JP2000091667A - スピンバルブ磁気抵抗センサ及び薄膜磁気ヘッド - Google Patents
スピンバルブ磁気抵抗センサ及び薄膜磁気ヘッドInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多重膜構造のピン磁性層を有するシンセティ
ック型のスピンバルブＭＲセンサにおいて、高い磁気抵
抗変化率とセンサ感度とを確保し、高記録密度化を達成
する。 【解決手段】 基板上にフリー磁性層７と、磁性結合膜
５２を挟んで積層しかつ互いに反強磁性的に結合させた
第１及び第２の強磁性膜５１、５３からなるピン磁性層
５と、これら両磁性層間に挟まれた非磁性導電層６と、
ピン磁性層に隣接する反強磁性層４とが積層され、かつ
反強磁性層に隣接する第１の強磁性膜が高比抵抗のＣｏ
系材料で形成されている。第１の強磁性膜と第２の強磁
性膜とにおいて、その飽和磁化と膜厚との積を実質的に
等しくすると、ピン磁性層全体の磁気モーメントが見掛
け上０になり、フリー磁性層への静磁的作用が解消又は
低減される。 【効果】 第１強磁性膜へのセンス電流のシャントが抑
制され、高い磁気抵抗変化率が得られる。
ック型のスピンバルブＭＲセンサにおいて、高い磁気抵
抗変化率とセンサ感度とを確保し、高記録密度化を達成
する。 【解決手段】 基板上にフリー磁性層７と、磁性結合膜
５２を挟んで積層しかつ互いに反強磁性的に結合させた
第１及び第２の強磁性膜５１、５３からなるピン磁性層
５と、これら両磁性層間に挟まれた非磁性導電層６と、
ピン磁性層に隣接する反強磁性層４とが積層され、かつ
反強磁性層に隣接する第１の強磁性膜が高比抵抗のＣｏ
系材料で形成されている。第１の強磁性膜と第２の強磁
性膜とにおいて、その飽和磁化と膜厚との積を実質的に
等しくすると、ピン磁性層全体の磁気モーメントが見掛
け上０になり、フリー磁性層への静磁的作用が解消又は
低減される。 【効果】 第１強磁性膜へのセンス電流のシャントが抑
制され、高い磁気抵抗変化率が得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に自由側磁
性層／非磁性層／固定側磁性層を積層しかつ固定側磁性
層を反強磁性層により磁化固定したスピンバルブ磁気抵
抗センサに関し、特に固定側磁性層が非磁性結合膜を挟
んで複数の強磁性膜を積層した所謂シンセティック型の
スピンバルブ磁気抵抗センサ及びかかる磁気抵抗センサ
を備える薄膜磁気ヘッドに関する。
性層／非磁性層／固定側磁性層を積層しかつ固定側磁性
層を反強磁性層により磁化固定したスピンバルブ磁気抵
抗センサに関し、特に固定側磁性層が非磁性結合膜を挟
んで複数の強磁性膜を積層した所謂シンセティック型の
スピンバルブ磁気抵抗センサ及びかかる磁気抵抗センサ
を備える薄膜磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、再生用磁気ヘッドにおいて磁
界感度を高めるために、巨大磁気抵抗効果を示すスピン
バルブ膜構造の磁気抵抗（ＭＲ）センサが開発されてい
る。―般にスピンバルブＭＲ膜は、基板上に非磁性層を
挟んで対向する２つの磁性層を積層したサンドイッチ構
造からなる。固定側（ピン）磁性層は、その磁化が隣接
する反強磁性層との交換結合磁界により信号磁界と平行
に固定されるのに対し、自由側（フリー）磁性層の磁化
は、一般に永久磁石の磁界を利用したハードバイアス法
により単磁区化され、外部磁界により自由に回転する。
界感度を高めるために、巨大磁気抵抗効果を示すスピン
バルブ膜構造の磁気抵抗（ＭＲ）センサが開発されてい
る。―般にスピンバルブＭＲ膜は、基板上に非磁性層を
挟んで対向する２つの磁性層を積層したサンドイッチ構
造からなる。固定側（ピン）磁性層は、その磁化が隣接
する反強磁性層との交換結合磁界により信号磁界と平行
に固定されるのに対し、自由側（フリー）磁性層の磁化
は、一般に永久磁石の磁界を利用したハードバイアス法
により単磁区化され、外部磁界により自由に回転する。
【０００３】フリー磁性層の磁化が磁気記録媒体などか
らの外部磁場により回転すると、両磁性層間に生じた磁
化方向の角度差によりＭＲ膜の電気抵抗が変化すること
によって、記録媒体に記録された信号が検出される。ス
