JP2000222709A - スピンバルブ磁気抵抗センサ及び薄膜磁気ヘッド - Google Patents
スピンバルブ磁気抵抗センサ及び薄膜磁気ヘッドInfo
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- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スピンバルブ磁気抵抗センサにおける基板と
スピンバルブ膜間の下地層の（１１１）配向を強くして
センサの磁気特性を向上させる。 【解決手段】 例えばＮｉＦｅＣｒＴｉやＮｉＣｒＴｉ
等のように、周期律表のVIIIａ族及びＩｂ族の元素から
選択される１種又は２種以上の元素と、IIａ族、IVａ
族、Ｖａ族、VIａ族、IIｂ族、IIIｂ族及びIVｂ族の元
素から選択される１種又は２種以上の元素とを組み合わ
せた合金からなるｆｃｃ構造の第２下地膜１２を有する
下地層２を基板上に設け、その上にＰｔ1-xＭｎx合金又
はＩｒ1-xＭｎx合金からなる反強磁性層４を有する磁気
抵抗（ＭＲ）膜３を積層したスピンバルブ磁気抵抗セン
サ。第２下地膜の合金中に含まれる元素のうち酸化物生
成自由エネルギーの最も小さい元素の組成は０．１at％
乃至１５at％の範囲とする。
スピンバルブ膜間の下地層の（１１１）配向を強くして
センサの磁気特性を向上させる。 【解決手段】 例えばＮｉＦｅＣｒＴｉやＮｉＣｒＴｉ
等のように、周期律表のVIIIａ族及びＩｂ族の元素から
選択される１種又は２種以上の元素と、IIａ族、IVａ
族、Ｖａ族、VIａ族、IIｂ族、IIIｂ族及びIVｂ族の元
素から選択される１種又は２種以上の元素とを組み合わ
せた合金からなるｆｃｃ構造の第２下地膜１２を有する
下地層２を基板上に設け、その上にＰｔ1-xＭｎx合金又
はＩｒ1-xＭｎx合金からなる反強磁性層４を有する磁気
抵抗（ＭＲ）膜３を積層したスピンバルブ磁気抵抗セン
サ。第２下地膜の合金中に含まれる元素のうち酸化物生
成自由エネルギーの最も小さい元素の組成は０．１at％
乃至１５at％の範囲とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録装置に使
用される磁気抵抗型センサに関し、特にスピンバルブ磁
気抵抗効果を利用した磁気センサ及び薄膜磁気ヘッドに
関する。
用される磁気抵抗型センサに関し、特にスピンバルブ磁
気抵抗効果を利用した磁気センサ及び薄膜磁気ヘッドに
関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、再生用磁気ヘッドにおいて飽和磁
界を小さくして磁界感度を高めるために、基板上に非磁
性層を挟んで１対の磁性層を積層したサンドイッチ構造
のスピンバルブ膜からなる磁気抵抗（ＭＲ）センサが開
発されている。スピンバルブ膜は、一方の磁性層（ピン
磁性層）の磁化が、それに隣接する反強磁性層との交換
結合磁界により素子高さ方向に固定されるのに対し、他
方の磁性層（フリー磁性層）の磁化は、一般に永久磁石
の磁界を利用したハードバイアス法により、素子のトラ
ック幅方向に単磁区化され、外部磁界により自由に回転
する。
界を小さくして磁界感度を高めるために、基板上に非磁
性層を挟んで１対の磁性層を積層したサンドイッチ構造
のスピンバルブ膜からなる磁気抵抗（ＭＲ）センサが開
発されている。スピンバルブ膜は、一方の磁性層（ピン
磁性層）の磁化が、それに隣接する反強磁性層との交換
結合磁界により素子高さ方向に固定されるのに対し、他
方の磁性層（フリー磁性層）の磁化は、一般に永久磁石
の磁界を利用したハードバイアス法により、素子のトラ
ック幅方向に単磁区化され、外部磁界により自由に回転
する。
【０００３】反強磁性層による一方向異方性磁場が大き
いほど、ピン磁性層を良好に単磁区化することができ、
またその磁化が十分に固定されるほど、外部磁場に対す
る磁気応答の線形性が確保され、磁気センサの磁気特性
が向上する。そこで、従来から様々な反強磁性材料が提
案されている。図１１は、反強磁性層を基板側に配置し
た所謂ボトムタイプのスピンバルブ膜におけるＰｔＭｎ
からなる反強磁性層の（１１１）配向の強さとＭＲ比と
の相関関係を示す。
いほど、ピン磁性層を良好に単磁区化することができ、
またその磁化が十分に固定されるほど、外部磁場に対す
る磁気応答の線形性が確保され、磁気センサの磁気特性
が向上する。そこで、従来から様々な反強磁性材料が提
案されている。図１１は、反強磁性層を基板側に配置し
た所謂ボトムタイプのスピンバルブ膜におけるＰｔＭｎ
からなる反強磁性層の（１１１）配向の強さとＭＲ比と
の相関関係を示す。
【０００４】反強磁性材料は、その下地材料によって特
性が変化することが知られている。例えば、特開平８−
３１５３２６号公報には、高抵抗で配向性を向上させ得
る結晶性軟磁性膜を磁気抵抗効果膜の下地として配置す
ることにより、磁気抵抗変化率等の特性を向上させるこ
とができる磁気抵抗効果ヘッドが開示されている。ま
た、特開平８−２１３２３８号公報に記載される磁気抵
抗センサは、磁性自由層の結晶配向を揃えるためにＴａ
下地層を使用する。更に、特開平９−１６９１５号公報
によれば、スピンバルブ磁気抵抗型トランデューサにお
いて、下地層にＴａ膜とＮｉＦｅ系合金膜との２層膜を
使用することにより、反強磁性層の結晶性を改善し、ピ
ン層の磁化を十分に固定して線形な磁気抵抗変化が得ら
れる。
性が変化することが知られている。例えば、特開平８−
