁性層４との界面
で発生する交換結合磁界を見かけ上大きくすることがで
きる。なお、磁性層１３と磁性層２３の磁化方向は同一
である。
１２、磁性層１３、鏡面反射層１６、および磁性層２３
で形成される。前記反強磁性層４との界面での交換結合
磁界及び中間層１２を介した反強磁性的交換結合磁界
（ＲＫＫＹ相互作用）により前記磁性層１１と磁性層１
３及び磁性層２３との磁化方向は互いに反平行状態にさ
れる。これは、いわゆる人工フェリ磁性結合状態と呼ば
れ、この構成により固定磁性層３の磁化を安定した状態
にでき、また前記固定磁性層３と反強磁性層４との界面
で発生する交換結合磁界を見かけ上大きくすることがで
きる。なお、磁性層１３と磁性層２３の磁化方向は同一
である。
【００９７】またこの実施形態では、前記磁性層１３と
磁性層２３間に鏡面反射層１６が形成されている。前記
鏡面反射層１６を設けることで、センス電流を流した際
に非磁性材料層２を移動する伝導電子のうちのアップス
ピンの伝導電子を、スピンの方向を保持させたまま、前
記鏡面反射層１６と磁性層２３との境界で鏡面反射させ
ることができ、これにより前記アップスピンの伝導電子
の平均自由行程は延ばされ、前記アップスピンの伝導電
子とダウンスピンの伝導電子の平均自由行程の差が大き
くなることで、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を高めることが
できる。
磁性層２３間に鏡面反射層１６が形成されている。前記
鏡面反射層１６を設けることで、センス電流を流した際
に非磁性材料層２を移動する伝導電子のうちのアップス
ピンの伝導電子を、スピンの方向を保持させたまま、前
記鏡面反射層１６と磁性層２３との境界で鏡面反射させ
ることができ、これにより前記アップスピンの伝導電子
の平均自由行程は延ばされ、前記アップスピンの伝導電
子とダウンスピンの伝導電子の平均自由行程の差が大き
くなることで、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を高めることが
できる。
【００９８】前記鏡面反射層１６は、前記磁性層１３を
形成した後、前記磁性層１３の表面を酸化させて、この
酸化された部分を鏡面反射層１６として機能させること
ができる。例えば前記磁性層１３はＣｏＦｅ合金で形成
され、その表面を酸化させる。これによって前記磁性層
１３表面にＣｏ−Ｆｅ−Ｏからなる鏡面反射層１６を形
成することができる。なお本発明では前記磁性層１１、
２３もＣｏＦｅ合金で形成することが好ましい。あるい
は磁性層１１、１３、２３をＮｉＦｅ合金やＣｏＦｅＮ
ｉ合金、Ｃｏなどの磁性材料で形成してもよい。
形成した後、前記磁性層１３の表面を酸化させて、この
酸化された部分を鏡面反射層１６として機能させること
ができる。例えば前記磁性層１３はＣｏＦｅ合金で形成
され、その表面を酸化させる。これによって前記磁性層
１３表面にＣｏ−Ｆｅ−Ｏからなる鏡面反射層１６を形
成することができる。なお本発明では前記磁性層１１、
２３もＣｏＦｅ合金で形成することが好ましい。あるい
は磁性層１１、１３、２３をＮｉＦｅ合金やＣｏＦｅＮ
ｉ合金、Ｃｏなどの磁性材料で形成してもよい。
【００９９】あるいは別の形態としては、磁性層１３上
に、あるいは前記磁性層１３を形成せず、中間層１２の
上にＦｅＭＯ（元素Ｍは、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂａ、Ｓ
ｒ、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｕ、Ｚｎのうち少なくとも１種以上）
などからなる鏡面反射層１６をスパッタ成膜し、その上
に磁性層２３を形成する。
に、あるいは前記磁性層１３を形成せず、中間層１２の
上にＦｅＭＯ（元素Ｍは、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂａ、Ｓ
ｒ、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｕ、Ｚｎのうち少なくとも１種以上）
などからなる鏡面反射層１６をスパッタ成膜し、その上
に磁性層２３を形成する。
【０１００】本発明では、前記固定磁性層３は鏡面反射
層を有して形成されていることが好ましいが、前記固定
磁性層３に鏡面反射層が含まれていなくてもよい。
層を有して形成されていることが好ましいが、前記固定
磁性層３に鏡面反射層が含まれていなくてもよい。
【０１０１】また図１に示す形態では、前記固定磁性層
３が積層フェリ構造であるが、これが磁性材料層の単
層、あるいは磁性材料層の多層構造で形成されていても
よい。
３が積層フェリ構造であるが、これが磁性材料層の単
層、あるいは磁性材料層の多層構造で形成されていても
よい。
【０１０２】なお前記磁性層１１は例えば１２〜２０Å
程度で形成され、中間層１２は８Å程度で形成され、磁
性層１３は５〜２０Å程度で形成される。
程度で形成され、中間層１２は８Å程度で形成され、磁
性層１３は５〜２０Å程度で形成される。
【０１０３】また中間層１２は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃ
ｒ、Ｒｅ、Ｃｕなどの非磁性導電材料で形成される。
ｒ、Ｒｅ、Ｃｕなどの非磁性導電材料で形成される。
【０１０４】前記固定磁性層３の上に形成された非磁性
材料層２は、例えばＣｕで形成されている。なお本発明
における磁気検出素子が、トンネル効果の原理を用いた
トンネル型磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ素子）の場合、前
記非磁性材料層２は、例えばＡｌ2Ｏ3等の絶縁材料で形
成される。
材料層２は、例えばＣｕで形成されている。なお本発明
における磁気検出素子が、トンネル効果の原理を用いた
トンネル型磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ素子）の場合、前
記非磁性材料層２は、例えばＡｌ2Ｏ3等の絶縁材料で形
成される。
【０１０５】さらに前記非磁性材料層２の上には２層膜
で形成されたフリー磁性層１が形成される。
で形成されたフリー磁性層１が形成される。
【０１０６】前記フリー磁性層１は、例えばＮｉＦｅ合
金膜９とＣｏＦｅ膜１０の２層で形成される。図１に示
すように前記ＣｏＦｅ膜１０を非磁性材料層２と接する
側に形成することにより、前記非磁性材料層２との界面
での金属元素等の拡散を防止し、抵抗変化率（ΔＲ／
Ｒ）を大きくすることができる。
金膜９とＣｏＦｅ膜１０の２層で形成される。図１に示
すように前記ＣｏＦｅ膜１０を非磁性材料層２と接する
側に形成することにより、前記非磁性材料層２との界面
での金属元素等の拡散を防止し、抵抗変化率（ΔＲ／
Ｒ）を大きくすることができる。
【０１０７】なお前記ＮｉＦｅ合金膜９は、例えば前記
Ｎｉを８０（ａｔ％）、Ｆｅを２０（ａｔ％）として形
成する。またＣｏＦｅ合金１０は、例えば前記Ｃｏを９
０（ａｔ％）、Ｆｅを１０（ａｔ％）として形成する。
また前記ＮｉＦｅ合金膜９の膜厚を例えば４５Å程度、
ＣｏＦｅ膜を５Å程度で形成する。また前記ＣｏＦｅ膜
１０に代えて、Ｃｏ、ＣｏＦｅＮｉ合金などを用いても
よい。また前記フリー磁性層１は磁性材料の単層あるい
は多層構造で形成されてもよく、かかる場合、前記フリ
ー磁性層１はＣｏＦｅＮｉ合金の単層構造で形成される
ことが好ましい。また前記フリー磁性層１は固定磁性層
３と同じ積層フェリ構造であってもよい。
Ｎｉを８０（ａｔ％）、Ｆｅを２０（ａｔ％）として形
成する。またＣｏＦｅ合金１０は、例えば前記Ｃｏを９
０（ａｔ％）、Ｆｅを１０（ａｔ％）として形成する。
また前記ＮｉＦｅ合金膜９の膜厚を例えば４５Å程度、
ＣｏＦｅ膜を５Å程度で形成する。また前記ＣｏＦｅ膜
１０に代えて、Ｃｏ、ＣｏＦｅＮｉ合金などを用いても
よい。また前記フリー磁性層１は磁性材料の単層あるい
は多層構造で形成されてもよく、かかる場合、前記フリ
ー磁性層１はＣｏＦｅＮｉ合金の単層構造で形成される
ことが好ましい。また前記フリー磁性層１は固定磁性層
３と同じ積層フェリ構造であってもよい。
【０１０８】前記フリー磁性層１の上には、金属材料あ
るいは非磁性金属のＣｕ，Ａｕ，Ａｇからなるバックド
層１５が形成されている。例えば前記バックド層の膜厚
は２０Å以下程度で形成される。
るいは非磁性金属のＣｕ，Ａｕ，Ａｇからなるバックド
層１５が形成されている。例えば前記バックド層の膜厚
は２０Å以下程度で形成される。
【０１０９】前記バックド層１５の上には、保護層７が
形成されている。前記保護層７は、Ｔａなどの酸化物か
らなる鏡面反射層であることが好ましい。
形成されている。前記保護層７は、Ｔａなどの酸化物か
らなる鏡面反射層であることが好ましい。
【０１１０】前記バックド層１５が形成されることによ
って、磁気抵抗効果に寄与するアップスピンの伝導電子
における平均自由行程（ｍｅａｎ ｆｒｅｅ ｐａｔ
ｈ）を延ばし、いわゆるスピンフィルター効果（ｓｐｉ
ｎ ｆｉｌｔｅｒ ｅｆｆｅｃｔ）によりスピンバルブ
型磁気素子において、大きな抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が
得られ、高記録密度化に対応できるものとなる。なお前
記バックド層１５は形成されなくてもよい。
って、磁気抵抗効果に寄与するアップスピンの伝導電子
における平均自由行程（ｍｅａｎ ｆｒｅｅ ｐａｔ
ｈ）を延ばし、いわゆるスピンフィルター効果（ｓｐｉ
ｎ ｆｉｌｔｅｒ ｅｆｆｅｃｔ）によりスピンバルブ
型磁気素子において、大きな抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が
得られ、高記録密度化に対応できるものとなる。なお前
記バックド層１５は形成されなくてもよい。
【０１１１】また前記バックド層１５上に鏡面反射層７
を設けることで、前記鏡面反射層７の部分で、前記アッ
プスピンの伝導電子を鏡面反射させて、前記伝導電子の
平均自由行程を延ばすことができ、さらなる抵抗変化率
（ΔＲ／Ｒ）の向上を図ることができる。
を設けることで、前記鏡面反射層７の部分で、前記アッ
プスピンの伝導電子を鏡面反射させて、前記伝導電子の
平均自由行程を延ばすことができ、さらなる抵抗変化率
（ΔＲ／Ｒ）の向上を図ることができる。
【０１１２】鏡面反射層７としては、Ｔａの酸化物の他
に、Ｆｅ−Ｏ、Ｎｉ−Ｏ、Ｃｏ−Ｏ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｏ、
Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ、Ａｌ−Ｏ、Ａｌ−Ｑ−Ｏ（ここ
でＱはＢ、Ｓｉ、Ｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉから選択される１種以上）、Ｒ−Ｏ（ここでＲ
はＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｗから選
択される１種以上）等の酸化物、Ａｌ−Ｎ、Ａｌ−Ｑ−
Ｎ（ここでＱはＢ、Ｓｉ、Ｏ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、
Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選択される１種以上）、Ｒ−Ｎ
（ここでＲはＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈ
ｆ、Ｔａ、Ｗから選択される１種以上）等の窒化物、Ｎ
ｉＭｎＳｂ、ＰｔＭｎＳｂなどの半金属ホイッスラー金
属等を選択することができる。なおこの材質は、固定磁
性層３に形成された鏡面反射層１６にも適用可能であ
る。
に、Ｆｅ−Ｏ、Ｎｉ−Ｏ、Ｃｏ−Ｏ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｏ、
Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ、Ａｌ−Ｏ、Ａｌ−Ｑ−Ｏ（ここ
でＱはＢ、Ｓｉ、Ｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉから選択される１種以上）、Ｒ−Ｏ（ここでＲ
はＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｗから選
択される１種以上）等の酸化物、Ａｌ−Ｎ、Ａｌ−Ｑ−
Ｎ（ここでＱはＢ、Ｓｉ、Ｏ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、
Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選択される１種以上）、Ｒ−Ｎ
（ここでＲはＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈ
ｆ、Ｔａ、Ｗから選択される１種以上）等の窒化物、Ｎ
ｉＭｎＳｂ、ＰｔＭｎＳｂなどの半金属ホイッスラー金
属等を選択することができる。なおこの材質は、固定磁
性層３に形成された鏡面反射層１６にも適用可能であ
る。
【０１１３】図１に示す実施形態では、前記下地層６か
ら保護層（鏡面反射層）７までの積層膜の両側にはハー
ドバイアス層５及び電極層８が形成されている。前記ハ
ードバイアス層５からの縦バイアス磁界によってフリー
磁性層１の磁化はトラック幅方向（図示Ｘ方向）に揃え
られる。
ら保護層（鏡面反射層）７までの積層膜の両側にはハー
ドバイアス層５及び電極層８が形成されている。前記ハ
ードバイアス層５からの縦バイアス磁界によってフリー
磁性層１の磁化はトラック幅方向（図示Ｘ方向）に揃え
られる。
【０１１４】前記ハードバイアス層５，５は、例えばＣ
ｏ−Ｐｔ（コバルト−白金）合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ
（コバルト−クロム−白金）合金などで形成されてお
り、電極層８，８は、α−Ｔａ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｕ
（銅）、Ｒｈ、Ｉｒ、ＲｕやＷ（タングステン）などで
形成されている。なお上記したトンネル型磁気抵抗効果
素子やＣＰＰ型磁気検出素子の場合、前記電極層８，８
は、フリー磁性層１の上側と、反強磁性層４の下側にそ
れぞれ形成されることになる。
ｏ−Ｐｔ（コバルト−白金）合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ
（コバルト−クロム−白金）合金などで形成されてお
り、電極層８，８は、α−Ｔａ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｕ
（銅）、Ｒｈ、Ｉｒ、ＲｕやＷ（タングステン）などで
形成されている。なお上記したトンネル型磁気抵抗効果
素子やＣＰＰ型磁気検出素子の場合、前記電極層８，８
は、フリー磁性層１の上側と、反強磁性層４の下側にそ
れぞれ形成されることになる。
【０１１５】図１に示すスピンバルブ型薄膜素子では、
下地層６から保護層７を積層後、熱処理を施し、これに
よって前記反強磁性層４と固定磁性層３との界面に交換
結合磁界を発生させる。このとき磁場を図示Ｙ方向と平
行な方向に向けることで、前記固定磁性層３の磁化は図
示Ｙ方向と平行な方向に向けられ固定される。なお図１
に示す実施形態では前記固定磁性層３は積層フェリ構造
であるため、磁性層１１が例えば図示Ｙ方向に磁化され
ると、磁性層１３及び磁性層２３は図示Ｙ方向と逆方向
に磁化される。
下地層６から保護層７を積層後、熱処理を施し、これに
よって前記反強磁性層４と固定磁性層３との界面に交換
結合磁界を発生させる。このとき磁場を図示Ｙ方向と平
行な方向に向けることで、前記固定磁性層３の磁化は図
示Ｙ方向と平行な方向に向けられ固定される。なお図１
に示す実施形態では前記固定磁性層３は積層フェリ構造
であるため、磁性層１１が例えば図示Ｙ方向に磁化され
ると、磁性層１３及び磁性層２３は図示Ｙ方向と逆方向
に磁化される。
【０１１６】次に図１に示す実施形態では前記反強磁性
層４の下にシードレイヤ２２が形成されているが、本発
明では前記シードレイヤ２２はＣｒで形成されている。
層４の下にシードレイヤ２２が形成されているが、本発
明では前記シードレイヤ２２はＣｒで形成されている。
【０１１７】しかも本発明では、前記シードレイヤ２２
は、少なくとも結晶質相を有しており、少なくとも前記
シードレイヤ２２のある領域における結晶面の方向と、
前記領域とは別の領域における結晶面の方向とが異なっ
た方向を向いている。例えば、ある結晶粒の前記シード
レイヤ上面での結晶面の方向が、別の結晶粒の前記シー
ドレイヤ上面での結晶面の方向と異なった方向を向いて
いる。
は、少なくとも結晶質相を有しており、少なくとも前記
シードレイヤ２２のある領域における結晶面の方向と、
前記領域とは別の領域における結晶面の方向とが異なっ
た方向を向いている。例えば、ある結晶粒の前記シード
レイヤ上面での結晶面の方向が、別の結晶粒の前記シー
ドレイヤ上面での結晶面の方向と異なった方向を向いて
いる。
【０１１８】本発明では、前記シードレイヤ２２がＣｒ
で形成されており、前記シードレイヤ２２がＮｉＦｅＣ
ｒ合金で形成されていた従来に比べてシードレイヤ表面
での表面エネルギーを増大させ界面活性状態にでき、い
わゆる濡れ性（ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ）を従来に比べ
て飛躍的に向上させることができる。
で形成されており、前記シードレイヤ２２がＮｉＦｅＣ
ｒ合金で形成されていた従来に比べてシードレイヤ表面
での表面エネルギーを増大させ界面活性状態にでき、い
わゆる濡れ性（ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ）を従来に比べ
て飛躍的に向上させることができる。
【０１１９】前記シードレイヤ２２表面の濡れ性が向上
することで、前記シードレイヤ２２上に形成される反強
磁性層４を層状成長させやすく、またこのとき、前記シ
ードレイヤ２２上に形成される各層の結晶粒径を従来に
比べて大きく形成できる。
することで、前記シードレイヤ２２上に形成される反強
磁性層４を層状成長させやすく、またこのとき、前記シ
ードレイヤ２２上に形成される各層の結晶粒径を従来に
比べて大きく形成できる。
【０１２０】また上記した濡れ性の向上は、結晶面が全
て同じ方向を向いておらず、異なる領域で結晶配向状態
が異なっていることも一因ではないかと思われる。
て同じ方向を向いておらず、異なる領域で結晶配向状態
が異なっていることも一因ではないかと思われる。
【０１２１】しかも、上記の結晶配向状態であると、前
記シードレイヤ２２の膜面と平行な方向における結晶配
向性は弱くなっており、このため前記シードレイヤ２２
の上に反強磁性層４を成膜するときに、前記反強磁性層
４を構成する原子が、前記シードレイヤ２２表面での結
晶配向性の影響を受けにくく、前記シードレイヤ２２上
で均一に成膜されやすい。加えて本発明では、前記シー
ドレイヤ２２表面の濡れ性は極めて優れた状態にあるた
め、前記シードレイヤ２２表面に飛来した前記原子は、
前記シードレイヤ２２上をよりいっそう自由に移動する
ことができ、前記原子は、より効果的に前記シードレイ
ヤ２２上で均一化されて堆積していく。
記シードレイヤ２２の膜面と平行な方向における結晶配
向性は弱くなっており、このため前記シードレイヤ２２
の上に反強磁性層４を成膜するときに、前記反強磁性層
４を構成する原子が、前記シードレイヤ２２表面での結
晶配向性の影響を受けにくく、前記シードレイヤ２２上
で均一に成膜されやすい。加えて本発明では、前記シー
ドレイヤ２２表面の濡れ性は極めて優れた状態にあるた
め、前記シードレイヤ２２表面に飛来した前記原子は、
前記シードレイヤ２２上をよりいっそう自由に移動する
ことができ、前記原子は、より効果的に前記シードレイ
ヤ２２上で均一化されて堆積していく。
【０１２２】また、上記のように本発明におけるシード
レイヤ２２の膜面と平行な方向における結晶配向は弱く
なっていることから、前記シードレイヤ２２には、前記
シードレイヤをＮｉＦｅＣｒ合金で形成した場合に比べ
て、大きな結晶粒が存在しないと考えられる。
レイヤ２２の膜面と平行な方向における結晶配向は弱く
なっていることから、前記シードレイヤ２２には、前記
シードレイヤをＮｉＦｅＣｒ合金で形成した場合に比べ
て、大きな結晶粒が存在しないと考えられる。
【０１２３】前記シードレイヤ２２に大きな結晶粒が存
在すると、その上に堆積する反強磁性層４は、形成され
る結晶粒界の部分の成膜粒子の斜め入射によるシャドウ
効果の影響を受けて粒界段差が助長され、これによって
前記反強磁性層４の表面のうねりは大きくなるが、本発
明では、弱い結晶配向によって前記シードレイヤ２２に
大きな結晶粒が存在しないことから、上記した反強磁性
層４の結晶粒界部分での粒界段差は生じ難い。
在すると、その上に堆積する反強磁性層４は、形成され
る結晶粒界の部分の成膜粒子の斜め入射によるシャドウ
効果の影響を受けて粒界段差が助長され、これによって
前記反強磁性層４の表面のうねりは大きくなるが、本発
明では、弱い結晶配向によって前記シードレイヤ２２に
大きな結晶粒が存在しないことから、上記した反強磁性
層４の結晶粒界部分での粒界段差は生じ難い。
【０１２４】この結果、前記シードレイヤ２２上に形成
される反強磁性層４の表面には、従来のようなうねりは
発生しにくく、前記反強磁性層４表面の平滑性を適切に
向上させることが可能になっている。
される反強磁性層４の表面には、従来のようなうねりは
発生しにくく、前記反強磁性層４表面の平滑性を適切に
向上させることが可能になっている。
【０１２５】以上のように本発明では前記シードレイヤ
２２をＣｒで形成し、しかも前記シードレイヤ２２が少
なくとも結晶質相を有しており、少なくとも前記シード
レイヤのある領域における結晶面の方向と、前記領域と
は別の領域における結晶面の方向とが異なった方向を向
いているので、前記シードレイヤ２２表面の濡れ性を飛
躍的に向上させることができると共に、前記シードレイ
ヤ２２上の各層の平滑性を向上させることができる。
２２をＣｒで形成し、しかも前記シードレイヤ２２が少
なくとも結晶質相を有しており、少なくとも前記シード
レイヤのある領域における結晶面の方向と、前記領域と
は別の領域における結晶面の方向とが異なった方向を向
いているので、前記シードレイヤ２２表面の濡れ性を飛
躍的に向上させることができると共に、前記シードレイ
ヤ２２上の各層の平滑性を向上させることができる。
【０１２６】濡れ性の向上によって本発明では、固定磁
性層３における一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）
を大きくすることができる。ここで一方向性交換バイア
ス磁界（Ｈｅｘ*）とは、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の最
大値の半分の値になるときの外部磁界の大きさを前記交
換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）と定める。
性層３における一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）
