DE4401476A1 - Magnetoresistive element serving as thin film magnetic head - Google Patents

Abstract

A magnetoresistive element is formed that provides a high magnetic resistance change factor and offers improved sensitivity through optimisation of the electrical resistance within a bias magnetising layer. The element (20) is formed with a copper layer (31), a bias magnetising layer (32) of manganese-iron with copper, nickel, palladium or cobalt, a nickel iron layer (33) with 82 atom per cent of nickel, a non-magnetic layer (34) and a cross bias magnetising layer (35). The element is used as a thin film magnetic head.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dünnschicht-Magnet­ kopf und insbesondere ein magneto-resistives Wiedergabeele­ ment zur Wiedergabe einer Aufzeichnung mit hoher Dichte sowie ein magnetisches Induktionsaufzeichnungselement.The present invention relates to a thin film magnet Head and in particular a magneto-resistive playback to play a high density recording as well a magnetic induction recording element.

Stand der TechnikState of the art

Fig. 18 (a) ist ein zusammenfassender Querschnitt eines mag­ neto-resistiven Dünnschicht-Magnetkopfes, wobei Fig. 18 (b) eine Draufsicht ist, die die Struktur eines magneto-resisti­ ven Elements bezüglich seines Informationswiedergabeelements zeigt, und Fig. 18 (c) eine Draufsicht ist, die die Struktur eines magnetischen Induktionselements bezüglich seines Infor­ mationsaufzeichnungselements zeigt. Fig. 18 (a) is a summary cross section of a magnetic thin film magnetic head, wherein Fig. 18 (b) is a plan view showing the structure of a magnetoresistive element with respect to its information reproducing element, and Fig. 18 (c ) is a plan view showing the structure of a magnetic induction element with respect to its information recording element.

Wie in Fig. 18 (a) gezeigt, besteht ein in festen Magnetplat­ tenvorrichtungen verwendeter Dünnschicht-Magnetkopf (100) aus einem Wiedergabeelement (magneto-resistives Element) (101) und einem Aufzeichnungselement (magnetisches Induktionsele­ ment) (102). Das magneto-resistive Element (101) weist eine Schicht (2) aus einem magneto-resistiven Material und eine Elektrodenschicht (3) auf, die auf einem Substrat (1) über einer Isolierschicht (7) gebildet sind. Beide Enden der Schicht (2) aus dem magneto-resistiven Material sind mit der Elektrodenschicht (3) verbunden, wie sie in Fig. 18 (b) ge­ zeigt ist. Das magnetische Induktionselement (102) besteht aus einem oberen (4a) und einem unteren (4b) Kern (4) aus weichmagnetischem Material, die über einer Isolierschicht (8) auf das magneto-resistive Element (101) laminiert sind, sowie einer zwischen den Kernen (4a, 4b) über einer Zwischen­ schicht-Isolierschicht (6) gebildeten Spule (5), wobei die Spule (5) schraubenförmig gewickelt ist, wie dies in Fig. 18 (c) gezeigt ist.As shown in Fig. 18 (a), a thin-film magnetic head ( 100 ) used in fixed magnetic disk apparatuses consists of a display element (magneto-resistive element) ( 101 ) and a recording element (magnetic induction element) ( 102 ). The magneto-resistive element ( 101 ) comprises a layer ( 2 ) of a magneto-resistive material and an electrode layer ( 3 ) formed on a substrate ( 1 ) over an insulating layer ( 7 ). Both ends of the layer ( 2 ) of the magneto-resistive material are connected to the electrode layer ( 3 ) as shown in Fig. 18 (b). The magnetic induction element ( 102 ) consists of an upper ( 4 a) and a lower ( 4 b) core ( 4 ) of soft magnetic material, which are laminated on an insulating layer ( 8 ) on the magneto-resistive element ( 101 ), and a between the cores ( 4 a, 4 b) over an intermediate layer insulating layer ( 6 ) formed coil ( 5 ), wherein the coil ( 5 ) is helically wound, as shown in Fig. 18 (c).

Eine sogenannte "Vormagnetisierungs-Wechsel-Schicht (exchanged bias film)" wird gebildet durch Kopplung einer ferromagnetischen Schicht mit einer antiferromagnetischen Schicht. Die Kopplung führt zu einer "ausgetauschten" oder "gewechselten" Kopplung (exchanged bias) zwischen diesen Schichten. Diese Art der Kopplung ist ein quantenphysikalisches Phänomen, wodurch die Hysterese-Schleife der ferromagnetischen Schicht längs der H-Achse durch ein Austausch-Anisotropiefeld H_ex verschoben wird. Diese Verschiebung führt zu einem "ausgetauschten" Vormagneti­ sierungsfeld (exchanged bias), welches die Richtung der magnetischen Domänen im magneto-resistiven Film 2c ausrichtet. Die ausgerichteten magnetischen Domänen verursachen kein Barkhausen-Rauschen wegen der Veränderung der Magnetisierung.A so-called "exchanged bias film" is formed by coupling a ferromagnetic layer to an antiferromagnetic layer. The coupling results in a "exchanged" or "exchanged bias" between these layers. This type of coupling is a quantum physical phenomenon whereby the hysteresis loop of the ferromagnetic layer is shifted along the H axis through an exchange anisotropy field H _ex . This shift leads to a "exchanged" Vormagneti sierungsfeld (Exchanged bias), which orients the direction of magnetic domains in the magneto-resistive film 2 c. The aligned magnetic domains do not cause Barkhausen noise due to the change in magnetization.

Diese ausgetauschte Kopplung ist näher beschrieben von D. Mauri, E. Kay, David Scholl und J. K. Howard in J. Appl. phys. Vol. 52, Nr. 7, S. 2929 ff. (1987), besonders unter I. Einleitung und A. Austausch-Anisotropie.This exchanged coupling is further described by D. Mauri, E. Kay, David Scholl and J.K. Howard in J. Appl. Phys. Vol. 52, No. 7, p. 2929 ff. (1987), especially under I. Introduction and A. Exchange anisotropy.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Wie in Fig. 19 (a) gezeigt, sind auf das Substrat (1) (ein­ schließlich der Isolierschicht) der Schicht (2) aus magneto­ resistivem Material nacheinander laminiert: eine Schicht (Hilfsschicht) (2a) auf der Basis von NiCr, eine Vormagneti­ sierungs-Wechselschicht (2b) aus MnFe (mit Mn in einem Ver­ hältnis von 50 Atom-%), eine Schicht (2c) mit magneto-resi­ stivem Effekt, die aus einer Einschicht-Dünnschicht aus einer NiFe- oder NiFeCo-Legierung besteht, eine Shuntvormagnetisie­ rungsschicht (2d) und eine Quervormagnetisierungsschicht (2e), wobei beide Enden dieser Quervormagnetisierungsschicht (2e) Elektrodenschichten (3) aufweisen, die als Teil des mag­ neto-resistiven Elements (101) gebildet sind. Bei diesem Ele­ ment ist die Basisschicht (2a) eine Schicht, die die Orien­ tierung der darauf gebildeten Vormagnetisierungs-Wechsel­ schicht (2b) kontrolliert: die Vormagnetisierungs-Wechsel­ schicht (2b) ist eine Schicht, die die Magnetisierung kon­ trolliert, um das Backhausen-Rauschen zu verhindern, das durch Schwankungen in der Magnetisierung der magneto-resisti­ ven Schicht (2c) verursacht wird, indem eine angrenzende mag­ neto-resistive Schicht (2c) mit einem Längsvormagnetisie­ rungs-Magnetfeld vorgesehen wird, die die magnetische Domäne zu einer einzigen Domäne macht; die magneto-resistive Schicht (2c) ist eine Schicht, die Veränderungen in dem auf das Ele­ ment aufgebrachten Magnetfluß in einen Schichtwiderstandsfak­ tor umwandelt; die Quervormagnetisierungsschicht (2e) ist eine Schicht, die die Amplitude des Wiedergabeausgangssignals erhöht, indem die Schicht (2c) mit magneto-resistivem Effekt mit einem Quervormagnetisierungs-Magnetfeld versehen und ein Streumagnetfeld am optimalen Betriebsvormagnetisierungspunkt überlagert wird; die Shuntvormagnetisierungsschicht (2d) ist eine Schicht, die die Quervormagnetisierungsschicht (2e) mag­ netisiert und die Quervormagnetisierungs-Feldstärke auf die Schicht (2c) mit magneto-resistivem Effekt einstellt.As shown in Fig. 19 (a), on the substrate ( 1 ) (including the insulating layer) of the magneto-resistive material layer ( 2 ) are successively laminated: a NiCr-based (auxiliary) layer ( 2 a), a Vormagneti ative alternating layer (2 b) of MnFe (50 atomic% with Mn in a ratio Ver), a layer (2 c) with magneto-resi stivem effect, consisting of a single-layer thin film of NiFe or NiFeCo Alloy consists of a Shuntvormagnetisie insurance layer ( 2 d) and a Quervormagnetisierungsschicht ( 2 e), wherein both ends of this transverse biasing layer ( 2 e) electrode layers ( 3 ), which are formed as part of the mag neto-resistive element ( 101 ). Ment in this Ele the base layer (2 a) is a layer orientation that Orien formed thereon bias alternating layer (2 b) controls: the bias alternating layer (2 b) is a layer that trolled the magnetization kon, to prevent the Backhausen-noise (2 c) by variations in the magnetization of the magneto-resisti ven layer caused by like an adjacent Neto-resistive layer with a Längsvormagnetisie approximate magnetic field provided (2 c), the makes magnetic domain a single domain; the magneto-resistive layer ( 2 c) is a layer that converts changes in the magnetic flux applied to the element into a sheet resistance factor; the lateral bias layer ( 2 e) is a layer which increases the amplitude of the reproduced output by providing the magneto-resistive effect layer ( 2 c) with a transverse bias magnetic field and superimposing a stray magnetic field at the optimum operational bias point; the shunt bias layer ( 2 d) is a layer that magnetizes the cross-bias layer ( 2 e) and adjusts the cross-bias field strength to the magneto-resistive effect layer ( 2 c).

Falls sich kein spezielles Problem mit der Orientierung der Vormagnetisierungs-Wechselschicht (2b) ergibt, selbst wenn die Schichten bis auf die Basisschicht (2a) direkt auf dem Substrat (1) gebildet sind, dann sind nacheinander auf die Schicht (2) aus magneto-resistivem Material laminiert: die Vormagnetisierungs-Wechselschicht (2b), die Schicht (2c) mit magneto-resistivem Effekt, die Shuntvormagnetisierungsschicht (2d) sowie die Quermagnetisierungsschicht (2e), wie dies in Fig. 19 (b) gezeigt ist. In Fig. 19 (c) ist ferner gezeigt, daß die Laminierungsreihenfolge der Schichten, die die Schicht (2) aus magneto-resistivem Material ausmachen, umge­ kehrt sein kann, so daß die Quermagnetisierungsschicht (2e), die Shuntvormagnetisierungsschicht (2d), die Schicht (2c) mit magneto-resistivem Effekt und die Vormagnetisierungs-Wechsel­ schicht (2b) in dieser Reihenfolge auf das Substrat (1) lami­ niert sein können. Außerdem kann in der Schicht (2) aus mag­ neto-resistivem Material mit dem in Fig. 19 (a) bis (c) ge­ zeigten Schichtaufbau die Vormagnetisierungs-Wechselschicht (2b) als Teil der Schicht (2c) mit magneto-resistivem Effekt verwendet werden (z. B. als Elektroden an beiden Enden der Schicht (2c) mit magneto-resistivem Effekt).If there is no particular problem with the orientation of the premagnetizing alternating layer ( 2 b), even if the layers except for the base layer ( 2 a) are formed directly on the substrate ( 1 ), then one after the other on the layer ( 2 ) magneto-resistive material laminated: the bias alternating layer ( 2 b), the magneto-resistive effect layer ( 2 c), the shunt bias layer ( 2 d), and the transverse magnetization layer ( 2 e) as shown in FIG. 19 (b). is shown. In Fig. 19 (c) is further shown that the lamination order of the layers that comprise the layer (2) of magneto-resistive material, the reverse may be reversed so that the transverse magnetization layer (2 e), the Shuntvormagnetisierungsschicht (2 d) , the layer ( 2 c) with magneto-resistive effect and the bias-change layer ( 2 b) in this order on the substrate ( 1 ) may be lami ned. Moreover, in the layer (2) may be made of like Neto-resistive material by 19 in Fig. (A) to (c) ge showed layer structure, the bias change layer (2 b) as part of the layer (2 c) with magneto-resistive Effect can be used (for example, as electrodes at both ends of the layer ( 2 c) with magneto-resistive effect).

Bei der Vormagnetisierungs-Wechselschicht (exchange bias film) (2b) der Schicht (2) aus magneto-resistivem Material mit dem obengenannten laminaren Aufbau wird eine Legierung auf der Basis von FeMn als antiferromagnetische Schicht verwendet, die den gleichen kristallinen Aufbau (kubisch-flächenzentrierte Phase) wie die Schicht (2c) mit magneto-resistivem Effekt aufweist (Ein­ schicht-Dünnschicht aus einer NiFe-Legierung oder Einschicht- Dünnschicht aus einer NiFeCo-Legierung). Wie in den offenge­ legten japanischen Patentanmeldungen 4-21106 und 3-144909 festgestellt ist, weisen jedoch Legierungen auf der Basis von MnFe eine geringe Korrosionsbeständigkeit auf. Darüber hinaus neigt bei dem magneto-resistiven Element, das ein Einschicht- MnFe als Vormagnetisierungs-Wechselschicht verwendet, ein Teil des an die Schicht mit magneto-resistivem Effekt ange­ legten Erfassungsstroms trotz des direkten Kontakts zwischen der Schicht mit dem magneto-resistiven Effekt und der Vormag­ netisierungs-Wechselschicht dazu, zu der Vormagnetisierungs- Wechselschicht (2b) geshuntet zu werden, da der elektrische Widerstand in der MnFe-Vormagnetisierungs-Wechselschicht nur etwa viermal so hoch ist wie bei einer Schicht mit magneto­ resistivem Effekt au NiFe oder ähnlichem. Deshalb ist die Veränderung der Ausgangsspannung ΔV klein.In the exchange bias film ( 2 b) of the magneto-resistive material layer ( 2 ) having the above-mentioned laminar structure, an FeMn-based alloy is used as the antiferromagnetic layer, which has the same crystalline structure (cubic structure). face-centered phase) as the magneto-resistive effect layer ( 2 c) (NiFe alloy single-layer or NiFeCo single-layer thin film). However, as stated in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 4-21106 and 3-144909, alloys based on MnFe have low corrosion resistance. Moreover, in the magneto-resistive element using a single-layer MnFe as a bias-change layer, a part of the sense current applied to the magneto-resistive layer tends to be in spite of the direct contact between the magnetoresistive effect layer and the magneto-resistive layer Moisturizing alternating layer to be shunted to the bias alternating layer ( 2 b), since the electrical resistance in the MnFe -magnetisierungswechselschicht only about four times as high as in a layer with magneto-resistive effect on NiFe or the like. Therefore, the change of the output voltage ΔV is small.

Man hat versucht, eine antiferromagnetische Co_xNi_yO_1-x-y- Schicht oder eine ferrimagnetische Tb_1-zCo_z-Schicht als Vor­ magnetisierungs-Wechselschicht (2b) zu verwenden, um die Kor­ rosionsbeständigkeit zu verbessern, während das Magnetfeld mit ausgetauschter Vormagnetisierung verbessert und stabili­ siert wird (Applied Physics Letters, Vol. 60, p. 3060 (1992) and IEEE Transition Magnetics, Vol. 25, p. 3695 (1989). Die Verwendung des obengenannten Materials für die Vormagnetisie­ rungs-Wechselschicht (2b) erfordert während der Herstellung der Schicht ein Oxidationsverfahren, was bedeutet, daß die Zahl der Herstellungsprozesse erhöht werden muß. Eine solche Maßnahme würde auch zu erhöhten Herstellungskosten führen, da Selten-Erd-Elemente verwendet würden.It has been attempted to use an antiferromagnetic Co _x Ni _y O _1-xy layer or a ferrimagnetic Tb _1-z Co _z layer as a pre magnetization alternating layer ( 2 b) to improve the corrosion resistance, while the magnetic field with Improved and stabilized exchange (Applied Physics Letters, Vol 60, p 3060 (1992) and IEEE Transition Magnetics, Vol 25, p 3695 (1989).) The use of the above-mentioned material for the premagnetization alternating layer ( 2 b) requires an oxidation process during the production of the layer, which means that the number of manufacturing processes must be increased, and such a measure would also lead to increased manufacturing costs as rare-earth elements would be used.

Andererseits sind in letzter Zeit künstliche, durch zykli­ schen Laminierungsaufbau strukturierte Gitterschichten als magneto-resistive Schichten üblich geworden, bei denen Magnet­ schichten und unmagnetische leitende Schichten mehr als zwei­ mal abwechselnd laminiert sind. Wie in Fig. 20 gezeigt, ist ein magneto-resistives Element unter Verwendung dieser künst­ lichen Gitterschicht so aufgebaut, daß unmagnetische Schich­ ten (12) aus Cu und ähnlichem sowie Magnetschichten (13) mehr als zweimal (bei mehr als zwei Laminierungszyklen) auf eine Basisschicht (11) des Substrats (1) laminiert sind, wobei darauf eine Schutzschicht (14) gebildet ist (offengelegte Pa­ tentanmeldung 4-360009). Wie in Fig. 21 (a) gezeigt, kann dann zu einem Aufbau gegriffen werden, bei dem Teile der Mag­ netschicht (13) mit den Vormagnetisierungs-Wechselschichten (15) in Kontakt stehen, oder einem Aufbau, der in Fig. 21 (b) gezeigt ist und bei dem die Vormagnetisierungs-Wechselschich­ ten (15) auf die Vormagnetisierungs-Wechselschichten (12) laminiert sind, so daß die Magnetschichten (13) bei jedem Laminierungszyklus einem Längsvormagnetisierungs-Magnetfeld unterworfen sind, das die Magnetisierung steuert und das Barkhausen-Rauschen unterdrückt. Wird eine Schicht mit magne­ to-resistivem Effekt mit einer solchen künstlichen Gitter­ schicht mit einer Schicht mit magneto-resistivem Effekt aus einer NiFe-Legierungseinschicht verglichen, dann weist die NiFe-Legierungsschicht, obwohl sie einen magnetischen Wider­ standsänderungsfaktor (MR-Verhältnis) von nur 3% besitzt, eine Sättigungsmagnetfeldstärke (H_s) auf, die den magneti­ schen Widerstand auf einem Pegel von sowenig wie mehreren Dutzend Oe oder niedriger sättigt. Demnach ist sie ein prak­ tikables magneto-resistives Element, während die Schicht mit magneto-resistivem Element unter Verwendung des künstlichen Gitterfilms bei 5% ein etwas höheres MR-Verhältnis aufweist, obwohl ihre Sättigungsmagnetfeldstärke (H_s) zu hoch ist, wo­ bei sie etwa 100 Oe beträgt. Ein hohes MR-Verhältnis ermög­ licht einen Ausgang von starken Wiedergabesignalen, anderer­ seits reduziert eine übermäßig hohe Sättigungsmagnetfeldstär­ ke (H_s) die Magnetfeldempfindlichkeit gegenüber externen Mag­ netfeldern. Demnach muß die Sättigungsmagnetfeldstärke (H_s) weiter reduziert werden, wenn die künstliche Gitterschicht praktisch angewendet werden soll.On the other hand, artificial lattice layers structured by cyclic lamination structure have recently become common as magnetoresistive layers in which magnetic layers and non-magnetic conductive layers are alternately laminated more than two times. As shown in Fig. 20, a magnetoresistive element using this artificial mesh layer is constructed so that non-magnetic layers ( 12 ) of Cu and the like and magnetic layers ( 13 ) are exposed more than twice (in more than two lamination cycles) to one Base layer ( 11 ) of the substrate ( 1 ) are laminated, on which a protective layer ( 14 ) is formed (patent application 4-360009 disclosed). As shown in Fig. 21 (a), then, a structure may be adopted in which portions of the magnetic layer ( 13 ) are in contact with the bias alternating layers ( 15 ) or a structure shown in Fig. 21 (b ) and in which the bias alternating layers ( 15 ) are laminated on the bias alternating layers ( 12 ) so that the magnetic layers ( 13 ) are subjected to a longitudinal bias magnetic field controlling the magnetization and the Barkhausen orientation at each lamination cycle. Noise suppressed. When a magne to resistive layer having such an artificial lattice layer is compared with a magnetoresistive effect layer made of a NiFe alloy monolayer, the NiFe alloy layer, although having a magnetic resistance (MR) ratio of only 3% has a saturation magnetic field intensity (H _s ) which saturates the magnetic resistance at a level as low as several tens Oe or lower. Thus, it is a practical magneto-resistive element, while the magneto-resistive element layer using the artificial lattice film has a slightly higher MR ratio at 5%, although its saturation magnetic field strength (H _s ) is too high 100 Oe is. On the other hand, an excessively high saturation magnetic field strength (H _s ) reduces the magnetic field sensitivity to external magnetic fields. Accordingly, the saturation magnetic field strength (H _s ) must be further reduced if the artificial lattice layer is to be practically applied.

In Fig. 22 ist gezeigt, daß ein magneto-resistives Element, das eine andere künstliche Gitterschicht verwendet, so aufge­ baut ist, daß eine Hilfsschicht (16) oder eine unmagnetische Schicht (12), eine weichmagnetische Schicht (17) als die er­ ste Magnetschicht, die unmagnetische leitende Schicht (12), eine Magnetschicht (13) als eine zweite Magnetschicht oder die weichmagnetische Schicht (17) und die Vormagnetisierungs- Wechselschicht (15) in einem Laminierungszyklus auf das Sub­ strat (1) laminiert sind, das in mehr als zwei Laminierungs­ zyklen laminiert wird. Diese künstliche Gitterschicht läßt in einer Richtung eine magnetische Anisotropie in der zweiten Magnetschicht (13) entstehen, die der MnFe-Vormagnetisie­ rungs-Wechselschicht (15) am nächsten liegt. Deshalb ändert sich der durch die Magnetisierung der zweiten Magnetschicht (13), die magnetische Anisotropie in einer Richtung erhält, und der ersten Magnetschicht (17), die keine magnetische Ani­ sotropie erhält, gebildete Winkel nach dem aus dem Medium gestreuten Magnetfeld (ein externes Magnetfeld). Mit anderen Worten, wird wie in Fig. 23 kein externes Magnetfeld angelegt (H_ex = 0), dann ist der durch die Magnetisierung der angren­ zenden Magnetschichten gebildete Winkel nahezu antiparallel (90° bis 180°); wird allerdings ein externes Magnetfeld ange­ legt (H_ex ≠ 0), dann ist der durch die Magnetisierung der angrenzenden Magnetschichten gebildete Winkel nahezu parallel (90° oder weniger), wodurch eine Steuerung der Magnetisierung möglich wird. Bei einer solchen künstlichen Gitterschicht wird als Ergebnis des spinstreuenden Effekts der spontanen Magnetisierung der Magnetschicht an leitenden Elektronen ein Mechanismus mit magneto-resistivem Effekt erzeugt. Dieser Effekt wird makromagneto-resistiver Effekt genannt; tritt er auf, dann ist die magnetische Reaktion scharf, und die Sätti­ gungsmagnetfeldstärke (H_s) liegt bei 100 Oe oder weniger, obwohl der magnetische Widerstandsänderungsfaktor etwas klei­ ner ist (< 5%).In Fig. 22 it is shown that a magneto-resistive element using another artificial lattice layer is built up so that an auxiliary layer ( 16 ) or a non-magnetic layer ( 12 ), a soft magnetic layer ( 17 ) than the ste he Magnetic layer, the non-magnetic conductive layer ( 12 ), a magnetic layer ( 13 ) as a second magnetic layer or the soft magnetic layer ( 17 ) and the Vormagnetisierungs- alternating layer ( 15 ) in a lamination cycle on the sub strate ( 1 ) are laminated in more is laminated as two lamination cycles. This artificial lattice layer can be in one direction, a magnetic anisotropy in the second magnetic layer ( 13 ) arise, which is the MnFe-Vormagnetisie ing exchange layer ( 15 ) closest. Therefore, the angle formed by the magnetization of the second magnetic layer ( 13 ) receiving magnetic anisotropy in one direction and the first magnetic layer ( 17 ) not receiving magnetic anisotropy changes after the magnetic field scattered from the medium (an external magnetic field ). In other words, when no external magnetic field is applied (H _ex = 0) as in Fig. 23, the angle formed by the magnetization of the adjacent magnetic layers is almost antiparallel (90 ° to 180 °); however, when an external magnetic field is applied (H _ex ≠ 0), the angle formed by the magnetization of the adjacent magnetic layers is almost parallel (90 ° or less), thereby enabling the magnetization to be controlled. In such an artificial lattice layer, a mechanism having a magneto-resistive effect is generated as a result of the spin-scattering effect of the spontaneous magnetization of the magnetic layer on conductive electrons. This effect is called macromagneto-resistive effect; if it does occur, then the magnetic response is sharp, and the saturation magnetic field strength (H _s ) is 100 Oe or less, although the magnetic resistance change factor is somewhat smaller (<5%).

Dies gilt, da eine MnFe-Schicht mit einem elektrischen Wider­ stand verwendet wird, der vier- bis zehnmal höher ist als derjenige in der Magnetschicht (NiFe-Schicht) oder der unmag­ netischen Schicht (Cu-Schicht), wodurch der Gesamtwider­ standswert ρ der künstlichen Gitterschicht (magneto-resistive Verbundschicht) zu hoch und damit der elektrische Wider­ standsänderungsfaktor Δρ/ρ relativ klein wird. Versucht man, den magnetischen Widerstandsänderungsfaktor auf etwa 8% zu erhöhen, dann wird eine Magnetschicht beispielsweise aus Co mit einer Dicke von 1 nm oder weniger an die unmagnetische leitende Schicht (12) angrenzend gebildet, wodurch komplexe Schichtbildungsprozesse erforderlich werden und die Herstel­ lungskosten erhöht werden (Journal of Applied Physics, 69, (8) (1991) 4774 und die offengelegte Patentanmeldung 4-358310).This is because a MnFe layer having an electrical resistance is used which is four to ten times higher than that in the magnetic layer (NiFe layer) or unmag netic layer (Cu layer), whereby the total resistance value ρ of artificial grating layer (magneto-resistive composite layer) too high and thus the electrical resistance change factor Δρ / ρ is relatively small. When it is attempted to increase the magnetic resistance change factor to about 8%, a magnetic layer of, for example, Co having a thickness of 1 nm or less is formed adjacent to the non-magnetic conductive layer ( 12 ), thereby requiring complex film forming processes and increasing the manufacturing cost (Journal of Applied Physics, 69, (8) (1991) 4774 and the laid-open patent application 4-358310).

