JP2000216456A - Magneto-resistance effect element and thin film magnetic head using the same - Google Patents

Magneto-resistance effect element and thin film magnetic head using the same

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JP2000216456A JP2000046350A JP2000046350A JP2000216456A JP 2000216456 A JP2000216456 A JP 2000216456A JP 2000046350 A JP2000046350 A JP 2000046350A JP 2000046350 A JP2000046350 A JP 2000046350A JP 2000216456 A JP2000216456 A JP 2000216456A
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    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3268Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn
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    • H01F10/10Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition
    • H01F10/12Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys
    • H01F10/123Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by magnetic layers characterised by the composition being metals or alloys having a L10 crystallographic structure, e.g. [Co,Fe][Pt,Pd] thin films

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase an anti-corrosion property and generate a large exchange anisotropic magnetic field by setting a composition ratio of a specified alloy from which an antiferromagnetic layer disposed under a fixed magnetic layer is formed within a specified range. SOLUTION: An antiferromagnetic layer 4 formed below a free magnetic layer 1 is formed under a fixed magnetic layer 3. A composition ratio of an element X" of an X"-Mn alloy used for the antiferromagnetic layer 4 is between 44 and 57 at%. When the antiferromagnetic layer 4 is formed under the fixed magnetic layer 3, if a composition ratio of the element X" of the X"-Mn alloy used for the antiferromagnetic layer 4 is between 44 and 57 at%, an exchange anisotropic magnetic field of 400(Oe) or above can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、耐食性を向上で
き、しかもより大きい交換異方性磁界を得られるように
した交換結合膜を用いた磁気抵抗効果素子ならびに、前
記磁気抵抗効果素子を用いた薄膜磁気ヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetoresistive element using an exchange-coupling film capable of improving corrosion resistance and obtaining a larger exchange anisotropic magnetic field, and using the magnetoresistive element. The present invention relates to a thin-film magnetic head.

【0002】[0002]

【従来の技術】スピンバルブ型薄膜素子は、巨大磁気抵
抗効果を利用したGMR(giant magnetoresistive)素
子の1種であり、ハードディスクなどの記録媒体からの
記録磁界を検出するものである。
2. Description of the Related Art A spin valve type thin film element is a kind of a giant magnetoresistive (GMR) element utilizing a giant magnetoresistive effect, and detects a recording magnetic field from a recording medium such as a hard disk.

【0003】このスピンバルブ型薄膜素子は、GMR素
子の中でも比較的構造が単純で、しかも弱い磁界で抵抗
が変化するなど、いくつかの優れた点を有している。
The spin-valve thin-film element has several advantages, such as a relatively simple structure among GMR elements and a change in resistance with a weak magnetic field.

【0004】前記スピンバルブ型薄膜素子は、最も単純
な構造で、反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層およ
びフリー磁性層から成る。
The spin-valve thin-film element has the simplest structure and comprises an antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a non-magnetic conductive layer and a free magnetic layer.

【0005】前記反強磁性層と固定磁性層とは接して形
成され、前記反強磁性層と固定磁性層との界面にて発生
する交換異方性磁界により、前記固定磁性層の磁化方向
は一定方向に単磁区化され固定される。
The antiferromagnetic layer and the pinned magnetic layer are formed in contact with each other, and the magnetization direction of the pinned magnetic layer is changed by an exchange anisotropic magnetic field generated at the interface between the antiferromagnetic layer and the pinned magnetic layer. A single magnetic domain is formed in a certain direction and fixed.

【0006】フリー磁性層の磁化は、その両側に形成さ
れたバイアス層により、前記固定磁性層の磁化方向と交
叉する方向に揃えられる。
[0006] The magnetization of the free magnetic layer is aligned in a direction crossing the magnetization direction of the fixed magnetic layer by the bias layers formed on both sides thereof.

【0007】前記反強磁性層にはFe−Mn(鉄−マン
ガン)合金膜、またはNi−Mn(ニッケル−マンガ
ン)合金膜、固定磁性層及びフリー磁性層にはNi−F
e(ニッケル−鉄)合金膜、非磁性導電層にはCu
(銅)膜、またバイアス層にはCo−Pt(コバルト−
白金)合金膜などが一般的に使用されている。
The antiferromagnetic layer is made of an Fe-Mn (iron-manganese) alloy film or a Ni-Mn (nickel-manganese) alloy film, and the pinned magnetic layer and the free magnetic layer are made of Ni-F.
e (nickel-iron) alloy film, non-magnetic conductive layer Cu
(Copper) film and Co-Pt (cobalt-
A (platinum) alloy film or the like is generally used.

【0008】このスピンバルブ型薄膜素子では、ハード
ディスクなどの記録媒体からの漏れ磁界により、前記フ
リー磁性層の磁化方向が変動すると、固定磁性層の固定
磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵抗値
の変化に基づく電圧変化により、記録媒体からの洩れ磁
界が検出される。
In this spin-valve thin film element, when the magnetization direction of the free magnetic layer changes due to a leakage magnetic field from a recording medium such as a hard disk, the electric resistance changes in relation to the fixed magnetization direction of the fixed magnetic layer. The leakage magnetic field from the recording medium is detected by the voltage change based on the change in the electric resistance value.

【0009】ところで、前述したように、反強磁性層に
は、Fe−Mn合金膜やNi−Mn合金膜が用いられる
が、Fe−Mn合金膜は、耐食性が低く、また交換異方
性磁界が小さく、さらにブロッキング温度が150℃程
度と低くなっている。ブロッキング温度が低いことで、
ヘッドの製造工程中やヘッド動作中における素子温度の
上昇により、交換異方性磁界が消失してしまうという問
題が発生する。
As described above, an Fe—Mn alloy film or a Ni—Mn alloy film is used for the antiferromagnetic layer. However, the Fe—Mn alloy film has low corrosion resistance and has an exchange anisotropic magnetic field. And the blocking temperature is as low as about 150 ° C. With a low blocking temperature,
A problem arises that the exchange anisotropic magnetic field disappears due to an increase in the element temperature during the head manufacturing process or during the operation of the head.

【0010】これに対し、Ni―Mn合金膜は、Fe―
Mn合金膜に比べて、交換異方性磁界が比較的大きく、
しかもブロッキング温度が約300℃と高い。従って反
強磁性層には、Fe―Mn合金膜よりもNi―Mn合金
膜を用いる方が好ましい。
On the other hand, the Ni—Mn alloy film is made of Fe—
Compared with the Mn alloy film, the exchange anisotropic magnetic field is relatively large,
Moreover, the blocking temperature is as high as about 300 ° C. Therefore, it is more preferable to use a Ni—Mn alloy film than an Fe—Mn alloy film for the antiferromagnetic layer.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】前述したように、Ni
Mn合金は、比較的交換異方性磁界が大きく、またブロ
ッキング温度も約300℃と高くなっており、従来のF
eMn合金に比べて優れた特性を有しているが、耐食性
に関しては、FeMn合金と同じ様に、充分であるとは
いえなかった。
SUMMARY OF THE INVENTION As described above, Ni
The Mn alloy has a relatively large exchange anisotropic magnetic field and a high blocking temperature of about 300 ° C.
Although it has excellent characteristics as compared with the eMn alloy, it cannot be said that the corrosion resistance is sufficient as in the case of the FeMn alloy.

【0012】本発明は上記従来の課題を解決するための
ものであり、特に、耐食性を向上させることができ、し
かも、より大きな交換異方性磁界を発生させることが可
能な交換結合膜を用いた磁気抵抗効果素子、ならびに前
記磁気抵抗効果素子を用いた薄膜磁気ヘッドに関する。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems. In particular, the present invention uses an exchange coupling film capable of improving corrosion resistance and generating a larger exchange anisotropic magnetic field. And a thin-film magnetic head using the magnetoresistive element.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の磁気抵抗効果素
子は、フリー磁性層の上下に積層された非磁性導電層
と、一方の前記非磁性導電層の上および他方の非磁性導
電層の下に位置する固定磁性層と、一方の前記固定磁性
層の上および他方の固定磁性層の下に接して、交換異方
性磁界によりそれぞれの固定磁性層の磁化方向を一定の
方向に固定する反強磁性層と、前記フリー磁性層の磁化
方向を前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向に揃え
るバイアス層とを有し、前記反強磁性層は、X″−Mn
(ただしX″は、Pt,Pd,Ir,Rh,Ru,Os
のうちいずれか2種以上の元素である)で形成されてお
り、一方の前記固定磁性層の上に位置する前記反強磁性
層を形成するX″−Mn合金のX″の組成比はat%
で、47〜57の範囲内であり、他方の前記固定磁性層
の下に位置する反強磁性層を形成するX″−Mn合金の
X″の組成比はat%で、44〜57の範囲内であるこ
とを特徴とするものである。
According to the present invention, there is provided a magnetoresistive element comprising a nonmagnetic conductive layer laminated above and below a free magnetic layer, and a nonmagnetic conductive layer on one of the nonmagnetic conductive layers and the other nonmagnetic conductive layer. The pinned magnetic layer located below and in contact with one of the pinned magnetic layers above and below the other pinned magnetic layer, the magnetization directions of the pinned magnetic layers are fixed in a fixed direction by an exchange anisotropic magnetic field. An antiferromagnetic layer; and a bias layer for aligning the magnetization direction of the free magnetic layer with a direction crossing the magnetization direction of the pinned magnetic layer.
(Where X ″ is Pt, Pd, Ir, Rh, Ru, Os
And the composition ratio of X ″ of the X ″ —Mn alloy forming the antiferromagnetic layer located on one of the pinned magnetic layers is at %
The composition ratio of X ″ of the X ″ -Mn alloy forming the antiferromagnetic layer located below the other pinned magnetic layer is at%, and is in the range of 44 to 57. It is characterized by being within.