を大きくすることができる。ここで一方向性交換バイア
ス磁界（Ｈｅｘ*）とは、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の最
大値の半分の値になるときの外部磁界の大きさを前記交
換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）と定める。
【０１２７】一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）に
は、前記固定磁性層３と反強磁性層４との間で発生する
交換結合磁界のほか、前記固定磁性層３は積層フェリ構
造であるため、前記固定磁性層３を構成する例えばＣｏ
Ｆｅ合金間で発生するＲＫＫＹ相互交換作用における結
合磁界などを含む磁界である。
は、前記固定磁性層３と反強磁性層４との間で発生する
交換結合磁界のほか、前記固定磁性層３は積層フェリ構
造であるため、前記固定磁性層３を構成する例えばＣｏ
Ｆｅ合金間で発生するＲＫＫＹ相互交換作用における結
合磁界などを含む磁界である。
【０１２８】従って、前記固定磁性層３が積層フェリ構
造でない場合には、前記一方向性交換バイアス磁界（Ｈ
ｅｘ*）とは、主として固定磁性層３と反強磁性層４間
で発生する交換結合磁界のことを意味し、一方、前記固
定磁性層３が図１に示す積層フェリ構造である場合に
は、前記一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）とは、
主として前記交換結合磁界と、ＲＫＫＹ相互交換作用に
おける結合磁界を合わせた磁界のことを意味する。
造でない場合には、前記一方向性交換バイアス磁界（Ｈ
ｅｘ*）とは、主として固定磁性層３と反強磁性層４間
で発生する交換結合磁界のことを意味し、一方、前記固
定磁性層３が図１に示す積層フェリ構造である場合に
は、前記一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）とは、
主として前記交換結合磁界と、ＲＫＫＹ相互交換作用に
おける結合磁界を合わせた磁界のことを意味する。
【０１２９】この一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ
*）が大きいほど、前記固定磁性層３を適切に所定方向
にピン止めすることができ、また高温雰囲気中において
も固定磁性層３の磁化を所定の方向に強固に固定された
状態で維持でき、エレクトロマイグレーションの発生を
抑制し、いわゆる通電信頼性の向上を適切に図ることが
できる。
*）が大きいほど、前記固定磁性層３を適切に所定方向
にピン止めすることができ、また高温雰囲気中において
も固定磁性層３の磁化を所定の方向に強固に固定された
状態で維持でき、エレクトロマイグレーションの発生を
抑制し、いわゆる通電信頼性の向上を適切に図ることが
できる。
【０１３０】上記した一方向性交換バイアス磁界が大き
くなるのは、シードレイヤ２２表面の極めて良好な濡れ
性によって、前記シードレイヤ２２上に形成される各層
の膜面と平行な方向における結晶粒径を大きくでき、反
強磁性層４の結晶磁気異方性ＫAFを大きくできた結果、
ブロッキング温度を高くできたことなどが原因であると
考えられる。
くなるのは、シードレイヤ２２表面の極めて良好な濡れ
性によって、前記シードレイヤ２２上に形成される各層
の膜面と平行な方向における結晶粒径を大きくでき、反
強磁性層４の結晶磁気異方性ＫAFを大きくできた結果、
ブロッキング温度を高くできたことなどが原因であると
考えられる。
【０１３１】また本発明では、前記各層の膜面と平行な
方向における結晶粒径を従来よりも大きくできるため、
抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）なども従来における磁気検出素
子と同程度、あるいはそれ以上得ることが可能になって
いる。
方向における結晶粒径を従来よりも大きくできるため、
抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）なども従来における磁気検出素
子と同程度、あるいはそれ以上得ることが可能になって
いる。
【０１３２】さらに本発明では、シードレイヤ２２上に
形成される各層の表面の平滑性を従来よりも向上させる
ことができることで、非磁性材料層２を介した固定磁性
層３とフリー磁性層１間の静磁結合（トポロジカルカッ
プリング）による強磁性的な結合磁界（層間結合磁界）
Ｈinを小さくでき、再生波形の非対称性（アシンメトリ
ー）を小さくでき、再生特性の向上を図ることができ
る。後述する実験によれば、前記層間結合磁界Ｈinを０
（Ａ／ｍ）に近い数値にすることができる。
形成される各層の表面の平滑性を従来よりも向上させる
ことができることで、非磁性材料層２を介した固定磁性
層３とフリー磁性層１間の静磁結合（トポロジカルカッ
プリング）による強磁性的な結合磁界（層間結合磁界）
Ｈinを小さくでき、再生波形の非対称性（アシンメトリ
ー）を小さくでき、再生特性の向上を図ることができ
る。後述する実験によれば、前記層間結合磁界Ｈinを０
（Ａ／ｍ）に近い数値にすることができる。
【０１３３】また図１のように鏡面反射層１６、７が設
けられている場合には、前記シードレイヤ２２上の各層
の表面の平滑性を向上させることができることで、前記
鏡面反射層１６、７自体の表面の平滑性も向上させるこ
とができるため、前記鏡面反射層１６、７の鏡面反射率
を向上させることができ、前記鏡面反射層を設けたこと
による抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の向上を適切に図ること
ができる。
けられている場合には、前記シードレイヤ２２上の各層
の表面の平滑性を向上させることができることで、前記
鏡面反射層１６、７自体の表面の平滑性も向上させるこ
とができるため、前記鏡面反射層１６、７の鏡面反射率
を向上させることができ、前記鏡面反射層を設けたこと
による抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の向上を適切に図ること
ができる。
【０１３４】次に本発明におけるシードレイヤ２２の膜
厚について説明する。前記シードレイヤ２２の下に、Ｔ
ａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少なくと
も１種以上の元素で形成された下地層６が形成されてい
るときは、前記シードレイヤ２２の膜厚は１５Å以上で
６０Å以下で形成されることが好ましい。
厚について説明する。前記シードレイヤ２２の下に、Ｔ
ａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少なくと
も１種以上の元素で形成された下地層６が形成されてい
るときは、前記シードレイヤ２２の膜厚は１５Å以上で
６０Å以下で形成されることが好ましい。
【０１３５】前記シードレイヤ２２の膜厚が１５Åより
も小さいと膜成長が不十分で密度が疎になって均一な膜
厚に成長できないため、濡れ性や平坦化性が発揮でき
ず、前記シードレイヤ２２の上に積層される反強磁性層
／強磁性層の結晶配向性、平均結晶粒径が小さく、抵抗
変化率（ΔＲ／Ｒ）や、一方向性交換バイアス磁界（Ｈ
ｅｘ*）が小さく、また層間結合磁界Ｈinが大きくな
る。
も小さいと膜成長が不十分で密度が疎になって均一な膜
厚に成長できないため、濡れ性や平坦化性が発揮でき
ず、前記シードレイヤ２２の上に積層される反強磁性層
／強磁性層の結晶配向性、平均結晶粒径が小さく、抵抗
変化率（ΔＲ／Ｒ）や、一方向性交換バイアス磁界（Ｈ
ｅｘ*）が小さく、また層間結合磁界Ｈinが大きくな
る。
【０１３６】また前記シードレイヤ２２の膜厚が６０Å
よりも大きくなると、前記シードレイヤ２２への電流の
分流が大きくなり抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が急激に低下
して好ましくない。
よりも大きくなると、前記シードレイヤ２２への電流の
分流が大きくなり抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が急激に低下
して好ましくない。
【０１３７】前記シードレイヤ２２の膜厚を１５Å以上
で６０Å以下にすれば、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を９％
以上にでき、また一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ
*）を約１１．８５×１０4（Ａ／ｍ）以上にできる。ま
た前記シードレイヤ２２には適切に結晶質相を含めるこ
とができる。前記結晶質相は例えば体心立方構造（ｂｃ
ｃ構造）である。
で６０Å以下にすれば、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を９％
以上にでき、また一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ
*）を約１１．８５×１０4（Ａ／ｍ）以上にできる。ま
た前記シードレイヤ２２には適切に結晶質相を含めるこ
とができる。前記結晶質相は例えば体心立方構造（ｂｃ
ｃ構造）である。
【０１３８】また、前記シードレイヤ２２の下に前記下
地層６が形成されるとき、前記シードレイヤ２２の膜厚
は、２０Å以上で６０Å以下で形成されることがより好
ましい。前記シードレイヤ２２の膜厚を２０Å以上にす
ることで均一で緻密な膜成長をさせることができ、濡れ
性をより適切に向上させることができる。
地層６が形成されるとき、前記シードレイヤ２２の膜厚
は、２０Å以上で６０Å以下で形成されることがより好
ましい。前記シードレイヤ２２の膜厚を２０Å以上にす
ることで均一で緻密な膜成長をさせることができ、濡れ
性をより適切に向上させることができる。
【０１３９】前記シードレイヤ２２の膜厚を２０Å以上
で６０Å以下にすることで、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を
９％以上にでき、また一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅ
ｘ*）を１５．８×１０4（Ａ／ｍ）以上にできる。また
層間結合磁界Ｈinを限りなく０（Ａ／ｍ）に近づけるこ
とができる。
で６０Å以下にすることで、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を
９％以上にでき、また一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅ
ｘ*）を１５．８×１０4（Ａ／ｍ）以上にできる。また
層間結合磁界Ｈinを限りなく０（Ａ／ｍ）に近づけるこ
とができる。
【０１４０】次に、前記シードレイヤ２２の下に前記下
地層６が形成されるとき、前記シードレイヤ２２の膜厚
は、５０Å以上で６０Å以下で形成されることがさらに
好ましい。
地層６が形成されるとき、前記シードレイヤ２２の膜厚
は、５０Å以上で６０Å以下で形成されることがさらに
好ましい。
【０１４１】前記シードレイヤ２２の膜厚を５０Å以上
にすることで、前記シードレイヤの結晶構造を完全に結
晶質相のみで構成でき、少なくとも前記シードレイヤの
ある領域における結晶面の方向と、前記領域とは別の領
域における結晶面の方向とが異なった方向を向いている
ものとすることができる。また、前記結晶面どうしは、
前記結晶面に対し垂直方向の結晶軸を中心として回転し
ており、前記結晶面内に存在する、同じ等価な結晶軸の
少なくとも一部（例えば、前記結晶面が｛１１０]面の
ときは＜００１＞軸）が互いに異なる方向を向いた状態
となるようにできる。なお、前記結晶質相の結晶構造は
体心立方構造（ｂｃｃ構造）である。
にすることで、前記シードレイヤの結晶構造を完全に結
晶質相のみで構成でき、少なくとも前記シードレイヤの
ある領域における結晶面の方向と、前記領域とは別の領
域における結晶面の方向とが異なった方向を向いている
ものとすることができる。また、前記結晶面どうしは、
前記結晶面に対し垂直方向の結晶軸を中心として回転し
ており、前記結晶面内に存在する、同じ等価な結晶軸の
少なくとも一部（例えば、前記結晶面が｛１１０]面の
ときは＜００１＞軸）が互いに異なる方向を向いた状態
となるようにできる。なお、前記結晶質相の結晶構造は
体心立方構造（ｂｃｃ構造）である。
【０１４２】後述する実験においても、前記シードレイ
ヤ２２の膜厚を５０Å以上にすることで、固定磁性層３
とフリー磁性層１間で発生する層間結合磁界Ｈinをより
適切に０（Ａ／ｍ）に近い値にすることができ、このこ
とからも前記シードレイヤ２２の膜厚を５０Å以上にす
ることで上記した結晶配向状態を適切に得ることがで
き、前記シードレイヤ２２上に形成された各層の表面の
平滑性を適切に向上させることができるとわかる。
ヤ２２の膜厚を５０Å以上にすることで、固定磁性層３
とフリー磁性層１間で発生する層間結合磁界Ｈinをより
適切に０（Ａ／ｍ）に近い値にすることができ、このこ
とからも前記シードレイヤ２２の膜厚を５０Å以上にす
ることで上記した結晶配向状態を適切に得ることがで
き、前記シードレイヤ２２上に形成された各層の表面の
平滑性を適切に向上させることができるとわかる。
【０１４３】上記のように、前記シードレイヤ２２の膜
厚を５０Å以上で６０Å以下にすることで、抵抗変化率
（ΔＲ／Ｒ）を９％以上にでき、また一方向性交換バイ
アス磁界（Ｈｅｘ*）を約１５．８×１０4（Ａ／ｍ）以
上にでき、また層間結合磁界Ｈinを限りなく０（Ａ／
ｍ）に近づけることができる。
厚を５０Å以上で６０Å以下にすることで、抵抗変化率
（ΔＲ／Ｒ）を９％以上にでき、また一方向性交換バイ
アス磁界（Ｈｅｘ*）を約１５．８×１０4（Ａ／ｍ）以
上にでき、また層間結合磁界Ｈinを限りなく０（Ａ／
ｍ）に近づけることができる。
【０１４４】また、前記シードレイヤ２２の下に、Ｔ
ａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少なくと
も１種以上の元素で形成された下地層６が形成されない
ときには、前記シードレイヤ２２の膜厚は、２５Å以上
で６０Å以下で形成されることが好ましい。
ａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少なくと
も１種以上の元素で形成された下地層６が形成されない
ときには、前記シードレイヤ２２の膜厚は、２５Å以上
で６０Å以下で形成されることが好ましい。
【０１４５】前記シードレイヤ２２の膜厚が２５Å以下
であると前記シードレイヤ２２の膜成長が不十分で密度
が疎になって均一な膜厚に成長しないため、前記シード
レイヤ２２表面の濡れ性や平坦化性が悪く、また前記シ
ードレイヤ２２上に形成される反強磁性層／強磁性層の
結晶配向性、平均結晶粒径が小さくなり、抵抗変化率
（ΔＲ／Ｒ）、一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）
も小さくなり、層間結合磁界Ｈinが大きくなってしま
う。
であると前記シードレイヤ２２の膜成長が不十分で密度
が疎になって均一な膜厚に成長しないため、前記シード
レイヤ２２表面の濡れ性や平坦化性が悪く、また前記シ
ードレイヤ２２上に形成される反強磁性層／強磁性層の
結晶配向性、平均結晶粒径が小さくなり、抵抗変化率
（ΔＲ／Ｒ）、一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）
も小さくなり、層間結合磁界Ｈinが大きくなってしま
う。
【０１４６】上記のように、前記シードレイヤ２２の下
に前記下地層６が形成されないとき、前記シードレイヤ
２２の膜厚を、２５Å以上で６０Å以下にすることで、
抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を９％以上にでき、また一方向
性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）を約１１．８５×１０4
（Ａ／ｍ）以上にできる。また膜構成に結晶質相を含ま
せることができる。結晶質相は例えば体心立方構造（ｂ
ｃｃ構造）である。
に前記下地層６が形成されないとき、前記シードレイヤ
２２の膜厚を、２５Å以上で６０Å以下にすることで、
抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を９％以上にでき、また一方向
性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）を約１１．８５×１０4
（Ａ／ｍ）以上にできる。また膜構成に結晶質相を含ま
せることができる。結晶質相は例えば体心立方構造（ｂ
ｃｃ構造）である。
【０１４７】次に、前記シードレイヤ２２の下に前記下
地層６が形成されないとき、前記シードレイヤ２２の膜
厚は、３０Å以上で６０Å以下で形成されることがより
好ましい。前記シードレイヤ２２の膜厚を３０Å以上に
することで均一で緻密な膜成長をさせることができ、濡
れ性をより適切に向上させることができる。
地層６が形成されないとき、前記シードレイヤ２２の膜
厚は、３０Å以上で６０Å以下で形成されることがより
好ましい。前記シードレイヤ２２の膜厚を３０Å以上に
することで均一で緻密な膜成長をさせることができ、濡
れ性をより適切に向上させることができる。
【０１４８】前記シードレイヤの膜厚を３０Å以上で６
０Å以下にすることで、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を９％
以上にでき、また一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ
*）を１５．８×１０4（Ａ／ｍ）以上にできる。また層
間結合磁界Ｈinを限りなく０（Ａ／ｍ）に近づけること
ができる。
０Å以下にすることで、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を９％
以上にでき、また一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ
*）を１５．８×１０4（Ａ／ｍ）以上にできる。また層
間結合磁界Ｈinを限りなく０（Ａ／ｍ）に近づけること
ができる。
【０１４９】また、前記シードレイヤ２２の下に前記下
地層６が形成されるとき、前記シードレイヤの膜厚は、
５０Å以上で６０Å以下で形成されることがさらに好ま
しい。
地層６が形成されるとき、前記シードレイヤの膜厚は、
５０Å以上で６０Å以下で形成されることがさらに好ま
しい。
【０１５０】前記シードレイヤ２２の膜厚を５０Å以上
にすることで、前記シードレイヤ２２を完全に結晶質相
のみで構成することができ、少なくとも前記シードレイ
ヤのある領域における結晶面の方向と、前記領域とは別
の領域における結晶面の方向とが異なった方向を向いて
いるものとすることができる。また、前記結晶面どうし
は、前記結晶面に対し垂直方向の結晶軸を中心として回
転しており、前記結晶面内に存在する、同じ等価な結晶
軸の少なくとも一部（例えば、前記結晶面が｛１１０]
面のときは＜００１＞軸）が互いに異なる方向を向いた
状態となるようにできる。なお、前記結晶質相の結晶構
造は体心立方構造（ｂｃｃ構造）である。
にすることで、前記シードレイヤ２２を完全に結晶質相
のみで構成することができ、少なくとも前記シードレイ
ヤのある領域における結晶面の方向と、前記領域とは別
の領域における結晶面の方向とが異なった方向を向いて
いるものとすることができる。また、前記結晶面どうし
は、前記結晶面に対し垂直方向の結晶軸を中心として回
転しており、前記結晶面内に存在する、同じ等価な結晶
軸の少なくとも一部（例えば、前記結晶面が｛１１０]
面のときは＜００１＞軸）が互いに異なる方向を向いた
状態となるようにできる。なお、前記結晶質相の結晶構
造は体心立方構造（ｂｃｃ構造）である。
【０１５１】上記のように、前記シードレイヤの膜厚を
５０Å以上で６０Å以下にすることで、抵抗変化率（Δ
Ｒ／Ｒ）を９％以上にでき、また一方向性交換バイアス
磁界（Ｈｅｘ*）を約１５．８×１０4（Ａ／ｍ）以上に
でき、また層間結合磁界Ｈinを限りなく０（Ａ／ｍ）に
近づけることができる。
５０Å以上で６０Å以下にすることで、抵抗変化率（Δ
Ｒ／Ｒ）を９％以上にでき、また一方向性交換バイアス
磁界（Ｈｅｘ*）を約１５．８×１０4（Ａ／ｍ）以上に
でき、また層間結合磁界Ｈinを限りなく０（Ａ／ｍ）に
近づけることができる。
【０１５２】前記下地層６はそれ自体、比較的濡れ性が
良い。このため前記下地層６上にシードレイヤ２２を形
成すると、前記シードレイヤ２２を構成するＣｒ原子
は、前記下地層６上でより均一化されて堆積されてい
き、前記シードレイヤ２２表面の濡れ性を適切に向上さ
せることができ、かかる場合、前記シードレイヤ２２の
膜厚は薄くても、具体的には１５Å程度にまで薄くても
前記シードレイヤ２２の濡れ性を適切に向上させること
ができ、上記した好ましい数値の一方向性交換バイアス
磁界（Ｈｅｘ*）、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）、および層
間結合磁界Ｈinを得ることができる。
良い。このため前記下地層６上にシードレイヤ２２を形
成すると、前記シードレイヤ２２を構成するＣｒ原子
は、前記下地層６上でより均一化されて堆積されてい
き、前記シードレイヤ２２表面の濡れ性を適切に向上さ
せることができ、かかる場合、前記シードレイヤ２２の
膜厚は薄くても、具体的には１５Å程度にまで薄くても
前記シードレイヤ２２の濡れ性を適切に向上させること
ができ、上記した好ましい数値の一方向性交換バイアス
磁界（Ｈｅｘ*）、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）、および層
間結合磁界Ｈinを得ることができる。
【０１５３】しかしながら、前記下地層６をシードレイ
ヤ２２の下に敷かない場合には、上記した下地層６を敷
いたことによる効果を得ることはできず、かかる場合、
前記シードレイヤ２２の膜厚が薄すぎると、適切に均一
化されないで堆積した前記シードレイヤ２２表面の濡れ
性はさほど良くなく、大きな一方向性交換バイアス磁界
（Ｈｅｘ*）等を得ることができない。そのため前記下
地層６を敷かずに前記シードレイヤ２２表面の濡れ性を
適切に向上させるには、前記シードレイヤ２２の膜厚を
厚く形成することが効果的であり、後述する実験によれ
ば、下地層６が無い場合に、前記シードレイヤ２２を２
５Å以上にすることで、約１１．８５×１０4（Ａ／
ｍ）以上の一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）を得
ることができ、９％以上の抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得
ることができることがわかった。従って上記したよう
に、前記シードレイヤ２２の下に下地層６を設けない場
合、前記シードレイヤ２２の膜厚を２５Å以上にするこ
とが好ましい。
ヤ２２の下に敷かない場合には、上記した下地層６を敷
