DE60218971T2 - Magnetoresistives Element - Google Patents

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Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Magnetowiderstandselemente zum Wiedergeben von magnetischer Information, die auf einem magnetischen Speichermedium mit hoher Präzision aufgezeichnet ist, und insbesondere ein Magnetowiderstandselement, das eine CPP-Struktur (Strom senkrecht zur Ebene) hat, welches einen Erfassungsstrom in der Dickenrichtung des Magnetowiderstandselements abgibt.
  • 2. Beschreibung des Stands der Technik
  • Das Magnetowiderstandselement vom CPP-Typ, das den Erfassungsstrom hat, der in der Schichtdickenrichtung fließt, erhöht die Elementenausgabe, wenn die Größe des Elements abnimmt. Es wird erwartet, daß so ein Magnetwiderstandselement vom CPP-Typ als ein hochsensitives Wiedergabeelement für magnetische Aufzeichnungselemente dient, welche in den letzten Jahren dramatisch höhere Dichten haben.
  • In einem Magnetowiderstandselement, das einen Spin-Valve-Film oder einem Tunnelübergangsfilm verwendet, ändert sich die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht mit einem magnetischen Signalfeld, das von einem magnetischen Aufzeichnungsmedium übertragen wird. Während sich die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht ändert, ändert sich auch der relative Winkel zwischen der Magnetisierungsrichtung der freien Schicht und der feststehenden Magnetisierungsrichtung der gepinnten Schicht. Das Magnetowiderstandselement erfaßt den relativen Winkel als eine Änderung des Magnetowiderstandselements.
  • In dem Magnetowiderstandselement vom CPP-Typ wird der Erfassungsstrom in der Filmdickenrichtung durch Anschlußelektroden abgegeben, welche in Berührung mit der oberen und unteren Oberfläche des Films mit Magnetowiderstand-Effekt angeordnet sind. Eine Änderung des Magnetowiderstands wird dann so erfaßt, um genau ein magnetisches Signalfeld wiederzugeben (oder zu lesen), das von einer magnetischen Aufzeichnungsschicht übertragen wird. In dem Magnetowiderstandselement vom CPP-Typ ist die Fläche des Elements in der Richtung senkrecht zu der Filmdickenrichtung, in welcher der Erfassungsstrom fließt, desto kleiner, je größer die Änderung des Widerstands ist. Mit anderen Worten, je kleiner der Flußbereich des Erfassungsstroms (die Querschnittsfläche) ist, desto größer ist die Änderung des Widerstands. Wenn die Änderung des Widerstands größer wird, nimmt die Ausgabe des Elements zu.
  • In einem Trockenätzverfahren, das eine gewöhnliche Photolithographietechnik verwendet, kann jedoch eine Seite des obigen Abschnittsbereichs auf minimal 100 nm verringert werden.
  • Um diese Grenze der Genauigkeit zu durchbrechen, wurde ein Magnetowiderstandselement vorgeschlagen, in dem eine gemischte Schicht, die aus einem Metall und einem isolierenden Material besteht, das Äußere des Films mit Magnetowiderstand-Effekt bedeckt. Diese Mischungsschicht fokussiert den Erfassungsstrom auf das metallische Teil der gemischten Schicht. In diesem Magnetowiderstandselement wird der Erfassungsstromweg kleiner bei dem Metallteil und deshalb wird der Erfassungsstromweg in dem Film mit Magnetowiderstand- Effekt kleiner als die Abschnittsfläche des physikalischen Elements, um so die Ausgabe zu erhöhen.
  • In der obigen Struktur wird der Erfassungsstromweg, der in dem Film mit Magnetowiderstand-Effekt verläuft, uniform verringert, um die Ausgabe des Elements zu erhöhen, aber das Widerstandsänderungsverhältnis (MR-Verhältnis) des Elements kann nicht ausreichend erhöht werden. Mit anderen Worten, da der Elementenwiderstand in dieser Struktur auch erhöht wird, wird der Erfassungsstromwert aufgrund der Wärmeerzeugung von dem Element erhöht und eine weitere Erhöhung der Ausgabe kann nicht erwartet werden.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung studierten eine Technik zur Verringerung des Erfassungsstroms, der in einem Film mit Magnetowiderstand-Effekt fließt. Um den Erfassungsstrom zu verringern, wird eine Oxidschicht als eine Stromwegsteuerungsschicht in ein Teil eingefügt, das zu einer Widerstandsänderung in einer Schicht mit Magnetowiderstand-Effekt vom CPP-Typ beiträgt, so daß der Erfassungsstromweg von der Größe her verringert werden kann. Durch dieses Verfahren kann das MR-Verhältnis mit einer Zunahme der Elementenausgabe erhöht werden.
  • Die obige Oxidschicht wird durch ein Sputter-Verfahren oder durch Bilden eines Metalls und dann Aussetzen des Metalls einer Oxidation in einer Filmbildungskammer oder in der Luft gebildet. Solch eine Oxidschicht ist ungleichmäßig ausgebildet, und der Bereich, in dem die Oxidschicht nicht vorhanden ist, dient als der Erfassungsstromweg. In diesem Verfahren werden die Poren in der Oxidschicht und die Ungleichmäßigkeit der Filmdicke verwendet, um den Abschnittsbereich des Erfassungsstromwegs zu verengen. Jedoch ist es schwierig, die Unebenheit zu berichtigen, um einen erwünschten Erfassungsstromweg zu bilden. Diese Schwierigkeit wird unten mit Bezugnahme auf 1 beschrieben werden.
  • 1 zeigt kollektiv die Widerstandswerte der Abtastwerte von Oxidschichten, die auf der freien Schicht in einem Spin-Valve-Film ausgebildet sind. Jede Zeile in 1 zeigt den Elementenwiderstand von jedem Abtastwert in einem Fall, in dem der Erfassungsstrom in der Dickenrichtung eines Magnetowiderstandselements vom CPP-Typ fließt. In diesem Magnetowiderstandselement ist eine Metallschicht aus Cu (2nm) / Ta (1nm) auf der freien Schicht eines Spin-Valve-Film vom unteren Typ aufgestapelt und ist dann eine Oxidschicht durch ein Sauerstoffplasmaverfahren in einer Sputter-Film-Bildungskammer gebildet. Das Oxidationsverfahren wird unter den Bedingungen von 350 Pas ausgeführt. Der größte Elementenwiderstand ist beinahe 10 mal größer als der kleinste Elementenwiderstand trotz der Tatsache, daß die Oxidationsverfahren für die Abtastwerte unter den gleichen Bedingungen ausgeführt wurden. Der Grund dafür ist, daß die Oxidationsschicht nicht gleichmäßig für jeden Abtastwert gebildet werden kann. Wenn eine Oxidschicht als eine Verengungsschicht für den Erfassungsstrom verwendet wird, sollte die Unebenheit einer gerippten Oxidschicht (fehlerhafte Teile der inneren Oberfläche der Schicht, Poren oder Oxidfilmdicke) verwendet werden. Diese Ergebnisse zeigen, daß das Berichtigen der Unebenheit von tatsächlich gebildeten Oxidschichten sehr schwierig ist. Deshalb wurde es offensichtlich, daß weitere Studien notwendig sind, um die Stabilität der Elementeneigenschaften und die Zuverlässigkeit der Produkte zu sichern, auf welche die obige Technik angewendet wird.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Dementsprechend ist es eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein nützliches Magnetowiderstandselement zu schaffen, bei dem die obigen Nachteile vermieden werden.