Im übrigen ist zur Wiedergabe einer Aufzeichnung mit hoher Dichte, bei der der Aufzeichnungsbitbereich natürlich mikro­ nisiert ist, ein magneto-resistives Element erforderlich, aus dem ein Wiedergabeausgang mit hoher Amplitude aus einem schwachen externen Magnetfeld (einem Streumagnetfeld) erhal­ ten werden kann. Um eine so hohe Empfindlichkeit zu erhalten, ist es wichtig, unter Verwendung einer Quervormagnetisie­ rungsschicht einen optimalen Vormagnetisierungspunkt an einem Punkt einzustellen, an dem die Kennlinienkurve in der R-H- Kennlinie in Fig. 24 stark geneigt ist; allerdings ist vorher erforderlich, daß man eine Schicht mit magneto-resistivem Effekt erhält, die eine R-H-Kennlinie mit steiler Neigung zeigt. Um eine R-H-Kennlinie mit einer steilen Neigung zu erhalten, wird der elektrische Widerstandsänderungsfaktor Δρ/ρ in der Schicht mit magneto-resistivem Effekt erhöht und die Sättigungsmagnetfeldstärke (H_s) reduziert, wodurch die Neigung steiler wird. Darüber hinaus ist es zur Erhöhung des elektrischen Widerstandsänderungfaktors Δρ/ρ erforderlich, den Gesamtwiderstandswert ρ in der Schicht mit magneto­ resistivem Effekt zu reduzieren und ihren Widerstandsände­ rungsbetrag Δρ zu erhöhen.Incidentally, in order to reproduce a high-density recording in which the recording bit area is naturally micro-sized, a magneto-resistive element is required from which a high-amplitude reproducing output can be obtained from a weak external magnetic field (a stray magnetic field). In order to obtain such a high sensitivity, it is important to set an optimum bias point using a transverse bias layer at a point where the characteristic curve in the RH characteristic in Fig. 24 is sharply inclined; however, it is necessary to obtain a magnetoresistive effect layer having a steep slope RH characteristic. In order to obtain an RH characteristic with a steep slope, the electrical resistance change factor Δρ / ρ in the magneto-resistive-effect layer is increased and the saturation magnetic field strength (H _s ) is reduced, whereby the slope becomes steeper. Moreover, in order to increase the electrical resistance change factor Δρ / ρ, it is necessary to reduce the total resistance value ρ in the magnetoresistive effect layer and increase its resistance amount Δρ.

Fig. 25 (A) ist ein Querschnitt durch das magnetische Induk­ tionselement (102), und Fig. 25 (B) ist eine Zeichnung zur Veranschaulichung der zirkulierenden magnetischen Domäne des Kerns (4) des magnetischen Induktionselements (102). In Fig. 25 (A) besteht das magnetische Induktionselement (102) aus einem unteren Magnetkern (4a), einem Magnetspalt (g), einer Spule (5), einer Isolierschicht (6), einem oberen Magnetkern (4b) und einer auf dem Substrat (1) (in der Reihenfolge Substrat (1), magneto-resistives Ele­ ment (101) und Isolierschicht (8)) gebildeten Schutzschicht (9). Der untere Magnetkern (4a) und der obere Magnetkern (4b) bilden einen Magnetkreis, der durch einen Magnetspalt (g) an der Kopfseite geöffnet ist. Die Spule (5) ist unter Zwischen­ anordnung der Isolierschicht (6) gewickelt; hochfrequente Magnetaufzeichnungssignale werden an sie geliefert. Die Schutzschicht (9) bedeckt den oberen, am obersten Teil des Substrats (1) angeordneten Magnetkern (4b). Zusätzlich ver­ wenden die Magnetkerne (4a, 4b) weichmagnetische Dünnschich­ ten mit hoher magnetischer Permeabilität, denen eine uniaxia­ le Anisotropie verliehen ist, und ihre schwierige Achse wird in Richtung des Magnetkreises des Magnetkopfes gerichtet ver­ wendet. Gegenwärtig werden allgemein Permalloy-Legierungen mit magnetischen Sättigungsflußdichten zwischen 0,7 T und 0,8 T als Material für die Magnetkerne (4a, 4b) verwendet. Fig. 25 (A) is a cross section of the magnetic induction element ( 102 ), and Fig. 25 (B) is a drawing for illustrating the circulating magnetic domain of the core ( 4 ) of the magnetic induction element ( 102 ). In Fig. 25 (A), the magnetic induction element ( 102 ) consists of a lower magnetic core ( 4 a), a magnetic gap (g), a coil ( 5 ), an insulating layer ( 6 ), an upper magnetic core ( 4 b) and a on the substrate ( 1 ) (in the order substrate ( 1 ), magneto-resistive ele ment ( 101 ) and insulating layer ( 8 )) formed protective layer ( 9 ). The lower magnetic core ( 4 a) and the upper magnetic core ( 4 b) form a magnetic circuit which is opened by a magnetic gap (g) on the head side. The coil ( 5 ) is wound with intermediate arrangement of the insulating layer ( 6 ); high-frequency magnetic recording signals are supplied to them. The protective layer (9) covering the top arranged at the uppermost part of the substrate (1) the magnetic core (4 b). In addition, the magnetic cores ( 4 a, 4 b) use soft magnetic thin films of high magnetic permeability imparted with uniaxial anisotropy, and their difficult axis is directed toward the magnetic circuit of the magnetic head. At present, permalloy alloys having magnetic saturation flux densities between 0.7 T and 0.8 T are generally used as the material for the magnetic cores ( 4 a, 4 b).

Als ein Ergebnis des Trends zu einer höheren Aufzeichnungs­ dichte muß der Magnetkern (4) des magnetischen Induktionsele­ ments (102) nun selbst in hohen Frequenzzonen von mehr als 10 MHz während des anfänglichen Magnetisierungsvorgangs eine höhere magnetische Permeabilität aufweisen. Außerdem sucht man nun nach magnetischen Materialien mit einer höheren mag­ netischen Sättigungsflußdichte, um den Erfordernissen einer Datenverarbeitung mit höherer Dichte gerecht zu werden; in der Diskussion stehen eine amorphe Dreielement-Legierungs­ schicht aus Kobalt (Co), Hafnium (Hf) und Tantal (Ta) mit einer magnetischen Sättigungsflußdichte von 1,2 T oder eine amorphe Legierungsschicht auf der Basis von Co wie Co-Hf-Ta-Pd.As a result of the trend towards a higher recording density, the magnetic core ( 4 ) of the magnetic induction element ( 102 ) now has to have a higher magnetic permeability even in high frequency zones of more than 10 MHz during the initial magnetization process. In addition, the search for magnetic materials having a higher magnetic saturation flux density is now being sought to meet the requirements of higher density data processing; in the discussion are an amorphous three-element alloy layer of cobalt (Co), hafnium (Hf) and tantalum (Ta) with a magnetic saturation flux density of 1.2 T or an amorphous alloy layer based on Co such as Co-Hf-Ta Pd.

Wird ein externes Magnetfeld (4a, 4b) über ein durch die Spu­ le (5) fließendes Magnetaufzeichnungssignal an die Magnetker­ ne (4a, 4b) angelegt, dann entsteht in den Magnetkernen (4a, 4b) eine umlaufende, prismenartige magnetische Domäne, wobei an einem Ende des Kerns (der Kopfseite) dreieckige magneti­ sche Domänen gebildet sind, wie dies in Fig. 25 (b) gezeigt ist. Da die Magnetisierung dieser dreieckigen Domäne parallel zu der von einem Medium liegt, tritt eine diskontinuierliche Wanderung der magnetischen Wand bezüglich des hochfrequenten Magnetfeldes auf. Da andererseits die Magnetisierung in der sechseckigen magnetischen Domäne längs zu derjenigen von dem Medium liegt, tritt bezüglich des hochfrequenten Magnetfeldes eine Magnetisierungsrotation auf. Demnach erzeugt dann, wenn die Arbeitsfrequenz für einen Magnetkopf als Ergebnis einer Datenverarbeitung mit höheren Geschwindigkeiten und Dichten höher wird, die zeitbasierende Änderung in der Magnetisierung eine Verschiebung von derjenigen im externen Magnetfeld, wo­ durch die Wanderung der magnetischen Domänenwand infolge der Änderung bei Frequenzen über einigen MHz als eines der Merk­ male eines dynamischen Magnetisierungsvorgangs aufhört.If an external magnetic field ( 4 a, 4 b) via a through the Spu le ( 5 ) flowing magnetic recording signal to the Magnetker ne ( 4 a, 4 b) applied, then arises in the magnetic cores ( 4 a, 4 b) is a circumferential, prismatic magnetic domain, wherein at one end of the core (the head side) triangular Magneti cal domains are formed, as shown in Fig. 25 (b). Since the magnetization of this triangular domain is parallel to that of a medium, a discontinuous migration of the magnetic wall with respect to the high-frequency magnetic field occurs. On the other hand, since the magnetization in the hexagonal magnetic domain is longitudinal to that of the medium, a magnetization rotation occurs with respect to the high-frequency magnetic field. Thus, when the operating frequency for a magnetic head becomes higher as a result of data processing at higher speeds and densities, the time-based change in the magnetization produces a shift from that in the external magnetic field where the magnetic domain wall migrates due to the change in frequencies above some MHz as one of the features of a dynamic magnetization process stops.

Deshalb nimmt die anfängliche magnetische Permeabilität (der anfängliche Magnetisierungsfaktor) der Magnetkerne (4a, 4b) in Hochfrequenzzonen ab. Außerdem wird eine stabile Wieder­ gabe schwierig, da die Wanderung der magnetischen Domänenwand unumkehrbar ist. Allerdings bewegt sich die Magnetisierung weiter bis in höhere Frequenzzonen. Dies macht es erforder­ lich, daß die Magnetkerne eine stabile magnetische Domänen­ struktur aufweisen.Therefore, the initial magnetic permeability (the initial magnetization factor) of the magnetic cores ( 4 a, 4 b) decreases in high-frequency zones. In addition, stable reproduction becomes difficult because the migration of the magnetic domain wall is irreversible. However, the magnetization continues to move into higher frequency zones. This makes it necessary that the magnetic cores have a stable magnetic domain structure.

Zur Lösung dieses Problems kann ein Verfahren zur abwechseln­ den Laminierung von magnetischen und unmagnetischen Körpern verwendet werden, nach dem diese Laminierungsstruktur ange­ nommen werden kann, so daß die Magnetkerne eine Eindomänen­ magnetisierung erreichen können. Das IBM Disclosure Bulletin, Vol. 21, Nr. 11, 1979, S. 4367 offenbart beispielsweise eine Struktur, bei der Dünnschichten aus Permalloy und Silicium­ oxid abwechselnd laminiert sind. Diese Struktur zielt darauf ab, die Erzeugung dreieckiger magnetischer Domänen zu unter­ drücken und eine Eindomänenmagnetisierung nur unter Verwen­ dung von sechseckigen magnetischen Domänen zu erreichen, in­ dem eine ausreichend dünne Siliciumoxidschicht sandwichartig zwischen den dünnen Permalloyschichten angeordnet wird, um die obere und die untere Permalloyschicht magnetisch eng miteinander zu verbinden, so daß bei der Magnetisierung ein Schleifenpfad geschaffen wird. Allerdings muß zur Erfüllung der Erfordernisse neuerer Datenverarbeitung mit hoher Dichte in den Magnetkernen ein Material verwendet werden, das eine hohe magnetische Sättigungsflußdichte (B.) verwendet werden, da bei einer Abnahme der magnetischen Sättigungsflußdichte (B.) das Magnetfeld zum Schreiben auf dem Medium ebenfalls abnimmt.To solve this problem, a procedure can alternate the lamination of magnetic and non-magnetic bodies be used after this laminating ange ange can be taken so that the magnetic cores a single-domain can achieve magnetization. The IBM Disclosure Bulletin, Vol. 21, No. 11, 1979, p. 4367 discloses, for example, a Structure in which thin films of permalloy and silicon oxide are alternately laminated. This structure is aimed under the generation of triangular magnetic domains under Press and a single-domain magnetization using only to achieve hexagonal magnetic domains sandwiching a sufficiently thin layer of silicon oxide  is placed between the thin permalloy layers to the upper and lower permalloy layers are magnetically tight connect to each other, so that in the magnetization a Loop path is created. However, to fulfill the requirements of recent high-density data processing be used in the magnetic cores a material containing a high saturation magnetic flux density (B.) can be used because of a decrease in the saturation magnetic flux density (B.) The magnetic field for writing on the medium as well decreases.

Die offengelegte Patentanmeldung 4-214205 beschreibt lami­ nierte Schichten aus einer weichmagnetischen Co-Legierung und Siliciumnitrid als Materialien mit einer hohen magnetischen Sättigungsflußdichte. Solche Kombinationen liefern gute mag­ netische Charakteristika. Im übrigen erfordert die Laminie­ rung einer weichmagnetischen Co-Legierung mit Siliciumnitrid die Anwendung eines reaktiven Sputter-Verfahrens bei der Bil­ dung von Siliciumnitridschichten unter einer Atmosphäre von Ar + N₂. Da es allerdings erforderlich ist, vor der Bildung von Co-Legierungsschichten Stickstoff aus einem Vakuumbehäl­ ter in eine Sputter-Vorrichtung zu saugen, verlängert sich die gesamte Schichtbildungszeit, was zu höheren Herstellungs­ kosten führt. Dadurch wird eine Massenproduktion schwierig. Darüber hinaus kann beim Bilden der Co-Legierungsschichten unter der Atmosphäre von Ar + N₂ Stickstoff in die Co-Legie­ rung gemischt werden, wodurch sich eine Reduzierung der mag­ netischen Sättigungsflußdichte ergibt.Published patent application 4-214205 describes laminated soft magnetic Co alloy and silicon nitride layers having high magnetic saturation flux density materials. Such combinations provide good magetic characteristics. Incidentally, the lamination of a soft magnetic Co alloy with silicon nitride requires the use of a reactive sputtering method in the formation of silicon nitride films under an atmosphere of Ar + N ₂ . However, since it is necessary to suck nitrogen from a vacuum vessel into a sputtering apparatus prior to the formation of Co alloy layers, the entire film formation time is prolonged, resulting in higher manufacturing costs. This makes mass production difficult. Moreover, in forming the Co alloy layers under the atmosphere of Ar + N _2, nitrogen may be mixed in the Co alloy, resulting in a reduction of the magnetic saturation flux density.

Deshalb liegt angesichts der verschiedenartigen Probleme, auf die man bei der Verwendung eines mit dem obengenannten, her­ kömmlichen magneto-resistiven Element ausgestatteten Dünn­ schicht-Magnetkopfs trifft, die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung in der Herstellung eines hochempfindlichen magneto­ resistiven Elements, das gut auf eine magnetische Aufzeich­ nung mit hoher Dichte anspricht, indem die Auswahl der Schichtmaterialien für die Vormagnetisierungs-Wechselschicht, die Magnetschicht und die unmagnetische Schicht optimiert wird. Die zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt in der Herstellung eines magnetischen Induktionselements, das zu einer Aufzeichnung mit hoher Geschwindigkeit und Dichte in der Lage ist, indem die Auswahl der Schichtmaterialien für unmagnetische Schichten optimiert wird, damit die Bildung von Schichten mittels eines Sputter-Verfahrens in einem Argongas ermöglicht wird, so daß die vorliegende Erfindung einen Dünn­ schicht-Magnetkopf bereitstellen kann, der für eine Aufzeich­ nung und Wiedergabe mit hoher Geschwindigkeit und hoher Dich­ te geeignet ist.Therefore, given the diverse problems, arises the one in the use of one with the above, forth conventional magneto-resistive element equipped thin layer magnetic head meets, the main task of the present Invention in the manufacture of a high sensitivity magneto resistive element that works well on a magnetic record the high density response by selecting the Layer materials for the premagnetization alternating layer, the magnetic layer and the non-magnetic layer optimized  becomes. The second object of the present invention is in the production of a magnetic induction element that too a recording at high speed and density in is capable of selecting the layer materials for non-magnetic layers is optimized, thus the formation of Layers by means of a sputtering process in an argon gas is enabled, so that the present invention, a thin layer magnetic head, which can be used for a recording playback and playback at high speed and high speed te is suitable.

Lösung der AufgabeSolution of the task

Magneto-resistive Dünnschichtelemente lassen sich allgemein in magneto-resistive Elemente mit einer Schicht mit magneto­ resistiven Effekt mit einer an eine Vormagnetisierungs-Wech­ selschicht angrenzenden Einschichtstruktur und in magneto­ resistive Elemente mit einer Schicht mit magneto-resistivem Effekt aus einer künstlichen Gitterschicht unterteilen, die mehr als zwei Zyklen mit einer Laminierungsstruktur laminiert sind, die wenigstens eine an eine Vormagnetisierungs-Wechsel­ schicht angrenzende erste Magnetschicht, eine unmagnetische leitende Schicht und eine zweite Magnetschicht auf einer Sub­ stratoberfläche als einem Zyklus umfassen, wobei die Erfin­ dung zur Lösung der obengenannten Probleme zum Aufbau jedes Typs den ersten Weg angenommen hat. Dies bedeutet, daß die Vormagnetisierungs-Wechselschicht eine Legierungsschicht aus MnFe ist, die Mn zu 50 Atom-% enthält, wobei einer oder meh­ rere Zusätze, Cu, Ni, Pd oder Co in einer maximalen Gesamt­ konzentration von 25 Atom-% beigefügt sind.Magneto-resistive thin-film elements can be generalized in magneto-resistive elements with a layer of magneto resistive effect with a bias to a magnetic selschicht adjoining monolayer structure and in magneto resistive elements with a layer of magneto-resistive Divide the effect of an artificial grid layer, the laminated for more than two cycles with a lamination structure which are at least one to a bias change layer adjacent first magnetic layer, a non-magnetic conductive layer and a second magnetic layer on a sub stratoberfläche as a cycle, the inventions to solve the above-mentioned problems of building each Type has taken the first way. This means that the Premagnetization alternating layer of an alloy layer MnFe containing Mn at 50 atom%, with one or more Additional additives, Cu, Ni, Pd or Co in a maximum total concentration of 25 at%.

Die oben beschriebene Vormagnetisierungs-Wechselschicht kann beispielsweise unter Verwendung eines Gleichstrommagnetron- Sputterverfahrens, eines HF-Magnetron-Sputterverfahrens oder eines Abscheidungsverfahrens gebildet werden.The premagnetization alternating layer described above can for example, using a direct current magnetron Sputtering, a RF magnetron sputtering or a deposition process are formed.

Die vorliegende Erfindung umfaßt auch eine zweite Ausfüh­ rungsform, bei der die Vormagnetisierungs-Wechselschicht in einem magneto-resistiven Element mit einer Schicht mit magne­ to-resistivem Effekt mit Einschichtstruktur eine antiferro­ magnetische Schicht oder eine ferrimagnetische Schicht auf­ weist, die hauptsächlich aus einer magnetischen Dünnschicht aus einer Mn_ACo_1-A-Legierung besteht, wobei der Zusammenset­ zungsbereich der magnetischen Dünnschicht aus der Mn_ACo_1-A- Legierung der Bedingung genügt: 0,5 < A < 0,9. In diesem Fall ist vorzuziehen, daß die magnetische Dünnschicht aus der Mn_A- Co_1-A-Legierung mit wenigstens einem der Elemente Ru, Re, Ir, Pd, Fe, Ni oder Cu gemischt wird. Zusätzlich weist die magne­ tische Dünnschicht aus der Mn_ACo_1-A-Legierung eine Dicke von nicht mehr als 100 nm (1000 Å) auf. Der angenommene Weg ist dadurch gekennzeichnet, daß ein magneto-resistives Element mit einer Schicht mit magneto-resistivem Effekt, die eine künstliche Gitterschicht aufweist, eine Vormagnetisierungs- Wechselschicht umfaßt, die mit einer antiferromagnetischen Schicht oder einer ferrimagnetischen Schicht aufgebaut ist, die hauptsächlich aus einer magnetischen Dünnschicht aus ei­ ner MnCo-Legierung besteht.The present invention also includes a second embodiment in which the bias alternating layer in a magneto-resistive element having a layer having a magneto-resistive effect with a monolayer structure comprises an antiferro magnetic layer or a ferrimagnetic layer composed mainly of a magnetic thin film is composed of an Mn _A Co _1-A alloy, wherein the composition range of the magnetic thin film of the Mn _A Co _1-A alloy satisfies the condition: 0.5 <A <0.9. Co _1-A alloy is mixed with at least one of the elements Ru, Re, Ir, Pd, Fe, Ni or Cu - in this case that the magnetic thin film of the Mn _A is preferable. In addition, the magnetic thin film of the Mn _A Co _1-A alloy has a thickness of not more than 100 nm (1000 Å). The assumed path is characterized in that a magneto-resistive element having a magnetoresistive effect layer comprising an artificial lattice layer comprises a bias alternating layer composed of an antiferromagnetic layer or a ferrimagnetic layer composed mainly of a magnetization resistive layer magnetic thin film consists of a MnCo alloy.

Die vorliegende Erfindung umfaßt auch eine dritte Ausführungsform, bei der die Magnetschicht bei einem magneto-resi­ stivem Element mit einer magneto-resistiven Schicht, die eine künstliche Gitterschicht aufweist, die mehr als zwei Zyklen mit einer Laminierungsstruktur laminiert ist, die wenigstens eine Magnetschicht und eine unmagnetische leitende Schicht als einen Zyklus aufweist, eine magnetische Dünnschicht aus einer Fe_1-B-CCr_BCo_C-Legierung ist, die unmagnetische leitende Schicht aus Cu, Cr oder CuCr hergestellt ist und der Zusam­ mensetzungsbereich der magnetischen Dünnschicht aus der Fe_1-B-CCr_BCo_C-Legierung den folgenden Bedingungen genügt: 0,05 < B < 0,15 und 0,50 < C < 0,60. Die magnetische Dünnschicht weist bevorzugt eine maximale Dicke von nicht mehr als 30 nm (300 Å) auf. Die Magnetschicht kann eine Magnetschicht aus einer Fe_DAl_1-D-Legierung anstelle der Magnetschicht aus der Fe_1-B-CCr_BCo_C-Legierung aufweisen, wobei der Zusammensetzungsbe­ reich der magnetischen Dünnschicht aus der Fe_DAl_1-D-Legierung der folgenden Bedingung genügt: 0,75 < D < 0,95. Darüber hin­ aus kann die Magnetschicht eher eine Magnetschicht aus einer Ni_ECo_1-E-Legierung als eine magnetische Dünnschicht aus einer Fe_1-B-CCr_BCo_C-Legierung aufweisen, wobei der Zusammenset­ zungsbereich der magnetischen Dünnschicht aus der Ni_ECo_1-E- Legierung der folgenden Bedingung genügt: 0,70 < E < 0,85. Darüber hinaus kann die Magnetschicht eher eine Magnetschicht aus einer Fe_FCo_1-F-Legierung aufweisen als eine magnetische Dünnschicht aus einer Fe_1-B-C-Cr_BCo_C-Legierung, wobei der Zusammensetzungsbereich der magnetischen Dünnschicht aus der Fe_F-Co_1-F-Legierung der folgenden Bedingung genügt: 0,65 < F < 0,95. Die verschiedenen, obengenannten Legierungs-Magnet­ schichten können mit Ti, Ta und/oder Ru bei einer maximalen Gesamtkonzentration von 10 Atom-% gemischt sein.The present invention also includes a third embodiment in which the magnetic layer in a magneto-resistive element having a magnetoresistive layer comprising an artificial lattice layer laminated with a lamination structure for more than two cycles, comprising at least a magnetic layer and a magnetic layer has a non-magnetic conductive layer as a cycle, a Fe _1-BC Cr _B Co _C alloy magnetic thin film, the nonmagnetic conductive layer made of Cu, Cr or CuCr, and the composition area of the Fe _1-BC magnetic thin film Cr _B Co _C alloy satisfies the following conditions: 0.05 <B <0.15 and 0.50 <C <0.60. The magnetic thin film preferably has a maximum thickness of not more than 30 nm (300 Å). The magnetic layer may have a magnetic layer of Fe _D Al _1-D alloy instead of the magnetic layer of the Fe _1-BC Cr _B Co _C alloy, wherein the Zusammensetzungsbe area of the magnetic thin film of the Fe _D Al _1-D alloy of the satisfies the following condition: 0.75 <D <0.95. Moreover, the magnetic layer may have a magnetic layer made of a Ni _E Co _1-E alloy rather than a Fe _1-BC Cr _B Co _C alloy magnetic thin film, and the composition range of the Ni _E Co ₁ magnetic thin layer may be _-E alloy satisfies the following condition: 0.70 <E <0.85. Moreover, the magnetic layer may more of a magnetic layer of an Fe Co _{F 1-F} alloy having as a magnetic thin film of an _{Fe-BC 1} -Cr _{B C} Co alloy, the composition range of the magnetic thin film of the Fe _F -Co _{1 -F} alloy satisfies the following condition: 0.65 <F <0.95. The various alloy magnetic layers mentioned above may be mixed with Ti, Ta and / or Ru at a maximum total concentration of 10 atomic%.

