JPH0223680A - 磁気抵抗効果薄膜およびその製造方法 - Google Patents

磁気抵抗効果薄膜およびその製造方法

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JPH0223680A
JPH0223680A JP63174742A JP17474288A JPH0223680A JP H0223680 A JPH0223680 A JP H0223680A JP 63174742 A JP63174742 A JP 63174742A JP 17474288 A JP17474288 A JP 17474288A JP H0223680 A JPH0223680 A JP H0223680A
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富彦 辰巳
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は強磁性磁気抵抗効果(以下、MR効果と略す)
を利用して磁界を検出する磁気抵抗効果素子(以下、M
R素子と略す)に用いる強磁性磁気抵抗効果薄膜(以下
、MR膜と略す)に関するものである。
(従来の技術) 周知の如<、MR効果を用いて磁界を検出するMR素子
は、磁気センサー、磁気ヘッド、回転検出素子、位置検
出素子などとして、現在盛んに用いられている。このM
R素子の主要部分であるMR膜には、NiFeまたはN
iCo合金薄膜が広く用いられてきた。特に、N t 
F eは、異方性磁界が40c程度と小さく、非常に良
好な軟磁気特性を示すため、外部からの印加磁界に対す
る磁化の応答が良く、例えば、MR効果を用いて微弱な
信号磁界を読み出すMRヘッドには最適であるとされて
きた。
(発明が解決しようとする課題) ところで、現在、MR素子の高感度・高出力化が重要な
課題となっている。特に磁気記録の分野ニオいて、記録
密度の向上のためには、MRヘッドの磁界感度を高め、
再生出方を大きくすることが急務である。このためには
、MR膜において、より大きなMR比Δρ/ρ(最大比
抵抗変化量Δρと比抵抗の平均値の比)と良好な軟磁気
特性が必要とされる。特に、MRヘッドにおいては、磁
界に対する線形応答性が必要とされるため、バイアス磁
界をMR膜に印加するが、その際、バイアスのかかり易
さの点がら、MR膜の異方性磁界は約100e以下であ
ることが望ましい。
従来のMR膜であるNiFeよりも大きなΔρ/ρを持
つ系としてはNiCoが知られている(フジツウ サイ
エンス アンド テクニカル ジャーナル、1974年
、123ページ)が、磁気異方性が強く(異方性磁界〜
2ooe)、軟磁気特性がNiFeに較べてがなり劣っ
ているため、高感度・高出力のMR材料としては利用で
きないという問題点があった。
本発明は、以上の点に鑑み、NiFeよりも大きなMR
比を持ち、しかも異方性磁界の値が小さく良好な軟磁気
特性を示し、高感度・高出力のMR素子に適するMR材
料を提供しようとするものである。
(課題を解決するための手段) 本発明のMR膜においては、Ni1Fe1cOを主成分
としN N rの組成比が80重量%以上83重量%以
下であり、しかもCoの組成比が6重量%以上9重量%
以下であることを特徴としている。
また本発明のMR膜の製造方法においては、NlNFe
NCoを主成分とするMR膜の作製時に、200℃以上
400℃以下の熱処理を行うことを特徴としている。
(作用) 本発明において、Ni1Fe、Coを主成分とする合金
膜を採用し、組成範囲を上記の如く限定した理由、およ
びMR膜に熱処理を施すことを指定した理由について述
べる。
MR材料として用いられるN1Fe(Ni:80〜83
重量%)合金は、比較的大きなMR比と、低磁歪および
良好な軟磁気特性を有している。一方N N tとCO
が同様の組成比を持っNiC0合金は、非常に大きなM
R比を示すが、軟磁気特性はNiFeに較べてかなり劣
っている。それ故、Nis Fe1Coを主成分とし、
N 1の組成比が80〜83重量%である合金薄膜にお
いては、co7j1度を選択することによって、N I
 F eの持つ良好な軟磁気特性を保ちつつ、NiC0
の持つ大きなMR比を実現する可能性が考えられる。
第1図に、この三元合金膜におけるC o 911度と
MR比Δρ/ρとの関係を示す。各CO濃度の膜におい
て、熱処理後のΔρ/ρ(○)は、熱処理前のΔρ/ρ
(・)よりも大きくなっている。また、熱処理後の膜に
おいては、co濃度が6重量%以上では、Δρ/ρはほ
とんど変化しないことがわかる。なお、熱処理温度に関
しては200℃から400℃の間で、はとんど同じ処理
効果が得られる。一般に蒸着直後の膜においては、多分
に含まれる構造欠陥によって、MR比の値は、本来膜が
持っている値よりも小さくなっているが、アニールする
ことによって構造欠陥が解消し、本来の値に戻ると考え
られている。よって、Co 濃度、が6重量%以上の膜
では、本来のMR比には、はとんど差がみられないと結
論できる。
次に、第2図に、co濃度と異方性磁界との関係を示す
。異方性磁界はCO濃度の増加とともに増大する。特に
、co濃度が9重量%あたりで増加の割合が大きくなっ
ており、それ以上のCo114度の膜においては、異方
性磁界はN i F’ eの3倍以上の大きな値となっ
ており、MR材料には適さないことがわかる。なお、異
方性磁界の値は熱処理によって変化せず、熱処理は磁気
異方性に悪影響を及ぼさないことがわかる。
以上の実験事実から、Ni1Fe1Coを主成分とし、
Niの組成比が80重量%以上83重量%以下の合金薄
膜において、co濃度を6重量%以上8重量%以下とす
ることによって、NiC0と同程度の大きなMR比を持
ち、しかも異方性磁界の値がNiFeと同程度であって