【0014】本発明では、前記一方の固定磁性層の上に
位置する前記反強磁性層を形成するX″−Mn合金の
X″の組成比はat%で、50〜56の範囲内であり、
前記他方の固定磁性層の下に位置する反強磁性層を形成
するX″−Mn合金のX″の組成比はat%で、46〜
55の範囲内であることが好ましい。
In the present invention, the composition ratio of X ″ of the X ″ -Mn alloy forming the antiferromagnetic layer located on the one fixed magnetic layer is at% and is in the range of 50 to 56. ,
The X ″ -Mn alloy forming the antiferromagnetic layer located below the other pinned magnetic layer has a composition ratio of X ″ of at.
It is preferably within the range of 55.

【0015】このように本発明では、白金族元素(P
t,Pd,Ir,Rh,Ru,Os)の中から2種以上
の元素を選択し、前記白金族元素とMnとから成る反強
磁性層を使用することにより、従来、反強磁性層として
使用されていたNi−Mn合金等に比べ、耐食性を向上
させることができ、しかもより大きな交換異方性磁界を
発生させることができる。従って、前記固定磁性層の磁
化を一定方向に強固に固定することが可能となり、従来
に比べて優れた再生特性を得ることが可能となってい
る。
As described above, in the present invention, the platinum group element (P
t, Pd, Ir, Rh, Ru, Os), two or more elements are selected and an antiferromagnetic layer comprising the platinum group element and Mn is used. Corrosion resistance can be improved and a larger exchange anisotropic magnetic field can be generated as compared with a used Ni-Mn alloy or the like. Therefore, it is possible to firmly fix the magnetization of the fixed magnetic layer in a fixed direction, and it is possible to obtain excellent reproduction characteristics as compared with the related art.

【0016】上記のように、X″−Mn合金で形成され
る反強磁性層を強磁性層の上に形成するか下に形成する
かによって、全体に占める白金族元素の組成比を変える
ことで、より大きな交換異方性磁界を得ることが可能で
ある。
As described above, depending on whether the antiferromagnetic layer formed of the X ″ -Mn alloy is formed on or below the ferromagnetic layer, the composition ratio of the platinum group element in the whole is changed. Thus, a larger exchange anisotropic magnetic field can be obtained.

【0017】前記反強磁性層として用いられるX″−M
n合金の元素X″はPtであることが好ましい。
X ″ -M used as the antiferromagnetic layer
The element X ″ of the n-alloy is preferably Pt.

【0018】また、本発明の磁気抵抗効果素子は、フリ
ー磁性層の上下に積層された非磁性導電層と、一方の前
記非磁性導電層の上および他方の非磁性導電層の下に位
置する固定磁性層と、一方の前記固定磁性層の上および
他方の固定磁性層の下に接して、交換異方性磁界により
それぞれの固定磁性層の磁化方向を一定の方向に固定す
る反強磁性層と、前記フリー磁性層の磁化方向を前記固
定磁性層の磁化方向と交叉する方向に揃えるバイアス層
とを有し、X−Mn−X′合金(ただしXは、Pt,P
d,Ir,Rh,Ru,Osのうちいずれか1種または
2種以上の元素であり、前記元素X′は、Ne,Ar,
Kr,Xe,Be,B,C,N,Mg,Al,Si,
P,Ti,V,Cr,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,
Ga,Ge,Zr,Nb,Mo,Ag,Cd,Ir,S
n,Hf,Ta,W,Re,Au,Pb、及び希土類元
素のうち1種または2種以上の元素である)で形成され
ており、一方の前記固定磁性層の上に位置する前記反強
磁性層を形成するX−Mn−X′合金のX+X′の組成
比はat%で、47〜57の範囲内であり、他方の前記
固定磁性層の下に位置する反強磁性層を形成するX−M
n−X′合金のX+X′の組成比はat%で、44〜5
7の範囲内であることを特徴とするものである。
Further, the magnetoresistive element of the present invention is provided with a non-magnetic conductive layer laminated above and below a free magnetic layer, and on one of the non-magnetic conductive layers and below the other non-magnetic conductive layer. A pinned magnetic layer, and an antiferromagnetic layer which is in contact with one of the pinned magnetic layers and under the other pinned magnetic layer to fix the magnetization direction of each pinned magnetic layer in a fixed direction by an exchange anisotropic magnetic field. And a bias layer for aligning the magnetization direction of the free magnetic layer in a direction crossing the magnetization direction of the pinned magnetic layer, and comprising an X-Mn-X 'alloy (where X is Pt, P
d, Ir, Rh, Ru, or Os, which is one or more elements, and the element X ′ is Ne, Ar,
Kr, Xe, Be, B, C, N, Mg, Al, Si,
P, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn,
Ga, Ge, Zr, Nb, Mo, Ag, Cd, Ir, S
n, Hf, Ta, W, Re, Au, Pb, and at least one of the rare earth elements). The composition ratio of X + X 'of the X-Mn-X' alloy forming the magnetic layer is at% and is in the range of 47 to 57, and forms the antiferromagnetic layer located below the other fixed magnetic layer. X-M
The composition ratio of X + X 'in the n-X' alloy is at%,
7 is within the range.

【0019】本発明では、前記一方の固定磁性層の上に
位置する前記反強磁性層を形成するX−Mn−X′合金
のX+X′の組成比はat%で、50〜56の範囲内で
あり、前記他方の固定磁性層の下に位置する反強磁性層
を形成するX−Mn−X′合金のX+X′の組成比はa
t%で、46〜55の範囲内であることが好ましい。
In the present invention, the composition ratio of X + X ′ of the X—Mn—X ′ alloy forming the antiferromagnetic layer located on the one fixed magnetic layer is at%, and is in the range of 50 to 56. The composition ratio of X + X ′ of the X—Mn—X ′ alloy forming the antiferromagnetic layer located below the other pinned magnetic layer is a
The t% is preferably in the range of 46 to 55.

【0020】上記のように本発明では、白金族元素から
選ばれた少なくとも1種の元素XとMnとで構成される
反強磁性材料に、元素XとMnで構成される結晶格子の
隙間に元素X′を侵入させ、あるいは元素XとMnで構
成される結晶格子の格子点の一部を元素X′に置換させ
ることにより、さらに大きな交換異方性磁界を得ること
が可能になる。元素X′を含有させることにより、より
大きな交換異方性磁界が得られるのは、反強磁性層の格
子定数を、元素X′を添加しない場合に比べ大きくでき
るからであると考えられる。また前記X−Mn−X′合
金は、耐食性にも優れている。
As described above, in the present invention, the antiferromagnetic material composed of at least one element X and Mn selected from the platinum group elements is added to the gap between the crystal lattice composed of the elements X and Mn. A larger exchange anisotropic magnetic field can be obtained by invading the element X 'or substituting a part of the lattice points of the crystal lattice composed of the elements X and Mn with the element X'. It is considered that the reason why a larger exchange anisotropic magnetic field is obtained by containing the element X 'is that the lattice constant of the antiferromagnetic layer can be increased as compared with the case where the element X' is not added. The X-Mn-X 'alloy is also excellent in corrosion resistance.

【0021】また、上記のように、X−Mn−X′合金
で形成される反強磁性層を強磁性層の上に形成するか下
に形成するかによって、全体に占めるX+X′の組成比
を変えることで、より大きな交換異方性磁界を得ること
が可能である。
Further, as described above, the composition ratio of X + X 'in the whole depends on whether the antiferromagnetic layer formed of the X-Mn-X' alloy is formed above or below the ferromagnetic layer. , It is possible to obtain a larger exchange anisotropic magnetic field.

【0022】本発明では、前記元素X′は、Ne,A
r,Kr,Xeのうち1種または2種以上の元素である
ことが好ましい。
In the present invention, the element X 'is Ne, A
Preferably, it is one or more of r, Kr, and Xe.

【0023】また、本発明では、前記反強磁性層として
用いられるX−Mn−X′合金の元素XはPtであるこ
とが好ましい。
In the present invention, the element X of the X-Mn-X 'alloy used as the antiferromagnetic layer is preferably Pt.

【0024】なお本発明では、前記元素X′の組成比は
at%で、0.2〜10の範囲内であることが好まし
く、より好ましくは前記元素X′の組成比はat%で、
0.5〜5の範囲内である。
In the present invention, the composition ratio of the element X 'is at%, preferably in the range of 0.2 to 10, more preferably the composition ratio of the element X' is at%.
It is in the range of 0.5 to 5.

【0025】上記条件によって反強磁性層を形成するこ
とにより、反強磁性層と強磁性層との界面で発生する交
換異方性磁界を飛躍的に大きくできることが、後述する
実験によって確認されている。
It has been confirmed by experiments described later that the formation of the antiferromagnetic layer under the above conditions can dramatically increase the exchange anisotropic magnetic field generated at the interface between the antiferromagnetic layer and the ferromagnetic layer. I have.

【0026】また本発明では、前記反強磁性層として用
いられるX−Mn−X′合金は、スパッタ法により形成
されることが好ましい。スパッタ法によって成膜された
X−Mn−X′合金は、膜中の元素X′が置換型あるい
は侵入型で固溶した状態となっている。
In the present invention, the X-Mn-X 'alloy used as the antiferromagnetic layer is preferably formed by a sputtering method. The X-Mn-X 'alloy formed by the sputtering method is in a state in which the element X' in the film is in the form of a substitution or interstitial solid solution.

【0027】また本発明における薄膜磁気ヘッドは、前
述した磁気抵抗効果素子の上下にギャップ層を介してシ
ールド層が形成されていることを特徴とするものであ
る。
Further, the thin-film magnetic head according to the present invention is characterized in that a shield layer is formed above and below the above-mentioned magnetoresistive effect element via a gap layer.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施形態のデュ
アルスピンバルブ型薄膜素子の構造をABS面側から見
た断面図である。なお、図1ではX方向に延びる素子の
中央部分のみを破断して示している。
FIG. 1 is a cross-sectional view of the structure of a dual spin-valve thin film element according to an embodiment of the present invention as viewed from the ABS side. In FIG. 1, only the central portion of the element extending in the X direction is shown broken.