３１５３２６号公報には、高抵抗で配向性を向上させ得
る結晶性軟磁性膜を磁気抵抗効果膜の下地として配置す
ることにより、磁気抵抗変化率等の特性を向上させるこ
とができる磁気抵抗効果ヘッドが開示されている。ま
た、特開平８−２１３２３８号公報に記載される磁気抵
抗センサは、磁性自由層の結晶配向を揃えるためにＴａ
下地層を使用する。更に、特開平９−１６９１５号公報
によれば、スピンバルブ磁気抵抗型トランデューサにお
いて、下地層にＴａ膜とＮｉＦｅ系合金膜との２層膜を
使用することにより、反強磁性層の結晶性を改善し、ピ
ン層の磁化を十分に固定して線形な磁気抵抗変化が得ら
れる。
【０００５】また、米国特許第５,７３１,９３６号公報
に記載される磁気抵抗センサは、基板の上にＮｉＦｅＣ
ｒ又はＮｉＣｒの下地層を用いることにより、その上に
形成される磁気抵抗効果膜の結晶構造を改善し、ＭＲ比
を大幅に向上させている。更に、青島賢一らによる論文
「ＰｄＰｔＭｎスピンバルブ膜の下地の検討」（日本応
用磁気学会誌，Vol.22，p.501-504 (1998)）には、基板
側に配置したＰｄＰｔＭｎの反強磁性層と基板との間に
下地層として、従来のＮｉＦｅ合金に代えてＮｉＦｅＣ
ｒ合金を用いたボトムタイプのスピンバルブ磁気抵抗セ
ンサは、ＮｉＦｅ合金に比較して比抵抗が高くなり、電
流分流ロスが低減してＭＲ比が向上すると共に、反強磁
性層の（１１１）配向が強くなり、交換結合磁場Ｈuaが
高くなることが報告されている。
に記載される磁気抵抗センサは、基板の上にＮｉＦｅＣ
ｒ又はＮｉＣｒの下地層を用いることにより、その上に
形成される磁気抵抗効果膜の結晶構造を改善し、ＭＲ比
を大幅に向上させている。更に、青島賢一らによる論文
「ＰｄＰｔＭｎスピンバルブ膜の下地の検討」（日本応
用磁気学会誌，Vol.22，p.501-504 (1998)）には、基板
側に配置したＰｄＰｔＭｎの反強磁性層と基板との間に
下地層として、従来のＮｉＦｅ合金に代えてＮｉＦｅＣ
ｒ合金を用いたボトムタイプのスピンバルブ磁気抵抗セ
ンサは、ＮｉＦｅ合金に比較して比抵抗が高くなり、電
流分流ロスが低減してＭＲ比が向上すると共に、反強磁
性層の（１１１）配向が強くなり、交換結合磁場Ｈuaが
高くなることが報告されている。
【０００６】実際に、ＰｔＭｎの反強磁性層を基板側に
配置したボトムタイプのスピンバルブ膜において、Ｎｉ
Ｆｅからなる下地層の（１１１）配向の強さとＭＲ比と
の関係について、本願発明者が測定した結果を図１２に
示す。また図１３は、同じスピンバルブ膜において、Ｎ
ｉＦｅ下地層の（１１１）配向の強さとフリー磁性層の
保磁力Ｈｃとの関係を示している。
配置したボトムタイプのスピンバルブ膜において、Ｎｉ
Ｆｅからなる下地層の（１１１）配向の強さとＭＲ比と
の関係について、本願発明者が測定した結果を図１２に
示す。また図１３は、同じスピンバルブ膜において、Ｎ
ｉＦｅ下地層の（１１１）配向の強さとフリー磁性層の
保磁力Ｈｃとの関係を示している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＮｉＦ
ｅＣｒ合金は、Ｃｒの存在により元のＮｉＦｅ合金に比
して酸素と結合し易い性質がある。このため、実際に
は、成膜過程においてＮｉＦｅＣｒに酸素が結合し、下
地層自体の（１１１）配向が悪くなり、その上に形成さ
れる反強磁性層の（１１１）配向性が弱くなる結果、実
際には必ずしも高いＭＲ比が得られず、またフリー磁性
層の保磁力が高くなって軟磁気特性が低下する虞があ
る。
ｅＣｒ合金は、Ｃｒの存在により元のＮｉＦｅ合金に比
して酸素と結合し易い性質がある。このため、実際に
は、成膜過程においてＮｉＦｅＣｒに酸素が結合し、下
地層自体の（１１１）配向が悪くなり、その上に形成さ
れる反強磁性層の（１１１）配向性が弱くなる結果、実
際には必ずしも高いＭＲ比が得られず、またフリー磁性
層の保磁力が高くなって軟磁気特性が低下する虞があ
る。
【０００８】他方、反強磁性層を基板から遠い側に配置
する所謂トップスピンバルブ構造においては、フリー磁
性層の（１１１）配向が不十分であると、フリー磁性層
・ピン磁性層間の強磁性的な相互作用が大きくなり、再
生出力が低下して磁気的に不安定になる。更に、その上
に成膜される各膜層の（１１１）配向性が弱くなるの
で、ＭＲ比の向上が図れない。従って、上記ボトムスピ
ンバルブ構造の場合と同様に、フリー磁性層の下地層に
ＮｉＦｅＣｒ合金を用いると、その（１１１）配向性を
十分に強化できないという問題が生じる。
する所謂トップスピンバルブ構造においては、フリー磁
性層の（１１１）配向が不十分であると、フリー磁性層
・ピン磁性層間の強磁性的な相互作用が大きくなり、再
生出力が低下して磁気的に不安定になる。更に、その上
に成膜される各膜層の（１１１）配向性が弱くなるの
で、ＭＲ比の向上が図れない。従って、上記ボトムスピ
ンバルブ構造の場合と同様に、フリー磁性層の下地層に
ＮｉＦｅＣｒ合金を用いると、その（１１１）配向性を
十分に強化できないという問題が生じる。
【０００９】また、これらの問題は、ピン磁性層が非磁
性膜を挟んで反強磁性的に結合する１対の強磁性膜から
構成され、印加磁界の存在下で反強磁性層とそれに隣接
する一方の強磁性膜とが交換結合する所謂シンセティッ
ク（synthetic）タイプのスピンバルブ構造の場合にも
同様である。
性膜を挟んで反強磁性的に結合する１対の強磁性膜から