ピンバルブ膜は、ピン磁性層の磁化方向とフリー磁性層
の磁化方向とが直交した状態で使用するのが、より広い
ダイナミックレンジで良好な線形応答性が得られること
から、理想的である。しかしながら、単一層のピン磁性
層は磁気モーメントを有するので、その静磁的作用がフ
リー磁性層に影響して磁化方向が均一でなくなる場合が
ある。そのために、ＭＲセンサの一部が信号磁界の存在
下で早く飽和し、センサ出力の対称性が損なわれ、ダイ
ナミックレンジが制限される虞があった。
らの外部磁場により回転すると、両磁性層間に生じた磁
化方向の角度差によりＭＲ膜の電気抵抗が変化すること
によって、記録媒体に記録された信号が検出される。ス
ピンバルブ膜は、ピン磁性層の磁化方向とフリー磁性層
の磁化方向とが直交した状態で使用するのが、より広い
ダイナミックレンジで良好な線形応答性が得られること
から、理想的である。しかしながら、単一層のピン磁性
層は磁気モーメントを有するので、その静磁的作用がフ
リー磁性層に影響して磁化方向が均一でなくなる場合が
ある。そのために、ＭＲセンサの一部が信号磁界の存在
下で早く飽和し、センサ出力の対称性が損なわれ、ダイ
ナミックレンジが制限される虞があった。
【０００４】そこで最近、例えば特開平７−１６９０２
６号公報などに開示されるように、従来の単一層に代え
て、Ｒｕなどの非磁性結合膜を挟んで２つの強磁性膜を
積層した多重膜構造のピン磁性層を用いたシンセティッ
ク型のスピンバルブＭＲセンサが提案されている。この
ピン磁性層は、２つの強磁性膜が互いに反平行に磁化配
向されて反強磁性的に強く結合し、かつ両強磁性膜の磁
気モーメントが互いに打ち消し合うことにより、フリー
磁性層への静磁的作用による悪影響が解消され又は低減
されるので、センサの感度を向上させ、磁気記録におけ
る高記録密度化を図ることができる。
６号公報などに開示されるように、従来の単一層に代え
て、Ｒｕなどの非磁性結合膜を挟んで２つの強磁性膜を
積層した多重膜構造のピン磁性層を用いたシンセティッ
ク型のスピンバルブＭＲセンサが提案されている。この
ピン磁性層は、２つの強磁性膜が互いに反平行に磁化配
向されて反強磁性的に強く結合し、かつ両強磁性膜の磁
気モーメントが互いに打ち消し合うことにより、フリー
磁性層への静磁的作用による悪影響が解消され又は低減
されるので、センサの感度を向上させ、磁気記録におけ
る高記録密度化を図ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したシンセティッ
ク型のスピンバルブＭＲセンサは、電気抵抗の変化を生
じさせるスピン依存の電子の散乱が、ピン磁性層の第２
強磁性膜とフリー磁性層間における磁化方向の角度差に
よって起こる。従って、これ以外の不純物や膜欠陥など
の要因による電気抵抗、即ち第２強磁性膜、フリー磁性
層及び非磁性層の比抵抗は、より大きな磁気抵抗変化率
を得るという観点から、小さい方が望ましい。このた
め、上記特開平７−１６９０２６号公報などに記載され
るように、前記強磁性膜には、従来から一般にピン磁性
層に使用されているＮｉ−Ｆｅ合金に加えて、Ｃｏ、Ｃ
ｏ−Ｆｅ合金などの強磁性材料が採用されている。
ク型のスピンバルブＭＲセンサは、電気抵抗の変化を生
じさせるスピン依存の電子の散乱が、ピン磁性層の第２
強磁性膜とフリー磁性層間における磁化方向の角度差に
よって起こる。従って、これ以外の不純物や膜欠陥など
の要因による電気抵抗、即ち第２強磁性膜、フリー磁性
層及び非磁性層の比抵抗は、より大きな磁気抵抗変化率
を得るという観点から、小さい方が望ましい。このた
め、上記特開平７−１６９０２６号公報などに記載され
るように、前記強磁性膜には、従来から一般にピン磁性
層に使用されているＮｉ−Ｆｅ合金に加えて、Ｃｏ、Ｃ
ｏ−Ｆｅ合金などの強磁性材料が採用されている。
【０００６】ところが、Ｃｏ、Ｃｏ−Ｆｅ合金は、比抵
抗が１５μΩcm程度であり、ＮｉＦｅよりも低い。この
ため、反強磁性層に隣接する第１強磁性膜にもセンス電
流が流れ易くなり、そのシャント作用の影響で磁気抵抗
変化率が低下し、センサの感度を低下させるという問題
がある。
抗が１５μΩcm程度であり、ＮｉＦｅよりも低い。この
ため、反強磁性層に隣接する第１強磁性膜にもセンス電