Die vorliegende Erfindung umfaßt auch eine vierte Ausfüh­ rungsform, bei welcher der Magnetkern bei einem magneti­ schen Induktionselement, das mit einem Magnetkern mit einem Magnetspalt (g) ausgestattet ist, eine laminierte Struktur aus abwechselnd angeordneten weichmagnetischen Dünnschichten und unmagnetischen Dünnschichten aufweist, wobei die weichmag­ netische Dünnschicht aus einer amorphen Legierung mit vier Elementen aus Kobalt (Co), Hafnium (Hf), Tantal (Ta) und Pal­ ladium (Pd) hergestellt ist, während die unmagnetische Dünn­ schicht (11B) aus Silicium (Si), Aluminium (Al), Sauerstoff (O) und Stickstoff (N) hergestellt ist. In diesem Fall sollte das Zusammensetzungsverhältnis von Kobalt (Co), Hafnium (Hf), Tantal (Ta) und Palladium (Pd) in der weichmagnetischen Dünn­ schicht bei Co_(1-X-Y-Z)Hf_XTayPd_Z bevorzugt wie folgt sein: 3,0 X 4,0 Atom-%, 4,5 Y 5,5 Atom-% sowie 1,3 Z 2,3 Atom-%. Darüber hinaus sollte die Schichtdicke einer Schicht in der weichmagnetischen Dünnschicht bei 150 nm (1500 Å) bis 300 nm (3000 Å) liegen, die Schichtdicke einer Schicht in der unmagnetischen Dünnschicht sollte bei 5nm (50 Å) bis 15 nm (150 Å) liegen und die Zahl der Schichten der weichmag­ netischen Dünnschicht und der unmagnetischen Dünnschicht sollte gerade sein.The present invention also includes a fourth embodiment in which the magnetic core in a magnetic induction element equipped with a magnetic core having a magnetic gap (g) has a laminated structure of alternating soft magnetic thin films and nonmagnetic thin films, the soft magnetic netic Thin film of an amorphous alloy with four elements of cobalt (Co), hafnium (Hf), tantalum (Ta) and Pal Ladium (Pd) is made, while the non-magnetic thin film ( 11 B) of silicon (Si), aluminum (Al ), Oxygen (O) and nitrogen (N). In this case, the composition ratio of cobalt (Co), hafnium (Hf), tantalum (Ta) and palladium (Pd) in the soft magnetic thin film in Co _(1-XYZ) Hf _X TayPd _{Z should} preferably be as follows: 3.0 X is 4.0 atom%, 4.5 Y is 5.5 atom%, and 1.3 Z is 2.3 atom%. In addition, the layer thickness of one layer in the soft magnetic thin film should be 150 nm (1500 Å) to 300 nm (3000 Å), the layer thickness of one layer in the non-magnetic thin film should be 5 nm (50 Å) to 15 nm (150 Å) and the number of layers of the soft magnetic thin film and the non-magnetic thin film should be even.

Schließlich sollte ein Dünnschicht-Magnetkopf durch Laminie­ rung eines magneto-resistiven Elements und eines magnetischen Induktionselements mit dem oben beschriebenen Aufbau herge­ stellt werden.Finally, a thin-film magnetic head should be made by laminating  tion of a magneto-resistive element and a magnetic Induction element with the structure described above Herge be presented.

Wirkungen der ErfindungEffects of the invention

Nach der ersten Ausführungsform wird bei dem magneto-resisti­ ven Element mit einer Schicht mit magneto-resistivem Effekt mit einem oben beschriebenen Einschichtaufbau dann, wenn die magnetische Widerstandsschicht mit einem konstanten Erfas­ sungsstrom beaufschlagt ist, die der Widerstandsänderung in der magnetischen Widerstandsschicht entsprechende Spannungs­ änderung aufgrund einer Änderung in dem Streumagnetfeld von einem magnetischen Aufzeichnungsmedium erhalten, und weil die Richtung des Streumagnetfeldes erfaßt werden kann. Ist nun die Vormagnetisierungs-Wechselschicht aus 50 Atom-% MnFe mit einer Dünnschicht aus einer Drei- bis Sechselementlegierung aufgebaut, die Cu, Ni, Pd oder Co bei einer maximalen Gesamt­ zusatzkonzentration von 25 Atom-% oder weniger umfaßt, dann wird es bei einem magneto-resistiven Element dieses Typs schwierig, daß der an die Schicht mit magneto-resistivem Ef­ fekt angelegte Strom zu der Vormagnetisierungs-Wechselschicht fließt, da der elektrische Widerstandswert in der Vormagneti­ sierungs-Wechselschicht höher als der elektrische Wider­ standswert in der MnFe-Schicht ist, die bei der herkömmlichen Vormagnetisierungs-Wechselschicht verwendet wurde. Da der in der Schicht mit magneto-resistivem Effekt fließende Strom mit einer Schwankung des Widerstandswertes größer wird, arbeitet der erhöhte Strom scheinbar zur Erhöhung des Widerstandsände­ rungsbetrags Δρ, während der magnetische Widerstandsände­ rungsfaktor Δρ/ρ relativ erhöht wird und die Wiedergabe­ empfindlichkeit verbessert ist. Außerdem unterscheidet sich der magnetische Widerstandseffekt bei einem magneto-resisti­ ven Element, das eine aus einer künstlichen Gitterschicht bestehende Schicht mit magneto-resistivem Effekt verwendet, von demjenigen in dem Mechanismus der Schicht mit magneto­ resistivem Effekt mit dem obengenannten Einschichtaufbau, wobei ein makromagnetischer Widerstandseffekt benutzt wird, der durch die drehende (spinning) Diffusion leitender Elek­ tronen bei der spontanen Magnetisierung der magnetischen Do­ mänenwände in der Magnetschicht verursacht ist. Falls in die­ sem Fall eine Vormagnetisierungs-Wechselschicht aus Mn mit einer Dünnschicht aus einer Zwei- bis Vierelementlegierung aufgebaut ist, die Cu, Ni, Pd oder Co bei einer maximalen Gesamtzusatzkonzentration von 25 Atom-% oder weniger umfaßt, reduziert das magneto-resistive Element dieses Typs den elek­ trischen Widerstandswert ρ in der Schicht mit magneto-resisti­ vem Effekt insgesamt, während der magnetische Widerstandsän­ derungsfaktor (Δρ/ρ) relativ erhöht und die Wiedergabeempfindlich­ keit verbessert wird. Bei jedem Aufbautyp trägt die Verbesse­ rung der Wiedergabeempfindlichkeit deutlicher zur Wiedergabe von Aufzeichnungen mit hoher Dichte bei.According to the first embodiment, in the magneto-resisti ven element with a layer with magneto-resistive effect with a monolayer structure described above, when the magnetic resistance layer with a constant Erfas is applied, the change in resistance in the magnetic resistance layer corresponding voltage change due to a change in the leakage magnetic field of a magnetic recording medium, and because the Direction of the stray magnetic field can be detected. Is now the biasing alternating layer of 50 atom% MnFe with a thin film of a three to sechselementlegierung built up the Cu, Ni, Pd or Co at a maximum total additional concentration of 25 atomic% or less, then it will be in a magneto-resistive element of this type difficult to attach to the layer of magneto-resistive Ef properly applied current to the bias change layer flows, as the electrical resistance in the Vormagneti switching layer higher than the electrical resist is in the MnFe layer, which in the conventional Premagnetization alternating layer was used. Since the in the layer with magneto-resistive effect flowing current with a fluctuation of the resistance value is greater works the increased current seems to increase the resistance level amount Δρ during the magnetic resistance ration factor Δρ / ρ is relatively increased and playback sensitivity is improved. It also differs the magnetic resistance effect in a magnetoresistive ven element, one of an artificial lattice layer existing layer with magneto-resistive effect used from that in the mechanism of the layer with magneto resistive effect with the above-mentioned single-layer structure, using a macromagnetic resistance effect,  the electron passing through the spinning diffusion tronen at the spontaneous magnetization of the magnetic Do menenwände in the magnetic layer is caused. If in the In this case, a biasing alternating layer of Mn with a thin film of a two- to four-element alloy is constructed, the Cu, Ni, Pd or Co at a maximum Total additive concentration of 25 atomic% or less, reduces the magneto-resistive element of this type the elek trical resistance ρ in the magneto-resistive layer vem effect overall, while the magnetic resistance tion factor (Δρ / ρ) relatively increased and the playback sensitive is improved. With each type of structure carries the improvement playback sensitivity more clearly for playback of high density records.

Nach der zweiten Ausführungsform kann, falls die Schicht mit magneto-resistivem Effekt eine Magnetschicht mit einer Schicht ist, die Magnetisierung der Magnetschicht besser kon­ trolliert werden, was zur Schaffung eines magneto-resistiven Elements mit einem hohen magnetischen Widerstandsänderungs­ faktor und einer hohen magnetischen Empfindlichkeit über die Verwendung einer antiferromagnetischen Schicht oder einer ferrimagnetischen Schicht hauptsächlich aus MnCo in der Mag­ netschicht führt. Zusätzlich weist die Vormagnetisierungs- Wechselschicht eine hohe Korrosionsbeständigkeit auf, da sie nicht aus einer Legierung auf der Basis von FeMn hergestellt ist. Darüber hinaus kann die Wärmebeständigkeit weiter verbes­ sert werden, indem wenigstens eines der Elemente Ru, Re, Ir, Pd, Fe, Ni oder Cu beigefügt wird. Ist darüber hinaus die Schicht mit magneto-resistivem Effekt eine künstliche Gitter­ schicht, dann kann die magnetische Anisotropie der Magnet­ schichten in jeder Teilschicht kontrolliert werden, was zur Schaffung eines hohen magnetischen Widerstandsänderungsfak­ tors führt, der zur Verbesserung der magnetischen Empfind­ lichkeit dient, wenn eine antiferromagnetische Schicht oder eine ferrimagnetische Schicht hauptsächlich aus MnCo in der Vormagnetisierungs-Wechselschicht verwendet wird. Zusätzlich läßt sich auch eine Reduzierung der Herstellungskosten errei­ chen, da der Oxidationsprozeß weggelassen werden kann.According to the second embodiment, if the layer with magneto-resistive effect a magnetic layer with a Layer is better, the magnetization of the magnetic layer con be trolled, resulting in the creation of a magneto-resistive Elements with a high magnetic resistance change factor and high magnetic sensitivity over the Use of an antiferromagnetic layer or a ferrimagnetic layer mainly of MnCo in mag netlayer leads. In addition, the premagnetization Alternating layer has a high corrosion resistance as it not made from an alloy based on FeMn is. In addition, the heat resistance can be further improved sert by at least one of the elements Ru, Re, Ir, Pd, Fe, Ni or Cu is added. Is beyond that the Layer with magneto-resistive effect an artificial lattice layer, then the magnetic anisotropy of the magnet layers are controlled in each sublayer, resulting in Creation of a high magnetic resistance change factor leads to the improvement of the magnetic sensation serves if an antiferromagnetic layer or a ferrimagnetic layer mainly of MnCo in the Premagnetization alternating layer is used. additionally can also be a reduction in manufacturing costs errei  chen, since the oxidation process can be omitted.

Nach der dritten Ausführungsform kann der magnetische Wider­ standsänderungsfaktor erhöht werden, da die magneto-resistive Schicht eine künstliche Gitterschicht verwendet, in der eine Magnetschicht mit einer magnetischen Dünnschicht, die eine Fe_1-B-CCr_BCo_C-Legierung (Kobalt, Chrom und Eisen) enthält, eine Magnetschicht, mit einer Magnetschicht, die eine Fe_DAl_1-D-Legierung (Aluminium und Eisen), einer Magnetschicht, die eine Ni_ECo_1-E-Legierung aufweist, einer Magnetschicht, die eine Fe_FCo_1-F-Legierung aufweist, und eine unmagnetische leitende Schicht aus Kupfer (Cu), Chrom (Cr) oder CuCr (Chromkupfer) mehr als zweimal abwechselnd laminiert sind, wobei der Zusammensetzungsbereich der magnetischen Dünn­ schicht aus der Fe_1-B-CCr_BCo_C-Legierung bei 0,05 < B < 0,15 und 0,50 < C < 0,60 liegt, der Zusammensetzungsbereich der magnetischen Dünnschicht aus der Fe_DAl_1-D-Legierung bei 0,75 < D < 0,95 liegt, der Zusammensetzungsbereich der magneti­ schen Dünnschicht aus der Ni_ECo_1-E-Legierung bei 0,70 < E < 0,85 und der Zusammensetzungsbereich der magnetischen Dünn­ schicht aus der Fe_FCo_1-F-Legierung bei 0,65 < F < 0,95 liegt, wodurch der magnetische Widerstandsänderungsfaktor erhöht wird. Es läßt sich ein um fünf oder mehr Prozent höherer mag­ netischer Widerstandsänderungsfaktor als bei den herkömmli­ chen Fällen erhalten. Zusätzlich kann mit dem vorliegenden magnetischen Widerstandskörper die magnetische Empfindlich­ keit erhöht werden, indem die Dicke der unmagnetischen lei­ tenden Schicht eingestellt wird, die Vormagnetisierungs-Wech­ selschicht zur Kontrolle der Magnetisierung der Magnetschich­ ten in jeder Teilschicht verwendet wird und weichmagnetische Schichten aus FeNi und ähnliches für die anderen Magnet­ schichten verwendet werden. Beispielsweise kann durch die Verwendung einer Dünnschicht aus einer FeCrCo-Legierung oder einer FeAl-Legierung oder einer NiCo-Legierung oder einer FeNi-Legierung in einem Zusammensetzungsbereich mit relativ niedriger Magnetostriktion (< 10^-6) für Magnetschichten die Schwankung bei der Sättigungsmagnetfeldstärke (Magnetfeldemp­ findlichkeit) des magnetischen Widerstandes reduziert werden, die durch den umgekehrten Magnetostriktionseffekt induziert wird, der sich aus der Belastung ergibt, die bei hoher Magne­ tostriktionskonstante der Schicht erzeugt wird und die Schicht beaufschlagt, oder aber die Schwankung in den Charak­ teristika der massenproduzierten Elemente kann reduziert wer­ den, womit die Zuverlässigkeit verbessert wird. Als ein Er­ gebnis lassen sich nicht fehlerhafte Produktfaktoren verbes­ sern. Im übrigen lassen sich durch die Verwendung eines Ionenstrahl-Sputterverfahrens mit einer höheren Schichtbil­ dungsgeschwindigkeit als die der Molekularstrahl-Abscheidung zur Bildung der Magnetschicht und der unmagnetischen leiten­ den Schicht die Herstellungskosten der Schicht mit magneto­ resistivem Effekt reduzieren. Falls darüber hinaus die Legie­ rungsmagnetschichten des obengenannten Typs Ti, Ta und/oder Ruthenium (Ru) bei einer maximalen Gesamtkonzentration von 10 Atom-% oder weniger umfassen, dann kann die Korrosionsbe­ ständigkeit der Schicht mit magneto-resistivem Effekt verbes­ sert werden.According to the third embodiment, the magnetic resistance change factor can be increased because the magneto-resistive layer uses an artificial lattice layer in which a magnetic layer having a magnetic thin film containing an Fe _{1 -BC} Cr _B Co _C alloy (cobalt, chromium and iron ), a magnetic layer comprising a magnetic layer comprising a Fe _D Al _1-D alloy (aluminum and iron), a magnetic layer comprising a Ni _E Co _1-E alloy, a magnetic layer containing an Fe _F Co _{1 -F} -Legierung, and a non-magnetic conductive layer of copper (Cu), chromium (Cr) or CuCr (chromium copper) are laminated alternately more than twice, wherein the composition range of the magnetic thin film of Fe _1-BC Cr _B Co _C Alloy is 0.05 <B <0.15 and 0.50 <C <0.60, the composition range of the magnetic thin film of Fe _D Al _1-D alloy is 0.75 <D <0.95 , the composition range of the magnetic thin film a The Ni _E Co _1-E alloy is 0.70 <E <0.85 and the composition range of the Fe _F Co _1-F alloy magnetic thin film is 0.65 <F <0.95 the magnetic resistance change factor is increased. It can be obtained by five or more percent higher mag netic resistance change factor than in the herkömmli chen cases. In addition, with the present magnetic resistance body, the magnetic sensitivity can be increased by adjusting the thickness of the nonmagnetic conductive layer, using the bias alternating layer to control the magnetization of the magnetic layers in each sub-layer, and FeNi soft magnetic layers and the like the other magnetic layers are used. For example, by using a thin film of FeCrCo alloy or FeAl alloy or NiCo alloy or FeNi alloy in a relatively low magnetostriction (<10 ^-6 ) composition range for magnetic layers, the variation in saturation magnetic field strength (magnetic field sensitivity) can be exhibited ) of the magnetic resistance induced by the inverse magnetostriction effect resulting from the stress generated at high magnetic constant of the film and applied to the film, or the fluctuation in the characteristics of the mass-produced elements can be reduced which improves reliability. As a result, non-defective product factors can be improved. Incidentally, by using an ion beam sputtering method having a higher film formation speed than that of the molecular beam deposition to form the magnetic layer and the non-magnetic conductive layer, the manufacturing cost of the magnetoresistive effect layer can be reduced. Moreover, if the alloy magnetic layers of the above-mentioned type comprise Ti, Ta and / or ruthenium (Ru) at a maximum total concentration of 10 atomic% or less, then the corrosion resistance of the magnetoresistive effect layer can be improved.

Nach der vierten Ausführungsform kann, da der Magnetkern in dem magnetischen Induktionselement eine laminierte Struktur aufweist, bei der weichmagnetische Dünnschichten und unmagne­ tische Dünnschichten laminiert sind, und darüber hinaus die weichmagnetische Dünnschicht aus einer amorphen Vierelement­ legierung aus Co_(1-X-Y-Z)Hf_XTayPd_Z besteht, während die un­ magnetische Dünnschicht aus Si, Al, O und N besteht, ein Ab­ fall in der magnetischen Permeabilität auf einem Minimum ge­ halten werden, wenn die Einschreibfrequenz als Ergebnis der Verwendung einer höheren Geschwindigkeit und einer höheren Dichte bei der Datenverarbeitung hoch geworden ist. Insbeson­ dere da der mit einer geraden Zahl von weichmagnetischen Dünnschichten und unmagnetischen Dünnschichten laminierte Magnetkern einen stabilen Einmagnetdomänenaufbau verwendet, kann die Wanderung der Wand der magnetischen Domäne besser kontrolliert werden, und jeder Abfall in der magnetischen Permeabilität kann auf einem Minimum gehalten werden, womit das Element für Hochgeschwindigkeits- und Hochdichteaufzeich­ nungen geeigneter wird. Da zusätzlich eine unmagnetische Dünnschicht kontinuierlich durch ein Sputter-Verfahren in einer Argonatmosphäre gebildet werden kann, lassen sich die Herstellungskosten reduzieren.According to the fourth embodiment, since the magnetic core in the magnetic induction element has a laminated structure in which soft magnetic thin films and unmagnetic thin films are laminated, and moreover, the soft magnetic thin film of an amorphous four-element alloy of Co _(1-XYZ) Hf _X TayPd _Z , while the magnetic thin film is made of Si, Al, O and N, a drop in magnetic permeability is kept to a minimum as the write frequency becomes high as a result of using a higher speed and a higher density in data processing has become. In particular, since the magnetic core laminated with an even number of soft magnetic thin films and non-magnetic thin films uses a stable single magnetic domain structure, the migration of the magnetic domain wall can be better controlled, and any decrease in magnetic permeability can be kept to a minimum, thus rendering the element suitable for high speed and high density recording. In addition, since a non-magnetic thin film can be continuously formed by a sputtering method in an argon atmosphere, the manufacturing cost can be reduced.

Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments

Im folgenden werden die verschiedenen Ausführungsformen des vorliegenden Dünnschicht-Magnetkopfes erläutert.In the following, the different embodiments of the present thin-film magnetic head explained.

Fig. 1 (a) ist ein Querschnitt, der den Aufbau des magneto­ resistiven Elements nach einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Fig. 1 (a) is a sectional view showing the structure of the magnetoresistive element according to a first embodiment of the present invention.

Das magneto-resistive Element (20) dieser Ausführungsform weist eine laminierte Struktur auf, bei der eine NiCr-Schicht als Hilfsschicht (31), eine Vormagnetisierungs-Wechselschicht (32) mit Cu, Ni, Pd oder Co in einer MnFe-Basis, eine als magnetische Widerstandsschicht (33) verwendete Ni-Fe-Schicht (Ni mit 82 Atom-%), eine unmagnetische Schicht (34) und eine Quermagnetisierungsschicht (35), die aus einer Shuntvormagne­ tisierungsschicht oder einer weichmagnetischen Vormagnetisie­ rungsschicht bestehen, auf ein Substrat (1) laminiert sind. Bei diesem Aufbau beschleunigt die Hilfsschicht (31) das Wachstum des kristallinen Aufbaus der darauf in kubisch-flä­ chenzentrierter Struktur gebildeten Vormagnetisierungs-Wech­ selschicht (32). Bei einem solchen magneto-resistiven Element (20) werden die Richtungen des magnetischen Streuflusses aus einem magnetischen Aufzeichnungsmedium durch die Ausnutzung des elektrischen Scheinwiderstandes der Schicht (33) mit mag­ neto-resistivem Effekt erfaßt, die sich aufgrund einer Ände­ rung in dem magnetischen Streufeld von dem magnetischen Auf­ zeichnungsmedium ändert. Mit anderen Worten, da sich der elektrische Scheinwiderstand der Schicht (33) mit magneto­ resistivem Effekt ändert, wenn sich das magnetische Streufeld von dem magnetischen Aufzeichnungsmedium unter einer Bedin­ gung ändert, wo ein konstanter Meß- oder Erfassungsstrom über eine Elektrodenschicht an die Schicht (33) mit magneto-resi­ stivem Effekt angelegt wird, kann eine der Widerstandsände­ rung entsprechende Spannungsänderung erhalten werden, womit die magnetische Flußrichtung erfaßt werden kann. Die Quer­ vormagnetisierungsschicht (35) ist auf einen Vormagnetisie­ rungspunkt eingestellt, der das Quervormagnetisierungs-Mag­ netfeld für die Schicht (33) mit magneto-resistivem Effekt sehr geeignet macht.The magneto-resistive element ( 20 ) of this embodiment has a laminated structure in which a NiCr layer as an auxiliary layer ( 31 ), a bias-change layer ( 32 ) with Cu, Ni, Pd or Co in a MnFe base, a used as a magnetic resistance layer ( 33 ) Ni-Fe layer (82 atomic% Ni), a nonmagnetic layer ( 34 ) and a transverse magnetization layer ( 35 ) consisting of a Shuntvormagne tisierungsschicht or a soft magnetic Vormagnetisie tion layer, on a substrate ( 1 ) are laminated. In this structure, the auxiliary layer ( 31 ) accelerates the growth of the crystalline structure of the premagnetization change layer ( 32 ) formed thereon in cubic-surface-centered structure. In such a magneto-resistive element ( 20 ), the directions of stray magnetic flux from a magnetic recording medium are detected by utilizing the electrical impedance of the mago-resistive effect layer ( 33 ) due to a change in the stray magnetic field of FIG changes the magnetic recording medium. In other words, since the electrical impedance of the magnetoresistive effect layer ( 33 ) changes as the stray magnetic field from the magnetic recording medium changes under a condition where a constant measuring or sensing current is applied to the layer ( 33 ) is applied with magneto-resistive effect, one of the resistance change tion corresponding voltage change can be obtained, whereby the magnetic flux direction can be detected. The transverse biasing layer ( 35 ) is set to a premagnetization point which makes the cross-bias magnetic field very suitable for the magneto-resistive effect layer ( 33 ).

Eine unmagnetische Schicht (34) stellt ihr Quervormagneti­ sierungs-Magnetfeld ein. Die Vormagnetisierungs-Wechsel­ schicht (32) steht mit der Schicht (33) mit magneto-resisti­ vem Effekt direkt in Kontakt und legt an die Schicht (33) mit magneto-resistivem Effekt ein Längsvormagnetisierungs-Magnet­ feld an, um sicherzustellen, daß die Schicht (33) mit eine einzige magnetische Domäne aufweist, und unterdrückt die Er­ zeugung von magnetischen Domänen, die durch ihre mehrfachmag­ netische Domänenbeschaffenheit erzeugt werden, sowie das Barkhausen-Rauschen, das der Wanderung der magnetischen Domä­ nenwand zuzuschreiben ist.A non-magnetic layer 34 sets its transverse magnetic field. The bias alternating layer (32) with the layer (33) having magneto-resisti vem effect directly in contact and applies the layer (33) with magneto-resistive effect field Längsvormagnetisierungs magnet to to ensure that the layer ( 33 ) having a single magnetic domain and suppressing the generation of magnetic domains generated by their multi-magnetic domain texture and the Barkhausen noise attributable to the migration of the magnetic domain wall.

Da die Vormagnetisierungs-Wechselschicht (32) direkt auf die Schicht (33) mit magneto-resistivem Effekt laminiert ist, kann dann, wenn ein Teil des an die Schicht (33) mit magneto­ resistivem Effekt angelegten Erfassungsstroms in die geschal­ tete Verbindungsschicht (32) shuntet, keine Hochspannungsän­ derung (Wiedergabeausgangssignal) von der Schicht (33) mit magneto-resistivem Effekt erhalten werden. Deshalb ist bei dieser Ausführungsform die Vormagnetisierungsschicht (33) als eine Dünnschicht mit einer Mehrelementlegierung gebildet, die Zusätze wie Cu, Ni, Pd oder Co in einer MnFe-Legierung mit 50 Atom-% Mn und einer maximalen Gesamtzusatzkonzentration von 25 Atom-% enthält.Since the bias alternating layer ( 32 ) is laminated directly to the magneto-resistive effect layer ( 33 ), when a part of the detection current applied to the magnetoresistive effect layer ( 33 ) can be introduced into the connected connection layer ( 32 ). shuntet, no high voltage change (reproduction output) is obtained from the magnetoresistive effect layer ( 33 ). Therefore, in this embodiment, the bias layer ( 33 ) is formed as a multi-element alloy thin film containing additives such as Cu, Ni, Pd or Co in a MnFe alloy having 50 at% Mn and a maximum total addition concentration of 25 at%.

Eine solche Vormagnetisierungs-Wechselschicht (32) ist durch ein Ionenstrahl-Sputterverfahren unter den folgenden Schicht­ bildungsbedinungen gebildet:Such a bias alternating layer ( 32 ) is formed by an ion beam sputtering method under the following film forming conditions:

SchichtbildungsbedingungenFilm formation conditions ArgongasdruckArgon gas pressure P_Ar = 1,0 × 10^-4 TorrP _Ar = 1.0 × 10 ^-4 Torr Beschleunigungsspannungacceleration voltage V_ACC = 0,5 kVV _ACC = 0.5 kV Beschleunigungsstromacceleration current I_ACC = 120 mAI _ACC = 120 mA Substrattemperatursubstrate temperature T_SUB <43°CT _SUB <43 ° C Targettarget 15,2 cm (6′′) ⌀ (Reinheit 99,9% oder mehr)15.2 cm (6 '') ⌀ (purity 99.9% or more)

Die Zusammensetzung der unter diesen Bedingungen gebildeten Vormagnetisierungs-Wechselschicht (32) ist in Tabelle 1 ge­ zeigt, und der Zusammensetzungsbereich, in dem die Vormagne­ tisierungs-Wechselkraft von der Vormagnetisierungs-Wechsel­ schicht (32) erhalten wird, liegt in dem durch den Pfeil in Tabelle 1 definierten Bereich.The composition of the formed under these conditions bias change layer (32) shows ge in Table 1, and the composition range in which the Vormagne tisierungs exchange force layer of the bias change (32) is obtained, is in the by the arrow in Table 1 defined area.