  • Die speziellere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Magnetowiderstandselement vom CPP-Typ zu schaffen, das sicher die Elementenausgabe erhöhen kann, während es eine unnötige Zunahme des Widerstands begrenzt und mit magnetischen Aufzeichnungsmedien mit hoher Dichte kompatibel ist.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Magnetowiderstandselement geschaffen, das eine Änderung eines Magnetowiderstands durch Abgeben eines Erfassungsstroms in der Dickenrichtung eines Films mit Magnetowiderstand-Effekt erfaßt, der zumindest eine Basisschicht, eine freie Schicht, eine nichtmagnetische Schicht, eine gepinnte Schicht, eine Pinning-Schicht und eine Schutzschicht einschließt, wobei das Magnetowiderstandselement eine Schicht mit körniger Struktur umfaßt, die leitfähige Teilchen und einen isolierenden Matrixwerkstoff in Form eines dünnen Films einschließt, der die leitfähigen Teilchen in einem zerstreuten Zustand enthält und eine geringere Dicke als der Teilchendurchmesser der leitenden Teilchen hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht mit körniger Struktur sich zwischen zumindest zwei benachbarten Schichten aus der Basisschicht, der freien Schicht, der nichtmagnetischen Schicht, der gepinnten Schicht, der Pinning-Schicht und der Schutzschicht befindet, wobei die Schicht mit körniger Struktur eine geringere Dicke als der Teilchendurchmes ser der leitfähigen Teilchen hat, so daß ein erwünschter Erfassungsstromweg durch Anpassung des Zustands der leitfähigen Teilchen entworfen werden kann.
  • Da die Schicht mit körniger Struktur, welche die leitfähigen Teilchen als eine Stromwegsteuerungsschicht zum Verengen des Erfassungsstroms einschließt, zwischen benachbarten Schichten in dem obigen Magnetowiderstandselement eingefügt ist, kann die Elementenausgabe effektiv erhöht werden.
  • Die Schicht mit körniger Struktur kann zwischen die gepinnte Schicht und die Pinning-Schicht gelegt werden, und die leitfähigen Teilchen können aus einem magnetischem Metallmaterial bestehen, da es möglich ist, eine Austauschkopplung zwischen der gepinnten Schicht und der Pinning-Schicht beizubehalten und den Durchmesser des Erfassungsstromwegs zu verringern, so daß die Elementenausgabe sicher erhöht werden kann.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Magnetowiderstandselement geschaffen, das eine Änderung eines Magnetowiderstands durch Abgeben eines Erfassungsstroms in der Dickenrichtung eines Films mit Magnetowiderstand-Effekt erfaßt, der zumindest eine Basisschicht, eine freie Schicht, eine nichtmagnetische Schicht, eine gepinnte Schicht, eine Pinning-Schicht und eine Schutzschicht einschließt, wobei das Magnetowiderstandselement eine Schicht mit körniger Struktur umfaßt, die leitfähige Teilchen und einen isolierenden Matrixwerkstoff in Form eines dünnen Films einschließt, welcher die leitfähigen Teilchen in einem zerstreuten Zustand enthält und eine geringere Dicke als der Teilchendurchmesser der leitfähigen Teilchen hat, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schicht mit körniger Struktur zwischen geteilten Schichten befindet, die durch Teilen von zumindest entweder der freien Schicht, der nichtmagnetischen Schicht, der gepinnten Schicht oder der Pinning-Schicht gebildet werden, wobei die Schicht mit körniger Struktur eine geringere Dicke als der Teilchendurchmesser der leitfähigen Teilchen hat, so daß ein erwünschter Erfassungsstromweg durch Anpassen des Zustands der leitfähigen Teilchen entworfen werden kann.
  • Da die Schicht mit körniger Struktur als eine Stromwegsteuerungsschicht, um den Erfassungsstrom zu verengen, zwischen den geteilten Schichten in dem Magnetowiderstandselement eingefügt wird, kann die Elementenausgabe effektiv erhöht werden.
  • Die Schicht mit körniger Struktur kann zumindest entweder in die freie Schicht und die gepinnte Schicht eingefügt werden und die leitfähigen Teilchen können aus einem magnetischen Metallwerkstoff bestehen. Die Schicht mit körniger Struktur kann in die nichtmagnetische Schicht eingefügt werden und die leitfähigen Teilchen können aus einem nichtmagnetischem Metallwerkstoff bestehen, weil es möglich ist die ursprünglichen Funktionen der entsprechenden Schichten beizubehalten, welche das Magnetowiderstandselement bilden, und den Durchmesser des Erfassungsstromwegs zu verringern, so daß der Elementenausgabe sicher erhöht werden kann.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Magnetowiderstandselement geschaffen, das eine Änderung eines Magnetowiderstands durch Abgeben eines Erfassungsstroms in der Dickenrichtung des Films mit Magnetowiderstand-Effekt erfaßt, der zumindest eine Basisschicht, eine freie Schicht, eine nichtmagnetische Schicht, eine gepinnte Schicht und eine Schutzschicht einschließt, wobei das Magnetowiderstandselement eine Schicht mit körniger Struktur umfaßt, welche leitfähige Teilchen und einen isolierenden Matrixwerkstoff in Form eines dünnen Films einschließt, der die leitfähigen Teilchen in einem zerstreuten Zustand enthält und eine geringere Dicke als der Teilchendurchmesser der leitfähigen Teilchen hat, wobei die Schicht mit körniger Struktur zumindest entweder die freie Schicht, die nichtmagnetische Schicht oder die gepinnte Schicht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht mit körniger Struktur eine geringere Dicke als der Teilchendurchmesser der leitfähigen Teilchen hat, so daß ein erwünschter Erfassungsstromweg durch Anpassen des Zustands der leitfähigen Teilchen entworfen werden kann.
  • Die Schicht mit körniger Struktur kann die freie Schicht, die gepinnte Schicht und die Pinning-Schicht darstellen und die leitfähigen Teilchen in der Schicht mit körniger Struktur können aus einem nichtmagnetischen Metallwerkstoff bestehen, weil es möglich ist, die ursprünglichen Funktionen der entsprechenden Schichten beizubehalten, die das Magnetowiderstandselement bilden, und den Durchmesser des Erfassungsstromwegs zu verringern, so daß die Elementenausgabe sicher erhöht werden kann.