構成され、印加磁界の存在下で反強磁性層とそれに隣接
する一方の強磁性膜とが交換結合する所謂シンセティッ
ク（synthetic）タイプのスピンバルブ構造の場合にも
同様である。
【００１０】そこで本発明は、上述した従来の問題点に
鑑み、スピンバルブ構造の磁気抵抗センサにおいて、基
板とスピンバルブ膜間の下地層の組成を改善して、その
上に成膜される反強磁性層又は強磁性層の（１１１）配
向性を強化し、センサの磁気特性を向上させることを目
的とする。
鑑み、スピンバルブ構造の磁気抵抗センサにおいて、基
板とスピンバルブ膜間の下地層の組成を改善して、その
上に成膜される反強磁性層又は強磁性層の（１１１）配
向性を強化し、センサの磁気特性を向上させることを目
的とする。
【００１１】また、本発明の別の目的は、かかるスピン
バルブ磁気抵抗センサを備えることにより、より高記録
密度化を達成可能な高性能の薄膜磁気ヘッドを提供する
ことにある。
バルブ磁気抵抗センサを備えることにより、より高記録
密度化を達成可能な高性能の薄膜磁気ヘッドを提供する
ことにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した目的
を達成するためのものであり、基板上に非磁性材料の下
地層と、非磁性導電層を挟んで配置された１対の強磁性
層と、その一方の強磁性層に隣接するＰｔ1-xＭｎx合金
又はＩｒ1-xＭｎx合金からなる反強磁性層とを積層した
スピンバルブ磁気抵抗センサであって、下地層が、周期
律表のVIIIａ族及びＩｂ族の元素から選択される１種又
は２種以上の元素と、IIａ族、IVａ族、Ｖａ族、VIａ
族、IIｂ族、IIIｂ族及びIVｂ族の元素から選択される
１種又は２種以上の元素とを組み合わせた合金からなる
ｆｃｃ構造の合金層を有し、かつ該合金層中に含まれる
元素のうち酸化物生成自由エネルギの最も小さい元素の
組成が０．１at％乃至１５at％の範囲であることを特徴
とするスピンバルブ磁気抵抗センサが提供される。
を達成するためのものであり、基板上に非磁性材料の下
地層と、非磁性導電層を挟んで配置された１対の強磁性
層と、その一方の強磁性層に隣接するＰｔ1-xＭｎx合金
又はＩｒ1-xＭｎx合金からなる反強磁性層とを積層した
スピンバルブ磁気抵抗センサであって、下地層が、周期
律表のVIIIａ族及びＩｂ族の元素から選択される１種又
は２種以上の元素と、IIａ族、IVａ族、Ｖａ族、VIａ
族、IIｂ族、IIIｂ族及びIVｂ族の元素から選択される
１種又は２種以上の元素とを組み合わせた合金からなる
ｆｃｃ構造の合金層を有し、かつ該合金層中に含まれる
元素のうち酸化物生成自由エネルギの最も小さい元素の
組成が０．１at％乃至１５at％の範囲であることを特徴
とするスピンバルブ磁気抵抗センサが提供される。
【００１３】本願発明者は、このような組成及び結晶構
造の合金が、酸化物生成自由エネルギの最も小さい元素
を０．１at％乃至１５at％含有することにより酸素を結
合し難くし、これを用いたｆｃｃ構造の合金層で下地層
を形成することにより、その（１１１）配向性を向上さ
せ得ることを見い出して、本発明に至ったものである。
これにより、その上に形成される反強磁性層又は強磁性
層の（１１１）配向性が向上する。
造の合金が、酸化物生成自由エネルギの最も小さい元素
を０．１at％乃至１５at％含有することにより酸素を結
合し難くし、これを用いたｆｃｃ構造の合金層で下地層
を形成することにより、その（１１１）配向性を向上さ
せ得ることを見い出して、本発明に至ったものである。
これにより、その上に形成される反強磁性層又は強磁性
層の（１１１）配向性が向上する。
【００１４】或る実施例では、前記合金層がＮｉ−Ｃｒ
−Ｘ合金からなり、このＸが、周期律表のIIａ族、IVａ
族、Ｖａ族、VIａ族、IIｂ族、IIIｂ族及びIVｂ族の元
素から選択される１種又は２種以上の元素からなり、か
つＸの組成が０．１at％乃至１５at％の範囲であると、
この元素ＸはＣｒよりも酸素が結合し易く、これを添加
する前の元のＮｉＣｒの良好な（１１１）配向性を維持
できるので好都合である。
−Ｘ合金からなり、このＸが、周期律表のIIａ族、IVａ
族、Ｖａ族、VIａ族、IIｂ族、IIIｂ族及びIVｂ族の元
素から選択される１種又は２種以上の元素からなり、か
つＸの組成が０．１at％乃至１５at％の範囲であると、
この元素ＸはＣｒよりも酸素が結合し易く、これを添加
する前の元のＮｉＣｒの良好な（１１１）配向性を維持
できるので好都合である。
【００１５】別の実施例では、前記合金層がＮｉ−Ｆｅ
−Ｃｒ−Ｘ合金からなり、このＸが周期律表のIIａ族、
IVａ族、Ｖａ族、VIａ族、IIｂ族、IIIｂ族及びIVｂ族
の元素から選択される１種又は２種以上の元素からな
り、かつＸの組成が０．１at％乃至１５at％の範囲であ
ると、同様にこの元素ＸはＣｒよりも酸素が結合し易
く、これを添加する前の元のＮｉＦｅＣｒの（１１１）
配向性を良好に維持することができる。
−Ｃｒ−Ｘ合金からなり、このＸが周期律表のIIａ族、
IVａ族、Ｖａ族、VIａ族、IIｂ族、IIIｂ族及びIVｂ族
の元素から選択される１種又は２種以上の元素からな
り、かつＸの組成が０．１at％乃至１５at％の範囲であ
ると、同様にこの元素ＸはＣｒよりも酸素が結合し易
く、これを添加する前の元のＮｉＦｅＣｒの（１１１）
配向性を良好に維持することができる。
【００１６】このような元素Ｘとしては、特にＴｉ、Ｔ