流が流れ易くなり、そのシャント作用の影響で磁気抵抗
変化率が低下し、センサの感度を低下させるという問題
がある。
【０００７】そこで、本発明は、上述した従来技術の問
題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、多重膜
構造のピン磁性層を有するシンセティック型のスピンバ
ルブＭＲセンサにおいて、高い磁気抵抗変化率とセンサ
感度とを確保すること、及びそれにより高記録密度化を
達成できる高性能の薄膜磁気ヘッドを提供することにあ
る。
題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、多重膜
構造のピン磁性層を有するシンセティック型のスピンバ
ルブＭＲセンサにおいて、高い磁気抵抗変化率とセンサ
感度とを確保すること、及びそれにより高記録密度化を
達成できる高性能の薄膜磁気ヘッドを提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上述し
た目的を達成するために、基板上に積層した自由側磁性
層と、固定側磁性層と、これら両磁性層間に挟まれた非
磁性層と、固定側磁性層に隣接する反強磁性層とからな
り、固定側磁性層が、非磁性結合膜を挟んで積層しかつ
互いに反強磁性的に結合させた第１及び第２の強磁性膜
からなり、反強磁性層に隣接する第１の強磁性膜が高比
抵抗Ｃｏ系材料で形成されていることを特徴とするスピ
ンバルブ磁気抵抗センサが提供される。
た目的を達成するために、基板上に積層した自由側磁性
層と、固定側磁性層と、これら両磁性層間に挟まれた非
磁性層と、固定側磁性層に隣接する反強磁性層とからな
り、固定側磁性層が、非磁性結合膜を挟んで積層しかつ
互いに反強磁性的に結合させた第１及び第２の強磁性膜
からなり、反強磁性層に隣接する第１の強磁性膜が高比
抵抗Ｃｏ系材料で形成されていることを特徴とするスピ
ンバルブ磁気抵抗センサが提供される。
【０００９】このように構成することにより、高い磁気
抵抗変化率が得られると同時に、反強磁性層側の第１強
磁性膜へのセンス電流のシャントが抑制されるので、磁
気抵抗変化率の低下を防止することができる。
抵抗変化率が得られると同時に、反強磁性層側の第１強
磁性膜へのセンス電流のシャントが抑制されるので、磁
気抵抗変化率の低下を防止することができる。
【００１０】このような高比抵抗Ｃｏ系材料として、Ｃ
ｏＦｅＢ、ＣｏＭｎＢ又はＣｏＦｅＣなどの合金材料を
用いて第１の強磁性膜を形成することができ、これらの
材料は、そのＢやＣの添加量を調整することにより比抵
抗を数１０〜数１００μΩcmまで制御できるので好まし
い。また、第１の強磁性膜を形成する高比抵抗Ｃｏ系材
料として、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＺｒＮｂ又はＣｏＺｒＭ
ｏは、ＺｒとＴａなどの組成を適当に選択することによ
りアモルファス化し、これらのアモルファス材料は比抵
抗が１００μΩcm程度と比較的大きいので、好都合であ
る。
ｏＦｅＢ、ＣｏＭｎＢ又はＣｏＦｅＣなどの合金材料を
用いて第１の強磁性膜を形成することができ、これらの
材料は、そのＢやＣの添加量を調整することにより比抵
抗を数１０〜数１００μΩcmまで制御できるので好まし
い。また、第１の強磁性膜を形成する高比抵抗Ｃｏ系材
料として、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＺｒＮｂ又はＣｏＺｒＭ
ｏは、ＺｒとＴａなどの組成を適当に選択することによ
りアモルファス化し、これらのアモルファス材料は比抵
抗が１００μΩcm程度と比較的大きいので、好都合であ
る。
【００１１】別の実施例によれば、前記固定側磁性層を
構成する第１の強磁性膜と第２の強磁性膜とにおいて、
その飽和磁化と膜厚との積を実質的に等しくすると、両
強磁性膜の磁気モーメントが互いに打ち消し合って固定
側磁性層全体の磁気モーメントを見掛け上０になり、自
由側磁性層への静磁的作用を解消し又は低減できるの
で、好都合である。
構成する第１の強磁性膜と第２の強磁性膜とにおいて、
その飽和磁化と膜厚との積を実質的に等しくすると、両
強磁性膜の磁気モーメントが互いに打ち消し合って固定
