JP2000101164A - 磁気抵抗効果素子，磁気抵抗効果センサ及びそれらを利用した装置 - Google Patents
磁気抵抗効果素子，磁気抵抗効果センサ及びそれらを利用した装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 非磁性層が平坦に作成することによって、抵
抗変化率が高い磁気抵抗変化素子を提供すること、さら
に、記録再生出力及びＳ／Ｎが高い磁気抵抗効果センサ
及びシステムを提供することを目的とする。 【解決手段】 基板１上に下シールド層２、下電極層
３、磁気抵抗効果素子４、上シールド層５、上電極層
６、を積層させている。磁気抵抗効果素子４はＰＲ工程
により適当な大きさ及び形状にパターン化されており、
その端部に接するように（後述する図４参照）あるいは
一部接するように縦バイアス層７が配置されている。こ
の磁気抵抗効果素子４は、自由磁性層／非磁性非導電層
／固定磁性層／固定させる層、を基本構成とし、自由磁
性層や固定磁性層がＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺ
ｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴ
ａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＦｅＴｉ、ＣｏＮｂＨｆ、Ｃｏ
ＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉからな
るアモルファス材料を用いている。その結果、非磁性層
が平坦になり、抵抗変化率が向上する。
抗変化率が高い磁気抵抗変化素子を提供すること、さら
に、記録再生出力及びＳ／Ｎが高い磁気抵抗効果センサ
及びシステムを提供することを目的とする。 【解決手段】 基板１上に下シールド層２、下電極層
３、磁気抵抗効果素子４、上シールド層５、上電極層
６、を積層させている。磁気抵抗効果素子４はＰＲ工程
により適当な大きさ及び形状にパターン化されており、
その端部に接するように（後述する図４参照）あるいは
一部接するように縦バイアス層７が配置されている。こ
の磁気抵抗効果素子４は、自由磁性層／非磁性非導電層
／固定磁性層／固定させる層、を基本構成とし、自由磁
性層や固定磁性層がＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺ
ｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴ
ａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＦｅＴｉ、ＣｏＮｂＨｆ、Ｃｏ
ＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉからな
るアモルファス材料を用いている。その結果、非磁性層
が平坦になり、抵抗変化率が向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は磁気媒体に記録した
情報信号を読み取るための磁気センサに関する。
情報信号を読み取るための磁気センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、磁気抵抗センサ（ＭＲセンサ
とも呼ばれる）または磁気抵抗ヘッド（ＭＲヘッドとも
呼ばれる）と呼ばれる磁気読み取り変換器が知られてい
る。このようなＭＲセンサ等は、大きな線密度（線形密
度）で磁性体の表面からデータを読み取れることが知ら
れている。ＭＲセンサは、感知される磁束の強度及び磁
束の方向の関数として抵抗変化を生じる読みとり素子を
利用し、抵抗変化として磁界信号を検出する。このよう
な従来のＭＲセンサの上記読み取り素子は、その抵抗の
１成分（１方向成分）が、その読みとり素子に印加され
る磁化の方向と、その素子中を流れる感知電流の方向が
なす角度の余弦の２乗に比例して変化する。このような
抵抗変化を生じる効果を異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）効果
と呼ばれる。
とも呼ばれる）または磁気抵抗ヘッド（ＭＲヘッドとも
呼ばれる）と呼ばれる磁気読み取り変換器が知られてい
る。このようなＭＲセンサ等は、大きな線密度（線形密
度）で磁性体の表面からデータを読み取れることが知ら
れている。ＭＲセンサは、感知される磁束の強度及び磁
束の方向の関数として抵抗変化を生じる読みとり素子を
利用し、抵抗変化として磁界信号を検出する。このよう
な従来のＭＲセンサの上記読み取り素子は、その抵抗の
１成分（１方向成分）が、その読みとり素子に印加され
る磁化の方向と、その素子中を流れる感知電流の方向が
なす角度の余弦の２乗に比例して変化する。このような
抵抗変化を生じる効果を異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）効果
と呼ばれる。
【０００３】ＡＭＲ効果のより詳しい説明は、Ｄ．Ａ．
トムソン（Ｔｈｏｍｐｓｏｎ）等の論文”Memory，Stor
age，and Related Applications" IEEE Trans. on Mag.
MAG−11、P.1039(1975)に記載されている。このような
ＡＭＲ効果を用いた磁気ヘッドではバルクハウゼンノイ
ズを抑圧するために、縦バイアスを印加することが多
い。そして、この縦バイアスを印加する材料として、Ｆ
ｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ニッケル酸化物などの反強磁性材料
を用いる場合がある。
トムソン（Ｔｈｏｍｐｓｏｎ）等の論文”Memory，Stor
age，and Related Applications" IEEE Trans. on Mag.
MAG−11、P.1039(1975)に記載されている。このような
ＡＭＲ効果を用いた磁気ヘッドではバルクハウゼンノイ
ズを抑圧するために、縦バイアスを印加することが多
い。そして、この縦バイアスを印加する材料として、Ｆ
ｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ニッケル酸化物などの反強磁性材料
を用いる場合がある。
【０００４】さらに最近においては、積層磁気センサの
抵抗変化が、より顕著な磁気抵抗効果を生じる場合が知
られている。この磁気抵抗効果は、非磁性層を挟んで位
置する磁性層の間における電導電子のスピン依存性伝送
及びそれに付随する層界面でのスピン依存性散乱に由来
する。
抵抗変化が、より顕著な磁気抵抗効果を生じる場合が知
られている。この磁気抵抗効果は、非磁性層を挟んで位
置する磁性層の間における電導電子のスピン依存性伝送
及びそれに付随する層界面でのスピン依存性散乱に由来
する。
【０００５】このような磁気抵抗効果は、「巨大磁気抵
抗効果」や「スピン・バルブ効果」など様々な名称で呼
ばれている。このような磁気抵抗化を利用した磁気抵抗
センサは適当な材料で形成されており、前述したＡＭＲ
効果を利用したセンサより、感度が改善され、また抵抗
変化が大きいことが知られている。このように改善され
たＭＲセンサでは、非磁性層で分離された一対の強磁性
体層の間の平面内抵抗が、２つの層の磁化方向のなす角
度の余弦に比例して変化する。
抗効果」や「スピン・バルブ効果」など様々な名称で呼
ばれている。このような磁気抵抗化を利用した磁気抵抗
センサは適当な材料で形成されており、前述したＡＭＲ
効果を利用したセンサより、感度が改善され、また抵抗
変化が大きいことが知られている。このように改善され
たＭＲセンサでは、非磁性層で分離された一対の強磁性
体層の間の平面内抵抗が、２つの層の磁化方向のなす角
度の余弦に比例して変化する。
【０００６】１９８８年６月１６日を優先日とする特開
平２−６１５７２号公報には、磁性層内の磁化の反平行
整列によって生じる高いＭＲ変化をもたらす積層磁性構
造が記載されている。また、この積層構造で使用可能な
材料として、上記公報には強磁性の遷移金属及び合金が
挙げられている。また、中間層により分離している少な
くとも２層の強磁性層の一方に、「固定させる層」を付
加した構造及びこの固定させる層としてＦｅＭｎが適当
であることが同号公報に開示されている。
平２−６１５７２号公報には、磁性層内の磁化の反平行
整列によって生じる高いＭＲ変化をもたらす積層磁性構
造が記載されている。また、この積層構造で使用可能な
材料として、上記公報には強磁性の遷移金属及び合金が
挙げられている。また、中間層により分離している少な
くとも２層の強磁性層の一方に、「固定させる層」を付
加した構造及びこの固定させる層としてＦｅＭｎが適当
であることが同号公報に開示されている。
【０００７】１９９０年１２月１１日を優先日とする特
開平４−３５８３１０号公報には、非磁性金属体の薄膜
層によって仕切られた強磁性体の２層の薄膜層を有し、
印加磁界が０である場合に２つの強磁性薄膜層の磁化方
向が直交するＭＲセンサが開示されている。このＭＲセ
ンサは、２つの非結合強磁性体層間の抵抗が、２つの層
の磁化方向間の角度の余弦に比例して変化し、センサ中
を通る電流の方向とは独立である旨が、同号公報に開示
されている。
開平４−３５８３１０号公報には、非磁性金属体の薄膜
層によって仕切られた強磁性体の２層の薄膜層を有し、
印加磁界が０である場合に２つの強磁性薄膜層の磁化方
向が直交するＭＲセンサが開示されている。このＭＲセ
ンサは、２つの非結合強磁性体層間の抵抗が、２つの層
の磁化方向間の角度の余弦に比例して変化し、センサ中
を通る電流の方向とは独立である旨が、同号公報に開示
されている。
【０００８】１９９０年８月２２日を優先日とする特開
平４−１０３０１４号公報には、強磁性層に他の中間層
を挿入して多層膜とした強磁性トンネル接合素子が示さ
れている。この強磁性トンネル結合素子は、少なくとも
一層の強磁性層に反強磁性体からのバイアス磁界が印加
されていることを特徴とするものである。
平４−１０３０１４号公報には、強磁性層に他の中間層
を挿入して多層膜とした強磁性トンネル接合素子が示さ
れている。この強磁性トンネル結合素子は、少なくとも
一層の強磁性層に反強磁性体からのバイアス磁界が印加
されていることを特徴とするものである。
【０００９】また、トンネル接合素子の自由磁性層とし
てＣｏ、固定磁性層としてＮｉＦｅを用いた例が、日本
応用磁気学会学術講演概要集、１９９６年、１３５ペー
ジに記載されている。
てＣｏ、固定磁性層としてＮｉＦｅを用いた例が、日本
応用磁気学会学術講演概要集、１９９６年、１３５ペー
ジに記載されている。
【００１０】さらに、特開平１０−６５２３２号公報に
は、強磁性膜に使用するＣｏ系磁性合金として、Ｃｏに
Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｈｆ等のうち、１種または２種を添
加する技術について開示がなされている。
は、強磁性膜に使用するＣｏ系磁性合金として、Ｃｏに
Ｆｅ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｈｆ等のうち、１種または２種を添
加する技術について開示がなされている。
【００１１】また、特開平１０−１３５０３８号公報に
は、フリー磁性層にＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏ、Ｆｅ
Ｃｏｂ等を使用する技術が開示されている。
は、フリー磁性層にＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏ、Ｆｅ
Ｃｏｂ等を使用する技術が開示されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】トンネル接合素子にお
いて安定な磁気抵抗変化を実現するためには、非磁性層
をより平坦に作成することが重要である。その理由は、
非磁性層が平坦でない場合は、結果的に非磁性層の厚み
にむらが発生し、その結果、リーク電流が生じてしまう
ためである。このようなリーク電流の発生は、抵抗変化
率の減少を引き起こす。また、電流を流すことによっ
て、膜厚の薄いところから破壊が起きやすく、耐電圧特
性が劣る結果を招いてしまう。
いて安定な磁気抵抗変化を実現するためには、非磁性層
をより平坦に作成することが重要である。その理由は、
非磁性層が平坦でない場合は、結果的に非磁性層の厚み
にむらが発生し、その結果、リーク電流が生じてしまう
ためである。このようなリーク電流の発生は、抵抗変化
率の減少を引き起こす。また、電流を流すことによっ
て、膜厚の薄いところから破壊が起きやすく、耐電圧特
性が劣る結果を招いてしまう。
【００１３】さて、従来のトンネル接合素子は、自由磁
性層及び固定磁性層にＣｏもしくはＮｉＦｅを用いてい
た。しかしながら、これらの材料は、結晶質であるため
に、最表面に結晶構造に対応したラフネスが生じること
になる。そのため、例えば「自由磁性層／非磁性非導電
層／固定磁性層／固定させる層」という構成を採用し、
自由磁性層に上記材料を用いた場合は、自由磁性層と非
磁性層との界面のラフネスにより非磁性層が十分に平坦
に作成されないという問題点があった。また、「固定さ
せる層／固定磁性層／非磁性非導電層／自由磁性層」と