ａ、Ｖ及びＮｂの中から選択される１種又は２種以上の
元素を用いることが好ましい。
ａ、Ｖ及びＮｂの中から選択される１種又は２種以上の
元素を用いることが好ましい。
【００１７】また、本発明によれば、基板上に非磁性材
料の下地層と、非磁性導電層を挟んで配置された１対の
強磁性層と、一方の強磁性層に隣接するＰｔ1-xＭｎx合
金又はＩｒ1-xＭｎx合金からなる反強磁性層とを積層し
たスピンバルブ磁気抵抗センサであって、下地層が、周
期律表のVIIIａ族及びＩｂ族の元素から選択される２種
以上の元素のみを組み合わせた合金からなるｆｃｃ構造
の合金層を有することを特徴とするスピンバルブ磁気抵
抗センサが提供される。
料の下地層と、非磁性導電層を挟んで配置された１対の
強磁性層と、一方の強磁性層に隣接するＰｔ1-xＭｎx合
金又はＩｒ1-xＭｎx合金からなる反強磁性層とを積層し
たスピンバルブ磁気抵抗センサであって、下地層が、周
期律表のVIIIａ族及びＩｂ族の元素から選択される２種
以上の元素のみを組み合わせた合金からなるｆｃｃ構造
の合金層を有することを特徴とするスピンバルブ磁気抵
抗センサが提供される。
【００１８】このような合金としては、例えばＮｉＣ
ｕ、ＣｕＡｇ等があり、これらの合金は酸素が結合し難
いので、これを用いたｆｃｃ構造の合金層を有する下地
層により、同様に下地層自体の（１１１）配向を強く
し、その上に形成される反強磁性層又は強磁性層の（１
１１）配向性を強くすることができる。
ｕ、ＣｕＡｇ等があり、これらの合金は酸素が結合し難
いので、これを用いたｆｃｃ構造の合金層を有する下地
層により、同様に下地層自体の（１１１）配向を強く
し、その上に形成される反強磁性層又は強磁性層の（１
１１）配向性を強くすることができる。
【００１９】本発明は、例えば下地層の前記合金層の上
に反強磁性層又は反強磁性層に隣接しない方の強磁性層
を形成したボトム又はトップスピンバルブ構造のいずれ
の磁気抵抗センサについても同様に適用することができ
る。更に本発明は、反強磁性層に隣接する一方の強磁性
層が、非磁性膜を挟んで反強磁性的に結合する一対の強
磁性膜からなり、印加磁界の存在下で反強磁性層に隣接
する一方の強磁性膜が該反強磁性層と交換結合するシン
セティックタイプのスピンバルブ磁気抵抗センサにも適
用することができる。
に反強磁性層又は反強磁性層に隣接しない方の強磁性層
を形成したボトム又はトップスピンバルブ構造のいずれ
の磁気抵抗センサについても同様に適用することができ
る。更に本発明は、反強磁性層に隣接する一方の強磁性
層が、非磁性膜を挟んで反強磁性的に結合する一対の強
磁性膜からなり、印加磁界の存在下で反強磁性層に隣接
する一方の強磁性膜が該反強磁性層と交換結合するシン
セティックタイプのスピンバルブ磁気抵抗センサにも適
用することができる。
【００２０】前記シンセティックスピンバルブ磁気抵抗
センサの或る実施例では、反強磁性層に隣接する一方の
強磁性層の各強磁性膜が、Ｃｏ、Ｆｅ及びＮｉの中から
選択される金属又はその２種以上の合金からなり、かつ
その非磁性膜が、Ｒｕ、Ｃｒ、Ｒｈ及びＩｒの中から選
択される金属又はその２種以上の合金からなる。
センサの或る実施例では、反強磁性層に隣接する一方の
強磁性層の各強磁性膜が、Ｃｏ、Ｆｅ及びＮｉの中から
選択される金属又はその２種以上の合金からなり、かつ
その非磁性膜が、Ｒｕ、Ｃｒ、Ｒｈ及びＩｒの中から選
択される金属又はその２種以上の合金からなる。
【００２１】ボトム又はトップスピンバルブ構造の場合
には、反強磁性層の（１１１）配向性が強くなることに
より、フリー磁性層の保磁力を低減できる。他方、トッ
プスピンバルブ構造では、フリー磁性層の（１１１）配
向性が向上することにより、交換結合磁場Ｈuaが高くな
り、ピン磁性層の磁化方向を安定化させ、相互作用磁場
Ｈint を小さくすることができる。
には、反強磁性層の（１１１）配向性が強くなることに
より、フリー磁性層の保磁力を低減できる。他方、トッ
プスピンバルブ構造では、フリー磁性層の（１１１）配
向性が向上することにより、交換結合磁場Ｈuaが高くな
り、ピン磁性層の磁化方向を安定化させ、相互作用磁場
Ｈint を小さくすることができる。
【００２２】更に本発明の別の側面によれば、上述した
スピンバルブ磁気抵抗センサを備える薄膜磁気ヘッドが
提供され、それにより、磁気的に優れた特性を有し、高
記録密度が可能となる。
スピンバルブ磁気抵抗センサを備える薄膜磁気ヘッドが
提供され、それにより、磁気的に優れた特性を有し、高
記録密度が可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施の形
態について添付の図面を参照して詳細に説明する。図１
は、本発明を適用した第１の実施形態であるボトムスピ
ンバルブ構造の磁気抵抗センサをＡＢＳ（空気ベアリン
グ面）側から見た断面図を示している。このスピンバル
ブ磁気抵抗センサは、ガラスやシリコン、Ａｌ2Ｏ3・Ｔ
ｉＣなどのセラミック材料からなる基板上に設けたアル
ミナ（Ａｌ2Ｏ3）絶縁層１の上に下地層２が形成され、
その上にボトムスピンバルブ構造の磁気抵抗（ＭＲ）膜
３が積層されている。
態について添付の図面を参照して詳細に説明する。図１
は、本発明を適用した第１の実施形態であるボトムスピ
ンバルブ構造の磁気抵抗センサをＡＢＳ（空気ベアリン
グ面）側から見た断面図を示している。このスピンバル
ブ磁気抵抗センサは、ガラスやシリコン、Ａｌ2Ｏ3・Ｔ
