JP3323098B2 - 磁気抵抗効果多層膜 - Google Patents
磁気抵抗効果多層膜Info
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- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
- H01F10/3268—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ヘッド、位置
センサ、回転センサ等に適用される磁気抵抗効果素子を
構成する磁気抵抗効果多層膜に関する。
センサ、回転センサ等に適用される磁気抵抗効果素子を
構成する磁気抵抗効果多層膜に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、磁気抵抗効果型読み取りヘッド
（ＭＲヘッド）として、異方性磁気抵抗効果現象を用い
たＡＭＲ（Anisotropic Magnetoresistance）ヘッド
と、伝導電子のスピン依存散乱現象を用いたＧＭＲ（Gi
ant Magnetoresistance：巨大磁気抵抗効果）ヘッドと
が知られており、ＧＭＲヘッドの１つの具体例として、
低外部磁界で高磁気抵抗効果を示すスピンバルブ（Spin
-Valve）ヘッドが米国特許第５１５９５１３号明細書に
示されている。
（ＭＲヘッド）として、異方性磁気抵抗効果現象を用い
たＡＭＲ（Anisotropic Magnetoresistance）ヘッド
と、伝導電子のスピン依存散乱現象を用いたＧＭＲ（Gi
ant Magnetoresistance：巨大磁気抵抗効果）ヘッドと
が知られており、ＧＭＲヘッドの１つの具体例として、
低外部磁界で高磁気抵抗効果を示すスピンバルブ（Spin
-Valve）ヘッドが米国特許第５１５９５１３号明細書に
示されている。
【０００３】図４は従来知られているスピンバルブ構造
の一例を示すもので、この例の構造は、フリー強磁性層
１と非磁性中間層２とピン止め強磁性層３と反強磁性層
４を基板上に積層し、この積層体の両側に積層体を挟む
ようにＣｏ-Ｐｔ等からなる磁石層５、５を設け、その
上に電極層６、６を設けて構成されている。また、図４
に示す従来構造においてピン止め強磁性層３の磁化方向
を図４のＺ方向に固定させるためには、比較的大きなバ
イアス磁界が必要であり、このバイアス磁界は大きけれ
ば大きいほど良いことになる。図４のＺ方向の反磁界に
打ち勝ち、磁気媒体からの磁束により磁化方向が揺れな
いためには、少なくとも１００ Ｏｅのバイアス磁界が
必要である。このバイアス磁界を得るために図４に示す
従来構造にあっては、ピン止め強磁性層３に反強磁性層
４を接触させて設けることにより生じる交換異方性磁界
を利用している。
の一例を示すもので、この例の構造は、フリー強磁性層
１と非磁性中間層２とピン止め強磁性層３と反強磁性層
４を基板上に積層し、この積層体の両側に積層体を挟む
ようにＣｏ-Ｐｔ等からなる磁石層５、５を設け、その
上に電極層６、６を設けて構成されている。また、図４
に示す従来構造においてピン止め強磁性層３の磁化方向
を図４のＺ方向に固定させるためには、比較的大きなバ
イアス磁界が必要であり、このバイアス磁界は大きけれ
ば大きいほど良いことになる。図４のＺ方向の反磁界に
打ち勝ち、磁気媒体からの磁束により磁化方向が揺れな
いためには、少なくとも１００ Ｏｅのバイアス磁界が
必要である。このバイアス磁界を得るために図４に示す
従来構造にあっては、ピン止め強磁性層３に反強磁性層
４を接触させて設けることにより生じる交換異方性磁界
を利用している。
【０００４】図４に示す構造であると、フリー強磁性層
１には磁石層５、５によって膜面に対して平行（図４の
Ｘ方向：トラック方向）の縦バイアスを印加し単磁区化
した状態でトラック方向に磁化を向けさせるとともに、
ピン止め強磁性層３の磁化方向を図４中のＺ方向、即
ち、フリー強磁性層１の磁化方向と直交する方向にバイ
アスを印加して単磁区化した状態で図中Ｚ方向に向けさ
せておく必要がある。前記の縦バイアス印加の目的はフ
リー強磁性層１が多数の磁区を形成することによって生
じるバルクハウゼンノイズを抑制すること、即ち、磁気
媒体からこの磁束に対してノイズの少ないスムーズな抵
抗変化にするためである。また、磁気媒体からの磁束
（図４のＺ方向）により、前記ピン止め強磁性層３の磁
化方向は変化してはならず、フリー強磁性層１の方向が
ピン止め強磁性層３の磁化方向に対して９０±θ゜の範
囲で変化することにより磁気抵抗効果の線形応答性が得
られる。以上のように、スピンバルブヘッドの際のピン
止め強磁性層のバイアス、フリー強磁性層の縦バイアス
に反強磁性層との接触界面で生じる交換異方性磁界を利
用することにより、線形応答性が良く、バルクハウゼン
ノイズを抑制した磁気抵抗効果型ヘッドが実現される。
１には磁石層５、５によって膜面に対して平行（図４の
Ｘ方向：トラック方向）の縦バイアスを印加し単磁区化
した状態でトラック方向に磁化を向けさせるとともに、
ピン止め強磁性層３の磁化方向を図４中のＺ方向、即
ち、フリー強磁性層１の磁化方向と直交する方向にバイ
アスを印加して単磁区化した状態で図中Ｚ方向に向けさ
せておく必要がある。前記の縦バイアス印加の目的はフ
リー強磁性層１が多数の磁区を形成することによって生
じるバルクハウゼンノイズを抑制すること、即ち、磁気
媒体からこの磁束に対してノイズの少ないスムーズな抵
抗変化にするためである。また、磁気媒体からの磁束
（図４のＺ方向）により、前記ピン止め強磁性層３の磁
化方向は変化してはならず、フリー強磁性層１の方向が
ピン止め強磁性層３の磁化方向に対して９０±θ゜の範
囲で変化することにより磁気抵抗効果の線形応答性が得
られる。以上のように、スピンバルブヘッドの際のピン
止め強磁性層のバイアス、フリー強磁性層の縦バイアス
に反強磁性層との接触界面で生じる交換異方性磁界を利
用することにより、線形応答性が良く、バルクハウゼン
ノイズを抑制した磁気抵抗効果型ヘッドが実現される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図４に示すスピンバル
ブ構造において、左右の磁石層５、５によって縦バイア
スが印加されたフリー強磁性層１にあっては、磁石層
５、５に近接するトラックエンド部（図４に符号７で示
す領域）の磁化の向きが容易に変化しない不感領域とな
りやすく、磁気媒体の記録密度の向上に伴う更なる狭ト
ラック化が進められた場合に問題を生じるおそれがあっ
た。
ブ構造において、左右の磁石層５、５によって縦バイア
スが印加されたフリー強磁性層１にあっては、磁石層
５、５に近接するトラックエンド部（図４に符号７で示
す領域）の磁化の向きが容易に変化しない不感領域とな
りやすく、磁気媒体の記録密度の向上に伴う更なる狭ト
ラック化が進められた場合に問題を生じるおそれがあっ
た。
【０００６】そこで本願発明者らは先に、図５に示すよ
うに、フリー強磁性層１と非磁性中間層２とピン止め強
磁性層３と反強磁性層４からなる積層体Ｓをその両側か
ら挟むようにＮｉ-Ｆｅなどからなる強磁性層８を設
け、該強磁性体８の上に反強磁性層９と電極層１０を積
層した構造を提案している。この構造によれば、反強磁
性層９の一方向異方性により、強磁性層８を単磁区化す
ることで、積層体に接触している強磁性層８の延出部８
ａ側からフリー強磁性層１側に磁束を作用させることが
でき、これによる交換相互作用で磁気的にフリー強磁性
層１に縦バイアスを印加することができる。
うに、フリー強磁性層１と非磁性中間層２とピン止め強
磁性層３と反強磁性層４からなる積層体Ｓをその両側か
ら挟むようにＮｉ-Ｆｅなどからなる強磁性層８を設
け、該強磁性体８の上に反強磁性層９と電極層１０を積
層した構造を提案している。この構造によれば、反強磁
性層９の一方向異方性により、強磁性層８を単磁区化す
ることで、積層体に接触している強磁性層８の延出部８
ａ側からフリー強磁性層１側に磁束を作用させることが
でき、これによる交換相互作用で磁気的にフリー強磁性
層１に縦バイアスを印加することができる。
【０００７】しかしながら、図５に示す積層構造を製造
するには、フリー強磁性層１と非磁性中間層２とピン止
め強磁性層３と反強磁性層４を積層した後に、積層体Ｓ
とするべき部分のみにマスクを被せてその他の不要部分
をイオンミリングにより除去するフォトリソグラフィ技
術による加工を行い、トラック幅に相当する幅を有する
積層体Ｓを製造するので、得られた積層体Ｓの周縁部分
にはイオンミリング時に不要元素の再付着が起こるおそ
れが高く、強磁性層８の延出部８ａと積層体Ｓとが接触
する部分で磁束を作用させる重要な部分に不要元素が混
入して所望の縦バイアスによる効果を得られなくなるお
それがあった。
するには、フリー強磁性層１と非磁性中間層２とピン止
め強磁性層３と反強磁性層４を積層した後に、積層体Ｓ
とするべき部分のみにマスクを被せてその他の不要部分
をイオンミリングにより除去するフォトリソグラフィ技
術による加工を行い、トラック幅に相当する幅を有する
積層体Ｓを製造するので、得られた積層体Ｓの周縁部分
にはイオンミリング時に不要元素の再付着が起こるおそ
れが高く、強磁性層８の延出部８ａと積層体Ｓとが接触
する部分で磁束を作用させる重要な部分に不要元素が混
入して所望の縦バイアスによる効果を得られなくなるお
それがあった。
【０００８】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、フリー強磁性層に縦バイアスを印加するための層を
フリー強磁性層の側部側ではなくフリー強磁性層に積層
する形に設けることにより、フリー強磁性層に縦バイア
スを印加するための層とフリー強磁性層との境界部分へ
の不要元素混入のおそれをなくして縦バイアスによる効
果を充分に得ることができるとともに、線形応答性に優
れ、バルクハウゼンノイズを抑制した磁気抵抗効果型セ
ンサを提供することを目的とする。
で、フリー強磁性層に縦バイアスを印加するための層を
フリー強磁性層の側部側ではなくフリー強磁性層に積層
する形に設けることにより、フリー強磁性層に縦バイア
スを印加するための層とフリー強磁性層との境界部分へ
の不要元素混入のおそれをなくして縦バイアスによる効
果を充分に得ることができるとともに、線形応答性に優
れ、バルクハウゼンノイズを抑制した磁気抵抗効果型セ
ンサを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、磁化反転がピン止めされたピン止め強磁性
層と磁化反転が自由にされたフリー強磁性層を非磁性層
を介し積層してなる積層体が具備された磁気抵抗効果多
層膜であり、前記フリー磁性層の非磁性層に接している
面と反対側の面に、これを覆って軟磁性層が形成され、
前記軟磁性層のフリー磁性層に接している面と反対側の
面に反強磁性層が形成されるとともに、前記積層体のト
ラック幅に相当する部分よりも両側に延出された状態で
前記軟磁性層と反強磁性層が積層されてなることを特徴
とする。次に本発明においては、磁化反転がピン止めさ
れたピン止め強磁性層と磁化反転が自由にされたフリー
強磁性層が非磁性層を介して積層され、前記フリー磁性
層の非磁性層に接している面と反対側の面にこれを覆っ
て軟磁性層が形成され、前記軟磁性層のフリー磁性層に
接している面と反対側の面に反強磁性層が積層されてな
る積層体が具備されたことを特徴とする。更に本発明に
おいて、前記軟磁性層が、ｂｃｃＦｅを主成分とする結
晶相と、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗのうち
の１種又は２種以上の元素Ｍ'との炭化物、窒化物から
なる結晶相からなり、平均結晶粒径が３０ｎｍ以下の微
細結晶粒が主体とされてなることを特徴とする。
するために、磁化反転がピン止めされたピン止め強磁性
層と磁化反転が自由にされたフリー強磁性層を非磁性層
を介し積層してなる積層体が具備された磁気抵抗効果多
層膜であり、前記フリー磁性層の非磁性層に接している
面と反対側の面に、これを覆って軟磁性層が形成され、
前記軟磁性層のフリー磁性層に接している面と反対側の
面に反強磁性層が形成されるとともに、前記積層体のト
ラック幅に相当する部分よりも両側に延出された状態で
前記軟磁性層と反強磁性層が積層されてなることを特徴
とする。次に本発明においては、磁化反転がピン止めさ
れたピン止め強磁性層と磁化反転が自由にされたフリー
強磁性層が非磁性層を介して積層され、前記フリー磁性
層の非磁性層に接している面と反対側の面にこれを覆っ
て軟磁性層が形成され、前記軟磁性層のフリー磁性層に
接している面と反対側の面に反強磁性層が積層されてな
る積層体が具備されたことを特徴とする。更に本発明に
おいて、前記軟磁性層が、ｂｃｃＦｅを主成分とする結
晶相と、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗのうち
の１種又は２種以上の元素Ｍ'との炭化物、窒化物から
なる結晶相からなり、平均結晶粒径が３０ｎｍ以下の微
細結晶粒が主体とされてなることを特徴とする。
【００１０】本発明構造において、前記軟磁性層が、ｂ
ｃｃＦｅを主成分とする平均結晶粒径３０ｎｍ以下の結
晶粒を主体とする結晶相と、Ｏと、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、希土類元素のうちの１種又は２種
以上の元素Ｍとの化合物からなる非晶質相からなること
を特徴とする。前記反強磁性層が、Ｃｒ-Ａｌ系合金、
Ｃｒ-Ｇａ系合金、Ｃｒ-Ｉｎ系合金、ＮｉＯの１種から
なることが好ましい。また、前記軟磁性層の厚さが１０
０〜３００Å、フリー強磁性層の厚さが８０〜９０Å、
前記反強磁性層とフリー強磁性層の合計層厚が２００〜
４００Åとされてなることが好ましい。更に先に記載の
本発明において、前記積層体の両側に電極層が該積層体
をその両側から挟むように設けられ、前記積層体のフリ
ー磁性層の上面とその両側の電極層の上面を覆うように
前記軟磁性層が形成されたことを特徴とするものでも良
い。 先に記載の発明において、前記積層体の両側に電極
層が該積層体をその両側から挟むように、かつ、該積層
体を構成するピン止め強磁性層と非磁性層とフリー磁性
層と軟磁性層と反強磁性層に接触するように設けられた
ことを特徴とするものでも良い。 更に本発明において、
前記ピン止め強磁性層に接するようにα-Ｆｅ 2 Ｏ 3 、Ｐ
ｔ-Ｍｎ、ＩｒＭｎ、ＮｉＯのうちのいずれかからなる
反強磁性層が積層されたことを特徴とする請求項１〜８
のいずれかに記載の磁気抵抗効果多層膜。 本発明におい
て、前記積層体が断面台形状とされ、該積層体のトラッ
ク幅方向両側の斜面に接するように電極層が形成されて
なることを特徴とするものでも良い。
ｃｃＦｅを主成分とする平均結晶粒径３０ｎｍ以下の結
晶粒を主体とする結晶相と、Ｏと、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ、希土類元素のうちの１種又は２種
以上の元素Ｍとの化合物からなる非晶質相からなること
を特徴とする。前記反強磁性層が、Ｃｒ-Ａｌ系合金、
Ｃｒ-Ｇａ系合金、Ｃｒ-Ｉｎ系合金、ＮｉＯの１種から
なることが好ましい。また、前記軟磁性層の厚さが１０
０〜３００Å、フリー強磁性層の厚さが８０〜９０Å、
前記反強磁性層とフリー強磁性層の合計層厚が２００〜
４００Åとされてなることが好ましい。更に先に記載の
本発明において、前記積層体の両側に電極層が該積層体
をその両側から挟むように設けられ、前記積層体のフリ
ー磁性層の上面とその両側の電極層の上面を覆うように
前記軟磁性層が形成されたことを特徴とするものでも良
い。 先に記載の発明において、前記積層体の両側に電極
層が該積層体をその両側から挟むように、かつ、該積層
体を構成するピン止め強磁性層と非磁性層とフリー磁性
層と軟磁性層と反強磁性層に接触するように設けられた
ことを特徴とするものでも良い。 更に本発明において、
前記ピン止め強磁性層に接するようにα-Ｆｅ 2 Ｏ 3 、Ｐ
ｔ-Ｍｎ、ＩｒＭｎ、ＮｉＯのうちのいずれかからなる
反強磁性層が積層されたことを特徴とする請求項１〜８
のいずれかに記載の磁気抵抗効果多層膜。 本発明におい
て、前記積層体が断面台形状とされ、該積層体のトラッ
ク幅方向両側の斜面に接するように電極層が形成されて
なることを特徴とするものでも良い。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の一形
態について説明する。図１は本発明に係る磁気抵抗効果
多層膜の一形態を示すものであり、図示略の磁気ヘッド
等を構成する基板の上に形成されたピン止め用強磁性層
３１上に、ピン止め強磁性層３２と非磁性層３３とフリ
ー強磁性層３４が順次積層されて例えば断面台形状の積
層体３５が形成され、、フリー強磁性層３４の両端部側
に、トラック幅ＴWに相当する間隔を相互の間にあけて
積層体３５をその両側から挟む電極層３６、３６が設け
られている。また、電極層３６、３６とフリー強磁性層
３４とを覆って軟磁性層３７が積層され、軟磁性層３７
上に軟磁性層３７を覆って反強磁性層３８が積層されて
いる。なお、この形態の構造においては、ピン止め用強
磁性層３１とピン止め強磁性層３２と非磁性層３３とフ
リー強磁性層３４と軟磁性層３７と反強磁性層３８とに
よってスピンバルブ型の磁気抵抗効果多層膜Ｔ1が構成
されている。
態について説明する。図１は本発明に係る磁気抵抗効果
多層膜の一形態を示すものであり、図示略の磁気ヘッド
等を構成する基板の上に形成されたピン止め用強磁性層
３１上に、ピン止め強磁性層３２と非磁性層３３とフリ
ー強磁性層３４が順次積層されて例えば断面台形状の積
層体３５が形成され、、フリー強磁性層３４の両端部側
に、トラック幅ＴWに相当する間隔を相互の間にあけて
積層体３５をその両側から挟む電極層３６、３６が設け
られている。また、電極層３６、３６とフリー強磁性層
３４とを覆って軟磁性層３７が積層され、軟磁性層３７
上に軟磁性層３７を覆って反強磁性層３８が積層されて
いる。なお、この形態の構造においては、ピン止め用強
磁性層３１とピン止め強磁性層３２と非磁性層３３とフ
リー強磁性層３４と軟磁性層３７と反強磁性層３８とに
よってスピンバルブ型の磁気抵抗効果多層膜Ｔ1が構成
されている。
【００１２】前記ピン止め用強磁性層３１は、その上に
形成されるピン止め強磁性層３２に磁気的交換結合力を
作用させて強磁性層３２の保磁力を増大させ、磁化の向
きをピン止めするためのものであり、このピン止め用強
磁性層３１は、反強磁性体、特に酸化物反強磁性体から
構成されることが好ましく、１つの具体例としては、α
-Ｆｅ2Ｏ3から形成される。このα-Ｆｅ2Ｏ3からなるピ
ン止め用強磁性層３１であるならば、α-Ｆｅ2Ｏ3自体
のモーリン点が高く、ブロッキング温度が高いので、線
形応答性に優れた上で温度変化に強く、バルクハウゼン
ノイズを確実に抑制できる磁気抵抗効果多層膜を提供で
きる。なお、α-Ｆｅ2Ｏ3の他にＰｔ-Ｍｎ、Ｉｒ-Ｍ
ｎ、Ｆｅ-Ｍｎ、ＮｉＯ等も使用することができる。前
記強磁性層３２、３４は、いずれも強磁性体の薄膜から
なるが、具体的にはＮｉ-Ｆｅ合金、Ｃｏ-Ｆｅ合金、Ｎ
ｉ-Ｃｏ合金、Ｃｏ、Ｎｉ-Ｆｅ-Ｃｏ合金などからな
る。また、強磁性層３２をＣｏ層から、強磁性層３４を
Ｎｉ-Ｆｅ合金層から、あるいはＣｏ層とＮｉ-Ｆｅ合金
層の積層構造から構成することもできる。なお、Ｃｏ層
とＮｉ-Ｆｅ合金層との２層構造とする場合は、非磁性
層３３側に薄いＣｏ層を配置する構造とすることもでき
る。
形成されるピン止め強磁性層３２に磁気的交換結合力を
作用させて強磁性層３２の保磁力を増大させ、磁化の向
きをピン止めするためのものであり、このピン止め用強
磁性層３１は、反強磁性体、特に酸化物反強磁性体から
構成されることが好ましく、１つの具体例としては、α
-Ｆｅ2Ｏ3から形成される。このα-Ｆｅ2Ｏ3からなるピ
ン止め用強磁性層３１であるならば、α-Ｆｅ2Ｏ3自体
のモーリン点が高く、ブロッキング温度が高いので、線
形応答性に優れた上で温度変化に強く、バルクハウゼン
ノイズを確実に抑制できる磁気抵抗効果多層膜を提供で
きる。なお、α-Ｆｅ2Ｏ3の他にＰｔ-Ｍｎ、Ｉｒ-Ｍ
ｎ、Ｆｅ-Ｍｎ、ＮｉＯ等も使用することができる。前
記強磁性層３２、３４は、いずれも強磁性体の薄膜から
なるが、具体的にはＮｉ-Ｆｅ合金、Ｃｏ-Ｆｅ合金、Ｎ
ｉ-Ｃｏ合金、Ｃｏ、Ｎｉ-Ｆｅ-Ｃｏ合金などからな
る。また、強磁性層３２をＣｏ層から、強磁性層３４を
Ｎｉ-Ｆｅ合金層から、あるいはＣｏ層とＮｉ-Ｆｅ合金
層の積層構造から構成することもできる。なお、Ｃｏ層
とＮｉ-Ｆｅ合金層との２層構造とする場合は、非磁性
層３３側に薄いＣｏ層を配置する構造とすることもでき
る。
【００１３】これは、非磁性層３３を強磁性層３２、３
４で挟む構造の巨大磁気抵抗効果発生機構にあっては、
ＣｏとＣｕの界面で伝導電子のスピン依存散乱の効果が
大きいこと、および、強磁性層３２、３４を同種の材料
から構成する方が、異種の材料から構成するよりも、伝
導電子のスピン依存散乱以外の因子が生じる可能性が低
く、より高い磁気抵抗効果を得られることに起因してい
る。このようなことから、強磁性層３２をＣｏから構成
した場合は、強磁性層３４の非磁性層３３側を所定の厚
さでＣｏ層に置換した構造が好ましい。また、Ｃｏ層を
特に区別して設けなくとも、強磁性層３４の非磁性層３
３側にＣｏをより多く含ませた合金状態とし、反対側に
向かうにつれて徐々にＣｏ濃度が薄くなるような濃度勾
配層としても良い。
４で挟む構造の巨大磁気抵抗効果発生機構にあっては、
ＣｏとＣｕの界面で伝導電子のスピン依存散乱の効果が
大きいこと、および、強磁性層３２、３４を同種の材料
から構成する方が、異種の材料から構成するよりも、伝
導電子のスピン依存散乱以外の因子が生じる可能性が低
く、より高い磁気抵抗効果を得られることに起因してい
る。このようなことから、強磁性層３２をＣｏから構成
した場合は、強磁性層３４の非磁性層３３側を所定の厚
さでＣｏ層に置換した構造が好ましい。また、Ｃｏ層を
特に区別して設けなくとも、強磁性層３４の非磁性層３
３側にＣｏをより多く含ませた合金状態とし、反対側に
向かうにつれて徐々にＣｏ濃度が薄くなるような濃度勾
配層としても良い。
【００１４】前記非磁性層３３は、Ｃｕ、Ｃｒ、Ａｕ、
Ａｇなどに代表される非磁性体からなり、２０〜４０Å
の厚さに形成されている。ここで非磁性膜３３の厚さが
２０Åより薄いと、強磁性層３２と強磁性層３４との間
で磁気的結合が起こりやすくなる。また、非磁性層３３
が４０Åより厚いと磁気抵抗効果を生じる要因である非
磁性層３３と強磁性層３２、３４の界面で散乱される伝
導電子の率が低下し、電流の分流効果により磁気抵抗効
果が低減されてしまうので好ましくない。
Ａｇなどに代表される非磁性体からなり、２０〜４０Å
の厚さに形成されている。ここで非磁性膜３３の厚さが
２０Åより薄いと、強磁性層３２と強磁性層３４との間
で磁気的結合が起こりやすくなる。また、非磁性層３３
が４０Åより厚いと磁気抵抗効果を生じる要因である非
磁性層３３と強磁性層３２、３４の界面で散乱される伝
導電子の率が低下し、電流の分流効果により磁気抵抗効
果が低減されてしまうので好ましくない。
【００１５】前記軟磁性層３７は、例えば以下に説明す
る軟磁性合金の膜から構成され、好ましくは厚さ１００
〜３００Å程度に形成される。なお、ここで用いられる
軟磁性層３７は、軟磁気特性に優れ、飽和磁束密度が高
いとともに、比抵抗の大きなものを用いることが好まし
い。
る軟磁性合金の膜から構成され、好ましくは厚さ１００
〜３００Å程度に形成される。なお、ここで用いられる
軟磁性層３７は、軟磁気特性に優れ、飽和磁束密度が高
いとともに、比抵抗の大きなものを用いることが好まし
い。
【００１６】組成例１ 組成式としてＦｅaＭbＯcで示され、Ｍは希土類元素
（周期表の３Ａ族に属するＳｃ、Ｙ、あるいはＬａ、Ｃ
ｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｄ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕなどのランタノイ
ド）のうち少なくとも一種の元素またはそれらの混合物
を表し、組成比ａ、ｂ、ｃは、好ましくは原子％で、５
０≦ａ≦７０、５≦ｂ≦３０、１０≦ｃ≦３０、ａ＋ｂ
＋ｃ＝１００なる関係を満足することを特徴とする軟磁
性合金を適用することができる。なお、この組成の軟磁
性合金ならば、先に本発明者らが特開平０６−３１６７
４８号明細書で開示した如く比抵抗として４００〜１０
００μΩ・cm程度の高比抵抗を示すので本願発明の目的
達成のために使用することができる。
（周期表の３Ａ族に属するＳｃ、Ｙ、あるいはＬａ、Ｃ
ｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｄ、Ｄ
ｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕなどのランタノイ
ド）のうち少なくとも一種の元素またはそれらの混合物
を表し、組成比ａ、ｂ、ｃは、好ましくは原子％で、５
０≦ａ≦７０、５≦ｂ≦３０、１０≦ｃ≦３０、ａ＋ｂ
＋ｃ＝１００なる関係を満足することを特徴とする軟磁
性合金を適用することができる。なお、この組成の軟磁
性合金ならば、先に本発明者らが特開平０６−３１６７
４８号明細書で開示した如く比抵抗として４００〜１０
００μΩ・cm程度の高比抵抗を示すので本願発明の目的
達成のために使用することができる。
【００１７】組成例２ 組成式としてＦｅdＭ’eＯfで示され、Ｍ’は、Ｔｉ、
Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗの群から選ばれた少な
くとも一種の元素またはそれらの混合物を表し、組成比
ｄ、ｅ、ｆは好ましくは原子％で、４５≦ｄ≦７０、５
≦ｅ≦３０、１０≦ｆ≦４０、ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００なる
関係を満足することを特徴とする軟磁性合金を適用する
ことができる。なお、この組成の軟磁性合金ならば、先
に本発明者らが特開平０６−３１６７４８号明細書で開
示した如く比抵抗として、４００〜２.０×１０5μΩ・
cm程度の高比抵抗を示すので本願発明の目的達成のため
に使用することができる。
Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗの群から選ばれた少な
くとも一種の元素またはそれらの混合物を表し、組成比
ｄ、ｅ、ｆは好ましくは原子％で、４５≦ｄ≦７０、５
≦ｅ≦３０、１０≦ｆ≦４０、ｄ＋ｅ＋ｆ＝１００なる
関係を満足することを特徴とする軟磁性合金を適用する
ことができる。なお、この組成の軟磁性合金ならば、先
に本発明者らが特開平０６−３１６７４８号明細書で開
示した如く比抵抗として、４００〜２.０×１０5μΩ・
cm程度の高比抵抗を示すので本願発明の目的達成のため
に使用することができる。
【００１８】組成例３ 組成式として、Ｔ100-a-b-c-d−Ｘa−Ｍb−Ｚc−Ｑdで
示され、ＴはＦｅとＣｏのいずれか又は両方、ＸはＳｉ
とＡｌのいずれか又は両方、Ｍ’はＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗの金属元素群から選ばれる少
なくとも１種の元素、ＺはＣとＮのいずれか又は両方、
ＱはＣｒ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ
の金属元素群から選ばれる少なくとも１種の元素を表わ
す。また、前記の組成において、下記の組成比（原子
％）を満足することが好ましい。０≦ａ≦２５、１≦ｂ
≦７、０.５≦ｃ≦１０、０≦ｄ≦１０。この例の組成
であるならば、１Ｔを越える高い飽和磁束密度を示すの
で本願発明の目的達成のために使用することができる。
示され、ＴはＦｅとＣｏのいずれか又は両方、ＸはＳｉ
とＡｌのいずれか又は両方、Ｍ’はＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、
Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗの金属元素群から選ばれる少
なくとも１種の元素、ＺはＣとＮのいずれか又は両方、
ＱはＣｒ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ
の金属元素群から選ばれる少なくとも１種の元素を表わ
す。また、前記の組成において、下記の組成比（原子
％）を満足することが好ましい。０≦ａ≦２５、１≦ｂ
≦７、０.５≦ｃ≦１０、０≦ｄ≦１０。この例の組成
であるならば、１Ｔを越える高い飽和磁束密度を示すの
で本願発明の目的達成のために使用することができる。
【００１９】組成例４ 組成式として、Ｔ100-e-f-b-c-d−Ｓｉe−Ａｌf−Ｍb−
Ｚc−Ｑd、但し、ＴはＦｅとＣｏのいずれか又は両方、
ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗの金
属元素群から選ばれる少なくとも１種の元素、ＺはＣと
Ｎのいずれか又は両方、ＱはＣｒ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、
Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕの金属元素群から選ばれる少な
くとも１種の元素を表わす。また、下記の組成比（原子
％）を満足することが好ましい。８≦ｅ≦１５、０.５
≦ｆ≦１０、１≦ｂ≦７、０.５≦ｃ≦１０、０≦ｄ≦
１０。この例の組成であるならば、１Ｔを越える高い飽
和磁束密度を示すので本願発明の目的達成のために使用
することができる。
Ｚc−Ｑd、但し、ＴはＦｅとＣｏのいずれか又は両方、
ＭはＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗの金
属元素群から選ばれる少なくとも１種の元素、ＺはＣと
Ｎのいずれか又は両方、ＱはＣｒ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、
Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕの金属元素群から選ばれる少な
くとも１種の元素を表わす。また、下記の組成比（原子
％）を満足することが好ましい。８≦ｅ≦１５、０.５
≦ｆ≦１０、１≦ｂ≦７、０.５≦ｃ≦１０、０≦ｄ≦
１０。この例の組成であるならば、１Ｔを越える高い飽
和磁束密度を示すので本願発明の目的達成のために使用
することができる。
【００２０】次に、前記反強磁性層３８は、ピン止め用
強磁性層３１とは異なる反強磁性体、例えば、Ｃｒ-Ａ
ｌ、ＰｔＭｎ、ＮｉＯ等からなることが好ましいが、中
でも高比抵抗のＣｒ-Ａｌが最も好ましい。
強磁性層３１とは異なる反強磁性体、例えば、Ｃｒ-Ａ
ｌ、ＰｔＭｎ、ＮｉＯ等からなることが好ましいが、中
でも高比抵抗のＣｒ-Ａｌが最も好ましい。
【００２１】前記の構造においては、フリー強磁性層３
４上に軟磁性層３７を設けているので、フリー強磁性層
３４と軟磁性層３７を強磁性結合させることができ、こ
れによりフリー強磁性層３４の保磁力を下げることがで
きる。更に、軟磁性層３７上に反強磁性層３８を設ける
ことで、軟磁性層３７を単磁区化することができるとと
もに、単磁区化した軟磁性層３７によりフリー強磁性層
３４にバイアスを印加することができる。また、ピン止
め強磁性層３２の全面に密着させたピン止め用強磁性層
３１により、ピン止め強磁性層３２の磁化の向きをピン
止めして図１の紙面に垂直なｂ方向に磁化の向きを揃え
ることができる。以上のことから、フリー強磁性層３４
の磁化の向きを図１の矢印ａ方向に向け、ピン止め強磁
性層３２の磁化の向きを矢印ｂ方向に向けることで両者
をほぼ９０゜で直交させて揃えることができる。
４上に軟磁性層３７を設けているので、フリー強磁性層
３４と軟磁性層３７を強磁性結合させることができ、こ
れによりフリー強磁性層３４の保磁力を下げることがで
きる。更に、軟磁性層３７上に反強磁性層３８を設ける
ことで、軟磁性層３７を単磁区化することができるとと
もに、単磁区化した軟磁性層３７によりフリー強磁性層
３４にバイアスを印加することができる。また、ピン止
め強磁性層３２の全面に密着させたピン止め用強磁性層
３１により、ピン止め強磁性層３２の磁化の向きをピン
止めして図１の紙面に垂直なｂ方向に磁化の向きを揃え
ることができる。以上のことから、フリー強磁性層３４
の磁化の向きを図１の矢印ａ方向に向け、ピン止め強磁
性層３２の磁化の向きを矢印ｂ方向に向けることで両者
をほぼ９０゜で直交させて揃えることができる。
【００２２】図１に示す構造において定常電流は、磁気
抵抗効果多層膜Ｔ1に与えられる。図１に示す構造であ
るならば、ピン止め強磁性層３２の磁化の向きがピン止
めされ、フリー強磁性層３４の磁化の方向がトラック幅
ＴWに相当する領域において自由にされる結果、強磁性
層３２と３４の間に保磁力差が生じ、これに起因して巨
大磁気抵抗効果が得られる。即ち、磁化の回転が自由に
されたフリー強磁性層３４の中央部のトラック幅ＴWに
相当する部分に、磁気記録媒体からの漏れ磁界などのよ
うな外部磁界が作用すると、フリー強磁性層３４の磁化
の向きが容易に回転するので、回転に伴って磁気抵抗効
果多層膜Ｔ1に抵抗変化が生じ、この抵抗変化を測定す
ることで磁気記録媒体の磁気情報を読み取ることができ
る。また、この抵抗変化の際にフリー強磁性層３４は単
磁区化された軟磁性層３７に接していて、しかも縦バイ
アスが印加されているので、バルクハウゼンノイズを生
じることなく、良好な線形応答性で抵抗変化が得られ
る。
抵抗効果多層膜Ｔ1に与えられる。図１に示す構造であ
るならば、ピン止め強磁性層３２の磁化の向きがピン止
めされ、フリー強磁性層３４の磁化の方向がトラック幅
ＴWに相当する領域において自由にされる結果、強磁性
層３２と３４の間に保磁力差が生じ、これに起因して巨
大磁気抵抗効果が得られる。即ち、磁化の回転が自由に
されたフリー強磁性層３４の中央部のトラック幅ＴWに
相当する部分に、磁気記録媒体からの漏れ磁界などのよ
うな外部磁界が作用すると、フリー強磁性層３４の磁化
の向きが容易に回転するので、回転に伴って磁気抵抗効
果多層膜Ｔ1に抵抗変化が生じ、この抵抗変化を測定す
ることで磁気記録媒体の磁気情報を読み取ることができ
る。また、この抵抗変化の際にフリー強磁性層３４は単
磁区化された軟磁性層３７に接していて、しかも縦バイ
アスが印加されているので、バルクハウゼンノイズを生
じることなく、良好な線形応答性で抵抗変化が得られ
る。
【００２３】また、図１に示す構造において、ピン止め
用強磁性層３１をα-Ｆｅ2Ｏ3から構成すると、α-Ｆｅ
2Ｏ3は元々酸化物であり、従来のスピンバルブ構造にお
いて用いられているＦｅＭｎに比べて耐食性に優れ、し
かもネール温度が高いので、温度変動に強い特徴があ
る。なお、図１に示す素子構造においてピン止め用強磁
性層３１をα-Ｆｅ2Ｏ3から構成できると記載したが、
ピン止め用強磁性層３１の構成材料はピン止め強磁性層
３２に磁気的交換結合力を作用させて保磁力を高くする
ようなものであれば良いので、他の反強磁性体、酸化物
反強磁性体あるいは高保磁力磁性体等から構成しても良
いのは勿論である。
用強磁性層３１をα-Ｆｅ2Ｏ3から構成すると、α-Ｆｅ
2Ｏ3は元々酸化物であり、従来のスピンバルブ構造にお
いて用いられているＦｅＭｎに比べて耐食性に優れ、し
かもネール温度が高いので、温度変動に強い特徴があ
る。なお、図１に示す素子構造においてピン止め用強磁
性層３１をα-Ｆｅ2Ｏ3から構成できると記載したが、
ピン止め用強磁性層３１の構成材料はピン止め強磁性層
３２に磁気的交換結合力を作用させて保磁力を高くする
ようなものであれば良いので、他の反強磁性体、酸化物
反強磁性体あるいは高保磁力磁性体等から構成しても良
いのは勿論である。
【００２４】次に、図１に示す構造の磁気抵抗効果多層
膜Ｔ1を得るには、例えばＡｌ2Ｏ3-ＴｉＣ（アルチッ
ク）などの非磁性のセラミックス基板を高周波マグネト
ロンスパッタ装置あるいはイオンビームスパッタ装置の
チャンバ内に設置し、チャンバ内をＡｒガスなどの不活
性ガス雰囲気としてから順次必要な層を成膜することに
より作成することができる。成膜に必要なターゲット
は、例えばα-Ｆｅ2Ｏ3ターゲット、Ｎｉ-Ｆｅ合金ター
ゲット、Ｃｕターゲットなどである。
膜Ｔ1を得るには、例えばＡｌ2Ｏ3-ＴｉＣ（アルチッ
ク）などの非磁性のセラミックス基板を高周波マグネト
ロンスパッタ装置あるいはイオンビームスパッタ装置の
チャンバ内に設置し、チャンバ内をＡｒガスなどの不活
性ガス雰囲気としてから順次必要な層を成膜することに
より作成することができる。成膜に必要なターゲット
は、例えばα-Ｆｅ2Ｏ3ターゲット、Ｎｉ-Ｆｅ合金ター
ゲット、Ｃｕターゲットなどである。
【００２５】図１に示す断面構造の磁気抵抗効果多層膜
を製造するには、Ａｒガス圧３ｍTorr以下などの減圧雰
囲気中において図１のＺ方向に磁界を印加しながら、ス
パッタにより基板上にα-Ｆｅ2Ｏ3からなるピン止め用
強磁性層３１を形成し、このピン止め用強磁性層３１上
に、非磁性層３３を挟んで２層の強磁性層３２、３４を
形成するとともに、フォトリソグラフィプロセスとイオ
ンミリングによりトラック幅に相当する部分を残して他
の部分を除去して積層体３５とする。積層体３５を形成
したならば積層体３５の両側を挟むように電極層３６、
３６を形成し、更に積層体３５の上面と電極層３６の上
面を覆うように軟磁性層３７と反強磁性層３８を積層す
る。ここで反強磁性層３８を積層する場合に例えば磁界
を印加しながら成膜する。
を製造するには、Ａｒガス圧３ｍTorr以下などの減圧雰
囲気中において図１のＺ方向に磁界を印加しながら、ス
パッタにより基板上にα-Ｆｅ2Ｏ3からなるピン止め用
強磁性層３１を形成し、このピン止め用強磁性層３１上
に、非磁性層３３を挟んで２層の強磁性層３２、３４を
形成するとともに、フォトリソグラフィプロセスとイオ
ンミリングによりトラック幅に相当する部分を残して他
の部分を除去して積層体３５とする。積層体３５を形成
したならば積層体３５の両側を挟むように電極層３６、
３６を形成し、更に積層体３５の上面と電極層３６の上
面を覆うように軟磁性層３７と反強磁性層３８を積層す
る。ここで反強磁性層３８を積層する場合に例えば磁界
を印加しながら成膜する。
【００２６】次いで図１の紙面垂直方向に磁界を印加し
てピン止め用強磁性層３１を着磁して磁化の向きを固定
することでピン止め強磁性層３２の磁化の向きをピン止
めする。以上の処理によってピン止め強磁性層３２の磁
化の向きとフリー強磁性層３４の磁化の向きが９０゜直
交した図３に示す構造の磁気抵抗効果型センサを得るこ
とができる。
てピン止め用強磁性層３１を着磁して磁化の向きを固定
することでピン止め強磁性層３２の磁化の向きをピン止
めする。以上の処理によってピン止め強磁性層３２の磁
化の向きとフリー強磁性層３４の磁化の向きが９０゜直
交した図３に示す構造の磁気抵抗効果型センサを得るこ
とができる。
【００２７】ここで積層体３５を形成する場合のフォト
リソグラフィプロセスにおいて、必要な膜を積層しこの
積層膜において積層体の形成予定部分を覆うマスクを被
せてから不要部分をイオンミリングにより除去して積層
体３５を形成する処理を行うが、ここで積層体３５の側
部側にイオンミリング時に不要物質が混入することが考
えられる。しかし、図１に示す構造であれば、フリー強
磁性層３４の上に形成する軟磁性層３７と反強磁性層３
８がフリー強磁性層３４に縦バイアスを印加するので、
フリー強磁性層３４の側部側に設けるのは電極層３６の
みで良く、積層体３５の側部側の不要元素混入は磁気抵
抗効果には何ら悪影響を及ぼさない。従ってイオンミリ
ング工程を行っても縦バイアス印加機構に何ら悪影響は
及ぼさない。
リソグラフィプロセスにおいて、必要な膜を積層しこの
積層膜において積層体の形成予定部分を覆うマスクを被
せてから不要部分をイオンミリングにより除去して積層
体３５を形成する処理を行うが、ここで積層体３５の側
部側にイオンミリング時に不要物質が混入することが考
えられる。しかし、図１に示す構造であれば、フリー強
磁性層３４の上に形成する軟磁性層３７と反強磁性層３
８がフリー強磁性層３４に縦バイアスを印加するので、
フリー強磁性層３４の側部側に設けるのは電極層３６の
みで良く、積層体３５の側部側の不要元素混入は磁気抵
抗効果には何ら悪影響を及ぼさない。従ってイオンミリ
ング工程を行っても縦バイアス印加機構に何ら悪影響は
及ぼさない。
【００２８】次に図２は、本発明に係る磁気抵抗効果多
層膜の第２の形態を示すもので、この形態の磁気抵抗効
果多層膜Ｔ2は、断面台形状の積層体４０をピン止め用
強磁性層３１とピン止め強磁性層３２と非磁性層３３と
フリー強磁性層３４と軟磁性層３７’と反強磁性層３
８’とから構成し、積層体４０の両側に被さるように電
極層３６、３６を設けた構造である。
層膜の第２の形態を示すもので、この形態の磁気抵抗効
果多層膜Ｔ2は、断面台形状の積層体４０をピン止め用
強磁性層３１とピン止め強磁性層３２と非磁性層３３と
フリー強磁性層３４と軟磁性層３７’と反強磁性層３
８’とから構成し、積層体４０の両側に被さるように電
極層３６、３６を設けた構造である。
【００２９】次に図３は、本発明に係る磁気抵抗効果多
層膜の第３の形態を示すもので、この形態の磁気抵抗効
果多層膜Ｔ2は、軟磁性層３７と反強磁性層３８とを下
地層として基板上に形成し、その上に断面台形状になる
ようにフリー強磁性層３４と非磁性層３３とピン止め強
磁性層３２とピン止め用強磁性層３１とを積層して積層
体４１を構成し、軟磁性層３７上に前記積層体４１の両
側に被さるように電極層３６、３６を設けた構造であ
る。
層膜の第３の形態を示すもので、この形態の磁気抵抗効
果多層膜Ｔ2は、軟磁性層３７と反強磁性層３８とを下
地層として基板上に形成し、その上に断面台形状になる
ようにフリー強磁性層３４と非磁性層３３とピン止め強
磁性層３２とピン止め用強磁性層３１とを積層して積層
体４１を構成し、軟磁性層３７上に前記積層体４１の両
側に被さるように電極層３６、３６を設けた構造であ
る。
【００３０】これらのいずれの構造においてもフリー強
磁性層３４に軟磁性層３７と反強磁性層３８を積層して
いるので、縦バイアスを印加することができ、軟磁性層
３７に反強磁性層３８を密着配置しているので軟磁性層
３７を単磁区化することができ、本願の目的を先の形態
の場合と同様に達成することができる。
磁性層３４に軟磁性層３７と反強磁性層３８を積層して
いるので、縦バイアスを印加することができ、軟磁性層
３７に反強磁性層３８を密着配置しているので軟磁性層
３７を単磁区化することができ、本願の目的を先の形態
の場合と同様に達成することができる。
【００３１】なお、図２に示す構造であると、図１に示
す構造とは異なり、積層体４０をピン止め用強磁性層３
１とピン止め強磁性層３２と非磁性層３３とフリー強磁
性層３４と軟磁性層３７’と反強磁性層３８’とから構
成しているので、これらを形成するための膜を順次成膜
して積層した後でまとめてイオンミリングすることで積
層体４０を形成し、電極層３６、３６を形成することで
製造できる。即ち、図１に示す構造の如く積層体３５と
電極層３６を形成後に更に軟磁性層３７と反強磁性層３
８を別途積層する必要が図２に示す構造では必要ないの
で、図２に示す構造であれば図１に示す構造よりも工程
数を削減できて容易に製造できるようになる。
す構造とは異なり、積層体４０をピン止め用強磁性層３
１とピン止め強磁性層３２と非磁性層３３とフリー強磁
性層３４と軟磁性層３７’と反強磁性層３８’とから構
成しているので、これらを形成するための膜を順次成膜
して積層した後でまとめてイオンミリングすることで積
層体４０を形成し、電極層３６、３６を形成することで
製造できる。即ち、図１に示す構造の如く積層体３５と
電極層３６を形成後に更に軟磁性層３７と反強磁性層３
８を別途積層する必要が図２に示す構造では必要ないの
で、図２に示す構造であれば図１に示す構造よりも工程
数を削減できて容易に製造できるようになる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、フリー強
磁性層に軟磁性層と反強磁性層を積層させて設け、反強
磁性層から軟磁性層に磁気的交換結合を生じさせて軟磁
性層を単磁区化するとともに、反強磁性層から軟磁性層
を介してフリー強磁性層に縦バイアスを印加することが
できる。そして、軟磁性層と反強磁性層はフリー強磁性
層の上面を覆って積層する形で設けるので、各層を構成
する膜を積層してイオンミリング等によりパターニング
する場合であっても、軟磁性層と反強磁性層とフリー強
磁性層の積層界面に不要物質が混入するおそれはなくな
り、目的どおりの縦バイアスを印加することができる。
従って前記構造の磁気抵抗効果多層膜を磁気ヘッドに用
いるならば、磁気記録媒体からの微小な磁界に線形応答
して抵抗変化を起こし、これにより検出感度良くバルク
ハウゼンノイズの無い状態で磁気情報の読出を行い得る
磁気ヘッドを提供することができる。また、先の構成に
よれば、フリー磁性層の上に設けた軟磁性層によりバイ
アスを印加するので積層体の両側に設けるのは電極層の
みで良くなり、イオンミリングにより積層体をパターニ
ングして電極層を形成する場合であっても、積層体側部
側の不要元素混入は積層体の磁気抵抗効果には何ら影響
を及ぼさないので、目的どおりの磁気抵抗効果多層膜を
得ることができる。
磁性層に軟磁性層と反強磁性層を積層させて設け、反強
磁性層から軟磁性層に磁気的交換結合を生じさせて軟磁
性層を単磁区化するとともに、反強磁性層から軟磁性層
を介してフリー強磁性層に縦バイアスを印加することが
できる。そして、軟磁性層と反強磁性層はフリー強磁性
層の上面を覆って積層する形で設けるので、各層を構成
する膜を積層してイオンミリング等によりパターニング
する場合であっても、軟磁性層と反強磁性層とフリー強
磁性層の積層界面に不要物質が混入するおそれはなくな
り、目的どおりの縦バイアスを印加することができる。
従って前記構造の磁気抵抗効果多層膜を磁気ヘッドに用
いるならば、磁気記録媒体からの微小な磁界に線形応答
して抵抗変化を起こし、これにより検出感度良くバルク
ハウゼンノイズの無い状態で磁気情報の読出を行い得る
磁気ヘッドを提供することができる。また、先の構成に
よれば、フリー磁性層の上に設けた軟磁性層によりバイ
アスを印加するので積層体の両側に設けるのは電極層の
みで良くなり、イオンミリングにより積層体をパターニ
ングして電極層を形成する場合であっても、積層体側部
側の不要元素混入は積層体の磁気抵抗効果には何ら影響
を及ぼさないので、目的どおりの磁気抵抗効果多層膜を
得ることができる。
【図１】 本発明に係る磁気抵抗効果多層膜の第１の形
態を示す断面図。
態を示す断面図。
【図２】 本発明に係る磁気抵抗効果多層膜の第２の形
態を示す断面図。
態を示す断面図。
【図３】 本発明に係る磁気抵抗効果多層膜の第３の形
態を示す断面図。
態を示す断面図。
【図４】 従来の磁気抵抗効果型センサの第１の例を示
す断面図。
す断面図。
【図５】 従来の磁気抵抗効果型センサの第２の例を示
す断面図。
す断面図。
Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3 磁気抵抗効果多層膜 ３１ ピン止め用強磁性層 ３２ ピン止め強磁性層 ３３ 非磁性層 ３４ フリー強磁性層 ３５ 積層体 ３６ 電極層 ３７、３７'、４７ 軟磁性層 ３８、３８'、４８ 反強磁性層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−287426（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−23031（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−316748（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−92904（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−314617（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−279117（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−91628（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−16923（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 43/08 G01R 33/09 G11B 5/39 H01F 10/32 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (10)
- 【請求項１】 磁化反転がピン止めされたピン止め強磁
性層と磁化反転が自由にされたフリー強磁性層を非磁性
層を介し積層してなる積層体が具備された磁気抵抗効果
多層膜であり、前記フリー磁性層の非磁性層に接してい
る面と反対側の面に、これを覆って軟磁性層が形成さ
れ、前記軟磁性層のフリー磁性層に接している面と反対
側の面に反強磁性層が積層されるとともに、前記積層体
のトラック幅に相当する部分よりも両側に延出された状
態で前記軟磁性層と反強磁性層が積層されてなることを
特徴とする磁気抵抗効果多層膜。 - 【請求項２】 磁化反転がピン止めされたピン止め強磁
性層と磁化反転が自由にされたフリー強磁性層が非磁性
層を介して積層され、前記フリー磁性層の非磁性層に接
している面と反対側の面にこれを覆って軟磁性層が形成
され、前記軟磁性層のフリー磁性層に接している面と反
対側の面に反強磁性層が積層されてなる積層体が具備さ
れたことを特徴とする磁気抵抗効果多層膜。 - 【請求項３】 前記軟磁性層が、ｂｃｃＦｅを主成分と
する結晶相と、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｗ
のうちの１種又は２種以上の元素Ｍ'との炭化物、窒化
物からなる結晶相とからなり、平均結晶粒径が３０ｎｍ
以下の微細結晶粒が主体とされてなることを特徴とする
請求項１または２記載の磁気抵抗効果多層膜。 - 【請求項４】 前記軟磁性層が、ｂｃｃＦｅを主成分と
する平均結晶粒径３０ｎｍ以下の結晶粒を主体とする結
晶相と、Ｏと、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、
Ｗ、希土類元素のうちの１種又は２種以上の元素Ｍとの
化合物からなる非晶質相とからなることを特徴とする請
求項１または２記載の磁気抵抗効果多層膜。 - 【請求項５】 前記反強磁性層が、Ｃｒ-Ａｌ系合金、
Ｃｒ-Ｇａ系合金、Ｃｒ-Ｉｎ系合金、ＮｉＯの１種から
なることを特徴とする請求項１または２記載の磁気抵抗
効果多層膜。 - 【請求項６】 前記軟磁性層の厚さが１００〜３００
Å、フリー強磁性層の厚さが８０〜９０Å、前記反強磁
性層とフリー強磁性層の合計層厚が２００〜４００Åと
されてなることを特徴とする請求項１または２記載の磁
気抵抗効果多層膜。 - 【請求項７】 前記積層体の両側に電極層が該積層体を
その両側から挟むように設けられ、前記積層体のフリー
磁性層の上面とその両側の電極層の上面を覆うように前
記軟磁性層が形成されたことを特徴とする請求項１に記
載の磁気抵抗効果多層膜。 - 【請求項８】 前記積層体の両側に電極層が該積層体を
その両側から挟むように、かつ、該積層体を構成するピ
ン止め強磁性層と非磁性層とフリー磁性層と軟磁性層と
反強磁性層に接触するように設けられたことを特徴とす
る請求項２に記載の磁気抵抗効果多層膜。 - 【請求項９】 前記ピン止め強磁性層に接するようにα
-Ｆｅ2Ｏ3、Ｐｔ-Ｍｎ、ＩｒＭｎ、ＮｉＯのうちのいず
れかからなる反強磁性層が積層されたことを特徴とする
請求項１〜８のいずれかに記載の磁気抵抗効果多層膜。 - 【請求項１０】 前記積層体が断面台形状とされ、該積
層体のトラック幅方向両側の斜面に接するように電極層
が形成されてなることを特徴とする請求項１〜９のいず
れかに記載の磁気抵抗効果多層膜。
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|---|---|---|---|
| JP09256697A JP3323098B2 (ja) | 1997-04-10 | 1997-04-10 | 磁気抵抗効果多層膜 |
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| JPH10284769A JPH10284769A (ja) | 1998-10-23 |
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-
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