【0029】このデュアルスピンバルブ型薄膜素子は、
ハードディスク装置に設けられた浮上式スライダのトレ
ーリング側端部などに設けられて、ハードディスクなど
の記録磁界を検出するものである。なお、ハードディス
クなどの磁気記録媒体の移動方向はZ方向であり、磁気
記録媒体からの洩れ磁界の方向はY方向である。
This dual spin-valve thin film element is
It is provided at a trailing side end of a floating slider provided in a hard disk device, and detects a recording magnetic field of a hard disk or the like. The moving direction of the magnetic recording medium such as a hard disk is the Z direction, and the direction of the leakage magnetic field from the magnetic recording medium is the Y direction.

【0030】図に示す示すように、下からTaなどから
なる下地層6、反強磁性層4、固定磁性層3、非磁性導
電層2、およびフリー磁性層1が連続して積層されてい
る。さらに前記フリー磁性層1の上には、非磁性導電層
2、固定磁性層3、反強磁性層4、および保護層7が連
続して積層されている。
As shown in the figure, an underlayer 6 made of Ta or the like, an antiferromagnetic layer 4, a pinned magnetic layer 3, a nonmagnetic conductive layer 2, and a free magnetic layer 1 are successively laminated from below. . Further, on the free magnetic layer 1, a nonmagnetic conductive layer 2, a fixed magnetic layer 3, an antiferromagnetic layer 4, and a protective layer 7 are successively laminated.

【0031】また、下地層6から保護層7までの多層膜
の両側にはハードバイアス層5,5、導電層8,8が積
層されている。
Hard bias layers 5 and 5 and conductive layers 8 and 8 are laminated on both sides of the multilayer film from the base layer 6 to the protective layer 7.

【0032】本発明では前記フリー磁性層1および固定
磁性層3が、NiFe合金、CoFe合金、Co合金、
Co、CoNiFe合金などにより形成されている。
In the present invention, the free magnetic layer 1 and the pinned magnetic layer 3 are made of a NiFe alloy, a CoFe alloy, a Co alloy,
It is formed of Co, CoNiFe alloy or the like.

【0033】なお図1に示すようにフリー磁性層1は一
層で形成されているが、これが多層構造で形成されても
よい。つまり、前記フリー磁性層1が、例えばNiFe
合金とCoFe合金とが積層された構造となっていても
よいし、NiFe合金とCoとが積層された構造でもよ
い。
Although the free magnetic layer 1 is formed as a single layer as shown in FIG. 1, it may be formed in a multilayer structure. That is, the free magnetic layer 1 is made of, for example, NiFe.
It may have a structure in which an alloy and a CoFe alloy are laminated, or may have a structure in which a NiFe alloy and Co are laminated.

【0034】前記フリー磁性層1と固定磁性層3との間
に介在する非磁性導電層2は、Cuで形成されている。
さらに、ハードバイアス層5,5は、例えばCo−Pt
(コバルト−白金)合金やCo−Cr−Pt(コバルト
−クロム−白金)合金などで形成されており、導電層
8,8は、Cu(銅)やW(タングステン)、Cr(ク
ロム)などで形成されている。
The nonmagnetic conductive layer 2 interposed between the free magnetic layer 1 and the pinned magnetic layer 3 is formed of Cu.
Further, the hard bias layers 5 and 5 are made of, for example, Co-Pt.
(Cobalt-Platinum) alloy, Co-Cr-Pt (Cobalt-Chromium-Platinum) alloy, etc., and the conductive layers 8, 8 are made of Cu (copper), W (tungsten), Cr (chromium), or the like. Is formed.

【0035】本発明では、固定磁性層3の上または下に
形成されている反強磁性層4は、X″−Mn合金(ただ
しX″は、Pt,Pd,Ir,Rh,Ru,Osのうち
いずれか2種以上の元素である)で構成される反強磁性
材料によって形成されている。本発明における反強磁性
層4として用いられるX″−Mn合金は、従来から反強
磁性層として使用されているFeMn合金、NiMn合
金などに比べて耐食性に優れており、またブロッキング
温度も高く、さらに交換異方性磁界(Hex)が大きい
など反強磁性材料として優れた特性を有している。
In the present invention, the antiferromagnetic layer 4 formed above or below the fixed magnetic layer 3 is made of an X ″ -Mn alloy (where X ″ is Pt, Pd, Ir, Rh, Ru, Ru, Os). (Which is any two or more of these elements). The X ″ -Mn alloy used as the antiferromagnetic layer 4 in the present invention is superior in corrosion resistance to FeMn alloy, NiMn alloy and the like conventionally used as the antiferromagnetic layer, and has a high blocking temperature. Further, it has excellent properties as an antiferromagnetic material such as a large exchange anisotropic magnetic field (Hex).

【0036】図1に示すように、フリー磁性層1よりも
下側に形成されている反強磁性層4は、固定磁性層3の
下に形成されており、前記反強磁性層4として用いられ
るX″−Mn合金の元素X″の組成比はat%で、44
〜57の範囲内であり、好ましくはX″−Mn合金の元
素X″の組成比はat%で、46〜55の範囲内であ
る。
As shown in FIG. 1, the antiferromagnetic layer 4 formed below the free magnetic layer 1 is formed below the fixed magnetic layer 3 and is used as the antiferromagnetic layer 4. The composition ratio of the element X ″ of the X ″ -Mn alloy to be
5757, preferably the composition ratio of the element X ″ in the X ″ —Mn alloy is at% and is in the range 46-55.

【0037】反強磁性層4が固定磁性層3の下に形成さ
れる場合、反強磁性層4として用いられるX″−Mn合
金の元素X″の組成比がat%で44〜57の範囲内で
あると、400(Oe)以上の交換異方性磁界を得るこ
とが可能である。また、X″−Mn合金の元素X″の組
成比がat%で46〜55の範囲内であると、600
(Oe)以上の交換異方性磁界を得ることが可能であ
る。
When the antiferromagnetic layer 4 is formed below the fixed magnetic layer 3, the composition ratio of the element X ″ of the X ″ —Mn alloy used as the antiferromagnetic layer 4 is in the range of 44 to 57 at%. Within this range, an exchange anisotropic magnetic field of 400 (Oe) or more can be obtained. When the composition ratio of the element X ″ in the X ″ —Mn alloy is in the range of 46 to 55 at%, 600%
It is possible to obtain an exchange anisotropic magnetic field of (Oe) or more.

【0038】また、フリー磁性層1よりも上側に形成さ
れている反強磁性層4は、固定磁性層3の上に形成され
ており、前記反強磁性層4として用いられるX″−Mn
合金の元素X″の組成比はat%で、47〜57の範囲
内であり、好ましくはX″−Mn合金の元素X″の組成
比はat%で、50〜56の範囲内である。
The antiferromagnetic layer 4 formed above the free magnetic layer 1 is formed on the pinned magnetic layer 3, and the X ″ -Mn used as the antiferromagnetic layer 4 is used.
The composition ratio of the element X ″ in the alloy is at% in the range of 47 to 57, preferably the composition ratio of the element X ″ in the X ″ -Mn alloy is at% in the range of 50 to 56.

【0039】反強磁性層4が固定磁性層3の上に形成さ
れる場合、X″−Mn合金の元素X″の組成比の組成比
がat%で、47〜57の範囲内であると、400(O
e:エルステッド)以上の交換異方性磁界を得ることが
可能である。またX″−Mn合金の元素X″の組成比は
at%で、50〜56の範囲内であると、600(O
e)以上の交換異方性磁界を得ることが可能である。
When the antiferromagnetic layer 4 is formed on the pinned magnetic layer 3, the composition ratio of the X ″ —Mn alloy element X ″ is at% and is in the range of 47 to 57. , 400 (O
e: Oersted) or more exchange anisotropic magnetic field. When the composition ratio of the element X ″ in the X ″ —Mn alloy is at% and is in the range of 50 to 56, 600 (O
e) It is possible to obtain the above exchange anisotropic magnetic field.

【0040】この組成範囲内であれば、熱処理前におけ
る固定磁性層3の格子定数と反強磁性層4の格子定数と
の差を大きくすることができるので、熱処理前における
界面構造を非整合状態にすることができ、従って熱処理
を施すことにより、界面での前記反強磁性層4の一部の
結晶構造を不規則格子から交換異方性磁界を発揮するの
に必要な規則格子に変態させることが可能である。
Within this composition range, the difference between the lattice constant of the pinned magnetic layer 3 before the heat treatment and the lattice constant of the antiferromagnetic layer 4 can be increased. Therefore, by performing the heat treatment, the crystal structure of a part of the antiferromagnetic layer 4 at the interface is transformed from the disordered lattice to the ordered lattice required for exhibiting the exchange anisotropic magnetic field. It is possible.

【0041】界面構造が整合状態にあると、熱処理を施
しても、前記反強磁性層4の結晶構造が、不規則格子か
ら規則格子に変態しにくく、従って交換異方性磁界が得
られないという問題が生じる。
If the interface structure is in a matched state, the crystal structure of the antiferromagnetic layer 4 is unlikely to be transformed from an irregular lattice to a regular lattice even if heat treatment is performed, and therefore, an exchange anisotropic magnetic field cannot be obtained. The problem arises.

【0042】なお前記反強磁性層4がPtMn合金で形
成される場合、熱処理後における前記反強磁性層4の格
子定数a,cの比c/aは、0.93〜0.99の範囲
内であることが好ましい。
When the antiferromagnetic layer 4 is formed of a PtMn alloy, the ratio c / a of the lattice constants a and c of the antiferromagnetic layer 4 after the heat treatment is in the range of 0.93 to 0.99. Is preferably within the range.

【0043】本発明では、図1に示す固定磁性層3と反
強磁性層4との界面構造は、非整合状態となっており、
また界面における前記反強磁性層4の少なくとも一部の
結晶構造は、L10型の面心正方格子(以下、規則格子
という)となっている。
In the present invention, the interface structure between the pinned magnetic layer 3 and the antiferromagnetic layer 4 shown in FIG.
The crystalline structure of at least part of the at the interface antiferromagnetic layer 4 has a L1 0 type of face-centered tetragonal lattice (hereinafter referred to as ordered lattice).