いう構成においても、固定磁性層に上記材料を用いる
と、同じ理由により非磁性層が十分に平坦に作成されな
かった。いずれの場合も、抵抗変化率もしくは耐圧性の
低下を招いてしまう。
性層及び固定磁性層にＣｏもしくはＮｉＦｅを用いてい
た。しかしながら、これらの材料は、結晶質であるため
に、最表面に結晶構造に対応したラフネスが生じること
になる。そのため、例えば「自由磁性層／非磁性非導電
層／固定磁性層／固定させる層」という構成を採用し、
自由磁性層に上記材料を用いた場合は、自由磁性層と非
磁性層との界面のラフネスにより非磁性層が十分に平坦
に作成されないという問題点があった。また、「固定さ
せる層／固定磁性層／非磁性非導電層／自由磁性層」と
いう構成においても、固定磁性層に上記材料を用いる
と、同じ理由により非磁性層が十分に平坦に作成されな
かった。いずれの場合も、抵抗変化率もしくは耐圧性の
低下を招いてしまう。
【００１４】本発明は、非磁性層が平坦に作成すること
によって、抵抗変化率が高い磁気抵抗変化素子を提供す
ることを目的とする。このような非磁性層を平坦にする
ことにより、抵抗変化率が高くなるとともに、耐電圧特
性にも優れた磁気抵抗効果素子を実現することが可能で
ある。
によって、抵抗変化率が高い磁気抵抗変化素子を提供す
ることを目的とする。このような非磁性層を平坦にする
ことにより、抵抗変化率が高くなるとともに、耐電圧特
性にも優れた磁気抵抗効果素子を実現することが可能で
ある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】まず、請求項１に係る発
明は、「自由磁性層／非磁性非導電層／固定磁性層／固
定させる層」、を基本構成とするトンネル接合素子を基
本的な前提としている。
明は、「自由磁性層／非磁性非導電層／固定磁性層／固
定させる層」、を基本構成とするトンネル接合素子を基
本的な前提としている。
【００１６】そして、請求項１に係る発明においては、
自由磁性層もしくは固定磁性層の少なくとも一部に、Ｃ
ｏ、または、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、Ｃ
ｏＺｒＮｂ、、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、Ｃ
ｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＦｅＴｉ、ＣｏＮｂＨｆ、
ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ合
アモルファス磁性材料を用いたことを特徴とする。
自由磁性層もしくは固定磁性層の少なくとも一部に、Ｃ
ｏ、または、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、Ｃ
ｏＺｒＮｂ、、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、Ｃ
ｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＦｅＴｉ、ＣｏＮｂＨｆ、
ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ合
アモルファス磁性材料を用いたことを特徴とする。
【００１７】これらの材料は、いずれもアモルファスも
しくは結晶粒径の小さい結晶質であるので、成膜されて
も膜厚が均一であり表面のラフネスが小さい。そのた
め、これらの磁性層上に形成される非磁性層もラフネス
の小さな平坦な膜となり、結果として抵抗変化率が高
く、耐電圧特性に優れる磁気抵抗効果素子を得ることが
できる。
しくは結晶粒径の小さい結晶質であるので、成膜されて
も膜厚が均一であり表面のラフネスが小さい。そのた
め、これらの磁性層上に形成される非磁性層もラフネス
の小さな平坦な膜となり、結果として抵抗変化率が高
く、耐電圧特性に優れる磁気抵抗効果素子を得ることが
できる。
【００１８】また、請求項２に示したように、「固定さ
せる層／固定磁性層／非磁性非導電層／自由磁性層」を
基本構成とするトンネル接合素子においても、同様に、
自由磁性層もしくは固定磁性層の少なくとも一部に、上
記材料を使用すれば、非磁性層のラフネスを小さくする
ことができ、請求項１に係る発明と同様の作用・効果を
奏する。
せる層／固定磁性層／非磁性非導電層／自由磁性層」を
基本構成とするトンネル接合素子においても、同様に、
自由磁性層もしくは固定磁性層の少なくとも一部に、上
記材料を使用すれば、非磁性層のラフネスを小さくする
ことができ、請求項１に係る発明と同様の作用・効果を
奏する。
【００１９】また、これら請求項１、請求項２の発明に
係る磁気抵抗効果素子を利用した磁気抵抗効果センサを
構成すれば、磁気抵抗の変化の検出感度の向上したセン
サが得られる。請求項３及び請求項４にこのようなセン
サの発明が記載されている。
係る磁気抵抗効果素子を利用した磁気抵抗効果センサを
構成すれば、磁気抵抗の変化の検出感度の向上したセン
サが得られる。請求項３及び請求項４にこのようなセン
サの発明が記載されている。
【００２０】すなわち、請求項３に係る発明は、基板
と、前記基板上に積層され、パターン化された下シール
ド層と、前記下シールド層上に積層され、パターン化さ
れた磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子の端部
に接するように積層されている縦バイアス層と、前記基
板上に積層された下電極層と、前記縦バイアス層及び前
記下電極層の上に積層された上シールド層と、が順次積
層されているシールド型磁気抵抗効果センサにおいて、
前記磁磁気抵抗効果素子が、請求項１または２記載の磁
気抵抗効果素子であることを特徴とする磁気抵抗効果セ
ンサである。
と、前記基板上に積層され、パターン化された下シール
ド層と、前記下シールド層上に積層され、パターン化さ
れた磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子の端部
に接するように積層されている縦バイアス層と、前記基
板上に積層された下電極層と、前記縦バイアス層及び前
記下電極層の上に積層された上シールド層と、が順次積
層されているシールド型磁気抵抗効果センサにおいて、
前記磁磁気抵抗効果素子が、請求項１または２記載の磁
気抵抗効果素子であることを特徴とする磁気抵抗効果セ
ンサである。
【００２１】請求項３にかかる発明は、シールド型磁気
抵抗効果センサに関するものであるが、同様の原理をシ
ールド型磁気抵抗効果センサに応用することも可能であ
る。このような発明が、請求項４に記載されている。
抵抗効果センサに関するものであるが、同様の原理をシ
ールド型磁気抵抗効果センサに応用することも可能であ
る。このような発明が、請求項４に記載されている。
【００２２】すなわち、請求項４に係る発明は、基板
と、前記基板上に積層され、パターン化された下シール
ド層と、前記下シールド層上に積層され、パターン化さ
れた磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子の上部
に一部重なるように積層されている縦バイアス層と、前
記磁気抵抗効果素子の上部に一部重なるように積層され
ている下電極層と、前記縦バイアス層及び前記下電極層
の上に積層された上シールド層と、が順次積層されてい
るシールド型磁気抵抗効果センサにおいて、前記磁気抵
抗効果素子が、請求項１または２記載の磁気抵抗効果素
子であることを特徴とする磁気抵抗効果センサである。
と、前記基板上に積層され、パターン化された下シール
ド層と、前記下シールド層上に積層され、パターン化さ
れた磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子の上部
に一部重なるように積層されている縦バイアス層と、前
記磁気抵抗効果素子の上部に一部重なるように積層され
ている下電極層と、前記縦バイアス層及び前記下電極層
の上に積層された上シールド層と、が順次積層されてい
るシールド型磁気抵抗効果センサにおいて、前記磁気抵
抗効果素子が、請求項１または２記載の磁気抵抗効果素
子であることを特徴とする磁気抵抗効果センサである。
【００２３】また、上記請求項１及び請求項２の磁気抵
抗効果素子に対して、絶縁層を介してヨークを配置した
構成とすることも可能である。このような構成を採用し
た発明が請求項５及び請求項６に記載されている。
抗効果素子に対して、絶縁層を介してヨークを配置した
構成とすることも可能である。このような構成を採用し
た発明が請求項５及び請求項６に記載されている。
【００２４】すなわち、請求項５に係る発明は、磁気抵
抗効果素子に対して絶縁層を介してヨークを配置したヨ
ーク型磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記磁気抵抗効果
素子が、請求項１または２記載の磁気抵抗効果素子であ
ることを特徴とするヨーク型磁気抵抗効果ヘッドであ
る。
抗効果素子に対して絶縁層を介してヨークを配置したヨ
ーク型磁気抵抗効果ヘッドにおいて、前記磁気抵抗効果
素子が、請求項１または２記載の磁気抵抗効果素子であ
ることを特徴とするヨーク型磁気抵抗効果ヘッドであ
る。
【００２５】このヨーク型磁気抵抗効果ヘッドによれ
ば、種々の磁気記録媒体に記録されたデータを高感度で
読みとることが可能である。
ば、種々の磁気記録媒体に記録されたデータを高感度で
読みとることが可能である。
【００２６】また、請求項６に係る発明は、磁気抵抗効
果素子に対し、絶縁層を介してヨークを配置したフラッ
クスガイド型磁気抵抗効果型センサにおいて、前記磁気
抵抗効果素子が、請求項１または２記載の磁気抵抗効果
素子であることを特徴とする磁気抵抗効果センサであ
る。
果素子に対し、絶縁層を介してヨークを配置したフラッ
クスガイド型磁気抵抗効果型センサにおいて、前記磁気
抵抗効果素子が、請求項１または２記載の磁気抵抗効果
素子であることを特徴とする磁気抵抗効果センサであ
る。
【００２７】このフラックスガイド型磁気抵抗効果型セ
ンサによれば、フラックスの磁気変化を高感度で読みと
ることが可能である。
ンサによれば、フラックスの磁気変化を高感度で読みと
ることが可能である。
【００２８】さて、上記請求項３，４，６の磁気抵抗効
果センサを用いれば、高感度で磁気抵抗を検出すること
ができるシステムを得られる。
果センサを用いれば、高感度で磁気抵抗を検出すること
ができるシステムを得られる。
【００２９】請求項７に係る発明は、請求項３、４また
は６のいずれかに記載の磁気抵抗効果センサと、前記磁
気抵抗効果センサが検出する磁界の関数として、上記磁
気抵抗効果センサの抵抗率変化を検出する手段と、を備
えたことを特徴とする磁気抵抗検出システムである。
は６のいずれかに記載の磁気抵抗効果センサと、前記磁
気抵抗効果センサが検出する磁界の関数として、上記磁
気抵抗効果センサの抵抗率変化を検出する手段と、を備
えたことを特徴とする磁気抵抗検出システムである。
【００３０】さらに、この磁気抵抗検出システムを用い
れば、トラックを有する記憶媒体を用いて、大容量で、
かつ、高速にデータの読み出しが可能な磁気記憶システ
ムを構築することができる。
れば、トラックを有する記憶媒体を用いて、大容量で、
かつ、高速にデータの読み出しが可能な磁気記憶システ
ムを構築することができる。
【００３１】すなわち、請求項８に係る発明は、データ
記録のための複数個のトラックを有する磁気記憶媒体
と、前記磁気記憶媒体上にデータを記憶させるための磁
気記録システムと、請求項７記載の磁気抵抗検出システ
ムと、前記磁気記録システム及び前記磁気抵抗検出シス
テムを、前記磁気記憶媒体の選択されたトラックへ移動
させるために、前記磁気記録システム及び前記磁気抵抗
検出システムとに機械的に結合されたアクチュエータ手
段と、を含むことを特徴とする磁気記憶システムであ
る。
記録のための複数個のトラックを有する磁気記憶媒体
と、前記磁気記憶媒体上にデータを記憶させるための磁
気記録システムと、請求項７記載の磁気抵抗検出システ
ムと、前記磁気記録システム及び前記磁気抵抗検出シス
テムを、前記磁気記憶媒体の選択されたトラックへ移動
させるために、前記磁気記録システム及び前記磁気抵抗
検出システムとに機械的に結合されたアクチュエータ手
段と、を含むことを特徴とする磁気記憶システムであ
る。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を図面に基づいて説明する。
を図面に基づいて説明する。
【００３３】［実施の形態１］本発明を適用したシール
ド型磁気抵抗効果素子としては、例えば図１に示されて
いるような形態が好ましい。図１は、本実施の形態１に
係るシールド型磁気抵抗効果素子を垂直方向に切断した
様子を表す縦方向の断面図である。
ド型磁気抵抗効果素子としては、例えば図１に示されて
いるような形態が好ましい。図１は、本実施の形態１に
係るシールド型磁気抵抗効果素子を垂直方向に切断した
様子を表す縦方向の断面図である。
【００３４】図１に示されている形態では、まず、基板
１上に下シールド層２、下電極層３、磁気抵抗効果素子
４、上シールド層５、上電極層６、を積層させている。
磁気抵抗効果素子４はＰＲ工程により適当な大きさ及び