  • Das obige Magnetowiderstandselement kann außerdem einen Film einschließen, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem in Vorwärtsrichtung gestapelten (oberer Typ) Spin-Valve-Film, einem in Rückwärtsrichtung gestapelten (unterer Typ) Spin-Valve-Film, einem Spin-Valve-Film vom doppelten Typ, einem Spin-Valve-Film vom Ferri-Pin-Typ, einem Spin-Valve-Film vom doppelten Ferri-Pin-Typ und einem Tunnelübergangsfilm ausgewählt ist, wobei der Film in den Film mit Magnetowiderstand-Effekt eingefügt ist.
  • US-A-6064552 (vergleiche den Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche) offenbart ein Magnetowiderstandselement, das eine Änderung eines Magnetowiderstands erfaßt, indem es einen Erfassungsstrom in der Dickenrichtung des Films mit Magnetowiderstand-Effekt abgibt, der zumindest eine Basisschicht, eine freie Schicht, eine nichtmagnetische Schicht, eine gepinnte Schicht und eine Schutzschicht einschließt, wobei das Magnetowiderstandselement eine Schicht mit körniger Struktur umfaßt, die leitfähige Teilchen und einen isolierenden Matrixwerkstoff in einem zerstreuten Zustand einschließt und eine geringere Dicke als der Teilchendurchmesser der leitfähigen Teilchen hat, wobei die Schicht mit körniger Struktur zumindest entweder die freie Schicht, die nichtmagnetische Schicht oder die gepinnte Schicht ist. Jedoch sind in diesem Dokument die leitfähigen Teilchen erforderlich, um zwei getrennte Schichten zu bilden, diejenigen, welche die obere Schicht bilden, die oben auf der Schicht mit körniger Struktur freiliegt und eine magnetische Kopplung mit der gepinnten Schicht einrichtet, und diejenigen, welche die untere Schicht bilden, die unten an der Schicht mit körniger Struktur freiliegt und die magnetische Kopplung mit dem Joch einrichtet.
  • Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine magnetische Aufzeichnungsvorrichtung geschaffen, die eines der obigen Magnetowiderstandselemente der vorliegenden Erfindung als ein Magnetkopf zur magnetischen Wiedergabe einschließt.
  • Mit dieser Struktur kann eine magnetische Aufzeichnungsvorrichtung magnetische Information von einem magnetischen Aufzeichnungsmedium mit hoher Dichte, das auf der magnetischen Aufzeichnungsvorrichtung angebracht ist, mit hoher Präzision wiedergeben. Auch kann das Magnetowiderstandselement, das als ein Magnetkopf verwendet wird, die Aufzeichnungsdichte der magnetischen Aufzeichnungsvorrichtung erhöhen. Weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung offensichtlicher werden, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gelesen wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt gemeinsam die Widerstandswerte von Abtastwerten der Oxidschichten, die auf der freien Schicht in einem Spin-Valve-Film aus dem Stand der Technik ausgebildet sind;
  • 2 zeigt schematisch eine Schicht mit körniger Struktur, die in das erfindungsgemäße Magnetowiderstandselement eingefügt ist;
  • 3 zeigt eine Struktur, in der eine Schicht mit körniger Struktur in dem Zwischenschichtfreiraum eines Films mit Magnetowiderstand-Effekt eingefügt ist, der durch einen Spin-Valve-Film gebildet ist, der Schichten hat, die in der Vorwärtsrichtung (Schichten vom oberen Typ) gestapelt sind;
  • 4 zeigt eine Struktur, in der die freie Schicht eines Films mit Magnetowiderstand-Effekt, der aus einem Spin-Valve-Film gebildet ist, der Schichten hat, die in der Vorwärtsrichtung (Schichten vom oberen Typ) gestapelt sind, in zwei Schichten unterteilt ist, und eine Schicht mit körniger Struktur sich zwischen den zwei geteilten Schichten befindet;
  • 5 zeigt eine Struktur, in der die freie Schicht eines Films mit Magnetowiderstand-Effekt, die durch einen Spin-Valve-Film gebildet wird, die Schichten hat, die in der Vorwärtsrichtung (Schichten vom oberen Typ) gestapelt sind, als eine Schicht mit körniger Struktur dient;
  • 6 zeigt ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Spin-Valve-Films vom doppelten Typ;
  • 7 zeigt ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Spin-Valve-Films vom Ferri-Pin-Typ;
  • 8 zeigt ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Tunnelübergangsfilms;
  • 9 zeigt die Beziehung zwischen dem Metallteilchendurchmesser, der Filmzusammensetzung und der Wärmeverarbeitungstemperatur in einem Film mit körniger Struktur und einem Film, der eine ähnliche Struktur hat;
  • 10 zeigt ein Beispiel der Beziehung zwischen der gewöhnlichen Elementenstruktur, die eine Stromwegsteuerungsschicht hat, welche das Äußere eines Films mit Magnetowiderstand-Effekt abdeckt, und die Elementeneigenschaften;
  • 11 zeigt ein Beispiel der Beziehung zwischen einer Elementenstruktur und Elementeneigenschaften einer Struktur, in der Schichten mit körniger Struktur als Stromwegsteuerungsschichten zwischen der freien Schicht und der Basisschicht und zwischen den zwei geteilten gepinnten Schichten in einem Film mit Magnetowiderstand eingefügt sind; und
  • 12 zeigt die Hauptteile einer erfindungsgemäßen magnetischen Aufzeichnungsvorrichtung.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Das Folgende ist eine Beschreibung der erfindungsgemäßen Ausführungsformen mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen.
  • Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben weitere Studien der Stromwegsteuerungsschichten durchgeführt, welche den Erfassungsstrom verengen und zu Widerstandsänderungen in den Filmen mit Magnetowiderstand-Effekt vom CPP-Typ beitragen.
  • Ein erfindungsgemäßes Magnetowiderstandselement vom CPP-Typ hat eine grundlegende Struktur, die eine Schicht mit körniger Struktur hat, welche in eine elektrische Stromwegsteuerungsschicht in einem Film mit Magnetowiderstand-Effekt eingefügt ist. 2 zeigt schematisch solch eine Schicht GR mit körniger Struktur. 2-(A) ist eine schematische Ansicht der gesamten Struktur der Schicht GR mit körniger Struktur, und 2-(B) ist eine vergrößerte Teilansicht der Schicht GR mit körniger Struktur, die zwischen einer oberen Schicht 1 und einer unteren Schicht 2 liegt. Wie in 2-(A) gezeigt, enthält die Schicht mit körniger Struktur GR leitfähige Teilchen PAR in einem zerstreuten Zustand in einem isolierenden Matrixwerkstoff MAT. Die Filmdicke th des isolierenden Matrixwerkstoffs MAT, nämlich die Filmdicke der Schicht mit körniger Struktur, ist charakteristisch kleiner als der Teilchendurchmesser der leitfähigen Teilchen PAR. Die leitfähigen Teilchen liegen durch die Oberfläche der Schicht GR mit körniger Struktur frei, so daß die leitfähigen Teilchen fortwährend in Kontakt mit der oberen Schicht 1 und der unteren Schicht 2 sind. In solch einer Struktur kann der Erfassungsstrom bestimmt in der Filmdickenrichtung fließen. Dementsprechend können erwünschte Erfassungsstromwege durch Anpassen des Zustands der leitfähigen Teilchen, wann immer notwendig, entworfen werden. Die Struktur der Schicht GR mit körniger Struktur wird später genauer beschrieben werden. Der Film mit Magnetowidertandseffekt dieser Ausführungsform kann eine Struktur haben, in der eine Schicht mit körniger Struktur zwischen den zwei Schichten liegt oder in eine bestimmte Schicht eingefügt ist, welche in zwei unterteilt wurde. Alternativ kann der Film mit Magnetowiderstand-Effekt dieser Ausführungsform eine Struktur haben, in der eine bestimmte Schicht als eine Schicht mit körniger Struktur dient. Nun mit Bezugnahme auf 3 bis 5 wird eine Struktur, in der sogenannte Spin-Valve-Filme verwendet werden, als ein Film mit Magnetowiderstand-Effekt beschrieben werden.
