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Info
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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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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
。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。
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。
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
。
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。
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。
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。
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
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
)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)
- (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)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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63174742A JP2545935B2 (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | 磁気抵抗効果薄膜およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63174742A JP2545935B2 (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | 磁気抵抗効果薄膜およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0223680A true JPH0223680A (ja) | 1990-01-25 |
JP2545935B2 JP2545935B2 (ja) | 1996-10-23 |
Family
ID=15983883
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63174742A Expired - Lifetime JP2545935B2 (ja) | 1988-07-12 | 1988-07-12 | 磁気抵抗効果薄膜およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2545935B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09283735A (ja) * | 1996-04-10 | 1997-10-31 | Nec Corp | 集積化磁気センサ及びその製造方法 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4890891B2 (ja) | 2006-03-10 | 2012-03-07 | 山梨日本電気株式会社 | 磁気センサ、その製造方法および電子機器 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5927587A (ja) * | 1982-08-05 | 1984-02-14 | Akai Electric Co Ltd | 磁気抵抗素子用磁性薄膜の製造方法 |
JPS60200935A (ja) * | 1984-03-23 | 1985-10-11 | Hitachi Ltd | 磁気抵抗効果合金膜およびその製造方法 |
JPS61144893A (ja) * | 1984-12-18 | 1986-07-02 | Aichi Tokei Denki Co Ltd | 磁気抵抗素子 |
-
1988
- 1988-07-12 JP JP63174742A patent/JP2545935B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Also Published As
Publication number | Publication date |
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JP2545935B2 (ja) | 1996-10-23 |
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