形状にパターン化されており、その端部に接するように
（後述する図４参照）あるいは一部接するように（後述
する図５参照）縦バイアス層７が配置されている。
１上に下シールド層２、下電極層３、磁気抵抗効果素子
４、上シールド層５、上電極層６、を積層させている。
磁気抵抗効果素子４はＰＲ工程により適当な大きさ及び
形状にパターン化されており、その端部に接するように
（後述する図４参照）あるいは一部接するように（後述
する図５参照）縦バイアス層７が配置されている。
【００３５】下シールド層２と、下電極３との構成方法
は種々考えられる。これらの構成を表す説明図が図２に
示されている。図２（１）には、下電極３が下シールド
層２の直上に形成されている例が示されている。また、
図２（２）には、下電極３が下シールド層２の直下に形
成されている例が示されている。また、図２（３）に
は、下電極３が下シールド層２の上に下ギャップ絶縁層
１００を介して形成されている例が示されている。ま
た、図２（４）には、下電極３を下シールド層２とを兼
用した場合の例が示されている。
は種々考えられる。これらの構成を表す説明図が図２に
示されている。図２（１）には、下電極３が下シールド
層２の直上に形成されている例が示されている。また、
図２（２）には、下電極３が下シールド層２の直下に形
成されている例が示されている。また、図２（３）に
は、下電極３が下シールド層２の上に下ギャップ絶縁層
１００を介して形成されている例が示されている。ま
た、図２（４）には、下電極３を下シールド層２とを兼
用した場合の例が示されている。
【００３６】また、上シールド層５と、上電極６との構
成方法も種々考えられる。これらの構成を表す説明図が
図３に示されている。図３（１）には、上シールド層５
が、上電極６の直上に形成されている例が示されてい
る。また、図３（２）には、上電極６が上シールド層５
の直上に形成されている例が示されている。また、図３
（３）には、上シールド層５が上電極６の上に上ギャッ
プ絶縁層１０２を介して形成されている例が示されてい
る。また、図３（４）には、上電極６を上シールド層５
とを兼用した場合の例が示されている。
成方法も種々考えられる。これらの構成を表す説明図が
図３に示されている。図３（１）には、上シールド層５
が、上電極６の直上に形成されている例が示されてい
る。また、図３（２）には、上電極６が上シールド層５
の直上に形成されている例が示されている。また、図３
（３）には、上シールド層５が上電極６の上に上ギャッ
プ絶縁層１０２を介して形成されている例が示されてい
る。また、図３（４）には、上電極６を上シールド層５
とを兼用した場合の例が示されている。
【００３７】図４及び図５は、図１に示されているシー
ルド型磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果素子４を中心と
した平面図である。特に図４においては磁気抵抗効果素
子４の端部に接するように縦バイアス層７が配置されて
おり、図５においては磁気抵抗効果素子４の端部に一部
接するように縦バイアス層７が配置されている。
ルド型磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果素子４を中心と
した平面図である。特に図４においては磁気抵抗効果素
子４の端部に接するように縦バイアス層７が配置されて
おり、図５においては磁気抵抗効果素子４の端部に一部
接するように縦バイアス層７が配置されている。
【００３８】図４のVI−VI線に沿った断面図が図６に示
されている。この図に示されているように、下電極３上
にパターン化された強磁性トンネル接合膜（磁気抵抗効
果素子４）の端部に接するように、絶縁層１０４及び縦
バイアス層７が配置されている。ここでは絶縁層１０４
を介した例を示す。絶縁層１０４は、センス電流が縦バ
イアス層７を流れ、強磁性トンネル接合部（磁気抵抗効
果素子４）を流れなくなることを防ぐ目的で設けられて
いる。したがって、縦バイアス層７が非金属のように十
分抵抗の高い材料である場合には、そのようなおそれは
少ないため、絶縁層を形成することなく、直接に縦バイ
アス層７を形成することになる。
されている。この図に示されているように、下電極３上
にパターン化された強磁性トンネル接合膜（磁気抵抗効
果素子４）の端部に接するように、絶縁層１０４及び縦
バイアス層７が配置されている。ここでは絶縁層１０４
を介した例を示す。絶縁層１０４は、センス電流が縦バ
イアス層７を流れ、強磁性トンネル接合部（磁気抵抗効
果素子４）を流れなくなることを防ぐ目的で設けられて
いる。したがって、縦バイアス層７が非金属のように十
分抵抗の高い材料である場合には、そのようなおそれは
少ないため、絶縁層を形成することなく、直接に縦バイ
アス層７を形成することになる。
【００３９】図５のVII−VII線に沿った断面図が図７に
示されている。この図に示されているように、下電極３
上には、パターン化された縦バイアス層７が設置されて
いる。そして、この縦バイアス層７に一部乗り上げるよ
うにパターン化された強磁性トンネル接合膜（磁気抵抗
効果素子４）が配置される。さらにその上部には、パタ
ーン化された絶縁層１０４と上電極６とが順次積層され
ている。
示されている。この図に示されているように、下電極３
上には、パターン化された縦バイアス層７が設置されて
いる。そして、この縦バイアス層７に一部乗り上げるよ
うにパターン化された強磁性トンネル接合膜（磁気抵抗
効果素子４）が配置される。さらにその上部には、パタ
ーン化された絶縁層１０４と上電極６とが順次積層され
ている。
【００４０】図１に示されている形態の下シールド層２
としては、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒ
Ｍｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨ
ｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒ
Ｎｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏ
Ｎｉ合金、ＦｅＡｌＳｉ、窒化鉄系材料等を用いること
ができ、膜厚は０．３〜１０μｍの範囲で適用可能であ
る。
としては、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒ
Ｍｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨ
ｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒ
Ｎｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏ
Ｎｉ合金、ＦｅＡｌＳｉ、窒化鉄系材料等を用いること
ができ、膜厚は０．３〜１０μｍの範囲で適用可能であ
る。
【００４１】下電極層３及び上電極層６としては、Ｚ
ｒ、Ｔａ、Ｍｏからなる単体もしくは合金もしくは混合
物が望ましく、その膜厚範囲は０．０１〜０．１０μｍ
が好ましい。
ｒ、Ｔａ、Ｍｏからなる単体もしくは合金もしくは混合
物が望ましく、その膜厚範囲は０．０１〜０．１０μｍ
が好ましい。
【００４２】縦バイアス層７としては、ＣｏＣｒＰｔ、
ＣｏＣｒ、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭ
ｎ、ＩｒＭｎ、ＰｔＰｄＭｎ、ＲｅＭｎ、ＰｔＭｎ、Ｃ
ｒＭｎ、Ｎｉ酸化物、鉄酸化物、Ｎｉ酸化物とＣｏ酸化
物の混合物、Ｎｉ酸化物とＦｅ酸化物の混合物、Ｎｉ酸
化物／Ｃｏ酸化物２層膜、Ｎｉ酸化物／Ｆｅ酸化物２層
膜等を用いることができる。
ＣｏＣｒ、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭ
ｎ、ＩｒＭｎ、ＰｔＰｄＭｎ、ＲｅＭｎ、ＰｔＭｎ、Ｃ
ｒＭｎ、Ｎｉ酸化物、鉄酸化物、Ｎｉ酸化物とＣｏ酸化
物の混合物、Ｎｉ酸化物とＦｅ酸化物の混合物、Ｎｉ酸
化物／Ｃｏ酸化物２層膜、Ｎｉ酸化物／Ｆｅ酸化物２層
膜等を用いることができる。
【００４３】上シールド層５としては、ＮｉＦｅ、Ｃｏ
Ｚｒ、またはＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮ
ｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、Ｃ
ｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰ
ｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ合金、ＦｅＡ
ｌＳｉ、窒化鉄系材料等を用いることが好ましく、その
膜厚は０．３〜１０μｍの範囲で適用可能である。
Ｚｒ、またはＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮ
ｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、Ｃ
ｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰ
ｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ合金、ＦｅＡ
ｌＳｉ、窒化鉄系材料等を用いることが好ましく、その
膜厚は０．３〜１０μｍの範囲で適用可能である。
【００４４】［実施の形態２］本発明を適用したヨーク
型ヘッドの実施の形態の例が図８に示されている。
型ヘッドの実施の形態の例が図８に示されている。
【００４５】この図において、強磁性体の基板８には溝
が形成され、この溝には非磁性絶縁体９が充填されてい
る。強磁性体の基板８としては、例えば、ＮｉＺｎフェ
ライト、ＭｎＺｎフェライト、ＭｇＺｎフェライト等が
使用され、非磁性絶縁体９には、例えば、アルミナ、Ｓ
ｉＯ2 、窒化アルミニウム、窒化シリコン、ダイヤモン
ドライクカーボンが使用される。
が形成され、この溝には非磁性絶縁体９が充填されてい
る。強磁性体の基板８としては、例えば、ＮｉＺｎフェ
ライト、ＭｎＺｎフェライト、ＭｇＺｎフェライト等が
使用され、非磁性絶縁体９には、例えば、アルミナ、Ｓ
ｉＯ2 、窒化アルミニウム、窒化シリコン、ダイヤモン
ドライクカーボンが使用される。
【００４６】この非磁性絶縁体９上には、下非磁性層１
０が設けられている。この下非磁性層１０は、基板８の
上面にも伸展している（図８参照）。
０が設けられている。この下非磁性層１０は、基板８の
上面にも伸展している（図８参照）。
【００４７】下非磁性層１０の上面には、磁極１３ａ
と、電極１２ａと、上非磁性層１１が隣接して設けられ
ており、磁気抵抗効果素子４が、磁極１３ａと電極１２
ａとの双方の上面に、双方にまたがるように設けられて
いる。なお、磁気抵抗効果素子４の側面は図８に示され
ているように上非磁性層１１に接している。
と、電極１２ａと、上非磁性層１１が隣接して設けられ
ており、磁気抵抗効果素子４が、磁極１３ａと電極１２
ａとの双方の上面に、双方にまたがるように設けられて
いる。なお、磁気抵抗効果素子４の側面は図８に示され
ているように上非磁性層１１に接している。
【００４８】電極１２ａは、例えば、Ａｕが好ましい。
また、磁極１３ａは、例えば、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒ、ま
たはＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺ
ｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨ
ｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰｄ、Ｃｏ
ＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ合金、ＦｅＡｌＳｉ、
窒化鉄系材料、ＭｎＺｎフェライト、ＮｉＺｎフェライ
ト、ＭｇＺｎフェライトを採用することが好ましい。
また、磁極１３ａは、例えば、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒ、ま
たはＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺ
ｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨ
ｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰｄ、Ｃｏ
ＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ合金、ＦｅＡｌＳｉ、
窒化鉄系材料、ＭｎＺｎフェライト、ＮｉＺｎフェライ
ト、ＭｇＺｎフェライトを採用することが好ましい。
【００４９】また、図８の紙面に垂直な方向における磁
気抵抗効果素子４の端部には、磁気抵抗効果素子磁区制
御用縦バイアス層が設けられている。この磁気抵抗効果
素子磁区制御用縦バイアス層は、磁気抵抗効果素子４に
一部重なるか接するように設けられている。一部重なる
場合の平面図が図４に、そしてその断面図が図６におい