  • 3 zeigt eine Struktur, in dem eine Schicht mit körniger Struktur in einen Film 10 mit Magnetowiderstand-Effekt eingefügt ist, der aus Spin-Valve-Filmen besteht, die in der Vorwärtsrichtung gestapelt sind (Spin-Valve-Filme vom oberen Typ). Der Film 10 mit Magnetowiderstand-Effekt schließt eine Basisschicht 11, eine freie Schicht 12, eine nichtmagnetische Schicht 13, eine gepinnte Schicht 14, eine Pinning-Schicht 15 und eine Schutzschicht 16 ein, die auf einem Substrat (nicht gezeigt) in dieser Reihenfolge gestapelt sind.
  • Der Film 10 mit Magnetowiderstand-Effekt dieser Ausführungsform kann zumindest eine Schicht mit körniger Struktur GR haben, die in die Zwischenschichtfreiräume MA1 bis MA5 der obigen Schichten 11 bis 16 eingefügt sind. Um den Durchmesser des Wegs für den Erfassungsstrom sicher zu verringern, werden vorzugsweise zwei oder mehrere Schichten GR mit körniger Struktur in unterschiedliche Zwischenschichtfreiräume eingefügt. In einer Struktur, in welcher der Durchmesser des Erfassungsstromwegs sicher bei einem Ort zum Erfassen einer Magnetowiderstandsänderung verringert wird, werden die Schichten GR mit körniger Struktur in den Zwischenschichtfreiraum MA1 zwischen der Basisschicht 11 und der freien Schicht 12 und in den Zwischenschichtfreiraum MA4 zwischen der gepinnten Schicht 14 und der Pinning-Schicht 15 eingefügt.
  • Die Schicht GR mit körniger Struktur, die in dem Zwischenschichtfreiraum MA1 eingefügt ist, enthält leitfähige Metallteilchen und besteht vorzugsweise aus einem isolierenden Matrixwerkstoff MAT, um so die Kristallinität und Ausrichtung der freien Schicht 12 zurzeit der Filmbildung zu erhöhen. Die Schicht GR mit körniger Struktur kann leitfähige und magnetische Metallteilchen darin zerstreut haben, um integral mit der freien Schicht 12 nach der Filmbildung zu funktionieren.
  • Die Schicht GR mit körniger Struktur, die in den Zwischenschichtfreiraum MA4 eingefügt ist, muß eine antiferromagnetische Bindung zwischen der gepinnten Schicht 14 und der Pinning-Schicht 15 beibehalten. Um dies zu tun, sollten die Metallteilchen vorzugsweise aus einem magnetischen Werkstoff bestehen. Solch eine leitende und magnetische Schicht GR mit körniger Struktur kann integral mit der gepinnten Schicht 14 oder der Pinning-Schicht 15 wirken.
  • Eine Schicht GR mit körniger Struktur kann auch in den Zwischenschichtfreiraum MA2 zwischen der freien Schicht 12 und der nichtmagnetischen Schicht 13 oder in dem Zwischenschichtfreiraum MA3 zwischen der gepinnten Schicht 14 und der nichtmagnetischen Schicht 13 eingefügt sein. Die Schicht GR mit körniger Struktur, die in den Zwischenschichtfreiraum MA2 eingefügt ist, kann magnetische Metallteilchen enthalten, die integral mit der freien Schicht 12 funktionieren, oder kann nichtmagnetische Metallteilchen enthalten, die integral mit der nichtmagnetischen Schicht 13 funktionieren. Das Gleiche gilt für die Schicht GR mit körniger Struktur, die in dem Zwischenschichtfreiraum MA3 eingefügt ist. Mit anderen Worten wird die Beziehung zwischen jeder Schicht GR mit körniger Struktur und der benachbarten Schicht vor der Einfügung der Schicht in die Struktur, die in 3 gezeigt ist, beibehalten.
  • Der Film 10 mit Magnetowiderstand-Effekt, der in 3 gezeigt ist, wird auf die gleiche Weise wie im Stand der Technik unter Verwendung der Lithographietechnik hergestellt. Ein Film mit Magnetowiderstand-Effekt, der unten beschrieben ist, wird auch auf die gleiche Weise hergestellt. Obwohl der Spin-Valve-Film, der in 3 gezeigt ist, die Schichten hat, die in der Vorwärtsrichtung (Schichten vom oberen Typ) gestapelt sind, kann diese Ausführungsform auch auf Spin-Valve-Filme angewendet werden, die Schichten haben, die in der Vorwärtsrichtung (Schichten vom unteren Typ) gestapelt sind, wobei die freie Schicht 11 sich oben befindet.
  • 4 zeigt eine Struktur, in der die freie Schicht eines Films mit Magnetowiderstand-Effekt, der aus einem Spin-Valve-Film gebildet ist, welcher die Schichten in der Vorwärtsrichtung (Schichten vom oberen Typ) hat, in zwei Schichten unterteilt ist, und eine Schicht mit körniger Struktur zwischen den geteilten Schichten eingefügt ist. Es sollte angemerkt werden, daß die gleichen Komponenten wie in 3 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden, und eine Erklärung für diese Komponenten wird ausgelassen werden.
  • Die freie Schicht des Films 20 mit Magnetowiderstand-Effekt ist in eine erste freie Schicht 22 und eine zweite freie Schicht 21 unterteilt, und eine Schicht GR mit körni ger Struktur ist zwischen der ersten freien Schicht 22 und der zweiten freien Schicht 21 eingefügt. Mit dieser Schicht mit körniger Struktur zwischen den freien Schichten kann eine Stromwegsteuerungsschicht den Durchmesser des Erfassungsstromwegs effektiv verringern. Um den Durchmesser des Erfassungsstromwegs sicher zu verringern, kann die gepinnte Schicht 14 auch in zwei Schichten unterteilt sein, wobei eine Schicht GR mit körniger Struktur zwischen den zwei Schichten eingefügt ist.