いたことによる効果を得ることはできず、かかる場合、
前記シードレイヤ２２の膜厚が薄すぎると、適切に均一
化されないで堆積した前記シードレイヤ２２表面の濡れ
性はさほど良くなく、大きな一方向性交換バイアス磁界
（Ｈｅｘ*）等を得ることができない。そのため前記下
地層６を敷かずに前記シードレイヤ２２表面の濡れ性を
適切に向上させるには、前記シードレイヤ２２の膜厚を
厚く形成することが効果的であり、後述する実験によれ
ば、下地層６が無い場合に、前記シードレイヤ２２を２
５Å以上にすることで、約１１．８５×１０4（Ａ／
ｍ）以上の一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）を得
ることができ、９％以上の抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得
ることができることがわかった。従って上記したよう
に、前記シードレイヤ２２の下に下地層６を設けない場
合、前記シードレイヤ２２の膜厚を２５Å以上にするこ
とが好ましい。
【０１５４】なお上記した膜厚の設定だけでなく、前記
シードレイヤ２２を成膜するときの成膜条件も前記シー
ドレイヤ２２を上記した結晶配向状態にする上で重要な
要素である。
シードレイヤ２２を成膜するときの成膜条件も前記シー
ドレイヤ２２を上記した結晶配向状態にする上で重要な
要素である。
【０１５５】例えば本発明では、前記シードレイヤ２２
のスパッタ成膜時における基板の温度を２０〜１００℃
とし、また基板とターゲット間の距離を４０〜８０ｍｍ
とし、またスパッタ成膜時に導入されるＡｒガスの圧力
を０．５〜３ｍＴｏｒｒ（０．０６７〜０．４Ｐａ）と
することが好ましい。これによって、前記シードレイヤ
２２が少なくとも結晶質相を有しており、少なくとも前
記シードレイヤのある領域における結晶面の方向と、前
記領域とは別の領域における結晶面の方向とが異なった
方向を向いているもの、例えば、ある結晶粒の前記シー
ドレイヤ上面での結晶面の方向が、別の結晶粒の前記シ
ードレイヤ上面での結晶面の方向と異なった方向を向い
ているものとできる。
のスパッタ成膜時における基板の温度を２０〜１００℃
とし、また基板とターゲット間の距離を４０〜８０ｍｍ
とし、またスパッタ成膜時に導入されるＡｒガスの圧力
を０．５〜３ｍＴｏｒｒ（０．０６７〜０．４Ｐａ）と
することが好ましい。これによって、前記シードレイヤ
２２が少なくとも結晶質相を有しており、少なくとも前
記シードレイヤのある領域における結晶面の方向と、前
記領域とは別の領域における結晶面の方向とが異なった
方向を向いているもの、例えば、ある結晶粒の前記シー
ドレイヤ上面での結晶面の方向が、別の結晶粒の前記シ
ードレイヤ上面での結晶面の方向と異なった方向を向い
ているものとできる。
【０１５６】次に前記シードレイヤ２２の結晶配向性に
ついてさらに詳しく説明する。本発明では、上記のよう
に前記シードレイヤ２２が少なくとも結晶質相を有して
おり、少なくとも前記シードレイヤのある領域における
結晶面の方向と、前記領域とは別の領域における結晶面
の方向とが異なった方向を向いている点に特徴がある。
ついてさらに詳しく説明する。本発明では、上記のよう
に前記シードレイヤ２２が少なくとも結晶質相を有して
おり、少なくとも前記シードレイヤのある領域における
結晶面の方向と、前記領域とは別の領域における結晶面
の方向とが異なった方向を向いている点に特徴がある。
【０１５７】前記結晶面は、例えば代表的に[１１０]面
として表される等価な結晶面である。ここで、代表的に
[１１０]面として表される等価な結晶面とは、（１１
０）面、（１-１０）面、（-１１０）面、（-１-１０）
面、（１０１）面、（１０-１）面、（-１０１）面、
（-１０-１）面、（０１１）面、（０１-１）面、（０-
１１）面、（０-１-１）面を意味する。これら結晶面
は、ミラー指数を用いて表した単結晶構造の場合におけ
る結晶面（実格子面；すなわち回折図形においては逆格
子点）を示している。そしてこれら結晶面のいずれかを
示すとき、代表的に[１１０]面と表記している。
として表される等価な結晶面である。ここで、代表的に
[１１０]面として表される等価な結晶面とは、（１１
０）面、（１-１０）面、（-１１０）面、（-１-１０）
面、（１０１）面、（１０-１）面、（-１０１）面、
（-１０-１）面、（０１１）面、（０１-１）面、（０-
１１）面、（０-１-１）面を意味する。これら結晶面
は、ミラー指数を用いて表した単結晶構造の場合におけ
る結晶面（実格子面；すなわち回折図形においては逆格
子点）を示している。そしてこれら結晶面のいずれかを
示すとき、代表的に[１１０]面と表記している。
【０１５８】そして後述する電子顕微鏡写真（ＴＥＭ写
真）から、シードレイヤ２２のある領域における[１１
０]面の方向は、前記領域とは別の領域における前記[１
１０]面の方向と異なっていることを見て取ることがで
きる。
真）から、シードレイヤ２２のある領域における[１１
０]面の方向は、前記領域とは別の領域における前記[１
１０]面の方向と異なっていることを見て取ることがで
きる。
【０１５９】また前記シードレイヤ２２に現れた前記
[１１０]面を全体的に見ると、前記[１１０]面は、膜面
と平行方向に近くなるように配向しているが、この配向
度は、従来、ＮｉＦｅＣｒ合金をシードレイヤとして使
用したときの[１１１]配向度に比べて弱い。
[１１０]面を全体的に見ると、前記[１１０]面は、膜面
と平行方向に近くなるように配向しているが、この配向
度は、従来、ＮｉＦｅＣｒ合金をシードレイヤとして使
用したときの[１１１]配向度に比べて弱い。
【０１６０】従来では、ＮｉＦｅＣｒ合金で形成された
シードレイヤの[１１１]配向度を高めることが重要視さ
れていた。一方、本発明はこれとは逆で、[１１０]面の
配向度が高くならないようにしている。そして本発明で
は、Ｃｒで形成されたシードレイヤ２２の極めて高い濡
れ性とともに、前記結晶配向度を弱める作用との相乗効
果によって、前記シードレイヤ２２上に形成される各層
表面の平滑性を従来よりも向上させることに成功したの
である。
シードレイヤの[１１１]配向度を高めることが重要視さ
れていた。一方、本発明はこれとは逆で、[１１０]面の
配向度が高くならないようにしている。そして本発明で
は、Ｃｒで形成されたシードレイヤ２２の極めて高い濡
れ性とともに、前記結晶配向度を弱める作用との相乗効
果によって、前記シードレイヤ２２上に形成される各層
表面の平滑性を従来よりも向上させることに成功したの
である。
【０１６１】次に本発明では、シードレイヤ２２の前記
のある領域と別の領域で測定された電子線回折像には、
同じ等価な結晶面を表す逆格子点に対応した回折斑点が
現れており、この回折斑点とビーム原点とを結んだ各仮
想線の膜面法線方向からの傾きの角度のずれが、０度か
ら４５度以内にあり、それら結晶面内に存在する、同じ
等価な結晶軸の少なくとも一部は、互いに異なる方向を
向いていることが好ましい。
のある領域と別の領域で測定された電子線回折像には、
同じ等価な結晶面を表す逆格子点に対応した回折斑点が
現れており、この回折斑点とビーム原点とを結んだ各仮
想線の膜面法線方向からの傾きの角度のずれが、０度か
ら４５度以内にあり、それら結晶面内に存在する、同じ
等価な結晶軸の少なくとも一部は、互いに異なる方向を
向いていることが好ましい。
【０１６２】前記結晶面は、例えば（１１０）面だとし
て、電子線回折像における前記（１１０）面を表す逆格
子点に対応した回折斑点をビーム原点と結び、それによ
ってできた仮想線の膜面法線方向からの傾斜角を、前記
シードレイヤのある領域と、前記領域とは別の領域、例
えばある結晶粒のシードレイヤ上面と別の結晶粒のシー
ドレイヤ上面、に現れた前記（１１０）面に対して測定
したときに、それら仮想線の傾斜角のずれが、０度から
４５度以内であるとき、これら（１１０）面は互いにほ
ぼ同じ方向を向いていることが電子顕微鏡写真からも見
て取ることができる。なお前記仮想線の角度のずれが０
度であれば、これは前記（１１０）面の方向が各結晶粒
界間で完全に一致した状態である。
て、電子線回折像における前記（１１０）面を表す逆格
子点に対応した回折斑点をビーム原点と結び、それによ
ってできた仮想線の膜面法線方向からの傾斜角を、前記
シードレイヤのある領域と、前記領域とは別の領域、例
えばある結晶粒のシードレイヤ上面と別の結晶粒のシー
ドレイヤ上面、に現れた前記（１１０）面に対して測定
したときに、それら仮想線の傾斜角のずれが、０度から
４５度以内であるとき、これら（１１０）面は互いにほ
ぼ同じ方向を向いていることが電子顕微鏡写真からも見
て取ることができる。なお前記仮想線の角度のずれが０
度であれば、これは前記（１１０）面の方向が各結晶粒
界間で完全に一致した状態である。
【０１６３】ところでこのように各結晶面を、電子線回
折像から測定したときに、前記仮想線の角度のずれが０
度以上で４５度以下であるとき、各（１１０）面の方向
はさほど異なることがなく、その上に形成される反強磁
性層４はエピタキシャル的な成長をしやすいものと考え
られる。エピタキシャル成長をすると、シードレイヤ２
２と反強磁性層４との界面では、原子どうしが一対一に
対応する整合状態になりやすいと考えられる。ところ
が、本発明では、前記シードレイヤのある領域と、前記
領域とは別の領域、例えばある結晶粒のシードレイヤ上
面と別の結晶粒のシードレイヤ上面の結晶面がほぼ同じ
方向を向いていても、前記結晶面どうしは、前記結晶面
に対し垂直方向の結晶軸を中心として回転しており、前
記結晶面内に存在する、同じ等価な結晶軸の少なくとも
一部（例えば、前記結晶面が｛１１０]面のときは＜０
０１＞軸）が互いに異なる方向を向いた状態にある。
折像から測定したときに、前記仮想線の角度のずれが０
度以上で４５度以下であるとき、各（１１０）面の方向
はさほど異なることがなく、その上に形成される反強磁
性層４はエピタキシャル的な成長をしやすいものと考え
られる。エピタキシャル成長をすると、シードレイヤ２
２と反強磁性層４との界面では、原子どうしが一対一に
対応する整合状態になりやすいと考えられる。ところ
が、本発明では、前記シードレイヤのある領域と、前記
領域とは別の領域、例えばある結晶粒のシードレイヤ上
面と別の結晶粒のシードレイヤ上面の結晶面がほぼ同じ
方向を向いていても、前記結晶面どうしは、前記結晶面
に対し垂直方向の結晶軸を中心として回転しており、前
記結晶面内に存在する、同じ等価な結晶軸の少なくとも
一部（例えば、前記結晶面が｛１１０]面のときは＜０
０１＞軸）が互いに異なる方向を向いた状態にある。
【０１６４】このような状態であると、前記シードレイ
ヤ２２上に形成される反強磁性層４を構成する原子と、
前記シードレイヤ２２を構成する原子とが、界面で一対
一に対応しない状態、いわゆる非整合状態となりやす
い。
ヤ２２上に形成される反強磁性層４を構成する原子と、
前記シードレイヤ２２を構成する原子とが、界面で一対
一に対応しない状態、いわゆる非整合状態となりやす
い。
【０１６５】そして前記シードレイヤ２２と反強磁性層
４とが界面で非整合状態であると、前記反強磁性層４は
適切に不規則格子（面心立方格子）から規則格子（面心
正方格子）に変態しており、前記反強磁性層４と固定磁
性層３間で大きな交換結合磁界を発揮し得るのである。
４とが界面で非整合状態であると、前記反強磁性層４は
適切に不規則格子（面心立方格子）から規則格子（面心
正方格子）に変態しており、前記反強磁性層４と固定磁
性層３間で大きな交換結合磁界を発揮し得るのである。
【０１６６】なお本発明では、前記シードレイヤ２２上
に形成される各層に形成された結晶粒の膜面と平行な方
向における平均結晶粒径は２００Å以上であることが好
ましい。後述する実験によれば、シードレイヤ２２がＣ
ｒで形成された実施例では、前記平均結晶粒径を２００
Å以上にできることが確認されている。
に形成される各層に形成された結晶粒の膜面と平行な方
向における平均結晶粒径は２００Å以上であることが好
ましい。後述する実験によれば、シードレイヤ２２がＣ
ｒで形成された実施例では、前記平均結晶粒径を２００
Å以上にできることが確認されている。
【０１６７】これにより耐エレクトロマイグレーション
の向上を図ることができ通電信頼性を向上させることが
できるとともに、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）や耐熱性など
を従来と同程度、あるいはそれ以上にすることが可能で
ある。
の向上を図ることができ通電信頼性を向上させることが
できるとともに、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）や耐熱性など
を従来と同程度、あるいはそれ以上にすることが可能で
ある。
【０１６８】次に本発明では、前記磁気検出素子を膜厚
方向に平行に切断したときに現れる反強磁性層４の結晶
粒界と前記固定磁性層３の結晶粒界が前記反強磁性層４
と固定磁性層３との界面の少なくとも一部で不連続な状
態になっていることが好ましい。
方向に平行に切断したときに現れる反強磁性層４の結晶
粒界と前記固定磁性層３の結晶粒界が前記反強磁性層４
と固定磁性層３との界面の少なくとも一部で不連続な状
態になっていることが好ましい。
【０１６９】また本発明では、前記磁気検出素子を膜厚
方向に平行に切断したときに現れる反強磁性層４の結晶
粒界と前記シードレイヤ２２の結晶粒界が前記反強磁性
層４とシードレイヤ２２との界面の少なくとも一部で不
連続な状態になっていることが好ましい。
方向に平行に切断したときに現れる反強磁性層４の結晶
粒界と前記シードレイヤ２２の結晶粒界が前記反強磁性
層４とシードレイヤ２２との界面の少なくとも一部で不
連続な状態になっていることが好ましい。
【０１７０】また本発明では、前記反強磁性層４には少
なくとも一部に双晶が形成され、少なくとも一部の前記
双晶には双晶境界が前記シードレイヤ２２との界面と非
平行に形成されていることが好ましい。
なくとも一部に双晶が形成され、少なくとも一部の前記
双晶には双晶境界が前記シードレイヤ２２との界面と非
平行に形成されていることが好ましい。
【０１７１】上記のような関係にある場合、反強磁性層
４と固定磁性層３との界面では、いわゆる非整合状態が
保たれ、前記反強磁性層４は熱処理によって不規則格子
から規則格子に適切な規則変態がなされており、大きな
交換結合磁界を得ることが可能である。
４と固定磁性層３との界面では、いわゆる非整合状態が
保たれ、前記反強磁性層４は熱処理によって不規則格子
から規則格子に適切な規則変態がなされており、大きな
交換結合磁界を得ることが可能である。
【０１７２】上記した関係を得るには、シードレイヤ２
２表面の濡れ性が高いこと、上記した本発明における前
記シードレイヤ２２の結晶配向性が重要である。ただし
それだけではなく、反強磁性層４の組成比や前記シード
レイヤ２２の上に形成される各層の成膜条件を適切に調
整することも重要である。
２表面の濡れ性が高いこと、上記した本発明における前
記シードレイヤ２２の結晶配向性が重要である。ただし
それだけではなく、反強磁性層４の組成比や前記シード
レイヤ２２の上に形成される各層の成膜条件を適切に調
整することも重要である。
【０１７３】既に説明したように前記反強磁性層４を構
成する元素Ｘあるいは元素Ｘ＋Ｘ′の組成比は４５（ａ
ｔ％）以上６０（ａｔ％）以下であることが好ましい。
成する元素Ｘあるいは元素Ｘ＋Ｘ′の組成比は４５（ａ
ｔ％）以上６０（ａｔ％）以下であることが好ましい。
【０１７４】また成膜条件としては、例えばスパッタ成
膜の際に使用されるＡｒガスの圧力を３ｍＴｏｒｒとす
る。また反強磁性層４と固定磁性層３間に交換結合磁界
を発生させるための熱処理温度を２００℃以上で３００
℃以下とし、熱処理時間を２時間以上で１０-6Ｔｏｒｒ
以下の真空中で磁場中熱処理をする。また前記基板とタ
ーゲット間の距離を８０ｍｍとする。
膜の際に使用されるＡｒガスの圧力を３ｍＴｏｒｒとす
る。また反強磁性層４と固定磁性層３間に交換結合磁界
を発生させるための熱処理温度を２００℃以上で３００
℃以下とし、熱処理時間を２時間以上で１０-6Ｔｏｒｒ
以下の真空中で磁場中熱処理をする。また前記基板とタ
ーゲット間の距離を８０ｍｍとする。
【０１７５】上記の反強磁性層４の組成比及び成膜条件
などにより、前記反強磁性層４と固定磁性層３との界
面、反強磁性層４とシードレイヤ２２との界面を適切に
非整合状態にでき、反強磁性層４と固定磁性層３間に１
５．８×１０4（Ａ／ｍ）以上の高い交換結合磁界を得
ることが可能である。
などにより、前記反強磁性層４と固定磁性層３との界
面、反強磁性層４とシードレイヤ２２との界面を適切に
非整合状態にでき、反強磁性層４と固定磁性層３間に１
５．８×１０4（Ａ／ｍ）以上の高い交換結合磁界を得
ることが可能である。
【０１７６】次に前記シードレイヤ２２上に形成される
各層の結晶配向であるが、本発明では、従来のように前
記シードレイヤ２２上の各層の結晶配向が膜面と平行な
方向に優先的に[１１１]配向していなくてもよく、ある
いは[１１１]配向性が弱くてもかまわない。
各層の結晶配向であるが、本発明では、従来のように前
記シードレイヤ２２上の各層の結晶配向が膜面と平行な
方向に優先的に[１１１]配向していなくてもよく、ある
いは[１１１]配向性が弱くてもかまわない。
【０１７７】ところで後述する電子顕微鏡写真でシード
レイヤ上の結晶配向を調べたところ、シードレイヤ２２
の結晶配向（（０−１１）面の配向）と、反強磁性層４
よりも上の各層（固定磁性層３、非磁性材料層２、フリ
ー磁性層１など）の結晶配向（（１１１）面の配向）と
が、膜厚方向にて一致していることがわかったのであ
る。
レイヤ上の結晶配向を調べたところ、シードレイヤ２２
の結晶配向（（０−１１）面の配向）と、反強磁性層４
よりも上の各層（固定磁性層３、非磁性材料層２、フリ
ー磁性層１など）の結晶配向（（１１１）面の配向）と
が、膜厚方向にて一致していることがわかったのであ
る。
【０１７８】これは、おそらく成膜段階において、シー
ドレイヤ２２上に成膜される反強磁性層４、固定磁性層
３、非磁性材料層２、フリー磁性層１などは、前記シー
ドレイヤ２２の結晶配向に倣って成膜されたのである
が、前記シードレイヤ２２と反強磁性層４との界面、お
よび前記反強磁性層４と固定磁性層３との界面では、適
切に非整合状態となっているため、熱処理を施すと、前
記反強磁性層４は不規則格子から規則格子に適切に変態
する。そしてこのとき前記反強磁性層４の結晶配向も変
わるため、熱処理後における前記反強磁性層４の結晶配
向と、前記シードレイヤ２２の結晶配向とは異なるもの
となるが、前記反強磁性層４よりも上の各層の結晶配向
は、熱処理によってもそのまま保たれるため、前記シー
ドレイヤ２２の結晶配向と、前記反強磁性層４よりも上
の各層の結晶配向とが膜厚方向でほぼ一致した状態にあ
るものと考えられる。
ドレイヤ２２上に成膜される反強磁性層４、固定磁性層
３、非磁性材料層２、フリー磁性層１などは、前記シー
ドレイヤ２２の結晶配向に倣って成膜されたのである
が、前記シードレイヤ２２と反強磁性層４との界面、お
よび前記反強磁性層４と固定磁性層３との界面では、適
切に非整合状態となっているため、熱処理を施すと、前
記反強磁性層４は不規則格子から規則格子に適切に変態
する。そしてこのとき前記反強磁性層４の結晶配向も変
わるため、熱処理後における前記反強磁性層４の結晶配
向と、前記シードレイヤ２２の結晶配向とは異なるもの
となるが、前記反強磁性層４よりも上の各層の結晶配向
は、熱処理によってもそのまま保たれるため、前記シー
ドレイヤ２２の結晶配向と、前記反強磁性層４よりも上
の各層の結晶配向とが膜厚方向でほぼ一致した状態にあ
るものと考えられる。
【０１７９】次に前記シードレイヤ２２の結晶構造であ
るが、本発明では体心立方構造（ｂｃｃ構造）である。
従来、前記シードレイヤ２２の結晶構造は面心立方構造
（ｆｃｃ構造）であることが重要視されたが、本発明で
は、このように前記結晶構造が体心立方構造であって
も、前記シードレイヤ２２表面の極めて高い濡れ性によ
り、従来に比べて一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ
*）の向上などを図ることが可能になったのである。
るが、本発明では体心立方構造（ｂｃｃ構造）である。
従来、前記シードレイヤ２２の結晶構造は面心立方構造
（ｆｃｃ構造）であることが重要視されたが、本発明で
は、このように前記結晶構造が体心立方構造であって
も、前記シードレイヤ２２表面の極めて高い濡れ性によ
り、従来に比べて一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ
*）の向上などを図ることが可能になったのである。
【０１８０】上記したシードレイヤ２２の膜構造は、他
の磁気検出素子の構造にも適用可能である。
の磁気検出素子の構造にも適用可能である。
【０１８１】図２以降は、図１に示す磁気検出素子とは
異なる膜構造を有する磁気検出素子である。
異なる膜構造を有する磁気検出素子である。
【０１８２】図２は、本発明における他の磁気検出素子
（スピンバルブ型薄膜素子）の構造を記録媒体との対向
面側から見た部分断面図である。
（スピンバルブ型薄膜素子）の構造を記録媒体との対向
面側から見た部分断面図である。
【０１８３】図２に示すスピンバルブ型薄膜素子では、
下地層６上にトラック幅方向（図示Ｘ方向）にトラック
幅Ｔｗの間隔を開けた一対のシードレイヤ２２が形成さ
れ、前記シードレイヤ２２の上にエクスチェンジバイア
ス層２４，２４が形成されている。
下地層６上にトラック幅方向（図示Ｘ方向）にトラック
幅Ｔｗの間隔を開けた一対のシードレイヤ２２が形成さ
れ、前記シードレイヤ２２の上にエクスチェンジバイア
ス層２４，２４が形成されている。
【０１８４】前記一対のシードレイヤ２２及びエクスチ
ェンジバイアス層２４間は、ＳｉＯ 2やＡｌ2Ｏ3等の絶
縁材料で形成された絶縁層１７によって埋められてい
る。
ェンジバイアス層２４間は、ＳｉＯ 2やＡｌ2Ｏ3等の絶
縁材料で形成された絶縁層１７によって埋められてい
る。
【０１８５】そして前記エクスチェンジバイアス層２４
及び絶縁層１７上にはフリー磁性層１が形成されてい
る。
及び絶縁層１７上にはフリー磁性層１が形成されてい
る。
【０１８６】前記エクスチェンジバイアス層２４はＸ−
Ｍｎ合金、あるいはＸ−Ｍｎ−Ｘ′合金で形成され、前
記元素Ｘあるいは元素Ｘ＋Ｘ′の組成比は４５（ａｔ
％）以上６０（ａｔ％）以下であることが好ましく、よ
り好ましくは４９（ａｔ％）以上５６．５（ａｔ％）以
下である。
Ｍｎ合金、あるいはＸ−Ｍｎ−Ｘ′合金で形成され、前
記元素Ｘあるいは元素Ｘ＋Ｘ′の組成比は４５（ａｔ
％）以上６０（ａｔ％）以下であることが好ましく、よ
り好ましくは４９（ａｔ％）以上５６．５（ａｔ％）以
下である。
【０１８７】前記フリー磁性層１の両側端部では、エク
スチェンジバイアス層２４間での交換結合磁界により図
示Ｘ方向に単磁区化され、フリー磁性層１のトラック幅
Ｔｗ領域の磁化は、外部磁界に対して反応する程度に図
示Ｘ方向に適性に揃えられている。
スチェンジバイアス層２４間での交換結合磁界により図
示Ｘ方向に単磁区化され、フリー磁性層１のトラック幅
Ｔｗ領域の磁化は、外部磁界に対して反応する程度に図