てそれぞれ示されている。また、接する場合の平面図が
図５に、そしてその断面図が図７においてそれぞれ示さ
れている。
気抵抗効果素子４の端部には、磁気抵抗効果素子磁区制
御用縦バイアス層が設けられている。この磁気抵抗効果
素子磁区制御用縦バイアス層は、磁気抵抗効果素子４に
一部重なるか接するように設けられている。一部重なる
場合の平面図が図４に、そしてその断面図が図６におい
てそれぞれ示されている。また、接する場合の平面図が
図５に、そしてその断面図が図７においてそれぞれ示さ
れている。
【００５０】なお、磁気抵抗効果素子磁区制御用縦バイ
アス層は、例えば、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒ、ＣｏＰ
ｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、Ｎｉ酸化物、
ＮｉＣｏ酸化物、ＩｒＭｎ、ＰｔＰｄＭｎ、ＲｅＭｎ等
を用いるのが好ましい。
アス層は、例えば、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒ、ＣｏＰ
ｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、Ｎｉ酸化物、
ＮｉＣｏ酸化物、ＩｒＭｎ、ＰｔＰｄＭｎ、ＲｅＭｎ等
を用いるのが好ましい。
【００５１】なお、図８に示されているように、磁極１
３ｂが基板８から上非磁性層１１を覆うように伸展し、
磁気抵抗効果素子４まで到達するように設けられてい
る。また、電極１２ｂが磁気抵抗効果素子４の上面に設
けられており、この電極１２ｂの側面は磁極１３ｂと接
している。電極１２ａや磁極１３ｂの材質は、上記電極
１２ａや磁極１３ａと同様のものが好ましい。
３ｂが基板８から上非磁性層１１を覆うように伸展し、
磁気抵抗効果素子４まで到達するように設けられてい
る。また、電極１２ｂが磁気抵抗効果素子４の上面に設
けられており、この電極１２ｂの側面は磁極１３ｂと接
している。電極１２ａや磁極１３ｂの材質は、上記電極
１２ａや磁極１３ａと同様のものが好ましい。
【００５２】［実施の形態３］本発明を適用したフラッ
クスガイド型ヘッドの構成図が図９に示されている。
クスガイド型ヘッドの構成図が図９に示されている。
【００５３】基板２０上には、下シールド２１が設けら
れている。この下シールド２１の上面には、電極２２
と、磁極２３が隣接するように設けられている。
れている。この下シールド２１の上面には、電極２２
と、磁極２３が隣接するように設けられている。
【００５４】下シールド２１は、例えば、ＮｉＦｅ、Ｃ
ｏＺｒ、またはＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮ
ｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、Ｃ
ｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰ
ｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ合金、ＦｅＡ
ｌＳｉ、窒化鉄系材料、ＭｎＺｎフェライト、ＮｉＺｎ
フェライト、ＭｇＺｎフェライト等を用いるのが好まし
い。
ｏＺｒ、またはＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮ
ｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、Ｃ
ｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰ
ｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ合金、ＦｅＡ
ｌＳｉ、窒化鉄系材料、ＭｎＺｎフェライト、ＮｉＺｎ
フェライト、ＭｇＺｎフェライト等を用いるのが好まし
い。
【００５５】また、電極２２ａは、例えば、Ａｕを用い
るのが好ましく、磁極２３ａは、例えば、ＮｉＦｅ、Ｃ
ｏＺｒ、またはＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮ
ｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、Ｃ
ｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰ
ｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ合金、ＦｅＡ
ｌＳｉ、窒化鉄系材料、ＭｎＺｎフェライト、ＮｉＺｎ
フェライト、ＭｇＺｎフェライトを用いるのが好まし
い。
るのが好ましく、磁極２３ａは、例えば、ＮｉＦｅ、Ｃ
ｏＺｒ、またはＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮ
ｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、Ｃ
ｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰ
ｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉ合金、ＦｅＡ
ｌＳｉ、窒化鉄系材料、ＭｎＺｎフェライト、ＮｉＺｎ
フェライト、ＭｇＺｎフェライトを用いるのが好まし
い。
【００５６】そして、磁気抵抗効果素子４が、電極２２
ａ及び磁極２３ａの上面に双方にまたがるように形成さ
れている。
ａ及び磁極２３ａの上面に双方にまたがるように形成さ
れている。
【００５７】磁気抵抗効果素子４の上面には、電極２２
ｂと磁極２３ｂが設けられている。これら電極２２ｂと
磁極２３ｂは、図９に示されているように、ともに磁気
抵抗効果素子４の上面に接するように設けられている。
ｂと磁極２３ｂが設けられている。これら電極２２ｂと
磁極２３ｂは、図９に示されているように、ともに磁気
抵抗効果素子４の上面に接するように設けられている。
【００５８】さらに、電極２２ｂと磁極２３ｂの上面に
は、上シールド２４が形成されている。この上シールド
２４は、例えば、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒ、またはＣｏＦｅ
Ｂ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒ
Ｔａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨ
ｆ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、
ＣｏＺｒＭｏＮｉ合金、ＦｅＡｌＳｉ、窒化鉄系材料、
ＭｎＺｎフェライト、ＮｉＺｎフェライト、ＭｇＺｎフ
ェライトを用いるのが好ましい。
は、上シールド２４が形成されている。この上シールド
２４は、例えば、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒ、またはＣｏＦｅ
Ｂ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒ
Ｔａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨ
ｆ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、
ＣｏＺｒＭｏＮｉ合金、ＦｅＡｌＳｉ、窒化鉄系材料、
ＭｎＺｎフェライト、ＮｉＺｎフェライト、ＭｇＺｎフ
ェライトを用いるのが好ましい。
【００５９】また、図９の紙面に垂直な方向における磁
気抵抗効果素子４の端部には、磁気抵抗効果素子磁区制
御用縦バイアス層が設けられている。この磁気抵抗効果
素子磁区制御用縦バイアス層は、磁気抵抗効果素子４に
一部重なるか接するように設けられている。一部重なる
場合の平面図が図４に、そしてその断面図が図６におい
てそれぞれ示されている。また、接する場合の平面図が
図５に、そしてその断面図が図６それぞれ示されてい
る。
気抵抗効果素子４の端部には、磁気抵抗効果素子磁区制
御用縦バイアス層が設けられている。この磁気抵抗効果
素子磁区制御用縦バイアス層は、磁気抵抗効果素子４に
一部重なるか接するように設けられている。一部重なる
場合の平面図が図４に、そしてその断面図が図６におい
てそれぞれ示されている。また、接する場合の平面図が
図５に、そしてその断面図が図６それぞれ示されてい
る。
【００６０】磁気抵抗効果素子磁区制御用縦バイアス層
は、例えば、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒ、ＣｏＰｔ、Ｃｏ
ＣｒＴａ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、Ｎｉ酸化物、ＮｉＣｏ
酸化物、ＩｒＭｎ、ＰｔＰｄＭｎ、ＲｅＭｎを用いるの
が好ましい。
は、例えば、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒ、ＣｏＰｔ、Ｃｏ
ＣｒＴａ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、Ｎｉ酸化物、ＮｉＣｏ
酸化物、ＩｒＭｎ、ＰｔＰｄＭｎ、ＲｅＭｎを用いるの
が好ましい。
【００６１】［実施の形態４］これらのシールド型素
子、ヨーク型素子、及びフラックスガイド型素子を用い
て、インダクティブコイルによる書き込みヘッド部を形
成することができる。このインダクティブコイルによる
書き込みヘッド部は、記録再生一体型ヘッド（単に記録
再生ヘッドとも呼ぶ）として用いることができる。
子、ヨーク型素子、及びフラックスガイド型素子を用い
て、インダクティブコイルによる書き込みヘッド部を形
成することができる。このインダクティブコイルによる
書き込みヘッド部は、記録再生一体型ヘッド（単に記録
再生ヘッドとも呼ぶ）として用いることができる。
【００６２】図１０には記録再生ヘッドの概念図が示さ
れている。記録再生ヘッドは、本発明の素子を用いた再
生ヘッドと、インダクティブ型の記録ヘッドから構成さ
れている。この図に示されている例は、長手磁気記録用
の記録ヘッドとの搭載例を示したが、本発明の磁気抵抗
効果素子を垂直磁気記録用ヘッドと組み合わせ、垂直記
録に用いることも好ましい。
れている。記録再生ヘッドは、本発明の素子を用いた再
生ヘッドと、インダクティブ型の記録ヘッドから構成さ
れている。この図に示されている例は、長手磁気記録用
の記録ヘッドとの搭載例を示したが、本発明の磁気抵抗
効果素子を垂直磁気記録用ヘッドと組み合わせ、垂直記
録に用いることも好ましい。
【００６３】また、図１０ではシールド型素子を例に説
明するが、ヨーク型素子及びフラックスガイド型素子を
適用することもできる。図１０において、ヘッドは、以
下のような構成を採用している。まず、基板（図示され
ていない）上に下シールド／下電極４２が設けられてい
る。下シールド／下電極４２上には磁気抵抗効果素子４
５が設けられており、その上面には上シールド／上電極
４３が形成されている。これら磁気抵抗効果素子４５
と、上シールド／上電極４３とによって、再生ヘッドが
形成されている。
明するが、ヨーク型素子及びフラックスガイド型素子を
適用することもできる。図１０において、ヘッドは、以
下のような構成を採用している。まず、基板（図示され
ていない）上に下シールド／下電極４２が設けられてい
る。下シールド／下電極４２上には磁気抵抗効果素子４
５が設けられており、その上面には上シールド／上電極
４３が形成されている。これら磁気抵抗効果素子４５
と、上シールド／上電極４３とによって、再生ヘッドが
形成されている。
【００６４】また、磁極（図１０では上シールド／上電
極を兼ねている）４３の上部には、コイル４１が設けら
れており、その上に上磁極４４が設けられている。これ
ら磁極４３と、コイル４１と、上磁極４４とから記録ヘ
ッドが形成されている。
極を兼ねている）４３の上部には、コイル４１が設けら
れており、その上に上磁極４４が設けられている。これ
ら磁極４３と、コイル４１と、上磁極４４とから記録ヘ
ッドが形成されている。
【００６５】なお、上部シールド膜と下部磁性膜とを共
通の構造としても、また、別個に設けてもかまわない。
通の構造としても、また、別個に設けてもかまわない。
【００６６】このような構成のヘッドにより、記録媒体
上に信号を書き込み、また、記録媒体から信号を読み取
るのである。再生ヘッドの感知部分と、記録ヘッドの磁
気ギャップはこのように同一スライダ上に重ねた位置に
形成することで、記録媒体の同一トラックに同時に位置
決めができる。このヘッドをスライダに加工し、磁気記
録再生装置に搭載する。
上に信号を書き込み、また、記録媒体から信号を読み取
るのである。再生ヘッドの感知部分と、記録ヘッドの磁
気ギャップはこのように同一スライダ上に重ねた位置に
形成することで、記録媒体の同一トラックに同時に位置
決めができる。このヘッドをスライダに加工し、磁気記
録再生装置に搭載する。
【００６７】［実施の形態５］図１１には本発明の磁気
抵抗効果素子を用いた磁気記録再生装置の概念図が示さ
れている。この図に示されているように、ヘッドスライ