ｉＣなどのセラミック材料からなる基板上に設けたアル
ミナ（Ａｌ2Ｏ3）絶縁層１の上に下地層２が形成され、
その上にボトムスピンバルブ構造の磁気抵抗（ＭＲ）膜
３が積層されている。
【００２４】ＭＲ膜３は、下地層２の上に積層した厚さ
３００ÅのＰｔＭｎ膜からなる反強磁性層４と、厚さ２
０ÅのＣｏ90Ｆｅ10膜からなるピン磁性層５と、厚さ２
５ÅのＣｕ膜からなる非磁性導電層６と、厚さ１０Åの
Ｃｏ90Ｆｅ10膜７及び厚さ５０ÅのＮｉ80Ｆｅ20膜８か
らなるフリー磁性層９とを有する。ＭＲ膜３は、成膜後
に真空磁場中で所定の熱処理を行うことにより、反強磁
性層４を規則化させ、かつピン磁性層５に一方向性異方
性を与えて、その磁化配向を固定する。ＭＲ膜３の上に
は、厚さ３０ÅのＴａからなる保護膜１０が成膜されて
いる。
３００ÅのＰｔＭｎ膜からなる反強磁性層４と、厚さ２
０ÅのＣｏ90Ｆｅ10膜からなるピン磁性層５と、厚さ２
５ÅのＣｕ膜からなる非磁性導電層６と、厚さ１０Åの
Ｃｏ90Ｆｅ10膜７及び厚さ５０ÅのＮｉ80Ｆｅ20膜８か
らなるフリー磁性層９とを有する。ＭＲ膜３は、成膜後
に真空磁場中で所定の熱処理を行うことにより、反強磁
性層４を規則化させ、かつピン磁性層５に一方向性異方
性を与えて、その磁化配向を固定する。ＭＲ膜３の上に
は、厚さ３０ÅのＴａからなる保護膜１０が成膜されて
いる。
【００２５】ＭＲ膜３の両側は、所定のトラック幅に合
わせてエッチングにより除去され、ハードバイアス層及
びセンス電流を流すための電極としての導電リード（図
示せず）等が形成される。更に、この積層構造全体をア
ルミナ絶縁層で被覆して、本発明のスピンバルブＭＲセ
ンサが完成する。
わせてエッチングにより除去され、ハードバイアス層及
びセンス電流を流すための電極としての導電リード（図
示せず）等が形成される。更に、この積層構造全体をア
ルミナ絶縁層で被覆して、本発明のスピンバルブＭＲセ
ンサが完成する。
【００２６】下地層２は、厚さ３０ÅのＴａからなる第
１下地膜１１と、ｆｃｃ結晶構造を有し、かつ厚さ５０
ÅのＮｉ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｘからなる合金層の第２下地膜
１２との２層構造である。このＸは、周期律表のIIａ
族、IVａ族、Ｖａ族、VIａ族、IIｂ族、IIIｂ族及びIV
ｂ族の元素から選択される１種又は２種以上の元素で、
該合金層中に含まれる元素のうち酸化物生成自由エネル
ギの最も小さい。Ｘの含有量は、０．１at％〜１５at％
の範囲内とする。この範囲以下では、Ｘの割合がＣｒよ
り少なくなって酸素の結合を十分に抑制することができ
ず、逆にこの範囲以上では、Ｘの割合がＣｒより多くな
って、酸素が結合し易くなり、いずれの場合にも第２下
地膜１２の（１１１）配向が弱くなる。
１下地膜１１と、ｆｃｃ結晶構造を有し、かつ厚さ５０
ÅのＮｉ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｘからなる合金層の第２下地膜
１２との２層構造である。このＸは、周期律表のIIａ
族、IVａ族、Ｖａ族、VIａ族、IIｂ族、IIIｂ族及びIV
ｂ族の元素から選択される１種又は２種以上の元素で、
該合金層中に含まれる元素のうち酸化物生成自由エネル
ギの最も小さい。Ｘの含有量は、０．１at％〜１５at％
の範囲内とする。この範囲以下では、Ｘの割合がＣｒよ
り少なくなって酸素の結合を十分に抑制することができ
ず、逆にこの範囲以上では、Ｘの割合がＣｒより多くな
って、酸素が結合し易くなり、いずれの場合にも第２下
地膜１２の（１１１）配向が弱くなる。
【００２７】図１のボトムスピンバルブ構造の磁気抵抗
センサにおいて、前記Ｘに周期律表のIVａ族のＴｉを選
択し、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｔｉ組成の合金により下地層
２の第２下地膜１２を形成した。このＴｉの含有量に対
する前記第２下地膜の（１１１）配向の強さを図２に示
す。同図から分かるように、０．１at％〜１５at％のＴ
ｉ量で強い（１１１）配向性が得られた。
センサにおいて、前記Ｘに周期律表のIVａ族のＴｉを選
択し、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｔｉ組成の合金により下地層
２の第２下地膜１２を形成した。このＴｉの含有量に対
する前記第２下地膜の（１１１）配向の強さを図２に示
す。同図から分かるように、０．１at％〜１５at％のＴ
ｉ量で強い（１１１）配向性が得られた。
【００２８】更に、Ｔｉ量を４at％とする｛（Ｎｉ80Ｆ
ｅ20）75Ｃｒ25｝96Ｔｉ4 組成の合金により下地層２の
第２下地膜１２を形成した。比較例として、図１と同様
の構造のスピンバルブ磁気抵抗センサについて、従来の
Ｎｉ80Ｆｅ20組成の合金及び（Ｎｉ80Ｆｅ20）75Ｃｒ25
組成の合金を用いて、下地層の第２下地膜１２を形成し
た。これらの第２下地膜についてそれぞれ測定したＸ線
回折プロファイルを図３に示す。同図から、本発明によ
る第２下地膜は、２θ＝４４゜付近で、両比較例の第２
下地膜に比して非常に高いピーク強度を示していること
が分かる。
ｅ20）75Ｃｒ25｝96Ｔｉ4 組成の合金により下地層２の
第２下地膜１２を形成した。比較例として、図１と同様
の構造のスピンバルブ磁気抵抗センサについて、従来の
Ｎｉ80Ｆｅ20組成の合金及び（Ｎｉ80Ｆｅ20）75Ｃｒ25