示Ｘ方向に適性に揃えられている。
【０１８８】図２に示すように前記フリー磁性層１の上
には非磁性材料層２が形成され、さらに前記非磁性材料
層２の上には固定磁性層３が形成されている。さらに前
記固定磁性層３の上には反強磁性層４、保護層７が形成
される。
には非磁性材料層２が形成され、さらに前記非磁性材料
層２の上には固定磁性層３が形成されている。さらに前
記固定磁性層３の上には反強磁性層４、保護層７が形成
される。
【０１８９】この実施形態においても前記シードレイヤ
２２は、Ｃｒで形成され、前記シードレイヤ２２は少な
くとも結晶質相を有しており、少なくとも前記シードレ
イヤ２２のある領域における結晶面の方向と、前記領域
とは別の領域における結晶面の方向とが異なった方向を
向いている。例えば、ある結晶粒の前記シードレイヤ２
２上面での結晶面の方向が、別の結晶粒の前記シードレ
イヤ２２上面での結晶面の方向と異なった方向を向いて
いる。
２２は、Ｃｒで形成され、前記シードレイヤ２２は少な
くとも結晶質相を有しており、少なくとも前記シードレ
イヤ２２のある領域における結晶面の方向と、前記領域
とは別の領域における結晶面の方向とが異なった方向を
向いている。例えば、ある結晶粒の前記シードレイヤ２
２上面での結晶面の方向が、別の結晶粒の前記シードレ
イヤ２２上面での結晶面の方向と異なった方向を向いて
いる。
【０１９０】本発明では、上記の結晶配向状態を有する
Ｃｒでシードレイヤ２２を形成することで、前記シード
レイヤ２２表面の濡れ性を従来に比べて飛躍的に高める
ことができ、シードレイヤ２２上の各層の結晶粒径を大
きくでき、したがってフリー磁性層１における一方向性
交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）を大きくすることができ
ると共に、前記シードレイヤ２２上に形成される各層の
表面の平滑性を向上させることができる。
Ｃｒでシードレイヤ２２を形成することで、前記シード
レイヤ２２表面の濡れ性を従来に比べて飛躍的に高める
ことができ、シードレイヤ２２上の各層の結晶粒径を大
きくでき、したがってフリー磁性層１における一方向性
交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）を大きくすることができ
ると共に、前記シードレイヤ２２上に形成される各層の
表面の平滑性を向上させることができる。
【０１９１】従って本発明によれば、耐エレクトロマイ
グレーションに代表される通電信頼性を向上させること
ができると共に、前記フリー磁性層１と固定磁性層３間
の静磁結合（トポロジカルカップリング）による強磁性
的な結合磁界（層間結合磁界）Ｈinを小さくでき、再生
波形の非対称性（アシンメトリー）を小さくすることが
できる。
グレーションに代表される通電信頼性を向上させること
ができると共に、前記フリー磁性層１と固定磁性層３間
の静磁結合（トポロジカルカップリング）による強磁性
的な結合磁界（層間結合磁界）Ｈinを小さくでき、再生
波形の非対称性（アシンメトリー）を小さくすることが
できる。
【０１９２】なお前記シードレイヤ２２の膜厚などにつ
いては図１と同じであるので、そちらを参照されたい。
いては図１と同じであるので、そちらを参照されたい。
【０１９３】図３は本発明におけるデュアルスピンバル
ブ型薄膜素子の構造を示す部分断面図である。
ブ型薄膜素子の構造を示す部分断面図である。
【０１９４】図３に示すように、下から下地層６、シー
ドレイヤ２２、反強磁性層４、固定磁性層３、非磁性材
料層２、およびフリー磁性層１が連続して積層されてい
る。前記フリー磁性層１は３層膜で形成され、例えばＣ
ｏ膜１０，１０とＮｉＦｅ合金膜９で構成される。さら
に前記フリー磁性層１の上には、非磁性材料層２、固定
磁性層３、反強磁性層４、および保護層７が連続して積
層されている。
ドレイヤ２２、反強磁性層４、固定磁性層３、非磁性材
料層２、およびフリー磁性層１が連続して積層されてい
る。前記フリー磁性層１は３層膜で形成され、例えばＣ
ｏ膜１０，１０とＮｉＦｅ合金膜９で構成される。さら
に前記フリー磁性層１の上には、非磁性材料層２、固定
磁性層３、反強磁性層４、および保護層７が連続して積
層されている。
【０１９５】また、下地層６から保護層７までの多層膜
の両側にはハードバイアス層５，５、電極層８，８が積
層されている。なお、各層は図１で説明した材質と同じ
材質で形成されている。
の両側にはハードバイアス層５，５、電極層８，８が積
層されている。なお、各層は図１で説明した材質と同じ
材質で形成されている。
【０１９６】この実施例では、フリー磁性層１よりも図
示下側に位置する反強磁性層４の下にシードレイヤ２２
が形成されている。さらに前記反強磁性層４を構成する
元素Ｘあるいは元素Ｘ＋Ｘ′の組成比は、４５（ａｔ
％）以上６０（ａｔ％）以下で形成されることが好まし
く、より好ましくは４９（ａｔ％）以上５６．５（ａｔ
％）以下である。
示下側に位置する反強磁性層４の下にシードレイヤ２２
が形成されている。さらに前記反強磁性層４を構成する
元素Ｘあるいは元素Ｘ＋Ｘ′の組成比は、４５（ａｔ
％）以上６０（ａｔ％）以下で形成されることが好まし
く、より好ましくは４９（ａｔ％）以上５６．５（ａｔ
％）以下である。
【０１９７】この実施形態においても前記シードレイヤ
２２は、Ｃｒで形成され、前記シードレイヤ２２は少な
くとも結晶質相を有しており、少なくとも前記シードレ
イヤ２２のある領域における結晶面の方向と、前記領域
とは別の領域における結晶面の方向とが異なった方向を
向いている。例えば、ある結晶粒の前記シードレイヤ２
２上面での結晶面の方向が、別の結晶粒の前記シードレ
イヤ２２上面での結晶面の方向と異なった方向を向いて
いる。
２２は、Ｃｒで形成され、前記シードレイヤ２２は少な
くとも結晶質相を有しており、少なくとも前記シードレ
イヤ２２のある領域における結晶面の方向と、前記領域
とは別の領域における結晶面の方向とが異なった方向を
向いている。例えば、ある結晶粒の前記シードレイヤ２
２上面での結晶面の方向が、別の結晶粒の前記シードレ
イヤ２２上面での結晶面の方向と異なった方向を向いて
いる。
【０１９８】本発明では、上記の結晶配向状態を有する
Ｃｒでシードレイヤ２２を形成することで、前記シード
レイヤ２２表面の濡れ性を従来に比べて高めることがで
き、前記シードレイヤ２２上の各層の結晶粒径を従来よ
りも大きくでき、したがって固定磁性層３における一方
向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）を大きくできると共
に、前記シードレイヤ２２上に形成される各層の表面の
平滑性を向上させることができる。また抵抗変化率（Δ
Ｒ／Ｒ）を従来と同程度、あるいはそれ以上得ることが
できる。
Ｃｒでシードレイヤ２２を形成することで、前記シード
レイヤ２２表面の濡れ性を従来に比べて高めることがで
き、前記シードレイヤ２２上の各層の結晶粒径を従来よ
りも大きくでき、したがって固定磁性層３における一方
向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）を大きくできると共
に、前記シードレイヤ２２上に形成される各層の表面の
平滑性を向上させることができる。また抵抗変化率（Δ
Ｒ／Ｒ）を従来と同程度、あるいはそれ以上得ることが
できる。
【０１９９】従って本発明によれば、耐エレクトロマイ
グレーションに代表される通電信頼性を向上させること
ができると共に、前記フリー磁性層１と固定磁性層３間
の静磁結合（トポロジカルカップリング）による強磁性
的な結合磁界（層間結合磁界）Ｈinを小さくでき、磁気
ヘッドの再生波形の非対称性（アシンメトリー）を小さ
くすることができ、また鏡面反射層が設けられている場
合には、前記鏡面反射層の鏡面反射率を向上させ、抵抗
変化率の向上を図ることができる。
グレーションに代表される通電信頼性を向上させること
ができると共に、前記フリー磁性層１と固定磁性層３間
の静磁結合（トポロジカルカップリング）による強磁性
的な結合磁界（層間結合磁界）Ｈinを小さくでき、磁気
ヘッドの再生波形の非対称性（アシンメトリー）を小さ
くすることができ、また鏡面反射層が設けられている場
合には、前記鏡面反射層の鏡面反射率を向上させ、抵抗
変化率の向上を図ることができる。
【０２００】上記した効果を有する本発明におけるスピ
ンバルブ型薄膜素子では、今後の高記録密度化におい
て、前記磁気検出素子に流れるセンス電流密度が大きく
なっても前記高記録密度化に十分に対応可能なスピンバ
ルブ型薄膜素子を製造することが可能である。
ンバルブ型薄膜素子では、今後の高記録密度化におい
て、前記磁気検出素子に流れるセンス電流密度が大きく
なっても前記高記録密度化に十分に対応可能なスピンバ
ルブ型薄膜素子を製造することが可能である。
【０２０１】なお前記シードレイヤ２２の膜厚等に関し
ては図１と同じであるので、そちらを参照されたい。
ては図１と同じであるので、そちらを参照されたい。
【０２０２】図４は本発明における異方性磁気抵抗効果
型素子（ＡＭＲ素子）を記録媒体との対向面と平行な方
向から切断した部分断面図である。
型素子（ＡＭＲ素子）を記録媒体との対向面と平行な方
向から切断した部分断面図である。
【０２０３】図４では、下地層６上にトラック幅方向
（図示Ｘ方向）にトラック幅Ｔｗの間隔を開けて一対の
シードレイヤ２２が形成されている。前記シードレイヤ
２２上にはエクスチェンジバイアス層２１，２１が形成
され、前記一対のシードレイヤ２２及びエクスチェンジ
バイアス層２１，２１間がＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3等の絶縁
材料で形成された絶縁層２６によって埋められている。
（図示Ｘ方向）にトラック幅Ｔｗの間隔を開けて一対の
シードレイヤ２２が形成されている。前記シードレイヤ
２２上にはエクスチェンジバイアス層２１，２１が形成
され、前記一対のシードレイヤ２２及びエクスチェンジ
バイアス層２１，２１間がＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3等の絶縁
材料で形成された絶縁層２６によって埋められている。
【０２０４】そして前記エクスチェンジバイアス層２
１，２１及び前記絶縁層２６上に、磁気抵抗層（ＭＲ
層）２０、非磁性層（ＳＨＵＮＴ層）１９、及び軟磁性
層（ＳＡＬ層）１８が積層される。
１，２１及び前記絶縁層２６上に、磁気抵抗層（ＭＲ
層）２０、非磁性層（ＳＨＵＮＴ層）１９、及び軟磁性
層（ＳＡＬ層）１８が積層される。
【０２０５】上記した図４に示すＡＭＲ型薄膜素子で
は、前記エクスチェンジバイアス層２１，２１と磁気抵
抗層２０との界面で発生する交換結合磁界により、図４
に示す磁気抵抗層２０のＥ領域が、図示Ｘ方向に単磁区
化される。そしてこれに誘発されて前記磁気抵抗層２０
のＤ領域の磁化が図示Ｘ方向に揃えられる。また、検出
電流が磁気抵抗層２０を流れる際に発生する電流磁界
が、軟磁性層１８にＹ方向に印加され、軟磁性層１８が
もたらす静磁結合エネルギーにより、磁気抵抗層２０の
Ｄ領域に横バイアス磁界がＹ方向に与えられる。Ｘ方向
に単磁区化された磁気抵抗層２０のＤ領域にこの横バイ
アス層が与えられることにより、磁気抵抗層２０のＤ領
域の磁界変化に対する抵抗変化（磁気抵抗効果特性：Ｈ
―Ｒ効果特性）が直線性を有する状態に設定される。
は、前記エクスチェンジバイアス層２１，２１と磁気抵
抗層２０との界面で発生する交換結合磁界により、図４
に示す磁気抵抗層２０のＥ領域が、図示Ｘ方向に単磁区
化される。そしてこれに誘発されて前記磁気抵抗層２０
のＤ領域の磁化が図示Ｘ方向に揃えられる。また、検出
電流が磁気抵抗層２０を流れる際に発生する電流磁界
が、軟磁性層１８にＹ方向に印加され、軟磁性層１８が
もたらす静磁結合エネルギーにより、磁気抵抗層２０の
Ｄ領域に横バイアス磁界がＹ方向に与えられる。Ｘ方向
に単磁区化された磁気抵抗層２０のＤ領域にこの横バイ
アス層が与えられることにより、磁気抵抗層２０のＤ領
域の磁界変化に対する抵抗変化（磁気抵抗効果特性：Ｈ
―Ｒ効果特性）が直線性を有する状態に設定される。
【０２０６】記録媒体の移動方向はＺ方向であり、図示
Ｙ方向に漏れ磁界が与えられると、磁気抵抗層２０のＤ
領域の抵抗値が変化し、これが電圧変化として検出され
る。
Ｙ方向に漏れ磁界が与えられると、磁気抵抗層２０のＤ
領域の抵抗値が変化し、これが電圧変化として検出され
る。
【０２０７】この実施形態においても前記シードレイヤ
２２は、Ｃｒで形成され、前記シードレイヤ２２は少な
くとも結晶質相を有しており、少なくとも前記シードレ
イヤ２２のある領域における結晶面の方向と、前記領域
とは別の領域における結晶面の方向とが異なった方向を
向いている。例えば、ある結晶粒の前記シードレイヤ２
２上面での結晶面の方向が、別の結晶粒の前記シードレ
イヤ２２上面での結晶面の方向と異なった方向を向いて
いる。
２２は、Ｃｒで形成され、前記シードレイヤ２２は少な
くとも結晶質相を有しており、少なくとも前記シードレ
イヤ２２のある領域における結晶面の方向と、前記領域
とは別の領域における結晶面の方向とが異なった方向を
向いている。例えば、ある結晶粒の前記シードレイヤ２
２上面での結晶面の方向が、別の結晶粒の前記シードレ
イヤ２２上面での結晶面の方向と異なった方向を向いて
いる。
【０２０８】本発明では、上記の結晶配向状態を有する
Ｃｒでシードレイヤ２２を形成することで、前記シード
レイヤ２２表面の濡れ性を従来に比べて高めることがで
き、前記シードレイヤ２２上の各層の結晶粒径を従来よ
りも大きくすることができ、したがって磁気抵抗層２０
における一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）を増大
させることができると共に、前記シードレイヤ２２上に
形成される各層の表面の平滑性を向上させることができ
る。
Ｃｒでシードレイヤ２２を形成することで、前記シード
レイヤ２２表面の濡れ性を従来に比べて高めることがで
き、前記シードレイヤ２２上の各層の結晶粒径を従来よ
りも大きくすることができ、したがって磁気抵抗層２０
における一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）を増大
させることができると共に、前記シードレイヤ２２上に
形成される各層の表面の平滑性を向上させることができ
る。
【０２０９】従って本発明によれば、耐エレクトロマイ
グレーションに代表される通電信頼性を向上させること
ができると共に、前記磁気抵抗層２０と軟磁性層１８間
の静磁結合（トポロジカルカップリング）による強磁性
的な結合磁界（層間結合磁界）Ｈinを小さくでき、再生
波形の非対称性（アシンメトリー）を小さくすることが
できる。
グレーションに代表される通電信頼性を向上させること
ができると共に、前記磁気抵抗層２０と軟磁性層１８間
の静磁結合（トポロジカルカップリング）による強磁性
的な結合磁界（層間結合磁界）Ｈinを小さくでき、再生
波形の非対称性（アシンメトリー）を小さくすることが
できる。
【０２１０】上記した効果を有する本発明における磁気
検出素子では、今後の高記録密度化において、前記磁気
検出素子に流れるセンス電流密度が大きくなっても前記
高記録密度化に十分に対応可能なＡＭＲ型薄膜素子を製
造することが可能である。
検出素子では、今後の高記録密度化において、前記磁気
検出素子に流れるセンス電流密度が大きくなっても前記
高記録密度化に十分に対応可能なＡＭＲ型薄膜素子を製
造することが可能である。
【０２１１】なお前記シードレイヤ２２の膜厚等に関し
ては図１と同じであるのでそちらを参照されたい。
ては図１と同じであるのでそちらを参照されたい。
【０２１２】図５は、図１から図４に示す磁気検出素子
が形成された読み取りヘッドの構造を記録媒体との対向
面側から見た断面図である。
が形成された読み取りヘッドの構造を記録媒体との対向
面側から見た断面図である。
【０２１３】符号４０は、例えばＮｉＦｅ合金などで形
成された下部シールド層であり、この下部シールド層４
０の上に下部ギャップ層４１が形成されている。また下
部ギャップ層４１の上には、図１ないし図４に示す磁気
検出素子４２が形成されており、さらに前記磁気検出素
子４２の上には、上部ギャップ層４３が形成され、前記
上部ギャップ層４３の上には、ＮｉＦｅ合金などで形成
された上部シールド層４４が形成されている。
成された下部シールド層であり、この下部シールド層４
０の上に下部ギャップ層４１が形成されている。また下
部ギャップ層４１の上には、図１ないし図４に示す磁気
検出素子４２が形成されており、さらに前記磁気検出素
子４２の上には、上部ギャップ層４３が形成され、前記
上部ギャップ層４３の上には、ＮｉＦｅ合金などで形成
された上部シールド層４４が形成されている。
【０２１４】前記下部ギャップ層４１及び上部ギャップ
層４３は、例えばＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ 3（アルミナ）など
の絶縁材料によって形成されている。図５に示すよう
に、下部ギャップ層４１から上部ギャップ層４３までの
長さがギャップ長Ｇｌであり、このギャップ長Ｇｌが小
さいほど高記録密度化に対応できるものとなっている。
層４３は、例えばＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ 3（アルミナ）など
の絶縁材料によって形成されている。図５に示すよう
に、下部ギャップ層４１から上部ギャップ層４３までの
長さがギャップ長Ｇｌであり、このギャップ長Ｇｌが小
さいほど高記録密度化に対応できるものとなっている。
【０２１５】本発明では前記反強磁性層４の膜厚を小さ
くしてもなお大きな交換結合磁界を発生させることがで
きる。前記反強磁性層４の膜厚は、例えば７０Å以上で
形成され、３００Å程度の膜厚であった従来の反強磁性
層に比べて前記反強磁性層４の膜厚を十分に小さくでき
る。よって狭ギャップ化により高記録密度化に対応可能
な薄膜磁気ヘッドを製造することが可能になっている。
くしてもなお大きな交換結合磁界を発生させることがで
きる。前記反強磁性層４の膜厚は、例えば７０Å以上で
形成され、３００Å程度の膜厚であった従来の反強磁性
層に比べて前記反強磁性層４の膜厚を十分に小さくでき
る。よって狭ギャップ化により高記録密度化に対応可能
な薄膜磁気ヘッドを製造することが可能になっている。
【０２１６】なお前記上部シールド層４４の上には書き
込み用のインダクティブヘッドが形成されていてもよ
い。
込み用のインダクティブヘッドが形成されていてもよ
い。
【０２１７】なお本発明における磁気検出素子は、ハー
ドディスク装置内に内臓される磁気ヘッド以外にも磁気
センサなどに利用可能である。
ドディスク装置内に内臓される磁気ヘッド以外にも磁気
センサなどに利用可能である。
【０２１８】次に本発明における磁気検出素子の製造方
法について以下に説明する。本発明では、まず前記下地
層６上にシードレイヤ２２をスパッタ成膜する。前記下
地層６は、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗの
うち少なくとも１種以上の元素で形成されていることが
好ましい。下地層６の形成により、その上に形成される
シードレイヤ２２を緻密な膜として形成でき、前記シー
ドレイヤ２２表面の濡れ性を適切に向上させることが可
能になる。
法について以下に説明する。本発明では、まず前記下地
層６上にシードレイヤ２２をスパッタ成膜する。前記下
地層６は、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗの
うち少なくとも１種以上の元素で形成されていることが
好ましい。下地層６の形成により、その上に形成される
シードレイヤ２２を緻密な膜として形成でき、前記シー
ドレイヤ２２表面の濡れ性を適切に向上させることが可
能になる。
【０２１９】前記シードレイヤ２２をスパッタ成膜する
ときは、Ｃｒで形成されたターゲットを使用する。
ときは、Ｃｒで形成されたターゲットを使用する。
【０２２０】前記シードレイヤ２２をスパッタ成膜する
とき、前記シードレイヤ２２のスパッタ成膜時における
基板２５の温度を２０〜１００℃とし、また基板２５と
ターゲット間の距離を４０〜８０ｍｍとし、またスパッ
タ成膜時に導入されるＡｒガスの圧力を０．５〜３ｍＴ
ｏｒｒ（０．０６７〜０．４Ｐａ）とすることが好まし
い。
とき、前記シードレイヤ２２のスパッタ成膜時における
基板２５の温度を２０〜１００℃とし、また基板２５と
ターゲット間の距離を４０〜８０ｍｍとし、またスパッ
タ成膜時に導入されるＡｒガスの圧力を０．５〜３ｍＴ
ｏｒｒ（０．０６７〜０．４Ｐａ）とすることが好まし
い。
【０２２１】また本発明では、前記シードレイヤ２２を
１５Å以上で６０Å以下の膜厚で形成する。この膜厚と
上記した成膜条件によって前記シードレイヤ２２に形成
された、前記シードレイヤ２２のある領域における結晶
面の方向と、前記領域とは別の領域における結晶面の方
向とを異ならせることができる。例えば、ある結晶粒の
前記シードレイヤ２２上面での結晶面の方向が、別の結
晶粒の前記シードレイヤ２２上面での結晶面の方向と異
なった方向を向かせることができる。
１５Å以上で６０Å以下の膜厚で形成する。この膜厚と
上記した成膜条件によって前記シードレイヤ２２に形成
された、前記シードレイヤ２２のある領域における結晶
面の方向と、前記領域とは別の領域における結晶面の方
向とを異ならせることができる。例えば、ある結晶粒の
前記シードレイヤ２２上面での結晶面の方向が、別の結
晶粒の前記シードレイヤ２２上面での結晶面の方向と異
なった方向を向かせることができる。
【０２２２】前記シードレイヤ２２の膜厚が１５Åより
も小さいと膜成長が不十分で密度が疎になって均一な膜
厚に成長できないため、濡れ性や平坦化性が発揮でき
ず、前記シードレイヤの上に積層される反強磁性層／強
磁性層の結晶配向性、平均結晶粒径が小さく、抵抗変化
率（ΔＲ／Ｒ）や、一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ
*）が小さく、また層間結合磁界Ｈinが大きくなる。
も小さいと膜成長が不十分で密度が疎になって均一な膜
厚に成長できないため、濡れ性や平坦化性が発揮でき
ず、前記シードレイヤの上に積層される反強磁性層／強
磁性層の結晶配向性、平均結晶粒径が小さく、抵抗変化
率（ΔＲ／Ｒ）や、一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ
*）が小さく、また層間結合磁界Ｈinが大きくなる。
【０２２３】また前記シードレイヤ２２の膜厚が６０Å
よりも大きくなると、前記シードレイヤ２２への電流の
分流が大きくなり抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が急激に低下
して好ましくない。
よりも大きくなると、前記シードレイヤ２２への電流の
分流が大きくなり抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が急激に低下
して好ましくない。
【０２２４】前記シードレイヤ２２の膜厚を１５Å以上