ダを兼ねている基板（図示せず）上に、下シールド／下
電極５２、磁気抵抗効果素子５１及び上シールド／上電
極５０を順に形成し、ヘッドを構成している。
抵抗効果素子を用いた磁気記録再生装置の概念図が示さ
れている。この図に示されているように、ヘッドスライ
ダを兼ねている基板（図示せず）上に、下シールド／下
電極５２、磁気抵抗効果素子５１及び上シールド／上電
極５０を順に形成し、ヘッドを構成している。
【００６８】そして、このヘッドを、記録媒体５３上に
位置決めして再生を行う。記録媒体５３は回転し、ヘッ
ドスライダは記録媒体５３の上を、０．２μｍ以下の高
さ、あるいは接触状態で対向して相対運動する。この機
構により、磁気抵抗効果素子５１は記録媒体５３に記録
された磁気的信号を、その漏れ磁界５４の強度から読み
取ることのできる位置に設定されるのである。
位置決めして再生を行う。記録媒体５３は回転し、ヘッ
ドスライダは記録媒体５３の上を、０．２μｍ以下の高
さ、あるいは接触状態で対向して相対運動する。この機
構により、磁気抵抗効果素子５１は記録媒体５３に記録
された磁気的信号を、その漏れ磁界５４の強度から読み
取ることのできる位置に設定されるのである。
【００６９】［実施の形態６］本発明に係る磁気抵抗効
果素子としては以下の構成のものを用いることが好まし
い。
果素子としては以下の構成のものを用いることが好まし
い。
【００７０】（１）基体／下地層／フリー磁性層／非磁
性非導電層／固定磁性層／固定させる層／保護層 （２）基体／下地層／フリー磁性層／第１ＭＲエンハン
ス層／非磁性非導電層／固定磁性層／固定させる層／保
護層 （３）基体／下地層／フリー磁性層／非磁性非導電層／
第２ＭＲエンハンス層／固定磁性層／固定させる層／保
護層 （４）基体／下地層／フリー磁性層／第１ＭＲエンハン
ス層／非磁性非導電層／第２ＭＲエンハンス層／固定磁
性層／固定させる層／保護層 （５） 基体／下地層／固定させる層／固定磁性層／非
磁性非導電層／フリー磁性層／保護層 （６） 基体／下地層／固定させる層／固定磁性層／第
１ＭＲエンハンス層／非磁性非導電層／フリー磁性層／
保護層 （７） 基体／下地層／固定させる層／固定磁性層／非
磁性非導電層／第２ＭＲエンハンス層／フリー磁性層／
保護層 （８） 基体／下地層／固定させる層／固定磁性層／第
１ＭＲエンハンス層／非磁性非導電層／第２ＭＲエンハ
ンス層／フリー磁性層／保護層 ここで、金属下地層としては、Ｚｒ、もしくはＺｒに他
元素を添加した材料、を用いることが好ましい。添加元
素としてはＴａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、
Ｐｔ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒ
ｈ、Ｒｅ、Ａｕ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｎｂ、Ｖ等が適当であ
る。
性非導電層／固定磁性層／固定させる層／保護層 （２）基体／下地層／フリー磁性層／第１ＭＲエンハン
ス層／非磁性非導電層／固定磁性層／固定させる層／保
護層 （３）基体／下地層／フリー磁性層／非磁性非導電層／
第２ＭＲエンハンス層／固定磁性層／固定させる層／保
護層 （４）基体／下地層／フリー磁性層／第１ＭＲエンハン
ス層／非磁性非導電層／第２ＭＲエンハンス層／固定磁
性層／固定させる層／保護層 （５） 基体／下地層／固定させる層／固定磁性層／非
磁性非導電層／フリー磁性層／保護層 （６） 基体／下地層／固定させる層／固定磁性層／第
１ＭＲエンハンス層／非磁性非導電層／フリー磁性層／
保護層 （７） 基体／下地層／固定させる層／固定磁性層／非
磁性非導電層／第２ＭＲエンハンス層／フリー磁性層／
保護層 （８） 基体／下地層／固定させる層／固定磁性層／第
１ＭＲエンハンス層／非磁性非導電層／第２ＭＲエンハ
ンス層／フリー磁性層／保護層 ここで、金属下地層としては、Ｚｒ、もしくはＺｒに他
元素を添加した材料、を用いることが好ましい。添加元
素としてはＴａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、
Ｐｔ、Ｎｉ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒ
ｈ、Ｒｅ、Ａｕ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｎｂ、Ｖ等が適当であ
る。
【００７１】フリー磁性層としては、ＮｉＦｅ、ＣｏＦ
ｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭ
ｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨ
ｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒ
Ｎｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏ
Ｎｉ合金またはアモルファス磁性材料を用いることが好
ましい。
ｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭ
ｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨ
ｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＺｒ
Ｎｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏ
Ｎｉ合金またはアモルファス磁性材料を用いることが好
ましい。
【００７２】非磁性層としては、金属、酸化物、窒化
物、酸化物と窒化物の混合物もしくは金属／酸化物２層
膜、金属／窒化物２層膜、金属／（酸化物と窒化物との
混合物）２層膜、を用いるのが好ましい。
物、酸化物と窒化物の混合物もしくは金属／酸化物２層
膜、金属／窒化物２層膜、金属／（酸化物と窒化物との
混合物）２層膜、を用いるのが好ましい。
【００７３】この２層膜は、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃ
ｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、
Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐ
ｔ、Ａｕ、または、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａのグループ
からなる酸化物及び窒化物の単体もしくは混合物、また
はＴａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｎ
ｉ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒ
ｅ、Ａｕ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｎｂ、Ｖ、Ｙのグループの少な
くとも１つの元素からなる、単体もしくは合金を上記酸
化物及び窒化物の単体もしくは混合物と組み合わせた２
層膜が好ましく、実際に利用する場合の有力な候補とな
るであろう。
ｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、
Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐ
ｔ、Ａｕ、または、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａのグループ
からなる酸化物及び窒化物の単体もしくは混合物、また
はＴａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｎ
ｉ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒ
ｅ、Ａｕ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｎｂ、Ｖ、Ｙのグループの少な
くとも１つの元素からなる、単体もしくは合金を上記酸
化物及び窒化物の単体もしくは混合物と組み合わせた２
層膜が好ましく、実際に利用する場合の有力な候補とな
るであろう。
【００７４】第１及び第２ＭＲエンハンス層としてはＣ
ｏ、ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ等、またはＣｏＦｅＢ、Ｃ
ｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、
ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、Ｃ
ｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺ
ｒＭｏＮｉ合金またはアモルファス磁性材料を用いる。
ｏ、ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ等、またはＣｏＦｅＢ、Ｃ
ｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＴａ、
ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨｆ、ＣｏＮｂＨｆ、Ｃ
ｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＰｄ、ＣｏＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺ
ｒＭｏＮｉ合金またはアモルファス磁性材料を用いる。
【００７５】また、ＭＲエンハンス層を用いない場合
は、用いた場合に比べて若干ＭＲ比が低下するが、用い
ない分だけ作製に要する工程数は低減する。
は、用いた場合に比べて若干ＭＲ比が低下するが、用い
ない分だけ作製に要する工程数は低減する。
【００７６】固定磁性層としては、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅを
ベースにするグループからなる単体、合金、または積層
膜を用いるのが好ましい。
ベースにするグループからなる単体、合金、または積層
膜を用いるのが好ましい。
【００７７】固定させる層としては、ＦｅＭｎ、ＮｉＭ
ｎ、ＩｒＭｎ、ＲｈＭｎ、ＰｔＰｄＭｎ、ＲｅＭｎ、Ｐ
ｔＭｎ、ＰｔＣｒＭｎ、ＣｒＭｎ、ＣｒＡｌ、ＴｂＣ
ｏ、Ｎｉ酸化物、Ｆｅ酸化物、Ｎｉ酸化物とＣｏ酸化物
の混合物、Ｎｉ酸化物とＦｅ酸化物の混合物、Ｎｉ酸化
物／Ｃｏ酸化物２層膜、Ｎｉ酸化物／Ｆｅ酸化物２層
膜、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＰｔＣｏ
などを用いることが好ましい。特に、ＰｔＭｎもしくは
ＰｔＭｎにＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚ
ｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈ
ｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｓｉ、
Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａを添加した材料は実際に装置を製造す
る際の有力な候補となるであろう。
ｎ、ＩｒＭｎ、ＲｈＭｎ、ＰｔＰｄＭｎ、ＲｅＭｎ、Ｐ
ｔＭｎ、ＰｔＣｒＭｎ、ＣｒＭｎ、ＣｒＡｌ、ＴｂＣ
ｏ、Ｎｉ酸化物、Ｆｅ酸化物、Ｎｉ酸化物とＣｏ酸化物
の混合物、Ｎｉ酸化物とＦｅ酸化物の混合物、Ｎｉ酸化
物／Ｃｏ酸化物２層膜、Ｎｉ酸化物／Ｆｅ酸化物２層
膜、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＰｔＣｏ
などを用いることが好ましい。特に、ＰｔＭｎもしくは
ＰｔＭｎにＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚ
ｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈ
ｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｓｉ、
Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａを添加した材料は実際に装置を製造す
る際の有力な候補となるであろう。
【００７８】保護層としては、金属、酸化物、窒化物、
酸化物と窒化物の混合物もしくは金属／酸化物２層膜、
金属／窒化物２層膜、金属／（酸化物と窒化物との混合
物）２層膜、を用いるのが好ましい。
酸化物と窒化物の混合物もしくは金属／酸化物２層膜、
金属／窒化物２層膜、金属／（酸化物と窒化物との混合
物）２層膜、を用いるのが好ましい。
【００７９】この２層膜は、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｃ
ｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、
Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐ
ｔ、Ａｕ、または、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａのグループ
からなる酸化物及び窒化物の単体もしくは混合物、また
はＴａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｎ
ｉ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒ
ｅ、Ａｕ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｎｂ、Ｖ、Ｙのグループの少な
くとも１つの元素からなる、単体もしくは合金を上記酸
化物及び窒化物の単体もしくは混合物と組み合わせた２
層膜が好ましく、実際に機器を構成する際の有力な候補
となるであろう。
ｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、
Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐ
ｔ、Ａｕ、または、Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔａのグループ
からなる酸化物及び窒化物の単体もしくは混合物、また
はＴａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｎ
ｉ、Ｉｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒ
ｅ、Ａｕ、Ｏｓ、Ｐｄ、Ｎｂ、Ｖ、Ｙのグループの少な
くとも１つの元素からなる、単体もしくは合金を上記酸
化物及び窒化物の単体もしくは混合物と組み合わせた２
層膜が好ましく、実際に機器を構成する際の有力な候補
となるであろう。
【００８０】数値による実施例 以下、磁気抵抗効果素子の構成について実際の数値に基
づき説明する。
づき説明する。
【００８１】［実施例１］ガラス基板／Ｔａ（３ｎｍ）
／ 自由磁性層（８ｎｍ）／Ａｌ酸化物（２ｎｍ）／Ｎ
ｉ８２Ｆｅ１８（３ｎｍ）／Ｐｔ４６Ｍｎ５４（２５ｎ
ｍ）／Ｔａ（３ｎｍ）という構成で自由磁性層の種類を
変えて磁気抵抗効果素子を作成した結果を示す。
／ 自由磁性層（８ｎｍ）／Ａｌ酸化物（２ｎｍ）／Ｎ
ｉ８２Ｆｅ１８（３ｎｍ）／Ｐｔ４６Ｍｎ５４（２５ｎ
ｍ）／Ｔａ（３ｎｍ）という構成で自由磁性層の種類を
変えて磁気抵抗効果素子を作成した結果を示す。
【００８２】作成には、ＤＣマグネトロンスパッタ装置
を用い、成膜電流は０．１Ａ、成膜ガス圧は２ｍｍＴｏ
ｒｒとした。Ａｌ酸化物の形成は、まず２ｎｍのＡｌ膜
を形成し、膜形成後に背圧が２×１０-9Ｔｏｒｒの真空
チャンバー内において４×１０-4Ｔｏｒｒのガス圧にな
るまで純Ｏ2 を導入し１時間保持することによりＡｌを
自然酸化させた。成膜後に、５００Ｏｅの直流磁界中に
おいて、２５０℃、５時間で熱処理を施した。この場合
の抵抗変化率を以下の表１に示す。
を用い、成膜電流は０．１Ａ、成膜ガス圧は２ｍｍＴｏ
ｒｒとした。Ａｌ酸化物の形成は、まず２ｎｍのＡｌ膜
を形成し、膜形成後に背圧が２×１０-9Ｔｏｒｒの真空
チャンバー内において４×１０-4Ｔｏｒｒのガス圧にな
るまで純Ｏ2 を導入し１時間保持することによりＡｌを
自然酸化させた。成膜後に、５００Ｏｅの直流磁界中に
おいて、２５０℃、５時間で熱処理を施した。この場合
の抵抗変化率を以下の表１に示す。
【００８３】
【表１】
【００８４】この実験結果において、自由磁性層がＣｏ
及びＮｉＦｅの場合は従来の例に相当するが、それ以外
の場合が本発明の適用例に相当する。いずれの場合も従
来例よりＭＲ比が高いという結果が得られた。
及びＮｉＦｅの場合は従来の例に相当するが、それ以外
の場合が本発明の適用例に相当する。いずれの場合も従
来例よりＭＲ比が高いという結果が得られた。
【００８５】［実施例２］ＭＲ比が高い理由を調べる目
的で、ガラス基板／Ｔａ（３ｎｍ）／ 自由磁性層（８
ｎｍ）という膜を作成し、表面のラフネスをＡＦＭによ
り観測した。表面ラフネスは膜の平均粗さＲａで示す
（後述する表２参照）。また、ガラス基板／Ｔａ（３ｎ
ｍ）／自由磁性層（８ｎｍ）／Ａｌ酸化物（２ｎｍ）と
いう膜も作成し、自由磁性層とＡｌ酸化物の界面ラフネ
スをＸ線反射率測定装置により観測した。 Ｘ線反射率
測定とは、サンプル表面に極低角度に入力させたときに
発生する全反射臨界角度以降のＸ線プロファイルを解析
するものである。これらの解析により、膜厚、界面ラフ
ネス、密度等の情報を得ることが可能になる。得られた
Ｘ線プロファイル情報をシミュレーションフィッティン
グすることにより、反射係数の実数項と虚数項、すなわ
ち密度、吸収等の物質定数を得ることができる方法であ
る。ＡＦＭによる表面ラフネス及びＸ線による界面ラフ
ネスの測定結果を表２に示す。
的で、ガラス基板／Ｔａ（３ｎｍ）／ 自由磁性層（８
ｎｍ）という膜を作成し、表面のラフネスをＡＦＭによ
り観測した。表面ラフネスは膜の平均粗さＲａで示す
（後述する表２参照）。また、ガラス基板／Ｔａ（３ｎ
ｍ）／自由磁性層（８ｎｍ）／Ａｌ酸化物（２ｎｍ）と
いう膜も作成し、自由磁性層とＡｌ酸化物の界面ラフネ
スをＸ線反射率測定装置により観測した。 Ｘ線反射率
測定とは、サンプル表面に極低角度に入力させたときに
発生する全反射臨界角度以降のＸ線プロファイルを解析
するものである。これらの解析により、膜厚、界面ラフ
ネス、密度等の情報を得ることが可能になる。得られた
Ｘ線プロファイル情報をシミュレーションフィッティン
グすることにより、反射係数の実数項と虚数項、すなわ
ち密度、吸収等の物質定数を得ることができる方法であ
る。ＡＦＭによる表面ラフネス及びＸ線による界面ラフ
ネスの測定結果を表２に示す。
【００８６】
【表２】
【００８７】自由磁性層にＣｏやＮｉＦｅを用いた場合
と比較して、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＮｂ、及びＣｏＺｒ
Ｍｏは表面ラフネス及び界面ラフネスが格段にフラット
であることがわかる。これらの材料はアモルファスもし
くは微結晶であることが知られており、このことが表面
及び界面ラフネスのフラット化に寄与しているものと思
われる。そして自由磁性層とＡｌ酸化物層との界面のフ
ラットさが、Ａｌ酸化物層の膜厚の均一性に寄与し、結
果的にＡｌ酸化物層におけるリーク電流が低減されるこ
とから、ＭＲ比が向上するものと考察される。上記表１
に示した他の材料もアモルファスもしくは微結晶である
ことが知られており、上記表２では測定はしなかったが
自由磁性層とＡｌ酸化物層との界面の平坦性が同様にＭ
Ｒ比の向上に寄与しているものと考えられる。
と比較して、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＮｂ、及びＣｏＺｒ
Ｍｏは表面ラフネス及び界面ラフネスが格段にフラット
であることがわかる。これらの材料はアモルファスもし
くは微結晶であることが知られており、このことが表面
及び界面ラフネスのフラット化に寄与しているものと思
われる。そして自由磁性層とＡｌ酸化物層との界面のフ
ラットさが、Ａｌ酸化物層の膜厚の均一性に寄与し、結
果的にＡｌ酸化物層におけるリーク電流が低減されるこ
とから、ＭＲ比が向上するものと考察される。上記表１
に示した他の材料もアモルファスもしくは微結晶である
ことが知られており、上記表２では測定はしなかったが
自由磁性層とＡｌ酸化物層との界面の平坦性が同様にＭ
Ｒ比の向上に寄与しているものと考えられる。
【００８８】［実施例３］次に、ガラス基板／Ｔａ（３
ｎｍ）／自由磁性層（８ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２
ｎｍ）／Ａｌ酸化物（２ｎｍ）／Ｎｉ８２Ｆｅ１８（３
ｎｍ）／Ｐｔ４６Ｍｎ５４ （２５ｎｍ）／Ｔａ（３ｎ
ｍ）という構成で自由磁性層の種類を変えて磁気抵抗効
果素子を作成した。
ｎｍ）／自由磁性層（８ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２
ｎｍ）／Ａｌ酸化物（２ｎｍ）／Ｎｉ８２Ｆｅ１８（３
ｎｍ）／Ｐｔ４６Ｍｎ５４ （２５ｎｍ）／Ｔａ（３ｎ
ｍ）という構成で自由磁性層の種類を変えて磁気抵抗効
果素子を作成した。
【００８９】作成にはＤＣマグネトロンスパッタ装置を
用い、成膜電流は０.１Ａ、成膜ガス圧は２ｍｍＴｏｒ
ｒとした。Ａｌ酸化物の形成は、まず２ｎｍのＡｌ膜を
形成し、膜形成後に背圧が２×１０-9Ｔｏｒｒの真空チ
ャンバー内において４×１０-4Ｔｏｒｒのガス圧になる
まで純Ｏ2 を導入し１時間保持することによりＡｌを自
然酸化させた。成膜後に、５００Ｏｅの直流磁界中にお
いて、２５０℃、５時間で熱処理を施した。この場合の
抵抗変化率を次の表３に示す。
用い、成膜電流は０.１Ａ、成膜ガス圧は２ｍｍＴｏｒ
ｒとした。Ａｌ酸化物の形成は、まず２ｎｍのＡｌ膜を
形成し、膜形成後に背圧が２×１０-9Ｔｏｒｒの真空チ
ャンバー内において４×１０-4Ｔｏｒｒのガス圧になる
まで純Ｏ2 を導入し１時間保持することによりＡｌを自
然酸化させた。成膜後に、５００Ｏｅの直流磁界中にお
いて、２５０℃、５時間で熱処理を施した。この場合の
抵抗変化率を次の表３に示す。
【００９０】
【表３】
【００９１】この実験結果において、自由磁性層がＣｏ
及びＮｉＦｅの場合は従来の例に相当するが、それ以外
の場合が本発明の適用例に相当する。いずれの場合も従
来例よりＭＲ比が高いという結果が得られた。 ［実施例４］次に、ガラス基板／Ｔａ（３ｎｍ）／Ｐｔ
４６Ｍｎ５４（２５ｎｍ）／固定磁性層（５ｎｍ）／Ｃ
ｏ９０Ｆｅ１０／Ａｌ酸化物（２ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ
１０（２ｎｍ）／自由磁性層（３ｎｍ）／Ｔａ（３ｎ
ｍ）という構成で自由磁性層の種類を変えて磁気抵抗効
果素子を作成した。
及びＮｉＦｅの場合は従来の例に相当するが、それ以外
の場合が本発明の適用例に相当する。いずれの場合も従
来例よりＭＲ比が高いという結果が得られた。 ［実施例４］次に、ガラス基板／Ｔａ（３ｎｍ）／Ｐｔ
４６Ｍｎ５４（２５ｎｍ）／固定磁性層（５ｎｍ）／Ｃ
ｏ９０Ｆｅ１０／Ａｌ酸化物（２ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ
１０（２ｎｍ）／自由磁性層（３ｎｍ）／Ｔａ（３ｎ
ｍ）という構成で自由磁性層の種類を変えて磁気抵抗効
果素子を作成した。
【００９２】作成にはＤＣマグネトロンスパッタ装置を
用い、成膜電流は０．１Ａ、成膜ガス圧は２ｍｍＴｏｒ
ｒとした。Ａｌ酸化物の形成は、まず２ｎｍのＡｌ膜を
形成し、膜形成後に背圧が２×１０-9Ｔｏｒｒの真空チ
ャンバー内において４×１０-4Ｔｏｒｒのガス圧になる
まで純Ｏ2 を導入し１時間保持することによりＡｌを自
然酸化させた。成膜後に、５００Ｏｅの直流磁界中にお
いて、２５０℃、５時間で熱処理を施した。この場合の
抵抗変化率を次の表４に示す。
用い、成膜電流は０．１Ａ、成膜ガス圧は２ｍｍＴｏｒ
ｒとした。Ａｌ酸化物の形成は、まず２ｎｍのＡｌ膜を
形成し、膜形成後に背圧が２×１０-9Ｔｏｒｒの真空チ
ャンバー内において４×１０-4Ｔｏｒｒのガス圧になる
まで純Ｏ2 を導入し１時間保持することによりＡｌを自
然酸化させた。成膜後に、５００Ｏｅの直流磁界中にお
いて、２５０℃、５時間で熱処理を施した。この場合の
抵抗変化率を次の表４に示す。
【００９３】
【表４】
【００９４】この実験結果において、自由磁性層がＣｏ
及びＮｉＦｅの場合が従来の例に相当し、それ以外の場
合が本発明の適用例に相当する。いずれの場合も従来例
よりＭＲ比が高いという結果が得られた。 ［実施例５］次に、ガラス基板／Ｔａ（３ｎｍ）／Ｐｔ
４６Ｍｎ５４（２５ｎｍ）／固定磁性層（５ｎｍ）／Ａ
ｌ酸化物（２ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ｎ
ｉ８２Ｆｅ１８（３ｎｍ）／Ｔａ（３ｎｍ）という構成
で自由磁性層の種類を変えて磁気抵抗効果素子を作成し
た。
及びＮｉＦｅの場合が従来の例に相当し、それ以外の場
合が本発明の適用例に相当する。いずれの場合も従来例
よりＭＲ比が高いという結果が得られた。 ［実施例５］次に、ガラス基板／Ｔａ（３ｎｍ）／Ｐｔ
４６Ｍｎ５４（２５ｎｍ）／固定磁性層（５ｎｍ）／Ａ
ｌ酸化物（２ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ｎ
ｉ８２Ｆｅ１８（３ｎｍ）／Ｔａ（３ｎｍ）という構成
で自由磁性層の種類を変えて磁気抵抗効果素子を作成し
た。
【００９５】作成にはＤＣマグネトロンスパッタ装置を
用い、成膜電流は０．１Ａ、成膜ガス圧は２ｍｍＴｏｒ
ｒとした。Ａｌ酸化物の形成は、まず２ｎｍのＡｌ膜を
形成し、膜形成後に背圧が２×１０-9Ｔｏｒｒの真空チ
ャンバー内において４×１０-4Ｔｏｒｒのガス圧になる
まで純Ｏ2 を導入し１時間保持することによりＡｌを自
然酸化させた。成膜後に、５００Ｏｅの直流磁界中にお
いて、２５０℃、５時間で熱処理を施した。この場合の
抵抗変化率を次の表５に示す。
用い、成膜電流は０．１Ａ、成膜ガス圧は２ｍｍＴｏｒ