Tabelle 1 Table 1

Dies bedeutet, daß man herausgefunden hat, daß ein Magnetfeld mit ausgetauschter Vormagnetisierung in einer Legierung mit Cu, das mit etwa 4% bis 11 Atom-% in MnFe mit 50 Atom-% Mn zugegeben ist, bei einer Legierung mit Ni, das mit etwa 11 bis 20 Atom-% zu MnFe mit 50 Atom-% Mn zugegeben ist, in ei­ ner Legierung mit Pd, das mit etwa 10% bis 20 Atom-% zu MnFe mit 50 Atom-% Mn zugegeben ist, sowie einer Legierung mit Co, die mit etwa 5 Atom-% zu MnFe mit 50 Atom-% Mn zugegeben ist, durch Laminierung auf der NiFe-Schicht erhalten werden kann. Als Ergebnis lassen sich die Funktionen einer Schicht (32) mit ausgetauschter Vormagnetisierung (Vormagnetisierungs- Wechselschicht) erhalten. That is, it has been found that a magnetic field with exchanged bias in an alloy with Cu added at about 4% to 11 at% in MnFe at 50 at% Mn, in an alloy with Ni having about 11 to 20 at% to MnFe of 50 at% Mn is added in an alloy with Pd added at about 10% to 20 at% to MnFe at 50 at% Mn and an alloy with Co , which is added at about 5 at.% to MnFe at 50 at.% Mn, can be obtained by lamination on the NiFe layer. As a result, the functions of a layer ( 32 ) with exchanged bias (bias change layer) can be obtained.

Außerdem hat sich bestätigt, daß in dem Zusammensetzungsbe­ reich aus den in Tabelle 1 gezeigten Zusammensetzungen, in dem ein Magnetfeld mit ausgetauschter Vormagnetisierung er­ halten werden konnte, jede der Legierungen (MnFeCu, MnFeNi, MnFePd und MnFeCo) einen höheren elektrischen Widerstandswert aufweist als die MnFe-Legierung mit Mn bei 50 Atom-% (Zwei­ elementlegierung). Da also der elektrische Widerstandswert in der Vormagnetisierungs-Wechselschicht (32) wesentlich höher ist als der elektrische Widerstandswert in der MnFe-Schicht mit Mn bei 50 Atom-%, die als eine Vormagnetisierungs-Wech­ selschicht bei einem herkömmlichen Magnetkopf verwendet wird, kann eine Längsvormagnetisierung an die Schicht (33) mit mag­ neto-resistivem Effekt angelegt werden, und außerdem wird es für den an die Schicht (33) mit magneto-resistivem Effekt schwieriger, in die Vormagnetisierungs-Wechselschicht (32) zu shunten. Da ein große Veränderung der Ausgangsspannung (Wie­ dergabeausgang) aus einem kleinen Erfassungsstrom läßt sich die Empfindlichkeit bei verringertem Energieverbrauch verbes­ sern.In addition, it has been confirmed that in the composition range of the compositions shown in Table 1, in which a magnetic field with exchanged bias could be obtained, each of the alloys (MnFeCu, MnFeNi, MnFePd and MnFeCo) has a higher electrical resistance than the MnFe Alloy with Mn at 50 atom% (two elemental alloy). Thus, since the electrical resistance in the bias alternating layer 32 is much higher than the electric resistance in the MnFe layer having Mn at 50 at% used as a bias alternating layer in a conventional magnetic head, longitudinal bias may be used to the magento-resistive effect layer 33 , and moreover, it becomes more difficult for the magnetoresistive effect layer ( 33 ) to shunt into the bias-change layer ( 32 ). Since a large change in the output voltage (How dergabausgang) from a small detection current, the sensitivity can be verbes fibers with reduced energy consumption.

Außerdem kann die Zusammensetzung von MnFe mit Mn zu 50 Atom-% in Mischung mit Cu, Ni, Pd oder Co als der geschal­ teten Verbindungsschicht (32) nicht nur in dem in Fig. 1 (a) gezeigten magneto-resistiven Element (20) , sondern auch in den magneto-resistiven Elementen (21, 22) verwendet werden, die, wie in Fig. 1 (b) und (c) gezeigt, aufgebaut sind. Dies bedeutet, daß ein Aufbau angewendet wird, bei dem wie bei dem in Fig. 1 (b) gezeigten magneto-resistiven Element (21) (ei­ ner Variante der ersten Ausführungsform) die Vormagnetisierungs- Wechselschicht (32), die Schicht (33) mit magneto-resi­ stivem Effekt, die unmagnetische Schicht (34) und die Quer­ vormagnetisierungsschicht (35) in dieser Reihenfolge ohne Bildung einer Hilfsschicht (31) auf das Substrat (1) lami­ niert sind, angewendet werden kann. In diesem Fall kann das Substrat (1) anstelle der Hilfsschicht (31) zur Kontrolle des kristallinen Aufbaus der Vormagnetisierungs-Wechselschicht (33) verwendet werden. Andererseits ist die Laminierungsab­ folge von Fig. 1 (a) bei dem in Fig. 1 (c) gezeigten magneto­ resistiven Element (22) (einer weiteren Variante der ersten Ausführungsform) umgekehrt, so daß die Quermagnetisierungs­ schicht (35), die unmagnetische Schicht (34), die Schicht (33) mit magneto-resistivem Effekt und die Vormagnetisie­ rungs-Wechselschicht (32) in dieser Reihenfolge auf das Sub­ strat (1) laminiert sind. In diesem Fall kann die NiFe- Schicht, die als Schicht (33) mit magneto-resistivem Effekt verwendet wird, zur Kontrolle des kristallinen Aufbaus der Vormagnetisierungs-Wechselschicht (32) verwendet werden.In addition, the composition of MnFe with Mn can be 50 atomic% mixed with Cu, Ni, Pd or Co as the shed connection layer ( 32 ) not only in the magneto-resistive element ( 20 ) shown in FIG. 1 (a) . but also used in the magneto-resistive elements ( 21 , 22 ) constructed as shown in Figs. 1 (b) and (c). That is, a structure is applied in which, as in the magneto-resistive element ( 21 ) shown in Fig. 1 (b) (a variant of the first embodiment), the bias alternating layer ( 32 ), the layer ( 33 ). with magneto-resistive effect, the nonmagnetic layer ( 34 ) and the transverse biasing layer ( 35 ) are laminated in this order without forming an auxiliary layer ( 31 ) on the substrate ( 1 ). In this case, the substrate ( 1 ) may be used instead of the auxiliary layer ( 31 ) for controlling the crystalline structure of the bias-change layer ( 33 ). On the other hand, the lamination sequence of Fig. 1 (a) is reversed in the magneto-resistive element ( 22 ) shown in Fig. 1 (c) (another variant of the first embodiment), so that the transverse magnetization layer ( 35 ), the non-magnetic layer ( 34 ), the magnetoresistive effect layer ( 33 ) and the premagnetization change layer ( 32 ) are laminated on the substrate ( 1 ) in this order. In this case, the NiFe layer used as the magneto-resistive effect layer ( 33 ) can be used to control the crystalline structure of the bias-change layer ( 32 ).

Da, wie oben beschrieben, bei magneto-resistiven Elementen (20, 21, 22), die Schichten (33) mit magneto-resistivem Ef­ fekt in Einschichtaufbau verwenden, die Vormagnetisierungs- Wechselschicht (32) aus einer MnFe-Legierung mit Mn bei 50 Atom-% eine Dünnschicht aus einer Mehrelementlegierung mit Zusätzen von Cu, Ni, Pd oder Co bei einer maximalen Gesamtzu­ satzkonzentration von 25 Atom-% ist, ist der elektrische Wi­ derstandswert in der Vormagnetisierungs-Wechselschicht (33) höher als bei der herkömmlich aufgebauten, wodurch sich hoch­ empfindliche magnetische Wiedergabecharakteristika erhalten lassen.Since, as described above, in magneto-resistive elements ( 20 , 21 , 22 ) using magneto-resistive effect layers ( 33 ) in a single-layer structure, the MnFe-alloy bias changeover layer ( 32 ) has Mn of 50 Atomic% is a multi-element alloy thin film with additions of Cu, Ni, Pd or Co at a maximum total concentration of 25 atomic%, the electric resistance in the bias alternating layer ( 33 ) is higher than that of the conventionally constructed one; whereby highly sensitive magnetic reproduction characteristics can be obtained.

Fig. 2 ist ein Querschnitt, der den Aufbau eines magneto­ resistiven Elements nach einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Fig. 2 is a sectional view showing the structure of a magneto-resistive element according to a second embodiment of the present invention.

Das magneto-resistive Element (23) dieser Ausführungsform weist eine mehrlagige Schicht (40) mit magneto-resistivem Effekt auf, die aus einer als Schicht mit magneto-resistivem Effekt verwendeten, künstlichen Gitterschicht besteht. Dies bedeutet, daß das magneto-resistive Element (23), wie in Fig. 2 gezeigt, einen Aufbau aufweist, bei dem eine Hilfsschicht (31), eine mehrlagige, aus einer künstlichen Gitterschicht bestehende Schicht (40) mit magneto-resistivem Effekt, eine unmagnetische Schicht (34) sowie eine Quermagnetisierungs­ schicht (35) in dieser Reihenfolge auf ein Substrat (1) lami­ niert sind, wobei die Schicht (40) mit magneto-resistivem Effekt, wie in Fig. 3 gezeigt, eine künstliche Gitterschicht ist, die mehr als zwei Zyklen laminiert ist, wobei die Schichtabfolge bei einem Laminierungszyklus aus einer Cu- Schicht oder einer Cr-Schicht als unmagnetischer leitender Schicht (45), einer NiFe-Schicht, einer Fe-Schicht, einer Co- Schicht oder einer FeCo-Schicht als der ersten Magnetschicht (44), einer Vormagnetisierungs-Wechselschicht (43) auf Mn- Basis, die Cu, Ni, Pd oder Co als Zusätze enthält, einer Cu- Schicht oder einer Cr-Schicht als der unmagnetischen leiten­ den Schicht (45) sowie einer NiFe-Schicht, einer Fe-Schicht, einer Co-Schicht oder einer FeCo-Schicht als der zweiten Mag­ netschicht (46), die in dieser Reihenfolge auf ein Substrat (41) (mit dem Substrat (1) und der Hilfsschicht (31)) lami­ niert sind. Auch bei dem magneto-resistivem Element (23) mit einem solchen Aufbau können die Richtungen des magnetischen Streufeldes von einem magnetischen Aufzeichnungsmedium in der Schicht (40) mit magneto-resistivem Effekt über Änderungen im elektrischen Widerstand erfaßt werden, die sich aus Änderun­ gen in dem magnetischen Streufeld von dem magnetischen Auf­ zeichnungsmedium ergeben. Mit anderen Worten, falls über eine Elektrodenschicht ein konstanter Erfassungsstrom an die Schicht (40) mit magneto-resistivem Effekt angelegt wird, kann die Spannung so geändert werden, daß sie der Wider­ standsänderung in der Schicht (40) mit magneto-resistivem Effekt entspricht. Die Quervormagnetisierungsschicht (35) legt ein Quervormagnetisierungs-Magnetfeld an die Schicht (40) mit magneto-resistivem Effekt an und stellt einen opti­ malen Vormagnetisierungspunkt ein.The magneto-resistive element ( 23 ) of this embodiment has a multilayered magneto-resistive layer ( 40 ) composed of an artificial lattice layer used as a magneto-resistive layer. That is, as shown in Fig. 2, the magneto-resistive element ( 23 ) has a structure in which an auxiliary layer ( 31 ), a multilayer artificial lattice layer ( 40 ) having a magnetoresistive effect, a nonmagnetic layer ( 34 ) and a transverse magnetization layer ( 35 ) in this order on a substrate ( 1 ) lami ned are, wherein the layer ( 40 ) with magneto-resistive effect, as shown in Fig. 3, an artificial lattice layer, which is laminated more than two cycles, wherein the layer sequence in a lamination cycle consists of a Cu layer or a Cr layer as a non-magnetic conductive layer ( 45 ), a NiFe layer, an Fe layer, a Co layer or a FeCo layer. Layer as the first magnetic layer ( 44 ), a Mn-based bias changeover layer ( 43 ) containing Cu, Ni, Pd or Co as additives, a Cu layer or a Cr layer as the nonmagnetic conductive layer ( 45 ) and a NiFe layer, an Fe layer, a Co layer or an FeCo layer as the second magnetic layer ( 46 ) deposited in this order on a substrate ( 41 ) (including the substrate ( 1 ) and the auxiliary layer ( 31 )). Also in the magneto-resistive element ( 23 ) having such a structure, the directions of stray magnetic field from a magnetic recording medium in the magnetoresistive effect layer ( 40 ) can be detected by changes in electrical resistance resulting from changes in the magneto-resistive layer Stray magnetic field of the magnetic recording medium yield. In other words, if a constant detection current is applied to the magneto-resistive effect layer ( 40 ) via an electrode layer, the voltage can be changed to correspond to the resistance change in the magnetoresistive effect layer ( 40 ). The transverse biasing layer ( 35 ) applies a transverse bias magnetic field to the magneto-resistive effect layer ( 40 ) and sets an optical bias point.

Die Vormagnetisierungs-Wechselschicht (43) in der Schicht (40) mit magneto-resistivem Effekt der künstlichen Gitter­ schicht kann die Richtung der Magnetisierung so kontrollie­ ren, daß der ersten darauf gebildeten Magnetschicht (44) eine Anisotropie in einer Richtung verliehen wird. Dagegen ist die Magnetisierung der ersten (44) und der zweiten (46) Magnet­ schicht in der Schicht mit magneto-resistivem Effekt, wie in Fig. 23 gezeigt, antiparallel zwischen der Magnetisierung der zweiten Magnetschicht (46) in der oberen Schicht und der Mag­ netisierung der zweiten Magnetschicht (46) in der unteren Schicht orientiert, wobei die beiden Schichten eine unmagne­ tische leitende Schicht (45) sandwichartig einschließen, wenn kein externes Magnetfeld (H_ex) angelegt ist (entmagnetisier­ ter Zustand, H_ex = 0), d. h. antiparallel durch jede Teil­ schicht orientiert ist, und andererseits parallel orientiert ist, wenn das externe Magnetfeld (H_ex) angelegt ist. Wird demnach ein externes Magnetfeld angelegt oder, mit anderen Worten, ändert sich das magnetische Streufeld von dem magne­ tischen Aufzeichnungsmedium, dann verursacht die spontane Magnetisierung in der Grenzfläche zwischen der ersten (44) und der zweiten (46) Magnetschicht in der Schicht (40) mit magneto-resistivem Effekt, eine Spinstreuung der leitenden Elektronen, wodurch ein makromagnetischer Widerstandseffekt auftritt und sich der elektrische Widerstandswert in der Schicht (40) mit magneto-resistivem Effekt ändert.The bias alternating layer ( 43 ) in the magnetoresistive effect layer ( 40 ) of the artificial lattice layer can control the direction of magnetization so as to impart anisotropy in one direction to the first magnetic layer ( 44 ) formed thereon. On the other hand, the magnetization of the first ( 44 ) and second ( 46 ) magnetic layers in the magneto-resistive layer as shown in Fig. 23 is in anti-parallel between the magnetization of the second magnetic layer ( 46 ) in the upper layer and the Mag oriented in the lower layer of the second magnetic layer ( 46 ), wherein the two layers sandwich a unmagnetic conductive layer ( 45 ) when no external magnetic field (H _ex ) is applied (demagnetizing ter state, H _ex = 0), ie antiparallel is oriented through each partial layer, and on the other hand is oriented in parallel when the external magnetic field (H _ex ) is applied. Accordingly, if an external magnetic field is applied or, in other words, the stray magnetic field changes from the magnetic recording medium, then the spontaneous magnetization in the interface between the first ( 44 ) and second ( 46 ) magnetic layers in the layer ( 40 ) causes with magneto-resistive effect, a sputtering of the conductive electrons, whereby a macro-magnetic resistance effect occurs and the electrical resistance changes in the layer ( 40 ) with magneto-resistive effect.

Bei einem solchen magneto-resistivem Element (23), das als Schicht (40) mit magneto-resistivem Effekt eine künstliche Gitterschicht aufweist, wurde überprüft, daß die Vormagneti­ sierungs-Wechselschicht (43) die Größe des für die Wider­ standsänderung in der Schicht (40) mit magnetischem Wider­ standseffekt erforderlichen Magnetfeldes verringert, wobei sie sie ausreichend sättigt und damit ihre Empfindlichkeit erhöht. Gleichzeitig hat sie auch wie die unmagnetische lei­ tende Schicht (45) die Funktion, den Gesamtwiderstandswert (ρ₀) der Schicht (40) mit magneto-resistivem Effekt zu redu­ zieren, während der magnetische Widerstandsänderungsfaktor (Δρ/ρ) erhöht wird, der das Verhältnis der Widerstandsän­ derung (Δρ) in der Magnetschicht zu dem Gesamtwiderstand be­ deutet.In such a magneto-resistive element ( 23 ) having an artificial lattice layer as the magnetoresistive effect layer ( 40 ), it was checked that the bias change layer ( 43 ) changes the size of the resistivity change in the layer (FIG. 40 ) magnetic field required magnetic effect reduces, whereby it satisfactorily saturates them and thus increases their sensitivity. At the same time, like the nonmagnetic conductive layer 45, it has the function of reducing the total resistance value (ρ₀) of the magneto-resistive layer 40 , while increasing the magnetic resistance change factor Δρ / ρ, which increases the ratio the resistance change (Δρ) in the magnetic layer to the total resistance be indicated.

Bei dieser Ausführungsform ist eine Vormagnetisierungs-Wech­ selschicht (43), eine künstliche Schicht, als Legierung ge­ bildet, die reines Mn enthält und Cu, Ni, Pd oder Co bei ei­ ner maximalen Gesamtzusatzkonzentration von 25 Atom-% ent­ hält. Hier ist die Vormagnetisierungs-Wechselschicht (43) unter den folgenden Schichtbildungsbedingungen durch ein Ionenstrahl-Sputterverfahren gebildet:In this embodiment, a premagnetization exchange layer ( 43 ), an artificial layer, is formed as an alloy containing pure Mn and containing Cu, Ni, Pd or Co at a maximum total addition concentration of 25 at%. Here, the bias change layer ( 43 ) is formed under the following film formation conditions by an ion beam sputtering method:

SchichtbildungsbedingungenFilm formation conditions ArgongasdruckArgon gas pressure P_Ar = 1,0 × 10^-4 TorrP _Ar = 1.0 × 10 ^-4 Torr Beschleunigungsspannungacceleration voltage V_ACC = 0,5 kVV _ACC = 0.5 kV Beschleunigungsstromacceleration current I_ACC = 120 mAI _ACC = 120 mA Substrattemperatursubstrate temperature T_SUB <43°CT _SUB <43 ° C Targettarget 15,2 cm 6′′ ⌀ (Reinheit 99,9% oder mehr)15.2 cm 6 '' ⌀ (purity 99.9% or more)

Die Zusammensetzung der unter diesen Bedingungen gebildeten Vormagnetisierungswechselschicht (53) ist in Tabelle 2 ge­ zeigt, und der Zusammensetzungsbereich, in dem die Vormagne­ tisierungs-Wechselkraft erhalten wird, liegt in dem durch den Pfeil in Tabelle 2 definierten Bereich.The composition of the premagnetization change layer ( 53 ) formed under these conditions is shown in Table 2, and the composition range in which the pre-aging alternating force is obtained is in the range defined by the arrow in Table 2.

Tabelle 2 Table 2

Dies bedeutet, daß man herausgefunden hat, daß das Magnetfeld mit ausgetauschter Vormagnetisierung in einer Legierung mit Cu, das mit etwa 4 bis 15 Atom-% dem Mn zugegeben ist, in einer Legierung mit Ni, das mit etwa 14 bis 25 Atom-% dem Mn zugegeben ist, in einer Legierung mit Pd, das mit etwa 13 bis 25 Atom-% dem Mn zugegeben ist, sowie einer Legierung mit Co, das mit etwa 9 bis 39 Atom-% dem Mn zugegeben ist, jeweils auf der NiFe-Schicht laminiert, erhalten werden konnte, wobei die Legierungen dieser Zusammensetzungen als Vormagnetisie­ rungs-Wechselschicht (43) verwendet werden können. That is, it has been found that the magnetic field with exchanged bias in an alloy of Cu added at about 4 to 15 at% of Mn in an alloy with Ni containing about 14 to 25 at Mn is added in an alloy with Pd added at about 13 to 25 atomic% to Mn, and an alloy with Co added at about 9 to 39 atomic% to Mn, respectively, on the NiFe layer laminated, wherein the alloys of these compositions can be used as a premagnetization exchange layer ( 43 ).

Außerdem hat sich mit der Zusammensetzung, in der die Vormag­ netisierungs-Wechselleistung erhalten werden konnte, aus den in Tabelle 2 gezeigten Zusammensetzungen herausgestellt, daß jede Legierung (MnCu, MnNi, MnPd und MnCo) einen höheren elektrischen Widerstandswert als reines Mn, aber einen nied­ rigeren elektrischen Widerstandswert als die MnFe-Legierung aufweist, die herkömmlich in den Vormagnetisierungs-Wechsel­ schichten verwendet wurde. Aus diesem Grund ist der Wider­ standswert ρ in der Schicht (40) mit magnetischem Widerstand insgesamt reduziert, wodurch der von dem magneto- resistivem Element (23) erhaltene magnetische Widerstands­ änderungsfaktor relativ größer wird. Deshalb kann die Wie­ dergabeempfindlichkeit verbessert werden. Da darüber hinaus die Schicht (40) mit magneto-resistivem Effekt in mehr als zwei Zyklen laminiert ist, wobei die Laminierungsstruktur in einem Laminierungszyklus aus der unmagnetischen leitenden Schicht (45), der ersten Magnetschicht (44), der unmagneti­ schen leitenden Schicht (45), der Vormagnetisierungs-Wechsel­ schicht (43) und der zweiten Magnetschicht (46) besteht, ist der kombinierte Widerstand der Schicht (40) mit magneto-resi­ stivem Effekt insgesamt klein, da der Widerstandsaufbau pa­ rallel verbunden ist. Deshalb ist der magnetische Wider­ standsänderungsfaktor hoch.In addition, with the composition in which the Vormag netisierungs- change performance could be obtained, it has been found from the compositions shown in Table 2 that each alloy (MnCu, MnNi, MnPd and MnCo) a higher electrical resistance than pure Mn, but a low has a higher electrical resistance than the MnFe alloy conventionally used in the bias alternating layers. For this reason, the resistance ρ in the magnetic resistance layer ( 40 ) is reduced overall, whereby the magnetic resistance change factor obtained by the magnetoresistive element ( 23 ) becomes relatively larger. Therefore, the reproduction sensitivity can be improved. In addition, since the magnetoresistive effect layer ( 40 ) is laminated in more than two cycles, the lamination structure is formed in a lamination cycle from the non-magnetic conductive layer ( 45 ), the first magnetic layer ( 44 ), the non-magnetic conductive layer ( 45 ), the bias change layer ( 43 ) and the second magnetic layer ( 46 ), the combined resistance of the layer ( 40 ) with magneto-resistive effect is small overall, since the resistor structure is connected pa rallel. Therefore, the magnetic resistance change factor is high.

Außerdem kann die Zusammensetzung der Vormagnetisierungs- Wechselschicht (43), Mn gemischt mit Cu, Ni, Pd oder Co, nicht nur in dem magneto-resistiven Element (23) mit der in Fig. 2 gezeigten Laminierungsstruktur verwendet werden, son­ dern auch in den magneto-resistiven Elementen (24, 25), die so aufgebaut sind, wie dies in Fig. 4 (a) und (b) gezeigt ist. Dies bedeutet, daß das in Fig. 4 (a) gezeigte magneto­ resistive Element (24) so aufgebaut ist, daß die Schicht (40) mit magneto-resistivem Effekt der in Fig. 3 gezeigten künstli­ chen Gitterschicht auf dem Substrat (1) ohne eine Hilfs­ schicht (32) gebildet ist und danach eine unmagnetische Schicht (34) und eine Quervormagnetisierungsschicht (35) dar­ auf laminiert sind. Andererseits ist das in Fig. 4 (b) ge­ zeigte magneto-resistive Element (25) so aufgebaut, daß die in Fig. 4 (a) gezeigte Laminierungsabfolge umgekehrt ist, so daß die Quermagnetisierungsschicht (35) auf dem Substrat (1) gebildet ist und die unmagnetische Schicht (34) und die Schicht (40) mit magneto-resistivem Effekt der künstlichen Gitterschicht darauf laminiert sind.In addition, the composition of the bias alternating layer ( 43 ), Mn mixed with Cu, Ni, Pd or Co, can be used not only in the magneto-resistive element ( 23 ) having the lamination structure shown in Fig. 2, but also in Figs magneto-resistive elements ( 24 , 25 ) constructed as shown in Figs. 4 (a) and (b). That is, the magnetoresistive element ( 24 ) shown in Fig. 4 (a) is constructed so that the magneto-resistive effect layer ( 40 ) of the artificial grid layer shown in Fig. 3 on the substrate ( 1 ) without An auxiliary layer ( 32 ) is formed and then a non-magnetic layer ( 34 ) and a transverse biasing layer ( 35 ) are laminated on. On the other hand, the magneto-resistive element ( 25 ) shown in Fig. 4 (b) is constructed so that the lamination sequence shown in Fig. 4 (a) is reversed so that the perpendicular magnetization layer ( 35 ) is formed on the substrate ( 1 ) and the nonmagnetic layer ( 34 ) and the magnetoresistive effect layer ( 40 ) of the artificial lattice layer are laminated thereon.

Wie oben unter Bezug auf die erste und zweite Ausführungsform beschrieben, ist ein magneto-resistives Element, das die Emp­ findlichkeit verbessern kann, dadurch realisiert worden, daß die Zusammensetzung in der Vormagnetisierungs-Wechselschicht verändert wird, die auf die Vormagnetisierungs-Wechsellei­ stung wirkt, wobei ihr elektrischer Widerstandswert verbes­ sert wird. Die Schichten können nicht nur durch das Ionen­ strahl-Sputterverfahren sondern auch durch ein Gleichstrom­ magnetron-Sputterverfahren, ein HF-Magnetron-Sputterverfahren und ein Abscheidungsverfahren gebildet werden.As above with reference to the first and second embodiments described is a magneto-resistive element that the Emp can improve sensitivity, realized by the fact that the composition in the bias alternating layer which is changed to the Vormagnetisierungs Wechselelsi Stung acts, with their electrical resistance verbes sert becomes. The layers can not only by the ions beam sputtering but also by a direct current magnetron sputtering method, an RF magnetron sputtering method and a deposition process are formed.