【0044】ここで、L10型の面心正方格子とは、単
位格子の6面のうち、側面の4面の中心をX″原子
(X″=Pt,Pd,Ir,Rh,Ru,Osのうちい
ずれか2種以上)が占め、単位格子の隅、および上面お
よび下面の中心にMn原子が占めるものをいう。
[0044] Here, the L1 0 type face-centered tetragonal lattice, of the six sides of the unit cell, the center of the four sides of the side X "atoms (X" = Pt, Pd, Ir, Rh, Ru, Os , And Mn atoms occupy the corners of the unit cell and the centers of the upper and lower surfaces.

【0045】また本発明では、固定磁性層3と反強磁性
層4との結晶配向が異なっていることが、固定磁性層3
と反強磁性層4との界面構造が、非整合状態になりやす
い点で好ましい。
In the present invention, the fact that the crystal orientations of the pinned magnetic layer 3 and the antiferromagnetic layer 4 differ from each other
The structure of the interface between the antiferromagnetic layer 4 and the antiferromagnetic layer 4 is preferable because it is likely to be in a mismatched state.

【0046】また本発明では、X−Mn合金(ただしX
は、Pt,Pd,Ir,Rh,Ru,Osのうちいずれ
か1種または2種以上の元素である)に、第3元素とし
て元素X′を添加することにより、反強磁性層4の格子
定数を大きくでき、熱処理前における反強磁性層4と固
定磁性層3との界面構造を非整合状態にすることが可能
である。
In the present invention, an X-Mn alloy (where X
Is one or more of Pt, Pd, Ir, Rh, Ru, and Os), and the element X ′ is added as a third element to form the lattice of the antiferromagnetic layer 4. The constant can be increased, and the interface structure between the antiferromagnetic layer 4 and the pinned magnetic layer 3 before the heat treatment can be brought into a non-matching state.

【0047】X−Mn合金に元素X′を加えたX−Mn
―X′合金は、元素XとMnとで構成される空間格子の
隙間に元素X′が侵入した侵入型固溶体であり、あるい
は、元素XとMnとで構成される結晶格子の格子点の一
部が、元素X′に置換された置換型固溶体である。ここ
で固溶体とは、広い組成範囲にわたって、均一に成分が
混ざり合った固体のことを指している。なお本発明では
元素XはPtであることが好ましい。
X-Mn obtained by adding an element X 'to an X-Mn alloy
—X ′ alloy is an interstitial solid solution in which element X ′ has penetrated into the space of a spatial lattice composed of elements X and Mn, or one of the lattice points of the crystal lattice composed of elements X and Mn. Part is a substitution type solid solution substituted by the element X ′. Here, a solid solution refers to a solid in which components are uniformly mixed over a wide composition range. In the present invention, the element X is preferably Pt.

【0048】ところで本発明では前記X−Mn−X′合
金をスパッタ法により成膜している。スパッタによっ
て、前記X−Mn−X′合金は非平衡状態で成膜され、
成膜されたX−Mn−X′合金は、膜中の元素X′が、
元素XとMnとで構成される空間格子の隙間に侵入し、
あるいは、元素XとMnとで構成される結晶格子の格子
点の一部が、元素X′に置換される。このように、前記
元素X′が、X−Mn合金の格子に侵入型であるいは置
換型で固溶することにより、格子は押し広げられ、反強
磁性層4の格子定数は、元素X′を添加しない場合に比
べ大きくなる。
In the present invention, the X-Mn-X 'alloy is formed by sputtering. By sputtering, the X-Mn-X 'alloy is formed in a non-equilibrium state,
The deposited X-Mn-X 'alloy has an element X' in the film,
Penetrate into the space of the spatial lattice composed of the elements X and Mn,
Alternatively, part of the lattice points of the crystal lattice composed of the elements X and Mn is replaced with the element X ′. As described above, when the element X ′ forms a solid solution in the lattice of the X—Mn alloy in an interstitial or substitutional manner, the lattice is expanded, and the lattice constant of the antiferromagnetic layer 4 is reduced by the element X ′. It becomes larger than the case without addition.

【0049】また本発明では、元素X′として様々な元
素を使用することが可能であるが、反応性の高いハロゲ
ンやO(酸素)等を使用すると、これらがMnとのみ選
択的に化学結合してしまい、面心立方晶の結晶構造を保
てなくなると考えられ好ましくない。本発明における具
体的な元素X′は、Ne,Ar,Kr,Xe,Be,
B,C,N,Mg,Al,Si,P,Ti,V,Cr,
Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Ga,Ge,Zr,N
b,Mo,Ag,Cd,Ir,Sn,Hf,Ta,W,
Re,Au,Pb、及び希土類元素(Sc,Yとランタ
ノイド(La,Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,
Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu))
のうち1種または2種以上の元素である。
In the present invention, various elements can be used as the element X '. However, when highly reactive halogen or O (oxygen) is used, these elements are selectively bonded only to Mn. It is considered that the crystal structure of face-centered cubic cannot be maintained, which is not preferable. Specific elements X 'in the present invention are Ne, Ar, Kr, Xe, Be,
B, C, N, Mg, Al, Si, P, Ti, V, Cr,
Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, N
b, Mo, Ag, Cd, Ir, Sn, Hf, Ta, W,
Re, Au, Pb, and rare earth elements (Sc, Y and lanthanoids (La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu,
Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu))
Is one or more elements.

【0050】上記に示した様々な元素X′のいずれを使
用しても、スパッタによって、反強磁性層4の格子定数
を大きくできるが、特に置換型で固溶する元素X′を使
用する場合は、前記元素X′の組成比が大きくなりすぎ
ると、反強磁性としての特性が低下し、固定磁性層3と
の界面で発生する交換結合磁界が小さくなってしまう。
The lattice constant of the antiferromagnetic layer 4 can be increased by sputtering using any of the various elements X 'described above. In particular, when the substitution-type solid solution element X' is used. If the composition ratio of the element X ′ is too large, the antiferromagnetic property is reduced, and the exchange coupling magnetic field generated at the interface with the fixed magnetic layer 3 is reduced.

【0051】特に本発明では、侵入型で固溶し、不活性
ガスの希ガス元素(Ne,Ar,Kr,Xeのうち1種
または2種以上)を元素X′として使用することが好ま
しいとしている。希ガス元素は不活性ガスなので、希ガ
ス元素が、膜中に含有されても、反強磁性特性に大きく
影響を与えることがなく、さらに、Arなどは、スパッ
タガスとして従来からスパッタ装置内に導入されるガス
であり、ガス圧やスパッタ粒子のエネルギーを適正に調
節するのみで、容易に、膜中にArを侵入させることが
できる。
In particular, in the present invention, it is preferable to use a rare gas element (one or more of Ne, Ar, Kr, and Xe) of an inert gas which forms a solid solution in an interstitial form as the element X '. I have. Since the rare gas element is an inert gas, even if the rare gas element is contained in the film, it does not greatly affect the antiferromagnetic characteristics. Further, Ar or the like is conventionally used as a sputtering gas in a sputtering apparatus. It is a gas to be introduced, and Ar can easily penetrate into the film simply by appropriately adjusting the gas pressure and the energy of the sputtered particles.

【0052】なお、元素X′にガス系の元素を使用した
場合には、膜中に多量の元素X′を含有することは困難
であるが、希ガスの場合においては、膜中に微量侵入さ
せるだけで、熱処理によって発生する交換結合磁界を、
飛躍的に大きくできることが実験により確認されてい
る。
When a gas-based element is used as the element X ', it is difficult to contain a large amount of the element X' in the film. Just by exchanging the exchange coupling magnetic field generated by the heat treatment,
Experiments have shown that the size can be dramatically increased.

【0053】なお、反強磁性層4として使用されるX−
Mn−X′合金の元素X′が例えばガス系の元素である
場合には、熱処理を施すことにより、前記元素X′が膜
中から抜け出て、成膜された段階での元素X′の組成比
よりも、熱処理後の元素X′の組成比は小さくなり、あ
るいは完全に前記X′が膜中から抜け出してしまって、
組成がX−Mnになってしまうことがあるが、成膜段階
(熱処理前)における固定磁性層3と反強磁性層4との
界面構造が非整合状態となっていれば、熱処理を施すこ
とにより、前記反強磁性層4の結晶構造は、不規則格子
(面心立方格子)から規則格子に適性に変態し、大きい
交換異方性磁界を得ることが可能である。
The X-rays used as the antiferromagnetic layer 4
When the element X 'of the Mn-X' alloy is, for example, a gas-based element, the element X 'escapes from the film by performing a heat treatment, and the composition of the element X' at the stage when the film is formed. The composition ratio of the element X ′ after the heat treatment becomes smaller than the ratio, or the X ′ completely escapes from the film,
In some cases, the composition becomes X-Mn. However, if the interface structure between the pinned magnetic layer 3 and the antiferromagnetic layer 4 in the film formation stage (before heat treatment) is in a non-matching state, heat treatment should be performed. Thereby, the crystal structure of the antiferromagnetic layer 4 is appropriately transformed from an irregular lattice (face-centered cubic lattice) to a regular lattice, and a large exchange anisotropic magnetic field can be obtained.

【0054】なお、フリー磁性層1よりも下側に形成さ
れている反強磁性層4の場合、前記反強磁性層4として
用いられるX−Mn−X′合金のX+X′の組成比はa
t%で44〜57の範囲内であり、好ましくはX−Mn
−X′合金のX+X′の組成比はat%で、46〜55
の範囲内である。
In the case of the antiferromagnetic layer 4 formed below the free magnetic layer 1, the composition ratio of X + X 'of the X-Mn-X' alloy used as the antiferromagnetic layer 4 is a
t% in the range of 44 to 57, preferably X-Mn
The composition ratio of X + X 'in the -X' alloy is at%,
Within the range.

