JPH07182629A

JPH07182629A - 磁気センサ

Info

Publication number: JPH07182629A
Application number: JP32441593A
Authority: JP
Inventors: Reiko Kondo; 玲子近藤; Hitoshi Iwasaki; 仁志岩崎; Hiroaki Yoda; 博明與田; Yuichi Osawa; 裕一大沢; Susumu Hashimoto; 進橋本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-12-22
Filing date: 1993-12-22
Publication date: 1995-07-21

Abstract

(57)【要約】【目的】軟磁気特性や感度等に悪影響を及ぼす漏れ磁
界を生じさせることなく、高保磁力膜による本来のバイ
アス磁界を良好に印加することを可能にした、磁気抵抗
効果型センサのような磁気センサを提供する。【構成】ＭＲ膜１４のような信号磁界検出膜と、この
信号磁界検出膜に近接または隣接して形成された、例え
ば磁化安定化膜のような高保磁力膜１３とを具備する磁
気センサにおいて、高保磁力膜１３をアモルファス相を
主構成相とする強磁性膜またはCo系非磁性膜からなる下
地層１２上に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気抵抗効果型センサ
等の磁気センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】以前より、磁気記録媒体に記録された信
号を読み出す方法としては、コイルを有する磁気センサ
としての読取り用磁気ヘッドを磁気記録媒体に対して相
対的に移動させ、そのときに発生する電磁誘導によりコ
イルに誘起される電圧を検出する方法が広く知られてい
る。一方、ある種の強磁性体の電気抵抗が外部磁界の強
さに応じて変化するという現象を利用した磁気抵抗効果
型（以下、ＭＲと記す）ヘッドが、磁気記録媒体の信号
磁界を検出する際の高感度ヘッドとして知られている
（IEEE MAG-7,150(1971)等参照）。近年、磁気記録媒体
の小型・大容量化が進められ、信号読取り用ヘッドと磁
気記録媒体との相対速度が小さくなってきていることか
ら、小さな相対速度であっても大きな出力が取り出せる
ＭＲヘッドへの期待が高まっている。

【０００３】従来、ＭＲヘッドにおいて、外部磁界を感
知して抵抗が変化する部分（以下、ＭＲエレメントと呼
ぶ）には、通常、NiFe合金いわゆるパーマロイ系合金か
らなる磁気抵抗効果膜（以下、ＭＲ膜と呼ぶ）が使用さ
れてきた。しかし、パーマロイ系合金は良好な軟磁気特
性を有するものの、磁気抵抗変化率が最大でも3%程度で
あるため、より大きな磁気抵抗変化率を示すＭＲエレメ
ント材料が望まれていた。

【０００４】このような要望に対し、近年人工格子型と
呼ばれる Fe/Crや Co/Cu等の強磁性膜と非磁性膜とを交
互に積層した多層膜において、巨大な磁気抵抗効果が現
れることが確認されており、また最大で100%を超える大
きな磁気抵抗変化率を示すものも報告されている(Phys.
Rev.Lett.,Vol.61, 2474(1988)、Phys.Rev．Lett.,Vol.
64, 2304(1990)等参照）。この場合、非磁性膜厚を変化
させると磁気抵抗変化率が周期的に振動し、それらは非
磁性膜厚により隣接する強磁性膜同士が強磁性結合もし
くは反強磁性結合するために生じる。このときの多層膜
の電気抵抗は、反強磁性結合状態（強磁性膜の磁化が互
いに反平行）で高く、強磁性結合状態（強磁性膜の磁化
が互いに平行）で低い。そこで、信号磁界が無い状態で
強磁性膜同士を反強磁性結合させ、飽和磁界以上の信号
磁界を加えて強磁性結合させることにより、磁気抵抗変
化を得ることができる。

【０００５】ただし、上述したような反強磁性結合状態
を用いると、その結合力が大きいことから、飽和磁界が
大きくなってしまうという欠点がある。そこで、反強磁
性結合状態を用いることなく、磁化が平行の状態と反平
行の状態とで電気抵抗が異なることを利用した方式がい
くつか報告されている。第１に、保磁力の異なる 2種類
の膜を用い、この保磁力の差を利用して両強磁性膜の磁
化を反平行状態とすることによって、磁気抵抗変化を実
現した例が報告されている（日本応用磁気学会誌 Vol.1
5,No.5 813(1991)参照：以下新庄型と呼ぶ）。第２に、
非磁性膜を挟んだ 2つの強磁性膜の一方に、反強磁性膜
との交換結合等により交換バイアスを及ぼして磁化を固
着し、他方の強磁性膜を信号磁界で磁化反転させ、非磁
性膜を挟んで強磁性膜の磁化が互いに平行または反平行
な状態を作り出すことにより、大きな磁気抵抗変化を実
現した例が報告されている(Phys.Rev.B.,Vol.45,806(19
92) 、J.Appl.Phys.,Vol.69,4774(1991)等参照：以下、
スピンバルブ型と呼ぶ）。ところで、上述したようなＭ
Ｒヘッドを実際に用いる場合には、通常 2種類のバイア
ス磁界がＭＲエレメントに印加される。一つのバイアス
磁界は、ＭＲエレメントのセンス電流と垂直な方向に印
加するもので、一般に横バイアスと呼ばれているもので
ある。横バイアスは、外部信号の大きさと検出信号の大
きさが比例する状態、いわゆる動作点に達するまでの磁
界である。もう一つのバイアス磁界は、ＭＲエレメント
のセンス電流に平行な方向に印加するもので、一般に縦
バイアスと呼ばれているものである。縦バイアスは、Ｍ
Ｒエレメントの多磁区性に起因するバルクハウゼンノイ
ズを抑える役割を果たす。

【０００６】上記縦バイアスを印加する方法としては、
着磁させた強磁性膜を用いる方法が知られている。例え
ば、米国特許第 3,840,898号には、ＭＲ膜を薄い磁気的
絶縁膜を介して着磁された高保磁力膜に隣接するように
配置し、ＭＲ膜に縦バイアスを印加する方法が記載され
ている。この方法によれば、着磁の方向を選択すること
により、縦バイアス、横バイアスまたはその中間方向の
バイアスを印加することができる。また、米国特許第
4,103,315号には、反強磁性膜と強磁性膜との交換結合
により、ＭＲエレメントに均一な縦バイアスが生じるこ
とが記載されている。

【０００７】一方、上述したような縦バイアスにおい
て、端部に比べてその中央部である、いわゆる信号磁界
感磁部では、縦バイアス磁界が比較的弱いことが好まし
い。これは、信号磁界感磁部での余分な縦バイアス磁界
が感度の低下を招くためである。このようなことから、
例えばＭＲ膜の端部領域のみに磁化安定化膜として高保
磁力膜を形成した構造が提案されている（電気通信学
会、磁気記録研究会MR86-37）。すなわち、この構造は
ヨーク型ヘッドのＭＲ膜の端部に着磁させたCoPt膜を形
成することにより縦バイアスを印加するものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、ＭＲ
エレメントに縦バイアスを印加する方法として、高保磁
力膜を用いる方法が種々提案されているが、これらの方
法を例えばハードディスクドライブ用の磁気ヘッドに適
用すると、以下に示すような問題が生じる。

【０００９】図１７に示すように、磁化安定化膜として
の高保磁力膜１を薄い磁気的絶縁膜２を介してＭＲ膜３
の全面に形成する際に、高保磁力膜１を下地層の無い状
態で成膜すると、高保磁力膜１の例えば六方晶ｃ軸が膜
面垂直方向成分（図中、矢印Ａで示す）を持って配向す
るため、この垂直方向成分の磁化による漏れ磁界（図
中、矢印Ｂで示す）が信号磁界感磁部に及び、軟磁気特
性の劣化や感度の低下を招いてしまう。また、図１８に
示すように、高保磁力膜１をＭＲ膜３の端部領域のみに
形成する場合においても、高保磁力膜１端部からの漏れ
磁界が信号磁界感磁部３ａに影響し、同様に軟磁気特性
の劣化や感度の低下を招いてしまう。

【００１０】さらに、磁気ヘッド等の作製プロセスにお
いて、高保磁力膜はリフトオフ法で作製することが多い
が、リフトオフ法ではレジストの穴の中に高保磁力膜を
成膜することになるため、成膜後のレジストの除去をス
ムーズにかつバリが生じないように行うためには、スパ
ッタリング等の成膜を基板と膜形成源とを対向させて行
う必要がある。しかし、高保磁力膜は対向成膜で作製す
ると、六方晶ｃ軸がより膜面垂直方向成分を持って配向
しやすくなるため、上述したような問題が助長されてし
まう。

【００１１】なお、ハードディスク用高保磁力膜におい
ては、Cr等の下地層を用いて高保磁力膜の配向を制御す
ることが提案されている（IEEE Trans. Mag. Vol.MAG-2
2,No.5,1986 p570）が、この下地層は表面凹凸が大きい
ために、ＭＲ膜の磁化安定化膜の下地層としては到底使
用し得るようなものではない。

【００１２】また、上述したような磁気ヘッドにおける
高保磁力膜による問題は、ＭＲ膜への縦バイアス磁界印
加用の磁化安定化膜として高保磁力膜を用いる場合に限
らず、ＭＲエレメントにおいて信号磁界検出膜に対して
高保磁力膜により何等かのバイアス磁界を印加する場合
等にも同様に生じる問題である。

【００１３】本発明は、このような課題に対処してなさ
れたもので、例えばＭＲエレメントの軟磁気特性や感度
等に悪影響を及ぼす漏れ磁界の少ない高保磁力膜を具備
した磁気センサを提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段と作用】本発明の磁気セン
サは、信号磁界検出膜と、前記信号磁界検出膜に近接ま
たは隣接して形成された高保磁力膜とを具備する磁気セ
ンサにおいて、前記高保磁力膜の下地層として、アモル
ファス相を主構成相とする強磁性膜またはCo系非磁性膜
を有することを特徴としている。

【００１５】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
磁気センサにおける信号磁界検出膜は、従来から知られ
ているNiFe合金のような磁気抵抗効果膜や、前述したよ
うな人工格子型、新庄型、スピンバルブ型等の強磁性膜
と非磁性膜とを交互に積層した多層膜からなるＭＲエレ
メントにおける強磁性膜等である。ここで、上記強磁性
膜の材質としては、CoFeに代表されるCo系合金、NiFeに
代表されるNi系合金、センダスト、Fe₈N に代表される
Fe系合金、CoZrNbに代表されるアモルファス磁性体等が
挙げられ、非磁性膜の材質としては、Cu、Al、Pd、Pt、
Rh、Ir、Au、Agおよびこれらを主成分とする合金等が例
示される。

【００１６】本発明における高保磁力膜は、 100Ｏe 以
上の保磁力Ｈ_cを有する強磁性膜であれば特に限定され
るものではなく、例えば磁気抵抗効果膜に縦バイアスを
印加して磁化を安定化させる磁化安定化層、新庄型エレ
メントにおける保磁力のより大きな強磁性膜やバイアス
磁界印加用の強磁性膜等が挙げられる。また、例えばス
ピンバルブ型のＭＲエレメントを用いる場合には、磁化
を固着するための強磁性膜として高保磁力膜を用いるこ
ともできる。なお、本発明の信号磁界検出膜として磁気
抵抗効果膜を用いる場合の横バイアス付与方法として
は、電流磁界を利用したシャントバイアス方式、軟磁性
膜を利用したＳＡＬバイアス方式など、種々の方式を適
用することができる。高保磁力膜の材質は特に限定され
るものではなく、例えばCoPt、CoNi、CoCr等のCo系合金
等が例示される。

【００１７】そして、本発明の磁気センサにおいては、
上述したような高保磁力膜の下地層として、アモルファ
ス相を主構成相とする強磁性膜またはCo系非磁性膜を有
している。ここで、本発明におけるアモルファス相と
は、Ｘ線回折で測定された平均結晶粒径が 5nm以下の微
結晶相を含むものであり、換言すれば上記下地層として
は、アモルファス膜、アモルファス相と微結晶相との混
相膜、あるいは微結晶膜のいずれでも同様な効果が得ら
れる。すなわち本発明では、このような膜を高保磁力膜
の下地層として用いることにより、高保磁力膜の面内配
向性が向上し、感度低下等を招く漏れ磁界の主発生原因
である磁化の膜面垂直方向成分が生じることを抑制でき
る。従って、例えば高保磁力膜を磁化安定化層として用
いる場合であれば、感度等を低下させることなく、ノイ
ズを低減することが可能となる。

【００１８】上記下地層としての強磁性膜の材質として
は、成膜条件を選ぶことで主構成相をアモルファス相と
することが可能なものであれば特に限定されず、例えば
Co、Fe、CoFe等を母材とし、これに強磁性膜のアモルフ
ァス化を促進する成分であるZr、Nb、Hf、Ta、Ti、 W等
を添加した組成系等の強磁性材料を使用することができ
る。また、Co系非磁性膜の材質としては、Coを母材と
し、これに上述したようなZr、Nb、Hf、Ta、Ti、 W等の
非磁性元素等がより多量（Zr、Nb、Hf、Tiで35原子% 以
上程度、Ta、 Wで25原子% 以上程度）に添加されて非磁
性化された組成系が例示される。なおこの場合も、成膜
条件を選ぶことで主構成相をアモルファス相とすること
が可能であれば、これに限らず種々のCo系非磁性材料を
使用することができる。

【００１９】また、アモルファス相を主構成相とする強
磁性膜またはCo系非磁性膜としては、信号磁界検出膜と
直接隣接する場合には信号磁界の検出感度の低下等を生
じさせないように、高抵抗膜を用いることが好ましい。
またこの場合、同様な理由から、アモルファス相を主構
成相とする強磁性膜については、軟磁性膜であることが
好ましい。

【００２０】下地層としての強磁性膜またはCo系非磁性
膜の膜厚は、特に限定されるものではないが、 3〜 100
nmの範囲とすることが好ましい。これは、下地層の膜厚
をあまり厚くしてもそれ以上の効果が得らればかりか、
逆にアモルファス相が形成され難くなり、またあまり薄
いと高保磁力膜の面内配向性を高めるという効果を十分
に得ることができなくなるからである。また、本発明に
よる下地層は、基板材料等によらずに安定して平滑な表
面を得ることができるため、その上に形成する高保磁力
膜や信号磁界検出膜等の表面平滑性の向上を図ることが
でき、これにより良好な例えば磁気抵抗変化率を得るこ
とが可能となる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００２２】まず、高保磁力膜の下地層として、アモル
ファスCoZrNb膜を用いた場合の高保磁力膜の結晶性につ
いて説明する。すなわち基板上に、表１に示すスパッタ
条件に基いて、膜厚20nmのアモルファスCoZrNb膜と膜厚
30nmのCoPt膜（高保磁力膜）との積層膜を作製した。ま
た、本発明との比較として、下地層を形成することな
く、基板上に直接膜厚30nmのCoPt膜（高保磁力膜）を実
施例と同一条件で成膜した。なお、以下の実施例におけ
る基板材料としては、全てSi基板を用いたが、本発明で
はこれら何等限定されるものではなく、例えばアルチッ
ク基板やフェライト基板等も使用可能である。

【００２３】次に、これら実施例および比較例による高
保磁力膜の結晶性をＸ線回折により調べた。実施例によ
る高保磁力膜のＸ線回折結果を図１に、また比較例によ
る高保磁力膜のＸ線回折結果を図２に示す。

【００２４】

【表１】図１および図２から明らかなように、上記比較例による
高保磁力膜ではCoPtのhcp(002)配向（六方晶ｃ軸）が生
じているのに対し、実施例による高保磁力膜はCoPtのhc
p(002)配向が抑制されていることが分かる。また、比較
例による高保磁力膜は角型比が 0.6であったのに対し、
実施例による高保磁力膜は角型比が0.85と高い値を示
し、下地層としてアモルファスCoZrNb膜を用いることに
より、高保磁力膜の磁化が面内方向を向きやすいことを
確認した。

【００２５】また、上記アモルファスCoZrNb膜は、対向
スパッタのみならず、斜方入射スパッタで形成した場合
においても同様な結果が得られた。さらに、上記下地層
としてのアモルファスCoZrNb膜の成膜条件を変化させ、
CoZrNbのhcp(002)ピークの半値幅を約 2.1°とした微結
晶膜を成膜し、これを下地層として用いたところ、同様
な結果が得られ、hcp(002)ピークの半値幅が約 2.1°以
上のアモルファス相を主構成相とするCoZrNb膜によれ
ば、本発明の効果が得られることが分かった。

【００２６】次に、本発明の磁気センサを磁気抵抗効果
型センサ（以下、ＭＲセンサと記す）に適用した実施例
について、図面を参照して説明する。

【００２７】実施例１図３は、本発明の一実施例によるＭＲセンサの概略構成
を示す断面図である。基板１１上には、下地層１２とし
て膜厚 5nmのアモルファスCoZrNb膜（強磁性膜）が形成
されており、その上に膜厚20nmのCoPt膜からなる高保磁
力膜１３が形成されている。この高保磁力膜１３は、信
号磁界検出膜となるＭＲ膜１４の端部領域のみに形成さ
れるようにパターニングされている。このパターニング
された高保磁力膜１３上には、ＭＲ膜１４として膜厚20
nmのNiFe膜が形成されており、さらにその上にはリード
１５として厚さ 200nmのCu層が形成されている。

【００２８】上記構成のＭＲセンサは、例えば図４に示
すような方法により作製される。すなわち、まず図４
（ａ）に示すように、基板１１上に下地層１２としてア
モルファスCoZrNb膜を成膜した後、高保磁力膜１３のリ
フトオフ用のレジスト１６を所望の形状に形成する。次
いで、レジスト１６を介して、高保磁力膜１３としてCo
Pt膜を成膜する。ただしここでは、CoPt膜の成膜前にア
モルファスCoZrNb膜の表面を清浄化する目的で、逆スパ
ッタエッチングを施すことが好ましく、この場合エッチ
ングされる厚さを考慮して、予めアモルファスCoZrNb膜
を厚めに成膜してもよい。さらに、レジスト１６を除去
した後、ＭＲ膜１４としてNiFe膜を形成する（図４
（ｂ））。

【００２９】次に、上記下地層１２、高保磁力膜１３お
よびＭＲ膜１４の積層膜上に新たに所望のレジストを形
成し、図４（ｃ）に示すように、この積層膜を一括して
イオンエッチング等により、所望のセンサ部形状にパタ
ーニングする。この後、リード１５としてCu層をリフト
オフ法で成膜およびパターニングすることによって、図
３に示すＭＲセンサが得られる。

【００３０】このようにして得られたＭＲセンサは、高
保磁力膜１３の下地層１２としてアモルファスCoZrNb膜
を用いているため、高保磁力膜１３の面内配向性を高め
ることができ、よって磁界検出感度を低下させることな
く、ノイズを有効に除去することができる。また、下地
層１２のアモルファスCoZrNb膜は軟磁性であるため、こ
れがＭＲ膜１４に対して悪影響を与えるようなこともな
い。

【００３１】なお、図３に示したＭＲセンサは、信号磁
界検出膜としてのＭＲ膜１４を用いた例であるが、前述
した人工格子型、新庄型、あるいはスピンバルブ型等の
多層膜における強磁性膜を信号磁界検出膜とする場合に
おいても、同様な効果が得られる。

【００３２】例えば、新庄型の多層膜を用いる場合に
は、図５に示すように、基板１１上に下地層１２として
アモルファスCoZrNb膜を形成し、その上にCoPt膜からな
る高保磁力膜１３をパターニングして形成する。そし
て、このパターニングされた高保磁力膜１３上に、新庄
型多層膜１７として、膜厚 5nm程度のNiFe系軟磁性膜１
８、膜厚 5nm程度のCu磁気的絶縁膜１９および膜厚 5nm
程度のCo系硬磁性膜２０を順に成膜する。さらにその上
にリード１５としてCu層を形成する。

【００３３】また、スピンバルブ型の多層膜を用いる場
合には、図６に示すように、基板１１上に下地層１２と
してアモルファスCoZrNb膜を形成し、その上にCoPt膜か
らなる高保磁力膜１３をパターニングして形成する。そ
して、このパターニングされた高保磁力膜１３上に、ス
ピンバルブ型の多層膜２１として、膜厚 5nm程度のNiFe
系軟磁性膜２２、膜厚 3nm程度のCu磁気的絶縁膜２３お
よび膜厚 5nm程度のNiFe系軟磁性膜２４を順に成膜し、
さらにFeMn系反強磁性膜２５を成膜する。さらにその上
にリード１５としてCu層を形成する。

【００３４】実施例２図７は、本発明の一実施例によるＭＲセンサの概略構成
を示す断面図である。基板１１上には、信号磁界検出膜
となるＭＲ膜１４として膜厚20nmのNiFe膜が形成されて
おり、その上には下地層１２として膜厚 5nmのアモルフ
ァスCoZrNb膜が形成されている。この下地層１２上に
は、膜厚20nmのCoPt膜からなる高保磁力膜１３が形成さ
れている。この高保磁力膜１３は、ＭＲ膜１４の端部領
域のみに形成されるようにパターニングされている。さ
らにその上にはリード１５として厚さ 200nmのCu層が形
成されている。

【００３５】上記構成のＭＲセンサは、例えば図８に示
すような方法により作製される。すなわち、まず図８
（ａ）に示すように、基板１１上にＭＲ膜１４としてNi
Fe膜を成膜し、さらにその上に下地層１２としてアモル
ファスCoZrNb膜を成膜した後、高保磁力膜１３のリフト
オフ用のレジスト１６を所望の形状に形成する。次い
で、レジスト１６を介して高保磁力膜１３としてCoPt膜
を成膜した後、レジスト１６を除去する（図８
（ｂ））。なおここでも、CoPt成膜前にアモルファスCo
ZrNb膜の表面の逆スパッタエッチングを施すことが好ま
しい。

【００３６】次に、上記ＭＲ膜１４、下地層１２および
高保磁力膜１３の積層膜上に、新たに所望のレジストを
形成し、図８（ｃ）に示すように、この積層膜を一括し
てイオンエッチング等により、所望のセンサ部形状にパ
ターニングする。この後、リード１５としてCu層をリフ
トオフ法で成膜およびパターニングすることによって、
図７に示すＭＲセンサが得られる。

【００３７】このようにして得られたＭＲセンサは、高
保磁力膜１３の下地層１２としてアモルファスCoZrNb膜
を用いているために、高保磁力膜１３の面内配向性が高
められており、さらに高保磁力膜１３とＭＲ膜１４間は
下地層１２を介して磁気的交換結合がなされ、ＭＲ膜１
４へのバイアス磁界印加は十分に行われている。従っ
て、磁界検出感度を低下させることなく、ノイズを有効
に除去することができる。また、下地層１２のアモルフ
ァスCoZrNb膜は軟磁性であるため、これがＭＲ膜１４に
対して悪影響を与えるようなこともない。

【００３８】なお、図７に示したＭＲセンサは、信号磁
界検出膜としての単層のＭＲ膜１４を用いた例である
が、人工格子型、新庄型、あるいはスピンバルブ型等に
おける強磁性膜を信号磁界検出膜とする場合において
も、同様な効果が得られる。図９に新庄型の多層膜１７
を用いたＭＲセンサを示す。この際には、信号磁界に感
知する軟磁性膜１８を高保磁力膜１３側に配置する。ま
た、図１０にスピンバルブ型の多層膜２１を用いたＭＲ
センサを示す。この際には、まず反強磁性膜２５上に磁
化固着させる軟磁性膜２４を配置し、信号磁界に感知す
る軟磁性膜２２は高保磁力膜１３側に配置する。

【００３９】実施例３図１１は、本発明の一実施例によるＭＲセンサの概略構
成を示す断面図である。基板１１上には、信号磁界検出
膜となるＭＲ膜１４として膜厚20nmのNiFe膜がパターニ
ングされて形成されており、その両側部に膜厚 5nmのア
モルファスCoZrNb膜からなる下地層１２と膜厚20nmのCo
Pt膜からなる高保磁力膜１３との積層膜がそれぞれ形成
されている。さらに、その上にはリード１５として厚さ
200nmのCu層が形成されている。

【００４０】上記構成のＭＲセンサは、例えば図１２に
示すような方法により作製される。すなわち、まず図１
２（ａ）に示すように、基板１１上にＭＲ膜１４として
NiFe膜を成膜し、その上に所望のセンサ部形状に応じて
レジスト１６を形成する。次いで、ＭＲ膜１４をイオン
エッチング等によりパターニングした後、レジスト１６
を除去することなく、下地層１２としてアモルファスCo
ZrNb膜と高保磁力膜１３としてCoPt膜を順に成膜する
（図１２（ｂ））。

【００４１】次に、レジスト１６を除去した後、新たに
所望のレジストを形成し、図１２（ｃ）に示すように、
下地層１２と高保磁力膜１３との積層膜を一括してイオ
ンエッチング等によりパターニングする。この後、リー
ド１５としてCu層をリフトオフ法で成膜およびパターニ
ングすることによって、図１１に示すＭＲセンサが得ら
れる。

【００４２】このようにして得られたＭＲセンサは、高
保磁力膜１３の下地層１２としてアモルファスCoZrNb膜
を用いているため、高保磁力膜１３の面内配向性を高め
ることができ、よって磁界検出感度を低下させることな
く、ノイズを有効に除去することができる。

【００４３】なお、図１１に示したＭＲセンサは、信号
磁界検出膜としての単層のＭＲ膜１４を用いた例である
が、人工格子型、新庄型、あるいはスピンバルブ型等に
おける強磁性膜を信号磁界検出膜とする場合において
も、同様な効果が得られる。

【００４４】図１３に新庄型の多層膜１７を用いたＭＲ
センサを示す。この際には、信号磁界に感知する軟磁性
膜１８が高保磁力膜１６と隣接していればよく、Co系硬
磁性膜２０は高保磁力膜１６と隣接していても、また隣
接していなくてもよい。また特に、新庄型の多層膜１７
を用いる場合には、図１３に示すように、高保磁力膜で
あるCo系硬磁性膜２０が高保磁力膜１６と共に下地層１
２としてアモルファスCoZrNb膜を有することによって、
さらに良好な軟磁性、高感度のＭＲセンサが得られる。
また、このような効果があるため、例えば図１４に示す
ように、新庄型の多層膜１７の上側に高保磁力膜１３を
形成する場合（図９に示した構造）に、さらにCo系硬磁
性膜２０の下地層１２としてアモルファスCoZrNb膜を追
加形成してもよい。

【００４５】また、図１５にスピンバルブ型の多層膜２
１を用いたＭＲセンサを示す。この際には、信号磁界に
感知する軟磁性膜２２が高保磁力膜１３と隣接していれ
ばよく、反強磁性膜２５と接する軟磁性膜２４は高保磁
力膜１３と隣接していても、また隣接していなくてもよ
い。

【００４６】実施例４図１６は、本発明の一実施例によるＭＲセンサの概略構
成を示す断面図である。基板１１上には、下地層１２と
して膜厚10nmのアモルファスCoZrNb膜が形成されてお
り、その上には高保磁力膜１３として膜厚15nmのCoPt膜
が成膜されている。高保磁力膜１３上には、磁気的絶縁
膜２６としての膜厚10nmの SiO₂膜を介して、信号磁界
検出膜となるＭＲ膜１４として膜厚20nmのNiFe膜が形成
されている。さらに、その上にはリード１５として厚さ
200nmのCu層が形成されている。

【００４７】上記構成のＭＲセンサは、例えば以下に示
すような方法により作製される。すなわち、まず基板１
１上に下地層１２としてアモルファスCoZrNb膜、高保磁
力膜１３としてCoPt膜、磁気的絶縁膜２６として SiO₂
膜およびＭＲ膜１４としてNiFe膜を順に成膜する。次い
で、ＭＲ膜１４上に所望のセンサ部形状に応じてレジス
トを形成した後、イオンエッチング等により上記積層膜
を一括してパターニングする。レジストを除去した後、
リード１５としてCu層をリフトオフ法で成膜およびパタ
ーニングすることによって、図１６に示すＭＲセンサが
得られる。このようにして得られたＭＲセンサは、高保
磁力膜１３の下地層１２としてアモルファスCoZrNb膜を
用いているため、高保磁力膜１３の面内配向性を高める
ことができ、よって磁界検出感度を低下させることな
く、ノイズを有効に除去することができる。さらに、従
来は50〜 500nmの厚さの磁気的絶縁膜２６が必要であっ
たが、高保磁力膜１３の膜面垂直方向磁化成分を抑制で
きることから、磁気的絶縁膜２６の膜厚を50nm以下とす
ることができ、これにより高保磁力膜１３端部からＭＲ
膜１４へのバイアス磁界印加を有効に行うことが可能と
なる。

【００４８】なお、図１６に示したＭＲセンサは、信号
磁界検出膜としての単層のＭＲ膜１４を用いた例である
が、人工格子型、新庄型、あるいはスピンバルブ型等に
おける強磁性膜を信号磁界検出膜とする場合において
も、同様な効果が得られる。この際には、信号磁界に感
知する強磁性膜を下方に、すなわち磁気的絶縁膜２６側
に配置することが好ましい。

【００４９】なお、上記各実施例においては、高保磁力
膜の下地層としてアモルファスCoZrNb膜を用いた例につ
いて説明したが、これ以外のアモルファス強磁性膜、微
結晶強磁性膜、アモルファスCo系非磁性膜、微結晶Co系
非磁性膜を用いた場合においても、同様な効果を得るこ
とができる。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁気セン
サによれば、高保磁力膜の磁化の膜面垂直方向成分を抑
制することが可能となるため、軟磁気特性や感度等に悪
影響を及ぼす漏れ磁界の発生を防止することができる。
従って、例えば磁気抵抗効果型センサにおいては、磁界
検出感度を低下させることなく、例えばノイズを有効に
除去することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による下地層上に成膜した高保磁力膜
のＸ線回折結果を示す図である。

【図２】下地層を形成することなく成膜した高保磁力
膜のＸ線回折結果を示す図である。

【図３】本発明の一実施例によるＭＲセンサの構成を
示す断面図である。

【図４】図３に示すＭＲセンサの作製工程を示す断面
図である。

【図５】図３に示すＭＲセンサの変形例を示す断面図
である。

【図６】図３に示すＭＲセンサの他の変形例を示す断
面図である。

【図７】本発明の他の実施例によるＭＲセンサの構成
を示す断面図である。

【図８】図７に示すＭＲセンサの作製工程を示す断面
図である。

【図９】図７に示すＭＲセンサの変形例を示す断面図
である。

【図１０】図７に示すＭＲセンサの他の変形例を示す
断面図である。

【図１１】本発明のさらに他の実施例によるＭＲセン
サの構成を示す断面図である。

【図１２】図１１に示すＭＲセンサの作製工程を示す
断面図である。

【図１３】図１１に示すＭＲセンサの変形例を示す断
面図である。

【図１４】図１３に示すＭＲセンサの変形例を示す断
面図である。

【図１５】図１１に示すＭＲセンサの他の変形例を示
す断面図である。

【図１６】本発明のさらに他の実施例によるＭＲセン
サの構成を示す断面図である。

【図１７】従来のＭＲセンサにおける漏れ磁界発生状
態を説明するための図である。

【図１８】従来の他のＭＲセンサにおける漏れ磁界発
生状態を説明するための図である。

【符号の説明】

１１……基板１２……下地層１３……高保磁力膜１４……ＭＲ膜１７、２１……多層膜

フロントページの続き (72)発明者大沢裕一神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者橋本進神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地株式会社東芝研究開発センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】信号磁界検出膜と、前記信号磁界検出膜
に近接または隣接して形成された高保磁力膜とを具備す
る磁気センサにおいて、前記高保磁力膜の下地層として、アモルファス相を主構
成相とする強磁性膜またはCo系非磁性膜を有することを
特徴とする磁気センサ。