Außerdem ist die Zusatzmenge von Cu, Ni, Pd oder Co zu Mn auf eine Gesamtzusatzkonzentration von 25 Atom-% oder weniger eingestellt, so daß die Vormagnetisierungs-Wechselfunktion verfügbar ist und der elektrische Widerstandswert in der Vor­ magnetisierungs-Wechselschicht auf einen geeigneten Pegel eingestellt werden kann, gleich ob ein Zusatz oder Kombina­ tionen von Zusätzen beigefügt werden.In addition, the addition amount of Cu, Ni, Pd or Co to Mn is on a total additive concentration of 25 at% or less set so that the premagnetization change function is available and the electrical resistance in the pre magnetization alternating layer to a suitable level can be adjusted, whether an addition or Kombina additions of additives.

Fig. 5 ist ein Querschnitt, der graphisch den Schichtaufbau des magneto-resistiven Elements nach einer dritten Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Fig. 5 is a sectional view showing graphically the layer structure of the magneto-resistive element according to a third Ausfüh tion of the present invention.

Das magneto-resistive Element (26) dieser Ausführungsform ist so aufgebaut, daß es eine einschichtig aufgebaute Schicht mit magneto-resistivem Effekt umfaßt, wobei die Schicht (51) mit magneto-resistivem Effekt mit einschichtigem Aufbau mit einer Dicke von 30 nm hauptsächlich aus NiFe besteht, und eine ge­ schaltete Verbindungsschicht (52) mit einer Dicke von 50 nm, eine antiferromagnetische Schicht oder eine ferrimagnetische Schicht aus einer CoMn-Legierung sind in dieser Reihenfolge auf ein Substrat (1) laminiert. Die Vormagnetisierungs-Wech­ selschicht (52) ist eine Schicht, die, wie oben beschrieben, die Magnetisierung der Schicht (51) mit magneto-resistivem Effekt kontrolliert. Obwohl dies nicht gezeigt ist, sind auch eine Quermagnetisierungsschicht, gegebenenfalls eine Basis­ schicht und eine Shuntvormagnetisierungsschicht darauf gebil­ det.The magneto-resistive element ( 26 ) of this embodiment is constructed to include a single-layered magneto-resistive layer, wherein the magneto-resistive layer layer ( 51 ) having a single-layered structure having a thickness of 30 nm mainly made of NiFe and a connected interconnection layer ( 52 ) having a thickness of 50 nm, an antiferromagnetic layer or a ferrimagnetic CoMn alloy layer are laminated on a substrate ( 1 ) in this order. The biasing alternating layer 52 is a layer that controls the magnetization of the magnetoresistive effect layer 51 as described above. Although not shown, a transverse magnetization layer, optionally a base layer and a Shuntvormagnetisierungsschicht are gebil det thereon.

Die Dünnschicht dieser Ausführungsform wurde unter Verwendung des Ionenstrahl-Sputterverfahrens hergestellt. Allerdings kön­ nen auch ein gewöhnliches Abscheidungsverfahren, ein Sputter­ verfahren oder ein Molekularstrahlabscheidungsverfahren ver­ wendet werden. Die Schichtbildungsbedingungen sind wie folgt:The thin film of this embodiment was used produced by the ion beam sputtering method. However, you can also a common deposition process, a sputtering method or a molecular beam deposition method ver be used. The film forming conditions are as follows:

SchichtbildungsbedingungenFilm formation conditions ArgongasdruckArgon gas pressure P_Ar = 1,0 × 10^-4 TorrP _Ar = 1.0 × 10 ^-4 Torr Beschleunigungsspannungacceleration voltage V_ACC = 0,5 kVV _ACC = 0.5 kV Bremsspannungbraking power -200 V-200 V Beschleunigungsstromacceleration current I_ACC = 120 mAI _ACC = 120 mA Substratdrehungsubstrate rotation 3 Umdrehungen pro min3 revolutions per min Substrattemperatursubstrate temperature T_SUB <45°CT _SUB <45 ° C An das Substrat angelegtes MagnetfeldMagnetic field applied to the substrate 100-300 Oe100-300 Oe Targettarget CoMn, NiFe (Reinheit 99,9% oder mehr)CoMn, NiFe (purity 99.9% or more) Chipchip Ru, Re, Ir, Pd, Fe, Ni, CuRu, Re, Ir, Pd, Fe, Ni, Cu

Das Dünnschicht-Herstellungssubstrat (1) kann aus Glas, Kera­ mik wie Al₂O₃-TiC, Magnesiumoxid oder Silicium bestehen. Zur Verbesserung der Flachheit der Oberfläche des Substrats (1) und zur Kontrolle der Orientierung kann eine Dünnschicht aus einer Übergangsmetallegierung aus NiCr der ähnlichem bis zu einer Dicke von 5 nm (50 Å) oder mehr als Basisschicht ge­ bildet sein. Außerdem kann das Substrat zur Verbesserung der Flachheit der Basisschicht und zur Reinigung des Substrats erhitzt (Wärmebehandlung) und mit Ionen bestrahlt werden, wenn die Schichten gebildet werden.The thin-film manufacturing substrate ( 1 ) may be made of glass, ceramic such as Al ₂ O ₃ -TiC, magnesium oxide or silicon. In order to improve the flatness of the surface of the substrate ( 1 ) and to control the orientation, a thin film of NiCr transition metal alloy of the like may be formed to a thickness of 5 nm (50 Å) or more as a base layer. In addition, the substrate may be heated (heat-treated) to improve the flatness of the base layer and to clean the substrate, and be irradiated with ions when the layers are formed.

Bei dem Schichtaufbau dieser Ausführungsform, der in Fig. 5 gezeigt ist, hat man experimentell beobachtet, daß sich als Ergebnis des Magnetfeldes mit ausgetauschter Vormagnetisie­ rung zwischen der Schicht (51) mit magneto-resistivem Effekt und der Vormagnetisierungs-Wechselschicht (52) in der Schicht (51) mit magneto-resistivem Effekt eine unidirektionale mag­ netische Anisotropie entwickelt.In the layer structure of this embodiment shown in Fig. 5, it has been observed experimentally that as a result of the magnetic field with exchanged Vormagnetisie tion between the layer ( 51 ) with magneto-resistive effect and the bias alternating layer ( 52 ) in the Layer ( 51 ) with magneto-resistive effect developed a unidirectional mag netic anisotropy.

Fig. 6 zeigt die Änderung bei dem Magnetfeld mit ausgetausch­ ter Vormagnetisierung (He₁) gegen das Mn-Zusammensetzungsver­ hältnis (A) der Vormagnetisierungs-Wechselschicht (52). Wie in dieser Figur zu sehen ist, tritt ein Magnetfeld mit ausge­ tauschter Vormagnetisierung bei 0,5 < A < 0,9 auf, und sein maximaler Wert (He₁) erscheint bei A ≈ 0,7. Bei einer ein­ schichtigen Schicht mit magneto-resistivem Effekt, die FeMn in der Vormagnetisierungswechselschicht verwendet, liegt He₁ bei etwa ≈ 20 Oe, und ein He₁ von etwa 20 Oe könnte selbst dann erhalten werden, wenn wie bei der vorliegenden Ausfüh­ rungsform eine Dünnschicht aus einer Zweielementlegierung aus MnCo für die Vormagnetisierungs-Wechselschicht verwendet wird. Ein solcher Aufbau kann nicht nur ein magneto-resisti­ ves Element mit Verhinderung von Barkhausen-Rauschen, sondern auch ein Element mit hervorragender Korrosionsbeständigkeit liefern, da die Vormagnetisierungs-Wechselschicht nicht aus einer Legierung auf der Basis von FeMn besteht. Fig. 6 shows the change in the magnetic field with exchanged ter bias (He ₁ ) against the Mn composition ratio (A) of the bias change layer ( 52 ). As can be seen in this figure, a magnetic field with an exchanged bias occurs at 0.5 <A <0.9, and its maximum value (He ₁ ) appears at A≈0.7. In a one-layer magneto-resistive layer using FeMn in the bias change layer, He ₁ is about ≈20 Oe, and a He ₁ of about 20 Oe could be obtained even if a thin film is used as in the present embodiment is made of a two-element alloy of MnCo for the bias alternating layer. Such a construction can provide not only a magneto-resistive element with the prevention of Barkhausen noise, but also an element with excellent corrosion resistance, since the bias alternating layer is not made of FeMn-based alloy.

Wie in Fig. 5 gezeigt, ist die vierte Ausführungsform eben­ falls ein magneto-resistives Element mit einer Schicht mit magneto-resistivem Effekt mit einfachem Aufbau, aber sie un­ terscheidet sich von der dritten Ausführungsform darin, daß die Vormagnetisierungs-Wechselschicht, der vorbestimmte Ele­ mente beigefügt sind, eine Dünnschicht aus einer Zweielement­ legierung aus MnCo ist. Dieses Element ist mit der gleichen Methode wie bei der dritten Ausführungsform hergestellt. Wie im letzten Punkt der Schichtbildungsbedingungen gezeigt ist, besteht der einzige Unterschied darin, daß die Vormagnetisie­ rungs-Wechselschicht unter Verwendung eines Targets gebildet ist, das durch die Zufuhr von Zusatzelementen (Ru, Re, Ir, Pd, Fe, Ni, Cu) auf dem MnCo-Target durch Chips (mit Formen von 5 × 5 × 1 t, 3 × 3 × 1 t) versetzt ist.As shown in Fig. 5, the fourth embodiment is just if a magneto-resistive element with a layer with magneto-resistive effect with a simple structure, but it differs from the third embodiment in that the bias alternating layer, the predetermined Ele is a thin film of a two-element alloy of MnCo. This element is manufactured by the same method as in the third embodiment. As shown in the last point of the film forming conditions, the only difference is that the premagnetization exchange layer is formed by using a target obtained by supplying additional elements (Ru, Re, Ir, Pd, Fe, Ni, Cu) the MnCo target by chips (with forms of 5 × 5 × 1 t, 3 × 3 × 1 t) is added.

Fig. 7 zeigt die Ergebnisse eines Wärmebeständigkeitstests an den Vormagnetisierungs-Wechselschichten aus FeMn-, MnCo- und MnCoRu-Dünnschichten. Dieser Wärmebeständigkeitstest bestand darin, Teststücke bei einer Temperatur im Bereich von zwi­ schen 100°C und 400°C für etwa eine Stunde zu halten, nachdem Luft evakuiert worden war, um einen Druck von 3,0 × 10^-5 Torr oder weniger aufzubauen, und dann die Teststücke in eine nor­ male Atmosphäre herauszunehmen, um das Magnetfeld mit ausge­ tauschter Vormagnetisierung zu messen. Im Falle einer Vormag­ netisierungs-Wechselschicht aus Ru fiel das Magnetfeld mit ausgetauschter Vormagnetisierung bei hohen Temperaturen nicht unter das von einer beliebigen Vormagnetisierungs-Wechsel­ schicht, die nicht Ru umfaßte (FeMn- und MnCo-Schichten), und es wurde nachgewiesen, daß die Wärmebeständigkeit verbessert war. Die MnCo-Schicht weist eine bessere Wärmebeständigkeit im Magnetfeld mit ausgetauschter Vormagnetisierung als die FeMn-Schicht auf. Fig. 7 shows the results of a heat resistance test on the FeMn, MnCo and MnCoRu magnetic alternating layers. This heat resistance test was to hold test pieces at a temperature in the range of between 100 ° C and 400 ° C for about one hour after air was evacuated to build up a pressure of 3.0 × 10 ^-5 Torr or less. and then taking out the test pieces in a normal atmosphere to measure the magnetic field with switched bias. In the case of a Vormag netisierungs alternating layer of Ru, the magnetic field with exchanged premagnetization at high temperatures did not fall below that of any of the premagnetization change layer, which did not include Ru (FeMn and MnCo layers), and it was demonstrated that the heat resistance was improved. The MnCo layer has better heat resistance in the magnetic field with exchanged bias than the FeMn layer.

Fig. 8 ist ein Querschnitt, der graphisch den Aufbau der Schicht mit magneto-resistivem Effekt des magneto-resistiven Elements nach einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Fig. 8 is a sectional view showing graphically the structure of the magnetoresistive effect layer of the magneto-resistive element according to a fifth embodiment of the present invention.

Diese Ausführungsform ist ein Beispiel für ein magneto-resi­ stives Element, das eine Schicht (60) mit magneto-resistivem Effekt als künstliche Gitterschicht verwendet, die mehr als zwei Zyklen laminiert ist, wobei in einem zyklischen Aufbau eine unmagnetische leitende Schicht (65), eine erste Magnet­ schicht (64), eine Vormagnetisierungs-Wechselsschicht (63), eine unmagnetische leitende Schicht (65), eine zweite Magnet­ schicht (66) und eine unmagnetische leitende Schicht (67) auf die Hilfsschicht (62) eines Substrats (61) laminiert sind. Demnach zeigt sie beispielsweise unter der Bezeichnung SUB/[Cr(5)/Fe(2)] 30 eine künstliche Gitterschicht mit einem über 30 Zyklen laminierten Aufbau mit einer Cr-Schicht mit einer Dicke von 0,5 nm (5 Å) und dann einer Fe-Schicht mit einer Dicke von 0,2 nm (2 Å) auf einem Substrat (SUB) als ei­ nem Laminierungszyklus. Der Schichtenaufbau der Schicht (60) mit magneto-resistivem Effekt bei dieser Ausführungsform ist ausgedrückt als SUB/Fe(50)[/Cu(20)/NiFe(30)/CoMn(50)/Cu(20)/Ni- Fe(30)]2, wie dies in Tabelle 3 gezeigt ist. Dies bedeutet, daß es sich, wie in Fig. 8 gezeigt, um eine künstliche Git­ terschicht handelt, die eine Fe-Schicht mit einer Dicke von 5 nm als Hilfsschicht (62) aufweist, die den kristallinen Auf­ bau der an den oberen Schichten des Substrats (61) gebildeten Schichten kontrolliert, und sie ist mehr als zwei Zyklen mit einem Aufbau für einen Zyklus laminiert, bei dem die unmagne­ tische leitende Schicht (65) aus Cu mit einer Dicke von 2 nm, die erste Magnetschicht (64) aus NiFe mit einer Dicke von 3 nm, die Vormagnetisierungs-Wechselschicht (63) aus einer Dünnschicht-CoMn-Legierung mit einer Dicke von 5 nm, die un­ magnetische leitende Schicht (65) aus Cu mit einer Dicke von 2 nm und die zweite Magnetschicht 66 aus NiFe mit einer Dicke von 3 nm auf die Hilfsschicht 62 laminiert sind. Dagegen zeigt Beispiel (1) in Tabelle 3 einen Fall, bei dem die mag­ neto-resistive Schicht eine einschichtige NiFe-Schicht ist. Beispiel (2) zeigt einen Fall, bei dem die magneto-resistive Schicht eine künstliche Gitterschicht ist, obwohl sie eine Fe-Schicht mit einer Dicke von 5 nm als Hilfsschicht (62) umfaßt, auf die die künstliche Gitterschicht in zwei Zyklen laminiert ist, wobei bei dem Aufbau eines Zyklus die unmagne­ tische leitende Schicht (65) aus Cu mit einer Dicke von 2 nm, die erste Magnetschicht (64) aus NiFe mit einer Dicke von 3 nm, die unmagnetische leitende Schicht (65) aus Cu mit einer Dicke von 2 nm, die Vormagnetisierungs-Wechselschicht (63) aus einer FeMn-Legierungs-Dünnschicht, die zweite Magnet­ schicht (66) aus NiFe mit einer Dicke von 3 nm in dieser Rei­ henfolge auf die Hilfsschicht (62) laminiert sind. Diese Aus­ führungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine CoMn- Legierungs-Dünnschicht anstelle einer FeMn-Legierungs-Dünn­ schicht verwendet, wie sie in der Vormagnetisierungs-Wechsel­ schicht (63) verwendet ist. Bei dieser Ausführungsform kann der magnetische Widerstandsänderungsfaktor (MR-Verhältnis) bis zu 7% betragen, was mehr ist als im Falle des anderen Beispiels (2) ist und wodurch es möglich wird, den Wieder­ gabesignalausgang zu verstärken. Obwohl das gesättigte Mag­ netfeld (H_s) des magnetischen Widerstands etwas höher (bei etwa 20 Oe) liegt als in den Beispielen (1) und (2), läßt sich selbst mit einem Magnetfeldwert dieses Grades eine mag­ netische Empfindlichkeit erhalten, die für eine praktische Verwendung hoch genug ist. Da außerdem kein Oxidationsverfah­ ren erforderlich ist, lassen sich niedrige Herstellungskosten realisieren.This embodiment is an example of a magneto-resistive element that uses a magneto-resistive effect layer ( 60 ) as an artificial grid layer that has been laminated for more than two cycles, with a non-magnetic conductive layer ( 65 ) in a cyclic configuration. a first magnetic layer ( 64 ), a Vormagnetisierungs alternating layer ( 63 ), a non-magnetic conductive layer ( 65 ), a second magnetic layer ( 66 ) and a non-magnetic conductive layer ( 67 ) on the auxiliary layer ( 62 ) of a substrate ( 61 ) laminated. Thus, for example, under the designation SUB / [Cr (5) / Fe (2)] 30, it shows an artificial lattice layer having a structure laminated over 30 cycles with a Cr layer having a thickness of 0.5 nm (5 Å) and then an Fe layer with a thickness of 0.2 nm (2 Å) on a substrate (SUB) as a lamination cycle. The layer constitution of the magnetoresistive effect layer ( 60 ) in this embodiment is expressed as SUB / Fe (50) [/ Cu (20) / NiFe (30) / CoMn (50) / Cu (20) / Ni-Fe (FIG. 30)] 2, as shown in Table 3. That is, as shown in FIG. 8, it is an artificial gate layer having an Fe layer with a thickness of 5 nm as an auxiliary layer ( 62 ), which is the crystalline structure on the upper layers of the Substrate ( 61 ) is formed, and it is laminated more than two cycles with a structure for a cycle in which the unmagnetische conductive layer ( 65 ) of Cu with a thickness of 2 nm, the first magnetic layer ( 64 ) of NiFe 3 nm thick, the thin film CoMn alloy bias layer ( 63 ) having a thickness of 5 nm, the Cu nonmagnetic conductive layer ( 65 ) having a thickness of 2 nm, and the second magnetic layer 66 NiFe having a thickness of 3 nm are laminated on the auxiliary layer 62 . In contrast, Example (1) in Table 3 shows a case where the mag neto-resistive layer is a single-layered NiFe layer. Example (2) shows a case where the magnetoresistive layer is an artificial lattice layer although it comprises an Fe layer having a thickness of 5 nm as an auxiliary layer ( 62 ) to which the artificial lattice layer is laminated in two cycles, wherein in the construction of one cycle, the unmagnetic conductive layer ( 65 ) of Cu having a thickness of 2 nm, the first magnetic layer ( 64 ) of NiFe having a thickness of 3 nm, the non-magnetic conductive layer ( 65 ) of Cu having a thickness of 2 nm, the FeMn alloy thin film bias magnetic switching layer ( 63 ), the second magnetic layer ( 66 ) of NiFe having a thickness of 3 nm are laminated on the auxiliary layer ( 62 ) in this order. This embodiment is characterized in that it uses a CoMn alloy thin film instead of a FeMn alloy thin film as used in the premagnetizing change layer ( 63 ). In this embodiment, the magnetic resistance change factor (MR ratio) can be up to 7%, which is more than in the case of the other example (2) and which makes it possible to amplify the re-output signal output. Although the saturated Mag netfeld (H _s ) of the magnetic resistance is slightly higher (at about 20 Oe) than in the examples (1) and (2), even with a magnetic field value of this degree, a mag netic sensitivity can be obtained for a practical use is high enough. In addition, since no Oxidationsverfah ren is required, low manufacturing costs can be realized.

Tabelle 3 Table 3

Charakteristika der Schicht mit magneto-resistiver Wirkung Characteristics of the magneto-resistive layer

Fig. 9 ist ein Querschnitt, der graphisch eine Schicht mit magneto-resistivem Effekt zeigt, die aus der künstlichen Git­ terschicht des magneto-resistiven Elements nach der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht. Fig. 9 is a cross section showing graphically a magneto-resistive effect layer consisting of the artificial gate layer of the magneto-resistive element according to the sixth embodiment of the present invention.

Die Schicht (27) mit magneto-resistivem Effekt in dieser Aus­ führungsform besteht aus einer auf einem Substrat (71) ange­ ordneten Basisschicht (72), einer unmagnetischen leitenden Schicht (73) und einer Magnetschicht (74), die in dieser Rei­ henfolge darauf laminiert sind, sowie einer darauf angeordne­ ten Schutzschicht (75). Die Dünnschichten (71), (72), (73) und (74) sind bei dieser Ausführungsform über das Ionen­ strahl-Sputterverfahren hergestellt. Allerdings muß die Her­ stellung nicht auf dieses Verfahren beschränkt sein, da ein gewöhnliches Abscheidungsverfahren, ein Sputterverfahren oder ein Molekularstrahl-Abscheidungsverfahren ebenso verwendet werden können. Die Schichtbildungsbedingungen sind wie folgt:The magneto-resistive effect layer ( 27 ) in this embodiment consists of a base layer ( 72 ) disposed on a substrate ( 71 ), a non-magnetic conductive layer ( 73 ), and a magnetic layer ( 74 ) attached thereto in this order are laminated, as well as a thereon arrange th protective layer ( 75 ). The thin films ( 71 ), ( 72 ), ( 73 ) and ( 74 ) are made in this embodiment by the ion beam sputtering method. However, the preparation need not be limited to this method, since a usual deposition method, a sputtering method or a molecular beam deposition method can also be used. The film forming conditions are as follows:

SchichtbildungsbedingungenFilm formation conditions ArgongasdruckArgon gas pressure P_Ar = 1,0 × 10^-4 TorrP _Ar = 1.0 × 10 ^-4 Torr Beschleunigungsspannungacceleration voltage V_ACC = 0,5 kVV _ACC = 0.5 kV Bremsspannungbraking power -200 V-200 V Beschleunigungsstromacceleration current I_ACC = 120 mAI _ACC = 120 mA Substratdrehungsubstrate rotation 3 Umdrehungen pro min3 revolutions per min Substrattemperatursubstrate temperature T_SUB <45°CT _SUB <45 ° C Targettarget FeCoCr, FeAl, NiCo, FeCo, Cu, Cr, FeMn (Reinheit 99,9% oder mehr)FeCoCr, FeAl, NiCo, FeCo, Cu, Cr, FeMn (purity 99.9% or more)

Das Dünnschichtherstellungssubstrat (71) kann aus Glas, Kera­ mik wie Al₂O₃TiC, Magnesiumoxid oder Silicium bestehen. Die Substratoberfläche kann über Substraterhitzung oder Umkehr- Sputtern gereinigt werden. Die Flachheit der Substratoberflä­ che kann durch die Bildung einer Übergangsmetall-Dünnschicht oder einer Übergangsmetallegierungs-Dünnschicht mit einer Dicke von 50 nm (500 Å) oder mehr auf der Basisschicht (72) verbessert werden. Außerdem kann die Flachheit der Basis­ schicht (72) verbessert werden, und die Substratoberfläche kann durch Substraterhitzung und Umkehr-Sputtern oder Auf­ bringen einer Substratvormagnetisierung während der Bildung der Schichten gereinigt werden. Die Schichten können nach ihrer Bildung wärmebehandelt werden.The thin film forming substrate ( 71 ) may be made of glass, ceramic such as Al ₂ O ₃ TiC, magnesium oxide or silicon. The substrate surface can be cleaned by substrate heating or reverse sputtering. The flatness of the substrate surface can be improved by forming a transition metal thin film or a transition metal alloy thin film having a thickness of 50 nm (500 Å) or more on the base layer ( 72 ). In addition, the flatness of the base layer ( 72 ) can be improved, and the substrate surface can be cleaned by substrate heating and reverse sputtering or Aufbringen a substrate bias during the formation of the layers. The layers can be heat treated after their formation.

In diesem Fall verwendet die Magnetschicht (74) eine Dünn­ schicht aus einer Fe_1-B-CCr_BCo_C-Legierung, eine Dünnschicht aus einer Fe_DAl_1-D-Legierung, eine Dünnschicht aus einer Ni_ECo_1-E-Legierung, eine Dünnschicht aus einer Fe_FCo_1-F-Le­ gierung oder eine Dünnschicht aus einer Fe_GNi_1-G-Legierung, die alle eine Dünnschicht-, Magnetverzerrungskonstante von 10^-6 oder weniger in der Nachbarschaft der in Tabelle 4 ge­ zeigten Zusammensetzung aufweisen. Deshalb läßt sich bei die­ ser Ausführungsform der magnetische Widerstandsänderungsfak­ tor erhöhen.In this case, the magnetic layer 74 uses a thin film of Fe _{1 -BC} Cr _B Co _C alloy, a thin film of Fe _D Al _1-D alloy, a thin film of Ni _E Co _1-E alloy , a Fe _F Co _1-F alloy thin film or a Fe _G Ni ₁ -G alloy thin film, all exhibiting a thin film, magnetic distortion constant of 10 ^-6 or less in the vicinity of those shown in Table 4 Have composition. Therefore, in the embodiment of this embodiment, the magnetic resistance change factor can be increased.

Tabelle 4 Table 4

Legierungszusammensetzungen bei einer Magnetverzerrungskonstante von 10^-6 oder weniger Alloy compositions at a magnetic distortion constant of 10 ^-6 or less

Darüber hinaus können zur Verbesserung der magnetischen Per­ meabilität jeder Magnetschicht (74) und der gleichmäßigen Schichtstruktur sowie zur Mikronisierung der Kristallkörnchen Ti, Ta, Ru oder ähnliches maximal mit 10 Atom-% beigegeben werden. Außerdem ist die Verwendung einer Dünnschicht aus einer Cu-, Cr- oder CuCr-Legierung für die unmagnetische lei­ tende Schicht (73) wirkungsvoll, wobei die Dünnschicht eine Zusammensetzung aufweist, die den magnetischen Widerstandsän­ derungsfaktor der Schichten insgesamt maximiert, indem sie zu dem Widerstandsfaktor der Magnetschicht (74) paßt. Die Mag­ netschicht (74) und die unmagnetische leitende Schicht (73) sollten bevorzugt eine Schichtdicke von mehr als 0,5 nm (5 Å) und weniger als 200 nm (20 Å) aufweisen, so daß diese Schich­ ten flach bleiben und so viele Magnetschichten (74) und un­ magnetische leitende Schichten (73) wie möglich im durch­ schnittlichen freien Pfad für leitende Elektronen angeordnet sein können, während die Spinstreuung aktiver gemacht wird, indem man eine hohe Zahl von leitenden Elektronen die Grenz­ flächen der Dünnschichten überqueren läßt.In addition, to improve the magnetic permeability of each magnetic layer ( 74 ) and the uniform layer structure as well as for micronizing the crystal grains Ti, Ta, Ru or the like, at most 10 atomic% can be added. In addition, the use of a Cu, Cr, or CuCr alloy thin film is effective for the nonmagnetic conductive layer 73 , the thin film having a composition that maximizes the magnetic resistance change factor of the layers as a whole by adding to the resistance factor the magnetic layer ( 74 ) fits. The magnetic layer ( 74 ) and the nonmagnetic conductive layer ( 73 ) should preferably have a layer thickness of more than 0.5 nm (5 Å) and less than 200 nm (20 Å), so that these layers remain flat and so many Magnetic layers ( 74 ) and magnetic non-magnetic layers ( 73 ) may be arranged in the average clear path for conducting electrons, while the spin scattering is made more active by allowing a high number of conductive electrons to cross the interfaces of the thin films.