で６０Å以下にすれば、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を９％
以上にでき、また一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ
*）を約１１．８５×１０4（Ａ／ｍ）以上にできる。ま
た前記シードレイヤ２２には適切に結晶質相を含めるこ
とができる。前記結晶質相は例えば体心立方構造（ｂｃ
ｃ構造）である。
で６０Å以下にすれば、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を９％
以上にでき、また一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ
*）を約１１．８５×１０4（Ａ／ｍ）以上にできる。ま
た前記シードレイヤ２２には適切に結晶質相を含めるこ
とができる。前記結晶質相は例えば体心立方構造（ｂｃ
ｃ構造）である。
【０２２５】また、前記シードレイヤ２２の下に前記下
地層６が形成されるとき、前記シードレイヤ２２の膜厚
は、２０Å以上で６０Å以下で形成されることがより好
ましい。前記シードレイヤ２２の膜厚を２０Å以上にす
ることで均一で緻密な膜成長をさせることができ、濡れ
性をより適切に向上させることができる。
地層６が形成されるとき、前記シードレイヤ２２の膜厚
は、２０Å以上で６０Å以下で形成されることがより好
ましい。前記シードレイヤ２２の膜厚を２０Å以上にす
ることで均一で緻密な膜成長をさせることができ、濡れ
性をより適切に向上させることができる。
【０２２６】前記シードレイヤ２２の膜厚を２０Å以上
で６０Å以下にすることで、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を
９％以上にでき、また一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅ
ｘ*）を１５．８×１０4（Ａ／ｍ）以上にできる。また
層間結合磁界Ｈinを限りなく０（Ａ／ｍ）に近づけるこ
とができる。
で６０Å以下にすることで、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を
９％以上にでき、また一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅ
ｘ*）を１５．８×１０4（Ａ／ｍ）以上にできる。また
層間結合磁界Ｈinを限りなく０（Ａ／ｍ）に近づけるこ
とができる。
【０２２７】次に、前記シードレイヤ２２の下に前記下
地層６が形成されるとき、前記シードレイヤ２２の膜厚
は、５０Å以上で６０Å以下で形成されることがさらに
好ましい。
地層６が形成されるとき、前記シードレイヤ２２の膜厚
は、５０Å以上で６０Å以下で形成されることがさらに
好ましい。
【０２２８】前記シードレイヤの膜厚を５０Å以上にす
ることで、前記シードレイヤの結晶構造を完全に結晶質
相のみで構成でき、少なくとも前記シードレイヤのある
領域における結晶面の方向と、前記領域とは別の領域に
おける結晶面の方向とが異なった方向を向いているもの
とすることができる。また、異なった方向を向いている
前記結晶面は、それぞれの前記結晶面に対する垂直方向
の結晶軸を中心として回転しており、前記結晶面内に存
在する、同じ等価な結晶軸の少なくとも一部（例えば、
前記結晶面が｛１１０]面のときは＜００１＞軸）が互
いに異なる方向を向いた状態となるようにできる。な
お、前記結晶質相の結晶構造は体心立方構造（ｂｃｃ構
造）である。
ることで、前記シードレイヤの結晶構造を完全に結晶質
相のみで構成でき、少なくとも前記シードレイヤのある
領域における結晶面の方向と、前記領域とは別の領域に
おける結晶面の方向とが異なった方向を向いているもの
とすることができる。また、異なった方向を向いている
前記結晶面は、それぞれの前記結晶面に対する垂直方向
の結晶軸を中心として回転しており、前記結晶面内に存
在する、同じ等価な結晶軸の少なくとも一部（例えば、
前記結晶面が｛１１０]面のときは＜００１＞軸）が互
いに異なる方向を向いた状態となるようにできる。な
お、前記結晶質相の結晶構造は体心立方構造（ｂｃｃ構
造）である。
【０２２９】上記のように、前記シードレイヤの膜厚を
５０Å以上で６０Å以下にすることで、抵抗変化率（Δ
Ｒ／Ｒ）を９％以上にでき、また一方向性交換バイアス
磁界（Ｈｅｘ*）を約１５．８×１０4（Ａ／ｍ）以上に
でき、また層間結合磁界Ｈinを限りなく０（Ａ／ｍ）に
近づけることができる。
５０Å以上で６０Å以下にすることで、抵抗変化率（Δ
Ｒ／Ｒ）を９％以上にでき、また一方向性交換バイアス
磁界（Ｈｅｘ*）を約１５．８×１０4（Ａ／ｍ）以上に
でき、また層間結合磁界Ｈinを限りなく０（Ａ／ｍ）に
近づけることができる。
【０２３０】次に前記シードレイヤ２２の上に反強磁性
層４をスパッタ成膜する。本発明では、前記反強磁性層
４を、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でスパッタ成膜すること
が好ましい。
層４をスパッタ成膜する。本発明では、前記反強磁性層
４を、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でスパッタ成膜すること
が好ましい。
【０２３１】また本発明では前記反強磁性層４を、Ｘ−
Ｍｎ−Ｘ′合金（ただし元素Ｘ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋ
ｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，
Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇ
ａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｉｒ，Ｓ
ｎ，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）でスパッタ
成膜してもよい。
Ｍｎ−Ｘ′合金（ただし元素Ｘ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋ
ｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，
Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇ
ａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｉｒ，Ｓ
ｎ，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）でスパッタ
成膜してもよい。
【０２３２】また本発明では、前記元素Ｘあるいは元素
Ｘ＋Ｘ′の組成比を、４５（ａｔ％）以上６０（ａｔ
％）以下とすることが好ましい。
Ｘ＋Ｘ′の組成比を、４５（ａｔ％）以上６０（ａｔ
％）以下とすることが好ましい。
【０２３３】さらに前記反強磁性層４の上に固定磁性層
３、非磁性材料層２、フリー磁性層１、バックド層１５
及び保護層７を成膜する。
３、非磁性材料層２、フリー磁性層１、バックド層１５
及び保護層７を成膜する。
【０２３４】本発明では上記したように、前記シードレ
イヤ２２は、Ｃｒで形成されて少なくとも結晶質相を有
しており、少なくとも前記シードレイヤ２２のある領域
における結晶面の方向と、前記領域とは別の領域におけ
る結晶面の方向とが異なった方向を向いている。例え
ば、ある結晶粒の前記シードレイヤ２２上面での結晶面
の方向が、別の結晶粒の前記シードレイヤ２２上面での
結晶面の方向と異なった方向を向いている。
イヤ２２は、Ｃｒで形成されて少なくとも結晶質相を有
しており、少なくとも前記シードレイヤ２２のある領域
における結晶面の方向と、前記領域とは別の領域におけ
る結晶面の方向とが異なった方向を向いている。例え
ば、ある結晶粒の前記シードレイヤ２２上面での結晶面
の方向が、別の結晶粒の前記シードレイヤ２２上面での
結晶面の方向と異なった方向を向いている。
【０２３５】従って、前記シードレイヤ２２表面の濡れ
性を従来よりも十分に高めることができ、前記シードレ
イヤ２２上に形成される各層を層状成長させやすくで
き、また結晶粒径が従来よりも増大することから、その
後の工程で施される熱処理工程で、前記固定磁性層３に
おける一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）、抵抗変
化率（ΔＲ／Ｒ）を従来に比べて大きくすることができ
るとともに、前記シードレイヤ２２上に形成される各層
の表面の平滑性を向上させることができるため、固定磁
性層３とフリー磁性層１間で作用する層間結合磁界Ｈin
を小さくすることができ、再生波形の非対称性（アシン
メトリー）が小さい磁気検出素子を製造することが可能
になる。
性を従来よりも十分に高めることができ、前記シードレ
イヤ２２上に形成される各層を層状成長させやすくで
き、また結晶粒径が従来よりも増大することから、その
後の工程で施される熱処理工程で、前記固定磁性層３に
おける一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）、抵抗変
化率（ΔＲ／Ｒ）を従来に比べて大きくすることができ
るとともに、前記シードレイヤ２２上に形成される各層
の表面の平滑性を向上させることができるため、固定磁
性層３とフリー磁性層１間で作用する層間結合磁界Ｈin
を小さくすることができ、再生波形の非対称性（アシン
メトリー）が小さい磁気検出素子を製造することが可能
になる。
【０２３６】
【実施例】本発明では、Ｃｒで形成されたシードレイヤ
を用いた実施例、およびＮｉＦｅＣｒで形成されたシー
ドレイヤを用いた比較例を用い、シードレイヤの膜構造
や前記シードレイヤ上に形成される反強磁性層の結晶状
態などを調べた。
を用いた実施例、およびＮｉＦｅＣｒで形成されたシー
ドレイヤを用いた比較例を用い、シードレイヤの膜構造
や前記シードレイヤ上に形成される反強磁性層の結晶状
態などを調べた。
【０２３７】実施例の膜構成は下から、Ｓｉ基板／アル
ミナ（１０００）／シードレイヤ：Ｃｒ（６０）／反強
磁性層：Ｐｔ50at%Ｍｎ50at%（１２０）／固定磁性層：
［Ｃｏ90at%Ｆｅ10at%（１６）／Ｒｕ（９）／Ｃｏ
90at%Ｆｅ10at%（２２）］／非磁性材料層：Ｃｕ（２
１）／フリー磁性層：［Ｃｏ90at%Ｆｅ10at%（１０）／
Ｎｉ80at%Ｆｅ20at%（１８）］／バックド層：Ｃｕ（１
０）／保護層：Ｔａ（３０）であった。なお括弧書きは
膜厚を示しており、単位はオングストロームである。
ミナ（１０００）／シードレイヤ：Ｃｒ（６０）／反強
磁性層：Ｐｔ50at%Ｍｎ50at%（１２０）／固定磁性層：
［Ｃｏ90at%Ｆｅ10at%（１６）／Ｒｕ（９）／Ｃｏ
90at%Ｆｅ10at%（２２）］／非磁性材料層：Ｃｕ（２
１）／フリー磁性層：［Ｃｏ90at%Ｆｅ10at%（１０）／
Ｎｉ80at%Ｆｅ20at%（１８）］／バックド層：Ｃｕ（１
０）／保護層：Ｔａ（３０）であった。なお括弧書きは
膜厚を示しており、単位はオングストロームである。
【０２３８】各膜をスパッタ成膜した後、約８００ｋ
（Ａ／ｍ）の磁場中で、２９０℃で約４時間の熱処理を
施した。
（Ａ／ｍ）の磁場中で、２９０℃で約４時間の熱処理を
施した。
【０２３９】次に比較例の膜構成は下から、Ｓｉ基板／
アルミナ（１０００）／下地層：Ｔａ（３２）／シード
レイヤ：（Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2）60at%Ｃｒ40at%／反強磁性
層：Ｐｔ50at%Ｍｎ50at%（２００）／固定磁性層：[Ｃ
ｏ90at%Ｆｅ10at%（１５）／Ｒｕ（９）／Ｃｏ90at%Ｆ
ｅ10at%（２２）]／非磁性材料層：Ｃｕ（２１）／フリ
ー磁性層：[Ｃｏ90at%Ｆｅ10at%（１０）／Ｎｉ80at%Ｆ
ｅ20at%（３２）]／バックド層：Ｃｕ（１７）／保護
層：Ｔａ（２０）であった。なお括弧書きは膜厚を示し
ており、単位はオングストロームである。
アルミナ（１０００）／下地層：Ｔａ（３２）／シード
レイヤ：（Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2）60at%Ｃｒ40at%／反強磁性
層：Ｐｔ50at%Ｍｎ50at%（２００）／固定磁性層：[Ｃ
ｏ90at%Ｆｅ10at%（１５）／Ｒｕ（９）／Ｃｏ90at%Ｆ
ｅ10at%（２２）]／非磁性材料層：Ｃｕ（２１）／フリ
ー磁性層：[Ｃｏ90at%Ｆｅ10at%（１０）／Ｎｉ80at%Ｆ
ｅ20at%（３２）]／バックド層：Ｃｕ（１７）／保護
層：Ｔａ（２０）であった。なお括弧書きは膜厚を示し
ており、単位はオングストロームである。
【０２４０】各層をスパッタ成膜した後、約８００ｋ
（Ａ／ｍ）の磁場中で、２９０℃で約４時間の熱処理を
施した。
（Ａ／ｍ）の磁場中で、２９０℃で約４時間の熱処理を
施した。
【０２４１】図６は、上記した実施例の膜構成における
磁気検出素子の透過電子顕微鏡写真であり、図７は、図
６に示した写真の一部を模式図的に示したものである。
磁気検出素子の透過電子顕微鏡写真であり、図７は、図
６に示した写真の一部を模式図的に示したものである。
【０２４２】図６、７に示すように、Ｃｒで形成された
シードレイヤ上に形成された反強磁性層、およびその上
に形成された固定磁性層などの各層の表面はうねりが小
さく各層表面の平滑性は非常に優れた状態であることが
わかった。
シードレイヤ上に形成された反強磁性層、およびその上
に形成された固定磁性層などの各層の表面はうねりが小
さく各層表面の平滑性は非常に優れた状態であることが
わかった。
【０２４３】また前記シードレイヤ２２上に形成された
各層の膜面と平行な方向における平均結晶粒径は概ね２
００Å程度に大きく成長していることがわかった。
各層の膜面と平行な方向における平均結晶粒径は概ね２
００Å程度に大きく成長していることがわかった。
【０２４４】また図６、７に示すように、前記反強磁性
層に形成された結晶粒界と、その上に形成された固定磁
性層などに形成された結晶粒界は、界面で不連続になっ
ていることがわかる。
層に形成された結晶粒界と、その上に形成された固定磁
性層などに形成された結晶粒界は、界面で不連続になっ
ていることがわかる。
【０２４５】同様に、シードレイヤに形成された結晶粒
界と、前記反強磁性層に形成された結晶粒界も界面で不
連続となっていることがわかる。
界と、前記反強磁性層に形成された結晶粒界も界面で不
連続となっていることがわかる。
【０２４６】また前記反強磁性層には双晶が形成されて
おり、双晶境界が前記シードレイヤとの界面と非平行に
形成されていることがわかる。
おり、双晶境界が前記シードレイヤとの界面と非平行に
形成されていることがわかる。
【０２４７】ところで前記シードレイヤには、図６、７
に示すように、複数の結晶粒界が形成されている。
に示すように、複数の結晶粒界が形成されている。
【０２４８】図７に示すように、（１）の結晶粒に現れ
る（０−１１）面は、膜面と平行な方向に対し右肩上り
に傾斜した方向を向いていることがわかる。ここで（０
−１１）面とは、ミラー指数を用いて表した単結晶構造
の場合における結晶面（実格子面：すなわち回折図形に
おいては逆格子点）である。
る（０−１１）面は、膜面と平行な方向に対し右肩上り
に傾斜した方向を向いていることがわかる。ここで（０
−１１）面とは、ミラー指数を用いて表した単結晶構造
の場合における結晶面（実格子面：すなわち回折図形に
おいては逆格子点）である。
【０２４９】一方、（２）（３）の結晶粒に現れる（０
−１１）面も、（１）の（０−１１）面とほぼ同じ方向
を向いていることがわかる。ただし厳密には、後で電子
線回折像を参照して説明するように、完全に方向が一致
しているわけではなく、若干、方向が異なっている。
−１１）面も、（１）の（０−１１）面とほぼ同じ方向
を向いていることがわかる。ただし厳密には、後で電子
線回折像を参照して説明するように、完全に方向が一致
しているわけではなく、若干、方向が異なっている。
【０２５０】これに対し（６）の結晶粒に現れる（０−
１１）面は、前記（１）（２）（３）の（０−１１）面
よりも、明らかに膜面と平行な方向に、より近づいた方
向に向いている。すなわち（６）の結晶粒の（０−１
１）面の膜面と平行方向に対する結晶配向度と、（１）
（２）（３）の（０−１１）面の結晶配向度とは異なっ
ている。
１１）面は、前記（１）（２）（３）の（０−１１）面
よりも、明らかに膜面と平行な方向に、より近づいた方
向に向いている。すなわち（６）の結晶粒の（０−１
１）面の膜面と平行方向に対する結晶配向度と、（１）
（２）（３）の（０−１１）面の結晶配向度とは異なっ
ている。
【０２５１】（４）（５）の結晶粒に現れる（０−１
１）面は、（１）（２）（３）の結晶粒に現れる（０−
１１）面の方向とほぼ同じ方向を向いていることがわか
った。
１）面は、（１）（２）（３）の結晶粒に現れる（０−
１１）面の方向とほぼ同じ方向を向いていることがわか
った。
【０２５２】また（７）の結晶粒に現れる（０−１１）
面は、（１）ないし（６）の結晶粒界間に現れる（０−
１１）面と異なり、膜面と平行な方向に対し左肩上りに
傾斜した方向を向いており、前記（７）の（０−１１）
面の膜面と平行方向に対する結晶配向度は、（１）ない
し（６）の（０−１１）面の結晶配向度と全く異なって
いることがわかる。
面は、（１）ないし（６）の結晶粒界間に現れる（０−
１１）面と異なり、膜面と平行な方向に対し左肩上りに
傾斜した方向を向いており、前記（７）の（０−１１）
面の膜面と平行方向に対する結晶配向度は、（１）ない
し（６）の（０−１１）面の結晶配向度と全く異なって
いることがわかる。
【０２５３】すなわちこのように、本発明におけるシー
ドレイヤは、少なくとも結晶質相を有しており、少なく
とも前記シードレイヤのある領域における結晶面の方向
と、前記領域とは別の領域における結晶面の方向とが異
なった方向を向いている。
ドレイヤは、少なくとも結晶質相を有しており、少なく
とも前記シードレイヤのある領域における結晶面の方向
と、前記領域とは別の領域における結晶面の方向とが異
なった方向を向いている。
【０２５４】そして、ある結晶粒の前記シードレイヤ上
面での結晶面の方向が、別の結晶粒の前記シードレイヤ
上面での結晶面の方向と異なった方向を向いているので
ある。
面での結晶面の方向が、別の結晶粒の前記シードレイヤ
上面での結晶面の方向と異なった方向を向いているので
ある。
【０２５５】次に、（１）（２）及び（３）の結晶粒に
現れる（０−１１）面が如何なる状態であるかを、電子
線回折像から調べるべく、（１）のＣの位置、（２）の
Ａの位置、（３）のＢの位置の電子線回折像を、それぞ
れ取ってみると以下のことがわかった。Ａ、Ｂ、Ｃの位
置における電子線回折像は、図６の電子顕微鏡写真の下
に添付されている。
現れる（０−１１）面が如何なる状態であるかを、電子
線回折像から調べるべく、（１）のＣの位置、（２）の
Ａの位置、（３）のＢの位置の電子線回折像を、それぞ
れ取ってみると以下のことがわかった。Ａ、Ｂ、Ｃの位
置における電子線回折像は、図６の電子顕微鏡写真の下
に添付されている。
【０２５６】図６を見てわかるように、Ａ、Ｂ及びＣの
３つの電子線回折像には複数の回折斑点が現れている。
この回折斑点の位置から（０−１１）面の面方向を調べ
ることができる。
３つの電子線回折像には複数の回折斑点が現れている。
この回折斑点の位置から（０−１１）面の面方向を調べ
ることができる。
【０２５７】図７に示すように前記回折像に現れたビー
ム原点と、（０−１１）面を表す逆格子点に対応した回
折斑点とを結んでみると、それによってできた仮想線
（前記（０−１１）面の垂直方向の結晶軸となる［０−
１１]方向を示す）は、Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれの位置
で、若干、ずれていることがわかった。
ム原点と、（０−１１）面を表す逆格子点に対応した回
折斑点とを結んでみると、それによってできた仮想線
（前記（０−１１）面の垂直方向の結晶軸となる［０−
１１]方向を示す）は、Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれの位置
で、若干、ずれていることがわかった。
【０２５８】Ａ点での仮想線は、膜面と平行な方向から
約６４度傾いており、Ｂ点での仮想線は、膜面と平行な
方向から約６７度傾いており、Ｃ点での仮想線は、膜面
と平行な方向から約５４度傾いていた。従って、前記仮
想線と膜面法線とがなす角は４５度以下である。
約６４度傾いており、Ｂ点での仮想線は、膜面と平行な
方向から約６７度傾いており、Ｃ点での仮想線は、膜面
と平行な方向から約５４度傾いていた。従って、前記仮
想線と膜面法線とがなす角は４５度以下である。
【０２５９】Ａ、Ｂ、Ｃでの位置における前記仮想線の
角度のずれは、最大で概ね１５度以内である。なお角度
のずれが０度であるときは、（０−１１）面の方向はそ
れぞれの位置において同じ方向を向いていることを意味
する。ただし、前記仮想線の角度のずれが１５度以内で
あれば、（１）（２）（３）の粒界間の電子顕微鏡写真
を見てわかるように、各粒界間に現れた（０−１１）面
の方向はさほど変わらず、ほぼ同じ方向を向いているこ
とがわかる。
角度のずれは、最大で概ね１５度以内である。なお角度
のずれが０度であるときは、（０−１１）面の方向はそ
れぞれの位置において同じ方向を向いていることを意味
する。ただし、前記仮想線の角度のずれが１５度以内で
あれば、（１）（２）（３）の粒界間の電子顕微鏡写真
を見てわかるように、各粒界間に現れた（０−１１）面
の方向はさほど変わらず、ほぼ同じ方向を向いているこ
とがわかる。
【０２６０】次に、図６、７のＡＢＣの位置における電
子線回折像を見ると、それぞれの回折像には、（０−１
１）面を示す回折斑点以外に、別の回折斑点も見えてお
り、この別の回折斑点が現れる位置は、各回折像で大き
く異なっていることがわかる。
子線回折像を見ると、それぞれの回折像には、（０−１
１）面を示す回折斑点以外に、別の回折斑点も見えてお
り、この別の回折斑点が現れる位置は、各回折像で大き
く異なっていることがわかる。
【０２６１】図Ｃでは、回析図形が四回対称（正方形
的）となっていることから（０−１０）面内にある［１
００］方向がピームの方向と平行に位置していることが
わかる。一方、図Ａでは正方形の枠がくずれているため
図Ｃとは異なる方位、すなわち［０−１１］軸を軸とし
てねじれた方位となっている。また、図Ｂでは［０−１
１］方向に存在する回析斑点以外は、図Ａ及び図Ｃと全
く様相が異なっており、図Ａとも図Ｃとも異なる方位
（［０−１１］軸を軸としてねじれた方位）となってい
ることがわかる。
的）となっていることから（０−１０）面内にある［１
００］方向がピームの方向と平行に位置していることが
わかる。一方、図Ａでは正方形の枠がくずれているため
図Ｃとは異なる方位、すなわち［０−１１］軸を軸とし
てねじれた方位となっている。また、図Ｂでは［０−１
１］方向に存在する回析斑点以外は、図Ａ及び図Ｃと全
く様相が異なっており、図Ａとも図Ｃとも異なる方位
（［０−１１］軸を軸としてねじれた方位）となってい