【0055】また、フリー磁性層1よりも上側に形成さ
れている反強磁性層4の場合、前記反強磁性層4として
用いられるX−Mn−X′合金のX+X′の組成比はa
t%で、47〜57の範囲内であり、好ましくはX−M
n−X′合金のX+X′の組成比はat%で、50〜5
6の範囲内である。
In the case of the antiferromagnetic layer 4 formed above the free magnetic layer 1, the composition ratio of X + X ′ of the X—Mn—X ′ alloy used as the antiferromagnetic layer 4 is a
at%, in the range of 47-57, preferably X-M
The composition ratio of X + X 'in the n-X' alloy is at%, and is 50 to 5%.
6 is within the range.

【0056】上記組成範囲内であれば、熱処理前におけ
る固定磁性層3の格子定数と反強磁性層4の格子定数と
の差を大きくすることができ、熱処理前における界面構
造を非整合状態にすることができ、従って熱処理を施す
ことにより、界面での前記反強磁性層4の一部の結晶構
造を不規則格子から交換異方性磁界を発揮するのに必要
な規則格子に変態させることが可能である。
Within the above composition range, the difference between the lattice constant of the fixed magnetic layer 3 before the heat treatment and the lattice constant of the antiferromagnetic layer 4 can be increased, and the interface structure before the heat treatment is brought into a non-matching state. Therefore, by performing heat treatment, the crystal structure of a part of the antiferromagnetic layer 4 at the interface is transformed from the disordered lattice to the ordered lattice required for exhibiting the exchange anisotropic magnetic field. Is possible.

【0057】また反強磁性層4がX−Mn−X′合金で
形成される場合は、元素X′の組成比は、at%で、
0.2〜10の範囲内であり、より好ましい組成範囲は
at%で、0.5〜5の範囲内である。
When the antiferromagnetic layer 4 is formed of an X-Mn-X 'alloy, the composition ratio of the element X' is at% and
It is in the range of 0.2 to 10, and a more preferred composition range is at%, and in the range of 0.5 to 5.

【0058】元素X′の組成比を、上記範囲内で調整す
れば、成膜段階(熱処理前)における反強磁性層4の格
子定数を大きくでき、しかも熱処理を施すことにより反
強磁性層4と固定磁性層3との界面で発生する交換結合
磁界を、元素X′を含有しない場合に比べ、大きくする
ことが可能である。
If the composition ratio of the element X 'is adjusted within the above range, the lattice constant of the antiferromagnetic layer 4 at the film formation stage (before the heat treatment) can be increased. The exchange coupling magnetic field generated at the interface between the magnetic layer and the pinned magnetic layer 3 can be increased as compared with the case where the element X 'is not contained.

【0059】また元素XとMnとの組成比の割合X:M
nは、4:6〜6:4の範囲内であることが好ましい。
The ratio X: M of the composition ratio between the element X and Mn
n is preferably in the range of 4: 6 to 6: 4.

【0060】なおこのデュアルスピンバルブ型薄膜素子
では、固定磁性層3は、交換異方性磁界により、図示Y
方向に単磁区化され固定されており、フリー磁性層1の
磁化は、ハードバイアス層5,5の影響を受けて図示X
方向に揃えられている。
In this dual spin-valve thin film element, the fixed magnetic layer 3 is formed by an exchange anisotropic magnetic field as shown in FIG.
The magnetization of the free magnetic layer 1 is affected by the hard bias layers 5 and 5 and is fixed in a single magnetic domain.
It is aligned in the direction.

【0061】導電層8からフリー磁性層1、非磁性導電
層2および固定磁性層3に定常電流が与えられ、しかも
記録媒体からY方向へ磁界が与えられると、フリー磁性
層1の磁化は図示X方向からY方向に変動し、このとき
非磁性導電層2とフリー磁性層1との界面、および非磁
性導電層2と固定磁性層3との界面でスピンに依存した
伝導電子の散乱が起こることにより、電気抵抗が変化
し、記録媒体からの漏れ磁界が検出される。
When a steady current is applied from the conductive layer 8 to the free magnetic layer 1, the nonmagnetic conductive layer 2, and the fixed magnetic layer 3 and a magnetic field is applied from the recording medium in the Y direction, the magnetization of the free magnetic layer 1 is Fluctuates from the X direction to the Y direction. At this time, spin-dependent scattering of conduction electrons occurs at the interface between the nonmagnetic conductive layer 2 and the free magnetic layer 1 and at the interface between the nonmagnetic conductive layer 2 and the fixed magnetic layer 3. As a result, the electric resistance changes, and the leakage magnetic field from the recording medium is detected.

【0062】図1に示すデュアルスピンバルブ型薄膜素
子では、伝導電子の散乱が起こる場所が、非磁性導電層
2とフリー磁性層1との2箇所の界面と、非磁性導電層
2と固定磁性層3との2箇所の界面の計4箇所であるた
め、シングルスピンバルブ型薄膜素子に比べて大きい抵
抗変化率を得ることが可能である。
In the dual spin-valve type thin film element shown in FIG. 1, scattering of conduction electrons occurs at two interfaces between the nonmagnetic conductive layer 2 and the free magnetic layer 1, the nonmagnetic conductive layer 2 and the fixed magnetic layer. Since there are a total of four locations of two interfaces with the layer 3, it is possible to obtain a larger resistance change rate than a single spin-valve thin film element.

【0063】以上詳述したように、本発明では、反強磁
性層4をX″−Mn合金(ただしX″は、Pt,Pd,
Ir,Rh,Ru,Osのうちいずれか2種以上の元素
である)、好ましくはPtMn合金で形成する際に、前
記反強磁性層4の組成比を適性に調節することにより、
前記反強磁性層4と、この反強磁性層4と接して形成さ
れる固定磁性層3との界面構造を非整合状態とすること
ができ、従ってより大きな交換異方性磁界を得られ、従
来に比べて再生特性を高めることが可能である。あるい
は、前記反強磁性層4を元素X(ただしXは、Pt,P
d,Ir,Rh,Ru,Osのうちいずれか2種以上の
元素である)とMn以外に、第3元素として元素X′
(ただしX′は、Ne,Ar,Kr,Xe,Be,B,
C,N,Mg,Al,Si,P,Ti,V,Cr,F
e,Co,Ni,Cu,Zn,Ga,Ge,Zr,N
b,Mo,Ag,Cd,Ir,Sn,Hf,Ta,W,
Re,Au,Pb、及び希土類元素のうち1種または2
種以上の元素である)を添加することにより、前記元素
X′を添加しない場合に比べ、反強磁性層4の格子定数
を大きくすることができるので、前記反強磁性層4と、
この反強磁性層4と接して形成される固定磁性層3との
界面構造を非整合状態とすることができ、従ってより大
きな交換異方性磁界を得ることができ、従来に比べて再
生特性を高めることが可能である。
As described in detail above, according to the present invention, the antiferromagnetic layer 4 is made of an X ″ -Mn alloy (where X ″ is Pt, Pd,
Ir, Rh, Ru, or Os), preferably a PtMn alloy, by appropriately adjusting the composition ratio of the antiferromagnetic layer 4.
The interface structure between the antiferromagnetic layer 4 and the pinned magnetic layer 3 formed in contact with the antiferromagnetic layer 4 can be brought into a non-matching state, so that a larger exchange anisotropic magnetic field can be obtained. It is possible to improve the reproduction characteristics as compared with the related art. Alternatively, the antiferromagnetic layer 4 is made of an element X (where X is Pt, Pt).
d, Ir, Rh, Ru, and Os) and Mn, and a third element X ′
(Where X 'is Ne, Ar, Kr, Xe, Be, B,
C, N, Mg, Al, Si, P, Ti, V, Cr, F
e, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, N
b, Mo, Ag, Cd, Ir, Sn, Hf, Ta, W,
One or two of Re, Au, Pb, and rare earth elements
), The lattice constant of the antiferromagnetic layer 4 can be increased as compared with the case where the element X 'is not added.
The interface structure between the antiferromagnetic layer 4 and the pinned magnetic layer 3 formed in contact with the antiferromagnetic layer 4 can be brought into a non-matching state, so that a larger exchange anisotropic magnetic field can be obtained. It is possible to increase.

【0064】また反強磁性層4と固定磁性層3との結晶
配向を異なるようにしておくことが、より界面構造を非
整合状態にしやすくできる点で好ましい。
It is preferable that the antiferromagnetic layer 4 and the pinned magnetic layer 3 have different crystal orientations, since the interface structure can be more easily brought into a non-matching state.

【0065】また界面構造を非整合状態としておくこと
で交換異方性磁界を得ることができるのは、熱処理を施
すことにより、前記反強磁性層4の結晶構造を不規則格
子から規則格子に変態させることができるからである
が、すべての結晶構造が規則格子に変態すると密着性な
どに問題が生じるため、一部の結晶構造のみが規則格子
に変態していることが好ましい。例えば前記反強磁性層
4がPtMn合金で形成される場合、熱処理後における
前記反強磁性層4の格子定数a,cの比c/aは、0.
93〜0.99の範囲内であることが好ましい(ちなみ
にすべての結晶構造が規則格子に変体した場合、前記格
子定数a,cの比c/aは0.918である)。
The reason that the exchange anisotropic magnetic field can be obtained by keeping the interface structure in a mismatched state is that the crystal structure of the antiferromagnetic layer 4 is changed from an irregular lattice to a regular lattice by performing heat treatment. This is because transformation can be performed, but if all the crystal structures are transformed into a regular lattice, a problem occurs in adhesion and the like. Therefore, it is preferable that only a part of the crystal structure is transformed into a regular lattice. For example, when the antiferromagnetic layer 4 is formed of a PtMn alloy, the ratio c / a of the lattice constants a and c of the antiferromagnetic layer 4 after the heat treatment is set to 0.1.
It is preferably in the range of 93 to 0.99 (by the way, when all the crystal structures are transformed into a regular lattice, the ratio c / a of the lattice constants a and c is 0.918).