  • Wenn sowohl die freie Schicht als auch die gepinnte Schicht in zwei Schichten mit einer Schicht GR mit körniger Struktur unterteilt sind, die zwischen jede der zwei geteilten Schichten wie oben beschrieben eingefügt ist, sollte ein leitfähiger oder magnetischer Werkstoff für die Metallteilchen wie in der Ausführungsform verwendet werden, die in 3 gezeigt ist, so daß die geteilten oberen und unteren Schichten ihre ursprünglichen Funktionen beibehalten können. Auch die nichtmagnetische Schicht 15 kann in zwei Schichten unterteilt sein, wobei eine Schicht GR mit körniger Struktur in die zwei Schichten eingefügt wird. In solch einem Fall wird vorzugsweise ein nichtmagnetischer Werkstoff als die Metallteilchen statt eines magnetischen Werkstoffs verwendet.
  • Obwohl ein Spin-Valve-Film, der Schichten hat, die in der Vorwärtsrichtung (Schichten vom oberen Typ) gestapelt sind, in 4 gezeigt ist, kann diese Ausführungsform auch auf einen Spin-Valve-Film angewendet werden, der die Schichten hat, die in der Rückwärtsrichtung (Schichten vom unteren Typ) gestapelt sind, wobei sich die freie Schicht 11 oben befindet.
  • 5 zeigt eine Struktur, in der die freie Schicht eines Films 30 mit Magnetowiderstand-Effekt, der aus einem Spin-Valve-Film gebildet ist, der Schichten hat, die in der Vorwärtsrichtung (Schichten vom oberen Typ) gestapelt sind, als Schicht mit körniger Struktur dient. In den Strukturen, die in 3 und 4 gezeigt sind, werden Schichten GR mit körniger Struktur zwischen den Schichten hinzugefügt. In der Struktur, die in 5 gezeigt ist, dient andererseits die freie Schicht 31 als eine Schicht GR mit körniger Struktur. Dementsprechend funktioniert die körnige freie Schicht 31 als eine freie Schicht und eine Stromwegsteuerungsschicht. Wenn die gepinnte Schicht 14 auch als eine Schicht GR mit körniger Struktur dient, können zwei Stromwegsteuerungsschichten in der gleichen Schichtstruktur wie im Stand der Technik gebildet werden. Somit kann ein Film mit Magnetowiderstand-Effekt, der sicher den Durchmesser des Erfassungsstromwegs verringern kann, erhalten werden.
  • Die nichtmagnetische Schicht 13 kann auch als eine Schicht GR mit körniger Struktur dienen. In dem Beispiel, das in 5 gezeigt ist, wenn eine magnetische Schicht als die körnige Schicht GR dient, werden magnetische Metallteilchen verwendet, um die ursprünglichen Funktionen der magnetischen Schicht zu erhalten. Wenn eine nichtmagnetische Schicht als eine Schicht GR mit körniger Struktur dient, werden nichtmagnetische Metallteilchen verwendet, um so die ursprünglichen Funktionen der nichtmagnetischen Schicht zu erhalten.
  • Obwohl ein Spin-Valve-Film, der die Schichten hat, die in der Vorwärtsrichtung (Schichten vom oberen Typ) gestapelt sind, als die Schicht 30 mit Magnetowiderstand-Effekt in 5 gezeigt ist, kann diese Ausführungsform auch auf eine Spin-Valve-Film angewendet werden, der die Schichten hat, die in der Rückwärtsrichtung (Schichten vom unteren Typ) gestapelt sind, wobei sich die freie Schicht 11 oben befindet.
  • Die Ausführungsformen, die in 3 bis 5 gezeigt sind, können kombiniert werden. Zum Beispiel kann eine Schicht mit körniger Struktur zwischen den zwei geteilten freien Schichten eingefügt werden, wobei eine weitere Schicht mit körniger Struktur zwischen der Pinning-Schicht und der gepinnten Schicht eingefügt wird.
  • 6 bis 8 zeigen weitere Beispiele der begrenzten Strukturen, die als die erfindungsgemäßen Filme mit Magnetowiderstand-Effekt verwendet werden können.
  • 6 zeigt einen Spin-Valve-Film vom doppelten Typ, der nichtmagnetische Schichten 42-1 und 42-2, gepinnte Schichten 43-1 und 43-2 und Pinning-Schichten 44-1 und 44-2 hat, die in der vertikalen Richtung symmetrisch gestapelt sind, wobei sich eine freie Schicht 41 in dem Mittelpunkt befindet. Jede der Ausführungsformen, die in 3 bis 5 gezeigt sind, kann auch auf solch einen Spin-Valve-Film vom doppelten Typ angewendet werden.
  • 7 zeigt einen sogenannten Spin-Valve-Film vom Ferri-Pin-Typ, der eine Ferri-Pin-Struktur hat, die eine freie Schicht 51, eine nichtmagnetische Schicht 52 und eine Pinning-Schicht 55 einschließt, wobei eine erste gepinnte Schicht 53-2 und eine zweite gepinnte Schicht 53-1 miteinander durch eine Antiferrokopplungsschicht 54 verbunden sind. Irgendeine der Ausführungsformen, die in 3 bis 5 gezeigt sind, kann auch auf solch einen Spin-Valve-Film ange wendet werden, der den Ferri-Pin hat.
  • 8 zeigt einen sogenannten Tunnelübergangsfilm, der eine freie Schicht 61, eine isolierende Schicht 62, eine gepinnte Schicht 63 und eine Pinning-Schicht 64 einschließt. Irgendeine der Ausführungsformen, die in 3 bis 5 gezeigt sind, können auch auf einen solchen Tunnelübergangsfilm angewendet werden.
  • Im folgenden wird die obige Schicht mit körniger Struktur genauer beschrieben werden. Die Schicht mit körniger Struktur enthält nichtfeste Materialien vom unterschiedlichen Typ und hat einen nichtleitfähigen Metallwerkstoff in Form feiner Teilchen, die in einem weiteren isolierenden Matrixwerkstoff zerstreut sind.
  • Der isolierende Matrixwerkstoff kann ein Oxid wie SiO, MgO oder AlO sein. In dieser Schicht mit körniger Struktur wird eine leitfähige Metallsäule in einem isolierenden Element gebildet, und diese Säule dient als ein Erfassungsstromweg. Die Durchmesser der feinen Metallteilchen können durch Auswahl geeigneter Materialien einer geeigneten Filmbildungsverfahrens und eines Wärmeverarbeitungsverfahrens anpaßt werden. Beispiele von feinen leitfähigen Metallteilchen, die in dieser Ausführungsform verwendet werden können, schließen Cu, Ag und Au ein. Weitere Beispiele von feinen Metallteilchen, die auch magnetisch sind, schließen Co, Ni und Fe ein.
