JP2001094173A - 磁気センサー、磁気ヘッド及び磁気ディスク装置 - Google Patents
磁気センサー、磁気ヘッド及び磁気ディスク装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 少なくとも３０％のＭＲ比を具現できる磁気
センサーを提供すること。 【解決手段】 第１の強磁性金属層と、絶縁障壁層を介
してその上に形成された第２の強磁性金属層とを含む強
磁性トンネル接合単位を備えた磁気センサーにおいて、
第１及び第２の強磁性金属層の少なくとも一方が、２５
ａｔ％以上かつ５１ａｔ％未満の範囲の組成比でＦｅを
含むＣｏＦｅ合金からなるように構成する。
センサーを提供すること。 【解決手段】 第１の強磁性金属層と、絶縁障壁層を介
してその上に形成された第２の強磁性金属層とを含む強
磁性トンネル接合単位を備えた磁気センサーにおいて、
第１及び第２の強磁性金属層の少なくとも一方が、２５
ａｔ％以上かつ５１ａｔ％未満の範囲の組成比でＦｅを
含むＣｏＦｅ合金からなるように構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気センサー、す
なわち、磁界の変化を電気抵抗の変化に変換する磁気セ
ンサー、ならびにその磁気センサーを用いた装置に関す
る。本発明は、特に、磁気センサーを磁気抵抗効果型ト
ランスデューサとして装備した磁気ヘッド及びその磁気
ヘッドを装備した磁気ディスク装置ならびに磁気センサ
ーを装備したディスクアレイ装置及びエンコーダ装置に
関する。
なわち、磁界の変化を電気抵抗の変化に変換する磁気セ
ンサー、ならびにその磁気センサーを用いた装置に関す
る。本発明は、特に、磁気センサーを磁気抵抗効果型ト
ランスデューサとして装備した磁気ヘッド及びその磁気
ヘッドを装備した磁気ディスク装置ならびに磁気センサ
ーを装備したディスクアレイ装置及びエンコーダ装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、磁気ディスク装置の高記録密度化
や小型化に対応できる薄膜磁気ヘッドが注目され、その
高性能化が要求されている。磁気抵抗効果型素子、すな
わち、ＭＲ素子をトランスデューサとして装備した再生
用ヘッド（ＭＲヘッド）においては、異方性磁気抵抗効
果を利用したＡＭＲ素子、磁気記録媒体の移動速度に依
存せず、かつ高い出力が得られる巨大磁気抵抗効果を利
用したＧＭＲ素子などが注目されている。その中でも、
特にスピンバルブＧＭＲ素子は、比較的容易に作製する
ことができ、しかも低磁場での電気抵抗の変化率も他の
ＭＲ素子に比べて大きいため、最近特に注目されてい
る。
や小型化に対応できる薄膜磁気ヘッドが注目され、その
高性能化が要求されている。磁気抵抗効果型素子、すな
わち、ＭＲ素子をトランスデューサとして装備した再生
用ヘッド（ＭＲヘッド）においては、異方性磁気抵抗効
果を利用したＡＭＲ素子、磁気記録媒体の移動速度に依
存せず、かつ高い出力が得られる巨大磁気抵抗効果を利
用したＧＭＲ素子などが注目されている。その中でも、
特にスピンバルブＧＭＲ素子は、比較的容易に作製する
ことができ、しかも低磁場での電気抵抗の変化率も他の
ＭＲ素子に比べて大きいため、最近特に注目されてい
る。
【０００３】周知の通り、現在、スピンバルブ素子より
も高い磁気抵抗変化率（いわゆるＭＲ比）が得られる種
々の強磁性トンネル接合素子が提案されている。最近に
なって公開された特許出願の一例を示すと、例えば、特
開平１０−４２２７号公報及び特開平１０−１６２３２
６号公報には磁気センサー又は磁気ランダムアクセスメ
モリアレイ内のメモリセルとして使用可能な強磁性トン
ネル接合素子が、特開平１０−１６２３２７号公報には
ＭＲヘッドとして機能できる強磁性トンネル接合装置及
びそれを使用したＭＲヘッドが、特開平１０−１９００
９０号公報には強磁性トンネル接合素子ならびにそれを
使用した接合メモリセルロース及び接合磁気センサー
が、それぞれ開示されている。これらの公開特許公報に
記載のいずれの強磁性トンネル接合素子も同様な構成を
有していて、下側の強磁性層（下部電極）と、その上に
順次形成されたトンネル・バリア及び上側の強磁性層
（上部電極）とを含む強磁性トンネル接合構造を備えて
いる。このようなスピンバルブ構造の強磁性トンネル接
合素子は、例えば特開平１０−１９００９０号公報の図
６で具体的に参照し、説明されている素子を参照する
と、本願明細書に添付の図１に模式的に示すような層構
成を有している。図示の強磁性トンネル接合素子は、基
板１０９の上に、下部電極スタック１１０と、トンネル
・バリア１２０と、上部電極スタック１３０とを備えて
いる。この素子は、シリコン基板１０９の上に、電気リ
ード層１１１としての５nmのＴａ層＋１０nmのＣｕ層
（Ｃｕ層は、シード層１１２としても働く）／テンプレ
ート層１１４としての４nmのＮｉＦｅ層／反強磁性層１
１６としての１０nmのＭｎＦｅ層／下部強磁性層１１８
としての６nmのＮｉＦｅ層＋２nmのＣｏ層で構成される
下部電極スタック１１０を備えている。電気リード層１
１１は、Ｔａ層ではなくてＡｕ層、Ａｌ層などであって
もよい。トンネル・バリア１２０は、プラズマ酸化した
膜厚１．２nmのアルミニウム（Ａｌ）層、すなわち、ア
ルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）層である。上部電極スタック１３
０は、上部強磁性層１３２としての２０nmのＮｉＦｅ層
と、電気リード層１５０としての２０nmのＣｕ層とで構
成される。上部強磁性層１３２は、ＮｉＦｅ層などであ
り、また、トンネル・バリア１２０と上部強磁性層１３
２との間には、下部強磁性層１１８と同様に、Ｃｏ層が
介在せしめられていてもよい。電気リード層１５０は、
電気リード層１１１と同様に、Ｃｕ層ではなくてＡｕ
層、Ａｌ層などであってもよい。
も高い磁気抵抗変化率（いわゆるＭＲ比）が得られる種
々の強磁性トンネル接合素子が提案されている。最近に
なって公開された特許出願の一例を示すと、例えば、特
開平１０−４２２７号公報及び特開平１０−１６２３２
６号公報には磁気センサー又は磁気ランダムアクセスメ
モリアレイ内のメモリセルとして使用可能な強磁性トン
ネル接合素子が、特開平１０−１６２３２７号公報には
ＭＲヘッドとして機能できる強磁性トンネル接合装置及
びそれを使用したＭＲヘッドが、特開平１０−１９００
９０号公報には強磁性トンネル接合素子ならびにそれを
使用した接合メモリセルロース及び接合磁気センサー
が、それぞれ開示されている。これらの公開特許公報に
記載のいずれの強磁性トンネル接合素子も同様な構成を
有していて、下側の強磁性層（下部電極）と、その上に
順次形成されたトンネル・バリア及び上側の強磁性層
（上部電極）とを含む強磁性トンネル接合構造を備えて
いる。このようなスピンバルブ構造の強磁性トンネル接
合素子は、例えば特開平１０−１９００９０号公報の図
６で具体的に参照し、説明されている素子を参照する
と、本願明細書に添付の図１に模式的に示すような層構
成を有している。図示の強磁性トンネル接合素子は、基
板１０９の上に、下部電極スタック１１０と、トンネル
・バリア１２０と、上部電極スタック１３０とを備えて
いる。この素子は、シリコン基板１０９の上に、電気リ
ード層１１１としての５nmのＴａ層＋１０nmのＣｕ層
（Ｃｕ層は、シード層１１２としても働く）／テンプレ
ート層１１４としての４nmのＮｉＦｅ層／反強磁性層１
１６としての１０nmのＭｎＦｅ層／下部強磁性層１１８
としての６nmのＮｉＦｅ層＋２nmのＣｏ層で構成される
下部電極スタック１１０を備えている。電気リード層１
１１は、Ｔａ層ではなくてＡｕ層、Ａｌ層などであって
もよい。トンネル・バリア１２０は、プラズマ酸化した
膜厚１．２nmのアルミニウム（Ａｌ）層、すなわち、ア
ルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）層である。上部電極スタック１３
０は、上部強磁性層１３２としての２０nmのＮｉＦｅ層
と、電気リード層１５０としての２０nmのＣｕ層とで構
成される。上部強磁性層１３２は、ＮｉＦｅ層などであ
り、また、トンネル・バリア１２０と上部強磁性層１３
２との間には、下部強磁性層１１８と同様に、Ｃｏ層が
介在せしめられていてもよい。電気リード層１５０は、
電気リード層１１１と同様に、Ｃｕ層ではなくてＡｕ
層、Ａｌ層などであってもよい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のスピンバルブ構
造の強磁性トンネル接合素子は、上記したように、通
常、「…／反強磁性層（ピン層）／下部強磁性層（ピン
ド層）／トンネル・バリア（絶縁障壁層）／上部強磁性
層（フリー層）／…」なる層構成を有している。ここ
で、例えばピン層がＩｒＭｎ層でありかつピンド層がＣ
ｏ層であるとすると、Ｃｏ層がＩｒＭｎ層と交換結合
し、ピンド層の磁化方向が固定される。したがって、外
部から素子に対して磁場を印加すると、フリー層のみが
磁化回転する。すると、以下に数式を参照して説明する
が、磁場に依存してトンネル抵抗が変化する。
造の強磁性トンネル接合素子は、上記したように、通
常、「…／反強磁性層（ピン層）／下部強磁性層（ピン
ド層）／トンネル・バリア（絶縁障壁層）／上部強磁性
層（フリー層）／…」なる層構成を有している。ここ
で、例えばピン層がＩｒＭｎ層でありかつピンド層がＣ
ｏ層であるとすると、Ｃｏ層がＩｒＭｎ層と交換結合
し、ピンド層の磁化方向が固定される。したがって、外
部から素子に対して磁場を印加すると、フリー層のみが
磁化回転する。すると、以下に数式を参照して説明する
が、磁場に依存してトンネル抵抗が変化する。
【０００５】しかしながら、強磁性層にＮｉＦｅ層やＣ
ｏ層を使用したのでは、図２に磁気抵抗効果曲線で示す
ように、十分に高い磁気抵抗変化率（ＭＲ比）を達成す
ることができない。図示の例では約２０％のＭＲ比しか
得ることができず、通常、最大値でも約２５％である。
しかし、このようなトンネル接合素子を上記したような
磁気センサー、特に超高密度記録用磁気ヘッドの構成要
素として使用する場合には、さらに大きな、少なくとも
３０％のＭＲ比を具現する必要がある。
ｏ層を使用したのでは、図２に磁気抵抗効果曲線で示す
ように、十分に高い磁気抵抗変化率（ＭＲ比）を達成す
ることができない。図示の例では約２０％のＭＲ比しか