ることがわかる。
【０２６２】これは、すなわちＡＢＣの位置での（０−
１１）面はほぼ同じ方向に向いているが、それぞれの
（０−１１）面は、前記（０−１１）面に垂直な［０−
１１]方向を軸として異なる回転角で回転した状態にあ
り、［０−１１]面以外の結晶面を示す回折斑点がそれ
ぞれの電子線回折像に現れていることを示しているので
ある。
１１）面はほぼ同じ方向に向いているが、それぞれの
（０−１１）面は、前記（０−１１）面に垂直な［０−
１１]方向を軸として異なる回転角で回転した状態にあ
り、［０−１１]面以外の結晶面を示す回折斑点がそれ
ぞれの電子線回折像に現れていることを示しているので
ある。
【０２６３】この実験結果から次のことを導き出すこと
ができる。すなわちシードレイヤには同じ等価な結晶面
が、少なくとも２つの結晶粒においてほぼ同じ方向を向
き、それらの結晶面内に存在する、ある同じ等価な結晶
軸の少なくとも一部が互いに異なる方向を向いていると
いうことである。
ができる。すなわちシードレイヤには同じ等価な結晶面
が、少なくとも２つの結晶粒においてほぼ同じ方向を向
き、それらの結晶面内に存在する、ある同じ等価な結晶
軸の少なくとも一部が互いに異なる方向を向いていると
いうことである。
【０２６４】このように等価な結晶面が、結晶粒間で回
転した（ねじれた）状態にあると、前記シードレイヤ上
に形成される反強磁性層を構成する原子と、前記シード
レイヤを構成するＣｒ原子とが界面で一対一に対応しな
い、いわゆる非整合状態になっており、前記反強磁性層
は熱処理によって不規則格子から規則格子に適切に変態
し、前記反強磁性層と固定磁性層間で大きな交換結合磁
界を発揮し得るのである。
転した（ねじれた）状態にあると、前記シードレイヤ上
に形成される反強磁性層を構成する原子と、前記シード
レイヤを構成するＣｒ原子とが界面で一対一に対応しな
い、いわゆる非整合状態になっており、前記反強磁性層
は熱処理によって不規則格子から規則格子に適切に変態
し、前記反強磁性層と固定磁性層間で大きな交換結合磁
界を発揮し得るのである。
【０２６５】次に、図６、７に示すように、シードレイ
ヤに形成された｛１１０]面の方向と、前記反強磁性層
よりも上側に形成された固定磁性層、非磁性材料層、フ
リー磁性層などの各層の｛１１１]面の方向とが、膜厚
方向においてほぼ一致していることがわかった。
ヤに形成された｛１１０]面の方向と、前記反強磁性層
よりも上側に形成された固定磁性層、非磁性材料層、フ
リー磁性層などの各層の｛１１１]面の方向とが、膜厚
方向においてほぼ一致していることがわかった。
【０２６６】これは、おそらくシードレイヤ上に反強磁
性層、固定磁性層、非磁性材料、フリー磁性層などのそ
れぞれを成膜した段階では、反強磁性層、固定磁性層、
非磁性材料層、フリー磁性層内の｛１１１]面の方向
は、前記シードレイヤの｛１１０]面の方向とほぼ一致
していたものと考えられる。
性層、固定磁性層、非磁性材料、フリー磁性層などのそ
れぞれを成膜した段階では、反強磁性層、固定磁性層、
非磁性材料層、フリー磁性層内の｛１１１]面の方向
は、前記シードレイヤの｛１１０]面の方向とほぼ一致
していたものと考えられる。
【０２６７】しかしながら、前記反強磁性層は、前記シ
ードレイヤとの界面及び固定磁性層との界面で非整合状
態となり、このため熱処理したときに前記反強磁性層は
適切に不規則格子から規則格子に変態し、このとき結晶
配向も変化する。従って図６、７に示すように、前記反
強磁性層には、前記シードレイヤに現れる｛１１０]面
の方向と膜厚方向で一致する結晶面は現れていない。
ードレイヤとの界面及び固定磁性層との界面で非整合状
態となり、このため熱処理したときに前記反強磁性層は
適切に不規則格子から規則格子に変態し、このとき結晶
配向も変化する。従って図６、７に示すように、前記反
強磁性層には、前記シードレイヤに現れる｛１１０]面
の方向と膜厚方向で一致する結晶面は現れていない。
【０２６８】一方、反強磁性層よりも上に成膜された各
層では、上記した熱処理によっても結晶配向はそのまま
保たれるものと考えられ、このため前記固定磁性層、非
磁性材料層、フリー磁性層などの｛１１１]面の方向
は、前記シードレイヤの｛１１０]面の方向と膜厚方向
でなおも一致した状態にあるものと考えられる。
層では、上記した熱処理によっても結晶配向はそのまま
保たれるものと考えられ、このため前記固定磁性層、非
磁性材料層、フリー磁性層などの｛１１１]面の方向
は、前記シードレイヤの｛１１０]面の方向と膜厚方向
でなおも一致した状態にあるものと考えられる。
【０２６９】図７に示されるように、前記固定磁性層、
非磁性材料層、フリー磁性層などに形成された粒界
（８）に現れた（１１１）面は角度のずれがなく平行で
ある。また、粒界（８）は、シードレイヤの粒界（１）
（２）（３）（４）（５）をまたいで一つの大きな結晶
粒として成長していることが分かる。このことからも、
前記シードレイヤと前記反強磁性層が非整合状態で成長
したことが推測される。
非磁性材料層、フリー磁性層などに形成された粒界
（８）に現れた（１１１）面は角度のずれがなく平行で
ある。また、粒界（８）は、シードレイヤの粒界（１）
（２）（３）（４）（５）をまたいで一つの大きな結晶
粒として成長していることが分かる。このことからも、
前記シードレイヤと前記反強磁性層が非整合状態で成長
したことが推測される。
【０２７０】このように、前記シードレイヤに形成され
た結晶方位がねじれた関係にある複数の結晶をまたい
で、前記シードレイヤの上層に大きな結晶が成長するの
は、前記シードレイヤの濡れ性が良好であることが大き
な要因であると考えられる。
た結晶方位がねじれた関係にある複数の結晶をまたい
で、前記シードレイヤの上層に大きな結晶が成長するの
は、前記シードレイヤの濡れ性が良好であることが大き
な要因であると考えられる。
【０２７１】前記シードレイヤに形成された、粒界とは
無関係に前記シードレイヤの上層が成長することによ
り、前記固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層など
に粒界段差が形成されることが抑えられ、これら各層が
平滑な状態で成長するものと考えられる。
無関係に前記シードレイヤの上層が成長することによ
り、前記固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層など
に粒界段差が形成されることが抑えられ、これら各層が
平滑な状態で成長するものと考えられる。
【０２７２】なお図６では前記シードレイヤを６０Åの
厚い膜厚で形成した。図６に示すように前記シードレイ
ヤの部分には、全体的に格子縞が見えており、前記シー
ドレイヤは、ほぼ結晶質相のみで形成されているものと
考えられる。また前記結晶質相は体心立方構造（ｂｃｃ
構造）であった。
厚い膜厚で形成した。図６に示すように前記シードレイ
ヤの部分には、全体的に格子縞が見えており、前記シー
ドレイヤは、ほぼ結晶質相のみで形成されているものと
考えられる。また前記結晶質相は体心立方構造（ｂｃｃ
構造）であった。
【０２７３】図８は、上記した比較例の膜構成における
磁気検出素子の透過電子顕微鏡写真であり、図９は、図
８の透過電子顕微鏡写真の一部を模式図的に示したもの
である。
磁気検出素子の透過電子顕微鏡写真であり、図９は、図
８の透過電子顕微鏡写真の一部を模式図的に示したもの
である。
【０２７４】図８、９に示すように、ＮｉＦｅＣｒで形
成されたシードレイヤ上に形成された反強磁性層、およ
びその上に形成された固定磁性層などの各層の表面は、
図６、７の実施例に比べてうねりが激しく、各層の表面
の平滑性はさほど優れていないことがわかった。また図
８、９に示すシードレイヤは、膜面と平行な方向に対し
｛１１１]面が優先配向していることがわかった。また
前記シードレイヤは面心立方構造（ｆｃｃ構造）である
ことがわかった。
成されたシードレイヤ上に形成された反強磁性層、およ
びその上に形成された固定磁性層などの各層の表面は、
図６、７の実施例に比べてうねりが激しく、各層の表面
の平滑性はさほど優れていないことがわかった。また図
８、９に示すシードレイヤは、膜面と平行な方向に対し
｛１１１]面が優先配向していることがわかった。また
前記シードレイヤは面心立方構造（ｆｃｃ構造）である
ことがわかった。
【０２７５】以上のように、図６、７の実施例と図８、
９の比較例とを対比してみると、実施例の方が比較例に
比べて、反強磁性層、およびその上に形成される固定磁
性層等の各層の表面は平滑性に優れていることがわかっ
た。
９の比較例とを対比してみると、実施例の方が比較例に
比べて、反強磁性層、およびその上に形成される固定磁
性層等の各層の表面は平滑性に優れていることがわかっ
た。
【０２７６】また、実施例では、Ｃｒで形成されたシー
ドレイヤには、ある結晶粒に現れる結晶面の方向が、別
の結晶粒に現れる結晶面と異なった方向を向いているこ
とがわかり、結晶配向状態が図８、９に示す比較例と異
なることがわかった。すなわち、ある結晶粒の前記シー
ドレイヤ上面での結晶面の方向が、別の結晶粒の前記シ
ードレイヤ上面での結晶面の方向と異なった方向を向い
ており、少なくとも前記シードレイヤのある領域におけ
る結晶面の方向と、前記領域とは別の領域における結晶
面の方向とが異なった方向を向いていることがわかっ
た。
ドレイヤには、ある結晶粒に現れる結晶面の方向が、別
の結晶粒に現れる結晶面と異なった方向を向いているこ
とがわかり、結晶配向状態が図８、９に示す比較例と異
なることがわかった。すなわち、ある結晶粒の前記シー
ドレイヤ上面での結晶面の方向が、別の結晶粒の前記シ
ードレイヤ上面での結晶面の方向と異なった方向を向い
ており、少なくとも前記シードレイヤのある領域におけ
る結晶面の方向と、前記領域とは別の領域における結晶
面の方向とが異なった方向を向いていることがわかっ
た。
【０２７７】次に、上記した実施例（以下では実施例２
という）、比較例（以下では、比較例１という）の一方
向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）、層間結合磁界
Ｈin、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）、平均結晶粒径などをま
とめた表を以下に示す。
という）、比較例（以下では、比較例１という）の一方
向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）、層間結合磁界
Ｈin、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）、平均結晶粒径などをま
とめた表を以下に示す。
【０２７８】また実施例１及び比較例２として、以下に
示す膜構成で形成された磁気検出素子の実験結果につい
ても表に載せた。
示す膜構成で形成された磁気検出素子の実験結果につい
ても表に載せた。
【０２７９】実施例１の膜構成は下から、Ｓｉ基板／ア
ルミナ（１０００）／下地層：Ｔａ（３２）／シードレ
イヤ：Ｃｒ（６０）／反強磁性層：Ｐｔ50at%Ｍｎ50at%
（１２０）／固定磁性層：［Ｃｏ90 at%Ｆｅ10at%（１
６）／Ｒｕ（９）／Ｃｏ90at%Ｆｅ10at%（２２）］／非
磁性材料層：Ｃｕ（２１）／フリー磁性層：［Ｃｏ
90at%Ｆｅ10at%（１０）／Ｎｉ80at %Ｆｅ20at%（１
８）］／バックド層：Ｃｕ（１０）／保護層：Ｔａ（３
０）であった。なお括弧書きは膜厚を示しており、単位
はオングストロームである。
ルミナ（１０００）／下地層：Ｔａ（３２）／シードレ
イヤ：Ｃｒ（６０）／反強磁性層：Ｐｔ50at%Ｍｎ50at%
（１２０）／固定磁性層：［Ｃｏ90 at%Ｆｅ10at%（１
６）／Ｒｕ（９）／Ｃｏ90at%Ｆｅ10at%（２２）］／非
磁性材料層：Ｃｕ（２１）／フリー磁性層：［Ｃｏ
90at%Ｆｅ10at%（１０）／Ｎｉ80at %Ｆｅ20at%（１
８）］／バックド層：Ｃｕ（１０）／保護層：Ｔａ（３
０）であった。なお括弧書きは膜厚を示しており、単位
はオングストロームである。
【０２８０】各膜をスパッタ成膜した後、約８００ｋ
（Ａ／ｍ）の磁場中で、２９０℃で約４時間の熱処理を
施した。
（Ａ／ｍ）の磁場中で、２９０℃で約４時間の熱処理を
施した。
【０２８１】比較例２の磁気検出素子の膜構成は、下か
ら、Ｓｉ基板／アルミナ（１０００）／下地層：Ｔａ
（３２）／反強磁性層：Ｐｔ50 at%Ｍｎ50at%（１２０）
／固定磁性層：[Ｃｏ90at%Ｆｅ10at%（１５）／Ｒｕ
（９）／Ｃｏ90at%Ｆｅ10at%（２２）]／非磁性材料
層：Ｃｕ（２１）／フリー磁性層：[Ｃｏ90at%Ｆｅ
10at%（１０）／Ｎｉ80at%Ｆｅ20at%（３２）]／バック
ド層：Ｃｕ（１７）／保護層：Ｔａ（２０）であった。
なお括弧書きは膜厚を示しており、単位はオングストロ
ームである。
ら、Ｓｉ基板／アルミナ（１０００）／下地層：Ｔａ
（３２）／反強磁性層：Ｐｔ50 at%Ｍｎ50at%（１２０）
／固定磁性層：[Ｃｏ90at%Ｆｅ10at%（１５）／Ｒｕ
（９）／Ｃｏ90at%Ｆｅ10at%（２２）]／非磁性材料
層：Ｃｕ（２１）／フリー磁性層：[Ｃｏ90at%Ｆｅ
10at%（１０）／Ｎｉ80at%Ｆｅ20at%（３２）]／バック
ド層：Ｃｕ（１７）／保護層：Ｔａ（２０）であった。
なお括弧書きは膜厚を示しており、単位はオングストロ
ームである。
【０２８２】各層をスパッタ成膜した後、約８００ｋ
（Ａ／ｍ）の磁場中で２９０℃で約４時間の熱処理を施
した。
（Ａ／ｍ）の磁場中で２９０℃で約４時間の熱処理を施
した。
【０２８３】上記膜構成に示すように、実施例１には、
下地層の上にシードレイヤが形成されている。また比較
例２には下地層はあるが、シードレイヤが形成されてい
ない。
下地層の上にシードレイヤが形成されている。また比較
例２には下地層はあるが、シードレイヤが形成されてい
ない。
【０２８４】
【表１】
【０２８５】表１に示すように、実施例１、２では、前
記シードレイヤの結晶構造は、体心立方構造（ｂｃｃ構
造）を主体としていることがわかった。一方比較例１の
シードレイヤの結晶構造は、面心立方構造（ｆｃｃ構
造）であった。
記シードレイヤの結晶構造は、体心立方構造（ｂｃｃ構
造）を主体としていることがわかった。一方比較例１の
シードレイヤの結晶構造は、面心立方構造（ｆｃｃ構
造）であった。
【０２８６】次に一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ
*）は、実施例１、２の方が、比較例１、２に比べて高
くなっていることがわかる。これは、実施例では、シー
ドレイヤとしてＣｒを用いたことで、前記シードレイヤ
表面の濡れ性を飛躍的に向上させることが可能になり、
前記シードレイヤ上に形成される各層の結晶粒径を大き
くできたことが原因であると思われる。
*）は、実施例１、２の方が、比較例１、２に比べて高
くなっていることがわかる。これは、実施例では、シー
ドレイヤとしてＣｒを用いたことで、前記シードレイヤ
表面の濡れ性を飛躍的に向上させることが可能になり、
前記シードレイヤ上に形成される各層の結晶粒径を大き
くできたことが原因であると思われる。
【０２８７】次に抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）であるが、比
較例１が最も高くなっているが、実施例１，２において
も抵抗変化率は９〜１０％程度確保でき、今後の高記録
密度化において、この程度の抵抗変化率を確保できれば
問題はないと考えられる。
較例１が最も高くなっているが、実施例１，２において
も抵抗変化率は９〜１０％程度確保でき、今後の高記録
密度化において、この程度の抵抗変化率を確保できれば
問題はないと考えられる。
【０２８８】なお実施例１，２において、大きな抵抗変
化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることができる理由は、シードレ
イヤ上に形成される各層の結晶粒径が大きいことが一つ
の要因であると思われる。表の最も右の欄に記載された
膜面方向における平均結晶粒径は、実施例１が２１１
（Å）、実施例２が２０２（Å）であり、この結晶粒径
の大きさは、比較例１よりも大きいことがわかる。この
実験結果から本発明では、前記平均結晶粒径の大きさは
２００Å以上を好ましいとした。
化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることができる理由は、シードレ
イヤ上に形成される各層の結晶粒径が大きいことが一つ
の要因であると思われる。表の最も右の欄に記載された
膜面方向における平均結晶粒径は、実施例１が２１１
（Å）、実施例２が２０２（Å）であり、この結晶粒径
の大きさは、比較例１よりも大きいことがわかる。この
実験結果から本発明では、前記平均結晶粒径の大きさは
２００Å以上を好ましいとした。
【０２８９】次に層間結合磁界Ｈinについて説明する。
層間結合磁界Ｈinとは、非磁性材料層を介したフリー磁
性層と固定磁性層との間の強磁性的な結合磁界のことで
あり、この値が正の値であると、フリー磁性層の磁化方
向を固定磁性層の磁化方向と平行な方向に向かせようと
する結合力が作用し、一方、負の値であると、フリー磁
性層の磁化方向を固定磁性層の磁化方向と反平行に向か
せようとする結合力が作用する。
層間結合磁界Ｈinとは、非磁性材料層を介したフリー磁
性層と固定磁性層との間の強磁性的な結合磁界のことで
あり、この値が正の値であると、フリー磁性層の磁化方
向を固定磁性層の磁化方向と平行な方向に向かせようと
する結合力が作用し、一方、負の値であると、フリー磁
性層の磁化方向を固定磁性層の磁化方向と反平行に向か
せようとする結合力が作用する。
【０２９０】そして、前記層間結合磁界Ｈinを小さくす
ることで、前記フリー磁性層の磁化を、固定磁性層の磁
化方向に対し交叉する方向に向けやすくでき、これによ
って再生波形の非対称性（アシンメトリー）を小さくす
ることが可能である。
ることで、前記フリー磁性層の磁化を、固定磁性層の磁
化方向に対し交叉する方向に向けやすくでき、これによ
って再生波形の非対称性（アシンメトリー）を小さくす
ることが可能である。
【０２９１】そこで表１を見てみると、実施例１、２で
は、比較例１、２に比べて、層間結合磁界Ｈinが小さい
ことがわかる。
は、比較例１、２に比べて、層間結合磁界Ｈinが小さい
ことがわかる。
【０２９２】このように実施例１，２において前記層間
結合磁界Ｈinを小さくできるのは、図６ないし図９で説
明したように、実施例の方が比較例に比べてシードレイ
ヤ上に形成される各層の表面にうねりが少なく、平滑性
が良好であることに起因するものであると考えられる。
結合磁界Ｈinを小さくできるのは、図６ないし図９で説
明したように、実施例の方が比較例に比べてシードレイ
ヤ上に形成される各層の表面にうねりが少なく、平滑性
が良好であることに起因するものであると考えられる。
【０２９３】次に、Ｃｒで形成されたシードレイヤを用
いて以下の膜構成からなる磁気検出素子を形成し、固定
磁性層における一方向性交換バイアス磁界、抵抗変化率
及び層間結合磁界Ｈinとの関係から前記シードレイヤの
好ましい膜厚の範囲を導き出した。
いて以下の膜構成からなる磁気検出素子を形成し、固定
磁性層における一方向性交換バイアス磁界、抵抗変化率
及び層間結合磁界Ｈinとの関係から前記シードレイヤの
好ましい膜厚の範囲を導き出した。
【０２９４】実験に使用した膜構成は下から、基板／シ
ードレイヤ：Ｃｒ（Ｘ）／反強磁性層：ＰｔＭｎ（１２
０）／固定磁性層：[ＣｏＦｅ（１６）／Ｒｕ（８．
７）／ＣｏＦｅ（２２）]／非磁性材料層：Ｃｕ（２
１）／フリー磁性層：[ＣｏＦｅ（１０）／Ｎｉ81.5at%
Ｆｅ18.5at%（１８）]／バックド層：Ｃｕ（１０）／保
護層：Ｔａ（３０）であり、括弧書きは膜厚を示し、単
位はオングストロームである。
ードレイヤ：Ｃｒ（Ｘ）／反強磁性層：ＰｔＭｎ（１２
０）／固定磁性層：[ＣｏＦｅ（１６）／Ｒｕ（８．
７）／ＣｏＦｅ（２２）]／非磁性材料層：Ｃｕ（２
１）／フリー磁性層：[ＣｏＦｅ（１０）／Ｎｉ81.5at%
Ｆｅ18.5at%（１８）]／バックド層：Ｃｕ（１０）／保
護層：Ｔａ（３０）であり、括弧書きは膜厚を示し、単
位はオングストロームである。
【０２９５】また、上記した膜構成のシードレイヤと基
板間にＴａ膜を敷いたものでも実験を行った。
板間にＴａ膜を敷いたものでも実験を行った。
【０２９６】なおＣｒで形成されたシードレイヤを成膜
するときは、スパッタ成膜時に導入されるＡｒガスの圧
力を１ｍＴｏｒｒとし、またスパッタ装置に供給される
電力を１００Ｗとし、またターゲットと基板間の距離を
約７ｃｍとした。
するときは、スパッタ成膜時に導入されるＡｒガスの圧
力を１ｍＴｏｒｒとし、またスパッタ装置に供給される
電力を１００Ｗとし、またターゲットと基板間の距離を
約７ｃｍとした。
【０２９７】また上記した膜構成で形成された磁気検出
素子を成膜した後、約８００ｋ（Ａ／ｍ）の磁場中で２
９０℃で約４時間の磁場中アニールを施した。
素子を成膜した後、約８００ｋ（Ａ／ｍ）の磁場中で２
９０℃で約４時間の磁場中アニールを施した。
【０２９８】図１０は、Ｃｒで形成されたシードレイヤ
の膜厚と抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）との関係を示すグラフ
である。
の膜厚と抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）との関係を示すグラフ
である。
【０２９９】図１０に示すように、シードレイヤの下に
Ｔａ膜を敷いた「Ｔａ／Ｃｒ」の実験結果は、Ｃｒの膜
厚が１５Å以上で６０Å以下であると前記抵抗変化率を
約９％以上にできることがわかった。
Ｔａ膜を敷いた「Ｔａ／Ｃｒ」の実験結果は、Ｃｒの膜
厚が１５Å以上で６０Å以下であると前記抵抗変化率を
約９％以上にできることがわかった。
【０３００】なお、Ｃｒの膜厚が、２０Å以上で６０Å
以下または５０Å以上で６０Å以下であっても前記抵抗
変化率を約９％以上にできることもわかる。
以下または５０Å以上で６０Å以下であっても前記抵抗
変化率を約９％以上にできることもわかる。
【０３０１】前記Ｃｒの膜厚を６０Åよりも大きくする
と、センス電流の前記シードレイヤ２２への分流量が多
くなるため、前記抵抗変化率の低下を招く。
と、センス電流の前記シードレイヤ２２への分流量が多
くなるため、前記抵抗変化率の低下を招く。
【０３０２】なお前記シードレイヤの膜厚の下限値を１
５Å以上とした一つの理由は、前記シードレイヤ２２の
膜厚が１５Åよりも小さいと膜成長が不十分で密度が疎
になって均一な膜厚に成長できないため、濡れ性や平坦
化性が発揮できず、前記シードレイヤ２２の上に積層さ
れる反強磁性層／強磁性層の結晶配向性、平均結晶粒径
が小さくなるためである。
５Å以上とした一つの理由は、前記シードレイヤ２２の
膜厚が１５Åよりも小さいと膜成長が不十分で密度が疎
になって均一な膜厚に成長できないため、濡れ性や平坦
化性が発揮できず、前記シードレイヤ２２の上に積層さ
れる反強磁性層／強磁性層の結晶配向性、平均結晶粒径
が小さくなるためである。
【０３０３】一方、シードレイヤの下にＴａ膜を敷いて
いない「Ｃｒ」の実験結果は、Ｃｒの膜厚が２５Å以上