Fig. 10 ist ein Querschnitt, der graphisch eine Schicht mit magnetischem Widerstandseffekt zeigt, die aus einer künstli­ chen Gitterschicht der siebten Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung besteht. Fig. 10 is a cross section showing graphically a magnetic resistance effect layer consisting of an artificial mesh layer of the seventh embodiment of the present invention.

Die Schicht (28) mit magneto-resistivem Effekt dieser Ausfüh­ rungsform ist durch Laminierung mit mehr als zwei Zyklen mit einem einfachen zyklischen Aufbau aufgebaut, bei dem eine unmagnetische leitende Schicht (81), eine erste Magnetschicht (82), eine Vormagnetisierungs-Wechselschicht (83), eine un­ magnetische leitende Schicht (84) und eine zweite weichmagne­ tische Schicht (85) in dieser Reihenfolge laminiert sind und eine Vormagnetisierungs-Wechselschicht (83) zur Kontrolle der Magnetisierung der Teilschichten umfassen. Diese Vormagneti­ sierungs-Wechselschicht (83) ist aus FeMn (Mangan·Eisen), CuMn (Mangan·Kupfer), NiMn (Nickel·Mangan), CoMn (Kobalt· Mangan) oder PdMn (Palladium·Mangan) hergestellt. In man­ chen Fällen ist sie mit einer Magnetschicht einer kubisch­ flächenzentrierten Phase wie NiFe laminiert, die zu dem Mate­ rial der Magnetschicht (82) paßt. Die Vormagnetisierungs- Wechselschicht (83) ist darüber hinaus so ausgewählt, daß der magnetische Widerstandsänderungsfaktor der Schichten insge­ samt auf eine Weise maximiert ist, daß er zu dem Widerstands­ faktor der Magnetschichten (82) und (85) paßt. Dagegen ver­ wendet die zweite weichmagnetische Schicht (85) eine Schicht aus einer Fe_GNi_1-G-Legierung.The magneto-resistive effect layer ( 28 ) of this embodiment is constructed by lamination of more than two cycles with a simple cyclic structure in which a nonmagnetic conductive layer ( 81 ), a first magnetic layer ( 82 ), a bias alternating layer (FIG. 83 ), an unmagnetic conductive layer ( 84 ) and a second soft magnetic layer ( 85 ) are laminated in this order and comprise a bias alternating layer ( 83 ) for controlling the magnetization of the sublayers. This premagnetization exchange layer ( 83 ) is made of FeMn (manganese · iron), CuMn (manganese · copper), NiMn (nickel · manganese), CoMn (cobalt · manganese) or PdMn (palladium · manganese). In some cases, it is laminated with a magnetic layer of a cubic face-centered phase such as NiFe, which matches the material of the magnetic layer ( 82 ). The bias alternating layer ( 83 ) is further selected so that the magnetic resistance change factor of the layers is maximized overall in such a way that it matches the resistance factor of the magnetic layers ( 82 ) and ( 85 ). In contrast, ver the second soft magnetic layer (85) applies a layer of an Fe Ni _{G-1 G} alloy.

Der magnetische Widerstandsänderungsfaktor und die Sätti­ gungsmagnetfeldstärke des magnetischen Widerstandes von wie oben beschrieben hergestellten Schichten [Magnetschicht/ unmagnetische leitende Schicht] sind in der Ver­ gleichstabelle 5 gezeigt. Die Werte einer herkömmlichen Lami­ nierungsmethode sind mit denjenigen bei den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verglichen. The magnetic resistance change factor and the saturation magnetic field strength of the magnetic resistance of how layers described above [magnetic layer / non-magnetic conductive layer] are in Ver shown in equation 5. The values of a conventional Lami nierungsmethode are with those in the embodiments of the present invention.  

In Tabelle 5 bedeutet dann z. B. die Bezeichnung [Cr(50)/ Fe(20)]30 eine Magnetschicht aus mehreren Schichten, die aus einem über 30 Zyklen laminierten Aufbau mit einem Einzellami­ nierungsaufbau besteht, bei dem eine magnetische Leitungs­ schicht Cr mit einer Dicke von 5 nm (50 Å) auf einem Substrat (1) gebildet und dann darauf eine Fe-Magnetschicht mit einer Dicke von 2 nm (20 Å) laminiert ist. Außerdem werden die ge­ bildeten Schichten bei einer vorbestimmten Temperatur für eine Stunde in einem Magnetfeld erhitzt, um die Temperatur zu untersuchen, bei der der makromagnetische Widerstand ver­ schwindet, und diese Temperatur wurde als Wärmebeständig­ keitstemperatur definiert. Diese Temperatur ist bevorzugt so hoch wie möglich, um die Charakteristika des Elements zu sta­ bilisieren und seine Zuverlässigkeit im Betrieb zu verbes­ sern, angesichts der Wärmebehandlung, die zur Herstellung eines Dünnschicht-Magnetkopfes unerläßlich ist.In Table 5 then z. For example, the designation [Cr (50) / Fe (20)] 30 is a multilayer magnetic layer consisting of a laminated structure having a single lamination structure laminated over 30 cycles, in which a magnetic wiring layer Cr having a thickness of 5 nm (FIG. 50 Å) is formed on a substrate ( 1 ), and then an Fe magnetic layer having a thickness of 2 nm (20 Å) is laminated thereon. In addition, the layers formed are heated at a predetermined temperature for one hour in a magnetic field to examine the temperature at which the magneto-magnetic resistance disappears, and this temperature has been defined as a heat resistant temperature. This temperature is preferably as high as possible in order to stabilize the characteristics of the element and to improve its reliability in operation, in view of the heat treatment indispensable for the production of a thin film magnetic head.

In Tabelle 5 stellen die Vergleichsbeispiele (1), (2) und (3) Fälle dar, bei denen eine herkömmliche Laminierungsmethode verwendet wurde. Die Ausführungsformen (1), (2), (4), (5), (7), (8), (10), (11), (13), (14), (16), (17), (19), (20), (22) und (23) betreffen den in Fig. 9 gezeigten laminierten Aufbau und sind Beispiele für Magnetschichten/unmagnetische leitende Schichten mit verschiedenen Materialien und Dicken. Darüber hinaus betreffen die Ausführungsformen (3), (6), (9), (12), (15), (18), (21) und (24) den in Fig. 10 gezeigten laminier­ ten Aufbau und zeigen Beispiele der unmagnetischen leitenden Schicht (81)/der Magnetschicht (82)/der Vormagnetisierungs- Wechselschicht (83)/der unmagnetischen leitenen Schicht (84)/ der Magnetschicht (85) mit verschiedenen Materialien und Dicken. In Table 5, Comparative Examples (1), (2) and (3) are cases where a conventional lamination method was used. Embodiments 1, 2, 4, 5, 7, 8, 10, 11, 13, 14, 16, 17, (19), (20), (22) and (23) relate to the laminated structure shown in Fig. 9 and are examples of magnetic layers / non-magnetic conductive layers having various materials and thicknesses. Moreover, the embodiments (3), (6), (9), (12), (15), (18), (21) and (24) relate to the laminated structure shown in Fig. 10 and show examples of the non-magnetic ones conductive layer ( 81 ) / magnetic layer ( 82 ) / premagnetizing alternating layer ( 83 ) / non-magnetic conductive layer ( 84 ) / magnetic layer ( 85 ) having different materials and thicknesses.

Tabelle 5 Table 5

Verschiedene Charakteristika der Schicht mit magnetoresistivem Effekt Various characteristics of the layer with magnetoresistive effect

Die vorliegenden Schichten mit magneto-resistivem Effekt sind also so aufgebaut, daß eine Magnetschicht aus einer magneti­ schen Dünnschicht aus einer Fe_1-B-CCr_BCo_C-Legierung mit einer Dicke von 30 nm (300 Å) oder weniger, eine Magnetschicht aus einer magnetischen Dünnschicht aus einer Fe_DAl_1-D-Legierung, eine Magnetschicht aus einer Dünnschicht aus einer Ni_ECo_1-E- Legierung oder eine Magnetschicht aus einer magnetischen Dünnschicht aus einer Fe_FCo_1-F-Legierung und eine unmagneti­ sche leitende Schicht aus Cu, Cr, Cu oder CuCr abwechselnd mehr als zwei Zyklen laminiert sind. Wie in Tabelle 5 ge­ zeigt, kann ein magnetischer Widerstandsänderungsfaktor von bis zu 9,5% erhalten werden, also höher als den 3% aus den höchsten herkömmlichen Beispielen. So läßt sich also die mag­ netische Empfindlichkeit erhöhen. Man hat herausgefunden, daß zur Gewährleistung guter magnetischer Widerstandsänderungs­ faktoren der Zusammensetzungsbereich der magnetischen Dünn­ schicht aus der Fe_1-B-CCr_BCo_C-Legierung bei 0,05 < B < 0,5 und 0,50 < C < 0,60, der Zusammensetzungsbereich der magneti­ schen Dünnschicht aus der Fe_DAl_1-D-Legierung bei 0,75 < D < 0,95, der Zusammensetzungsbereich der magnetischen Dünn­ schicht aus der Ni_ECo_1-E-Legierung bei 0,70 < E < 0,85 und der Zusammensetzungsbereich der magnetischen Dünnschicht aus der Fe_FCo_1-F-Legierung bei 0,65 < F < 0,95 liegt.The present magnetoresistive effect layers are thus constituted such that a magnetic layer of a magnetic thin film of Fe _1-BC Cr _B Co _C alloy having a thickness of 30 nm (300 Å) or less, a magnetic layer of a magnetic thin film of a Fe _D Al _1-D alloy, a magnetic layer of a thin film of a Ni _E Co _1-E alloy or a magnetic layer of a magnetic thin film of an Fe _F Co _1-F alloy and a nonmagnetic conductive Layer of Cu, Cr, Cu or CuCr are alternately laminated for more than two cycles. As shown in Table 5, a magnetic resistance change factor of up to 9.5% can be obtained, that is higher than 3% from the highest conventional examples. Thus, the magnetic sensitivity can be increased. It has been found that to ensure good magnetic resistance change factors, the composition range of the magnetic thin film of the Fe _1-BC Cr _B Co _C alloy at 0.05 <B <0.5 and 0.50 <C <0.60, the composition range of the magnetic thin film of the Fe _D Al _1-D alloy at 0.75 <D <0.95, the composition range of the magnetic thin film of the Ni _E Co _1-E alloy at 0.70 <E < 0.85 and the composition range of the Fe _F Co _1-F alloy magnetic thin film is 0.65 <F <0.95.

Außerdem ist bei dem vorliegenden magneto-resistivem Element durch die Einstellung der Dicken der unmagnetischen leitenden Schichten Cu, Cr, wie sie in den Ausführungsformen (1) bis (24) in Tabelle 5 gezeigt sind, durch die Verwendung der Vor­ magnetisierungs-Wechselschichten (FeMn, CuMn, NiMn, CoMn oder PdMn) zur Kontrolle der Magnetisierung der Magnetschichten in den Teilschichten der künstlichen Gitterschicht, die eine Schicht mit magneto-resistivem Effekt ist, durch die Verwen­ dung weichmagnetischer Schichten aus FeNi und ähnlichem als den anderen Magnetschichten und beispielsweise durch die Ver­ wendung einer Dünnschicht aus einer FeCrCo-Legierung, einer Dünnschicht aus einer FeAl-Legierung, einer Dünnschicht aus einer FeCo-Legierung und einer Dünnschicht aus einer FeNi- Legierung in einer Zusammensetzungszone mit relativ geringer Magnetostriktion (< 10^-6) für die Magnetschichten der künstli­ chen Gitterschicht die Schwankung in der Sättigungsmagnet­ feldstärke (der magnetischen Empfindlichkeit) des magneti­ schen Widerstandes reduziert, die durch den umgekehrten Magnetostriktionseffekt von durch eine hohe Magnetostrik­ tionskonstante der Magnetschicht erzeugten Belastungen indu­ ziert ist und die Schicht beaufschlagt, oder Schwankungen in den Charakteristika bei massenhergestellten Elementen können reduziert werden, was eine mögliche Verbesserung der Zuver­ lässigkeit bedeutet.In addition, in the present magneto-resistive element, by adjusting the thicknesses of the nonmagnetic conductive layers Cu, Cr as shown in the embodiments (1) to (24) in Table 5 by the use of the pre-magnetization alternating layers (FeMn , CuMn, NiMn, CoMn or PdMn) for controlling the magnetization of the magnetic layers in the partial layers of the artificial lattice layer which is a magneto-resistive layer, by using soft magnetic layers of FeNi and the like as the other magnetic layers and for example by the Use of a FeCrCo alloy thin film, a FeAl alloy thin film, a FeCo alloy thin film, and a FeNi alloy thin film in a composition zone with relatively small magnetostriction (<10 ^-6 ) for the magnetic layers of the artificial grid layer, the variation in the saturation magnetic field strength (the magn sensitivity) of the magnetic resistance induced by the inverse magnetostriction effect of strains generated by a high magnetostrictive constant of the magnetic layer and applied to the layer, or variations in the characteristics of mass-produced elements can be reduced, indicating a possible improvement in the reliability permeability means.

Als Ergebnis ist ein schärferes Ansprechen als bei herkömmli­ chen Fällen möglich und die nicht fehlerhaften Produktfakto­ ren können verbessert werden. Im übrigen können durch die Verwendung eines Ionenstrahl-Sputterverfahrens mit einer hö­ heren Schichtbildungsgeschwindigkeit als die Molekularstrahl- Abscheidung bei der Bildung der Magnetschicht und der unmag­ netischen leitenden Schicht die Kosten für die Herstellung der magneto-resistiven Schicht reduziert werden.The result is a sharper response than conventional possible cases and the non-defective product factor can be improved. Moreover, by the Using an ion beam sputtering method with a hö higher film formation rate than the molecular beam Deposition in the formation of the magnetic layer and the unmag Nuclear conductive layer the cost of manufacturing the magneto-resistive layer can be reduced.

Da den obengenannten magnetischen Legierungsdünnschichten im vorliegenden magnetischen Widerstandskörper Ti, Ta und/oder Ruthenium (Ru) bei einer maximalen Gesamtkonzentration von 10 Atom-% oder weniger zugegeben werden können, können die Korrosionsbeständigkeit der bei dem Dünnschicht-Magnetkopf mit magnetischem Widerstand verwendeten Schicht mit magneto­ resistivem Effekt sowie weitere magnetische Charakteristika im Vergleich zu herkömmlichen Magnetköpfen verbessert werden.As the above-mentioned magnetic alloy thin films in present magnetic resistance body Ti, Ta and / or Ruthenium (Ru) at a maximum total concentration of 10 Atom% or less can be added, the Corrosion resistance of the thin-film magnetic head magnetic resistance layer used with magneto resistive effect and other magnetic characteristics be improved compared to conventional magnetic heads.

Dabei können die magneto-resistiven Schichten in der künstli­ chen Gitterschicht der sechsten und der siebten Ausführungs­ form in der in Fig. 2, 4 (a) und (b) gezeigten Schichtenfolge laminiert sein.Here, the magneto-resistive layers in the artificial grid layer of the sixth and seventh embodiments may be laminated in the layer sequence shown in FIGS . 2, 4 (a) and (b).

Ein magneto-resistives Element mit einem höheren magneti­ schen Widerstandsänderungsfaktor (mehr als einige Prozente), einem niedrigeren Sättigungsmagnetfeld des magnetischen Wi­ derstandes (< 100 Oe), einer höheren magnetischen Empfind­ lichkeit sowie mit hervorragender thermischer Stabilität (< 300°C) kann geschaffen werden, als dies bei herkömmlichen Elementen möglich ist.A magneto-resistive element with a higher magneti resistance change factor (more than a few percent), a lower saturation magnetic field of the magnetic Wi Resistance (<100 Oe), a higher magnetic sensitivity and with excellent thermal stability (<300 ° C) can be created, as with conventional  Elements is possible.

Fig. 11 (A) ist eine Draufsicht zur graphischen Veranschauli­ chung eines magnetischen Induktionselements nach einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und Fig. 11 (B) ist ein Querschnitt zur graphischen Veranschaulichung des magnetischen Induktionselements. Das magnetische Induktions­ element (90) besteht aus einem dreieckig gebildeten Magnet­ kern (91) und einer Spule (93). Dies bedeutet, daß das mag­ netische Induktionselement (90) wie in Fig. 11 (B) aus einem unteren Magnetkern (91A) besteht, einem Magnetspalt (g), ei­ ner Spule (93), einer unteren Isolierschicht (92), einem obe­ ren Magnetkern (91B) und einer Schutzschicht (95), die in dieser Reihenfolge auf einem Substrat (94) angeordnet sind. Die Magnetkerne (91A), (91B) von (91) weisen eine Laminie­ rungsstruktur auf, bei der magnetische Dünnschichten (96A) und unmagnetische Schichten (96B) in acht Schichten (einer geraden Zahl) laminiert sind. In diesem Fall besteht die weichmagnetische Dünnschicht (96A) aus einer amorphen Vier­ elementlegierung aus Kobalt (Co), Hafnium (Hf), Tantal (Ta) und Palladium (Pd), während die unmagnetische Dünnschicht (96B) aus Silicium (Si), Aluminium (Al), Sauerstoff (O) und Stickstoff (N) besteht. Das Zusammensetzungsverhältnis der weichmagnetischen Dünnschicht (96A) liegt für Co_(1-X-Y-Z)Hf_XTayPd_Z bei 3,0 X 4,0 Atom-%, 4,5 Y 5,5 Atom-% und 1,3 Z 2,3 Atom-%. Darüber hinaus liegt in Fig. 12 die Schichtdicke einer Schicht in der weichmagnetischen Dünn­ schicht (96A) zwischen 150 nm (1500 Å) und 300 nm (3000 Å) und die Schichtdicke einer Schicht in der unmagnetischen Dünnschicht (96B) zwischen 5 nm (50 Å) und 15 nm (150 Å). Fig. 11 (A) is a plan view illustrative of a magnetic induction element according to an eighth embodiment of the present invention, and Fig. 11 (B) is a cross-sectional diagram illustrating the magnetic induction element. The magnetic induction element ( 90 ) consists of a triangular magnet core formed ( 91 ) and a coil ( 93 ). This means that the like magnetic induction element ( 90 ) as in Fig. 11 (B) consists of a lower magnetic core ( 91 A), a magnetic gap (g), egg ner coil ( 93 ), a lower insulating layer ( 92 ), a Obe ren magnetic core ( 91 B) and a protective layer ( 95 ), which are arranged in this order on a substrate ( 94 ). (91 A), the magnetic cores (91 B) of (91) have an approximately Laminie structure in the magnetic thin films (96 A) and non-magnetic layers (96 B) in eight layers (an even number) are laminated. In this case, the soft magnetic thin film ( 96 A) consists of an amorphous four element alloy of cobalt (Co), hafnium (Hf), tantalum (Ta) and palladium (Pd), while the non-magnetic thin film ( 96 B) of silicon (Si) , Aluminum (Al), Oxygen (O) and Nitrogen (N). The composition ratio of the soft magnetic thin film ( 96 A) for Co _(1-XYZ) Hf _X TayPd _Z is 3.0 × 4.0 atomic%, 4.5 × 5.5 atomic% and 1.3 × 2, 3 atomic%. In addition, in Fig. 12, the layer thickness of a layer in the soft magnetic thin film ( 96 A) between 150 nm (1500 Å) and 300 nm (3000 Å) and the layer thickness of a layer in the non-magnetic thin film ( 96 B) between 5 nm (50 Å) and 15 nm (150 Å).

Fig. 13 ist ein Diagramm, das die Charakteristika der CoHfTaPd-Legierungsschicht aus dieser Ausführungsform zeigt, und Fig. 14 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der mag­ netischen Permeabilität und der Einschreibfrequenz bei jeder Schicht zeigt, aus denen die Magnetkerne dieser Ausführungs­ form zusammengesetzt sind. Fig. 13 is a diagram showing the characteristics of the CoHfTaPd alloy layer of this embodiment, and Fig. 14 is a graph showing the relationship between the magnetic permeability and the write frequency in each layer constituting the magnetic cores of this embodiment are composed.

Fig. 15 (A) und (B) sind Zeichnungen zur Veranschaulichung des Aufbaus ihrer magnetischer Domänen, und Fig. 16 (A) bis (C) sind Perspektivansichten zur Veranschaulichung der Lami­ nierungsstruktur. Fig. 17 (A) und (B) zeigen die Beziehung zwischen der Dicke einer Schicht und dem Erscheinungsfaktor der magnetischen Domäne jeder beteiligen Schicht. Figs. 15 (A) and (B) are drawings for illustrating the structure of their magnetic domains, and Figs. 16 (A) to (C) are perspective views for illustrating the lamination structure. Figs. 17 (A) and (B) show the relationship between the thickness of a layer and the appearance factor of the magnetic domain of each layer involved.

Bei der Bildung des Magnetkerns (91) mit der unmagnetischen Dünnschicht und der weichmagnetischen Dünnschicht in einer Mehrschichtstruktur, wie sie in Fig. 12 gezeigt ist, wird die weichmagnetische Dünnschicht (96A) durch ein Gleichstrommag­ netron-Sputterverfahren und die unmagnetische Dünnschicht (96B) durch ein HF-Magnetron-Sputterverfahren gebildet, wäh­ rend ein Magnetfeld an beide Schichten angelegt wird; dann werden diese Schichten (96A) und (96B) achtmal laminiert. Die Bildungsbedingungen sind in Tabelle 6 gezeigt.In the formation of the magnetic core (91) with the non-magnetic film and the soft magnetic thin film in a multilayer structure, as shown in Fig. 12, the soft magnetic thin film (96 A) by a Gleichstrommag netron sputtering method and the non-magnetic thin film (96 B ) is formed by an RF magnetron sputtering method while applying a magnetic field to both layers; then these layers ( 96 A) and ( 96 B) are laminated eight times. The conditions of formation are shown in Table 6.

Tabelle 6 Table 6

Schichtbildungsbedingungen Film formation conditions

Außerdem wird der weichmagnetischen Dünnschicht (96A) während des Schichtbildungsprozesses unter den oben beschriebenen Bedingungen eine uniaxiale Anisotropie verliehen, und sie wird auch in einem Drehmagnetfeld nach den in Tabelle 7 skiz­ zierten Wärmebehandlungsbedingungen wärmebehandelt. Auf diese Weise ist das anisotrope Magnetfeld gesenkt, um die magneti­ sche Permeabilität (µ) zu kontrollieren.In addition, the soft magnetic thin film (96 A) during the film formation process under the conditions described above is given a uniaxial anisotropy, and it is heat treated in a rotating magnetic field according to the skiz ed in Table 7 Heat treatment conditions. In this way, the anisotropic magnetic field is lowered to control the magnetic permeability (μ).

Kontrollbedingungen für die magnetische PermeabilitätControl conditions for the magnetic permeability Vakuumgradvacuum degree <1 × 10^-4 Torr<1 × 10 ^-4 Torr Temperaturtemperature 375°C375 ° C Aufbringzeitapplication time 600 Oe600 Oe Haltezeithold time 1h1h Drehgeschwindigkeitrotation speed 100 Umdrehungen pro Minute100 revolutions per minute

Der Magnetkern (91) in den so in acht Schichten laminierten Dünnschichten wird dann eine magnetische Sättigungsflußdichte von B_S = 1,2 T, ein Hochfrequenzmagnetfeld HC = 0,3 Oe, eine magnetische Permeabilität von µ [10 MHz] = 6000 sowie eine Magnetostriktion von λ_S = -0,9 × 10^-6 aufweisen.The magnetic core ( 91 ) in the thin films laminated in eight layers becomes a saturation magnetic flux density of B _S = 1.2 T, a high-frequency magnetic field HC = 0.3 Oe, a magnetic permeability of μ [10 MHz] = 6000 and a magnetostriction of λ _S = -0.9 × 10 ^-6 .

Bei den Charakteristika des magnetischen Sättigungsflusses Bs, der Magnetostriktion λ_S und der Behandlungstemperatur T_X, die wie in Fig. 13 mit der amorphen Vierelementlegierung aus Co, Hf + Ta, Pd in Beziehung stehen, zeigt der von den dia­ gonalen Linien abgedeckte rechteckige Zusammensetzungsbereich den optimalen Wert für eine amorphe Einschicht-Legierungs­ schicht aus Co_(1-X-Y-Z)Hf_XTayPd_Z (die weichmagnetische Dünn­ schicht (96A)). Fig. 13 zeigt, daß dann, wenn die magneti­ schen Sättigungsflußdichten bei B_S1 = 1,20, B_S2 = 1,25, B_S3 = 1,30 [T] liegen, die charakteristischen Werte für die Ein­ schicht wie folgt sind: Magnetostriktion λ_S = 0 und Behand­ lungstemperaturen T_X1 = 350, T_X2 = 375, T_X3 = 400 [°C]. Darüber hinaus liegen die Zusammensetzungsverhältnisse bei 3,0 X 4,0 Atom-%, 4,5 Y 5,5 Atom-% und 1,3 Z 2,3 Atom-%.The magnetic saturation flux characteristics Bs, the magnetostriction λ _S and the treatment temperature T _X , which are related to the Co, Hf + Ta, Pd amorphous four-element alloy as shown in Fig. 13, show the rectangular composition range covered by the dia gonal lines the optimum value for an amorphous monolayer alloy layer of Co _(1-XYZ) Hf _X TayPd _Z (the soft magnetic thin film ( 96 A)). Fig. 13 shows that when the magnetic saturation flux densities at B _S 1 = 1.20, B _S 2 = 1.25, B _S 3 = 1.30 [T], the characteristic values for the film are as following are: magnetostriction λ _S = 0 and treatment temperatures T _X 1 = 350, T _X 2 = 375, T _X 3 = 400 [° C]. In addition, the composition ratios are 3.0 X 4.0 at%, 4.5 Y 5.5 at% and 1.3 Z 2.3 at%.