【0066】図2は、図1に示す磁気抵抗効果素子層が
形成された読み取りヘッドの構造を記録媒体との対向面
側から見た断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the structure of the read head on which the magnetoresistive element layer shown in FIG. 1 is formed, as viewed from the side facing the recording medium.

【0067】符号20は、例えばNiFe合金などで形
成された下部シールド層であり、この下部シールド層2
0の上に下部ギャップ層21が形成されている。また下
部ギャップ層21の上には、図1に示す磁気抵抗効果素
子層22が形成されており、さらに前記磁気抵抗効果素
子層22の上には、上部ギャップ層23が形成され、前
記上部ギャップ層23の上には、NiFe合金などで形
成された上部シールド層24が形成されている。
Reference numeral 20 denotes a lower shield layer made of, for example, a NiFe alloy.
0, a lower gap layer 21 is formed. 1 is formed on the lower gap layer 21, and an upper gap layer 23 is formed on the magnetoresistive element layer 22. On the layer 23, an upper shield layer 24 made of a NiFe alloy or the like is formed.

【0068】前記下部ギャップ層21及び上部ギャップ
層23は、例えばSiO2やAl2 3(アルミナ)など
の絶縁材料によって形成されている。図2に示すよう
に、下部ギャップ層21から上部ギャップ層23までの
長さがギャップ長Glであり、このギャップ長Glが小
さいほど高記録密度化に対応できるものとなっている。
The lower gap layer 21 and the upper gap
The layer 23 is made of, for example, SiOTwoAnd AlTwoO Three(Alumina) etc.
Formed of an insulating material. As shown in FIG.
The lower gap layer 21 to the upper gap layer 23
The length is the gap length Gl, and this gap length Gl is small.
It has become possible to cope with higher recording density.

【0069】[0069]

【実施例】本発明では、反強磁性層をPt―Mn―X′
(X′=Ar)合金で形成し、元素X′量と、Pt―M
n―X′合金の格子定数との関係について調べた。実験
に使用した膜構成は下から、Si基板/アルミナ/Ta
(50)/Co90Fe10(30)/Pt―Mn―X′
(300)/Ta(100)である。なお括弧内の数値
は膜厚を表しており、単位はオングストロームである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the present invention, the antiferromagnetic layer is made of Pt--Mn--X '.
(X '= Ar) alloy, the amount of element X' and Pt-M
The relationship with the lattice constant of the nX 'alloy was examined. The film configuration used for the experiment was as follows: Si substrate / Alumina / Ta
(50) / Co 90 Fe 10 (30) / Pt—Mn—X ′
(300) / Ta (100). The numerical value in parentheses indicates the film thickness, and the unit is angstrom.

【0070】反強磁性層の成膜は、スパッタ装置内に、
PtとMnとの割合が6:4、1:1、及び4:6とな
る3種類のターゲットを用意し、各ターゲットを用い
て、元素X′となるArの導入ガス圧を変化させなが
ら、DCマグネトロンスパッタ及びイオンビームスパッ
タによって、Pt―Mn―X′(X′=Ar)合金膜を
形成した。そして、Pt―Mn―X′(X′=Ar)合
金膜中に占めるX′(X′=Ar)量と、Pt―Mn―
X′(X′=Ar)の格子定数との関係について測定し
た。その実験結果を図3に示す。
The antiferromagnetic layer is formed in a sputtering apparatus.
Three types of targets in which the ratio of Pt to Mn is 6: 4, 1: 1, and 4: 6 are prepared, and using each of the targets, while changing the introduction gas pressure of Ar as the element X ′, A Pt—Mn—X ′ (X ′ = Ar) alloy film was formed by DC magnetron sputtering and ion beam sputtering. The amount of X ′ (X ′ = Ar) occupying in the Pt—Mn—X ′ (X ′ = Ar) alloy film and the amount of Pt—Mn—
The relationship between X ′ (X ′ = Ar) and the lattice constant was measured. FIG. 3 shows the experimental results.

【0071】図3に示すように、PtとMnとの組成比
の割合が、6:4、1:1、及び4:6のいずれかの場
合においても、元素X′(X′=Ar)量が大きくなる
ことにより、Pt―Mn―X′(X′=Ar)の格子定
数は大きくなることがわかる。なお固定磁性層として用
いられるNiFe合金、CoFe合金、またはCoの格
子定数は、図3に示すように、約3.5〜3.6の範囲
である。またこの実験では、元素X′(X′=Ar)量
を4at%程度までとし、それ以上大きい含有量の場合
について実験を試みていないが、これは、元素X′とな
るArはガス元素であるために、ガス圧を上げても、膜
中にArを含有しにくいことによるものである。
As shown in FIG. 3, even when the composition ratio of Pt and Mn is any of 6: 4, 1: 1, and 4: 6, the element X ′ (X ′ = Ar) It can be seen that the lattice constant of Pt—Mn—X ′ (X ′ = Ar) increases as the amount increases. The lattice constant of the NiFe alloy, CoFe alloy, or Co used as the pinned magnetic layer is in the range of about 3.5 to 3.6, as shown in FIG. In this experiment, the amount of the element X '(X' = Ar) was set to about 4 at%, and no experiment was conducted for a case where the content was larger than that. However, Ar which is the element X 'is a gas element. For this reason, even if the gas pressure is increased, it is difficult to contain Ar in the film.

【0072】次に、上述の実験に使用したPt―Mn―
X′(X′=Ar)合金膜に対し、以下に記載する熱処
理工程を施した。熱処理工程における条件としては、ま
ず昇温に3時間をかけ、次に240度の温度状態を3時
間保持し、さらに、降温に3時間をかけた。なお、熱処
理真空度を5×10-6Torr以下とした。
Next, the Pt—Mn—
The X ′ (X ′ = Ar) alloy film was subjected to the following heat treatment step. As conditions in the heat treatment step, first, the temperature was raised for 3 hours, then the temperature of 240 ° C. was maintained for 3 hours, and further, the temperature was lowered for 3 hours. Note that the heat treatment vacuum degree was set to 5 × 10 −6 Torr or less.

【0073】図4は、Pt―Mn―X′(X′=Ar)
合金膜の元素X′(X′=Ar)量と、前記熱処理によ
って、反強磁性層と固定磁性層との界面に発生した交換
結合磁界の大きさとの関係を示すグラフである。
FIG. 4 shows that Pt—Mn—X ′ (X ′ = Ar)
4 is a graph showing the relationship between the amount of element X ′ (X ′ = Ar) in an alloy film and the magnitude of an exchange coupling magnetic field generated at the interface between the antiferromagnetic layer and the pinned magnetic layer by the heat treatment.

【0074】図4に示すように、元素X′(X′=A
r)量が大きくなると、交換結合磁界は大きくなってい
ることがわかる。すなわち、元素X′(X′=Ar)を
PtMnに添加すれば、元素X′(X′=Ar)を添加
しない場合に比べて大きい交換結合磁界を得ることが可
能である。
As shown in FIG. 4, the element X '(X' = A
It can be seen that as the amount of r) increases, the exchange coupling magnetic field increases. That is, when the element X ′ (X ′ = Ar) is added to PtMn, a larger exchange coupling magnetic field can be obtained as compared with the case where the element X ′ (X ′ = Ar) is not added.

【0075】次に本発明では、別の元素X′を用いて、
反強磁性層をPt―Mn―X′(X′=Mo)合金で形
成し、元素X′(X′=Mo)量と、Pt―Mn―X′
(X′=Mo)合金膜の格子定数との関係について調べ
た。実験に使用した膜構成は下から、Si基板/アルミ
ナ/Ta(50)/Co90Fe10(30)/Pt―Mn
―X′(300)/Ta(100)である。なお括弧内
の数値は膜厚を表しており、単位はオングストロームで
ある。
Next, in the present invention, using another element X ′,
The antiferromagnetic layer is formed of a Pt—Mn—X ′ (X ′ = Mo) alloy, and the amount of element X ′ (X ′ = Mo) and Pt—Mn—X ′
The relation with the lattice constant of the (X ′ = Mo) alloy film was examined. The film configuration used in the experiment was as follows: Si substrate / alumina / Ta (50) / Co 90 Fe 10 (30) / Pt—Mn
-X '(300) / Ta (100). The numerical value in parentheses indicates the film thickness, and the unit is angstrom.

【0076】反強磁性層の成膜には、PtMnのターゲ
ットに元素X′(X′=Mo)のチップを貼り合わせた
複合型ターゲットを用意し、ターゲットに占めるチップ
の面積比を変化させながら、膜中に占める元素X′
(X′=Mo)量を変化させて、前記元素X′(X′=
Mo)量とPt―Mn―X′(X′=Mo)合金の格子
定数との関係について測定した。その実験結果を図5に
示す。
For the formation of the antiferromagnetic layer, a composite target in which a chip of the element X '(X' = Mo) is bonded to a target of PtMn is prepared, and the area ratio of the chip to the target is changed. , The element X 'in the film
(X ′ = Mo), the amount of the element X ′ (X ′ = Mo) was changed.
The relationship between the amount of Mo) and the lattice constant of the Pt—Mn—X ′ (X ′ = Mo) alloy was measured. FIG. 5 shows the experimental results.

【0077】図5に示すように、PtとMnとの組成比
の割合が6:4、1:1、4:6のいずれかの場合にお
いても、膜中に占める元素X′(X′=Mo)の濃度が
大きくなるほど、Pt―Mn―X′(X′=Mo)の格
子定数は大きくなることがわかる。なお固定磁性層とし
て用いられるNiFe合金、CoFe合金、またはCo
の格子定数は、図5に示すように、約3.5〜3.6の
範囲である。
As shown in FIG. 5, even when the composition ratio of Pt and Mn is 6: 4, 1: 1, or 4: 6, the element X '(X' = It can be seen that as the concentration of Mo) increases, the lattice constant of Pt—Mn—X ′ (X ′ = Mo) increases. In addition, NiFe alloy, CoFe alloy, or CoFe used as the pinned magnetic layer
Has a range of about 3.5 to 3.6 as shown in FIG.

【0078】次に、上記実験で使用したPt―Mn―
X′(X′=Mo)合金膜に対し、以下に記載する熱処
理工程を施した。熱処理工程における条件としては、ま
ず昇温に3時間をかけ、次に240度の温度状態を3時
間保持し、さらに、降温に3時間をかけた。なお、熱処
理真空度を5×10-6Torr以下とした。
Next, the Pt—Mn—
The X ′ (X ′ = Mo) alloy film was subjected to the following heat treatment step. As conditions in the heat treatment step, first, the temperature was raised for 3 hours, then the temperature of 240 ° C. was maintained for 3 hours, and further, the temperature was lowered for 3 hours. Note that the heat treatment vacuum degree was set to 5 × 10 −6 Torr or less.

【0079】図6は、Pt―Mn―X′(X′=Mo)
合金膜の元素X′(X′=Mo)の濃度と、前記熱処理
によって、反強磁性層と固定磁性層との界面に発生した
交換結合磁界の大きさとの関係を示すグラフである。
FIG. 6 shows that Pt—Mn—X ′ (X ′ = Mo)
4 is a graph showing a relationship between the concentration of an element X ′ (X ′ = Mo) in an alloy film and the magnitude of an exchange coupling magnetic field generated at an interface between an antiferromagnetic layer and a pinned magnetic layer by the heat treatment.

【0080】図6に示すように、PtとMnとの組成比
の割合が、6:4、1:1、4:6のいずれの場合であ
っても、膜中の元素X′(X′=Mo)量が約3at%
以上になれば、交換結合磁界は徐々に低下していくこと
がわかる。特に、膜中の元素X′(X′=Mo)量が約
10at%以上になると、PtとMnとの組成比の割合
が1:1の場合であっても、交換結合磁界は非常に小さ
くなってしまい好ましくない。
As shown in FIG. 6, regardless of the composition ratio of Pt to Mn of 6: 4, 1: 1, or 4: 6, the element X '(X' = Mo) amount is about 3at%
From the above, it is understood that the exchange coupling magnetic field gradually decreases. In particular, when the amount of element X '(X' = Mo) in the film is about 10 at% or more, the exchange coupling magnetic field is extremely small even if the composition ratio of Pt and Mn is 1: 1. This is not preferred.

【0081】ところで、元素X′(X′=Mo)の適性
な含有量であるが、少なくとも、前記元素X′(X′=
Mo)を含有しない場合、すなわち、元素X′(X′=
Mo)量が0at%のときよりも、交換結合磁界が大き
くなることが好ましい。
Incidentally, the content of the element X ′ (X ′ = Mo) is appropriate, but at least the element X ′ (X ′ = Mo)
Mo) is not contained, that is, the element X '(X' =
Mo) It is preferable that the exchange coupling magnetic field be larger than when the amount is 0 at%.

【0082】Pt:Mnの組成比の割合が、6:4の場
合は、元素X′(X′=Mo)量が、約1at%以下で
あれば、元素X′(X′=Mo)量が0at%のときよ
りも、交換結合磁界が大きくなる。
When the composition ratio of Pt: Mn is 6: 4, if the amount of element X '(X' = Mo) is less than about 1 at%, the amount of element X '(X' = Mo) Is 0 at%, the exchange coupling magnetic field becomes larger.

【0083】また、Pt:Mnの組成比の割合が、1:
1の場合は、元素X′(X′=Mo)量が、約7at%
以下であれば、元素X′(X′=Mo)量が0at%の
ときよりも、交換結合磁界が大きくなる。
When the composition ratio of Pt: Mn is 1:
In the case of 1, the amount of the element X ′ (X ′ = Mo) is about 7 at%.
If it is less than or equal to, the exchange coupling magnetic field becomes larger than when the amount of the element X ′ (X ′ = Mo) is 0 at%.

【0084】さらに、Pt:Mnの組成比の割合が、
4:6の場合は、元素X′(X′=Mo)量が、約10
at%以下であれば、元素X′(X′=Mo)量が0a
t%のときよりも、交換結合磁界が大きくなる。
Further, the ratio of the composition ratio of Pt: Mn is
In the case of 4: 6, the amount of element X '(X' = Mo) is about 10
At% or less, the element X '(X' = Mo) content is 0a.
The exchange coupling magnetic field is larger than at t%.

【0085】次に、元素X′(X′=Mo)の適性な含
有量の下限であるが、Pt:Mnの組成比の割合が、
6:4の場合、元素X′(X′=Mo)量が、約0.5
at%になると、交換結合磁界が最も大きくなるので、
そこで本発明では、元素X′(X′=Mo)量が、0.
5at%よりも小さい0.2at%を下限として設定し
た。
Next, as the lower limit of the suitable content of the element X ′ (X ′ = Mo), the ratio of the composition ratio of Pt: Mn is as follows.
In the case of 6: 4, the amount of the element X ′ (X ′ = Mo) is about 0.5
When it is at%, the exchange coupling magnetic field becomes the largest,
Therefore, in the present invention, the amount of the element X ′ (X ′ = Mo) is set to 0.
0.2 at% smaller than 5 at% was set as the lower limit.

【0086】以上の実験結果から本発明では、元素X′
の組成比の好ましい範囲をat%で0.2から10とし
た。またより好ましい範囲をat%で0.5から5とし
た。
From the above experimental results, the present invention shows that the element X '
The preferred range of the composition ratio was 0.2 to 10 at%. A more preferable range is 0.5 to 5 in at%.

【0087】[0087]

【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、前記反強
磁性層をX″−Mn合金(ただしX″は、Pt,Pd,
Ir,Rh,Ru,Osのうちいずれか2種以上の元素
である)で形成することにより、従来のようにNi−M
n合金等を反強磁性層に使用していた場合に比べ、耐食
性を向上させることができ、さらに、より大きい交換異
方性磁界を得ることが可能となっている。
According to the present invention described in detail above, the antiferromagnetic layer is made of an X ″ -Mn alloy (where X ″ is Pt, Pd,
Ir, Rh, Ru, or Os).
Compared with the case where an n-alloy or the like is used for the antiferromagnetic layer, the corrosion resistance can be improved, and a larger exchange anisotropic magnetic field can be obtained.

【0088】あるいは本発明では、元素X′(ただし
X′は、Ne,Ar,Kr,Xe,Be,B,C,N,
Mg,Al,Si,P,Ti,V,Cr,Fe,Co,
Ni,Cu,Zn,Ga,Ge,Zr,Nb,Mo,A
g,Cd,Ir,Sn,Hf,Ta,W,Re,Au,
Pb、及び希土類元素のうち1種または2種以上の元素
である)を、X−Mn合金膜(ただしXはPt,Pd,
Ir,Rh,Ru,Osのうちいずれか1種または2種
以上の元素である)中に、侵入型、あるいは置換型で固
溶させることにより、さらに大きい交換異方性磁界を得
ることが可能となっている。
Alternatively, in the present invention, the element X '(where X' is Ne, Ar, Kr, Xe, Be, B, C, N,
Mg, Al, Si, P, Ti, V, Cr, Fe, Co,
Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, Nb, Mo, A
g, Cd, Ir, Sn, Hf, Ta, W, Re, Au,
Pb and one or more of the rare earth elements are converted to an X-Mn alloy film (where X is Pt, Pd,
A larger exchange anisotropic magnetic field can be obtained by forming a solid solution in the interstitial type or the substitution type in Ir, Rh, Ru, or Os). It has become.

【0089】以上のように、大きな交換異方性磁界を得
ることが可能な交換結合膜を磁気抵抗効果素子に適用す
ることにより、耐食性を向上させることができ、しかも
前記磁気抵抗効果素子層の抵抗変化率を高めることがで
き、再生特性を向上させることが可能となっている。
As described above, by applying the exchange coupling film capable of obtaining a large exchange anisotropic magnetic field to the magnetoresistance effect element, the corrosion resistance can be improved, and the magnetoresistance effect element layer can be improved. The rate of change in resistance can be increased, and the reproduction characteristics can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態のデュアルスピンバルブ型薄
膜素子の構造をABS面側から見た断面図、
FIG. 1 is a cross-sectional view of a structure of a dual spin-valve thin film element according to an embodiment of the present invention, viewed from the ABS side.

【図2】本発明における薄膜磁気ヘッドを記録媒体との
対向面側から見た断面図、
FIG. 2 is a cross-sectional view of the thin-film magnetic head according to the present invention as viewed from a surface facing a recording medium;

【図3】反強磁性層をPt―Mn―X′(X′=Ar)
で形成した場合における元素X′(X′=Ar)量と前
記反強磁性層の格子定数との関係を示すグラフ、
FIG. 3 shows an antiferromagnetic layer formed of Pt—Mn—X ′ (X ′ = Ar)
A graph showing the relationship between the amount of the element X ′ (X ′ = Ar) and the lattice constant of the antiferromagnetic layer when formed by

【図4】反強磁性層をPt―Mn―X′(X′=Ar)
で形成した場合における元素X′(X′=Ar)量と交
換結合磁界との関係を示すグラフ、
FIG. 4 shows an antiferromagnetic layer formed of Pt—Mn—X ′ (X ′ = Ar)
A graph showing the relationship between the amount of the element X ′ (X ′ = Ar) and the exchange coupling magnetic field when formed by

【図5】反強磁性層をPt―Mn―X′(X′=Mo)
で形成した場合における元素X′(X′=Mo)量と前
記反強磁性層の格子定数との関係を示すグラフ、
FIG. 5 shows an antiferromagnetic layer formed of Pt—Mn—X ′ (X ′ = Mo)
A graph showing the relationship between the amount of the element X ′ (X ′ = Mo) and the lattice constant of the antiferromagnetic layer when formed by

【図6】反強磁性層をPt―Mn―X′(X′=Mo)
で形成した場合における元素X′(X′=Mo)量と交
換結合磁界との関係を示すグラフ、
FIG. 6 shows an antiferromagnetic layer formed of Pt—Mn—X ′ (X ′ = Mo)
A graph showing the relationship between the amount of the element X ′ (X ′ = Mo) and the exchange coupling magnetic field when formed by

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 フリー磁性層 2 非磁性導電層 3 固定磁性層 4 反強磁性層 5 ハードバイアス層 6 下地層 7 保護層 8 導電層 20 下部シールド層 21 下部ギャップ層 22 磁気抵抗効果素子層 23 上部ギャップ層 24 上部シールド層 REFERENCE SIGNS LIST 1 free magnetic layer 2 nonmagnetic conductive layer 3 fixed magnetic layer 4 antiferromagnetic layer 5 hard bias layer 6 underlayer 7 protective layer 8 conductive layer 20 lower shield layer 21 lower gap layer 22 magnetoresistive element layer 23 upper gap layer 24 Upper shield layer

フロントページの続き (72)発明者 大湊 和也 東京都大田区雪谷大塚町1番7号 アルプ ス電気株式会社内 (72)発明者 山本 豊 東京都大田区雪谷大塚町1番7号 アルプ ス電気株式会社内 (72)発明者 牧野 彰宏 東京都大田区雪谷大塚町1番7号 アルプ ス電気株式会社内Continued on the front page (72) Inventor Kazuya Ominato 1-7 Yukitani Otsukacho, Ota-ku, Tokyo Alps Electric Co., Ltd. (72) Inventor Yutaka Yamamoto 1-7 Yukitani Otsukacho, Ota-ku, Tokyo Alps Electric Inside (72) Inventor Akihiro Makino Inside Alps Electric Co., Ltd., 1-7 Yukitani Otsuka-cho, Ota-ku, Tokyo

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フリー磁性層の上下に積層された非磁性
導電層と、一方の前記非磁性導電層の上および他方の非
磁性導電層の下に位置する固定磁性層と、一方の前記固
定磁性層の上および他方の固定磁性層の下に接して、交
換異方性磁界によりそれぞれの固定磁性層の磁化方向を
一定の方向に固定する反強磁性層と、前記フリー磁性層
の磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向
に揃えるバイアス層とを有し、 前記反強磁性層は、X″−Mn(ただしX″は、Pt,
Pd,Ir,Rh,Ru,Osのうちいずれか2種以上
の元素である)で形成されており、 一方の前記固定磁性層の上に位置する前記反強磁性層を
形成するX″−Mn合金のX″の組成比はat%で、4
7〜57の範囲内であり、 他方の前記固定磁性層の下に位置する反強磁性層を形成
するX″−Mn合金のX″の組成比はat%で、44〜
57の範囲内であることを特徴とする磁気抵抗効果素
子。
A non-magnetic conductive layer laminated above and below a free magnetic layer; a fixed magnetic layer positioned above one non-magnetic conductive layer and below another non-magnetic conductive layer; An antiferromagnetic layer in contact with the magnetic layer and below the other fixed magnetic layer to fix the magnetization direction of each fixed magnetic layer in a fixed direction by an exchange anisotropic magnetic field; and the magnetization direction of the free magnetic layer. And a bias layer that aligns the magnetization direction of the pinned magnetic layer with the magnetization direction of the pinned magnetic layer. The antiferromagnetic layer has X ″ -Mn (where X ″ is Pt,
X ″ -Mn that forms the antiferromagnetic layer located on one of the pinned magnetic layers, which is one or more of Pd, Ir, Rh, Ru, and Os). The composition ratio of X ″ in the alloy is at% and is 4%.
The composition ratio of X ″ of the X ″ -Mn alloy forming the antiferromagnetic layer located below the other pinned magnetic layer is at.
57. A magnetoresistive element having a range of 57.
【請求項2】 前記一方の固定磁性層の上に位置する前
記反強磁性層を形成するX″−Mn合金のX″の組成比
はat%で、50〜56の範囲内であり、 前記他方の固定磁性層の下に位置する反強磁性層を形成
するX″−Mn合金のX″の組成比はat%で、46〜
55の範囲内である請求項1に記載の磁気抵抗効果素
子。
2. The composition ratio of X ″ of an X ″ —Mn alloy forming the antiferromagnetic layer located on the one fixed magnetic layer is at% and is in a range of 50 to 56, The composition ratio of X ″ of the X ″ -Mn alloy forming the antiferromagnetic layer located under the other pinned magnetic layer is at%,
The magnetoresistance effect element according to claim 1, wherein the value is within the range of 55.
【請求項3】 前記反強磁性層として用いられるX″−
Mn合金の元素X″はPtである請求項1または2に記
載の磁気抵抗効果素子。
3. X ″-used as the antiferromagnetic layer
3. The magnetoresistive element according to claim 1, wherein the element X ″ of the Mn alloy is Pt.
【請求項4】 フリー磁性層の上下に積層された非磁性
導電層と、一方の前記非磁性導電層の上および他方の非
磁性導電層の下に位置する固定磁性層と、一方の前記固
定磁性層の上および他方の固定磁性層の下に接して、交
換異方性磁界によりそれぞれの固定磁性層の磁化方向を
一定の方向に固定する反強磁性層と、前記フリー磁性層
の磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向
に揃えるバイアス層とを有し、X−Mn−X′合金(た
だしXは、Pt,Pd,Ir,Rh,Ru,Osのうち
いずれか1種または2種以上の元素であり、前記元素
X′は、Ne,Ar,Kr,Xe,Be,B,C,N,
Mg,Al,Si,P,Ti,V,Cr,Fe,Co,
Ni,Cu,Zn,Ga,Ge,Zr,Nb,Mo,A
g,Cd,Ir,Sn,Hf,Ta,W,Re,Au,
Pb、及び希土類元素のうち1種または2種以上の元素
である)で形成されており、 一方の前記固定磁性層の上に位置する前記反強磁性層を
形成するX−Mn−X′合金のX+X′の組成比はat
%で、47〜57の範囲内であり、 他方の前記固定磁性層の下に位置する反強磁性層を形成
するX−Mn−X′合金のX+X′の組成比はat%
で、44〜57の範囲内であることを特徴とする磁気抵
抗効果素子。
4. A nonmagnetic conductive layer laminated above and below a free magnetic layer, a fixed magnetic layer located above one nonmagnetic conductive layer and below another nonmagnetic conductive layer, and one of the fixed magnetic layers An antiferromagnetic layer in contact with the magnetic layer and below the other fixed magnetic layer to fix the magnetization direction of each fixed magnetic layer in a fixed direction by an exchange anisotropic magnetic field; and the magnetization direction of the free magnetic layer. X-Mn-X 'alloy (where X is any one of Pt, Pd, Ir, Rh, Ru, Ru and Os). Or two or more elements, and the element X ′ is Ne, Ar, Kr, Xe, Be, B, C, N,
Mg, Al, Si, P, Ti, V, Cr, Fe, Co,
Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, Nb, Mo, A
g, Cd, Ir, Sn, Hf, Ta, W, Re, Au,
An X-Mn-X 'alloy that forms the antiferromagnetic layer located on one of the pinned magnetic layers. The composition ratio of X + X ′ is at
% In the range of 47 to 57, and the composition ratio of X + X 'of the X-Mn-X' alloy forming the antiferromagnetic layer located under the other fixed magnetic layer is at%
The magnetoresistive element according to any one of the preceding claims, wherein the magnetoresistance effect element ranges from 44 to 57.
【請求項5】 前記一方の固定磁性層の上に位置する前
記反強磁性層を形成するX−Mn−X′合金のX+X′
の組成比はat%で、50〜56の範囲内であり、 前記他方の固定磁性層の下に位置する反強磁性層を形成
するX−Mn−X′合金のX+X′の組成比はat%
で、46〜55の範囲内である請求項4に記載の磁気抵
抗効果素子。
5. X + X ′ of an X—Mn—X ′ alloy forming said antiferromagnetic layer located on said one pinned magnetic layer
Is in the range of 50 to 56, and the composition ratio of X + X ′ of the X—Mn—X ′ alloy forming the antiferromagnetic layer located below the other pinned magnetic layer is at%. %
The magnetoresistive element according to claim 4, wherein the value is in the range of 46 to 55.
【請求項6】 前記元素X′は、Ne,Ar,Kr,X
eのうち1種または2種以上の元素である請求項4また
は5に記載の磁気抵抗効果素子。
6. The element X ′ is Ne, Ar, Kr, X
The magnetoresistance effect element according to claim 4, wherein the element is one or more of e.
【請求項7】 前記反強磁性層として用いられるX−M
n−X′合金の元素XはPtである請求項4ないし6の
いずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
7. XM used as said antiferromagnetic layer
7. The magnetoresistive element according to claim 4, wherein the element X of the nX 'alloy is Pt.
【請求項8】 前記元素X′の組成比はat%で、0.
2〜10の範囲内である請求項4ないし7のいずれかに
記載の磁気抵抗効果素子。
8. The composition ratio of said element X 'is at%,
The magnetoresistive element according to any one of claims 4 to 7, which is within a range of 2 to 10.
【請求項9】 前記元素X′の組成比はat%で、0.
5〜5の範囲内である請求項8記載の磁気抵抗効果素
子。
9. The composition ratio of the element X ′ is at%, and
9. The magnetoresistive element according to claim 8, wherein the value is in the range of 5 to 5.
【請求項10】 前記反強磁性層として用いられるX−
Mn−X′合金は、スパッタ法により形成される請求項
4ないし9のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
10. X-rays used as the antiferromagnetic layer
The magnetoresistive element according to any one of claims 4 to 9, wherein the Mn-X 'alloy is formed by a sputtering method.
【請求項11】 請求項1ないし10のいずれかに記載
された磁気抵抗効果素子の上下にギャップ層を介してシ
ールド層が形成されていることを特徴とする薄膜磁気ヘ
ッド。
11. A thin-film magnetic head, wherein a shield layer is formed above and below a magnetoresistive element according to claim 1 with a gap layer interposed therebetween.
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