側磁性層全体の磁気モーメントを見掛け上０になり、自
由側磁性層への静磁的作用を解消し又は低減できるの
で、好都合である。
【００１２】また本発明の別の側面によれば、このよう
な高感度なシンセティック型のスピンバルブ磁気抵抗セ
ンサを備えることにより、記録密度を高くできる薄膜磁
気ヘッドが提供される。
な高感度なシンセティック型のスピンバルブ磁気抵抗セ
ンサを備えることにより、記録密度を高くできる薄膜磁
気ヘッドが提供される。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１は、本発明を適用したスピン
バルブＭＲセンサの好適な実施例を示している。このス
ピンバルブＭＲセンサは、ガラスやシリコン、Ａｌ2Ｏ3
・ＴｉＣなどのセラミック材料からなる基板上にアルミ
ナ（Ａｌ2Ｏ3）絶縁層１を設け、その上に下地層２が形
成されている。本実施例の下地層２は、その上に積層す
るＭＲ膜３の反強磁性層及びそれより上の各層の（１１
１）配向性を高めるために、ＤＣマグネトロンスパッタ
リングにより付着させた厚さ３０Åのタンタル（Ｔａ）
膜２１と厚さ５０Åのニッケル−鉄−クロム（ＮｉＦｅ
Ｃｒ）膜２２とからなる２層構造である。
バルブＭＲセンサの好適な実施例を示している。このス
ピンバルブＭＲセンサは、ガラスやシリコン、Ａｌ2Ｏ3
・ＴｉＣなどのセラミック材料からなる基板上にアルミ
ナ（Ａｌ2Ｏ3）絶縁層１を設け、その上に下地層２が形
成されている。本実施例の下地層２は、その上に積層す
るＭＲ膜３の反強磁性層及びそれより上の各層の（１１
１）配向性を高めるために、ＤＣマグネトロンスパッタ
リングにより付着させた厚さ３０Åのタンタル（Ｔａ）
膜２１と厚さ５０Åのニッケル−鉄−クロム（ＮｉＦｅ
Ｃｒ）膜２２とからなる２層構造である。
【００１４】ＭＲ膜３は、下磁層２の上に厚さ２５０Å
の白金−マンガン（ＰｔＭｎ）膜からなる反強磁性層
４、及びその上に積層した第１強磁性膜／非磁性結合膜
／第２強磁性膜の３層構造からなるピン磁性層５を有す
る。本実施例では、第１強磁性膜５１が厚さ２０Åのコ
バルト−鉄−ホウ素（ＣｏＦｅＢ）膜で、非磁性結合膜
５２が厚さ８．５Åのルテニウム（Ｒｕ）膜で、第２強
磁性膜５３が厚さ２０Åのコバルト−鉄（ＣｏＦｅ）膜
でそれぞれ形成されている。
の白金−マンガン（ＰｔＭｎ）膜からなる反強磁性層
４、及びその上に積層した第１強磁性膜／非磁性結合膜
／第２強磁性膜の３層構造からなるピン磁性層５を有す
る。本実施例では、第１強磁性膜５１が厚さ２０Åのコ
バルト−鉄−ホウ素（ＣｏＦｅＢ）膜で、非磁性結合膜
５２が厚さ８．５Åのルテニウム（Ｒｕ）膜で、第２強
磁性膜５３が厚さ２０Åのコバルト−鉄（ＣｏＦｅ）膜
でそれぞれ形成されている。
【００１５】ピン磁性層５の上には、厚さ２２Åの銅
（Ｃｕ）膜からなる非磁性導電層６が形成され、かつそ
の上に厚さ１０Åのコバルト−鉄（ＣｏＦｅ）膜７１と
厚さ４０Åのニッケル−鉄（ＮｉＦｅ）膜７２との２層
構造からなるフリー磁性層７が積層されている。ＭＲ膜
３の上には、厚さ３０ÅのＴａ膜からなる保護層８が付
着されている。これらの各膜層は、同様にＤＣマグネト
ロンスパッタリングにより成膜される。
（Ｃｕ）膜からなる非磁性導電層６が形成され、かつそ
の上に厚さ１０Åのコバルト−鉄（ＣｏＦｅ）膜７１と
厚さ４０Åのニッケル−鉄（ＮｉＦｅ）膜７２との２層
構造からなるフリー磁性層７が積層されている。ＭＲ膜
３の上には、厚さ３０ÅのＴａ膜からなる保護層８が付
着されている。これらの各膜層は、同様にＤＣマグネト
ロンスパッタリングにより成膜される。
【００１６】ＭＲ膜３は、成膜後に例えば１５キロガウ
スの真空磁場中で１０時間、２５０℃の熱処理を行うこ
とにより、ＰｔＭｎ反強磁性層４を規則化させ、かつＣ
ｏＦｅＢ第１強磁性膜５１に１方向性異方性を与えて、
その磁化配向を固定する。第１及び第２強磁性膜５１、
５３は、互いに反強磁性結合するように非磁性結合膜５
２の膜厚を適当に設定することにより、図示するよう
に、磁気記録媒体からの信号磁界に対して平行にかつ互
いに反平行に磁化配向される。
スの真空磁場中で１０時間、２５０℃の熱処理を行うこ
とにより、ＰｔＭｎ反強磁性層４を規則化させ、かつＣ