Für die Achtzyklusschichten der unmagnetischen Dünnschicht SiAlON und die weichmagnetische Dünnschicht aus der amorphen CoHfTaPd-Legierung ist eine Sputterbildung durch Simultanent­ ladung in einer Ar-Gasatmosphäre möglich, indem ein Halter, an dem ein Substrat befestigt ist, in dieser Atmosphäre ge­ dreht und jedes Target nacheinander gesputtert wird. Dies ermöglicht es, daß die Schichtbildungszeit im Vergleich zu dem Fall halbiert werden kann, in dem SiN für die unmagneti­ sche Dünnschicht (96B) verwendet wird, womit eine höhere Mas­ senproduktivität realisiert werden kann.For the eight-cycle layers of the SiAlON non-magnetic thin film and the CoHfTaPd amorphous material soft magnetic thin film, simultaneous charge sputtering in an Ar gas atmosphere is possible by rotating a holder to which a substrate is attached in this atmosphere and each target in turn sputtered. This makes it possible to halve the film formation time in comparison with the case where SiN is used for the nonmagnetic thin film ( 96 B), whereby a higher mass productivity can be realized.

Als nächstes wird die Beziehung zwischen der magnetischen Permeabilität und der Frequenz in den verschiedenen Schichten erläutert. Fig. 14 ist ein Kennliniendiagramm zum Vergleich der Kennlinie A und B für jede laminierte Schicht mit der Kennlinie C für die Einschicht. In Fig. 14 stellt die verti­ kale Achse die magnetische Permeabilität (µ) und die horizon­ tale Achse die Frequenz dar. Die Kennlinie A ist die Fre­ quenzkennlinie von Mehrschichten, die mit acht Zyklen von Schichten aus einer amorphen CoHfTaPd-Legierung und unmagne­ tischen SiAlON-Schichten laminiert sind. Die Kennlinie B ist eine Frequenzkennlinie von Mehrschichten, die mit acht Zyklen von Schichten aus einer amorphen CoHfTaPd-Legierung und un­ magnetischen SiN-Dünnschichten laminiert sind. Die Kennlinie C ist die Frequenzkennlinie der Schicht aus nur einer Schicht aus einer amorphen CoHfTaPd-Legierung. Das Diagramm zeigt, daß nach der Kennlinie C für die Einschicht die magnetische Permeabilität (µ) scharf abnimmt, wobei sie etwa bei einer Frequenz von 10 MHz damit beginnt, was in Fig. 14 gezeigt ist. Dagegen bleibt die magnetische Permeabilität bei den Kennlinien A und B der Mehrschichten bis 20 MHz konstant und nimmt dann langsam über 20 MHz ab. Dies bedeutet, daß die Abnahme bei der magnetischen Permeabilität auf dem Hochfre­ quenzpegel bei laminierten Schichten leichter unterdrückt werden kann als bei Einschichten.Next, the relationship between the magnetic permeability and the frequency in the various layers will be explained. Fig. 14 is a characteristic diagram for comparing the characteristics A and B for each laminated layer having the characteristic C for the monolayer. In Fig. 14, the vertical axis represents the magnetic permeability (μ) and the horizontal axis represents the frequency. The characteristic A is the frequency characteristic of multilayers having eight cycles of layers of an amorphous CoHfTaPd alloy and unmagnetic SiAlON Layers are laminated. The characteristic B is a frequency characteristic of multilayers laminated with eight cycles of layers of CoHfTaPd amorphous alloy and SiN non-magnetic thin films. The characteristic C is the frequency characteristic of the layer of only one layer of CoHfTaPd amorphous alloy. The graph shows that, according to the single-layer characteristic curve C, the magnetic permeability (μ) sharply decreases, starting at about 10 MHz, as shown in FIG . In contrast, the magnetic permeability remains constant at the characteristic curves A and B of the multilayers up to 20 MHz and then decreases slowly over 20 MHz. This means that the decrease in magnetic permeability at the high frequency level can be suppressed more easily in laminated layers than in monolayers.

Als nächstes werden die verschiedenen magnetischen Domänen­ strukturen erläutert, wenn verschiedene Schichten für den Magnetkern verwendet werden. Fig. 15 (A) stellt die magneti­ sche Domänenstruktur dar, wenn für den Magnetkern eine Ein­ schicht verwendet wird, und Fig. 15 (B) ist eine magnetische Domänenstruktur bei Verwendung von laminierten Schichten für den Magnetkern.Next, the various magnetic domain structures will be explained when different layers are used for the magnetic core. Fig. 15 (A) illustrates the magnetic domain structure when an A layer is used for the magnetic core, and Fig. 15 (B) is a magnetic domain structure using laminated layers for the magnetic core.

Ist eine einschichtige amorphe Schicht aus einer CoHfTaPd- Legierung wie in Fig. 15 (A) zu einer Kernform strukturiert, und wird ihre magnetische Domäne beobachtet, dann sind an ihrer Oberfläche magnetische Domänenwände sichtbar, wobei die Einschicht eine magnetische Rückflußdomänenstruktur annimmt. Andererseits sind bei Mehrschichten, die mit acht Zyklen aus amorphen Einschichten aus einer CoHfTaPd-Legierung und unmag­ netischen SiN-Dünnschichten laminiert sind, oder bei Mehr­ schichten, die mit acht Zykl 19786 00070 552 001000280000000200012000285911967500040 0002004401476 00004 19667en aus amorphen Einschichten aus einer CoHfTaPd-Legierung und unmagnetischen SiAlON-Dünn­ schichten laminiert sind, wie dies in Fig. 15 (B) gezeigt ist, als Ergebnis eines Kantenwirbeleffekts am Kernumfang magnetische Domänen sichtbar. Die laminierten Dünnschichten weisen eine einzige magnetische Domänenstruktur auf, da wie in Fig. 16 (B) bei einer laminierten Dünnschicht (201) ring­ förmige Pfade zwischen den Dünnschichten gebildet werden, und ihre Magnetisierung zum Rückfluß gebracht wird, wobei die an der Oberfläche erscheinende Magnetisierung abnimmt, während bei einer Einschicht (200) wie in Fig. 16 (A) an der Oberflä­ che eine Magnetisierung auftritt.When a monolayer amorphous CoHfTaPd alloy layer as shown in Fig. 15 (A) is patterned into a core shape and its magnetic domain is observed, magnetic domain walls are visible on its surface, the monolayer assuming a magnetic flux domain structure. On the other hand, in multilayers laminated with eight cycles of CoHfTaPd amorphous monolayers and non-magnetic SiN thin films, or in multilayers formed with eight cycles of CoHfTaPd amorphous monolayers and non-magnetic SiAlON thin films are laminated, as shown in Fig. 15 (B), magnetic domains are visible as a result of edge vortex effect at the core periphery. The laminated thin films have a single magnetic domain structure because, as shown in Fig. 16 (B), in a laminated thin film ( 201 ), annular paths are formed between the thin films and their magnetization is brought to reflux, the surface magnetization decreases, while in a monolayer ( 200 ) as in Fig. 16 (A) on the Oberflä surface magnetization occurs.

Außerdem erscheinen im Falle einer wie in Fig. 16 (B) mit weichmagnetischen Dünnschichten (96A) und unmagnetischen Dünnschichten (96B) in einer ungeraden Zahl von Zyklen lami­ nierten Dünnschicht (202) magnetische Domänenwände wie in Fig. 16 (A) an den Kernoberflächen. Ist allerdings die Ge­ samtschichtdicke der Schichten der Magnetschicht konstant, dann nimmt die Anzahl der magnetischen Domänenwände mit einem Anstieg der Anzahl der Schichten ab, da die an der Oberfläche erscheinende Magnetisierung als Ergebnis der Zunahme der An­ zahl von ringförmigen Pfaden zwischen den Dünnschichten ab­ nimmt.In addition, 16 (B) appear in the case of shown in Fig. With soft magnetic thin films (96 A) and non-magnetic thin films (96 B) in an odd number of cycles lami-defined thin film (202) magnetic domain walls shown in FIG. 16 (A) to the core surfaces. However, if the total layer thickness of the layers of the magnetic layer is constant, the number of magnetic domain walls decreases with an increase in the number of layers since the surface magnetization decreases as a result of the increase in the number of annular paths between the thin layers.

Falls darüber hinaus eine gerade Zahl der zwei Dünnschichten (96A) und (96B) wie in Fig. 16 (B) laminiert sind, dann ist die Magnetisierung zwischen den Schichtdicken insgesamt auf­ gehoben, womit magnetische Domänenwände schwer erscheinen können. Ist allerdings die Schichtdicke einer Schicht der weichmagnetischen Schicht (96A) hoch, dann steigt die Magne­ tisierungsmenge, die an der äußersten Fläche kreist, an, womit das Erscheinen der magnetischen Domänenwände etwas erleichtert wird.Moreover, if an even number of the two thin films ( 96A ) and ( 96B ) are laminated as shown in Fig. 16 (B), then the magnetization between the film thicknesses is raised as a whole, making magnetic domain walls difficult to appear. However, if the layer thickness of a layer of the soft magnetic layer ( 96 A) is high, then the amount of magnetization that circles on the outermost surface increases, thus facilitating the appearance of the magnetic domain walls.

Als nächstes wird die Beziehung zwischen der Schichtdicke einer Schicht der beteiligten Schichten und den Faktoren hin­ ter dem Erscheinen der magnetischen Domänenwände erklärt. Fig. 17 (A) zeigt den Erscheinungsfaktor für die magnetische Domänenwand in bezug zur Schichtdicke einer Schicht einer Einschicht aus einer amorphen CoHfTaPd-Legierung. In Fig. 17 (A) zeigt die Längsachse den Faktor hinter dem Erscheinen der magnetischen Domänenwände, während die horizontale Achse die Schichtdicke einer Schicht der CoHfTaPd-Schicht zeigt. Der Erscheinungsfaktor der magnetischen Domänenwand soll hier die Wahrscheinlichkeit des Erscheinens einer magnetischen Domä­ nenwand bedeuten, wie dies über eine Beobachtung der magneti­ schen Domänen unter Verwendung eines Kolloidverfahrens an etwa 50 Magnetpolen am Zentrum der auf einem Wafer ausgebil­ deten Magnetpole beobachtet wurde. Ist beispielsweise die Schichtdicke einer Schicht der unmagnetischen SiAlON-Dünn­ schicht konstant bei 10 nm (100 Å) gehalten, sind die Schich­ ten in acht Schichten laminiert und variiert die Schichtdicke der Einschicht aus der amorphen CoHfTaPd-Legierung, dann be­ trägt der Erscheinungsfaktor nahezu 0% bei einer Schicht­ dicke von bis zu 300 nm (3000 Å); allerdings nimmt der Er­ scheinungsfaktor bei höheren Dicken langsam ab, da die Mag­ netbindung zwischen den Dünnschichten abgeschwächt wird, wenn die Dicke einer Schicht höher wird, wodurch die magnetische Domänenschicht wie im Falle einer Einschicht erscheint.Next, the relationship between the layer thickness of a layer of the layers involved and the factors behind the appearance of the magnetic domain walls will be explained. Fig. 17 (A) shows the appearance factor for the magnetic domain wall with respect to the thickness of a layer of a CoHfTaPd amorphous alloy single layer. In Fig. 17 (A), the longitudinal axis shows the factor behind the appearance of the magnetic domain walls, while the horizontal axis shows the layer thickness of a layer of the CoHfTaPd layer. The appearance factor of the magnetic domain wall is here meant to mean the probability of the appearance of a magnetic domain wall, as observed by observation of the magnetic domains using a colloid method at about 50 magnetic poles at the center of the magnetic poles formed on a wafer. For example, if the film thickness of one layer of the nonmagnetic SiAlON thin film is kept constant at 10 nm (100 Å), the films are laminated in eight layers and varies the film thickness of the amorphous CoHfTaPd alloy single layer, then the apparent factor is almost zero % at a layer thickness of up to 300 nm (3000 Å); however, the apparent factor slowly decreases at higher thicknesses because the magnetic bond between the thin films is weakened as the thickness of a film becomes higher, whereby the magnetic domain layer appears as in the case of a monolayer.

Bleibt die Schichtdicke einer Schicht der Einschicht aus der amorphen CoHfTaPd-Legierung konstant bei 150 nm (1500 Å), sind die Schichten in acht Schichten laminiert, und variiert die Schichtdicke der Einschicht aus der unmagnetischen SiAlON-Dünnschicht unter (5 nm) 50 Å, dann nimmt die SiAlON-Dünn­ schicht eine dünne Inselform an. Damit wird es unmöglich, daß sich die amorphen Einschichten aus der CoHfTaPd-Legierung völlig trennen, wodurch wiederum eine magnetische Domänenwand erscheint.Remains the layer thickness of a layer of the monolayer of the amorphous CoHfTaPd alloy constant at 150 nm (1500 Å), The layers are laminated in eight layers, and varied the layer thickness of the monolayer of the non-magnetic SiAlON thin film below (5 nm) 50 Å, then the SiAlON thinens layer a thin island shape. This will make it impossible for that the amorphous monolayers of the CoHfTaPd alloy completely separate, which in turn creates a magnetic domain wall appears.

Ist allerdings wie in Fig. 17(B) die Dicke einer Schicht der unmagnetischen SiAlON-Dünnschichten größer als 5 nm (50 Å), dann liegt der Erscheinungsfaktor der magnetischen Domänen­ wand bei nahezu 0%. Im übrigen zeigt die Längsachse den Erscheinungsfaktor der magnetischen Domänenwand, während die horizontale Achse die Dicke einer Schicht der SiAlON-Schich­ ten zeigt. Deshalb liegt die Dicke der Einschichten aus der amorphen CoHfTaPd-Legierung bevorzugt zwischen 150 nm (1500 Å) und 300 nm (3000 Å) und die Dicke einer Schicht der unmag­ netischen SiAlON-Dünnschicht zwischen 5 nm (50 Å) und 15 nm (150 Å). Dies ist die Dicke, bei der die unmagnetische Dünn­ schicht (96B) die weichmagnetische Dünnschicht (96A) trennt.However, as in Fig. 17 (B), if the thickness of a layer of the nonmagnetic SiAlON thin films is larger than 5 nm (50 Å), the appearance factor of the magnetic domain wall is almost 0%. Incidentally, the longitudinal axis shows the appearance factor of the magnetic domain wall, while the horizontal axis shows the thickness of a layer of the SiAlON layers. Therefore, the thickness of the amorphous CoHfTaPd alloy monolayers is preferably between 150 nm (1500 Å) and 300 nm (3000 Å), and the thickness of a layer of the nonmagnetic SiAlON thin film is between 5 nm (50 Å) and 15 nm (150 Å) Å). This is the thickness at which the non-magnetic thin layer (96 B) separating the soft magnetic thin film (96 A).

Falls, wie oben beschrieben, die Magnetkerne (91A) und (91B) durch Laminierung der weichmagnetischen Dünnschichten (96A) mit einer Dicke von etwa 150 nm (1500 Å) bis 300 nm (3000 Å) und der unmagnetischen Dünnschichten (96B) mit einer Dicke von etwa 5 nm (50 Å) bis 15 nm (150 Å) hergestellt sind und die weichmagnetische Dünnschicht (96A) eine amorphe Vierele­ mentlegierung aus Co_(1-X-Y-Z)Hf_XTayPd_Z mit einem Zusammenset­ zungsverhältnis von 3,0 X 4,0 Atom-%, 4,5 Y < 5,5 Atom-% und 1,3 Z 2,3 Atom-% ist und die unmagnetische Dünnschicht (11B) aus Si, Al, O und N zusammengesetzt ist, dann ist es möglich, die Magnetkerne (96A) und (96B) in einer einzigen stabilen magnetischen Domäne zu magnetisieren, wobei die Wanderung der magnetischen Domänenwand minimiert ist. Deshalb kann die Abnahme der magnetischen Permeabilität (µ) minimiert werden, und es läßt sich ein magnetisches Induk­ tionselement realisieren, das auf eine höhere Geschwindigkeit und auf höhere Dichte bei der Datenverarbeitung anspricht.If, as described above, the magnetic cores ( 91 A) and ( 91 B) by laminating the soft magnetic thin films ( 96 A) having a thickness of about 150 nm (1500 Å) to 300 nm (3000 Å) and the non-magnetic thin films ( 96 B) having a thickness of about 5 nm (50 Å) to 15 nm (150 Å) and the soft magnetic thin film ( 96 A) is an amorphous Vierele ment alloy of Co _(1-XYZ) Hf _X TayPd _Z with a composition ratio of 3.0 X 4.0 at%, 4.5 Y <5.5 at% and 1.3 Z is 2.3 at% and the non-magnetic thin film ( 11 B) is Si, Al, O and N. is composed, then it is possible to magnetize the magnetic cores ( 96 A) and ( 96 B) in a single stable magnetic domain, wherein the migration of the magnetic domain wall is minimized. Therefore, the decrease of the magnetic permeability (μ) can be minimized and a magnetic induction element responsive to higher speed and higher density in data processing can be realized.

Da außerdem die unmagnetische Dünnschicht (96B) unter Verwen­ dung eines Sputterverfahrens in einer Ar-Atmosphäre gebildet werden kann, ist eine kontinuierliche Schichtbildung möglich und die Herstellungskosten für das magnetische Induktionsele­ ment können reduziert werden.In addition, since the non-magnetic thin film ( 96 B) can be formed using a sputtering method in an Ar atmosphere, continuous film formation is possible and the manufacturing cost of the magnetic induction member can be reduced.

Wirkungen der ErfindungEffects of the invention

1. Wie oben beschrieben, ist die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß bei einem magneto-resistiven Element mit einer Einschicht mit magneto­ resistivem Effekt die an die Magnetschicht angrenzende Vor­ magnetisierungs-Wechselschicht eine Legierung aus MnFe zu 50 Atom-% ist, die Cu, Ni, Pd oder Co bei einer Gesamtzusatz­ konzentration von 25 Atom-% oder weniger enthält. Deshalb kann bei dem magneto-resistivem Element des ersten Typs (der Typ mit nicht künstlicher Gitterschicht) die Änderung der Ausgangsspannung, was die Wiedergabeempfindlichkeit erhöht, da der auf die Schicht mit magneto-resistivem Effekt angeleg­ te Erfassungsstrom aufgrund des erhöhten elektrischen Wider­ standes in der Vormagnetisierungs-Wechselschicht schwieriger in die Vormagnetisierungs-Wechselschicht geshuntet werden kann. Bei dem magneto-resistiven Element des letztgenannten Typs (dem Typ mit künstlicher Gitterschicht) ist der elektri­ sche Widerstandswert (ρ) der Schicht mit magneto-resistivem Effekt insgesamt reduziert, während der magnetische Wider­ standsänderungsfaktor relativ erhöht und die Wiedergabeemp­ findlichkeit verstärkt ist. Bei jedem Typ ist eine deutlich verbesserte Wiedergabe bei einer Aufzeichnung mit hoher Dich­ te bemerkbar, und ein Dünnschicht-Magnetkopf kann bereitge­ stellt werden, der leicht eine Aufzeichnung mit hoher Dichte wiedergeben kann.1. As described above, the first embodiment is the Present invention characterized in that in a magneto-resistive element with a monolayer with magneto resistive effect, the front adjacent to the magnetic layer magnetization alternating layer an alloy of MnFe to 50 Atomic%, which is Cu, Ni, Pd or Co at an overall addition concentration of 25 at% or less. That's why can in the magneto-resistive element of the first type (the Type with non-artificial grid layer) the change of Output voltage, which increases the playback sensitivity, because of the magneto-resistive effect on the layer te detection current due to the increased electrical resistance stood harder in the bias change layer be shunted into the biasing alternating layer can. In the magneto-resistive element of the latter Type (the type with artificial lattice layer) is the elektri Resistance value (ρ) of the layer with magneto-resistive Overall effect reduced while the magnetic Wider level of change and the playback temp sensitivity is enhanced. One is clear for each type Improved playback in a recording with high you te noticeable, and a thin-film magnetic head can bereitge  which can easily be a high density record can play.

2. Da der zweite Weg der vorliegenden Erfindung durch die hauptsächliche Verwendung einer Dünnschicht aus einer MnCo- Legierung als Vormagnetisierungs-Wechselschicht gekennzeich­ net ist, ist eine gute Magnetisierungskontrolle der Magnet­ schichten möglich, und der Ausgang des Wiedergabesignals kann aufgrund des hohen magnetischen Widerstandsänderungsfaktors erhöht werden, wenn die Schicht mit magneto-resistivem Effekt eine Einschicht ist. Darüber hinaus läßt sich auch ein magne­ to-resistives Element mit hoher magnetischer Empfindlichkeit erhalten. Da die Schicht nicht aus einer Legierung auf der Basis von FeMn hergestellt ist, ist sie äußerst korrosionsbe­ ständig. Außerdem können die Wärmebeständigkeit und weitere Eigenschaften der Schicht durch die Zugabe von mehr als einem der Elemente Ru, Re, Ir, Pd, Fe, Ni oder Cu zu der Dünn­ schicht aus der MnCo-Legierung weiter verbessert werden. Gleichzeitig kann die magnetische Anisotropie der Magnet­ schichten in den getrennten Schichten kontrolliert werden, und es läßt sich als Ergebnis des erhöhten magnetischen Wi­ derstandsänderungsfaktors eine höhere magnetische Empfind­ lichkeit erhalten, wenn die Schicht mit magneto-resistivem Effekt aus einer künstlichen Gitterschicht besteht.2. Since the second way of the present invention by the main use of a thin film of MnCo Alloy marked as a biasing alternating layer is net, a good magnetization control is the magnet layers, and the output of the playback signal can due to the high magnetic resistance change factor be increased when the layer with magneto-resistive effect is a monolayer. In addition, can also be a magne to-resistive element with high magnetic sensitivity receive. Because the layer is not made of an alloy on the Base made by FeMn, it is extremely corrosion resistant constantly. In addition, the heat resistance and others can Properties of the layer by the addition of more than one the elements Ru, Re, Ir, Pd, Fe, Ni or Cu to the thin layer of the MnCo alloy can be further improved. At the same time, the magnetic anisotropy of the magnet layers in the separate layers are controlled, and it can be seen as a result of the increased magnetic Wi derstandsungsungsfaktor a higher magnetic sensitivity obtained when the layer with magneto-resistive Effect consists of an artificial grid layer.

Da außerdem der Oxidationsprozeß weggelassen werden kann, können auch die Herstellungskosten reduziert werden.In addition, since the oxidation process can be omitted, The manufacturing costs can also be reduced.

3. Die dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die künstliche Gitterschicht aus mehr als zwei abwechselnden Laminierungen einer Magnetschicht aus einer magnetischen Dünnschicht aus einer Fe_1-B-CCr_BCo_C- Legierung, einer Magnetschicht aus einer Fe_DAl_1-D-Legierung, einer Magnetschicht aus einer Ni_ECo_1-E-Legierung oder einer Magnetschicht aus einer Fe_FCo_1-F-Legierung und einer unmagne­ tischen leitenden Schicht aus Cu, Cr oder CuCr besteht, wobei der Zusammensetzungsbereich für die magnetische Dünnschicht aus der Fe_1-B-CCr_BCo_C-Legierung bei 0,05 < B < 0,15 und 0,50 < C < 0,60 liegt, der Zusammensetzungsbereich für die magne­ tische Dünnschicht aus Fe_DAl_1-D-Legierung bei 0,75 < D < 0,95 liegt, der Zusammensetzungsbereich für die magnetische Dünn­ schicht aus der Ni_ECo_1-E-Legierung bei 0,70 < E < 0,85 und der Zusammensetzungsbereich für die magnetische Dünnschicht für die Fe_FCo_1-F-Legierung bei 0,6 < F < 0,95 liegt. Diese Charakteristika dienen zur Verbesserung des magnetischen Wi­ derstandsänderungsfaktors. Sind darüber hinaus Ti, Ta und/oder Ru (Ruthenium) den obengenannten Legierungs-Dünnschichten in einer Gesamtkonzentration von 10 Atom-% oder weniger beigege­ ben, dann kann die Korrosionsbeständigkeit dieser Legierungen verbessert werden.3. The third embodiment of the present invention is characterized in that the artificial lattice layer consists of more than two alternating laminations of a magnetic layer made of a Fe _1-BC Cr _B Co _C magnetic thin-film magnetic layer comprising a Fe _D Al _1- magnetic layer. _D alloy, a magnetic layer of Ni _E Co _1-E alloy or a magnetic layer of Fe _F Co _1-F alloy and an unmagnetic conductive layer of Cu, Cr or CuCr, wherein the composition range for the magnetic thin film is composed of Fe _1-BC Cr _B Co _C alloy at 0.05 <B <0.15 and 0.50 <C <0.60, the composition range for the magnetic thin film layer of Fe _D Al _1-D alloy at 0.75 <D <0.95, the composition range for the Ni _E Co _1-E alloy thin magnetic layer is 0.70 <E <0.85, and the magnetic thin film composition range for the Fe _F Co _1-F alloy at 0.6 <F <0, 95 is located. These characteristics serve to improve the magnetic resistance value. Moreover, if Ti, Ta and / or Ru (ruthenium) are added to the above-mentioned alloy thin films in a total concentration of 10 atomic% or less, the corrosion resistance of these alloys can be improved.

4. Die vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein magnetisches Induktionsele­ ment einen laminiert aufgebauten Kern aufweist, bei dem weichmagnetische Dünnschichten und unmagnetische Dünnschich­ ten nacheinander laminiert sind, wobei die weichmagnetische Schicht unter Verwendung einer amorphen Vierelementlegierung aus Kobalt (Co), Hafnium (Hf), Tantal (Ta) und Palladium (Pd) und die unmagnetische Dünnschicht unter Verwendung von Sili­ cium (Si), Aluminium (Al), Sauerstoff (O) und Stickstoff (N) gebildet ist. Deshalb ermöglicht ein mit einer gleichen Zahl von weichmagnetischen Dünnschichten und unmagnetischen Dünn­ schichten laminierter Magnetkern die Schaffung einer stabilen Einmagnetdomänenstruktur, wobei die Wanderung der magneti­ schen Domänenwand minimiert ist. Dadurch ist eine ausreichen­ de magnetische Permeabilität in hohen Frequenzbändern selbst dann sichergestellt, wenn die Einschreibarbeitsfrequenz in­ folge von höheren Geschwindigkeiten und höheren Dichten in der Datenverarbeitung erhöht worden ist. Da außerdem SiAlON verwendet worden ist, können die unmagnetischen Dünnschichten unter Verwendung eines Sputterverfahrens in einer Argon-At­ mosphäre gebildet werden. Diese Möglichkeit der Bildung so­ wohl der unmagnetischen als auch der weichmagnetischen Dünn­ schichten durch ein Sputterverfahren in der gleichen Atmos­ phäre ergibt hervorragende Charakteristika für die Massenpro­ duktion und trägt zur Bereitstellung eines Dünnschicht-Mag­ netkopfes mit überragenden Aufzeichnungs- und Wiedergabecha­ rakteristika bei.4. The fourth embodiment of the present invention is characterized in that a magnetic induction element ment has a laminated core, in which soft magnetic thin films and nonmagnetic thin film are laminated successively, the soft magnetic Layer using an amorphous four-element alloy cobalt (Co), hafnium (Hf), tantalum (Ta) and palladium (Pd) and the non-magnetic thin film using Sili cium (Si), aluminum (Al), oxygen (O) and nitrogen (N) is formed. Therefore, one with an equal number allows soft magnetic thin films and non-magnetic thin films laminated magnetic core layers to create a stable A magnetic domain structure, wherein the migration of the magneti minimized domain wall. This is enough de magnetic permeability in high frequency bands themselves then ensured when the write-in working frequency in follow from higher speeds and higher densities in the data processing has been increased. In addition SiAlON can be used, the non-magnetic thin films using a sputtering method in an argon atmosphere be formed. This possibility of education so probably the nonmagnetic as well as the soft magnetic thin layers through a sputtering process in the same atmosphere phäre gives excellent characteristics for the mass pro production and contributes to the provision of a thin film mag  netkopfes with outstanding recording and playback characteristics.