ｒとした。Ａｌ酸化物の形成は、まず２ｎｍのＡｌ膜を
形成し、膜形成後に背圧が２×１０-9Ｔｏｒｒの真空チ
ャンバー内において４×１０-4Ｔｏｒｒのガス圧になる
まで純Ｏ2 を導入し１時間保持することによりＡｌを自
然酸化させた。成膜後に、５００Ｏｅの直流磁界中にお
いて、２５０℃、５時間で熱処理を施した。この場合の
抵抗変化率を次の表５に示す。
【００９６】
【表５】
【００９７】この実験結果において、自由磁性層がＣｏ
及びＮｉＦｅの場合が従来の例に相当し、それ以外の場
合が本発明の適用例に相当する。いずれの場合も従来例
よりＭＲ比が高いという結果が得られた。 ［実施例６］次に、ガラス基板／Ｔａ（３ｎｍ）／Ｐｔ
４６Ｍｎ５４（２５ｎｍ）／固定磁性層（５ｎｍ）／Ｃ
ｏ９０Ｆｅ１０（２）／Ａｌ酸化物（２ｎｍ）／Ｃｏ９
０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／自由磁性層（３ｎｍ）／Ｔａ
（３ｎｍ）という構成で自由磁性層の種類を変えて磁気
抵抗効果素子を作成した。
及びＮｉＦｅの場合が従来の例に相当し、それ以外の場
合が本発明の適用例に相当する。いずれの場合も従来例
よりＭＲ比が高いという結果が得られた。 ［実施例６］次に、ガラス基板／Ｔａ（３ｎｍ）／Ｐｔ
４６Ｍｎ５４（２５ｎｍ）／固定磁性層（５ｎｍ）／Ｃ
ｏ９０Ｆｅ１０（２）／Ａｌ酸化物（２ｎｍ）／Ｃｏ９
０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／自由磁性層（３ｎｍ）／Ｔａ
（３ｎｍ）という構成で自由磁性層の種類を変えて磁気
抵抗効果素子を作成した。
【００９８】作成にはＤＣマグネトロンスパッタ装置を
用い、成膜電流は０.１Ａ、成膜ガス圧は２ｍｍＴｏｒ
ｒとした。Ａｌ酸化物の形成は、まず２ｎｍのＡｌ膜を
形成し、膜形成後に背圧が２×１０-9Ｔｏｒｒの真空チ
ャンバー内において４×１０-4Ｔｏｒｒのガス圧になる
まで純Ｏ2 を導入し１時間保持することによりＡｌを自
然酸化させた。成膜後に、５００Ｏｅの直流磁界中にお
いて、２５０℃、５時間で熱処理を施した。この場合の
抵抗変化率を次の表６に示す。
用い、成膜電流は０.１Ａ、成膜ガス圧は２ｍｍＴｏｒ
ｒとした。Ａｌ酸化物の形成は、まず２ｎｍのＡｌ膜を
形成し、膜形成後に背圧が２×１０-9Ｔｏｒｒの真空チ
ャンバー内において４×１０-4Ｔｏｒｒのガス圧になる
まで純Ｏ2 を導入し１時間保持することによりＡｌを自
然酸化させた。成膜後に、５００Ｏｅの直流磁界中にお
いて、２５０℃、５時間で熱処理を施した。この場合の
抵抗変化率を次の表６に示す。
【００９９】
【表６】
【０１００】この実験結果において、自由磁性層及び固
定磁性層がＣｏの場合が従来の例に相当し、それ以外の
場合が本発明の適用例に相当する。いずれの場合も従来
例よりＭＲ比が高いという結果が得られた。
定磁性層がＣｏの場合が従来の例に相当し、それ以外の
場合が本発明の適用例に相当する。いずれの場合も従来
例よりＭＲ比が高いという結果が得られた。
【０１０１】［実施の形態７］図１に示したタイプのシ
ールド型素子に本発明の磁気抵抗効果素子を適用した。
このとき、下シールド層としてはＮｉＦｅを用いた。磁
気抵抗効果膜としては、／Ｔａ（３ｎｍ）／ Ｐｔ４６
Ｍｎ５４（２５ｎｍ）／Ｃｏ９２Ｚｒ６Ｎｂ２（５ｎ
ｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ａｌ酸化物（２ｎ
ｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ｃｏ９２Ｚｒ６Ｎ
ｂ２／Ｔａ（３ｎｍ）を用いた。膜形成後には２５０
℃、５時間の熱処理を成膜時の磁界とは直交する方向に
５００Ｏｅの磁界を印加しつつ行った。磁気抵抗効果膜
はフォトレジスト工程により１×１μｍの大きさに加工
して磁気抵抗効果素子とした。パターン化された膜端部
に接するようにＣｏＣｒＰｔを積層した。上シールド層
としてはＮｉＦｅを用いた。このヘッドを図１０のよう
な記録再生一体型ヘッドに加工及びスライダ加工し、Ｃ
ｏＣｒＴａ系媒体上にデータを記録再生した。この際、
書き込みトラック幅は１．５μｍ、書き込みギャップは
０．２μｍ、読み込みトラック幅は１．０μｍとした。
書き込みヘッド部のコイル部作成時のフォトレジスト硬
化工程は２５０℃、２時間とした。この工程により、本
来は素子高さ方向を向いていなければならない固定層及
び固定させる層の磁化方向が回転し、磁気抵抗効果素子
として動作しなくなったので、再生ヘッド部及び記録ヘ
ッド部作成終了後に、２００℃、５００Ｏｅ磁界中、１
時間の着磁熱処理を行った。この着磁熱処理による自由
磁性層の磁化容易軸の着磁方向への回転は、磁化曲線か
らほとんど観測されなかった。媒体の保磁力は２．５ｋ
Ｏｅとした。記録マ−ク長を変えて再生出力を測定し
た。この時の記録再生出力は２.４ｍＶ、Ｓ／Ｎは２９
ｄＢ、再生出力が半減するマーク長（周波数）は２３９
ｋＦＣＩ、ビットエラーレートは１０-6以下であった。
また、再生波形の対称性も良好であった。
ールド型素子に本発明の磁気抵抗効果素子を適用した。
このとき、下シールド層としてはＮｉＦｅを用いた。磁
気抵抗効果膜としては、／Ｔａ（３ｎｍ）／ Ｐｔ４６
Ｍｎ５４（２５ｎｍ）／Ｃｏ９２Ｚｒ６Ｎｂ２（５ｎ
ｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ａｌ酸化物（２ｎ
ｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ｃｏ９２Ｚｒ６Ｎ
ｂ２／Ｔａ（３ｎｍ）を用いた。膜形成後には２５０
℃、５時間の熱処理を成膜時の磁界とは直交する方向に
５００Ｏｅの磁界を印加しつつ行った。磁気抵抗効果膜
はフォトレジスト工程により１×１μｍの大きさに加工
して磁気抵抗効果素子とした。パターン化された膜端部
に接するようにＣｏＣｒＰｔを積層した。上シールド層
としてはＮｉＦｅを用いた。このヘッドを図１０のよう
な記録再生一体型ヘッドに加工及びスライダ加工し、Ｃ
ｏＣｒＴａ系媒体上にデータを記録再生した。この際、
書き込みトラック幅は１．５μｍ、書き込みギャップは
０．２μｍ、読み込みトラック幅は１．０μｍとした。
書き込みヘッド部のコイル部作成時のフォトレジスト硬
化工程は２５０℃、２時間とした。この工程により、本
来は素子高さ方向を向いていなければならない固定層及
び固定させる層の磁化方向が回転し、磁気抵抗効果素子
として動作しなくなったので、再生ヘッド部及び記録ヘ
ッド部作成終了後に、２００℃、５００Ｏｅ磁界中、１
時間の着磁熱処理を行った。この着磁熱処理による自由
磁性層の磁化容易軸の着磁方向への回転は、磁化曲線か
らほとんど観測されなかった。媒体の保磁力は２．５ｋ
Ｏｅとした。記録マ−ク長を変えて再生出力を測定し
た。この時の記録再生出力は２.４ｍＶ、Ｓ／Ｎは２９
ｄＢ、再生出力が半減するマーク長（周波数）は２３９
ｋＦＣＩ、ビットエラーレートは１０-6以下であった。
また、再生波形の対称性も良好であった。
【０１０２】［実施の形態８］図８に示したタイプのヨ
ーク型素子における磁気抵抗効果素子に本発明の磁気抵
抗効果素子を適用した。このとき、基体にはＭｎＺｎフ
ェライト、非磁性絶縁体には酸化Ｓｉ、下非磁性層及び
上非磁性層にはＡｌ酸化物、電極にはＡｕ、磁極にはＴ
ａ（３ｎｍ）とＮｉＦｅ（１０ｎｍ）とを交互に積層し
てトータルの厚みを２００ｎｍにした膜を用いた。磁気
抵抗効果膜としては、／Ｔａ（３ｎｍ）／Ｐｔ４６Ｍｎ
５４（２５ｎｍ）／Ｃｏ８２Ｚｒ９Ｍｏ９（５ｎｍ）／
Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ａｌ酸化物（２ｎｍ）／
Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ｃｏ８２Ｚｒ９Ｍｏ９
（３ｎｍ）／Ｔａ（３ｎｍ）を用いた。膜形成後には２
５０℃、５時間の熱処理を成膜時の磁界とは直交する方
向に５００Ｏｅの磁界を印加しつつ行った。磁気抵抗効
果膜は、フォトレジスト工程により１×１μｍの大きさ
に加工して磁気抵抗効果素子とした。パターン化された
膜端部に接するようにＣｏＣｒＰｔを積層した。このヘ
ッドを図１０のような記録再生一体型ヘッドに加工及び
スライダ加工し、ＣｏＣｒＴａ系媒体上にデータを記録
再生した。この際、書き込みトラック幅は１．５μｍ、
書き込みギャップは０．２μｍ、読み込みトラック幅は
１．０μｍとした。書き込みヘッド部のコイル部作成時
のフォトレジスト硬化工程は２５０℃、２時間とした。
この工程により、本来は素子高さ方向を向いていなけれ
ばならない固定層及び固定させる層の磁化方向が回転
し、磁気抵抗効果素子として動作しなくなったので、再
生ヘッド部及び記録ヘッド部作成終了後に、２００℃、
５００Ｏｅ磁界中、１時間の着磁熱処理を行った。この
着磁熱処理による自由磁性層の磁化容易軸の着磁方向へ
の回転は、磁化曲線からほとんど観測されなかった。媒
体の保磁力は２．５ｋＯｅとした。記録マ−ク長を変え
て再生出力を測定した。この時の記録再生出力は３.１
ｍＶ、Ｓ／Ｎは３４ｄＢ、再生出力が半減するマーク長
（周波数）は２７７ｋＦＣＩ、ビットエラーレートは１
０-6以下であった。また、再生波形の対称性も良好であ
った。
ーク型素子における磁気抵抗効果素子に本発明の磁気抵
抗効果素子を適用した。このとき、基体にはＭｎＺｎフ
ェライト、非磁性絶縁体には酸化Ｓｉ、下非磁性層及び
上非磁性層にはＡｌ酸化物、電極にはＡｕ、磁極にはＴ
ａ（３ｎｍ）とＮｉＦｅ（１０ｎｍ）とを交互に積層し
てトータルの厚みを２００ｎｍにした膜を用いた。磁気
抵抗効果膜としては、／Ｔａ（３ｎｍ）／Ｐｔ４６Ｍｎ
５４（２５ｎｍ）／Ｃｏ８２Ｚｒ９Ｍｏ９（５ｎｍ）／
Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ａｌ酸化物（２ｎｍ）／
Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２ｎｍ）／Ｃｏ８２Ｚｒ９Ｍｏ９
（３ｎｍ）／Ｔａ（３ｎｍ）を用いた。膜形成後には２
５０℃、５時間の熱処理を成膜時の磁界とは直交する方
向に５００Ｏｅの磁界を印加しつつ行った。磁気抵抗効
果膜は、フォトレジスト工程により１×１μｍの大きさ
に加工して磁気抵抗効果素子とした。パターン化された
膜端部に接するようにＣｏＣｒＰｔを積層した。このヘ
ッドを図１０のような記録再生一体型ヘッドに加工及び
スライダ加工し、ＣｏＣｒＴａ系媒体上にデータを記録
再生した。この際、書き込みトラック幅は１．５μｍ、
書き込みギャップは０．２μｍ、読み込みトラック幅は
１．０μｍとした。書き込みヘッド部のコイル部作成時
のフォトレジスト硬化工程は２５０℃、２時間とした。
この工程により、本来は素子高さ方向を向いていなけれ
ばならない固定層及び固定させる層の磁化方向が回転
し、磁気抵抗効果素子として動作しなくなったので、再
生ヘッド部及び記録ヘッド部作成終了後に、２００℃、
５００Ｏｅ磁界中、１時間の着磁熱処理を行った。この
着磁熱処理による自由磁性層の磁化容易軸の着磁方向へ
の回転は、磁化曲線からほとんど観測されなかった。媒
体の保磁力は２．５ｋＯｅとした。記録マ−ク長を変え
て再生出力を測定した。この時の記録再生出力は３.１
ｍＶ、Ｓ／Ｎは３４ｄＢ、再生出力が半減するマーク長
（周波数）は２７７ｋＦＣＩ、ビットエラーレートは１
０-6以下であった。また、再生波形の対称性も良好であ
った。
【０１０３】［実施の形態９］図９に示したタイプのフ
ラックスガイド型素子に本発明の磁気抵抗効果素子を適
用した。このとき、下シールド及び上シールドにはＮｉ
Ｆｅを、電極にはＡｕ、磁極にはＴａ（３ｎｍ）とＮｉ
Ｆｅ（１０ｎｍ）とを交互に積層してトータルの厚みを
２００ｎｍにした膜を用いた。磁気抵抗効果膜として
は、／Ｔａ（３ｎｍ）／Ｐｔ４６Ｍｎ５４（２５ｎｍ）
／Ｃｏ８４Ｆｅ９Ｂ７（５ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０
（２）／Ａｌ酸化物（２ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２
ｎｍ）／Ｃｏ８４Ｆｅ９Ｂ７（３ｎｍ）／Ｔａ（３ｎ
ｍ）とした。膜形成後には２５０℃、５時間の熱処理を
成膜時の磁界とは直交する方向に５００Ｏｅの磁界を印
加しつつ行った。磁気抵抗効果膜はフォトレジスト工程
により１×１μｍの大きさに加工して磁気抵抗効果素子
とした。パターン化された膜端部に接するようにＣｏＣ
ｒＰｔを積層した。このヘッドを図１０のような記録再
生一体型ヘッドに加工及びスライダ加工し、ＣｏＣｒＴ
ａ系媒体上にデータを記録再生した。この際、書き込み
トラック幅は１．５μｍ、書き込みギャップは０．２μ
ｍ、読み込みトラック幅は１．０μｍとした。書き込み
ヘッド部のコイル部作成時のフォトレジスト硬化工程は
２５０℃、２時間とした。この工程により、本来は素子
高さ方向を向いていなければならない固定層及び固定さ
せる層の磁化方向が回転し、磁気抵抗効果素子として正
しく動作しなくなったので、再生ヘッド部及び記録ヘッ
ド部作成終了後に、２００℃、５００Ｏｅ磁界中、１時
間の着磁熱処理を行った。この着磁熱処理による自由磁
性層の磁化容易軸の着磁方向への回転は、磁化曲線から
ほとんど観測されなかった。媒体の保磁力は２．５ｋＯ
ｅとした。記録マ−ク長を変えて再生出力を測定した。
この時の記録再生出力は１.９ｍＶ、Ｓ／Ｎは２８ｄ
Ｂ、再生出力が半減するマーク長（周波数）は２８７ｋ
ＦＣＩ、ビットエラーレートは１０-6以下であった。ま
た、再生波形の対称性も良好であった。
ラックスガイド型素子に本発明の磁気抵抗効果素子を適
用した。このとき、下シールド及び上シールドにはＮｉ
Ｆｅを、電極にはＡｕ、磁極にはＴａ（３ｎｍ）とＮｉ
Ｆｅ（１０ｎｍ）とを交互に積層してトータルの厚みを
２００ｎｍにした膜を用いた。磁気抵抗効果膜として
は、／Ｔａ（３ｎｍ）／Ｐｔ４６Ｍｎ５４（２５ｎｍ）
／Ｃｏ８４Ｆｅ９Ｂ７（５ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０
（２）／Ａｌ酸化物（２ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２
ｎｍ）／Ｃｏ８４Ｆｅ９Ｂ７（３ｎｍ）／Ｔａ（３ｎ
ｍ）とした。膜形成後には２５０℃、５時間の熱処理を
成膜時の磁界とは直交する方向に５００Ｏｅの磁界を印
加しつつ行った。磁気抵抗効果膜はフォトレジスト工程
により１×１μｍの大きさに加工して磁気抵抗効果素子
とした。パターン化された膜端部に接するようにＣｏＣ
ｒＰｔを積層した。このヘッドを図１０のような記録再
生一体型ヘッドに加工及びスライダ加工し、ＣｏＣｒＴ
ａ系媒体上にデータを記録再生した。この際、書き込み
トラック幅は１．５μｍ、書き込みギャップは０．２μ
ｍ、読み込みトラック幅は１．０μｍとした。書き込み
ヘッド部のコイル部作成時のフォトレジスト硬化工程は
２５０℃、２時間とした。この工程により、本来は素子
高さ方向を向いていなければならない固定層及び固定さ
せる層の磁化方向が回転し、磁気抵抗効果素子として正
しく動作しなくなったので、再生ヘッド部及び記録ヘッ
ド部作成終了後に、２００℃、５００Ｏｅ磁界中、１時
間の着磁熱処理を行った。この着磁熱処理による自由磁
性層の磁化容易軸の着磁方向への回転は、磁化曲線から
ほとんど観測されなかった。媒体の保磁力は２．５ｋＯ
ｅとした。記録マ−ク長を変えて再生出力を測定した。
この時の記録再生出力は１.９ｍＶ、Ｓ／Ｎは２８ｄ
Ｂ、再生出力が半減するマーク長（周波数）は２８７ｋ
ＦＣＩ、ビットエラーレートは１０-6以下であった。ま
た、再生波形の対称性も良好であった。
【０１０４】［実施の形態１０］次に、本発明を適用し
て試作された磁気ディスク装置の説明をする。磁気ディ
スク装置はベース上に３枚の磁気ディスクを備え、ベー
ス裏面には、ヘッド駆動回路及び信号処理回路と入出力
インターフェイスとが収容されている。外部とは３２ビ
ットのバスラインで接続される。各磁気ディスクごとに
磁気ディスクの両面にヘッドが設けられており、３枚の
磁気ディスクで合計６個のヘッドが配置されている。ヘ
ッドを駆動するためのロータリーアクチュエータとその
駆動及び制御回路、ディスク回転用スピンドル直結モー
タが搭載されている。ディスクの直径は４６ｍｍであ
り、データ面は直径１０ｍｍから４０ｍｍまでを使用す
る。埋め込みサーボ方式を用い、サーボ面を有しないた
め高密度化が可能である。本装置は、小型コンピュータ
の外部記憶装置として直接接続が可能になってる。入出
力インターフェイスには、キャッシュメモリを搭載し、
転送速度が毎秒５から２０メガバイトの範囲であるバス
ラインに対応する。また、外部コントローラを置き、本
装置を複数台接続することにより、大容量の磁気ディス
ク装置を構成することも可能である。
て試作された磁気ディスク装置の説明をする。磁気ディ
スク装置はベース上に３枚の磁気ディスクを備え、ベー
ス裏面には、ヘッド駆動回路及び信号処理回路と入出力
インターフェイスとが収容されている。外部とは３２ビ
ットのバスラインで接続される。各磁気ディスクごとに
磁気ディスクの両面にヘッドが設けられており、３枚の
磁気ディスクで合計６個のヘッドが配置されている。ヘ
ッドを駆動するためのロータリーアクチュエータとその
駆動及び制御回路、ディスク回転用スピンドル直結モー
タが搭載されている。ディスクの直径は４６ｍｍであ
り、データ面は直径１０ｍｍから４０ｍｍまでを使用す
る。埋め込みサーボ方式を用い、サーボ面を有しないた
め高密度化が可能である。本装置は、小型コンピュータ
の外部記憶装置として直接接続が可能になってる。入出
力インターフェイスには、キャッシュメモリを搭載し、
転送速度が毎秒５から２０メガバイトの範囲であるバス
ラインに対応する。また、外部コントローラを置き、本
装置を複数台接続することにより、大容量の磁気ディス
ク装置を構成することも可能である。
【０１０５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の適用によ
り、従来の磁気抵抗効果膜より、抵抗変化率が高い磁気
抵抗効果膜を得ることが可能となった。
り、従来の磁気抵抗効果膜より、抵抗変化率が高い磁気
抵抗効果膜を得ることが可能となった。
【０１０６】さらに、この膜を用いることによって、記
録再生出力及びＳ／Ｎが高い磁気抵抗効果センサ及びシ
ステムを得ることが可能となった。
録再生出力及びＳ／Ｎが高い磁気抵抗効果センサ及びシ
ステムを得ることが可能となった。
【図１】シールド型センサの代表的な構成を表す構成図
である。
である。
【図２】縦バイアス膜の配置を表す概念図である。
【図３】縦バイアス膜の他の配置を表す概念図である。
【図４】磁気抵抗効果素子の端部に接するように縦バイ
アス層が設置されている例を表す平面図である。
アス層が設置されている例を表す平面図である。
【図５】磁気抵抗効果素子の端部に一部接するように縦
バイアス層が設置されている例を表す平面図である。
バイアス層が設置されている例を表す平面図である。
【図６】図４のVI−VI線に沿った断面図である。
【図７】図５のVII−VII線に沿った断面図である。
【図８】ヨーク型磁気抵抗センサの代表的な構成を表す
構成図でる。
構成図でる。
【図９】フラックスガイド型磁気抵抗センサの代表的な
構成を表す構成図である。
構成を表す構成図である。
【図１０】記録再生ヘッドの主要な構成を表す概念図で
ある。
ある。
【図１１】磁気記録再生装置の主要な構成を表す概念図
である。
である。
１ 基板 ２ 下シールド層 ３ 下電極 ４ 磁気抵抗効果素子 ５ 上シールド層 ６ 上電極 ７ 縦バイアス膜 ８ 基体 ９ 非磁性絶縁体 １０ 下非磁性層 １１ 上非磁性層 １２ 電極 １３ 磁極 ２０ 基板 ２１ 下シールド ２２ 電極 ２３ 磁極 ２４ 上シールド ４１ コイル ４２ 下シールド／下電極 ４３ 上シールド／上電極／磁極 ４４ 上磁極 ４５ 磁気抵抗効果素子 ４６ ＡＢＳ面 ５０ 上シールド／上電極 ５１ 磁気抵抗効果素子 ５２ 下シールド ５３ 記録媒体 ５４ 媒体からの漏れ磁界
Claims (8)
- 【請求項１】 少なくとも自由磁性層／非磁性非導電層
／固定磁性層／固定させる層、を基本構成とするトンネ
ル接合素子において、 前記自由磁性層もしくは前記固定磁性層の少なくとも一
部に、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、Ｃｏ
Ｚｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨ
ｆ、ＣｏＦｅＴｉ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＨｆＰｄ、Ｃｏ
ＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉからなるアモルファス
材料を用いることを特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項２】 少なくとも固定させる層／固定磁性層／
非磁性非導電層／自由磁性層を基本構成とするトンネル
接合素子において、 前記自由磁性層もしくは前記固定磁性層の少なくとも一
部に、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＮｂ、Ｃｏ
Ｚｒ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＨｆ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＨ
ｆ、ＣｏＦｅＴｉ、ＣｏＮｂＨｆ、ＣｏＨｆＰｄ、Ｃｏ
ＴａＺｒＮｂ、ＣｏＺｒＭｏＮｉからなるアモルファス
材料を用いることを特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項３】 基板と、 前記基板上に積層され、パターン化された下シールド層
と、 前記下シールド層上に積層され、パターン化された磁気
抵抗効果素子と、 前記磁気抵抗効果素子の端部に接するように積層されて
いる縦バイアス層と、 前記基板上に積層された下電極層と、 前記縦バイアス層及び前記下電極層の上に積層された上
シールド層と、が順次積層されているシールド型磁気抵
抗効果センサにおいて、 前記磁磁気抵抗効果素子が、請求項１または２記載の磁
気抵抗効果素子であることを特徴とする磁気抵抗効果セ
ンサ。 - 【請求項４】 基板と、前記基板上に積層され、パター
ン化された下シールド層と、 前記下シールド層上に積層され、パターン化された磁気
抵抗効果素子と、 前記磁気抵抗効果素子の上部に一部重なるように積層さ
れている縦バイアス層と、 前記磁気抵抗効果素子の上部に一部重なるように積層さ
れている下電極層と、 前記縦バイアス層及び前記下電極層の上に積層された上
シールド層と、が順次積層されているシールド型磁気抵
抗効果センサにおいて、 前記磁気抵抗効果素子が、請求項１または２記載の磁気
抵抗効果素子であることを特徴とする磁気抵抗効果セン
サ。 - 【請求項５】 磁気抵抗効果素子に対して絶縁層を介し
てヨークを配置したヨーク型磁気抵抗効果ヘッドにおい
て、 前記磁気抵抗効果素子が、請求項１または２記載の磁気
抵抗効果素子であることを特徴とするヨーク型磁気抵抗
効果ヘッド。 - 【請求項６】 磁気抵抗効果素子に対し、絶縁層を介し
てヨークを配置したフラックスガイド型磁気抵抗効果型
センサにおいて、 前記磁気抵抗効果素子が、請求項１または２記載の磁気
抵抗効果素子であることを特徴とする磁気抵抗効果セン
サ。 - 【請求項７】 請求項３〜６のいずれかに記載の磁気抵
抗効果センサと、 前記磁気抵抗効果センサが検出する磁界の関数として、
上記磁気抵抗効果センサの抵抗率変化を検出する手段
と、 を備えたことを特徴とする磁気抵抗検出システム。 - 【請求項８】 データ記録のための複数個のトラックを
有する磁気記憶媒体と、 前記磁気記憶媒体上にデータを記憶させるための磁気記
録システムと、 請求項７記載の磁気抵抗検出システムと、 前記磁気記録システム及び前記磁気抵抗検出システム
を、前記磁気記憶媒体の選択されたトラックへ移動させ
るために、前記磁気記録システム及び前記磁気抵抗検出
システムとに機械的に結合されたアクチュエータ手段
と、 を含むことを特徴とする磁気記憶システム。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26446498A JP3235572B2 (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 磁気抵抗効果素子，磁気抵抗効果センサ及びそれらを利用したシステム |
| US09/398,773 US6724585B2 (en) | 1998-09-18 | 1999-09-20 | Magnetoresistive element and device utilizing magnetoresistance effect |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26446498A JP3235572B2 (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 磁気抵抗効果素子，磁気抵抗効果センサ及びそれらを利用したシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000101164A true JP2000101164A (ja) | 2000-04-07 |
| JP3235572B2 JP3235572B2 (ja) | 2001-12-04 |
Family
ID=17403588
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26446498A Expired - Fee Related JP3235572B2 (ja) | 1998-09-18 | 1998-09-18 | 磁気抵抗効果素子，磁気抵抗効果センサ及びそれらを利用したシステム |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6724585B2 (ja) |
| JP (1) | JP3235572B2 (ja) |
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