ｏＦｅＢ第１強磁性膜５１に１方向性異方性を与えて、
その磁化配向を固定する。第１及び第２強磁性膜５１、
５３は、互いに反強磁性結合するように非磁性結合膜５
２の膜厚を適当に設定することにより、図示するよう
に、磁気記録媒体からの信号磁界に対して平行にかつ互
いに反平行に磁化配向される。
【００１７】また、前記第１強磁性膜の膜厚（ｔ）は、
その飽和磁化（Ｍｓ）との積が前記第２強磁性膜の膜厚
と飽和磁化との積に実質的に等しくなるように、別言す
ればその積の差が実質的に０になるように選択する。こ
れにより、両強磁性膜の磁気モーメントが互いに打ち消
し合い、ピン磁性層５全体の磁気モーメントが見掛け上
０になるので、フリー磁性層７への静磁的作用を解消し
又は低減できる。
その飽和磁化（Ｍｓ）との積が前記第２強磁性膜の膜厚
と飽和磁化との積に実質的に等しくなるように、別言す
ればその積の差が実質的に０になるように選択する。こ
れにより、両強磁性膜の磁気モーメントが互いに打ち消
し合い、ピン磁性層５全体の磁気モーメントが見掛け上
０になるので、フリー磁性層７への静磁的作用を解消し
又は低減できる。
【００１８】実際には、センサ出力の対称性に悪影響を
及ぼす主な要因として、ピン磁性層の静磁的作用の他
に、センス電流による磁界、フリー磁性層とピン磁性層
間の強磁性的相互作用が考えられる。このため、ピン磁
性層５の見掛け上の磁気モーメントを０にしても、セン
サ出力の非対称性を完全になくすことができない場合が
ある。そこで、上述した他の要因による影響とのバラン
スを考慮して、前記両強磁性膜間のＭｓ×ｔ値の差を全
く０にするのではなく、或る僅かな値の範囲内、例えば
０．３０memu／cm2 以下に設定すると、センサ出力の非
対称性をより良好に制御することができるので好まし
い。
及ぼす主な要因として、ピン磁性層の静磁的作用の他
に、センス電流による磁界、フリー磁性層とピン磁性層
間の強磁性的相互作用が考えられる。このため、ピン磁
性層５の見掛け上の磁気モーメントを０にしても、セン
サ出力の非対称性を完全になくすことができない場合が
ある。そこで、上述した他の要因による影響とのバラン
スを考慮して、前記両強磁性膜間のＭｓ×ｔ値の差を全
く０にするのではなく、或る僅かな値の範囲内、例えば
０．３０memu／cm2 以下に設定すると、センサ出力の非
対称性をより良好に制御することができるので好まし
い。
【００１９】反強磁性層４に隣接する第１強磁性膜５１
には、上述したＣｏＦｅＢに加えて、コバルト−マンガ
ン−ホウ素（ＣｏＭｎＢ）、コバルト−鉄−炭素（Ｃｏ
ＦｅＣ）などのＣｏ系強磁性材料を用いることができ
る。これらのＣｏ系材料は、そのＢやＣの添加量を調整
することにより比抵抗を数１０〜数１００μΩcmの範囲
で制御できる。従って、比抵抗の高い組成を選択するこ
とにより、第１強磁性膜へのセンス電流のシャントが抑
制されるので、従来のＣｏＦｅなどを用いた場合に比し
て大きな磁気抵抗変化率が得られる。
には、上述したＣｏＦｅＢに加えて、コバルト−マンガ
ン−ホウ素（ＣｏＭｎＢ）、コバルト−鉄−炭素（Ｃｏ
ＦｅＣ）などのＣｏ系強磁性材料を用いることができ
る。これらのＣｏ系材料は、そのＢやＣの添加量を調整
することにより比抵抗を数１０〜数１００μΩcmの範囲
で制御できる。従って、比抵抗の高い組成を選択するこ
とにより、第１強磁性膜へのセンス電流のシャントが抑
制されるので、従来のＣｏＦｅなどを用いた場合に比し
て大きな磁気抵抗変化率が得られる。
【００２０】また、第１強磁性膜５１には、コバルト−
ジルコニウム（ＣｏＺｒ）とＴａ、ニオブ（Ｎｂ）、モ
リブデン（Ｍｏ）などの添加物との合金を、Ｚｒ及び添
加物Ｎｂなどの組成を適当に選択してアモルファス化し
たＣｏ系強磁性材料を用いることができる。このアモル
ファス材料も同様に１００μΩcm程度の比較的高い比抵
抗を有し、上述した他のＣｏ系材料と同様の作用効果が
得られる。
ジルコニウム（ＣｏＺｒ）とＴａ、ニオブ（Ｎｂ）、モ
リブデン（Ｍｏ）などの添加物との合金を、Ｚｒ及び添
加物Ｎｂなどの組成を適当に選択してアモルファス化し
たＣｏ系強磁性材料を用いることができる。このアモル
ファス材料も同様に１００μΩcm程度の比較的高い比抵
抗を有し、上述した他のＣｏ系材料と同様の作用効果が
得られる。
【００２１】非磁性結合膜５２には、上記特開平７−１
６９０２６号公報に記載されるようにＲｕ以外に、Ｃ
ｒ、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、及びＲｕ
を含むそれらの合金を用いることができる。また、前記
反強磁性層には、上述したＰｔＭｎ以外に、従来から知
られているＰｄＰｔＭｎ系、ＮｉＭｎ系、ＩｒＭｎ系、
ＲｈＭｎ系、ＦｅＭｎ系、ＮｉＯ系などの様々な反強磁
性材料を用いることができる。
６９０２６号公報に記載されるようにＲｕ以外に、Ｃ
ｒ、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、及びＲｕ
を含むそれらの合金を用いることができる。また、前記
反強磁性層には、上述したＰｔＭｎ以外に、従来から知
られているＰｄＰｔＭｎ系、ＮｉＭｎ系、ＩｒＭｎ系、
ＲｈＭｎ系、ＦｅＭｎ系、ＮｉＯ系などの様々な反強磁
性材料を用いることができる。
【００２２】ＭＲ膜３の両側は、少なくともフリー磁性
層７が所望のトラック幅となるように、かつ反強磁性層
４の前記フリー磁性層より外側の両側部分が部分的にの
み削除されるように、エッチングで除去され、ハードバ
イアス下地層９及びハードバイアス層１０が前記反強磁
性層の両側部分の上に形成されている。ハードバイアス
層１０の上には、センス電流を流すための電極として１
対の導電リード１１が形成されている。更にこの積層構
造全体をアルミナ絶縁層１２で被覆して、本発明のスピ
ンバルブＭＲセンサを完成する。
層７が所望のトラック幅となるように、かつ反強磁性層
４の前記フリー磁性層より外側の両側部分が部分的にの
み削除されるように、エッチングで除去され、ハードバ
イアス下地層９及びハードバイアス層１０が前記反強磁
性層の両側部分の上に形成されている。ハードバイアス
層１０の上には、センス電流を流すための電極として１
対の導電リード１１が形成されている。更にこの積層構
造全体をアルミナ絶縁層１２で被覆して、本発明のスピ
ンバルブＭＲセンサを完成する。
【００２３】図２は、本発明によるスピンバルブＭＲセ
ンサの別の実施例を示しており、図１の実施例とは逆
に、フリー磁性層７を基板側にかつ反強磁性層４を基板
とは反対側にして、各膜層が逆の順に積層されている。
この実施例のＭＲ膜３は、基板上にＴａ３０Å／ＮｉＦ
ｅ４０Å／ＣｏＦｅ１０Å／Ｃｕ２２Å／ＣｏＦｅ２０
Å／Ｒｕ８．５Å／ＣｏＦｅＢ２０Å／ＰｔＭｎ２５０
Å／Ｔａ３０Åの膜組成を有する。下地層２は、上述し
たように反強磁性層４が後から積層されるので、Ｔａ膜
のみで形成されている。
ンサの別の実施例を示しており、図１の実施例とは逆
に、フリー磁性層７を基板側にかつ反強磁性層４を基板
とは反対側にして、各膜層が逆の順に積層されている。
この実施例のＭＲ膜３は、基板上にＴａ３０Å／ＮｉＦ
ｅ４０Å／ＣｏＦｅ１０Å／Ｃｕ２２Å／ＣｏＦｅ２０
Å／Ｒｕ８．５Å／ＣｏＦｅＢ２０Å／ＰｔＭｎ２５０
Å／Ｔａ３０Åの膜組成を有する。下地層２は、上述し
たように反強磁性層４が後から積層されるので、Ｔａ膜
のみで形成されている。
【００２４】本実施例においても、図１の実施例と同様
に、ピン磁性層５が第１強磁性膜／非磁性結合膜／第２
強磁性膜の３層構造からなり、かつ反強磁性層４に隣接
する第１強磁性膜５１が高比抵抗のＣｏ系強磁性材料で
形成されていることにより、第１強磁性膜への電流のシ
ャントが抑制されて、大きな磁気抵抗変化率が得られ
る。
に、ピン磁性層５が第１強磁性膜／非磁性結合膜／第２
強磁性膜の３層構造からなり、かつ反強磁性層４に隣接
する第１強磁性膜５１が高比抵抗のＣｏ系強磁性材料で
形成されていることにより、第１強磁性膜への電流のシ
ャントが抑制されて、大きな磁気抵抗変化率が得られ
る。
【００２５】また、本発明は、その技術的範囲内におい
て上記実施例に様々な変形・変更を加えて実施すること
ができる。前記ピン磁性層は、反強磁性層に隣接する強
磁性膜が高比抵抗のＣｏ系材料で形成されている限り、
複数の強磁性膜と非磁性結合膜とを交互に積層して上述
した３層より多層の多重膜構造にすることができる。こ
の場合には、見掛け上ピン磁性層全体の磁気モーメント
が実質的に０となるように、各強磁性膜の膜厚及び材料
（飽和磁化）を選択すれば良い。
て上記実施例に様々な変形・変更を加えて実施すること
ができる。前記ピン磁性層は、反強磁性層に隣接する強
磁性膜が高比抵抗のＣｏ系材料で形成されている限り、
複数の強磁性膜と非磁性結合膜とを交互に積層して上述
した３層より多層の多重膜構造にすることができる。こ
の場合には、見掛け上ピン磁性層全体の磁気モーメント
が実質的に０となるように、各強磁性膜の膜厚及び材料
（飽和磁化）を選択すれば良い。
【００２６】
【発明の効果】本発明は、以上のように構成されている
ので、以下に記載されるような効果を奏する。本発明の
スピンバルブ磁気抵抗センサによれば、反強磁性層側の
第１の強磁性膜を高比抵抗Ｃｏ系材料で形成することに
より、第１強磁性膜へのセンス電流のシャントが抑制さ
れ、磁気抵抗変化率の低下を防止できるので、高い磁気
抵抗変化率と同時に高いセンサ感度が得られ、磁気記録
における高記録密度化を実現することができる。
ので、以下に記載されるような効果を奏する。本発明の
スピンバルブ磁気抵抗センサによれば、反強磁性層側の
第１の強磁性膜を高比抵抗Ｃｏ系材料で形成することに
より、第１強磁性膜へのセンス電流のシャントが抑制さ
れ、磁気抵抗変化率の低下を防止できるので、高い磁気
抵抗変化率と同時に高いセンサ感度が得られ、磁気記録
における高記録密度化を実現することができる。
【図１】本発明によるスピンバルブ磁気抵抗センサの好
適実施例をＡＢＳ側から見た断面図である。
適実施例をＡＢＳ側から見た断面図である。
【図２】本発明によるスピンバルブ磁気抵抗センサの別
の実施例を示す図１と同様の断面図である。
の実施例を示す図１と同様の断面図である。
１ 絶縁層 ２ 下地層 ３ ＭＲ膜 ４ 反強磁性層 ５ ピン磁性層 ６ 非磁性導電層 ７ フリー磁性層 ８ 保護層 ９ ハードバイアス下磁層 １０ ハードバイアス層 １１ 導電リード １２ アルミナ絶縁層 ２１ タンタル膜 ２２ ニッケル−鉄−クロム膜 ５１ 第１強磁性膜 ５２ 非磁性結合膜 ５３ 第２強磁性膜 ７１ コバルト−鉄膜 ７２ ニッケル−鉄膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 沢崎 立雄 兵庫県尼崎市扶桑町１番８号 住友金属工 業株式会社エレクトロニクス技術研究所内 (72)発明者 樋上 文範 大阪府三島郡島本町江川２丁目15番17号 リードライト・エスエムアイ株式会社内 Ｆターム(参考） 5D034 BA03 BA18 BB01 CA04 CA06 5E049 AA04 AA09 AC00 AC01 AC05 BA12 BA16
Claims (5)
- 【請求項１】 基板上に積層した自由側磁性層と、固定
側磁性層と、前記両磁性層間に挟まれた非磁性層と、前
記固定側磁性層に隣接する反強磁性層とからなり、前記
固定側磁性層が、非磁性結合膜を挟んで積層しかつ互い
に反強磁性的に結合させた第１及び第２の強磁性膜から
なり、前記反強磁性層に隣接する前記第１の強磁性膜が
高比抵抗Ｃｏ系材料で形成されていることを特徴とする
スピンバルブ磁気抵抗センサ。 - 【請求項２】 前記第１の強磁性膜がＣｏＦｅＢ、Ｃｏ
ＭｎＢ又はＣｏＦｅＣで形成されていることを特徴とす
る請求項１に記載のスピンバルブ磁気抵抗センサ。 - 【請求項３】 前記第１の強磁性膜がＣｏＺｒＴａ、Ｃ
ｏＺｒＮｂ又はＣｏＺｒＭｏのアモルファス材料で形成
されていることを特徴とする請求項１に記載のスピンバ
ルブ磁気抵抗センサ。 - 【請求項４】 前記第１の強磁性膜及び前記第２の強磁
性膜の飽和磁化と膜厚との積が実質的に等しいことを特
徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のスピンバル
ブ磁気抵抗センサ。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載のスピ
ンバルブ磁気抵抗センサを備えることを特徴とする薄膜
磁気ヘッド。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10270473A JP2000091667A (ja) | 1998-09-09 | 1998-09-09 | スピンバルブ磁気抵抗センサ及び薄膜磁気ヘッド |
| US09/443,953 US6340533B1 (en) | 1998-09-09 | 1999-11-19 | Spin-valve magnetoresistance sensor and thin film magnetic head |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10270473A JP2000091667A (ja) | 1998-09-09 | 1998-09-09 | スピンバルブ磁気抵抗センサ及び薄膜磁気ヘッド |
| US09/443,953 US6340533B1 (en) | 1998-09-09 | 1999-11-19 | Spin-valve magnetoresistance sensor and thin film magnetic head |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000091667A true JP2000091667A (ja) | 2000-03-31 |
Family
ID=26549229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10270473A Pending JP2000091667A (ja) | 1998-09-09 | 1998-09-09 | スピンバルブ磁気抵抗センサ及び薄膜磁気ヘッド |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6340533B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000091667A (ja) |
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| KR20030073600A (ko) * | 2002-03-12 | 2003-09-19 | 학교법인고려중앙학원 | 스핀밸브형 자기저항소자 |
| WO2004109820A1 (en) * | 2003-06-05 | 2004-12-16 | Korea University Foundation | MAGNETIC TUNNEL JUNCTIONS INCORPORATING AMORPHOUS CoNbZr ALLOYS AND NANO-OXIDE LAYERS |
| US7733612B2 (en) | 2006-07-14 | 2010-06-08 | Tdk Corporation | GMR device of the CPP structure, thin-film magnetic head, head gimbal assembly, and hard disk system |
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| US6639764B2 (en) * | 1998-07-21 | 2003-10-28 | Alps Electric Co., Ltd. | Spin-valve magnetoresistive thin film element |
| JP3363410B2 (ja) * | 1999-08-12 | 2003-01-08 | ティーディーケイ株式会社 | 磁気変換素子および薄膜磁気ヘッド |
| JP2001216612A (ja) * | 2000-01-31 | 2001-08-10 | Alps Electric Co Ltd | スピンバルブ型薄膜磁気素子およびこのスピンバルブ型薄膜磁気素子を備えた薄膜磁気ヘッド |
| US6548186B1 (en) * | 2000-05-19 | 2003-04-15 | International Business Machines Corporation | High resistivity films for AP layers in spin valves |
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