組成の合金を用いて、下地層の第２下地膜１２を形成し
た。これらの第２下地膜についてそれぞれ測定したＸ線
回折プロファイルを図３に示す。同図から、本発明によ
る第２下地膜は、２θ＝４４゜付近で、両比較例の第２
下地膜に比して非常に高いピーク強度を示していること
が分かる。
【００２９】また、本実施例の前記第２下地膜は、周期
律表のIIａ族、IVａ族、Ｖａ族、VIａ族、IIｂ族、III
ｂ族及びIVｂ族の元素から選択される１種又は２種以上
の元素をＸとしてＮｉ−Ｃｒ合金に添加したＮｉ−Ｃｒ
−Ｘ合金からなり、かつＸの組成が０．１at％乃至１５
at％の範囲であるｆｃｃ構造の合金層により形成するこ
とができる。この場合にも、同様に（１１１）配向の強
い第２下地膜が得られる。
律表のIIａ族、IVａ族、Ｖａ族、VIａ族、IIｂ族、III
ｂ族及びIVｂ族の元素から選択される１種又は２種以上
の元素をＸとしてＮｉ−Ｃｒ合金に添加したＮｉ−Ｃｒ
−Ｘ合金からなり、かつＸの組成が０．１at％乃至１５
at％の範囲であるｆｃｃ構造の合金層により形成するこ
とができる。この場合にも、同様に（１１１）配向の強
い第２下地膜が得られる。
【００３０】前記Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｘ合金及びＮｉ−
Ｃｒ−Ｘ合金のＸには、それぞれＴｉ以外に周期律表の
IIａ族、IVａ族、Ｖａ族、VIａ族、IIｂ族、IIIｂ族及
びIVｂ族の他の元素を選択することができ、それにより
同様の作用効果を期待することができ、特にＴａ、Ｖ、
Ｎｂが望ましい。
Ｃｒ−Ｘ合金のＸには、それぞれＴｉ以外に周期律表の
IIａ族、IVａ族、Ｖａ族、VIａ族、IIｂ族、IIIｂ族及
びIVｂ族の他の元素を選択することができ、それにより
同様の作用効果を期待することができ、特にＴａ、Ｖ、
Ｎｂが望ましい。
【００３１】また、本発明によれば、周期律表のVIIIａ
族及びＩｂ族の元素から選択される１種又は２種以上の
元素と、IIａ族、IVａ族、Ｖａ族、VIａ族、IIｂ族、II
Iｂ族及びIVｂ族の元素から選択される１種又は２種以
上の元素との組み合わせからなるその他の合金であっ
て、該合金に含まれる元素のうち酸化物生成自由エネル
ギの最も小さい元素の組成が０．１at％乃至１５at％の
範囲内であるｆｃｃ構造の合金層により、同様に（１１
１）配向の強い第２下地膜を形成することができる。
族及びＩｂ族の元素から選択される１種又は２種以上の
元素と、IIａ族、IVａ族、Ｖａ族、VIａ族、IIｂ族、II
Iｂ族及びIVｂ族の元素から選択される１種又は２種以
上の元素との組み合わせからなるその他の合金であっ
て、該合金に含まれる元素のうち酸化物生成自由エネル
ギの最も小さい元素の組成が０．１at％乃至１５at％の
範囲内であるｆｃｃ構造の合金層により、同様に（１１
１）配向の強い第２下地膜を形成することができる。
【００３２】更に、本発明によれば、例えばＮｉＣｕ又
はＣｕＡｇ等のように、周期律表のVIIIａ族及びＩｂ族
から選択した２種類以上の元素のみからなるｆｃｃ構造
の合金により、前記第２下地層を形成しても良い。これ
らの合金は、酸素と結合し難い性質を有することから、
同様に第２下地層の（１１１）配向を強くすることがで
きる。
はＣｕＡｇ等のように、周期律表のVIIIａ族及びＩｂ族
から選択した２種類以上の元素のみからなるｆｃｃ構造
の合金により、前記第２下地層を形成しても良い。これ
らの合金は、酸素と結合し難い性質を有することから、
同様に第２下地層の（１１１）配向を強くすることがで
きる。
【００３３】また、別の実施例では、図１のスピンバル
ブ磁気抵抗センサにおける反強磁性層４を、上述したＰ
ｔＭｎ系合金（Ｐｔ1-xＭｎx）以外に、ＩｒＭｎ系合金
（Ｉｒ1-xＭｎx）を用いて形成することができる。いず
れの反強磁性層の場合にも、本発明の下地層の上に成膜
した場合に、その（１１１）配向性を強くして、ピン磁
性層との交換結合磁場を高くすることができる。
ブ磁気抵抗センサにおける反強磁性層４を、上述したＰ
ｔＭｎ系合金（Ｐｔ1-xＭｎx）以外に、ＩｒＭｎ系合金
（Ｉｒ1-xＭｎx）を用いて形成することができる。いず
れの反強磁性層の場合にも、本発明の下地層の上に成膜
した場合に、その（１１１）配向性を強くして、ピン磁
性層との交換結合磁場を高くすることができる。
【００３４】図４は、本発明を適用した第２の実施形態
であるトップスピンバルブ構造の磁気抵抗センサの断面
図である。本実施例は、基板上にアルミナ絶縁層１、Ｔ
ａの第１下地膜１１とＮｉ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｘ合金の第２
下地膜１２とからなる下地層２、ＭＲ膜３及び保護膜１
０を積層した点で、図１の実施例と同様の構造を有する
が、ＭＲ膜３の各膜層が図１の実施例とは逆に、即ちフ
リー磁性層９が基板側にかつ反強磁性層４が基板とは反
対側に配置されている点で異なる。
であるトップスピンバルブ構造の磁気抵抗センサの断面
図である。本実施例は、基板上にアルミナ絶縁層１、Ｔ
ａの第１下地膜１１とＮｉ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｘ合金の第２
下地膜１２とからなる下地層２、ＭＲ膜３及び保護膜１
０を積層した点で、図１の実施例と同様の構造を有する
が、ＭＲ膜３の各膜層が図１の実施例とは逆に、即ちフ