得ることができず、通常、最大値でも約２５％である。
しかし、このようなトンネル接合素子を上記したような
磁気センサー、特に超高密度記録用磁気ヘッドの構成要
素として使用する場合には、さらに大きな、少なくとも
３０％のＭＲ比を具現する必要がある。
【０００６】本発明の目的は、したがって、少なくとも
３０％のＭＲ比を具現できる磁気センサーを提供するに
ある。また、本発明のいま１つの目的は、本発明により
提供される高性能な磁気センサーを使用した装置を提供
するにある。本発明の上記した目的及びその他の目的
は、以下の詳細な説明から容易に理解することができる
であろう。
３０％のＭＲ比を具現できる磁気センサーを提供するに
ある。また、本発明のいま１つの目的は、本発明により
提供される高性能な磁気センサーを使用した装置を提供
するにある。本発明の上記した目的及びその他の目的
は、以下の詳細な説明から容易に理解することができる
であろう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、その１つの面
において、第１の強磁性金属層と、絶縁障壁層を介して
その上に形成された第２の強磁性金属層とを含む強磁性
トンネル接合単位を備えた磁気センサーにおいて、前記
第１及び第２の強磁性金属層の少なくとも一方が、２５
ａｔ％以上かつ５１ａｔ％未満の範囲の組成比でＦｅを
含むＣｏＦｅ合金からなることを特徴とする磁気センサ
ーを提供する。
において、第１の強磁性金属層と、絶縁障壁層を介して
その上に形成された第２の強磁性金属層とを含む強磁性
トンネル接合単位を備えた磁気センサーにおいて、前記
第１及び第２の強磁性金属層の少なくとも一方が、２５
ａｔ％以上かつ５１ａｔ％未満の範囲の組成比でＦｅを
含むＣｏＦｅ合金からなることを特徴とする磁気センサ
ーを提供する。
【０００８】本発明は、そのもう１つの面において、本
発明の磁気センサーを磁気抵抗効果型トランスデューサ
として装備することを特徴とする磁気ヘッドを提供す
る。また、本発明は、そのもう１つの面において、本発
明の磁気センサーを備えた磁気ヘッドを装備することを
特徴とする磁気ディスク装置を提供する。さらに、本発
明は、そのもう１つの面において、本発明の磁気センサ
ーを装備することを特徴とするディスクアレイ装置を提
供する。
発明の磁気センサーを磁気抵抗効果型トランスデューサ
として装備することを特徴とする磁気ヘッドを提供す
る。また、本発明は、そのもう１つの面において、本発
明の磁気センサーを備えた磁気ヘッドを装備することを
特徴とする磁気ディスク装置を提供する。さらに、本発
明は、そのもう１つの面において、本発明の磁気センサ
ーを装備することを特徴とするディスクアレイ装置を提
供する。
【０００９】さらに、本発明は、そのさらにもう１つの
面において、本発明の磁気センサーを装備することを特
徴とするエンコーダ装置を提供する。本発明の磁気セン
サーを使用して提供される上記した及びそれ以外の装置
は、いずれも高性能である。
面において、本発明の磁気センサーを装備することを特
徴とするエンコーダ装置を提供する。本発明の磁気セン
サーを使用して提供される上記した及びそれ以外の装置
は、いずれも高性能である。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を添付の図面を参照して説明する。なお、以下の実施
形態においてはいくつかの限られた例を参照して本発明
を説明するけれども、磁性層材料として使用するＣｏＦ
ｅx 合金についての制限を除いて、本発明の範囲内にお
いていろいろな変更や改良を施し得ること、磁気センサ
ーの構成一般に関しては従来の磁気センサーのそれを適
用可能であること、を理解されたい。
態を添付の図面を参照して説明する。なお、以下の実施
形態においてはいくつかの限られた例を参照して本発明
を説明するけれども、磁性層材料として使用するＣｏＦ
ｅx 合金についての制限を除いて、本発明の範囲内にお
いていろいろな変更や改良を施し得ること、磁気センサ
ーの構成一般に関しては従来の磁気センサーのそれを適
用可能であること、を理解されたい。
【００１１】最初に、本発明のより良好な理解のため、
本発明で採用されている強磁性トンネル接合について説
明する。「金属／絶縁体／金属」という構造を持つ接合
において、両側の金属間に電圧を印加すると、絶縁体が
充分に薄い場合、わずかに電流が流れる。通常、絶縁体
は電流を通さないが、絶縁体が充分に薄い場合（数Å〜
数十Å）には、量子力学的効果によって極くわずかに電
子が透過する確率を持つために電流が流れる。この電流
のことを「トンネル電流」と言い、この構造を持つ接合
を「トンネル接合」と言う。
本発明で採用されている強磁性トンネル接合について説
明する。「金属／絶縁体／金属」という構造を持つ接合
において、両側の金属間に電圧を印加すると、絶縁体が
充分に薄い場合、わずかに電流が流れる。通常、絶縁体
は電流を通さないが、絶縁体が充分に薄い場合（数Å〜
数十Å）には、量子力学的効果によって極くわずかに電
子が透過する確率を持つために電流が流れる。この電流
のことを「トンネル電流」と言い、この構造を持つ接合
を「トンネル接合」と言う。
【００１２】絶縁体の層には、金属の酸化膜を絶縁障壁
として用いるのが通常である。例えば、アルミニウムの
表面層を自然酸化、プラズマ酸化、熱酸化などで酸化さ
せて酸化膜を形成する。とりわけ、プラズマ酸化法によ
って酸化アルミニウムの膜（アルミナ膜）を形成するの
が有利である。また、酸化条件を調節することで、アル
ミニウム表面層の数Åから数十Åまでの深さを酸化膜と
することができる。形成されるアルミナ膜は絶縁体であ
るために、トンネル接合の絶縁障壁層として用いること
ができる。このような接合の特徴として、通常の抵抗と
異なり、印加電圧に対する電流が非線形性を持つことか
ら、非線形の素子として用いられてきていた。
として用いるのが通常である。例えば、アルミニウムの
表面層を自然酸化、プラズマ酸化、熱酸化などで酸化さ
せて酸化膜を形成する。とりわけ、プラズマ酸化法によ
って酸化アルミニウムの膜（アルミナ膜）を形成するの
が有利である。また、酸化条件を調節することで、アル
ミニウム表面層の数Åから数十Åまでの深さを酸化膜と
することができる。形成されるアルミナ膜は絶縁体であ
るために、トンネル接合の絶縁障壁層として用いること
ができる。このような接合の特徴として、通常の抵抗と
異なり、印加電圧に対する電流が非線形性を持つことか
ら、非線形の素子として用いられてきていた。
【００１３】上記のようなトンネル接合の両側の金属を
強磁性金属に置き換えた構造が、本発明で採用されてい
るもので、強磁性トンネル接合と呼ばれる。強磁性トン
ネル接合においては、トンネル確率（トンネル抵抗）
が、両側の磁性層の磁化状態に依存することが知られて
いる。つまり、磁場によってトンネル抵抗をコントロー
ルすることができる。磁化の相対角度をθとすると、ト
ンネル抵抗Ｒは、次式（１）によって表すことができ
る。
強磁性金属に置き換えた構造が、本発明で採用されてい
るもので、強磁性トンネル接合と呼ばれる。強磁性トン
ネル接合においては、トンネル確率（トンネル抵抗）
が、両側の磁性層の磁化状態に依存することが知られて
いる。つまり、磁場によってトンネル抵抗をコントロー
ルすることができる。磁化の相対角度をθとすると、ト
ンネル抵抗Ｒは、次式（１）によって表すことができ
る。
【００１４】 Ｒ＝Ｒｓ＋０．５ΔＲ（１−ｃｏｓθ） （式１） すなわち、両磁性層の磁化の角度が揃っているとき（θ
＝０°）には、トンネル抵抗が小さく、両磁性層の磁化
が反対向き（θ＝１８０°）のときには、トンネル抵抗
が大きくなる。これは、強磁性体内部の電子が分極して
いることに起因する。電子は、通常、上向きのスピン状
態のもの（アップ電子）と下向きのスピン状態のもの
（ダウン電子）が存在するが、通常の非磁性金属内部の
電子は、両電子は同数だけ存在するため、全体として磁
性を持たない。一方、強磁性体内部の電子は、アップ電
子数（Ｎｕｐ）とダウン電子数（Ｎｄｏｗｎ）が異なる
ために、全体としてアップ又はダウンの磁性を持つ。
＝０°）には、トンネル抵抗が小さく、両磁性層の磁化
が反対向き（θ＝１８０°）のときには、トンネル抵抗
が大きくなる。これは、強磁性体内部の電子が分極して
いることに起因する。電子は、通常、上向きのスピン状
態のもの（アップ電子）と下向きのスピン状態のもの
（ダウン電子）が存在するが、通常の非磁性金属内部の
電子は、両電子は同数だけ存在するため、全体として磁
性を持たない。一方、強磁性体内部の電子は、アップ電
子数（Ｎｕｐ）とダウン電子数（Ｎｄｏｗｎ）が異なる
ために、全体としてアップ又はダウンの磁性を持つ。
【００１５】電子がトンネルする場合、これらの電子
は、それぞれのスピン状態を保ったままトンネルするこ
とが知られている。したがって、トンネル先の電子状態
に空きがあれば、トンネルが可能であるが、トンネル先
の電子状態に空きがなければ、電子はトンネルすること
ができない。トンネル抵抗の変化率ΔＲは、電子源の偏
極率とトンネル先の偏極率の積で表される。
は、それぞれのスピン状態を保ったままトンネルするこ
とが知られている。したがって、トンネル先の電子状態
に空きがあれば、トンネルが可能であるが、トンネル先
の電子状態に空きがなければ、電子はトンネルすること
ができない。トンネル抵抗の変化率ΔＲは、電子源の偏
極率とトンネル先の偏極率の積で表される。
【００１６】 ΔＲ／Ｒｓ＝２×Ｐ１×Ｐ２／（１−Ｐ１×Ｐ２） （式２） ここで、Ｐ１，Ｐ２は両磁性層の分極率であり、次式
（３）で表される。 Ｐ＝２（Ｎｕｐ−Ｎｄｏｗｎ）／（Ｎｕｐ＋Ｎｄｏｗｎ） （式３） 分極率Ｐについては、強磁性金属の種類に依存するが、
本発明で強磁性金属として使用されるＣｏＦｅの分極率
は０．４６であり、理論的にみても５４％あるいはその
近傍の磁気抵抗変化率（ＭＲ比）が期待できる。このよ
うなＭＲ比の値は、異方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ）又は
巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）よりも大きく、したがっ
て、磁気センサーなどへの応用が可能となるわけであ
る。
（３）で表される。 Ｐ＝２（Ｎｕｐ−Ｎｄｏｗｎ）／（Ｎｕｐ＋Ｎｄｏｗｎ） （式３） 分極率Ｐについては、強磁性金属の種類に依存するが、
本発明で強磁性金属として使用されるＣｏＦｅの分極率
は０．４６であり、理論的にみても５４％あるいはその
近傍の磁気抵抗変化率（ＭＲ比）が期待できる。このよ
うなＭＲ比の値は、異方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ）又は
巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）よりも大きく、したがっ
て、磁気センサーなどへの応用が可能となるわけであ
る。
【００１７】図３は、本発明による磁気センサーの典型
例を模式的に示した断面図である。図示の磁気センサー
１は、シリコン基板６の表面を酸化して形成されたシリ
コン酸化膜７の上に形成された１つの強磁性トンネル接
合単位２を装備している。トンネル接合単位２は、下部
電極１０、絶縁障壁層２０及び上部電極３０から構成さ
れる。下部電極１０は、膜厚２４ｎｍのＮｉＦｅ層（第
１の強磁性金属層）１２と、膜厚１０ｎｍのＣｏＦｅ層
１１とから形成される。絶縁障壁層２０は、膜厚１．６
ｎｍのＡｌ−Ａｌ2 Ｏ3 層からなる。すなわち、この層
は、アルミニウム（Ａｌ）層をプラズマ酸化して得たア
ルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）層である。上部電極３０は、膜厚
１０ｎｍのＣｏＦｅ層３１と、膜厚５０ｎｍのＩｒＭｎ
層３２と、膜厚１０ｎｍのＡｌ層３３とから構成され
る。
例を模式的に示した断面図である。図示の磁気センサー
１は、シリコン基板６の表面を酸化して形成されたシリ
コン酸化膜７の上に形成された１つの強磁性トンネル接
合単位２を装備している。トンネル接合単位２は、下部
電極１０、絶縁障壁層２０及び上部電極３０から構成さ
れる。下部電極１０は、膜厚２４ｎｍのＮｉＦｅ層（第
１の強磁性金属層）１２と、膜厚１０ｎｍのＣｏＦｅ層
１１とから形成される。絶縁障壁層２０は、膜厚１．６
ｎｍのＡｌ−Ａｌ2 Ｏ3 層からなる。すなわち、この層
は、アルミニウム（Ａｌ）層をプラズマ酸化して得たア
ルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）層である。上部電極３０は、膜厚
１０ｎｍのＣｏＦｅ層３１と、膜厚５０ｎｍのＩｒＭｎ
層３２と、膜厚１０ｎｍのＡｌ層３３とから構成され
る。
【００１８】図４は、図３に示した磁気センサー１の平
面図である。図示のように、下部電極１０に直交して、
その上方に上部電極３０が形成され、下部電極１０と上
部電極３０の間に、電流源Ｉと電圧センサーＶが接続さ
れる。電流源Ｉにより一定電流を磁気センサー１に流し
た状態で磁界が変化すると、抵抗値が変化をして両電極
１０及び３０間で発現する電圧が変化する。この電圧の
変化は、電圧センサーＶにより測定することができる。
面図である。図示のように、下部電極１０に直交して、
その上方に上部電極３０が形成され、下部電極１０と上
部電極３０の間に、電流源Ｉと電圧センサーＶが接続さ
れる。電流源Ｉにより一定電流を磁気センサー１に流し
た状態で磁界が変化すると、抵抗値が変化をして両電極
１０及び３０間で発現する電圧が変化する。この電圧の
変化は、電圧センサーＶにより測定することができる。
【００１９】図３に示した磁気センサー１は、例えば、
次のようにして製造することができ。先ず、図５（Ａ）
に示すように、矢印の方向に磁場をかけた状態で、基板
６上に、ストライプ状のパターンを有するメタルマスク
４１を介して、ＮｉＦｅを膜厚２４ｎｍで成膜し、その
上にさらに、ＣｏＦｅを膜厚１０ｎｍで連続して成膜す
る。このようにして形成された２層が下部電極１０を構
成し、磁場に対して自由に磁化が回転する第１の強磁性
金属層となる。なお、ＣｏＦｅは、ＮｉＦｅより分極率
が大きいので、強磁性トンネル抵抗変化を大きくする機
能も有している。
次のようにして製造することができ。先ず、図５（Ａ）
に示すように、矢印の方向に磁場をかけた状態で、基板
６上に、ストライプ状のパターンを有するメタルマスク
４１を介して、ＮｉＦｅを膜厚２４ｎｍで成膜し、その
上にさらに、ＣｏＦｅを膜厚１０ｎｍで連続して成膜す
る。このようにして形成された２層が下部電極１０を構
成し、磁場に対して自由に磁化が回転する第１の強磁性
金属層となる。なお、ＣｏＦｅは、ＮｉＦｅより分極率
が大きいので、強磁性トンネル抵抗変化を大きくする機
能も有している。
【００２０】その後、図５（Ｂ）に示すように、円形の
パターンを有するマスク４２を介して、Ａｌ層１９を膜
厚１．６ｎｍで成膜する。引き続いて、Ａｌ層１９の表
面を図５（Ｃ）に示すようにプラズマ酸化する。Ａｌ−
Ａｌ2 Ｏ3 からなる絶縁障壁層２０が得られる。絶縁障
壁層２０の形成が完了した後、図５（Ｄ）に示すよう
に、矢印方向に磁場をかけた状態で、マスク４３を介し
て上部電極３０の成膜を行う。ここで、磁場は、下部電
極１０の形成時の磁場の方向に直交する方向にかけられ
る。また、マスク４３は、下部電極１０と直交する方向
のストライプ状のパターンを有している。具体的には、
上部電極３０は、ＣｏＦｅを膜厚１０ｎｍ、ＩｒＭｎを
膜厚５０ｎｍで順次積層することによって形成すること
ができる。形成された上部電極３０の上には、酸化防止
膜として膜厚１０ｎｍのＡｌを積層する。
パターンを有するマスク４２を介して、Ａｌ層１９を膜
厚１．６ｎｍで成膜する。引き続いて、Ａｌ層１９の表
面を図５（Ｃ）に示すようにプラズマ酸化する。Ａｌ−
Ａｌ2 Ｏ3 からなる絶縁障壁層２０が得られる。絶縁障
壁層２０の形成が完了した後、図５（Ｄ）に示すよう
に、矢印方向に磁場をかけた状態で、マスク４３を介し
て上部電極３０の成膜を行う。ここで、磁場は、下部電
極１０の形成時の磁場の方向に直交する方向にかけられ
る。また、マスク４３は、下部電極１０と直交する方向
のストライプ状のパターンを有している。具体的には、
上部電極３０は、ＣｏＦｅを膜厚１０ｎｍ、ＩｒＭｎを
膜厚５０ｎｍで順次積層することによって形成すること
ができる。形成された上部電極３０の上には、酸化防止
膜として膜厚１０ｎｍのＡｌを積層する。
【００２１】図６は、本発明による磁気センサーのもう
１つの典型例を模式的に示した断面図である。図示の磁
気センサー１は、シリコン基板６の表面を酸化して形成
されたシリコン酸化膜７の上に形成された１つの強磁性
トンネル接合単位２を装備している。トンネル接合単位
２は、下部電極１０、絶縁障壁層２０及び上部電極３０
から構成される。下部電極１０は、膜厚１７．１ｎｍの
ＮｉＦｅ層（第１の強磁性金属層）１２と、膜厚３．３
ｎｍのＣｏＦｅ層１１とから形成される。絶縁障壁層２
０は、膜厚１．６ｎｍのＡｌ−Ａｌ2 Ｏ3 層からなる。
すなわち、この層は、Ａｌ層をプラズマ酸化して得たＡ
ｌ2 Ｏ3 層である。上部電極３０は、膜厚３．３ｎｍの
ＣｏＦｅ層３１と、膜厚１７．１ｎｍのＮｉＦｅ層３４
と、膜厚４５ｎｍのＦｅＭｎ層３５と、膜厚８ｎｍのＴ
ａ層３６とから構成される。
１つの典型例を模式的に示した断面図である。図示の磁
気センサー１は、シリコン基板６の表面を酸化して形成
されたシリコン酸化膜７の上に形成された１つの強磁性
トンネル接合単位２を装備している。トンネル接合単位
２は、下部電極１０、絶縁障壁層２０及び上部電極３０
から構成される。下部電極１０は、膜厚１７．１ｎｍの
ＮｉＦｅ層（第１の強磁性金属層）１２と、膜厚３．３
ｎｍのＣｏＦｅ層１１とから形成される。絶縁障壁層２
０は、膜厚１．６ｎｍのＡｌ−Ａｌ2 Ｏ3 層からなる。
すなわち、この層は、Ａｌ層をプラズマ酸化して得たＡ
ｌ2 Ｏ3 層である。上部電極３０は、膜厚３．３ｎｍの
ＣｏＦｅ層３１と、膜厚１７．１ｎｍのＮｉＦｅ層３４
と、膜厚４５ｎｍのＦｅＭｎ層３５と、膜厚８ｎｍのＴ
ａ層３６とから構成される。
【００２２】本発明の磁気センサーでは、強磁性金属層
の磁性材料として所定の組成比でＦｅを含むＣｏＦｅ合
金を使用したことにより、少なくとも３０％の磁気抵抗
変化率（ＭＲ比）を達成することができ、磁気センサー
の用途を広範囲に拡大するとともに、いずれの用途にお
いても満足し得る結果を得ることができる。本発明の磁
気センサーにおいて、第１及び第２の強磁性金属層は、
好ましくは、その一方のみが、２５ａｔ％以上かつ５１
ａｔ％未満の範囲の組成比でＦｅを含むＣｏＦｅ合金か
らなる。
の磁性材料として所定の組成比でＦｅを含むＣｏＦｅ合
金を使用したことにより、少なくとも３０％の磁気抵抗
変化率（ＭＲ比）を達成することができ、磁気センサー
の用途を広範囲に拡大するとともに、いずれの用途にお
いても満足し得る結果を得ることができる。本発明の磁
気センサーにおいて、第１及び第２の強磁性金属層は、
好ましくは、その一方のみが、２５ａｔ％以上かつ５１
ａｔ％未満の範囲の組成比でＦｅを含むＣｏＦｅ合金か
らなる。
【００２３】もしもこのように第１又は第２の強磁性金
属層をＣｏＦｅ合金以外の金属から構成するような時に
は、本発明の作用及び効果に対して悪影響がでない限り
において任意の金属を成膜材料として使用することがで
きる。適当な金属としては、以下に列挙するものに限定
されるわけではないけれども、Ｃｏ、ＮｉＦｅなどを挙
げることができる。
属層をＣｏＦｅ合金以外の金属から構成するような時に
は、本発明の作用及び効果に対して悪影響がでない限り
において任意の金属を成膜材料として使用することがで
きる。適当な金属としては、以下に列挙するものに限定
されるわけではないけれども、Ｃｏ、ＮｉＦｅなどを挙
げることができる。
【００２４】また、別の好ましい態様に従うと、第１及
び第２の強磁性金属層の両方が、２５ａｔ％以上かつ５
１ａｔ％未満の範囲の組成比でＦｅを含むＣｏＦｅ合金
からなる。このような場合、それぞれの金属層のＦｅ組
成比は同一であっても異なっていてもよい。本発明にお
けるように、スピンバルブ構造を有する強磁性トンネル
接合膜を磁気センサーに使用する場合には、反強磁性層
（ピン層）が強磁性層（ピンド層）の磁化方向を抑える
力（Ｈua、図２を参照）はより大きい方がよい。このこ
とを考慮すると、ピンド層として、例えば、Ｈuaが大き
いＣｏＦｅ31層を使用し、フリー層に高いＭＲ比を示す
ＣｏＦｅ26を使用して強磁性トンネル接合膜を形成する
ことが好ましい。この事実は、それぞれ、以下に参照し
て説明する図１６及び図１５から明らかである。このよ
うにして得られる強磁性トンネル接合膜は、ピンド層及
びフリー層の両方にＣｏＦｅ31層を用いた強磁性トンネ
ル接合膜よりも高いＭＲ比を具現することができ、ま
た、ピンド層及びフリー層の両方にＣｏＦｅ26層を用い
た強磁性トンネル接合膜よりも大きなＨuaを具現するこ
とができる。
び第２の強磁性金属層の両方が、２５ａｔ％以上かつ５
１ａｔ％未満の範囲の組成比でＦｅを含むＣｏＦｅ合金
からなる。このような場合、それぞれの金属層のＦｅ組
成比は同一であっても異なっていてもよい。本発明にお
けるように、スピンバルブ構造を有する強磁性トンネル
接合膜を磁気センサーに使用する場合には、反強磁性層
（ピン層）が強磁性層（ピンド層）の磁化方向を抑える
力（Ｈua、図２を参照）はより大きい方がよい。このこ
とを考慮すると、ピンド層として、例えば、Ｈuaが大き
いＣｏＦｅ31層を使用し、フリー層に高いＭＲ比を示す
ＣｏＦｅ26を使用して強磁性トンネル接合膜を形成する
ことが好ましい。この事実は、それぞれ、以下に参照し
て説明する図１６及び図１５から明らかである。このよ
うにして得られる強磁性トンネル接合膜は、ピンド層及
びフリー層の両方にＣｏＦｅ31層を用いた強磁性トンネ
ル接合膜よりも高いＭＲ比を具現することができ、ま
た、ピンド層及びフリー層の両方にＣｏＦｅ26層を用い
た強磁性トンネル接合膜よりも大きなＨuaを具現するこ
とができる。
【００２５】また、スピンバルブ構造を有する強磁性ト
ンネル接合膜を磁気センサーに使用する場合には、保磁
力はより小さい方がよい。このため、フリー層に、例え
ば、軟磁性材料であるＮｉＦｅなどを使用し、一方、ピ
ンド層に、例えば、ＣｏＦｅなどを使用することが好ま
しい。この場合、ＭＲ比は、フリー層にＣｏＦｅを用い
た強磁性トンネル接合よりも小さくなり、保磁力も小さ
くなる。しかし、この強磁性トンネル接合をフリー層及
びピンド層の両方にＮｉＦｅを用いた強磁性トンネル接
合膜に比較した場合、より大きなＭＲ比を具現すること
ができる。
ンネル接合膜を磁気センサーに使用する場合には、保磁
力はより小さい方がよい。このため、フリー層に、例え
ば、軟磁性材料であるＮｉＦｅなどを使用し、一方、ピ
ンド層に、例えば、ＣｏＦｅなどを使用することが好ま
しい。この場合、ＭＲ比は、フリー層にＣｏＦｅを用い
た強磁性トンネル接合よりも小さくなり、保磁力も小さ
くなる。しかし、この強磁性トンネル接合をフリー層及
びピンド層の両方にＮｉＦｅを用いた強磁性トンネル接
合膜に比較した場合、より大きなＭＲ比を具現すること
ができる。
【００２６】本発明の磁気センサーは、それをエンコー
ダに使用する場合、好ましくは、強磁性トンネル接合単
位の複数個が直列に接続されているようにして構成され
る。磁気センサーの強磁性トンネル接合単位をこのよう
に構成すれば、直列に接続された各強磁性トンネル接合
素子が印加電圧を分圧するので、個々の強磁性トンネル
接合素子に印加される電圧が減少する。したがって、磁
気抵抗変化率が高い高性能な磁気センサーを得ることが
できる。また、磁気センサーの抵抗値が高抵抗となるた
め、磁気センサーに流れる電流が小さくなり、消費電力
を小さくすることができる。
ダに使用する場合、好ましくは、強磁性トンネル接合単
位の複数個が直列に接続されているようにして構成され
る。磁気センサーの強磁性トンネル接合単位をこのよう
に構成すれば、直列に接続された各強磁性トンネル接合
素子が印加電圧を分圧するので、個々の強磁性トンネル
接合素子に印加される電圧が減少する。したがって、磁
気抵抗変化率が高い高性能な磁気センサーを得ることが
できる。また、磁気センサーの抵抗値が高抵抗となるた
め、磁気センサーに流れる電流が小さくなり、消費電力
を小さくすることができる。
【００２７】強磁性トンネル接合単位の直列接続は、好
ましくは、次のような２つの方法で行うことができる。
第１の直列接続方法は、複数個の強磁性トンネル接合単
位を基板上に並べて配置し、かつ、隣接する強磁性トン
ネル接合単位において、第１の強磁性金属層どうし又は
第２の強磁性金属層どうしを一体に形成することにより
前記の直列接続を行う方法である。このような方法に従
う磁気センサーによれば、上部金属層及び下部金属層の
成膜作業と同時に強磁性トンネル接合素子の直列接続が
行われるので、作製を効率良く行うことができる。ま
た、この磁気センサーでは、センサー素子に含まれる強
磁性トンネル接合素子の数を余分に作製しておき、上部
金属層と下部金属層とを短絡することにより不必要な接
合を除去して、抵抗値の調整などを行える。これによ
り、磁気センサーの作製上の歩留りを向上させることが
できる。
ましくは、次のような２つの方法で行うことができる。
第１の直列接続方法は、複数個の強磁性トンネル接合単
位を基板上に並べて配置し、かつ、隣接する強磁性トン
ネル接合単位において、第１の強磁性金属層どうし又は
第２の強磁性金属層どうしを一体に形成することにより
前記の直列接続を行う方法である。このような方法に従
う磁気センサーによれば、上部金属層及び下部金属層の
成膜作業と同時に強磁性トンネル接合素子の直列接続が
行われるので、作製を効率良く行うことができる。ま
た、この磁気センサーでは、センサー素子に含まれる強
磁性トンネル接合素子の数を余分に作製しておき、上部
金属層と下部金属層とを短絡することにより不必要な接
合を除去して、抵抗値の調整などを行える。これによ
り、磁気センサーの作製上の歩留りを向上させることが
できる。
【００２８】図７は、本発明に従いＮ個の強磁性トンネ
ル接合単位を直列に並べた磁気センサー素子を断面で示
したものである。図において、参照番号１が磁気センサ
ーであり、基板６上にＮ個の強磁性トンネル接合単位２
が並列に並べて配置される。それぞれの接合単位２は、
下部電極１０、絶縁障壁層２０、そして上部電極３０か
らなる。２つの隣接する接合構造２の間で下部電極１０
と上部電極３０とが一体的に形成され、また、接合単位
２は、それぞれ、下部電極１０及び上部電極３０により
直列に接続される。
ル接合単位を直列に並べた磁気センサー素子を断面で示
したものである。図において、参照番号１が磁気センサ
ーであり、基板６上にＮ個の強磁性トンネル接合単位２
が並列に並べて配置される。それぞれの接合単位２は、
下部電極１０、絶縁障壁層２０、そして上部電極３０か
らなる。２つの隣接する接合構造２の間で下部電極１０
と上部電極３０とが一体的に形成され、また、接合単位
２は、それぞれ、下部電極１０及び上部電極３０により
直列に接続される。
【００２９】この磁気センサー１によれば、下部電極１
０の成膜及び上部電極３０の成膜と同時に、接合単位２
の直列接続を行うことができるので、磁気センサーの作
製が容易になる。また、強磁性トンネル接合構造２をＮ
個並べたこの磁気センサー１では、１個の接合構造２の
抵抗値をＲ（Ω）であるとすると、磁気センサー１の全
体の抵抗値はＮ×Ｒ（Ω）となる。
０の成膜及び上部電極３０の成膜と同時に、接合単位２
の直列接続を行うことができるので、磁気センサーの作
製が容易になる。また、強磁性トンネル接合構造２をＮ
個並べたこの磁気センサー１では、１個の接合構造２の
抵抗値をＲ（Ω）であるとすると、磁気センサー１の全
体の抵抗値はＮ×Ｒ（Ω）となる。
【００３０】第２の直列接続方法は、複数個の強磁性ト
ンネル接合単位を基板上に積層して多段に形成し、か
つ、上下に隣接する強磁性トンネル接合単位において、
下段側のトンネル接合単位の第２の強磁性金属層の上
に、上段側のトンネル接合単位の第１の強磁性金属層を
形成することにより、前記の直列接続を行う方法であ
る。このような方法に従う磁気センサーによれば、小面
積の磁気センサーを得ることができる。
ンネル接合単位を基板上に積層して多段に形成し、か
つ、上下に隣接する強磁性トンネル接合単位において、
下段側のトンネル接合単位の第２の強磁性金属層の上
に、上段側のトンネル接合単位の第１の強磁性金属層を
形成することにより、前記の直列接続を行う方法であ
る。このような方法に従う磁気センサーによれば、小面
積の磁気センサーを得ることができる。
【００３１】図８は、Ｎ個の強磁性トンネル接合単位を
上下に隣り合うように重ねて多層構造とした磁気センサ
ーの断面を示したものである。図において、参照番号１
が磁気センサーであり、基板６上に強磁性トンネル接合
単位２をＮ層重ねることにより各接合２が直列接続され
る。１個の強磁性トンネル接合単位２は、それぞれ、下
部電極１０、絶縁障壁層２０、そして上部電極３０から
なる。それぞれの接合単位は、下段の接合単位２の上部
電極３０の上に上段の接合単位２の下部電極１０が成膜
されることにより直列接続される。
上下に隣り合うように重ねて多層構造とした磁気センサ
ーの断面を示したものである。図において、参照番号１
が磁気センサーであり、基板６上に強磁性トンネル接合
単位２をＮ層重ねることにより各接合２が直列接続され
る。１個の強磁性トンネル接合単位２は、それぞれ、下
部電極１０、絶縁障壁層２０、そして上部電極３０から
なる。それぞれの接合単位は、下段の接合単位２の上部
電極３０の上に上段の接合単位２の下部電極１０が成膜
されることにより直列接続される。
【００３２】この磁気センサー１によれば、膜厚方向に
電流が流されるので、１層の接合単位２の抵抗値をＲで
あるとすると、磁気センサー１の全体の抵抗値はＮ×Ｒ
（Ω）となる。上記したように、本発明による磁気セン
サーは、その優れた特性を生かして、いろいろな装置に
おいて有利に利用することができる。
電流が流されるので、１層の接合単位２の抵抗値をＲで
あるとすると、磁気センサー１の全体の抵抗値はＮ×Ｒ
（Ω）となる。上記したように、本発明による磁気セン
サーは、その優れた特性を生かして、いろいろな装置に
おいて有利に利用することができる。
【００３３】１つの好ましい実施形態を示すと、本発明
の磁気センサーは、磁気抵抗効果型トランスデューサと
して磁気ヘッドにおいて利用することができ、したがっ
て、以下に具体的に説明するように、本発明の磁気セン
サーを備えた磁気ヘッド、そしてそのような磁気ヘッド
を装備した磁気ディスク装置が提供される。なお、以下
に記載する磁気ヘッド及び磁気ディスク装置は、それぞ
れ、本発明の実施において好ましい一例を示したもので
あって、図示した以外の種々の構成を採用し得るという
ことは言うまでもない。
の磁気センサーは、磁気抵抗効果型トランスデューサと
して磁気ヘッドにおいて利用することができ、したがっ
て、以下に具体的に説明するように、本発明の磁気セン
サーを備えた磁気ヘッド、そしてそのような磁気ヘッド
を装備した磁気ディスク装置が提供される。なお、以下
に記載する磁気ヘッド及び磁気ディスク装置は、それぞ
れ、本発明の実施において好ましい一例を示したもので
あって、図示した以外の種々の構成を採用し得るという
ことは言うまでもない。
【００３４】図９は、本発明の磁気センサーを備えた磁
気ヘッドの構成を説明する模式断面図である。図示のよ
うに、磁気ヘッド５０は、アルチック（Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｔ
ｉＣ）等のセラミック基板５１上に形成される。セラミ
ック基板５１の上には、その基板５１から順番に、下側
磁気シールド５２、非磁性絶縁膜５３、そして上側磁気
シールド５４が形成されている。また、上下の磁気シー
ルド５２及び５４により、磁気ヘッド５０の前端部に形
成された読み取りギャップ５５中に本発明の磁気センサ
ー５６が配設されている。さらに、上側磁気シールド５
４の上には、非磁性絶縁膜５７を介して磁極５８が形成
されている。磁気シールド５４と磁極５８との間には、
磁気ヘッド５０の前端部において書込みギャップ５９が
形成され、また、絶縁膜５２中には書込みコイルパター
ン４９が渦巻き状に形成されている。
気ヘッドの構成を説明する模式断面図である。図示のよ
うに、磁気ヘッド５０は、アルチック（Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｔ
ｉＣ）等のセラミック基板５１上に形成される。セラミ
ック基板５１の上には、その基板５１から順番に、下側
磁気シールド５２、非磁性絶縁膜５３、そして上側磁気
シールド５４が形成されている。また、上下の磁気シー
ルド５２及び５４により、磁気ヘッド５０の前端部に形
成された読み取りギャップ５５中に本発明の磁気センサ
ー５６が配設されている。さらに、上側磁気シールド５
４の上には、非磁性絶縁膜５７を介して磁極５８が形成
されている。磁気シールド５４と磁極５８との間には、
磁気ヘッド５０の前端部において書込みギャップ５９が
形成され、また、絶縁膜５２中には書込みコイルパター
ン４９が渦巻き状に形成されている。
【００３５】図１０は、本発明の磁気ヘッドを搭載した
磁気ディスク装置の内部構成を示す平面図である。図で
は、本発明の磁気ディスク装置６０の理解を容易にする
ために、破線の左側で上部カバーを取り除いた状態を示
すとともに、破線の右側で、多段構成の磁気ディスク組
立体７０の一部を構成する磁気ディスク７１及びこれに
協働するアーム組立体７２の構成を示す。
磁気ディスク装置の内部構成を示す平面図である。図で
は、本発明の磁気ディスク装置６０の理解を容易にする
ために、破線の左側で上部カバーを取り除いた状態を示
すとともに、破線の右側で、多段構成の磁気ディスク組
立体７０の一部を構成する磁気ディスク７１及びこれに
協働するアーム組立体７２の構成を示す。
【００３６】図１０を参照するに、各々の磁気ディスク
７１は、モータ（図示せず）により駆動されるハブ７１
ａ上に固定されている。アーム組立体７２は、枢回軸７
２ａ上に枢支されたアーム７２ｂ及びアーム７２ｂの自
由端上に設けられた磁気ヘッド７２ｃを含む。さらに、
アーム７２ｂ上の磁気ヘッド７２ｃを担持する自由端と
反対側の自由端には、ボイスコイルモータ７３の一部を
形成するコイル７２ｄが、アーム７２ｂの走査面に平行
に巻回されている。また、コイル７２ｄの上下にはボイ
スコイルモータ７３の他の部分を構成する磁石７３ａ及
び７３ｂが形成され、コイル７２ｄを励起することによ
りアーム７２を枢回軸７２ａの回りで自在に枢回させる
ことが可能である。ボイスコイルモータ７３は、アーム
７２ｂに担持された磁気ヘッド７２ｃが磁気ディスク７
１上のシリンダないしトラック７１ｂに追従するように
サーボ制御される。
７１は、モータ（図示せず）により駆動されるハブ７１
ａ上に固定されている。アーム組立体７２は、枢回軸７
２ａ上に枢支されたアーム７２ｂ及びアーム７２ｂの自
由端上に設けられた磁気ヘッド７２ｃを含む。さらに、
アーム７２ｂ上の磁気ヘッド７２ｃを担持する自由端と
反対側の自由端には、ボイスコイルモータ７３の一部を
形成するコイル７２ｄが、アーム７２ｂの走査面に平行
に巻回されている。また、コイル７２ｄの上下にはボイ
スコイルモータ７３の他の部分を構成する磁石７３ａ及
び７３ｂが形成され、コイル７２ｄを励起することによ
りアーム７２を枢回軸７２ａの回りで自在に枢回させる
ことが可能である。ボイスコイルモータ７３は、アーム
７２ｂに担持された磁気ヘッド７２ｃが磁気ディスク７
１上のシリンダないしトラック７１ｂに追従するように
サーボ制御される。
【００３７】図１１は、図１０の磁気ディスク装置６０
の内部構造を示す斜視図である。図１１を参照するに、
磁気ディスク組立体７０は、回転ハブ７１ａに共通に保
持された複数の磁気ディスク７１1 ，７１2 ，…を含
み、これに対応してアーム組立体７２も複数個のアーム
の集合より構成されていることがわかる。各々のアーム
７２ｂは、枢回軸７２ａの回りで枢回自在に保持された
共通の回動部材７２ｅ上に保持されており、回動部材７
２ｅの回動に伴って一斉に枢回する。勿論、回動部材７
２ｅの回動はボイスコイルモータ７３の励起に対応して
生じる。また、磁気ディスク装置の全体は気密封止され
た筐体６１中に収められている。
の内部構造を示す斜視図である。図１１を参照するに、
磁気ディスク組立体７０は、回転ハブ７１ａに共通に保
持された複数の磁気ディスク７１1 ，７１2 ，…を含
み、これに対応してアーム組立体７２も複数個のアーム
の集合より構成されていることがわかる。各々のアーム
７２ｂは、枢回軸７２ａの回りで枢回自在に保持された
共通の回動部材７２ｅ上に保持されており、回動部材７
２ｅの回動に伴って一斉に枢回する。勿論、回動部材７
２ｅの回動はボイスコイルモータ７３の励起に対応して
生じる。また、磁気ディスク装置の全体は気密封止され
た筐体６１中に収められている。
【００３８】本発明の磁気ディスク装置６０では、磁気
ヘッド７２ｃ中の読み取りヘッドとして、先に説明した
本発明の強磁性トンネル接合磁気センサーを使うことに
より、非常に高密度の磁気記録再生が可能になる。ま
た、本発明の磁気センサーは、もう１つの好ましい実施
形態を示すと、ディスクアレイ装置において活用するこ
とができる。ディスクアレイ装置は、基本的に従来の装
置と同様に構成することができる。すなわち、本発明の
磁気センサーを搭載したディスク（ＨＤＤ）をアレイ状
に配列するとともに、ディスクどうしをケーブル等の接
続手段によって接続することができる。
ヘッド７２ｃ中の読み取りヘッドとして、先に説明した
本発明の強磁性トンネル接合磁気センサーを使うことに
より、非常に高密度の磁気記録再生が可能になる。ま
た、本発明の磁気センサーは、もう１つの好ましい実施
形態を示すと、ディスクアレイ装置において活用するこ
とができる。ディスクアレイ装置は、基本的に従来の装
置と同様に構成することができる。すなわち、本発明の
磁気センサーを搭載したディスク（ＨＤＤ）をアレイ状
に配列するとともに、ディスクどうしをケーブル等の接
続手段によって接続することができる。
【００３９】さらに、本発明の磁気センサーは、もう１
つの好ましい実施形態を示すと、エンコーダ装置におい
て利用することができる。ここで、本発明を実施するこ
とのできるエンコーダ装置は、この技術分野において公
知のいろいろなエンコーダ装置を包含することができる
けれども、好ましくは、以下に図１２を参照してその一
例を示す無接点エンコーダ装置である。
つの好ましい実施形態を示すと、エンコーダ装置におい
て利用することができる。ここで、本発明を実施するこ
とのできるエンコーダ装置は、この技術分野において公
知のいろいろなエンコーダ装置を包含することができる
けれども、好ましくは、以下に図１２を参照してその一
例を示す無接点エンコーダ装置である。
【００４０】図１２（Ａ）において、エンコーダ装置で
用いられる回転着磁体６５が示される。回転着磁体６５
の直径Ｄは１０ｍｍであり、また、その中央に位置する
軸の直径ｄは５ｍｍである。軸の円周上には、図示の通
り、Ｎ極６２及びＳ極６３が交互に、全体で１６組並べ
られている。磁気センサー１は、その中心が回転着磁体
６５の中間位置に来るように設置されている。なお、図
示の例の場合、着磁周期λは約１．５ｍｍである。
用いられる回転着磁体６５が示される。回転着磁体６５
の直径Ｄは１０ｍｍであり、また、その中央に位置する
軸の直径ｄは５ｍｍである。軸の円周上には、図示の通
り、Ｎ極６２及びＳ極６３が交互に、全体で１６組並べ
られている。磁気センサー１は、その中心が回転着磁体
６５の中間位置に来るように設置されている。なお、図
示の例の場合、着磁周期λは約１．５ｍｍである。
【００４１】図１２（Ｂ）は、磁気センサー１を拡大し
て示したものである。４列のセンサー素子２２〜２５
が、基板６上に、回転着磁体６５のマグネットの直径方
向に平行で直線状に、かつ、それぞれのセンサー素子２
１の間隔がλ／４となるように、配列される。図示の例
では、センサー素子２２〜２５のなす角が約５．６度、
中心部の間隔が約０．３７ｍｍである。
て示したものである。４列のセンサー素子２２〜２５
が、基板６上に、回転着磁体６５のマグネットの直径方
向に平行で直線状に、かつ、それぞれのセンサー素子２
１の間隔がλ／４となるように、配列される。図示の例
では、センサー素子２２〜２５のなす角が約５．６度、
中心部の間隔が約０．３７ｍｍである。
【００４２】図１３は、図１２のエンコーダ装置で使用
されている磁気センサーの製造手順を順を追って示した
平面図である。なお、ここで使用されている磁気センサ
ーは、先に図７を参照して説明した直列接続構造のもの
である。このような磁気センサーは、トンネル接合構造
が下部電極／絶縁障壁層／上部電極の３層のみで形成で
きるので、作製が容易である。また、それぞれのセンサ
ー素子列は、センサー素子２１を６個の直列で接合（接
合面積：５０μｍ×５０μｍ）して構成される。
されている磁気センサーの製造手順を順を追って示した
平面図である。なお、ここで使用されている磁気センサ
ーは、先に図７を参照して説明した直列接続構造のもの
である。このような磁気センサーは、トンネル接合構造
が下部電極／絶縁障壁層／上部電極の３層のみで形成で
きるので、作製が容易である。また、それぞれのセンサ
ー素子列は、センサー素子２１を６個の直列で接合（接
合面積：５０μｍ×５０μｍ）して構成される。
【００４３】まず、マスク（図示せず）を使って、基板
６上に、ストライプ状にＮｉＦｅを膜厚１７．１ｎｍで
成膜し、さらに連続してＣｏＦｅを膜厚３．３ｎｍで成
膜して、下部電極１０を形成する。この状態を図１３
（Ａ）に示す。次いで、マスクを交換した後、それぞれ
の下部電極１０ごとに、２つの絶縁障壁層２０を成膜す
る。この絶縁障壁層２０は、Ａｌを膜厚１．３ｎｍで成
膜した後にその表面をプラズマ酸化することによって形
成する。
６上に、ストライプ状にＮｉＦｅを膜厚１７．１ｎｍで
成膜し、さらに連続してＣｏＦｅを膜厚３．３ｎｍで成
膜して、下部電極１０を形成する。この状態を図１３
（Ａ）に示す。次いで、マスクを交換した後、それぞれ
の下部電極１０ごとに、２つの絶縁障壁層２０を成膜す
る。この絶縁障壁層２０は、Ａｌを膜厚１．３ｎｍで成
膜した後にその表面をプラズマ酸化することによって形
成する。
【００４４】Ａｌのプラズマ酸化が終了した後、再びマ
スクを交換して、上部電極３０を成膜すると共に、端子
２６〜２９の成膜を行う。この成膜は、ＣｏＦｅを膜厚
３．３ｎｍで、ＮｉＦｅを膜厚１７．１ｎｍで、そして
ＦｅＭｎを膜厚４５ｎｍで、それぞれ成膜して行う。さ
らに続けて、形成された上部電極３０の上部に膜厚８ｎ
ｍでＴａを成膜する。このような一連の成膜工程が終了
した状態を図１３（Ｂ）に示す。
スクを交換して、上部電極３０を成膜すると共に、端子
２６〜２９の成膜を行う。この成膜は、ＣｏＦｅを膜厚
３．３ｎｍで、ＮｉＦｅを膜厚１７．１ｎｍで、そして
ＦｅＭｎを膜厚４５ｎｍで、それぞれ成膜して行う。さ
らに続けて、形成された上部電極３０の上部に膜厚８ｎ
ｍでＴａを成膜する。このような一連の成膜工程が終了
した状態を図１３（Ｂ）に示す。
【００４５】上記のようにして作製したエンコーダ装置
の磁気センサー１に電池を使って３．０Ｖの電圧を印加
すると、各強磁性トンネル接合単位に加わる電圧は０．
５０Ｖとなり、磁気抵抗変化率（ＭＲ比）は３０％とな
る。また、回転着磁体６５を一周させると、合計して１
６個の出力パルスを得ることができる。
の磁気センサー１に電池を使って３．０Ｖの電圧を印加
すると、各強磁性トンネル接合単位に加わる電圧は０．
５０Ｖとなり、磁気抵抗変化率（ＭＲ比）は３０％とな
る。また、回転着磁体６５を一周させると、合計して１
６個の出力パルスを得ることができる。
【００４６】
【実施例】引き続いて、本発明をその実施例について説
明する。なお、本発明は、以下に記載する実施例に限定
されるものではないことを理解されたい。マスク（図示
せず）を使って、酸化膜付きのシリコン基板上に、スト
ライプ状にＮｉＦｅを膜厚２４ｎｍでスパッタ成膜し、
さらに連続してＣｏＦｅを膜厚１０ｎｍでスパッタ成膜
した。本例では、ＣｏＦｅ中におけるＦｅの組成比の割
合を評価するため、以下に図１４を参照して説明するよ
うに、Ｆｅの組成比を１２〜５７ａｔ％の範囲でいろい
ろに変更し、また、比較のため、Ｆｅの組成比が０ａｔ
％である、すなわち、Ｃｏのみからなる膜も成膜した。
スパッタ成膜中は、ストライプ状のＮｉＦｅ膜の長手方
向に磁場を印加した。このようにして形成された２層構
造は、本例の磁気センサーにおいて、磁場に対して自由
に磁化が回転する磁性層になる。
明する。なお、本発明は、以下に記載する実施例に限定
されるものではないことを理解されたい。マスク（図示
せず）を使って、酸化膜付きのシリコン基板上に、スト
ライプ状にＮｉＦｅを膜厚２４ｎｍでスパッタ成膜し、
さらに連続してＣｏＦｅを膜厚１０ｎｍでスパッタ成膜
した。本例では、ＣｏＦｅ中におけるＦｅの組成比の割
合を評価するため、以下に図１４を参照して説明するよ
うに、Ｆｅの組成比を１２〜５７ａｔ％の範囲でいろい
ろに変更し、また、比較のため、Ｆｅの組成比が０ａｔ
％である、すなわち、Ｃｏのみからなる膜も成膜した。
スパッタ成膜中は、ストライプ状のＮｉＦｅ膜の長手方
向に磁場を印加した。このようにして形成された２層構
造は、本例の磁気センサーにおいて、磁場に対して自由
に磁化が回転する磁性層になる。
【００４７】次いで、マスクを交換した後、Ａｌを膜厚
１．６ｎｍでスパッタ成膜し、さらに続けて表面のプラ
ズマ酸化を行った。Ａｌのプラズマ酸化が終了した後、
再びマスクを交換して、先に形成した磁性層に直交する
方向に、磁場を印加しながら、先の工程と同様にＣｏＦ
ｅ中におけるＦｅの組成比を異にするＣｏＦｅを、スト
ライプ状に膜厚１０ｎｍでスパッタ成膜し、その上にさ
らに、ＩｒＭｎを膜厚５０ｎｍでスパッタ成膜した。さ
らに、ＩｒＭｎ膜の上に、酸化防止膜として、Ａｌを膜
厚１０ｎｍでスパッタ成膜した。最後に、シリコン基板
を加熱炉に入れて、真空磁場中で２２５℃で熱処理を行
った。
１．６ｎｍでスパッタ成膜し、さらに続けて表面のプラ
ズマ酸化を行った。Ａｌのプラズマ酸化が終了した後、
再びマスクを交換して、先に形成した磁性層に直交する
方向に、磁場を印加しながら、先の工程と同様にＣｏＦ
ｅ中におけるＦｅの組成比を異にするＣｏＦｅを、スト
ライプ状に膜厚１０ｎｍでスパッタ成膜し、その上にさ
らに、ＩｒＭｎを膜厚５０ｎｍでスパッタ成膜した。さ
らに、ＩｒＭｎ膜の上に、酸化防止膜として、Ａｌを膜
厚１０ｎｍでスパッタ成膜した。最後に、シリコン基板
を加熱炉に入れて、真空磁場中で２２５℃で熱処理を行
った。
【００４８】図１４は、上記のようにして作製したスピ
ンバルブ構造を有する磁気センサーの磁気抵抗変化率
（ＭＲ比）をＦｅ組成比ｘ（ＣｏＦｅx のＦｅの組成
比、ａｔ％）の関数としてプロットしたものである。図
示のグラフから理解されるように、ＣｏＦｅx を使用し
た強磁性トンネル接合膜のＭＲ比は、Ｆｅ組成比ｘの大
小にかかわらず、Ｃｏのみからなるトンネル接合膜に比
較して顕著に大である。特に、Ｆｅ組成比ｘが２６〜５
７ａｔ％の範囲であるとき、３０％以上の優れて良好な
ＭＲ比を達成することができ、なかんずく、Ｆｅ組成比
ｘが２６ａｔ％のとき、実に４２％という顕著に優れた
ＭＲ比を達成することができる。
ンバルブ構造を有する磁気センサーの磁気抵抗変化率
（ＭＲ比）をＦｅ組成比ｘ（ＣｏＦｅx のＦｅの組成
比、ａｔ％）の関数としてプロットしたものである。図
示のグラフから理解されるように、ＣｏＦｅx を使用し
た強磁性トンネル接合膜のＭＲ比は、Ｆｅ組成比ｘの大
小にかかわらず、Ｃｏのみからなるトンネル接合膜に比
較して顕著に大である。特に、Ｆｅ組成比ｘが２６〜５
７ａｔ％の範囲であるとき、３０％以上の優れて良好な
ＭＲ比を達成することができ、なかんずく、Ｆｅ組成比
ｘが２６ａｔ％のとき、実に４２％という顕著に優れた
ＭＲ比を達成することができる。
【００４９】引き続いて、ＣｏＦｅx のＦｅの組成比を
異にするいろいろなスピンバルブ構造を有する磁気セン
サーについて、磁気抵抗変化率（ＭＲ比）と印加磁場
（Ｏｅ）との関係を測定したところ、図１５〜図２０に
プロットするような磁気抵抗効果曲線が得られた。ここ
で、図１５のＦｅの組成比は２６ａｔ％、図１６のそれ
は３１ａｔ％、図１７のそれは３５ａｔ％、図１８のそ
れは４０ａｔ％、図１９のそれは５１ａｔ％、そして図
２０のそれは５７ａｔ％である。
異にするいろいろなスピンバルブ構造を有する磁気セン
サーについて、磁気抵抗変化率（ＭＲ比）と印加磁場
（Ｏｅ）との関係を測定したところ、図１５〜図２０に
プロットするような磁気抵抗効果曲線が得られた。ここ
で、図１５のＦｅの組成比は２６ａｔ％、図１６のそれ
は３１ａｔ％、図１７のそれは３５ａｔ％、図１８のそ
れは４０ａｔ％、図１９のそれは５１ａｔ％、そして図
２０のそれは５７ａｔ％である。
【００５０】図１５〜図２０の磁気抵抗効果曲線から考
察するに、ｘ＝２６〜４０ａｔ％のＣｏＦｅx を使用し
た接合膜の磁気抵抗効果曲線は非常に良好なプロファイ
ルを有しているが（図１５〜図１８を参照されたい）、
Ｆｅの組成比が増加するにつれて形に乱れが発生してい
る。例えば、ｘ＝５１ａｔ％のＣｏＦｅx を使用した場
合（図１９）及びｘ＝５７ａｔ％のＣｏＦｅx を使用し
た場合（図２０）、印加磁場が０Ｏｅ付近において形の
乱れが顕著である。このような好ましくない現象は、ピ
ン層であるＩｒＭｎ層がピンド層であるＣｏＦｅx 層の
磁化方向を十分に固定することができていないために発
生していると考察される。
察するに、ｘ＝２６〜４０ａｔ％のＣｏＦｅx を使用し
た接合膜の磁気抵抗効果曲線は非常に良好なプロファイ
ルを有しているが（図１５〜図１８を参照されたい）、
Ｆｅの組成比が増加するにつれて形に乱れが発生してい
る。例えば、ｘ＝５１ａｔ％のＣｏＦｅx を使用した場
合（図１９）及びｘ＝５７ａｔ％のＣｏＦｅx を使用し
た場合（図２０）、印加磁場が０Ｏｅ付近において形の
乱れが顕著である。このような好ましくない現象は、ピ
ン層であるＩｒＭｎ層がピンド層であるＣｏＦｅx 層の
磁化方向を十分に固定することができていないために発
生していると考察される。
【００５１】また、磁化方向の不十分な固定の原因とし
ては、次のようなことが考えられる。ピン層であるＩｒ
Ｍｎ層は、下地の結晶構造がｆｃｃである場合、結晶構
造がγ構造になり、ピンド層の磁化方向を固定する力が
現れる。ここで、ピンド層としてＣｏＦｅx 層を使用し
た場合に、ＣｏＦｅx 層中のＦｅの組成比ｘが５１ａｔ
％もしくはそれ以上では、ＣｏＦｅx 層の結晶構造はｂ
ｃｃ構造が支配的になるので、ＣｏＦｅx 層の上に成膜
されたＩｒＭｎ層の結晶構造（上記したように、本来γ
構造であるべき）は乱れ、磁化方向を固定する力が減少
する。
ては、次のようなことが考えられる。ピン層であるＩｒ
Ｍｎ層は、下地の結晶構造がｆｃｃである場合、結晶構
造がγ構造になり、ピンド層の磁化方向を固定する力が
現れる。ここで、ピンド層としてＣｏＦｅx 層を使用し
た場合に、ＣｏＦｅx 層中のＦｅの組成比ｘが５１ａｔ
％もしくはそれ以上では、ＣｏＦｅx 層の結晶構造はｂ
ｃｃ構造が支配的になるので、ＣｏＦｅx 層の上に成膜
されたＩｒＭｎ層の結晶構造（上記したように、本来γ
構造であるべき）は乱れ、磁化方向を固定する力が減少
する。
【００５２】さらに、一般的に述べて、接合膜の磁気抵
抗効果曲線のプロファイルは、ＭＲ比が本発明で目標と
しているレベルに達していないという問題点はあるが、
先に図２を参照して説明したような磁気抵抗効果曲線の
プロファイルに近いことが望ましい。以上に説明したよ
うな事実を総合するに、本発明のスピンバルブ構造を有
する磁気センサーを製造するに当たっては、ＣｏＦｅx
のＦｅの組成比は２６ａｔ％以上、５１ａｔ％未満の範
囲にあることが好適である。
抗効果曲線のプロファイルは、ＭＲ比が本発明で目標と
しているレベルに達していないという問題点はあるが、
先に図２を参照して説明したような磁気抵抗効果曲線の
プロファイルに近いことが望ましい。以上に説明したよ
うな事実を総合するに、本発明のスピンバルブ構造を有
する磁気センサーを製造するに当たっては、ＣｏＦｅx
のＦｅの組成比は２６ａｔ％以上、５１ａｔ％未満の範
囲にあることが好適である。
【００５３】本発明は、上記した詳細な説明から明らか
なように、磁気センサー、磁気ヘッド、そして磁気ディ
スク装置にある。本発明による磁気センサーは、特許請
求の範囲に記載される通りのものであるが、次のような
磁気センサーも包含する。 １．強磁性トンネル接合単位の複数個が直列に接続され
ていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に
記載の磁気センサー。
なように、磁気センサー、磁気ヘッド、そして磁気ディ
スク装置にある。本発明による磁気センサーは、特許請
求の範囲に記載される通りのものであるが、次のような
磁気センサーも包含する。 １．強磁性トンネル接合単位の複数個が直列に接続され
ていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に
記載の磁気センサー。
【００５４】２．複数個の強磁性トンネル接合単位が基
板上に並べて配置されており、かつ、隣接する強磁性ト
ンネル接合単位において、第１の強磁性金属層どうし又
は第２の強磁性金属層どうしが一体に形成されることに
より前記の直列接続が行われていることを特徴とする上
記第１項に記載の磁気センサー。 ３．複数個の強磁性トンネル接合単位が基板上に積層し
て多段に形成されており、かつ、上下に隣接する強磁性
トンネル接合単位において、下段側のトンネル接合単位
の第２の強磁性金属層の上に、上段側のトンネル接合単
位の第１の強磁性金属層が形成されることにより、前記
の直列接続が行われていることを特徴とする上記第１項
に記載の磁気センサー。
板上に並べて配置されており、かつ、隣接する強磁性ト
ンネル接合単位において、第１の強磁性金属層どうし又
は第２の強磁性金属層どうしが一体に形成されることに
より前記の直列接続が行われていることを特徴とする上
記第１項に記載の磁気センサー。 ３．複数個の強磁性トンネル接合単位が基板上に積層し
て多段に形成されており、かつ、上下に隣接する強磁性
トンネル接合単位において、下段側のトンネル接合単位
の第２の強磁性金属層の上に、上段側のトンネル接合単
位の第１の強磁性金属層が形成されることにより、前記
の直列接続が行われていることを特徴とする上記第１項
に記載の磁気センサー。
【００５５】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、少なくとも３０％の磁気抵抗変化率（ＭＲ比）を有
する高性能な磁気センサーを提供することができる。ま
た、本発明によれば、高性能の磁気センサーを使用する
ことにより、各種の優れた装置を提供することができ
る。典型的な装置としては、例えば、磁気センサーを磁
気抵抗効果型トランスデューサとして装備した磁気ヘッ
ド及びその磁気ヘッドを装備した磁気ディスク装置、磁
気センサーを装備したディスクアレイ装置、磁気センサ
ーを装備したエンコーダ装置、特に無接点エンコーダ装
置を挙げることができる。
ば、少なくとも３０％の磁気抵抗変化率（ＭＲ比）を有
する高性能な磁気センサーを提供することができる。ま
た、本発明によれば、高性能の磁気センサーを使用する
ことにより、各種の優れた装置を提供することができ
る。典型的な装置としては、例えば、磁気センサーを磁
気抵抗効果型トランスデューサとして装備した磁気ヘッ
ド及びその磁気ヘッドを装備した磁気ディスク装置、磁
気センサーを装備したディスクアレイ装置、磁気センサ
ーを装備したエンコーダ装置、特に無接点エンコーダ装
置を挙げることができる。
【図１】従来の強磁性トンネル接合を備えた磁気センサ
ーの模式断面図である。
ーの模式断面図である。
【図２】図１の磁気センサーの磁気抵抗変化率（ＭＲ
比）を保磁力Ｈ（Ｏｅ）の関数としてプロットした磁気
抵抗効果曲線である。
比）を保磁力Ｈ（Ｏｅ）の関数としてプロットした磁気
抵抗効果曲線である。
【図３】本発明による強磁性トンネル接合構造を備えた
磁気センサーの好ましい一例を示す模式断面図である。
磁気センサーの好ましい一例を示す模式断面図である。
【図４】図３の磁気センサーの強磁性トンネル接合構造
の平面図である。
の平面図である。
【図５】図３の磁気センサーの製造手順を順を追って示
す断面図である。
す断面図である。
【図６】本発明による強磁性トンネル接合構造を備えた
磁気センサーのもう１つの好ましい例を示す模式断面図
である。
磁気センサーのもう１つの好ましい例を示す模式断面図
である。
【図７】本発明による、Ｎ個の強磁性トンネル接合構造
を直列に並べたセンサー素子の構造を示す模式断面図で
ある。
を直列に並べたセンサー素子の構造を示す模式断面図で
ある。
【図８】本発明による、Ｎ層の強磁性トンネル接合構造
を多段に積層したセンサー素子の構造を示す模式断面図
である。
を多段に積層したセンサー素子の構造を示す模式断面図
である。
【図９】本発明による磁気センサーを備えた磁気ヘッド
の構成を説明する模式断面図である。
の構成を説明する模式断面図である。
【図１０】本発明による、図９の磁気センサーを備えた
磁気ディスク装置の構成を説明する平面図である。
磁気ディスク装置の構成を説明する平面図である。
【図１１】図１０の磁気ディスク装置の内部構造を説明
する斜視図である。
する斜視図である。
【図１２】本発明による磁気センサーを備えた無接点エ
ンコーダ装置の構成を説明する平面図である。
ンコーダ装置の構成を説明する平面図である。
【図１３】図１２のエンコーダ装置で使用されている磁
気センサーの製造手順を順を追って示す平面図である。
気センサーの製造手順を順を追って示す平面図である。
【図１４】実施例で作製したスピンバルブ構造を有する
磁気センサーのＭＲ比をＦｅ組成比ｘ（ＣｏＦｅx のＦ
ｅの組成比、ａｔ％）の関数としてプロットしたグラフ
である。
磁気センサーのＭＲ比をＦｅ組成比ｘ（ＣｏＦｅx のＦ
ｅの組成比、ａｔ％）の関数としてプロットしたグラフ
である。
【図１５】スピンバルブ構造を有する磁気センサーで、
その強磁性金属層を構成するＣｏＦｅx のＦｅの組成比
が２６ａｔ％であるもののＭＲ比を印加磁場の関数とし
てプロットした磁気抵抗効果曲線である。
その強磁性金属層を構成するＣｏＦｅx のＦｅの組成比
が２６ａｔ％であるもののＭＲ比を印加磁場の関数とし
てプロットした磁気抵抗効果曲線である。
【図１６】スピンバルブ構造を有する磁気センサーで、
その強磁性金属層を構成するＣｏＦｅx のＦｅの組成比
が３１ａｔ％であるもののＭＲ比を印加磁場の関数とし
てプロットした磁気抵抗効果曲線である。
その強磁性金属層を構成するＣｏＦｅx のＦｅの組成比
が３１ａｔ％であるもののＭＲ比を印加磁場の関数とし
てプロットした磁気抵抗効果曲線である。
【図１７】スピンバルブ構造を有する磁気センサーで、
その強磁性金属層を構成するＣｏＦｅx のＦｅの組成比
が３５ａｔ％であるもののＭＲ比を印加磁場の関数とし
てプロットした磁気抵抗効果曲線である。
その強磁性金属層を構成するＣｏＦｅx のＦｅの組成比
が３５ａｔ％であるもののＭＲ比を印加磁場の関数とし
てプロットした磁気抵抗効果曲線である。
【図１８】スピンバルブ構造を有する磁気センサーで、
その強磁性金属層を構成するＣｏＦｅx のＦｅの組成比
が４０ａｔ％であるもののＭＲ比を印加磁場の関数とし
てプロットした磁気抵抗効果曲線である。
その強磁性金属層を構成するＣｏＦｅx のＦｅの組成比
が４０ａｔ％であるもののＭＲ比を印加磁場の関数とし
てプロットした磁気抵抗効果曲線である。
【図１９】スピンバルブ構造を有する磁気センサーで、
その強磁性金属層を構成するＣｏＦｅx のＦｅの組成比
が５１ａｔ％であるもののＭＲ比を印加磁場の関数とし
てプロットした磁気抵抗効果曲線である。
その強磁性金属層を構成するＣｏＦｅx のＦｅの組成比
が５１ａｔ％であるもののＭＲ比を印加磁場の関数とし
てプロットした磁気抵抗効果曲線である。
【図２０】スピンバルブ構造を有する磁気センサーで、
その強磁性金属層を構成するＣｏＦｅx のＦｅの組成比
が５７ａｔ％であるもののＭＲ比を印加磁場の関数とし
てプロットした磁気抵抗効果曲線である。
その強磁性金属層を構成するＣｏＦｅx のＦｅの組成比
が５７ａｔ％であるもののＭＲ比を印加磁場の関数とし
てプロットした磁気抵抗効果曲線である。
１…磁気センサー ２…強磁性トンネル接合単位 ６…基板 １０…下部電極 １１…第１の強磁性層 ２０…絶縁障壁層 ３０…上部電極 ３１…第２の強磁性層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 43/10 Ｇ０１Ｒ 33/06 Ｒ (72)発明者 小林 和雄 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 Ｆターム(参考） 2G017 AD55 AD63 AD65 5D034 BA02 BA08 BA15 5E049 AA04 AA07 AA09 AA10 AC00 AC05 BA12 BA16
Claims (7)
- 【請求項１】 第１の強磁性金属層と、絶縁障壁層を介
してその上に形成された第２の強磁性金属層とを含む強
磁性トンネル接合単位を備えた磁気センサーにおいて、 前記第１及び第２の強磁性金属層の少なくとも一方が、
２５ａｔ％以上かつ５１ａｔ％未満の範囲の組成比でＦ
ｅを含むＣｏＦｅ合金からなることを特徴とする磁気セ
ンサー。 - 【請求項２】 前記第１及び第２の強磁性金属層の一方
のみが、２５ａｔ％以上かつ５１ａｔ％未満の範囲の組
成比でＦｅを含むＣｏＦｅ合金からなることを特徴とす
る請求項１に記載の磁気センサー。 - 【請求項３】 前記第１及び第２の強磁性金属層の両方
が、２５ａｔ％以上かつ５１ａｔ％未満の範囲の組成比
でＦｅを含むＣｏＦｅ合金からなり、その際、それぞれ
の金属層のＦｅ組成比は同一であっても異なっていても
よいことを特徴とする請求項１に記載の磁気センサー。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁
気センサーを磁気抵抗効果型トランスデューサとして装
備することを特徴とする磁気ヘッド。 - 【請求項５】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁
気センサーを備えた磁気ヘッドを装備することを特徴と
する磁気ディスク装置。 - 【請求項６】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁
気センサーを装備することを特徴とするディスクアレイ
装置。 - 【請求項７】 請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁
気センサーを装備することを特徴とするエンコーダ装
置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26911199A JP2001094173A (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | 磁気センサー、磁気ヘッド及び磁気ディスク装置 |
| KR1020000055029A KR20010030439A (ko) | 1999-09-22 | 2000-09-19 | 자기 센서, 자기 헤드 및 자기 디스크 장치 |
| DE10046864A DE10046864A1 (de) | 1999-09-22 | 2000-09-20 | Magnetsensor, Magnetkopf und Magnetplattenvorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26911199A JP2001094173A (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | 磁気センサー、磁気ヘッド及び磁気ディスク装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001094173A true JP2001094173A (ja) | 2001-04-06 |
Family
ID=17467835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26911199A Withdrawn JP2001094173A (ja) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | 磁気センサー、磁気ヘッド及び磁気ディスク装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001094173A (ja) |
| KR (1) | KR20010030439A (ja) |
| DE (1) | DE10046864A1 (ja) |
Cited By (11)
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| US6905780B2 (en) | 2001-02-01 | 2005-06-14 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Current-perpendicular-to-plane-type magnetoresistive device, and magnetic head and magnetic recording-reproducing apparatus using the same |
| US7086141B2 (en) | 2001-06-25 | 2006-08-08 | Tdk Corporation | Manufacturing method of magnetoresistive effect sensor |
| US7821748B2 (en) | 2005-09-29 | 2010-10-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magneto-resistance effect element including a damping factor adjustment layer, magneto-resistance effect head, magnetic storage and magnetic memory |
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| US8031443B2 (en) | 2007-03-27 | 2011-10-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magneto-resistance effect element, magnetic head, magnetic recording/reproducing device and method for manufacturing a magneto-resistance effect element |
| US8048492B2 (en) | 2005-12-21 | 2011-11-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetoresistive effect element and manufacturing method thereof |
| US8111489B2 (en) | 2006-07-07 | 2012-02-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magneto-resistance effect element |
| US8228643B2 (en) | 2008-09-26 | 2012-07-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for manufacturing a magneto-resistance effect element and magnetic recording and reproducing apparatus |
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| US8274765B2 (en) | 2008-09-29 | 2012-09-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing magnetoresistive element, magnetoresistive element, magnetic head assembly and magnetic recording apparatus |
| JP2016520802A (ja) * | 2013-03-15 | 2016-07-14 | マグアレイ，インコーポレイテッド | 磁気トンネル接合センサ及びその使用方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5629922A (en) * | 1995-02-22 | 1997-05-13 | Massachusetts Institute Of Technology | Electron tunneling device using ferromagnetic thin films |
| JPH0983039A (ja) * | 1995-09-14 | 1997-03-28 | Nec Corp | 磁気抵抗効果素子 |
| US5792569A (en) * | 1996-03-19 | 1998-08-11 | International Business Machines Corporation | Magnetic devices and sensors based on perovskite manganese oxide materials |
| JP2871670B1 (ja) * | 1997-03-26 | 1999-03-17 | 富士通株式会社 | 強磁性トンネル接合磁気センサ、その製造方法、磁気ヘッド、および磁気記録／再生装置 |
| JPH1197766A (ja) * | 1997-09-17 | 1999-04-09 | Res Inst Electric Magnetic Alloys | 強磁性トンネル接合素子 |
| WO2000025371A1 (fr) * | 1998-10-26 | 2000-05-04 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Dispositif magnetoresistant et capteur magnetique le renfermant |
-
1999
- 1999-09-22 JP JP26911199A patent/JP2001094173A/ja not_active Withdrawn
-
2000
- 2000-09-19 KR KR1020000055029A patent/KR20010030439A/ko not_active Application Discontinuation
- 2000-09-20 DE DE10046864A patent/DE10046864A1/de not_active Withdrawn
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| US8130477B2 (en) | 2005-09-29 | 2012-03-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magneto-resistance effect element having a diffusive electron scattering layer, magneto-resistance effect head, magnetic storage and magnetic memory |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE10046864A1 (de) | 2001-08-30 |
| KR20010030439A (ko) | 2001-04-16 |
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