で６０Å以下であると前記抵抗変化率を約９％以上にで
きることがわかった。
いない「Ｃｒ」の実験結果は、Ｃｒの膜厚が２５Å以上
で６０Å以下であると前記抵抗変化率を約９％以上にで
きることがわかった。
【０３０４】なお、Ｃｒの膜厚が、３０Å以上で６０Å
以下または５０Å以上で６０Å以下であっても前記抵抗
変化率を約９％以上にできることもわかる。
以下または５０Å以上で６０Å以下であっても前記抵抗
変化率を約９％以上にできることもわかる。
【０３０５】なお前記シードレイヤの膜厚の下限値を２
５Å以上とした一つの理由は、シードレイヤの下にＴａ
膜が敷かれていないときに、前記シードレイヤ２２の膜
厚が２５Åより小さいと、前記シードレイヤ２２の膜成
長が不十分で密度が疎になって均一な膜厚に成長しない
ため、前記シードレイヤ２２表面の濡れ性や平坦化性が
悪く、また前記シードレイヤ２２上に形成される反強磁
性層／強磁性層の結晶配向性、平均結晶粒径が小さくな
るためである。
５Å以上とした一つの理由は、シードレイヤの下にＴａ
膜が敷かれていないときに、前記シードレイヤ２２の膜
厚が２５Åより小さいと、前記シードレイヤ２２の膜成
長が不十分で密度が疎になって均一な膜厚に成長しない
ため、前記シードレイヤ２２表面の濡れ性や平坦化性が
悪く、また前記シードレイヤ２２上に形成される反強磁
性層／強磁性層の結晶配向性、平均結晶粒径が小さくな
るためである。
【０３０６】図１１は、一方向性交換バイアス磁界（Ｈ
ｅｘ*）とＣｒで形成されたシードレイヤの膜厚との関
係を示すグラフである。
ｅｘ*）とＣｒで形成されたシードレイヤの膜厚との関
係を示すグラフである。
【０３０７】図１１に示すようにＣｒで形成されたシー
ドレイヤの下にＴａ膜を敷いた「Ｔａ／Ｃｒ」の実験結
果から、Ｃｒの膜厚が１５Å以上であると、一方向性交
換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）を約１１．８５×１０4（Ａ
／ｍ）以上にできることがわかる。
ドレイヤの下にＴａ膜を敷いた「Ｔａ／Ｃｒ」の実験結
果から、Ｃｒの膜厚が１５Å以上であると、一方向性交
換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）を約１１．８５×１０4（Ａ
／ｍ）以上にできることがわかる。
【０３０８】さらに、Ｃｒの膜厚を２０Å以上にする
と、一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）を約１５．
８×１０4Ａ／ｍ（２０００Ｏｅ）程度とさらに高くで
きることがわかる。
と、一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）を約１５．
８×１０4Ａ／ｍ（２０００Ｏｅ）程度とさらに高くで
きることがわかる。
【０３０９】一方、Ｃｒで形成されたシードレイヤの下
にＴａ膜を敷いていない「Ｃｒ」の実験結果から、Ｃｒ
の膜厚が２５Å以上であると、一方向性交換バイアス磁
界（Ｈｅｘ*）を約１１．８５×１０4（Ａ／ｍ）以上に
できることがわかる。
にＴａ膜を敷いていない「Ｃｒ」の実験結果から、Ｃｒ
の膜厚が２５Å以上であると、一方向性交換バイアス磁
界（Ｈｅｘ*）を約１１．８５×１０4（Ａ／ｍ）以上に
できることがわかる。
【０３１０】さらに、Ｃｒの膜厚を３０Å以上にする
と、一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）を約１５．
８×１０4Ａ／ｍ（２０００Ｏｅ）程度とさらに高くで
きることがわかる。
と、一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）を約１５．
８×１０4Ａ／ｍ（２０００Ｏｅ）程度とさらに高くで
きることがわかる。
【０３１１】なお図１１に示す一方向性交換バイアス磁
界（Ｈｅｘ*）の実験結果では、前記シードレイヤの膜
厚を厚くしても、図１０に示す抵抗変化率の実験結果の
ように、前記一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）の
値が低下するといったことがないことがわかった。
界（Ｈｅｘ*）の実験結果では、前記シードレイヤの膜
厚を厚くしても、図１０に示す抵抗変化率の実験結果の
ように、前記一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）の
値が低下するといったことがないことがわかった。
【０３１２】次に図１２は、シードレイヤの膜厚と、層
間結合磁界Ｈinとの関係を示すグラフである。
間結合磁界Ｈinとの関係を示すグラフである。
【０３１３】図１２に示すように、シードレイヤの下に
Ｔａ膜を敷いた「Ｔａ／Ｃｒ」の実験結果では、前記シ
ードレイヤの膜厚を１５Å以上にすると、層間結合磁界
Ｈinを７９０（Ａ／ｍ）以下にできることがわかる。
Ｔａ膜を敷いた「Ｔａ／Ｃｒ」の実験結果では、前記シ
ードレイヤの膜厚を１５Å以上にすると、層間結合磁界
Ｈinを７９０（Ａ／ｍ）以下にできることがわかる。
【０３１４】また、前記シードレイヤの膜厚を２０Å以
上にすると、層間結合磁界Ｈinをほぼ０（Ａ／ｍ）にで
きることもわかる。
上にすると、層間結合磁界Ｈinをほぼ０（Ａ／ｍ）にで
きることもわかる。
【０３１５】一方、前記シードレイヤの下にＴａ膜を敷
かない「Ｃｒ」の実験結果では、前記シードレイヤの膜
厚を２５Å以上にすると、前記層間結合磁界Ｈinを１５
８０（Ａ／ｍ）以下にできることがわかる。
かない「Ｃｒ」の実験結果では、前記シードレイヤの膜
厚を２５Å以上にすると、前記層間結合磁界Ｈinを１５
８０（Ａ／ｍ）以下にできることがわかる。
【０３１６】また、前記シードレイヤの膜厚を３０Å以
上にすると、前記層間結合磁界Ｈinを０（Ａ／ｍ）に近
づけることができて好ましいことがわかる。
上にすると、前記層間結合磁界Ｈinを０（Ａ／ｍ）に近
づけることができて好ましいことがわかる。
【０３１７】また前記シードレイヤの膜厚を５０Å以上
にすると、より前記層間結合磁界Ｈ inを０（Ａ／ｍ）に
近づけることができるとわかる。これは前記シードレイ
ヤの膜厚を５０Å以上に厚く形成することで、前記シー
ドレイヤ全体を適切にｂｃｃ構造の結晶構造を有するも
のにでき、少なくとも前記シードレイヤのある領域にお
ける結晶面の方向と、前記領域とは別の領域における結
晶面の方向とが異なった方向を向いているものとするこ
とができ、また、前記結晶面どうしは、前記結晶面に対
し垂直方向の結晶軸を中心として回転しており、前記結
晶面内に存在する、同じ等価な結晶軸の少なくとも一部
（例えば、前記結晶面が｛１１０]面のときは＜００１
＞軸）が互いに異なる方向を向いた状態となるようにす
るために、前記シードレイヤ上に形成される各層表面の
平滑性をさらに良好にできたからであると考えられる。
にすると、より前記層間結合磁界Ｈ inを０（Ａ／ｍ）に
近づけることができるとわかる。これは前記シードレイ
ヤの膜厚を５０Å以上に厚く形成することで、前記シー
ドレイヤ全体を適切にｂｃｃ構造の結晶構造を有するも
のにでき、少なくとも前記シードレイヤのある領域にお
ける結晶面の方向と、前記領域とは別の領域における結
晶面の方向とが異なった方向を向いているものとするこ
とができ、また、前記結晶面どうしは、前記結晶面に対
し垂直方向の結晶軸を中心として回転しており、前記結
晶面内に存在する、同じ等価な結晶軸の少なくとも一部
（例えば、前記結晶面が｛１１０]面のときは＜００１
＞軸）が互いに異なる方向を向いた状態となるようにす
るために、前記シードレイヤ上に形成される各層表面の
平滑性をさらに良好にできたからであると考えられる。
【０３１８】以上の実験結果から本発明では、Ｃｒの膜
厚を１５Å以上で６０Å以下の範囲とした。この膜厚の
範囲内であれば、９％以上の抵抗変化率を得ることがで
きる。
厚を１５Å以上で６０Å以下の範囲とした。この膜厚の
範囲内であれば、９％以上の抵抗変化率を得ることがで
きる。
【０３１９】また、Ｃｒの膜厚を２０Å以上で６０Å以
下の範囲とすることがより好ましいとした。この範囲内
であれば、９％以上の抵抗変化率及び１５．８×１０4
（Ａ／ｍ）程度の一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ
*）を得ることができる。また層間結合磁界Ｈinを０
（Ａ／ｍ）に近い値に設定できる。
下の範囲とすることがより好ましいとした。この範囲内
であれば、９％以上の抵抗変化率及び１５．８×１０4
（Ａ／ｍ）程度の一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ
*）を得ることができる。また層間結合磁界Ｈinを０
（Ａ／ｍ）に近い値に設定できる。
【０３２０】またＴa膜を敷かない場合には、Ｃｒの膜
厚を２５Å以上で６０Å以下の範囲とした。この膜厚の
範囲内であれば、９％以上の抵抗変化率を得ることがで
きる。また、Ｃｒの膜厚を３０Å以上で６０Å以下の範
囲とすることがより好ましいとした。この範囲内であれ
ば、９％以上の抵抗変化率及び１５．８×１０4（Ａ／
ｍ）程度の一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）を得
ることができる。また層間結合磁界Ｈinを０（Ａ／ｍ）
に近い値に設定できる。
厚を２５Å以上で６０Å以下の範囲とした。この膜厚の
範囲内であれば、９％以上の抵抗変化率を得ることがで
きる。また、Ｃｒの膜厚を３０Å以上で６０Å以下の範
囲とすることがより好ましいとした。この範囲内であれ
ば、９％以上の抵抗変化率及び１５．８×１０4（Ａ／
ｍ）程度の一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）を得
ることができる。また層間結合磁界Ｈinを０（Ａ／ｍ）
に近い値に設定できる。
【０３２１】また本発明では、前記シードレイヤを５０
Å以上で形成することが好ましく、これにより、さらに
小さい層間結合磁界Ｈinを得ることが可能である。
Å以上で形成することが好ましく、これにより、さらに
小さい層間結合磁界Ｈinを得ることが可能である。
【０３２２】
【発明の効果】以上詳述したように本発明における交換
結合膜では、シードレイヤがＣｒで形成され、前記シー
ドレイヤは少なくとも結晶質相を有しており、少なくと
も前記シードレイヤのある領域における結晶面の方向
と、前記領域とは別の領域における結晶面の方向とが異
なった方向を向いている。例えば、ある結晶粒の前記シ
ードレイヤ上面での結晶面の方向が、別の結晶粒の前記
シードレイヤ上面での結晶面の方向と異なった方向を向
いている。
結合膜では、シードレイヤがＣｒで形成され、前記シー
ドレイヤは少なくとも結晶質相を有しており、少なくと
も前記シードレイヤのある領域における結晶面の方向
と、前記領域とは別の領域における結晶面の方向とが異
なった方向を向いている。例えば、ある結晶粒の前記シ
ードレイヤ上面での結晶面の方向が、別の結晶粒の前記
シードレイヤ上面での結晶面の方向と異なった方向を向
いている。
【０３２３】本発明におけるシードレイヤでは、従来の
ようにＮｉＦｅＣｒで形成される場合に比べて、シード
レイヤ表面での濡れ性を飛躍的に向上させることがで
き、従って前記シードレイヤの上に堆積する反強磁性層
などの各層を層状成長させやすく、結晶粒径を従来より
も大きくでき、前記シードレイヤをＮｉＦｅＣｒ合金で
形成する場合に比べて、強磁性層における一方向性交換
バイアス磁界（Ｈｅｘ*）をさらに大きくすることがで
きる。
ようにＮｉＦｅＣｒで形成される場合に比べて、シード
レイヤ表面での濡れ性を飛躍的に向上させることがで
き、従って前記シードレイヤの上に堆積する反強磁性層
などの各層を層状成長させやすく、結晶粒径を従来より
も大きくでき、前記シードレイヤをＮｉＦｅＣｒ合金で
形成する場合に比べて、強磁性層における一方向性交換
バイアス磁界（Ｈｅｘ*）をさらに大きくすることがで
きる。
【０３２４】そして、この一方向性交換バイアス磁界を
大きくできることで、適切に前記強磁性層を所定方向に
ピン止めすることができ、高い熱の発生によっても、前
記強磁性層の磁化を所定の方向に固定された状態に維持
できる。
大きくできることで、適切に前記強磁性層を所定方向に
ピン止めすることができ、高い熱の発生によっても、前
記強磁性層の磁化を所定の方向に固定された状態に維持
できる。
【０３２５】また、シードレイヤの上に堆積する各層の
結晶粒径が大きくなることにより各層間での結晶粒界に
沿った粒界拡散の発生を抑制できるなど、耐エレクトロ
マイグレーションの向上に代表される通電信頼性の向上
を適切に図ることが可能になる。
結晶粒径が大きくなることにより各層間での結晶粒界に
沿った粒界拡散の発生を抑制できるなど、耐エレクトロ
マイグレーションの向上に代表される通電信頼性の向上
を適切に図ることが可能になる。
【０３２６】また本発明では、前記シードレイヤ表面の
濡れ性の飛躍的な向上に加えて、従来に比べて前記シー
ドレイヤ上に形成される各層の表面にうねりが生じるの
を抑制することができ、表面の平滑性を適切に向上させ
ることが可能になる。
濡れ性の飛躍的な向上に加えて、従来に比べて前記シー
ドレイヤ上に形成される各層の表面にうねりが生じるの
を抑制することができ、表面の平滑性を適切に向上させ
ることが可能になる。
【０３２７】そして上記交換結合膜が磁気検出素子とし
て使用される場合では、固定磁性層（強磁性層）とフリ
ー磁性層間の静磁結合（トポロジカルカップリング）に
よる強磁性的な結合磁界（層間結合磁界）Ｈinを弱くで
き、再生波形の非対称性（アシンメトリー）を小さくで
き、また鏡面反射層が形成される場合にあっては、前記
鏡面反射層の鏡面反射率を向上させて、抵抗変化率の向
上を図ることが可能になる。
て使用される場合では、固定磁性層（強磁性層）とフリ
ー磁性層間の静磁結合（トポロジカルカップリング）に
よる強磁性的な結合磁界（層間結合磁界）Ｈinを弱くで
き、再生波形の非対称性（アシンメトリー）を小さくで
き、また鏡面反射層が形成される場合にあっては、前記
鏡面反射層の鏡面反射率を向上させて、抵抗変化率の向
上を図ることが可能になる。
【０３２８】以上のように本発明における交換結合膜及
びこの交換結合膜を用いた磁気検出素子によれば、前記
シードレイヤの濡れ性を従来に比べて飛躍的に向上させ
ることができると共に、前記シードレイヤ上に形成され
る各層の表面の平滑性を向上させることができ、従って
一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）を従来に比べて
大きくでき、今後の高記録密度化においても通電信頼性
を従来に比べて向上させることが可能であり、さらに再
生波形の安定性や抵抗変化率の向上などを図ることが可
能になる。
びこの交換結合膜を用いた磁気検出素子によれば、前記
シードレイヤの濡れ性を従来に比べて飛躍的に向上させ
ることができると共に、前記シードレイヤ上に形成され
る各層の表面の平滑性を向上させることができ、従って
一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）を従来に比べて
大きくでき、今後の高記録密度化においても通電信頼性
を従来に比べて向上させることが可能であり、さらに再
生波形の安定性や抵抗変化率の向上などを図ることが可
能になる。
【図１】本発明の第１実施形態の磁気検出素子（シング
ルスピンバルブ型磁気抵抗効果素子）の構造を記録媒体
との対向面側から見た断面図、
ルスピンバルブ型磁気抵抗効果素子）の構造を記録媒体
との対向面側から見た断面図、
【図２】本発明の第２実施形態の磁気検出素子（シング
ルスピンバルブ型磁気抵抗効果素子）の構造を記録媒体
との対向面側から見た断面図、
ルスピンバルブ型磁気抵抗効果素子）の構造を記録媒体
との対向面側から見た断面図、
【図３】本発明の第３実施形態の磁気検出素子（デュア
ルスピンバルブ型磁気抵抗効果素子）の構造を記録媒体
との対向面側から見た断面図、
ルスピンバルブ型磁気抵抗効果素子）の構造を記録媒体
との対向面側から見た断面図、
【図４】本発明の第４実施形態の磁気検出素子（ＡＭＲ
型磁気抵抗効果素子）の構造を記録媒体との対向面側か
ら見た断面図、
型磁気抵抗効果素子）の構造を記録媒体との対向面側か
ら見た断面図、
【図５】磁気検出素子を有する薄膜磁気ヘッドの部分断
面図、
面図、
【図６】６０ÅのＣｒからなるシードレイヤ（実施例）
を形成した場合の磁気検出素子の透過電子顕微鏡写真
と、前記シードレイヤの電子線回折像、
を形成した場合の磁気検出素子の透過電子顕微鏡写真
と、前記シードレイヤの電子線回折像、
【図７】図６に示す写真の一部を模式図的にしめした
図、
図、
【図８】５５ÅのＮｉＦｅＣｒ（Ｃｒは４０ａｔ％）か
らなるシードレイヤ（比較例）をＴａ膜上に形成した場
合の磁気検出素子の透過電子顕微鏡写真、
らなるシードレイヤ（比較例）をＴａ膜上に形成した場
合の磁気検出素子の透過電子顕微鏡写真、
【図９】図８に示す写真の一部を模式図的に示した図、
【図１０】Ｃｒで形成されたシードレイヤ及びＴａ上に
Ｃｒで形成されたシードレイヤの膜厚と抵抗変化率との
関係を示すグラフ、
Ｃｒで形成されたシードレイヤの膜厚と抵抗変化率との
関係を示すグラフ、
【図１１】Ｃｒで形成されたシードレイヤ及びＴａ上に
Ｃｒで形成されたシードレイヤの膜厚と固定磁性層の一
方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）との関係を示すグ
ラフ、
Ｃｒで形成されたシードレイヤの膜厚と固定磁性層の一
方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ*）との関係を示すグ
ラフ、
【図１２】Ｃｒで形成されたシードレイヤ及びＴａ上に
Ｃｒで形成されたシードレイヤの膜厚と層間結合磁界Ｈ
inとの関係を示すグラフ、
Ｃｒで形成されたシードレイヤの膜厚と層間結合磁界Ｈ
inとの関係を示すグラフ、
【図１３】従来における磁気検出素子を記録媒体との対
向面側から見た部分断面図、
向面側から見た部分断面図、
【図１４】図１３に示す磁気検出素子の一部を拡大して
層構造を示すための部分模式図、
層構造を示すための部分模式図、
【図１５】図１４に示す固定磁性層、非磁性材料層及び
フリー磁性層の部分を拡大して層構造を示すための部分
模式図、
フリー磁性層の部分を拡大して層構造を示すための部分
模式図、
１ フリー磁性層
２ 非磁性材料層
３ 固定磁性層（強磁性層）
４ 反強磁性層
５ ハードバイアス層
６ 下地層
７ 保護層（鏡面反射層）
８ 電極層
１５ バックド層
１６ 鏡面反射層
２２ シードレイヤ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 長谷川 直也
東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アルプ
ス電気株式会社内
Ｆターム(参考） 2G017 AC01 AD55 AD62 AD63 AD65
5D034 BA03 CA02
5E049 AA10 AC05 BA16 CB02
Claims (24)
- 【請求項１】 下からシードレイヤ、反強磁性層、強磁
性層の順に積層され、前記反強磁性層と強磁性層との界
面で交換結合磁界が発生することで、前記強磁性層の磁
化方向が一定方向にされる交換結合膜において、 前記シードレイヤはＣｒで形成され、前記シードレイヤ
は少なくとも結晶質相を有しており、少なくとも前記シ
ードレイヤのある領域における結晶面の方向と、前記領
域とは別の領域における結晶面の方向とが異なった方向
を向いていることを特徴とする交換結合膜。 - 【請求項２】 ある結晶粒の前記シードレイヤ上面での
結晶面の方向が、別の結晶粒の前記シードレイヤ上面で
の結晶面の方向と異なった方向を向いている請求項１記
載の交換結合膜。 - 【請求項３】 前記のある領域と別の領域で測定された
電子線回折像には、同じ等価な結晶面を表す逆格子点に
対応した回折斑点が現れており、この回折斑点とビーム
原点とを結んだ各仮想線の膜面法線方向からの傾きの角
度のずれが、０度から４５度以内にあり、それら結晶面
内に存在する、ある同じ等価な結晶軸の少なくとも一部
は、互いに異なる方向を向いている請求項１または２に
記載の交換結合膜。 - 【請求項４】 前記結晶面は、代表的に[１１０]面とし
て表される等価な結晶面である請求項１ないし３のいず
れかに記載の交換結合膜。 - 【請求項５】 前記シードレイヤの下には、Ｔａ，Ｈ
ｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少なくとも１種
以上の元素で形成された下地層が形成されており、前記
シードレイヤの膜厚は１５Å以上で６０Å以下で形成さ
れる請求項１ないし４のいずれかに記載の交換結合膜。 - 【請求項６】 前記シードレイヤの膜厚は、２０Å以上
で６０Å以下で形成される請求項５記載の交換結合膜。 - 【請求項７】 前記シードレイヤの膜厚は、５０Å以上
で６０Å以下で形成される請求項５記載の交換結合膜。 - 【請求項８】 前記シードレイヤの下には、Ｔａ，Ｈ
ｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少なくとも１種
以上の元素で形成された下地層が形成されておらず、前
記シードレイヤの膜厚は、２５Å以上で６０Å以下で形
成される請求項１ないし４のいずれかに記載の交換結合
膜。 - 【請求項９】 前記シードレイヤの膜厚は、３０Å以上
で６０Å以下で形成される請求項８記載の交換結合膜。 - 【請求項１０】 前記シードレイヤの膜厚は、５０Å以
上で６０Å以下で形成される請求項８記載の交換結合
膜。 - 【請求項１１】 前記強磁性層は鏡面反射層を有して形
成されている請求項１ないし１０のいずれかに記載の交
換結合膜。 - 【請求項１２】 前記シードレイヤ上の各層に形成され
た結晶粒の膜面と平行な方向における平均結晶粒径は、
２００Å以上である請求項１ないし１１のいずれかに記
載の交換結合膜。 - 【請求項１３】 前記交換結合膜を膜厚方向と平行に切
断したときに切断面に現われる前記反強磁性層に形成さ
れた結晶粒界と、強磁性層に形成された結晶粒界とが、
前記反強磁性層と強磁性層との界面の少なくとも一部で
不連続である請求項１ないし１２のいずれかに記載の交
換結合膜。 - 【請求項１４】 前記交換結合膜を膜厚方向と平行に切
断したときに切断面に現われる前記反強磁性層に形成さ
れた結晶粒界と、シードレイヤに形成された結晶粒界と
が、前記反強磁性層とシードレイヤとの界面の少なくと
も一部で不連続である請求項１ないし１３のいずれかに
記載の交換結合膜。 - 【請求項１５】 前記反強磁性層には少なくとも一部に
双晶が形成され、少なくとも一部の前記双晶には双晶境
界が前記シードレイヤとの界面と非平行に形成されてい
る請求項１ないし１４のいずれかに記載の交換結合膜。 - 【請求項１６】 前記反強磁性層は、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
性材料で形成される請求項１ないし１５のいずれかに記
載の交換結合膜。 - 【請求項１７】 前記反強磁性層は、Ｘ−Ｍｎ−Ｘ′合
金（ただし元素Ｘ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂ
ｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃ
ｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚ
ｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｉｒ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔ
ａ，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）で形成されている請求項
１ないし１５のいずれかに記載の交換結合膜。 - 【請求項１８】 前記Ｘ―Ｍｎ―Ｘ′合金は、元素Ｘと
Ｍｎとで構成される空間格子の隙間に元素Ｘ′が侵入し
た侵入型固溶体であり、あるいは、元素ＸとＭｎとで構
成される結晶格子の格子点の一部が、元素Ｘ′に置換さ
れた置換型固溶体である請求項１７記載の交換結合膜。 - 【請求項１９】 前記元素Ｘあるいは元素Ｘ＋Ｘ′の組
成比は、４５（ａｔ％）以上６０（ａｔ％）以下である
請求項１６ないし１８のいずれかに記載の交換結合膜。 - 【請求項２０】 下からシードレイヤ、反強磁性層、固
定磁性層、非磁性材料層、およびフリー磁性層の順に積
層され、前記フリー磁性層の磁化が前記固定磁性層の磁
化と交叉する方向に揃えられた磁気検出素子において、 前記シードレイヤ、反強磁性層及び固定磁性層が請求項
１ないし１９のいずれかに記載された交換結合膜により
形成されていることを特徴とする磁気検出素子。 - 【請求項２１】 下から、シードレイヤ、反強磁性のエ
クスチェンジバイアス層、フリー磁性層、非磁性材料
層、固定磁性層、および反強磁性層の順に積層され、前
記フリー磁性層の磁化が前記固定磁性層の磁化と交叉す
る方向に揃えられた磁気検出素子において、 前記シードレイヤ、エクスチェンジバイアス層及びフリ
ー磁性層が請求項１ないし１９のいずれかに記載された
交換結合膜により形成されていることを特徴とする磁気
検出素子。 - 【請求項２２】 フリー磁性層の上下に積層された非磁
性材料層と、一方の前記非磁性材料層の上および他方の
非磁性材料層の下に位置する固定磁性層と、一方の前記
固定磁性層の上および他方の固定磁性層の下に位置する
反強磁性層とを有し、前記フリー磁性層よりも下側に形
成された反強磁性層の下側にはシードレイヤが形成さ
れ、前記フリー磁性層の磁化が前記固定磁性層の磁化と
交叉する方向に揃えられた磁気検出素子において、 前記シードレイヤ、その上に接合された反強磁性層及び
固定磁性層が請求項１ないし１９のいずれかに記載され
た交換結合膜により形成されていることを特徴とする磁
気検出素子。 - 【請求項２３】 下から、シードレイヤ、反強磁性のエ
クスチェンジバイアス層、磁気抵抗層、非磁性層、およ
び軟磁性層の順で積層された磁気検出素子において、 前記シードレイヤ、エクスチェンジバイアス層及び磁気
抵抗層が請求項１ないし１９のいずれかに記載された交
換結合膜により形成されていることを特徴とする磁気検
出素子。 - 【請求項２４】 前記フリー磁性層に接する非磁性材料
層と反対側には、さらに鏡面反射層が形成されている２
０ないし２２のいずれかに記載の磁気検出素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001219439A JP4198900B2 (ja) | 2001-07-19 | 2001-07-19 | 交換結合膜及び前記交換結合膜を用いた磁気検出素子 |
| US10/197,123 US6853521B2 (en) | 2001-07-19 | 2002-07-17 | Exchange coupling film having improved wettability of seed layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001219439A JP4198900B2 (ja) | 2001-07-19 | 2001-07-19 | 交換結合膜及び前記交換結合膜を用いた磁気検出素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003031871A true JP2003031871A (ja) | 2003-01-31 |
| JP4198900B2 JP4198900B2 (ja) | 2008-12-17 |
Family
ID=19053444
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001219439A Expired - Fee Related JP4198900B2 (ja) | 2001-07-19 | 2001-07-19 | 交換結合膜及び前記交換結合膜を用いた磁気検出素子 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6853521B2 (ja) |
| JP (1) | JP4198900B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006319343A (ja) * | 2000-10-20 | 2006-11-24 | Toshiba Corp | 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド及び磁気再生装置 |
| US7365948B2 (en) | 2003-07-29 | 2008-04-29 | Alps Electric Co., Ltd | Exchange-coupled film, method for making exchange-coupled film, and magnetic sensing element including exchange-coupled film |
| US7365949B2 (en) | 2004-06-04 | 2008-04-29 | Tdk Corporation | CPP giant magnetoresistive head including pinned magnetic layer that extends in the height direction |
| US7791843B2 (en) | 2000-10-20 | 2010-09-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetoresistance effect element, magnetic head and magnetic recording and/or reproducing system |
| JP2013197205A (ja) * | 2012-03-16 | 2013-09-30 | Toshiba Corp | 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドアセンブリ、磁気記録再生装置及び磁気メモリ |
| EP2719368A1 (en) | 2004-01-05 | 2014-04-16 | Tosho Inc. | Drug feeder and assembly thereof |
Families Citing this family (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7064935B2 (en) * | 2003-06-17 | 2006-06-20 | Hitachi Global Storage Technologies Netherland B.V. | Magnetoresistive sensor having leads with vertical end walls |
| JP3683577B1 (ja) * | 2004-05-13 | 2005-08-17 | Ｔｄｋ株式会社 | 磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリおよび磁気ディスク装置 |
| JP4692805B2 (ja) * | 2004-06-30 | 2011-06-01 | Ｔｄｋ株式会社 | 磁気検出素子およびその形成方法 |
| JP4973133B2 (ja) * | 2005-11-10 | 2012-07-11 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | エピタキシャル層の前処理方法およびエピタキシャル層の評価方法並びにエピタキシャル層の評価装置 |
| JP2007281087A (ja) * | 2006-04-04 | 2007-10-25 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv | 積層体、その製造方法及び磁気抵抗効果ヘッド |
| US7697246B2 (en) * | 2006-08-10 | 2010-04-13 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B. V. | Magnetoresistive sensor having biasing AFM layer in contact with free layer and a track width defined by a lead contact area |
| US20130113473A1 (en) * | 2011-11-04 | 2013-05-09 | Sae Magnetics (H.K.) | Magnetic sensor with shunting layers and manufacturing method thereof |
| FR2992466A1 (fr) | 2012-06-22 | 2013-12-27 | Soitec Silicon On Insulator | Procede de realisation de contact pour led et structure resultante |
| US9461242B2 (en) | 2013-09-13 | 2016-10-04 | Micron Technology, Inc. | Magnetic memory cells, methods of fabrication, semiconductor devices, memory systems, and electronic systems |
| US9608197B2 (en) | 2013-09-18 | 2017-03-28 | Micron Technology, Inc. | Memory cells, methods of fabrication, and semiconductor devices |
| US10454024B2 (en) | 2014-02-28 | 2019-10-22 | Micron Technology, Inc. | Memory cells, methods of fabrication, and memory devices |
| US9281466B2 (en) | 2014-04-09 | 2016-03-08 | Micron Technology, Inc. | Memory cells, semiconductor structures, semiconductor devices, and methods of fabrication |
| US9349945B2 (en) | 2014-10-16 | 2016-05-24 | Micron Technology, Inc. | Memory cells, semiconductor devices, and methods of fabrication |
| US9768377B2 (en) * | 2014-12-02 | 2017-09-19 | Micron Technology, Inc. | Magnetic cell structures, and methods of fabrication |
| US10439131B2 (en) | 2015-01-15 | 2019-10-08 | Micron Technology, Inc. | Methods of forming semiconductor devices including tunnel barrier materials |
| RU2691432C1 (ru) * | 2017-12-29 | 2019-06-13 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)" (МГТУ им. Н.Э. Баумана) | Монокристаллические пленки металлов |
| US11527275B2 (en) * | 2018-09-26 | 2022-12-13 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Crystal seed layer for magnetic random access memory (MRAM) |
| CN120417738A (zh) * | 2025-04-27 | 2025-08-01 | 甘肃省科学院传感技术研究所 | 一种具有垂直交换偏置效应的柔性薄膜结构及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3869557B2 (ja) | 1998-06-30 | 2007-01-17 | Ｔｄｋ株式会社 | 磁気抵抗効果膜および磁気抵抗効果型ヘッド |
| JP3756758B2 (ja) * | 2000-07-11 | 2006-03-15 | アルプス電気株式会社 | 交換結合膜と、この交換結合膜を用いた磁気抵抗効果素子、ならびに前記磁気抵抗効果素子を用いた薄膜磁気ヘッド |
| US7050275B2 (en) * | 2001-02-20 | 2006-05-23 | Alps Electric Co., Ltd. | Exchange coupled film having improved current-carrying reliability and improved rate of change in resistance and magnetic sensing element using same |
-
2001
- 2001-07-19 JP JP2001219439A patent/JP4198900B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-07-17 US US10/197,123 patent/US6853521B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006319343A (ja) * | 2000-10-20 | 2006-11-24 | Toshiba Corp | 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド及び磁気再生装置 |
| US7791843B2 (en) | 2000-10-20 | 2010-09-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetoresistance effect element, magnetic head and magnetic recording and/or reproducing system |
| US7365948B2 (en) | 2003-07-29 | 2008-04-29 | Alps Electric Co., Ltd | Exchange-coupled film, method for making exchange-coupled film, and magnetic sensing element including exchange-coupled film |
| EP2719368A1 (en) | 2004-01-05 | 2014-04-16 | Tosho Inc. | Drug feeder and assembly thereof |
| US7365949B2 (en) | 2004-06-04 | 2008-04-29 | Tdk Corporation | CPP giant magnetoresistive head including pinned magnetic layer that extends in the height direction |
| JP2013197205A (ja) * | 2012-03-16 | 2013-09-30 | Toshiba Corp | 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドアセンブリ、磁気記録再生装置及び磁気メモリ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4198900B2 (ja) | 2008-12-17 |
| US20030030434A1 (en) | 2003-02-13 |
| US6853521B2 (en) | 2005-02-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4198900B2 (ja) | 交換結合膜及び前記交換結合膜を用いた磁気検出素子 | |
| JP4189146B2 (ja) | 交換結合膜及び前記交換結合膜を用いた磁気検出素子 | |
| US7375405B2 (en) | Magnetoresistance effect element, magnetic head, and magnetic storage system using a giant magnetoresistance effect element | |
| JP3735443B2 (ja) | 交換結合膜とそれを用いた磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドおよび磁気記憶装置 | |
| JP2962415B2 (ja) | 交換結合膜 | |
| US6862158B2 (en) | Exchange coupling film having improved wettability of seed layer | |
| US20080068767A1 (en) | Exchange-coupled film, method for making exchange-coupled film, and magnetic sensing element including exchange-coupled film | |
| JP3839644B2 (ja) | 交換結合膜と、この交換結合膜を用いた磁気抵抗効果素子、ならびに前記磁気抵抗効果素子を用いた薄膜磁気ヘッド | |
| JP3694440B2 (ja) | 交換結合膜の製造方法、及び前記交換結合膜を用いた磁気抵抗効果素子の製造方法、ならびに前記磁気抵抗効果素子を用いた薄膜磁気ヘッドの製造方法 | |
| JP3756758B2 (ja) | 交換結合膜と、この交換結合膜を用いた磁気抵抗効果素子、ならびに前記磁気抵抗効果素子を用いた薄膜磁気ヘッド | |
| JP3756757B2 (ja) | 交換結合膜と、この交換結合膜を用いた磁気抵抗効果素子、ならびに前記磁気抵抗効果素子を用いた薄膜磁気ヘッド | |
| US20030030946A1 (en) | Exchange coupled film having magnetic layer with non-uniform composition and magnetic sensing element including the same | |
| JP2002280641A (ja) | 交換結合膜及び前記交換結合膜を用いた磁気検出素子 | |
| JP3670929B2 (ja) | 交換結合膜と、この交換結合膜を用いた磁気抵抗効果素子、ならびに前記磁気抵抗効果素子を用いた薄膜磁気ヘッド | |
| JP3071781B2 (ja) | 交換結合膜、前記交換結合膜を用いた磁気抵抗効果素子、ならびに、前記磁気抵抗効果素子を用いた薄膜磁気ヘッド | |
| JP2002232037A (ja) | 磁気抵抗効果素子及びその製造方法 | |
| JP2007281087A (ja) | 積層体、その製造方法及び磁気抵抗効果ヘッド | |
| JP3708441B2 (ja) | 交換結合膜と前記交換結合膜を用いた磁気検出素子、ならびに前記交換結合膜の製造方法と前記磁気検出素子の製造方法 | |
| JP3255901B2 (ja) | 交換結合膜の製造方法 | |
| JP3048572B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子、ならびに、前記磁気抵抗効果素子を用いた薄膜磁気ヘッド | |
| JP2000124523A (ja) | 磁気抵抗効果素子、ならびに、前記磁気抵抗効果素子を用いた薄膜磁気ヘッド | |
| JP2006032961A (ja) | 交換結合膜と前記交換結合膜を用いた磁気検出素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050426 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050624 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050927 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051124 |
|
| A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20051208 |
|
| A912 | Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912 Effective date: 20060113 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080901 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20081002 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111010 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111010 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121010 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131010 Year of fee payment: 5 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |