JPH10335714A - Magnetoresistance effect element - Google Patents
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- JPH10335714A JPH10335714A JP9147661A JP14766197A JPH10335714A JP H10335714 A JPH10335714 A JP H10335714A JP 9147661 A JP9147661 A JP 9147661A JP 14766197 A JP14766197 A JP 14766197A JP H10335714 A JPH10335714 A JP H10335714A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、外部磁界を検出す
るための磁気抵抗効果膜と、磁気抵抗効果膜の磁区を制
御するための磁区制御膜とを備える磁気抵抗効果素子に
関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetoresistive element having a magnetoresistive film for detecting an external magnetic field and a magnetic domain control film for controlling magnetic domains of the magnetoresistive film.
【０００２】[0002]
【従来の技術】磁気抵抗効果素子は、外部磁界の印加に
より生ずる磁気抵抗効果膜の磁気抵抗の変化を検出する
ことにより、磁界強度及びその変化を測定する素子であ
り、感度が高いことから、ハードディスク装置の再生ヘ
ッド等として検討されている。2. Description of the Related Art A magnetoresistive element is an element for measuring a magnetic field strength and its change by detecting a change in the magnetoresistance of a magnetoresistive film caused by application of an external magnetic field. It is being studied as a reproducing head of a hard disk device.
【０００３】磁気抵抗効果膜としては、ＮｉＦｅなどの
異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）効果を示す膜や、強磁性層と
非磁性導電層とを積層した構造を有する、ＡＭＲ膜より
も高い感度を示す巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果を示す膜
が知られている。As a magnetoresistive film, a film exhibiting an anisotropic magnetoresistive (AMR) effect such as NiFe, or having a structure in which a ferromagnetic layer and a nonmagnetic conductive layer are laminated, has higher sensitivity than an AMR film. Films exhibiting the giant magnetoresistance (GMR) effect shown are known.
【０００４】これらの磁気抵抗効果膜において、外部磁
界が印加されると、磁気抵抗効果膜の磁化状態が変化
し、これに伴い磁気抵抗効果膜の磁性層内に磁区が発生
し、この磁区が移動すると、磁気抵抗が不連続に変化
し、いわゆるバルクハウゼンノイズが生じることが知ら
れている。このようなバルクハウゼンノイズの発生の原
因となる磁区の発生及び移動を抑制するため、磁気抵抗
効果膜の側方に磁区制御層を設けることにより磁気抵抗
効果膜にバイアス磁界を印加し、これによってバルクハ
ウゼンノイズの発生を抑制する方法が従来より一般的に
行われている。In these magnetoresistive films, when an external magnetic field is applied, the magnetization state of the magnetoresistive film changes, and accordingly, magnetic domains are generated in the magnetic layer of the magnetoresistive film. It is known that when it moves, the magnetic resistance changes discontinuously, and so-called Barkhausen noise occurs. In order to suppress the generation and movement of magnetic domains that cause such Barkhausen noise, a bias magnetic field is applied to the magnetoresistive film by providing a magnetic domain control layer on the side of the magnetoresistive film. Conventionally, a method of suppressing the occurrence of Barkhausen noise has been generally performed.
【０００５】磁区制御膜は、一般に、作製時に磁場を印
加して、検出対象となる外部磁界と垂直な方向に磁化さ
れる。磁気抵抗効果膜は、このような磁区制御膜のバイ
アス磁界により、安定な単磁区構造となり、磁区の発生
が抑制される。Generally, a magnetic domain control film is magnetized in a direction perpendicular to an external magnetic field to be detected by applying a magnetic field at the time of fabrication. The magnetoresistive film has a stable single magnetic domain structure due to the bias magnetic field of the magnetic domain control film, and generation of magnetic domains is suppressed.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
素子動作時には、外部磁界が磁区制御膜にも印加され、
この外部磁界は、磁区制御膜の磁化方向に対し垂直な方
向であるため、磁区制御膜の磁化方向が乱れ、この結
果、バルクハウゼンノイズの抑制効果が減少し、バルク
ハウゼンノイズが発生するという問題があった。However, during actual device operation, an external magnetic field is also applied to the magnetic domain control film,
Since this external magnetic field is in a direction perpendicular to the magnetization direction of the magnetic domain control film, the magnetization direction of the magnetic domain control film is disturbed. As a result, the effect of suppressing Barkhausen noise is reduced, and Barkhausen noise is generated. was there.
【０００７】本発明の目的は、外部磁界による磁区制御
膜の磁化方向の乱れを低減し、素子動作時のバルクハウ
ゼンノイズの発生を抑制することができる磁気抵抗効果
素子を提供することにある。An object of the present invention is to provide a magnetoresistive element capable of reducing disturbance of the magnetization direction of a magnetic domain control film due to an external magnetic field and suppressing the occurrence of Barkhausen noise during element operation.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明の磁気抵抗効果素
子は、外部磁界を検出するための磁気抵抗効果膜と、外
部磁界の検出磁界方向に対し略垂直方向であってかつ膜
面に沿う方向に磁化された、磁気抵抗効果膜の磁区を制
御するための磁区制御膜とを備え、磁区制御膜の磁気モ
ーメントを、上記磁化方向に整列させる形状異方性が磁
区制御膜に付与されていることを特徴としている。A magnetoresistive element according to the present invention has a magnetoresistive film for detecting an external magnetic field, and a direction substantially perpendicular to the direction of the detected magnetic field of the external magnetic field and along the film surface. A magnetic domain control film for controlling the magnetic domain of the magnetoresistive film, which is magnetized in the direction, and imparts shape anisotropy to the magnetic domain control film to align the magnetic moment of the magnetic domain control film with the magnetization direction. It is characterized by having.
【０００９】本発明に従う好ましい実施形態の一つにお
いては、磁区制御膜の磁化方向の長さを、磁化方向に対
し垂直な方向の長さよりも長くすることにより、磁区制
御膜に上記形状異方性が付与されている。磁区制御膜の
磁化方向の長さは、さらに好ましくは、磁化方向に対し
垂直な方向の長さの２倍以上に設定される。In one preferred embodiment according to the present invention, by making the length of the magnetization direction of the magnetic domain control film longer than the length in the direction perpendicular to the magnetization direction, the shape of the magnetic domain control film is anisotropic. Is given. The length of the magnetization direction of the magnetic domain control film is more preferably set to be twice or more the length in the direction perpendicular to the magnetization direction.
【００１０】本発明に従う好ましい他の実施形態におい
ては、磁区制御膜に、磁化方向に延びる溝を形成するこ
とにより、上記形状異方性が付与されている。磁化方向
に延びる溝は、磁区制御膜の一方端から他方端に到達す
る貫通溝であってもよいし、磁区制御膜の一部を磁化方
向に延びるように切り欠いた溝であってもよい。In another preferred embodiment according to the present invention, the shape anisotropy is imparted by forming a groove extending in the magnetization direction in the magnetic domain control film. The groove extending in the magnetization direction may be a through groove extending from one end to the other end of the magnetic domain control film, or may be a groove in which a part of the magnetic domain control film is cut out so as to extend in the magnetization direction. .
【００１１】本発明において、磁区制御膜は、例えば、
硬磁性材料からなる硬磁性層から形成される。このよう
な硬磁性材料としては、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＰｔなどが
挙げられる。In the present invention, the magnetic domain control film is, for example,
It is formed from a hard magnetic layer made of a hard magnetic material. Examples of such a hard magnetic material include CoCrPt and CoPt.
【００１２】また磁区制御膜は、反強磁性層と軟磁性層
の積層構造から形成されていてもよい。反強磁性層とし
ては、例えば、ＮｉＭｎ、ＦｅＭｎ、ＮｉＯ、ＩｒＭ
ｎ、ＰｔＭｎ、ＰｄＰｔＭｎなどが挙げられる。また、
軟磁性層としては、例えば、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｒ、
ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢなどが挙げられ
る。Further, the magnetic domain control film may be formed of a laminated structure of an antiferromagnetic layer and a soft magnetic layer. As the antiferromagnetic layer, for example, NiMn, FeMn, NiO, IrM
n, PtMn, PdPtMn and the like. Also,
As the soft magnetic layer, for example, NiFe, NiFeCr,
NiFeCo, CoFe, CoFeB, and the like.
【００１３】磁区制御膜が、反強磁性層と軟磁性層の積
層構造から形成される場合、反強磁性層と軟磁性層の界
面に凹凸が形成され、凹部及び凸部が磁化方向に延びる
ように形成されることにより、磁区制御膜に上記形状異
方性が付与されていてもよい。また、本発明において、
形状異方性は、上記複数の方法を組み合わせて付与され
ていてもよい。When the magnetic domain control film is formed of a laminated structure of an antiferromagnetic layer and a soft magnetic layer, irregularities are formed at the interface between the antiferromagnetic layer and the soft magnetic layer, and the concave and convex portions extend in the direction of magnetization. By being formed as described above, the magnetic domain control film may be provided with the shape anisotropy. In the present invention,
The shape anisotropy may be provided by combining the above-described methods.
【００１４】本発明における磁気抵抗効果膜は、磁気抵
抗効果を示す磁性膜であれば特に限定されるものではな
く、例えば、ＡＭＲ効果膜やＧＭＲ効果膜を用いること
ができる。ＧＭＲ膜としては、強磁性層／非磁性導電
層／強磁性層／反強磁性層を基本構成単位とするスピン
バルブ型の積層膜、強磁性層／非磁性導電層／強磁性
層を基本構成単位とし強磁性層が互いに保磁力の異なる
保磁力差型の積層膜、及び強磁性層／非磁性導電層を
多数回繰り返し積層した人工格子型の積層膜などが挙げ
られる。また、Ｃｕ、Ａｇなどの非磁性導電層中に、Ｃ
ｏ、Ｆｅなどの強磁性粒子を分散させた粒子ＧＭＲ効果
膜を用いることもできる。The magnetoresistive film of the present invention is not particularly limited as long as it is a magnetic film exhibiting a magnetoresistive effect. For example, an AMR effect film or a GMR effect film can be used. As the GMR film, a spin-valve type laminated film having a ferromagnetic layer / non-magnetic conductive layer / ferromagnetic layer / antiferromagnetic layer as a basic structural unit, and a ferromagnetic layer / non-magnetic conductive layer / ferromagnetic layer as a basic structure As a unit, a laminated film of a coercive force difference type in which ferromagnetic layers differ from each other in a coercive force, an artificial lattice type laminated film in which a ferromagnetic layer / a nonmagnetic conductive layer is repeatedly laminated many times, and the like. In a nonmagnetic conductive layer of Cu, Ag, etc., C
A particle GMR effect film in which ferromagnetic particles such as o and Fe are dispersed can also be used.
【００１５】本発明において、磁区制御膜が設けられる
位置は、磁気抵抗効果膜の磁区を制御するため、磁気抵
抗効果膜にバイアス磁界を印加することができる位置で
あれば特に限定されない。一般には、一対の磁区制御膜
が、磁気抵抗効果膜を挟むようにその側方の両側に設け
られる。In the present invention, the position at which the magnetic domain control film is provided is not particularly limited as long as a bias magnetic field can be applied to the magnetoresistive film in order to control the magnetic domains of the magnetoresistive film. In general, a pair of magnetic domain control films are provided on both sides of the magnetoresistive film so as to sandwich the magnetoresistive film.
【００１６】本発明によれば、磁区制御膜の磁気モーメ
ントを、外部磁界の検出磁界方向に対し略垂直方向であ
ってかつ膜面に沿う方向に整列させるような形状異方性
が、磁区制御膜に付与されている。このため、素子動作
時に、外部磁界が磁区制御膜の磁化方向と略垂直方向に
印加されても、磁区制御部における磁化の乱れを少なく
することができる。従って、素子動作時におけるバルク
ハウゼンノイズの発生を抑制することができる。According to the present invention, the shape anisotropy that aligns the magnetic moment of the magnetic domain control film in a direction substantially perpendicular to the direction of the detected magnetic field of the external magnetic field and along the film surface is controlled. Applied to the membrane. For this reason, even when an external magnetic field is applied in a direction substantially perpendicular to the magnetization direction of the magnetic domain control film during element operation, disturbance of magnetization in the magnetic domain control unit can be reduced. Therefore, generation of Barkhausen noise during operation of the element can be suppressed.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】図１は、本発明に従う一実施例の
磁気抵抗効果素子を示す斜視図である。図１を参照し
て、磁気抵抗効果膜１の側方の両側には、磁区制御膜１
０が設けられている。磁気抵抗効果膜１は、ＮｉＦｅＣ
ｒ（膜厚１３０Å）からなる横バイアス膜（ＳＡＬ膜）
２、Ｔａ（膜厚１２０Å）からなる磁気分離膜３、Ｎｉ
Ｆｅ（膜厚１８０Å）からなる磁性膜４、及びＴａ（膜
厚４０Å）からなる保護膜５をこの順序で積層すること
により構成されている。なお、各薄膜はＲＦスパッタリ
ング法により形成されている。FIG. 1 is a perspective view showing a magnetoresistive element according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a magnetic domain control film 1 is provided on both sides of the magnetoresistive effect film 1.
0 is provided. The magnetoresistive film 1 is made of NiFeC
Lateral bias film (SAL film) made of r (thickness 130 °)
2. Magnetic separation film 3, made of Ta (film thickness 120 °), Ni
The magnetic film 4 made of Fe (film thickness 180 °) and the protective film 5 made of Ta (film thickness 40 °) are stacked in this order. Each thin film is formed by an RF sputtering method.
【００１８】磁区制御膜１０は、ＮｉＭｎ（膜厚３００
Å）からなる反強磁性層１１の上にＮｉＦｅ（膜厚１０
０Å）からなる軟磁性層１２を積層することにより構成
されている。なお、これらの層はＲＦスパッタリング法
により形成されている。The magnetic domain control film 10 is made of NiMn (thickness 300
Ｎｉ) on the antiferromagnetic layer 11 made of
0 °). Note that these layers are formed by an RF sputtering method.
【００１９】磁区制御膜１０は、図１に矢印Ａで示す方
向に磁化されている。この磁化方向Ａは、磁気抵抗効果
膜１が検出する外部磁界の検出磁界方向Ｂと略垂直な方
向である。このように磁化された磁区制御膜１０によ
り、磁気抵抗効果膜１にバイアス磁界が印加され、磁気
抵抗効果膜が単磁区構造となるように磁区制御されてい
る。The magnetic domain control film 10 is magnetized in a direction indicated by an arrow A in FIG. The magnetization direction A is a direction substantially perpendicular to the detection magnetic field direction B of the external magnetic field detected by the magnetoresistive film 1. A bias magnetic field is applied to the magnetoresistive film 1 by the magnetic domain control film 10 magnetized in this way, and the magnetic domains are controlled so that the magnetoresistive film has a single magnetic domain structure.
【００２０】本実施例において、磁区制御膜１０の長手
方向（磁化方向）の長さｄは、磁区制御膜１０の幅ｗよ
りも長くなるように設定されており、幅ｗの２倍となる
ように長さｄが設定されている。本実施例では、磁化方
向Ａの長さを、幅ｗよりも長くすることにより、磁区制
御膜１０に形状異方性が付与されている。このような形
状異方性により、外部磁場がＢ方向に印加されても、磁
区制御膜１０において磁化方向の乱れが少なくなり、バ
ルクハウゼンノイズの発生を抑制することができる。In this embodiment, the length d of the magnetic domain control film 10 in the longitudinal direction (magnetization direction) is set to be longer than the width w of the magnetic domain control film 10, and is twice as large as the width w. Is set as described above. In this embodiment, the magnetic domain control film 10 is given shape anisotropy by making the length of the magnetization direction A longer than the width w. Due to such shape anisotropy, even when an external magnetic field is applied in the B direction, disturbance of the magnetization direction in the magnetic domain control film 10 is reduced, and Barkhausen noise can be suppressed.
【００２１】図２は、本発明に従う他の実施例の磁気抵
抗効果素子を示す斜視図である。磁気抵抗効果膜１は図
１に示す実施例と同様に構成されている。磁区制御膜２
０は、図１に示す実施例の磁区制御膜１０と同様に、反
強磁性層２１の上に軟磁性層２２を積層することにより
構成されており、さらにこの実施例では、磁化方向に延
びる溝２３及び２４が形成されている。本実施例の磁区
制御膜２０は、図１に示す実施例と同様に、磁化方向の
長さが幅の２倍となるように設定されている。従って、
このような寸法形状とすることにより形状異方性が付与
されており、さらに磁化方向に延びる溝２３及び２４が
形成されることにより、形状異方性が付与されている。
従って、図１に示す実施例よりも大きな度合いで形状異
方性が付与されている。FIG. 2 is a perspective view showing a magnetoresistive element of another embodiment according to the present invention. The magnetoresistive film 1 has the same configuration as the embodiment shown in FIG. Magnetic domain control film 2
0 is formed by laminating a soft magnetic layer 22 on an antiferromagnetic layer 21, similarly to the magnetic domain control film 10 of the embodiment shown in FIG. 1, and further extends in the magnetization direction in this embodiment. Grooves 23 and 24 are formed. The magnetic domain control film 20 of the present embodiment is set so that the length in the magnetization direction is twice the width, as in the embodiment shown in FIG. Therefore,
Shape anisotropy is imparted by adopting such dimensions and shape, and shape anisotropy is imparted by forming grooves 23 and 24 extending in the magnetization direction.
Therefore, the shape anisotropy is given to a greater degree than in the embodiment shown in FIG.
【００２２】本実施例においては、溝２３及び２４が磁
区制御膜２０の上方端から下方端に貫通するように形成
されており、反強磁性層２１及び軟磁性層２２の両方に
溝２３及び２４が形成されている。このような溝２３及
び２４の形成により反強磁性層２１及び軟磁性層２２が
ストライプ状部分として形成され、これらのストライプ
状部分は、その幅が小さくなるため、幅に対する長さの
比率がさらに大きくなる。従って、より大きな形状異方
性を付与することができる。In this embodiment, the grooves 23 and 24 are formed so as to penetrate from the upper end to the lower end of the magnetic domain control film 20, and the grooves 23 and 24 are formed in both the antiferromagnetic layer 21 and the soft magnetic layer 22. 24 are formed. By forming such grooves 23 and 24, the antiferromagnetic layer 21 and the soft magnetic layer 22 are formed as stripe-shaped portions, and since the width of these stripe-shaped portions is reduced, the ratio of the length to the width is further increased. growing. Therefore, greater shape anisotropy can be provided.
【００２３】図２に示す実施例では、反強磁性層２１及
び軟磁性層２２の両方に溝２３及び２４を形成している
が、どちらか一方にのみ溝２３及び２４を形成しても、
形状異方性を付与することができる。また反強磁性層２
１または軟磁性層２２を深さ方向に部分的に切り欠いた
ような溝であっても、同様に形状異方性を付与すること
ができる。In the embodiment shown in FIG. 2, the grooves 23 and 24 are formed in both the antiferromagnetic layer 21 and the soft magnetic layer 22, but even if the grooves 23 and 24 are formed in only one of them,
Shape anisotropy can be imparted. Antiferromagnetic layer 2
Shape anisotropy can also be imparted to a groove in which one or the soft magnetic layer 22 is partially cut out in the depth direction.
【００２４】図３は、本発明に従うさらに他の実施例の
磁気抵抗効果膜を示す斜視図である。本実施例における
磁気抵抗効果膜１も、図１に示す実施例及び図２に示す
実施例と同様に構成されている。磁区制御膜３０は、図
１に示す実施例及び図２に示す実施例と同様に、反強磁
性層３１の上に軟磁性層３２を積層した構造を有してい
るが、その界面には凹凸が形成されており、凸部３３及
び３４並びに凹部３５が形成されている。これらの凸部
３３及び３４並びに凹部３５は、磁区制御膜３０の磁化
方向に延びるように形成されている。FIG. 3 is a perspective view showing a magnetoresistive film of another embodiment according to the present invention. The magnetoresistive film 1 in this embodiment is also configured in the same manner as the embodiment shown in FIG. 1 and the embodiment shown in FIG. The magnetic domain control film 30 has a structure in which a soft magnetic layer 32 is laminated on an antiferromagnetic layer 31, as in the embodiment shown in FIG. 1 and the embodiment shown in FIG. Irregularities are formed, and convex portions 33 and 34 and concave portions 35 are formed. These convex portions 33 and 34 and concave portion 35 are formed so as to extend in the magnetization direction of the magnetic domain control film 30.
【００２５】本実施例の磁区制御膜３０も、図１に示す
実施例及び図２に示す実施例と同様に、磁化方向の長さ
が幅の２倍となるように設定されており、これによって
形状異方性が付与されている。本実施例では、さらに反
強磁性層３１と軟磁性層３２の界面に形成された磁化方
向の延びる凸部３３及び３４並びに凹部３５によって
も、形状異方性が付与されている。従って、図１に示す
実施例よりも大きな度合いで形状異方性が付与されてい
る。The magnetic domain control film 30 of this embodiment is also set such that the length in the magnetization direction is twice the width, similarly to the embodiment shown in FIG. 1 and the embodiment shown in FIG. Gives shape anisotropy. In the present embodiment, the shape anisotropy is further provided by the protrusions 33 and 34 and the recess 35 extending in the magnetization direction formed at the interface between the antiferromagnetic layer 31 and the soft magnetic layer 32. Therefore, the shape anisotropy is given to a greater degree than in the embodiment shown in FIG.
【００２６】図４〜図６は、図１に示す実施例の磁気抵
抗効果膜を製造する工程を示す図である。左側は平面図
を示しており、右側は断面図を示している。なお、断面
図は平面図における一点鎖線に沿う断面図である。FIGS. 4 to 6 are views showing steps of manufacturing the magnetoresistive film of the embodiment shown in FIG. The left side shows a plan view, and the right side shows a cross-sectional view. The cross-sectional view is a cross-sectional view taken along a dashed line in the plan view.
【００２７】図４（ａ）を参照して、アルチックまたは
シリコンなどからなる基板４０の上に、磁気抵抗効果膜
１を、例えばＲＦスパッタリング法により形成する。磁
気抵抗効果膜１は、図１を参照して説明したように、横
バイアス膜、磁気分離膜、磁性膜及び保護膜を積層した
積層膜である。Referring to FIG. 4A, a magnetoresistive film 1 is formed on a substrate 40 made of AlTiC or silicon, for example, by an RF sputtering method. As described with reference to FIG. 1, the magnetoresistive film 1 is a laminated film in which a lateral bias film, a magnetic separation film, a magnetic film, and a protective film are laminated.
【００２８】図４（ｂ）を参照して、次に、レジスト膜
４１を、フォトリソグラフィ法を用い平面図に示すよう
なパターン形状で形成する。図４（ｃ）を参照して、次
に、レジスト膜４１をマスクとして磁気抵抗効果膜１を
エッチング除去し所定のパターン形状とする。Referring to FIG. 4B, a resist film 41 is formed in a pattern shape as shown in a plan view by photolithography. Next, referring to FIG. 4C, the resistive film 41 is used as a mask to remove the magnetoresistive effect film 1 by etching to form a predetermined pattern.
【００２９】図５（ｄ）を参照して、次に、全面に磁区
制御膜１０を形成する。断面図に示すように、レジスト
膜４１が存在する部分はレジスト膜４１の上に磁区制御
膜１０が形成され、レジスト膜４１が存在しない部分に
は基板４０上に磁区制御膜１０が形成される。Next, referring to FIG. 5D, a magnetic domain control film 10 is formed on the entire surface. As shown in the cross-sectional view, the domain control film 10 is formed on the resist film 41 where the resist film 41 is present, and the magnetic domain control film 10 is formed on the substrate 40 where the resist film 41 is not present. .
【００３０】図５（ｅ）を参照して、次に、レジスト膜
４１を除去し、いわゆるリフトオフ法によりレジスト膜
４１上の磁区制御膜１０を取り除く。図５（ｆ）を参照
して、次に、平面図に示すようなパターン形状のレジス
ト膜４２を形成する。このレジスト膜４２は、磁気抵抗
効果膜１及び磁区制御膜１０を最終的に形成する領域の
上に形成する。Next, referring to FIG. 5E, the resist film 41 is removed, and the magnetic domain control film 10 on the resist film 41 is removed by a so-called lift-off method. Next, referring to FIG. 5F, a resist film 42 having a pattern shape as shown in a plan view is formed. This resist film 42 is formed on a region where the magnetoresistive film 1 and the magnetic domain control film 10 are finally formed.
【００３１】図５（ｇ）を参照して、レジスト膜４２を
マスクとして、それ以外の領域をエッチング除去する。
図６（ｈ）を参照して、レジスト膜４２を除去すること
により、所定の領域に磁気抵抗効果膜１及び磁区制御膜
１０が形成された状態となる。Referring to FIG. 5G, using the resist film 42 as a mask, the other region is etched away.
Referring to FIG. 6H, by removing the resist film 42, the magnetoresistive film 1 and the magnetic domain control film 10 are formed in predetermined regions.
【００３２】図６（ｉ）を参照して、次に、平面図に示
すようなパターン形状のレジスト膜４３を形成する。図
６（ｊ）を参照して、次に、全面に電極層を形成した
後、レジスト膜４３を除去し、リフトオフ法により、所
定の箇所に電極層４５を形成する。なお、ここでは、電
極層として、Ｒｕ層（膜厚１００Å）／Ｗ層（膜厚１０
００Å）／Ｒｕ層（膜厚１００Å）を積層した構造のも
のを形成する。Referring to FIG. 6I, a resist film 43 having a pattern shape as shown in a plan view is formed. Next, referring to FIG. 6J, after forming an electrode layer on the entire surface, the resist film 43 is removed, and an electrode layer 45 is formed at a predetermined location by a lift-off method. Here, as an electrode layer, a Ru layer (thickness 100 °) / W layer (thickness 10)
00Å) / Ru layer (100Å) is formed.
【００３３】以上のようにして、図１に示す磁気抵抗効
果素子に電極を設けた構造の素子が得られる。図７〜図
９は、図２に示す実施例の磁気抵抗効果素子を製造する
工程を示す図であり、左側が平面図、右側が断面図であ
る。なお、断面図は、平面図の一点鎖線に沿う断面図で
ある。As described above, an element having a structure in which electrodes are provided on the magnetoresistive element shown in FIG. 1 is obtained. 7 to 9 are views showing the steps of manufacturing the magnetoresistive element of the embodiment shown in FIG. 2, wherein the left side is a plan view and the right side is a sectional view. The cross-sectional view is a cross-sectional view taken along a dashed line in a plan view.
【００３４】図７（ａ）に示すように、基板４０の全面
上に磁気抵抗効果膜１を形成する。図７（ｂ）に示すよ
うに、フォトリソグラフィ法を用いて、平面図に示すよ
うな所定のパターン形状のレジスト膜５１を磁気抵抗効
果膜１の上に形成する。As shown in FIG. 7A, the magnetoresistive film 1 is formed on the entire surface of the substrate 40. As shown in FIG. 7B, a resist film 51 having a predetermined pattern as shown in a plan view is formed on the magnetoresistive film 1 by using a photolithography method.
【００３５】図７（ｃ）に示すように、レジスト膜５１
をマスクとして、それ以外の領域の磁気抵抗効果膜１を
エッチング除去する。図８（ｄ）に示すように、磁区制
御膜２０を全面に形成する。レジスト膜５１が存在する
箇所においては、レジスト膜５１の上に磁区制御膜２０
が形成され、レジスト膜５１が存在しない箇所において
は、基板４０の上に磁区制御膜２０が形成される。As shown in FIG. 7C, a resist film 51 is formed.
Is used as a mask to etch away the magnetoresistive effect film 1 in other areas. As shown in FIG. 8D, a magnetic domain control film 20 is formed on the entire surface. Where the resist film 51 exists, the magnetic domain control film 20 is formed on the resist film 51.
Is formed, and the magnetic domain control film 20 is formed on the substrate 40 in a portion where the resist film 51 does not exist.
【００３６】図８（ｅ）に示すように、レジスト膜５１
を除去し、リストオフ法により、レジスト膜５１上の磁
区制御膜２０を除去する。図８（ｆ）に示すように、平
面図に示すような所定のパターン形状のレジスト膜５２
をフォトリソグラフィ法により形成する。As shown in FIG. 8E, a resist film 51 is formed.
Is removed, and the magnetic domain control film 20 on the resist film 51 is removed by a wrist-off method. As shown in FIG. 8F, a resist film 52 having a predetermined pattern shape as shown in a plan view.
Is formed by a photolithography method.
【００３７】図８（ｇ）に示すように、レジスト膜５２
をマスクとして、それ以外の領域をエッチング除去す
る。図９（ｈ）に示すように、レジスト膜５２を除去す
ることにより、磁気抵抗効果膜１及び磁区制御膜２０が
基板４０上の所定箇所に所定の形状で形成された状態と
なる。As shown in FIG. 8G, a resist film 52 is formed.
Is used as a mask to etch away other areas. As shown in FIG. 9H, by removing the resist film 52, the magnetoresistive film 1 and the magnetic domain control film 20 are formed in a predetermined shape on the substrate 40 in a predetermined shape.
【００３８】図９（ｉ）に示すように、平面図に示すよ
うなパターン形状のレジスト膜５３をフォトリソグラフ
ィ法により形成する。図９（ｊ）に示すように、全面に
電極層を形成した後、レジスト膜５３を取り除き、リフ
トオフ法により、所定のパターン形状の電極層５５を形
成する。As shown in FIG. 9I, a resist film 53 having a pattern shape as shown in a plan view is formed by photolithography. As shown in FIG. 9J, after forming an electrode layer on the entire surface, the resist film 53 is removed, and an electrode layer 55 having a predetermined pattern is formed by a lift-off method.
【００３９】以上の工程により、図２に示す実施例の磁
気抵抗効果素子に電極を設けた素子が得られる。図３に
示す実施例の磁気抵抗効果素子は、磁区制御膜３０の製
造工程において、反強磁性層３１を形成した後、上述の
ようなレジスト材料を用いるフォトリソグラフィ法とエ
ッチング技術を用いることにより、反強磁性層３１の所
定箇所を所定の深さまでエッチング除去し、反強磁性層
３１に凸部３３及び３４及び凹部３５を形成した後、そ
の上に軟磁性層３２を積層させることにより、製造する
ことができる。Through the above steps, an element having electrodes provided on the magnetoresistive element of the embodiment shown in FIG. 2 is obtained. In the magnetoresistive element of the embodiment shown in FIG. 3, after forming the antiferromagnetic layer 31 in the manufacturing process of the magnetic domain control film 30, the photolithography method using the above-described resist material and the etching technique are used. By etching and removing a predetermined portion of the antiferromagnetic layer 31 to a predetermined depth, forming the convex portions 33 and 34 and the concave portion 35 on the antiferromagnetic layer 31, and then laminating the soft magnetic layer 32 thereon, Can be manufactured.
【００４０】上記の各実施例の製造方法は、一例として
挙げたものにすぎず、他の製造方法により製造すること
もできる。図１０は、図２に示す実施例の磁気抵抗効果
素子の磁界−電圧特性を示す図である。また図１１は、
比較例の磁気抵抗効果素子の磁界−電圧特性を示す図で
ある。図１０及び図１１において縦軸は任意単位であ
る。比較例の磁気抵抗効果素子は、図１に示す実施例の
構造の磁気抵抗効果素子において、磁区制御部１０の幅
ｗと磁化方向の長さｄを同じ長さにしたものである。図
１０と図１１の比較から明らかなように、本発明に従う
実施例の磁気抵抗効果素子においては、バルクハウゼン
ノイズの発生が抑制されており、素子出力の線形性が向
上していることがわかる。The manufacturing method of each of the above embodiments is merely an example, and other manufacturing methods can be used. FIG. 10 is a diagram showing the magnetic field-voltage characteristics of the magnetoresistive element of the embodiment shown in FIG. FIG.
FIG. 7 is a diagram illustrating a magnetic field-voltage characteristic of a magnetoresistive element of a comparative example. 10 and 11, the vertical axis is an arbitrary unit. The magnetoresistive element of the comparative example is the same as the magnetoresistive element of the embodiment shown in FIG. 1 except that the width w of the magnetic domain control unit 10 and the length d of the magnetization direction are the same. As is clear from the comparison between FIG. 10 and FIG. 11, in the magnetoresistive effect element according to the example according to the present invention, the generation of Barkhausen noise is suppressed, and the linearity of the element output is improved. .
【００４１】本発明の磁気抵抗効果素子は、上記各実施
例の磁気抵抗効果素子の構造及び材質に限定されるもの
ではなく、その他の構造及び材質を適用することができ
る。例えば、上記各実施例においては、磁区制御膜とし
て、軟磁性層と反強磁性層を積層した積層構造を例にし
て示したが、例えば、ＣｏＣｒＰｔなどの硬磁性材料か
らなる硬磁性層を磁区制御膜として形成してもよい。ま
た、上記各実施例では、磁気抵抗効果膜として、ＡＭＲ
効果膜を例示したが、スピンバルブ型などのＧＭＲ効果
膜を磁気抵抗効果膜として用いてもよいし、非磁性導電
層中に強磁性粒子を分散させた粒子ＧＭＲ効果膜を磁気
抵抗効果膜として用いてもよい。The magnetoresistance effect element of the present invention is not limited to the structure and material of the magnetoresistance effect element of each of the above embodiments, and other structures and materials can be applied. For example, in each of the above embodiments, a laminated structure in which a soft magnetic layer and an antiferromagnetic layer are laminated is shown as an example of a magnetic domain control film. For example, a hard magnetic layer made of a hard magnetic material such as CoCrPt may be used as a magnetic domain control film. It may be formed as a control film. Also, in each of the above embodiments, the AMR
Although the effect film is exemplified, a GMR effect film such as a spin valve type may be used as the magnetoresistive film, or a particle GMR effect film in which ferromagnetic particles are dispersed in a nonmagnetic conductive layer may be used as the magnetoresistive film. May be used.
【００４２】[0042]
【発明の効果】本発明の磁気抵抗効果素子は、磁区制御
膜に、磁化方向を整列させる形状異方性を付与すること
により、外部磁界による磁区制御膜の磁化方向の乱れを
低減させている。従って、素子動作時のバルクハウゼン
ノイズの発生を抑制することができ、素子出力特性に優
れた磁気抵抗効果素子とすることができる。According to the magnetoresistive element of the present invention, the magnetic domain control film is provided with shape anisotropy for aligning the magnetization direction, thereby reducing the disturbance of the magnetization direction of the magnetic domain control film due to an external magnetic field. . Accordingly, it is possible to suppress the occurrence of Barkhausen noise during the operation of the element, and it is possible to obtain a magnetoresistive element having excellent element output characteristics.
【図１】本発明に従う一実施例の磁気抵抗効果素子を示
す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing a magnetoresistive element of one embodiment according to the present invention.
【図２】本発明に従う他の実施例の磁気抵抗効果素子を
示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing a magnetoresistive element of another embodiment according to the present invention.
【図３】本発明に従うさらに他の実施例の磁気抵抗効果
素子を示す斜視図。FIG. 3 is a perspective view showing a magnetoresistive element according to still another embodiment according to the present invention.
【図４】図１に示す実施例の磁気抵抗効果素子の製造工
程を示す平面図（左側）及び断面図（右側）。4A and 4B are a plan view (left side) and a cross-sectional view (right side) showing a manufacturing process of the magnetoresistive element of the embodiment shown in FIG.
【図５】図１に示す実施例の磁気抵抗効果素子の製造工
程を示す平面図（左側）及び断面図（右側）。5A and 5B are a plan view (left side) and a cross-sectional view (right side) showing a manufacturing process of the magnetoresistive element of the embodiment shown in FIG.
【図６】図１に示す実施例の磁気抵抗効果素子の製造工
程を示す平面図（左側）及び断面図（右側）。6A and 6B are a plan view (left side) and a cross-sectional view (right side) showing a manufacturing process of the magnetoresistive element of the embodiment shown in FIG.
【図７】図２に示す実施例の磁気抵抗効果素子の製造工
程を示す平面図（左側）及び断面図（右側）。7A and 7B are a plan view (left side) and a cross-sectional view (right side) showing a manufacturing process of the magnetoresistive element of the embodiment shown in FIG.
【図８】図２に示す実施例の磁気抵抗効果素子の製造工
程を示す平面図（左側）及び断面図（右側）。8A and 8B are a plan view (left side) and a cross-sectional view (right side) showing the manufacturing process of the magnetoresistive element of the embodiment shown in FIG.
【図９】図２に示す実施例の磁気抵抗効果素子の製造工
程を示す平面図（左側）及び断面図（右側）。9A and 9B are a plan view (left side) and a cross-sectional view (right side) showing the manufacturing process of the magnetoresistive element of the embodiment shown in FIG.
【図１０】図２に示す実施例の磁気抵抗効果素子の磁界
−電圧特性を示す図。FIG. 10 is a view showing a magnetic field-voltage characteristic of the magnetoresistive element of the embodiment shown in FIG. 2;
【図１１】比較例の磁気抵抗効果素子の磁界−電圧特性
を示す図。FIG. 11 is a diagram showing a magnetic field-voltage characteristic of a magnetoresistive element of a comparative example.
１…磁気抵抗効果膜 ２…横バイアス膜 ３…磁気分離膜 ４…磁性膜 ５…保護膜 １０，２０，３０…磁区制御膜 １１，２１，３１…反強磁性層 １２，２２，３２…軟磁性層 ２３，２４…磁区制御膜に形成される溝 ３３，３４…磁区制御膜中の界面に形成される凸部 ３５…磁区制御膜中の界面に形成される凹部 ４１〜４３…レジスト膜 ４５…電極層 ５１〜５３…レジスト膜 ５５…電極層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Magnetoresistance effect film 2 ... Transverse bias film 3 ... Magnetic separation film 4 ... Magnetic film 5 ... Protective film 10,20,30 ... Magnetic domain control film 11,21,31 ... Antiferromagnetic layer 12,22,32 ... Soft Magnetic layers 23, 24 ... Grooves formed in magnetic domain control film 33, 34 ... Protrusions formed at interface in magnetic domain control film 35 ... Depressed portions formed at interface in magnetic domain control film 41-43 ... Resist film 45 ... Electrode layers 51-53 ... Resist film 55 ... Electrode layer
フロントページの続き (72)発明者 立園 史生 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 野口 仁志 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内Continued on the front page (72) Inventor Fumio Tachien 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Hitoshi Noguchi 2-5-2-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka No. Sanyo Electric Co., Ltd.
Claims (7)
膜と、前記外部磁界の検出磁界方向に対し略垂直方向で
あってかつ膜面に沿う方向に磁化された、前記磁気抵抗
効果膜の磁区を制御するための磁区制御膜とを備える磁
気抵抗効果素子であって、 前記磁区制御膜の磁気モーメントを、前記磁化方向に整
列させる形状異方性が前記磁区制御膜に付与されている
ことを特徴とする磁気抵抗効果素子。1. A magnetoresistive film for detecting an external magnetic field, wherein said magnetoresistive film is magnetized in a direction substantially perpendicular to a direction of a magnetic field detected by said external magnetic field and along a film surface. A magnetoresistive element comprising a magnetic domain control film for controlling magnetic domains, wherein the magnetic domain control film is provided with shape anisotropy for aligning a magnetic moment of the magnetic domain control film in the magnetization direction. A magnetoresistive element comprising:
を、前記磁化方向に対し垂直な方向の長さよりも長くす
ることにより、前記磁区制御膜に前記形状異方性が付与
されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗
効果素子。2. The shape anisotropy is imparted to the magnetic domain control film by making the length of the magnetic domain control film longer in a direction perpendicular to the magnetization direction. The magnetoresistance effect element according to claim 1, wherein:
を、前記磁化方向に対し垂直な方向の長さの２倍以上に
設定することにより、前記磁区制御膜に前記形状異方性
が付与されていることを特徴とする請求項１に記載の磁
気抵抗効果素子。3. The shape of the magnetic domain control film is such that the shape anisotropy is reduced by setting the length of the magnetic domain control film in the magnetization direction to be at least twice the length in the direction perpendicular to the magnetization direction. The magnetoresistive element according to claim 1, wherein the element is provided.
る溝を形成することにより、前記磁区制御膜に前記形状
異方性が付与されていることを特徴とする請求項１〜３
のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。4. The magnetic domain control film is provided with the shape anisotropy by forming a groove extending in the magnetization direction in the magnetic domain control film.
The magnetoresistive element according to any one of the above items.
れていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項
に記載の磁気抵抗効果素子。5. The magnetoresistive element according to claim 1, wherein the magnetic domain control film is formed from a hard magnetic layer.
層の積層構造から形成されていることを特徴とする請求
項１〜４のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子。6. The magnetoresistance effect element according to claim 1, wherein said magnetic domain control film is formed of a laminated structure of an antiferromagnetic layer and a soft magnetic layer.
凹凸が形成され、凹部及び凸部が前記磁化方向に延びる
ように形成されることにより、前記磁区制御膜に前記形
状異方性が付与されていることを特徴とする請求項６に
記載の磁気抵抗効果素子。7. An uneven shape is formed at an interface between the antiferromagnetic layer and the soft magnetic layer, and a concave portion and a convex portion are formed so as to extend in the magnetization direction. The magnetoresistance effect element according to claim 6, wherein the magnetoresistance effect element is provided.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9147661A JPH10335714A (en) | 1997-06-05 | 1997-06-05 | Magnetoresistance effect element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9147661A JPH10335714A (en) | 1997-06-05 | 1997-06-05 | Magnetoresistance effect element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10335714A true JPH10335714A (en) | 1998-12-18 |
Family
ID=15435418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9147661A Withdrawn JPH10335714A (en) | 1997-06-05 | 1997-06-05 | Magnetoresistance effect element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10335714A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7548400B2 (en) | 2004-03-02 | 2009-06-16 | Tdk Corporation | Thin-film magnetic head comprising bias layers having a large length in track width direction |
| US8031442B2 (en) | 2007-08-01 | 2011-10-04 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Magnetic head having CPP sensor with improved biasing for free magnetic layer |
| US9007727B2 (en) | 2007-07-17 | 2015-04-14 | HGST Netherlands B.V. | Magnetic head having CPP sensor with improved stabilization of the magnetization of the pinned magnetic layer |
| JP2020106505A (en) * | 2018-12-28 | 2020-07-09 | Tdk株式会社 | Magnetic sensor device |
-
1997
- 1997-06-05 JP JP9147661A patent/JPH10335714A/en not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7548400B2 (en) | 2004-03-02 | 2009-06-16 | Tdk Corporation | Thin-film magnetic head comprising bias layers having a large length in track width direction |
| US9007727B2 (en) | 2007-07-17 | 2015-04-14 | HGST Netherlands B.V. | Magnetic head having CPP sensor with improved stabilization of the magnetization of the pinned magnetic layer |
| US8031442B2 (en) | 2007-08-01 | 2011-10-04 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Magnetic head having CPP sensor with improved biasing for free magnetic layer |
| JP2020106505A (en) * | 2018-12-28 | 2020-07-09 | Tdk株式会社 | Magnetic sensor device |
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