Die Erfindung ist unter Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben. Allerdings versteht sich, daß Veränderungen im Rahmen der beigefügten Ansprüche möglich sind. Es sollte auch bemerkt werden, daß der Begriff "Atom-%" in der vorliegenden Verwendung die Anzahl der Atome eines Elements in hundert Atomen bedeutet, die für einen Stoff stehen, was als auch Atomanteil bezeichnet werden kann. The invention is with reference to certain embodiments described. However, it is understood that changes in The scope of the appended claims. It should too It should be noted that the term "atomic%" in the present Use the number of atoms of an element in a hundred It means atoms that stand for a substance, as well as Atomic proportion can be designated.  

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Fig. 1
(a) ist ein Querschnitt zur graphischen Veranschauli­ chung eines magneto-resistiven Elements nach der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
(b) ist ein Querschnitt zur graphischen Veranschauli­ chung des Schichtaufbaus einer Variante des magneto­ resistiven Elements, und
(c) ein Querschnitt zur graphischen Veranschaulichung des Schichtaufbaus einer weiteren Variante des magne­ to-resistiven Elements. Fig. 1
(a) is a cross section for illustrating a magneto-resistive element according to the first embodiment of the present invention,
(b) is a cross section to graphically illustrate the layer structure of a variant of the magnetoresistive element, and
(c) is a cross section to graphically illustrate the layer structure of another variant of the magneto-resistive element.

Fig. 2 ist ein Querschnitt zur graphischen Veranschaulichung eines magneto-resistiven Elements nach der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Fig. 2 is a cross-sectional diagram for illustrating a magneto-resistive element according to the second embodiment of the present invention.

Fig. 3 ist ein Querschnitt zur graphischen Veranschaulichung einer Schicht mit magneto-resistivem Effekt in einer künstlichen Gitterschicht in dem in Fig. 2 gezeigten magneto-resistiven Element. Fig. 3 is a cross-sectional diagram illustrating a magneto-resistive effect layer in an artificial lattice layer in the magneto-resistive element shown in Fig. 2;

Fig. 4
(a) ist ein Querschnitt zur graphischen Veranschauli­ chung einer Variante des in Fig. 2 gezeigten Schicht­ aufbaus, und
(b) ist ein Querschnitt zur graphischen Veranschauli­ chung einer weiteren Variante des in Fig. 2 gezeigten Schichtaufbaus. Fig. 4
(a) is a cross-sectional diagram illustrating a variant of the layer structure shown in FIG. 2, and FIG
(b) is a cross-sectional diagram for illustrating another variant of the layer structure shown in FIG. 2.

Fig. 5 ist ein Querschnitt zur graphischen Veranschaulichung eines Schichtaufbaus in dem magneto-resistiven Element nach der dritten Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung. Fig. 5 is a cross-sectional view for illustrating a layer structure in the magneto-resistive element according to the third embodiment of the present invention.

Fig. 6 ist ein Graph zur Veranschaulichung der Änderung in einem Magnetfeld (He₁) mit ausgetauschter Vormagneti­ sierung gegen das Mn-Zusammensetzungsverhältnis (A) in einer Vormagnetisierungs-Wechselschicht der dritten Ausführungsform. Fig. 6 is a graph for illustrating the change in a magnetic field (He ₁ ) with exchanged bias against the Mn composition ratio (A) in a bias change layer of the third embodiment.

Fig. 7 ist ein Graph zur Veranschaulichung der Ergebnisse eines an dem magneto-resistiven Element nach der drit­ ten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung durch­ geführten Wärmebeständigkeitstest, bei dem Dünnschich­ ten aus FeMn, MnCo und MnCoRu für die Vormagnetisie­ rungs-Wechselschicht verwendet werden. Fig. 7 is a graph showing the results of a heat resistance test conducted on the magneto-resistive element according to the third embodiment of the present invention, in which thin films of FeMn, MnCo and MnCoRu are used for the premagnetization change layer.

Fig. 8 ist ein Querschnitt zur graphischen Veranschaulichung eines Schichtaufbaus in einer Schicht mit magneto- resistivem Effekt in dem magneto-resistiven Element nach der fünften Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung. Fig. 8 is a cross-sectional view for illustrating a layer structure in a magnetoresistive effect layer in the magneto-resistive element according to the fifth embodiment of the present invention.

Fig. 9 ist ein Querschnitt zur graphischen Veranschaulichung einer Schicht mit magneto-resistivem Effekt in einer künstlichen Gitterschicht in dem magneto-resistiven Element nach der sechsten Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung. Fig. 9 is a cross section to graphically illustrate a magneto-resistive effect layer in an artificial lattice layer in the magneto-resistive element according to the sixth embodiment of the present invention.

Fig. 10 ist ein Querschnitt zur graphischen Veranschaulichung einer Schicht mit magneto-resistivem Effekt in einer künstlichen Gitterschicht in dem magneto-resistiven Effekt nach der siebten Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung. Fig. 10 is a cross-sectional diagram for illustrating a magneto-resistive effect layer in an artificial lattice layer in the magneto-resistive effect according to the seventh embodiment of the present invention.

Fig. 11
(A) ist eine Draufsicht zur graphischen Veranschauli­ chung eines magneto-resistiven Elements nach der ach­ ten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und
(B) ist ein Querschnitt zur graphischen Veranschauli­ chung ihres magnetischen Induktionselements. Fig. 11
(A) is a plan view for illustrating a magneto-resistive element according to the eighth embodiment of the present invention, and FIG
(B) is a cross section to graphically illustrate its magnetic induction element.

Fig. 12 ist ein Querschnitt zur graphischen Veranschaulichung eines Schichtaufbaus in dem Magnetkern des magneti­ schen Induktionselements nach der achten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung. Fig. 12 is a cross-sectional diagram for illustrating a layer structure in the magnetic core of the magneti's induction element according to the eighth embodiment of the present invention.

Fig. 13 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Kennlinien der Schicht aus der CoHfTaPd-Legierung nach der ach­ ten Ausführungsform. Fig. 13 is a diagram for illustrating the characteristics of the CoHfTaPd alloy layer according to the eighth embodiment.

Fig. 14 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen dem magnetischen Permeabilitätsfaktor jeder Teilschicht in dem Magnetkern und der Einschreibfre­ quenz nach der achten Ausführungsform. Fig. 14 is a diagram for illustrating the relationship between the magnetic permeability factor of each sub-layer in the magnetic core and the Einschreibfre frequency according to the eighth embodiment.

Fig. 15 (A) und (B) sind graphische Diagramme zur Veranschau­ lichung des Aufbaus der magnetischen Domäne des Mag­ netkerns der achten Ausführungsform. Fig. 15 (A) and (B) are graphical diagrams for illustrating lichung the structure of the magnetic domain of the Mag netkerns the eighth embodiment.

Fig. 16 (A) bis (C) sind Perspektivzeichnungen zur Veran­ schaulichung der der laminierten Struktur des Magnet­ kerns der achten Ausführungsform zugeordneten magne­ tischen Domäne. Fig. 16 (A) to (C) are perspective drawings for Veran illustration of the magne tables associated with the laminated structure of the magnetic core of the eighth embodiment.

Fig. 17 (A) und (B) sind Graphen zur Beziehung zwischen der Dicke einer Schicht jeder beteiligten Schicht in dem Magnetkern und dem Erscheinungsfaktor der magneti­ schen Domänenwand in der achten Ausführungsform. Figs. 17 (A) and (B) are graphs showing the relationship between the thickness of a layer of each involved layer in the magnetic core and the appearance factor of the magnetic domain wall in the eighth embodiment.

Fig. 18
(a) ist ein zusammenfassender Querschnitt des Aufbaus eines Dünnschicht-Magnetkopfes,
(b) ist eine Draufsicht seines magneto-resistiven Elements und
(c) eine Draufsicht seines magnetischen Induktions­ elements. Fig. 18
(a) is a summary cross section of the structure of a thin film magnetic head,
(b) is a plan view of its magneto-resistive element and
(c) a plan view of its magnetic induction element.

Fig. 19 (a), (b) und (c) sind Querschnitte, die graphisch den Schichtaufbau der jeweiligen magneto-resistiven Ele­ mente zeigen. Fig. 19 (a), (b) and (c) are cross sections showing graphically the layer structure of the respective magneto-resistive ele ments.

Fig. 20 ist ein Querschnitt zur graphischen Veranschaulichung des Schichtaufbaus, wenn die Schicht mit magneto­ resistivem Effekt in einem magneto-resistiven Element eine künstliche Gitterschicht ist, die aus unmagneti­ schen leitenden Schichten und Magnetschichten zusam­ mengesetzt ist. Fig. 20 is a cross-sectional view for illustrating the layer structure when the magnetoresistive effect layer in a magneto-resistive element is an artificial lattice layer composed of non-magnetic conductive layers and magnetic layers.

Fig. 21 (a) und (b) sind Querschnitte zur graphischen Veran­ schaulichung eines weiteren Schichtaufbaus, wenn die Schicht mit magneto-resistiver Wirkung in einem mag­ neto-resistiven Element eine künstliche Gitterschicht ist, die aus unmagnetischen leitenden Schichten und Magnetschichten zusammengesetzt ist. Figures 21 (a) and (b) are cross-sectional views illustrating another layer structure when the magneto-resistive layer in a magneto-resistive element is an artificial lattice layer composed of nonmagnetic conductive layers and magnetic layers.

Fig. 22 ist ein Querschnitt zur graphischen Veranschaulichung des Schichtaufbaus, wenn die Schicht mit magneto­ resistivem Effekt eine künstliche Gitterschicht ist, die Vormagnetisierungs-Wechselschichten verwendet. Fig. 22 is a cross-sectional diagram illustrating the layer structure when the magnetoresistive effect layer is an artificial lattice layer using bias alternating layers.

Fig. 23 (a) und (b) sind Querschnitte zur graphischen Veran­ schaulichung des magneto-resistiven Effekts, wenn die Schicht mit magneto-resistivem Effekt eine künstli­ che Gitterschicht ist. Figs. 23 (a) and (b) are cross-sectional views illustrating the magneto-resistive effect graphically when the magneto-resistive effect layer is an artificial lattice layer.

Fig. 24 ist eine graphische Zeichnung zur Veranschaulichung der Bedeutung einer Quervormagnetisierungsschicht in einem magneto-resistivem Element. Fig. 24 is a graphic drawing for illustrating the importance of a transverse bias layer in a magneto-resistive element.

Fig. 25
(A) ist ein Querschnitt eines magnetischen Induk­ tionselements und
(B) eine graphische Zeichnung zur Veranschauli­ chung des Aufbaus einer magnetischen Domäne im Kern des magnetischen Induktionselements. Fig. 25
(A) is a cross section of a magnetic induction element and
(B) is a graphic drawing for illustrating the structure of a magnetic domain in the core of the magnetic induction element.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1, 61, 71 . . . Substrat
20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 . . . Magneto-resistives Element
31, 42, 62 . . . Hilfsschicht
32, 43, 52, 63, 83 . . . Vormagnetisierungs-Wechselschicht
27, 28, 33, 51, 65, 67 . . . Schicht mit magneto-resistivem Effekt
34, 45, 73, 81 . . . Unmagnetische leitende Schicht
35 . . . Quermagnetisierungsschicht
44, 46, 64, 66, 74, 82, 85 . . . Magnetschicht
90 . . . Magnetisches Induktionselement
91 . . . Magnetkern
96A . . . Weichmagnetische Dünnschicht
96B . . . Unmagnetische Dünnschicht
g . . . Magnetspalt 1, 61, 71 . , , substratum
20, 21, 22, 23, 24, 25, 26 . , , Magneto-resistive element
31, 42, 62 . , , auxiliary layer
32, 43, 52, 63, 83 . , , Bias rotating shifts
27, 28, 33, 51, 65, 67 . , , Layer with magneto-resistive effect
34, 45, 73, 81 . , , Non-magnetic conductive layer
35 . , , Perpendicular magnetization film
44, 46, 64, 66, 74, 82, 85 . , , magnetic layer
90 . , , Magnetic induction element
91 . , , magnetic core
96 A. , , Soft magnetic thin film
96 B. , , Non-magnetic thin film
g. , , magnetic gap

Claims (14)

1. Magneto-resistives Element mit einer Schicht mit magneto­ resistivem Effekt mit einen Einschichtaufbau, die an eine ge­ schaltete Verbindungsschicht auf einer Substratoberfläche angrenzt,
wobei die Vormagnetisierungs-Wechselschicht eine Legierungs­ schicht aus MnFe ist, die Mn zu 50 Atom-% und wenigstens einen der Zusätze Cu, Ni, Pd oder Co in einer maximalen Zu­ satzkonzentration von 25 Atom-% enthält.A magneto-resistive element having a magnetoresistive effect layer having a monolayer structure adjacent to a connected interconnection layer on a substrate surface.
wherein the magnetic alternating layer is an MnFe alloy layer containing Mn of 50 at.% and at least one of Cu, Ni, Pd or Co in a maximum addition concentration of 25 at.%. 2. Magneto-resistives Element mit einer Schicht mit magneto­ resistivem Effekt, die eine künstliche Gitterschicht auf­ weist, die mehr als zwei Zyklen mit einer Laminierungsstruk­ tur laminiert ist, die wenigstens eine erste, an eine Vormag­ netisierungs-Wechselschicht angrenzende Magnetschicht, eine unmagnetische leitende Schicht und eine zweite Magnetschicht auf einer Substratoberfläche als einen Zyklus umfaßt,
wobei die Vormagnetisierungs-Wechselschicht eine Legierungs­ schicht aus Mn und wenigstens einer der Zusätze Cu, Ni, Pd oder Co bei einer maximalen Zusatzkonzentration von 25 Atom-% ist.2. Magneto-resistive element having a magnetoresistive effect layer having an artificial lattice layer laminated with a lamination structure for more than two cycles, comprising at least a first magnetic layer adjacent to a front-end mesh layer, a non-magnetic conductive layer Layer and a second magnetic layer on a substrate surface as a cycle,
wherein the magnetic alternating layer is an alloy layer of Mn and at least one of the additives Cu, Ni, Pd or Co at a maximum additional concentration of 25 atomic%. 3. Magneto-resistives Element mit einer Schicht mit magneto­ resistivem Effekt mit einer Einschichtstruktur, die an eine Vormagnetisierungs-Wechselschicht auf einer Substratoberflä­ che angrenzt,
wobei die Vormagnetisierungs-Wechselschicht eine antiferro­ magnetische oder eine ferrimagnetische Schicht aufweist, die hauptsächlich aus einer magnetischen Dünnschicht aus einer Mn_ACo_1-A-Legierung besteht, wobei der Zusammensetzungsbereich der magnetischen Dünnschicht aus der Mn_ACo_1-A-Legierung der Bedingung genügt: 0,5 < A < 0,9.A magneto-resistive element having a magnetoresistive effect layer having a monolayer structure adjacent to a bias alternating layer on a substrate surface.
wherein the bias change layer comprises an antiferro magnetic or a ferrimagnetic layer mainly composed of a magnetic thin film of Mn _A Co _1-A alloy, wherein the composition range of the Mn _A Co _1-A alloy magnetic thin film is the condition is sufficient: 0.5 <A <0.9. 4. Magneto-resistives Element nach Anspruch 3, bei welchem die Vormagnetisierungs-Wechselschicht die magnetische Dünn­ schicht aus der Mn_ACo_1-A-Legierung in Kombination mit dem folgenden Legierungselement (X) in einem maximalen Verhältnis von 30 Atom-% aufweist: ein Legierungselement (X), das wenig­ stens aus einem der Elemente Ru, Re, Ir, Pd, Fe, Ni oder Cu besteht.A magneto-resistive element according to claim 3, wherein said bias alternating layer comprises the Mn _A Co _1-A alloy magnetic thin film in combination with the following alloying element (X) in a maximum ratio of 30 atomic%. an alloying element (X) which consists at least one of the elements Ru, Re, Ir, Pd, Fe, Ni or Cu. 5. Magneto-resistives Element mit einer Schicht mit magneto­ resistivem Effekt, die eine künstliche Schicht aufweist, die mehr als zwei Zyklen mit einer Laminierungsstruktur laminiert ist, die wenigstens eine erste, an eine Vormagnetisierungs- Wechselschicht angrenzende Magnetschicht, eine unmagnetische leitende Schicht und eine zweite Magnetschicht auf einer Sub­ stratoberfläche als einen Zyklus aufweist,
wobei die Vormagnetisierungs-Wechselschicht eine antiferro­ magnetische Schicht oder eine ferrimagnetische Schicht ist, die hauptsächlich eine magnetische Dünnschicht aus einer MnCo-Legierung aufweist.A magneto-resistive element having a magnetoresistive effect layer comprising an artificial layer laminated with a laminating structure for more than two cycles, comprising at least a first magnetic layer adjacent to a bias alternating layer, a nonmagnetic conductive layer, and a magnetic layer having second magnetic layer on a substrate surface as one cycle,
wherein the bias change layer is an antiferromagnetic layer or ferrimagnetic layer mainly comprising a MnCo alloy magnetic thin film. 6. Magneto-resistives Element mit einer künstlichen- Gitter­ schicht, die mehr als zwei Zyklen mit einer Laminierungs­ struktur laminiert ist, die wenigstens eine Magnetschicht und eine unmagnetische leitende Schicht auf einer Substratober­ fläche als einen Zyklus aufweist,
wobei die Magnetschicht eine magnetische Dünnschicht aus ei­ ner Fe_1-B-CCr_BCo_C-Legierung aufweist, während die unmagneti­ sche leitende Schicht Cu, Cr oder CuCr aufweist, und der Zu­ sammensetzungsbereich der magnetischen Dünnschicht aus der Fe_1-B-CCr_BCo_C-Legierung den folgenden Bedingungen genügt: 0,05 < B < 0,15 und 0,50 < C < 0,60. A magneto-resistive element having an artificial lattice layer laminated for more than two cycles with a lamination structure having at least one magnetic layer and a non-magnetic conductive layer on a substrate surface as a cycle,
wherein the magnetic layer comprises a magnetic thin film of egg ner Fe _1-BC Cr _B Co _C alloy, while the unmagneti specific conductive layer Cu, Cr or CuCr, and said to sammensetzungsbereich of the magnetic thin film of the Fe _1-BC Cr _B Co _C alloy satisfies the following conditions: 0.05 <B <0.15 and 0.50 <C <0.60. 7. Magneto-resistives Element mit einer künstlichen Gitter­ schicht, die mehr als zwei Zyklen mit einer Laminierungs­ struktur laminiert ist, die wenigstens eine Magnetschicht und eine unmagnetische leitende Schicht auf einer Substratober­ fläche als einen Zyklus aufweist,
wobei die Magnetschicht eine Magnetschicht aus einer FeD- Al_1-D-Legierung aufweist, während die unmagnetische leitende Schicht Cu, Cr oder CuCr aufweist, und der Zusammensetzungs­ bereich der magnetischen Dünnschicht aus der Fe_DAl_1-D-Legie­ rung der folgenden Bedingung genügt: 0,75 < D < 0,95.A magneto-resistive element having an artificial lattice layer laminated for more than two cycles with a lamination structure having at least one magnetic layer and a non-magnetic conductive layer on a substrate surface as a cycle,
wherein the magnetic layer comprises a magnetic layer of an FeD-Al _1-D alloy, while the nonmagnetic conductive layer comprises Cu, Cr or CuCr, and the composition range of the magnetic thin film of the Fe _D Al _1-D alloy has the following condition is enough: 0.75 <D <0.95. 8. Magneto-resistives Element mit einer künstlichen Gitter­ schicht, die mehr als zwei Zyklen mit einer Laminierungs­ struktur laminiert ist, die wenigstens eine Magnetschicht und eine unmagnetische leitende Schicht auf einer Substratober­ fläche als einen Zyklus umfaßt,
wobei die Magnetschicht eine Magnetschicht aus einer Ni_E- Co_1-E-Legierung aufweist, während die unmagnetische leitende Schicht Cu, Cr oder CuCr umfaßt, und der Zusammensetzungsbe­ reich der magnetischen Dünnschicht aus der Ni_ECo_1-E-Legierung der folgenden Bedingung genügt: 0,70 < E < 0,85.A magneto-resistive element having an artificial lattice layer laminated for more than two cycles with a lamination structure comprising at least one magnetic layer and a non-magnetic conductive layer on a substrate surface as one cycle,
wherein the magnetic layer comprises a magnetic layer of a Ni _E - Co _1-E alloy, while the non-magnetic conductive layer comprises Cu, Cr or CuCr, and the composition portion of the Ni _E Co _1-E magnetic thin film of the following condition is enough: 0.70 <E <0.85. 9. Magneto-resistives Element mit einer künstlichen Gitter­ schicht, die mehr als zwei Zyklen mit einer Laminierungs­ struktur laminiert ist, die wenigstens eine Magnetschicht und eine unmagnetische leitende Schicht auf einer Substratober­ fläche als einen Zyklus umfaßt,
wobei die Magnetschicht eine Magnetschicht aus einer Fe_F- Co_1-F-Legierung aufweist, während die unmagnetische leitende Schicht Cu, Cr oder CuCr aufweist, und der Zusammensetzungs­ bereich der magnetischen Dünnschicht aus der Fe_FCo_1-F-Legie­ rung der folgenden Bedingung genügt: 0,65 < F < 0,95.A magneto-resistive element having an artificial lattice layer laminated for more than two cycles with a lamination structure comprising at least one magnetic layer and a non-magnetic conductive layer on a substrate surface as one cycle,
wherein the magnetic layer comprises a magnetic layer of Fe _F - Co _1-F alloy, while the non-magnetic conductive layer comprises Cu, Cr or CuCr, and the composition range of the magnetic thin film of the Fe _F Co _1-F alloy of the following Condition suffices: 0.65 <F <0.95. 10. Magneto-resistives Element nach einem der Ansprüche 6 bis 9, bei welchem die Legierungsmagnetschicht Ti, Ta und/oder Ru in einer maximalen Gesamtkonzentration von 10 Atom-% um­ faßt.10. magneto-resistive element according to one of claims 6 till 9,  wherein the alloy magnetic layer Ti, Ta and / or Ru in a maximum total concentration of 10 at% summarizes. 11. Magnetisches Induktionselement, das mit einem Magnetkern mit einem Magnetspalt ausgestattet ist, wobei der Magnetkern eine Laminierungsstruktur aufweist, in der weichmagnetische Dünnschichten und unmagnetische Dünnschichten abwechselnd laminiert sind,
wobei die weichmagnetische Dünnschicht aus einer amorphen Vierelementlegierung aus Kobalt (Co), Hafnium (Hf), Tantal (Ta) und Palladium (Pd) hergestellt ist;
wobei die unmagnetische Dünnschicht aus Silicium (Si), Alumi­ nium (Al), Sauerstoff (O) und Stickstoff (N) hergestellt ist.11. A magnetic induction element equipped with a magnetic core having a magnetic gap, the magnetic core having a lamination structure in which soft magnetic thin films and non-magnetic thin films are alternately laminated,
the soft magnetic thin film is made of an amorphous four-element alloy of cobalt (Co), hafnium (Hf), tantalum (Ta) and palladium (Pd);
wherein the non-magnetic thin film is made of silicon (Si), aluminum (Al), oxygen (O) and nitrogen (N). 12. Magnetisches Induktionselement nach Anspruch 11, bei wel­ chem das Zusammensetzungsverhältnis von Kobalt (Co), Hafnium (Hf), Tantal (Ta) und Palladium (Pd) in der weichmagnetischen Dünnschicht bei Co_(1-X-Y-Z)Hf_XTayPd_Z 3,0 X 4,0 Atom-%, 4,5 Y 5,5 Atom-%, und 1,3 Z 2,3 Atom-% beträgt.12. A magnetic induction element according to claim 11, wherein wel chem the composition ratio of cobalt (Co), hafnium (Hf), tantalum (Ta) and palladium (Pd) in the soft magnetic thin film at Co _(1-XYZ) Hf _X TayPd _Z 3, 0 X is 4.0 atom%, 4.5 Y is 5.5 atom%, and 1.3 Z is 2.3 atom%. 13. Magnetisches Induktionselement nach Anspruch 11 oder 12, bei welchem die Schichtdicke einer Schicht in der weichmagne­ tischen Dünnschicht 150 nm (1500 Å) bis 300 nm (3000 Å) be­ trägt, die Schichtdicke einer Schicht in der unmagnetischen Dünnschicht 5 nm (50 Å) bis 15 nm (150 Å) beträgt und die weichmagnetische Dünnschicht und die unmagnetische Dünn­ schicht eine gerade Zahl von Schichten aufweisen.13. Magnetic induction element according to claim 11 or 12, in which the layer thickness of a layer in the soft magne thin film 150 nm (1500 Å) to 300 nm (3000 Å) be carries, the layer thickness of a layer in the non-magnetic Thin film 5 nm (50 Å) to 15 nm (150 Å) and the soft magnetic thin film and the non-magnetic thin layer have an even number of layers. 14. Dünnschicht-Magnetkopf, der durch die Laminierung eines magneto-resistiven Elements nach einem der Ansprüche 1 bis 10 mit einem magnetischen Induktionselement nach einem der An­ sprüche 11 bis 13 hergestellt ist.14. Thin-film magnetic head, by lamination of a Magneto-resistive element according to one of claims 1 to 10 with a magnetic induction element according to one of the An Proverbs 11 to 13 is made.