  • Wie in J. Appl. Phys., 82(11) 5646(1997) offenbart, geschrieben von M. Ohnuma, K. Hono, E. Abe, H. Onodera, S. Mitani und H. Fujimori können die Durchmesser der Metallsäule so klein wie ein paar Nanometer durch Verwendung eines Co-Al-O-Werkstoffs gemacht werden. Mit einem Trockenätzverfahren, welches eine gewöhnliche fotolithographische Technik verwendet, kann die Größe eines Erfassungsstromwegs minimal 100 nm gemacht werden. Im Gegensatz kann durch Verwendung der Schicht mit körniger Struktur als eine Stromwegsteuerungsschicht die Querschnittsfläche des Erfassungsstromwegs auf ungefähr 1/400 der gewöhnlichen Größe verringert werden.
  • J. Appl. Phys., 77(6) 2508(1995), geschrieben von D. J. Kubinski und H. Holloway, offenbart die Beziehung zwischen dem Durchmesser der feinen Metallteilchen der Filmzusammensetzung und der Wärmeverarbeitungstemperatur in einem Strukturfilm, der eine ähnliche Struktur wie der Film mit körniger Struktur dieser Ausführungsform hat. 9 zeigt diese Beziehung. In einer Struktur, die der Schicht mit körniger Struktur ähnelt, die einen Ag-Werkstoff als einen Matrixwerkstoff hat, ändert sich der Durchmesser der feinen Metallteilchen systematisch mit dem Zusammensetzungsverhältnis oder der Wärmeverarbeitungstemperatur des Werkstoffs aus feinen Metallteilchen (Fe, CO oder Ni). Aus den Ergebnissen, die in 9 gezeigt sind, ist es offensichtlich, daß der Metallteilchendurchmesser durch Auswahl eine geeigneten Bildungsverfahrens für die Schicht mit körniger Struktur angepaßt werden kann, die durch unterschiedliche Materialien gebildet wird, und es kann bestätigt werden, daß die Steuerbarkeit für den Erfassungsstromweg höher als die Steuerbarkeit mit dem obigen Verfahren ist, welches eine Oxidschicht verwendet.
  • Im folgenden wird eine weitere bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. In dieser Ausführungsform sind Schichten mit körniger Struktur als Stromwegsteuerungsschichten zwischen der freien Schicht und der Basisschicht und zwischen den zwei geteilten gepinnten Schichten in einem Film mit Magnetowiderstand-Effekt eingefügt. Als ein vergleichendes Beispiel mit dieser Ausführungsform wird auch ein gewöhnlicher Fall, in dem Stromwegsteuerungsschichten außerhalb eines Films mit Magnetowiderstand-Effekt gebildet werden, im folgenden beschrieben werden.
  • 10 zeigt ein Beispiel der Beziehung zwischen einer gewöhnlichen Elementenstruktur 70, welche die Stromwegsteuerungsschichten außerhalb eines Films mit Magnetowiderstand-Effekt und die Elementeneigenschaften hat. 11 zeigt ein Beispiel der Beziehung zwischen einer Elementenstruktur 80 und den Elementeneigenschaften einer Struktur, in der Schichten mit körniger Struktur als Stromwegsteuerungsschichten zwischen der freien Schicht und der Basisschicht und zwischen den zwei geteilten gepinnten Schichten in einem Film mit Magnetowiderstand-Effekt dieser Ausführungsform eingefügt werden.
  • 10 und 11 zeigen Vergleiche der Orte der Stromwegsteuerungsschichten in einem Film mit Magnetowiderstand-Effekt, wobei der Widerstand (R) des Elements mit der Verringerung des Erfassungsstromwegdurchmessers, der Widerstandsänderung (ΔR) und einem Widerstandsänderungsverhältnis (MR-Verhältnis) abnimmt. In 10 und 11 ist die Schichtstruktur von jedem Element auf der linken Seite und der Widerstand (R), die Widerstandsänderung (ΔR) und das Widerstandsänderungsverhältnis (MR-Verhältnis) gemeinsam auf der rechten Seite gezeigt. Die Filme mit Magnetowiderstand-Effekt in den Beispielen, die in 10 und 11 gezeigt sind, sind standardmäßige Spin-Valve-Filme, die jeweils eine Struktur haben wie folgt. Ein Ta-Film (spezifischer Widerstand in der Ebene: 180 μΩcm), der eine Dicke von 5 nm hat, wird als die Basisschicht (eine Pufferschicht) und die Schutzschicht (eine Spaltschicht) verwendet. Ein PdPtMn-Film (spezifischer Widerstand: 200 μΩcm), der eine Dicke von 15 nm hat, wird als die Pinning-Schicht verwendet. Eine CoFeB-Schicht, die eine Filmdicke von 2 nm hat, wird als die gepinnte Schicht verwendet. Ein Cu-Film, der eine Dicke von 3 nm hat, wird als eine nichtmagnetische Schicht verwendet. Ein NiFe-Film, der eine Dicke von 2 nm hat, oder ein CoFeB-Film, der eine Dicke von 2,5 nm hat, wird als die freie Schicht verwendet. Der spezifische Widerstand mit einer Widerstandsänderung in der freien Schicht, in der nichtmagnetischen Schicht und in der gepinnten Schicht wird durch Subtrahieren des spezifischen Widerstands der Basisschicht, der Schutzschicht und der Pinning-Schicht von dem spezifischen Widerstand (60 μΩcm) des gesamten Films, der in einem CIP-Modus gemessen wird, berechnet. Die Berechnung führt zu ungefähr 30 μΩcm.
  • Angenommen, daß der obige spezifische Widerstand in der Filmdickenrichtung steht, wird der Widerstand einer Querschnittsfläche von 1 μm2 berechnet. Das Ergebnis ist ungefähr 51 mΩμm2. Die Widerstandsänderung eines Elements mit CPP-Struktur, das von einem Spin-Valve-Film gebildet ist, der diese Filmstruktur hat, ist 0,5 mΩμm2. Hier werden der Widerstand, die Widerstandsänderung und das Widerstandsänderungsverhältnis des Elements, welches die Anordnungen der Stromwegsteuerungsschichten hat, die in 10 und 11 gezeigt sind, berechnet. Mit diesen Stromwegsteuerungsschichten wird der Durchmesser des Erfassungsstromwegs des Elements auf angenommen 1/10 verringert.
  • In der gewöhnlichen Struktur, in der die Stromwegsteuerungsschichten außerhalb des Films mit Magnetowiderstand-Effekt, der in 10 gezeigt ist, gebildet werden, wird die Widerstandsänderung in dem Film mit Magnetowiderstand-Effekt 10 mal größer und wird deshalb die Ausgabe erhöht. Jedoch wird der Widerstand auch 10 mal größer. Dementsprechend ist das Widerstandsänderungsverhältnis (MR-Verhältnis) 1, welches unverändert bleibt.
  • In der Struktur dieser Ausführungsform, in welcher die Stromwegsteuerungsschichten in dem Film mit Magnetowiderstand-Effekt, wie in 11 gezeigt, eingefügt sind, befinden sich die Stromwegsteuerungsschichten in Nähe der gepinnten Schichten, der nichtmagnetischen Schicht und der freien Schicht, die zu dem tatsächlichen Magnetowiderstand-Effekt beitragen. Hier nimmt die Widerstandsänderung auf die gleiche Weise wie in dem gewöhnlichen Beispiel, das in 10 gezeigt ist, zu. Der Widerstand nimmt nur bei der gepinnten Schicht, der nichtmagnetischen Schicht und der freien Schicht zu, die einen relativ geringen Widerstand haben. Andererseits nimmt der Widerstand bei der Basisschicht, der Pinning-Schicht und der Schutzschicht nicht zu.
  • Dieses Ergebnis zeigt, daß der Widerstand des gesamten Films ungefähr 1,5 mal größer als der Widerstand in einem Fall wird, in dem der Erfassungsstromweg nicht im Durchmesser verringert ist. Dementsprechend nimmt das Widerstandsänderungsverhältnis (MR-Verhältnis) des Films mit Magnetowiderstand-Effekt, der diese Struktur hat, zu und wird ungefähr 6,6 mal größer als derjenige in der gewöhnlichen Struktur. Auch werden die Durchmesser der feinen Metallteilchen der Schicht mit körniger Struktur, die eingefügt werden soll proportional gesteuert, um so die Elementenausgabe zu erhö hen. Der Erfassungsstromweg bei einem Teil, das zu dem tatsächlichen Filmwiderstandsänderung beiträgt, wird so geändert, um die Widerstandsänderung und das Widerstandsänderungsverhältnis des Films zu erhöhen. Die Elementenausgabe hängt teilweise von dem Erfassungsstromwert ab. Mit der Eigenschaftsverschlechterung aufgrund der Wärmeerzeugung des Elements sollte der Erfassungsstromwert jedoch durch den Widerstand bestimmt werden. Aus diesem Gesichtspunkt kann eine weitere Zunahme der Ausgabe von dem Magnetowiderstandselement dieser Ausführungsform erwartet werden, das eine geringere Zunahme des Filmwiderstands im Vergleich zu der gewöhnlichen Struktur hat.
  • Obwohl der standardmäßige Spin-Valve-Film vom einzelnen Typ in der obigen Elementenstruktur verwendet wird, die zum Vergleich verwendet wird, kann der gleiche Effekt von einer Struktur erwartet werden, die eine gepinnte Schicht vom Ferri-Typ, die oben beschrieben ist, oder einen Spin-Valve-Film vom doppelten Typ einschließt. In solch einem Fall ist es effektiv, Stromwegsteuerungsschichten in die obere und die untere gepinnte Schicht einzufügen. Auch können ähnliche Effekte, obwohl etwas verringert, in einem Fall erhalten werden, in dem Stromwegsteuerungsschichten in die nichtmagnetische Schicht oder eine freie Schicht eingefügt sind.
  • In der oben beschriebenen Struktur sind zwei Stromwegsteuerungsschichten eingefügt. In einem Fall, in dem nur eine Stromwegsteuerungsschicht verwendet wird, wird jedoch der Durchmesser des Erfassungsstromwegs in Nähe der Stromwegsteuerungsschicht verringert und können ausreichende Effekte zum Erhöhen der Elementenausgabe erhalten werden, obwohl etwas verringert im Vergleich zu dem Fall, in dem zwei Stromwegsteuerungsschichten verwendet werden. In diesem Fall sollte die Stromwegsteuerungsschicht auch in die gepinnte Schicht, die nichtmagnetische Schicht oder die freie Schicht eingefügt werden, die zu einer Magnetowiderstandsänderung beitragen. Alternativ sollte die Stromwegsteuerungsschicht in der Nähe dieser Schichten eingefügt werden.
  • Wenn die Stromwegsteuerungsschicht zwischen geteilten gepinnten Schichten eingefügt ist, ist es notwendig, eine Abnahme der Pinning-Kraft zu verhindern, um die Magnetisierung der gepinnten Schichten sicherzustellen, d.h. eine sogenannte undirektionales, magnetisches Feld Hua. Um dies zu tun, sollte der körnige Werkstoff und die Filmdicke zusammen mit dem undirektionalen anisotropen magnetischen Feld Hua optimiert werden.
  • In einem Fall, in dem die freie Schicht in zwei freie Schichten unterteilt ist und die Stromwegsteuerungsschicht zwischen den zwei freien Schichten eingefügt ist, ist es auch notwendig, die Verschlechterung der Eigenschaften der freien Schichten zu verhindern. Wenn die Stromwegsteuerungsschicht zwischen den freien Schichten nachteilig die Eigenschaften der freien Schichten beeinträchtigt, sollte eine Verbindungsabschirmungsschicht, die einen relativ hohen Widerstand hat, zwischen der Stromwegsteuerungsschicht und jeder freien Schicht eingefügt werden, so daß der nachteilige Einfluß auf die freien Schichten vermieden werden kann.
  • Wie für einen Fall, in dem die nichtmagnetische Schicht in zwei Schichten unterteilt ist und die Stromwegsteuerungsschicht zwischen den zwei Schichten eingefügt ist, gibt es kein Problem mit dem Element mit CPP-Struktur, das anders als der Film mit CIP-Struktur charakteristisch keine Nebeneffekte auf den Strom hat.
  • Die Strukturen der Magnetwiderstandselemente vom CPP-Typ wurden detailliert beschrieben. Jedes dieser Magnetowiderstandselemente vom CPP-Typ kann als ein magnetischer Kopf in einem magnetischen Aufzeichnungsmedium verwendet werden und kann magnetische Information, die auf einem magnetischen Aufzeichnungsmedium gespeichert ist, mit hoher Präzision wiedergeben. Im folgenden wird eine magnetische Aufzeichnungsvorrichtung, die eines der Magnetowiderstandselemente der obigen Ausführungsform als einen Magnetkopf hat, kurz beschrieben werden. 12 zeigt die Haupteile der magnetischen Aufzeichnungsvorrichtung. Eine Harddisk 110 als ein magnetisches Aufzeichnungsmedium ist drehbar an dem magnetischen Aufzeichnungsmedium 100 befestigt. Mit einem vorbestimmten Betrag der Flotation über der Oberfläche der Harddisk 110 wird das Magnetowiderstandselement 80 vom CPP-Typ, das in 11 gezeigt ist, als Magnetkopf zum Durchführen einer magnetischen Widergabeoperation verwendet. Der Magnetkopf 80 ist am Vorderende eines Gleiters 130 befestigt, der sich am oberen Ende eines Arms 120 befindet. Ein Stellglied mit zwei Stufen, das die Kombination eines regulären Stellglieds und eines elektromagnetischen Mikrobewegungsstellglieds ist, kann zum Positionieren des Magnetkopfs 80 verwendet werden. Obwohl der Magnetkopf 80 in diesem Beispiel zur Widergabe verwendet wird, sollte es offensichtlich sein, daß der Magnetkopf 80, der in Kombination mit einem interaktiven Dünnfilmkopf verwendet wird, als ein Aufzeichnungs- und Widergabekopf funktionieren kann.

Claims (10)

  1. Magnetowiderstandselement, das eine Änderung eines Magnetowiderstands durch Abgeben eines Erfassungsstroms in der Dickenrichtung eines Films (10) mit Magnetowiderstand-Effekt erfaßt, der zumindest eine Basisschicht (11), eine freie Schicht (12), eine nichtmagnetische Schicht (13), eine gepinnte Schicht (14), eine Pinning-Schicht (15) und eine Schutzschicht (16) einschließt, wobei das Magnetowiderstandselement eine Schicht (GR) mit körniger Struktur umfaßt, die leitfähige Teilchen (PAR) und einen isolierenden Matrixwerkstoff (MAT) in Form eines dünnen Films einschließt, der die leitfähigen Teilchen in einem zerstreuten Zustand enthält und eine geringere Dicke als der Teilchendurchmesser der leitenden Teilchen (PAR) hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (GR) mit körniger Struktur sich zwischen zumindest zwei benachbarten Schichten aus der Basisschicht (11), der freien Schicht (12), der nichtmagnetischen Schicht (13), der gepinnten Schicht (14), der Pinning-Schicht (15) und der Schutzschicht (16) befindet, wobei die Schicht (GR) mit körniger Struktur eine geringere Dicke als der Teilchendurchmesser der leitfähigen Teilchen (PAR) hat, so daß ein erwünschter Erfassungstromweg durch Anpassung des Zustands der leitfähigen Teilchen entworfen werden kann.
  2. Magnetowiderstandselement nach Anspruch 1, wobei die Schicht (GR) mit körniger Struktur sich zwischen der gepinnten Schicht (14) und der Pinning-Schicht (15) befindet, und wobei die leitfähigen Teilchen (PAR) aus einem magnetischen Metallwerkstoff bestehen.
  3. Magnetowiderstandselement, das eine Änderung eines Magnetowiderstands durch Abgeben eines Erfassungsstroms in der Dickenrichtung eines Films (20) mit Magnetowiderstand-Effekt erfaßt, der zumindest eine Basisschicht (11), eine freie Schicht (21, 22), eine nichtmagnetische Schicht (13), eine gepinnte Schicht (14), eine Pinning-Schicht (15) und eine Schutzschicht (16) einschließt, wobei das Magnetowiderstandselement eine Schicht (GR) mit körniger Struktur umfaßt, die leitfähige Teilchen (PAR) und einen isolierenden Matrixwerkstoff (MAT) in Form eines dünnen Films einschließt, welcher die leitfähigen Teilchen (PAR) in einem zerstreuten Zustand enthält und eine geringere Dicke als der Teilchendurchmesser der leitfähigen Teilchen (PAR) hat, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schicht mit körniger Struktur zwischen geteilten Schichten befindet, die durch Teilen von zumindest entweder der freien Schicht (21, 22), der nichtmagnetischen Schicht (13), der gepinnten Schicht (14) oder der Pinning-Schicht (15) gebildet werden, wobei die Schicht (GR) mit körniger Struktur eine geringere Dicke als der Teilchendurchmesser der leitfähigen Teilchen (PAR) hat, so daß ein erwünschter Erfassungsstromweg durch Anpassen des Zustands der leitfähigen Teilchen entworfen werden kann.
  4. Magnetowiderstandselement nach Anspruch 3, wobei die Schicht (GR) mit körniger Struktur in zumindest entweder der freien Schicht (21, 22), der gepinnten Schicht (14) oder der Pinning-Schicht (15) eingefügt ist, und wobei die leitfähigen Teilchen (PAR) aus einem magnetischen Metallwerkstoff bestehen.
  5. Magnetowiderstandselement nach Anspruch 3, wobei die Schicht (GR) mit körniger Struktur in die nichtmagnetische Schicht (13) eingefügt ist, und wobei die leitfähigen Teilchen (PAR) aus nichtmagnetischem Metallwerkstoff bestehen.
  6. Magnetowiderstandselement, das eine Änderung eines Magnetowiderstands durch Abgeben eines Erfassungsstroms in der Dickenrichtung des Films (30) mit Magnetowiderstand-Effekt erfaßt, der zumindest eine Basisschicht (11), eine freie Schicht (31), eine nichtmagnetische Schicht (13), eine gepinnte Schicht (14) und eine Schutzschicht (16) einschließt, wobei das Magnetowiderstandselement eine Schicht (GR) mit körniger Struktur umfaßt, welche leitfähige Teilchen (PAR) und einen isolierenden Matrixwerkstoff (MAT) in Form eines dünnen Films einschließt, der die leitfähigen Teilchen (PAR) in einem zerstreuten Zustand enthält und eine geringere Dicke als der Teilchendurchmesser der leitfähigen Teilchen (PAR) hat, wobei die Schicht (GR) mit körniger Struktur zumindest entweder die freie Schicht (31), die nichtmagnetische Schicht (13) oder die gepinnte Schicht (14) ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (GR) mit körniger Struktur eine geringere Dicke als der Teilchendurchmesser der leitfähigen Teilchen hat, so daß ein erwünschter Erfassungsstromweg durch Anpassen des Zustands der leitfähigen Teilchen entworfen werden kann.
  7. Magnetowiderstandselement nach Anspruch 6, wobei die Schicht (GR) mit körniger Struktur aus der freien Schicht (31) und der gepinnten Schicht (14) besteht, und wobei die leitfähigen Teilchen (PAR) in der Schicht (GR) mit körniger Struktur aus einem magnetischen Metallwerkstoff bestehen.
  8. Magnetowiderstandselement nach Anspruch 6, wobei die Schicht (GR) mit körniger Struktur aus der nichtmagnetischen Schicht (13) besteht und die leitfähigen Teilchen (PAR) in der Schicht (GR) mit körniger Struktur aus einem nichtmagnetischen Metallwerkstoff bestehen.
  9. Magnetowiderstandselement nach Anspruch 1, wobei der Film (30) mit Magnetowiderstand-Effekt außerdem einen Film einschließt, der aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem in Vorwärtsrichtung gestapelten (oberer Typ) Spin-Valve-Film, einem in Rückwärtsrichtung gestapelten (unterer Typ) Spin-Valve-Film, einem Spin-Valve-Film vom dualen Typ, einem Spin-Valve-Film vom Ferri-Pin-Typ, einem Spin-Valve-Film vom dualen Ferri-Pin-Typ und Film vom Tunnelüberganstyp ausgewählt ist, wobei der Film in den Film mit Magnetowiderstand-Effekt eingefügt ist.
  10. Magnetische Aufzeichnungsvorrichtung, die ein Magnetowiderstandselement nach Anspruch 1 als ein Magnetkopf zur magnetischen Wiedergabe umfaßt.
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