リー磁性層９が基板側にかつ反強磁性層４が基板とは反
対側に配置されている点で異なる。
【００３５】本実施例においても、第２下地膜１２は、
図１の実施例と同様の合金層で形成され、その（１１
１）配向性が強化されているので、スピンバルブ膜全体
の（１１１）配向が著しく向上している。そのため、高
いＭＲ比が得られ、交換結合磁場Ｈexが大きくなり、か
つ相互作用磁場Ｈint が低減して再生出力のアシンメト
リ（Asymmetry）が大幅に改善されている。
図１の実施例と同様の合金層で形成され、その（１１
１）配向性が強化されているので、スピンバルブ膜全体
の（１１１）配向が著しく向上している。そのため、高
いＭＲ比が得られ、交換結合磁場Ｈexが大きくなり、か
つ相互作用磁場Ｈint が低減して再生出力のアシンメト
リ（Asymmetry）が大幅に改善されている。
【００３６】図４のトップスピンバルブ構造の磁気抵抗
センサにおいて、前記Ｘに周期律表のIVａ族のＴｉを選
択し、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｔｉ組成の合金により下地層
２の第２下地膜１２を形成した。図５は、第１下地膜１
１の膜厚を一定としたときの第２下地膜１２の膜厚ｔに
関する、ＰｔＭｎ合金からなる反強磁性層４及びフリー
磁性層９のＮｉＦｅ膜８の（１１１）配向の強さをそれ
ぞれ示している。このＸ線回析プロファイルから、前記
両膜層の（１１１）配向が概ね第２下地膜の膜厚ｔと共
に高くなり、特に約２０≦ｔ≦５０Åの範囲内において
強い（１１１）配向性を示すことが分かる。
センサにおいて、前記Ｘに周期律表のIVａ族のＴｉを選
択し、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｔｉ組成の合金により下地層
２の第２下地膜１２を形成した。図５は、第１下地膜１
１の膜厚を一定としたときの第２下地膜１２の膜厚ｔに
関する、ＰｔＭｎ合金からなる反強磁性層４及びフリー
磁性層９のＮｉＦｅ膜８の（１１１）配向の強さをそれ
ぞれ示している。このＸ線回析プロファイルから、前記
両膜層の（１１１）配向が概ね第２下地膜の膜厚ｔと共
に高くなり、特に約２０≦ｔ≦５０Åの範囲内において
強い（１１１）配向性を示すことが分かる。
【００３７】図６は、同じトップスピンバルブ構造につ
いてＭＲ膜３を２７０℃で熱処理した場合に、Ｔａ第１
下地膜１１の膜厚を一定として、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｔ
ｉ組成の第２下地膜１２の膜厚ｔと、ＭＲ比との関係を
示している。このＸ線回析プロファイルから、ＭＲ比が
概ね第２下地膜の膜厚ｔと共に高くなり、特に約２０≦
ｔ≦５０Åの範囲内において高いＭＲ比を示すことが分
かる。
いてＭＲ膜３を２７０℃で熱処理した場合に、Ｔａ第１
下地膜１１の膜厚を一定として、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｔ
ｉ組成の第２下地膜１２の膜厚ｔと、ＭＲ比との関係を
示している。このＸ線回析プロファイルから、ＭＲ比が
概ね第２下地膜の膜厚ｔと共に高くなり、特に約２０≦
ｔ≦５０Åの範囲内において高いＭＲ比を示すことが分
かる。
【００３８】また、図７は、同じトップスピンバルブ構
造について同様にＭＲ膜３を２５０℃及び２７０℃でそ
れぞれ熱処理した場合に、Ｔａ第１下地膜１１の膜厚を
一定として、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｔｉ組成の第２下地膜
１２の膜厚ｔと、交換結合磁場Ｈexとの関係を示してい
る。このＸ線回析プロファイルから、交換結合磁場Ｈex
が概ね第２下地膜の膜厚ｔと共に高くなり、特に約２０
≦ｔ2≦５０Åの範囲内において高い交換結合磁場を示
すことが分かる。
造について同様にＭＲ膜３を２５０℃及び２７０℃でそ
れぞれ熱処理した場合に、Ｔａ第１下地膜１１の膜厚を
一定として、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｔｉ組成の第２下地膜
１２の膜厚ｔと、交換結合磁場Ｈexとの関係を示してい
る。このＸ線回析プロファイルから、交換結合磁場Ｈex
が概ね第２下地膜の膜厚ｔと共に高くなり、特に約２０
≦ｔ2≦５０Åの範囲内において高い交換結合磁場を示
すことが分かる。
【００３９】また、図８は、同じトップスピンバルブ構
造について同様にＭＲ膜３を２５０℃及び２７０℃でそ
れぞれ熱処理した場合に、Ｔａ第１下地膜１１の膜厚を
一定として、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｔｉ組成の第２下地膜
１２の膜厚ｔと、ピン磁性層５／フリー磁性層９間の相
互作用磁場Ｈint との関係を示している。このＸ線回析
プロファイルから、相互作用磁場Ｈint が概ね第２下地
膜の膜厚ｔと共に低下し、特に約２０≦ｔ≦５０Åの範
囲内において低い相互作用磁場を示すことが分かる。
造について同様にＭＲ膜３を２５０℃及び２７０℃でそ
れぞれ熱処理した場合に、Ｔａ第１下地膜１１の膜厚を
一定として、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｔｉ組成の第２下地膜
１２の膜厚ｔと、ピン磁性層５／フリー磁性層９間の相
互作用磁場Ｈint との関係を示している。このＸ線回析