良好な軟磁気特性を示し、高感度・高出力のMR素子に
適するMR材料を得ることがきる。また、成膜直後の、
多くの構造欠陥を含むMR膜に熱処理を施すことによっ
て、異方性磁界の値に悪影響を及ぼすことなく、膜本来
のMR比を得ることができる。
本発明によるN l 1F elCoを主成分とする合
金薄膜においては、適度な量のCo添加によって伝導電
子散乱の異方性が極大化し、NiCoと同程度のMR比
を持つに至ったものと考えられる。また、構造欠陥を多
く含む膜においては、熱処理が施されることにより、構
造欠陥が解消され、本来のMR比を示すことになると考
えられる。さらに、本発明において軟磁気特性が良好で
ある理由について考察するため、膜の磁気特性に大きな
影響を与える結晶粒の状態を、FE−8FMを用いて観
察した。第1表に、co濃度と結晶粒径の関係を示す。
一般に、薄膜を構成する結晶粒が小さいほど、結晶磁気
異方性が抑制され、軟磁気特性は良好となると考えられ
ている。NiCo膜においては、結晶粒径はNiFe膜
と較べて非常に大きくなっており、第2図に示したよう
に異方性磁界が非常に大きくなってしまうことが理解で
きる。一方、Co6重量%の膜においては、結晶粒径は
NiFeと同程度である。その結果、磁気異方性が小さ
く、軟磁気特性がほとんど劣化しないものと考えられる
このように、本発明によるMR膜は、良好な軟磁気特性
を保ちつつ、大きなMR比を示し、MR材料として優れ
た特性を発揮するにいたる。
(実施例1) 第3図に、本発明の一実施例を示す。
第3図において、ガラス基板1上に、MR成膜として膜
厚1500人のNis。Fet。Coe  (重量%)
膜を蒸着した。その後真空中(5X10−7To r 
r)にて熱処理(320℃−2時間)を行った。次に、
この膜上にAu3を蒸着した(膜厚は240OA)。さ
らに、このAu蒸着膜上にフォトレジストパターンを形
成し、A rガス雰囲気中でイオンエツチングを行い、
感磁部分である矩形状のパターン4およびセンス電流を
供給するための電極パターン5に加工した。ここで、エ
ツチング条件は、加速電圧:500V、Arガス圧カニ
lX10”’Torrである。さらに、このパターン上
にマスクとなるフォトレジストパターンを形成し、選択
化学エツチングを行うことによって、MR膜を長さ2m
mN幅50μmの矩形状のパターンに露出させ、MR素
子を作製した。
このように作製したMR素子において、磁界印加を永久
磁石によって行い、電気抵抗を4端子法によって測定す
ることにより、MR比Δρ/ρを測定したところ、5.
1%という高い値が得られた。また、試料振動型磁力計
を用いて測定した異方性磁界の値は7.80eであり、
バイアスのがかり易さおよび磁界検出感度の点から望ま
しい値となっていることがわかった。
このように、本実施例において作製されたMR素子は、
非常に大きなMR比および良好な軟磁気特性を示すこと
がわかった。そこで、この素子に数Oeのオーダーで変
化する外部磁界を印加したところ、従来に較べて、より
高い磁界検出感度と、より高い出力を得ることができた
(実施例2) 第3図において、MR成膜を5X10−3TorrのA
rガス中、放電電力5.0W/cm2スパッタ法で成膜
し、他は、実施例1と全く同様にしてMR素子を作製し
た。本実施例においても実施例1と同様に、大きなMR
比および良好な軟磁気特性が得られ、高磁界検出感度と
高出力を得ることができた。
(実施例3) 第3図において、MR成膜を成膜後、熱処理を行わずに
Au膜3を成膜し、矩形状のパターン4および電極パタ
ーン5を加工し、選択化学エツチングを行うことによっ
てMR膜を露出させた後、真空中(5X 10−’To
 r r)にて熱処理(320℃−2時間)を行いMR
素子を作製した。本実施例においても実施例1と同様に
、大きなMR比および良好な軟磁気特性が得られ、高磁
界検出感度と高出力を得ることができた。
(発明の効果) 以上のように、本発明の磁気抵抗効果薄膜は、NIN 
Fe1Coを主成分とし、Niの組成比を80重量%以
上83重量%以下とし、しかもCOの組成比が6重量%
以上9重量%以下とすることによって、NiC0と同程
度の大きなMR比を示し、しかも異方性磁界の値はNi
Feと同程度に小さくなり、高感度・高出力のMR素子
に適したものである。
また本発明のMR膜の製造方法においては、Nis F
e1Coを主成分とするMR膜の作製時に、200℃以
上400℃以下の熱処理を行うことによって、成膜直後
に多く含まれる構造欠陥を解消し、膜本来のMR比を引
き出すことができる。
【図面の簡単な説明】
を図である・阜3圓+771一番帽め一諭F6114i
)幻1′ある。 図において、 1ニガラス基板、2:MR膜、3:Au膜、5:感磁部
分である矩形状パターン、6:電極。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)Ni、Fe、Coを主成分とする磁気抵抗効果薄
    膜において、Niの組成比が80重量%以上83重量%
    以下であり、しかもCoの組成比が6重量%以上9重量
    %以下であることを特徴とする磁気抵抗効果薄膜。
  2. (2)Ni、Fe、Coを主成分とする磁気抵抗効果薄
    膜の製造方法において、200℃以上400℃以下の熱
    処理の工程を含むことを特徴とする磁気抵抗効果薄膜の
    製造方法。
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JPS61144893A (ja) * 1984-12-18 1986-07-02 Aichi Tokei Denki Co Ltd 磁気抵抗素子

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