プロファイルから、相互作用磁場Ｈint が概ね第２下地
膜の膜厚ｔと共に低下し、特に約２０≦ｔ≦５０Åの範
囲内において低い相互作用磁場を示すことが分かる。
【００４０】図９は、本発明を適用した第３の実施形態
であるボトムシンセティックスピンバルブ構造の磁気抵
抗センサを示す断面図である。本実施例は、基板上にア
ルミナ絶縁層１、Ｔａの第１下地膜１１とＮｉ−Ｆｅ−
Ｃｒ−Ｘ合金の第２下地膜１２とからなる下地層２、反
強磁性層４を基板側に配置したＭＲ膜３及び保護膜１０
を設けた点で、図１の実施例と同様の構造であるが、Ｍ
Ｒ膜３のピン磁性層５がシンセティック構造である点で
図１の実施例とは異なる。
であるボトムシンセティックスピンバルブ構造の磁気抵
抗センサを示す断面図である。本実施例は、基板上にア
ルミナ絶縁層１、Ｔａの第１下地膜１１とＮｉ−Ｆｅ−
Ｃｒ−Ｘ合金の第２下地膜１２とからなる下地層２、反
強磁性層４を基板側に配置したＭＲ膜３及び保護膜１０
を設けた点で、図１の実施例と同様の構造であるが、Ｍ
Ｒ膜３のピン磁性層５がシンセティック構造である点で
図１の実施例とは異なる。
【００４１】即ち、ピン磁性層５が、例えばＲｕからな
る厚さ８Åの非磁性膜５２を挟んで反強磁性的に結合す
る、Ｃｏ90Ｆｅ10からなる厚さ２０Åの強磁性膜５１と
Ｃｏ 90Ｆｅ10からなる厚さ２３Åの強磁性膜５３とから
構成され、反強磁性層４に隣接する側の一方の強磁性膜
５１と該反強磁性層とが、印加磁界の存在下で交換結合
するようになっている。反強磁性層と交換結合する強磁
性膜５１は、ＣｏＦｅ合金以外に、例えばＣｏ、Ｆｅ及
びＮｉの中から選択される金属、又はその２種以上から
なる他の合金で形成することができる。また、非磁性膜
５２は、Ｒｕ以外にＣｒ、Ｒｈ又はＩｒの金属、若しく
はこれらの金属及びＲｕの中から選択される２種以上の
合金で形成することができる。
る厚さ８Åの非磁性膜５２を挟んで反強磁性的に結合す
る、Ｃｏ90Ｆｅ10からなる厚さ２０Åの強磁性膜５１と
Ｃｏ 90Ｆｅ10からなる厚さ２３Åの強磁性膜５３とから
構成され、反強磁性層４に隣接する側の一方の強磁性膜
５１と該反強磁性層とが、印加磁界の存在下で交換結合
するようになっている。反強磁性層と交換結合する強磁
性膜５１は、ＣｏＦｅ合金以外に、例えばＣｏ、Ｆｅ及
びＮｉの中から選択される金属、又はその２種以上から
なる他の合金で形成することができる。また、非磁性膜
５２は、Ｒｕ以外にＣｒ、Ｒｈ又はＩｒの金属、若しく
はこれらの金属及びＲｕの中から選択される２種以上の
合金で形成することができる。
【００４２】本実施例においても、第２下地膜１２は、
上述した各実施例と同様の合金層で形成され、その（１
１１）配向性が強化されているので、スピンバルブ膜全
体の（１１１）配向が著しく向上し、そのためにＭＲ比
が増大し、交換結合磁場Ｈuaが高くなると共に、フリー
磁性層の保磁力が低くなって軟磁気特性が大幅に改善さ
れている。
上述した各実施例と同様の合金層で形成され、その（１
１１）配向性が強化されているので、スピンバルブ膜全
体の（１１１）配向が著しく向上し、そのためにＭＲ比
が増大し、交換結合磁場Ｈuaが高くなると共に、フリー
磁性層の保磁力が低くなって軟磁気特性が大幅に改善さ
れている。
【００４３】図１０は、本発明を適用した第４の実施形
態であるトップシンセティックスピンバルブ構造の磁気
抵抗センサを示す断面図である。本実施例は、基板上に
アルミナ絶縁層１、Ｔａの第１下地膜１１とＮｉ−Ｆｅ
−Ｃｒ−Ｘ合金の第２下地膜１２とからなる下地層２、
反強磁性層４を基板側とは反対側に配置したＭＲ膜３及
び保護膜１０を設けた点で、図４の実施例と同様の構造
であるが、ＭＲ膜３のピン磁性層５がシンセティック構
造である点で図４の実施例とは異なる。
態であるトップシンセティックスピンバルブ構造の磁気
抵抗センサを示す断面図である。本実施例は、基板上に
アルミナ絶縁層１、Ｔａの第１下地膜１１とＮｉ−Ｆｅ
−Ｃｒ−Ｘ合金の第２下地膜１２とからなる下地層２、
反強磁性層４を基板側とは反対側に配置したＭＲ膜３及
び保護膜１０を設けた点で、図４の実施例と同様の構造
であるが、ＭＲ膜３のピン磁性層５がシンセティック構
造である点で図４の実施例とは異なる。
【００４４】即ち、図９の実施例と同様に、ピン磁性層
５が、例えばＲｕからなる厚さ８Åの非磁性膜５２を挟
んで反強磁性的に結合する、Ｃｏ90Ｆｅ10からなる厚さ
２０Åの強磁性膜５１とＣｏ90Ｆｅ10からなる厚さ２３
Åの強磁性膜５３とから構成され、反強磁性層４に隣接
する側の一方の強磁性膜５１と該反強磁性層とが、印加
磁界の存在下で交換結合するようになっている。反強磁
性層と交換結合する強磁性膜５１は、ＣｏＦｅ合金以外
に、例えばＣｏ、Ｆｅ及びＮｉの中から選択される金
属、又はその２種以上からなる他の合金で形成すること
ができ、非磁性膜５２は、Ｒｕ以外にＣｒ、Ｒｈ又はＩ
ｒの金属、若しくはこれらの金属及びＲｕの中から選択
される２種以上の合金で形成することができる。
５が、例えばＲｕからなる厚さ８Åの非磁性膜５２を挟
んで反強磁性的に結合する、Ｃｏ90Ｆｅ10からなる厚さ
２０Åの強磁性膜５１とＣｏ90Ｆｅ10からなる厚さ２３
Åの強磁性膜５３とから構成され、反強磁性層４に隣接
する側の一方の強磁性膜５１と該反強磁性層とが、印加
磁界の存在下で交換結合するようになっている。反強磁
性層と交換結合する強磁性膜５１は、ＣｏＦｅ合金以外
に、例えばＣｏ、Ｆｅ及びＮｉの中から選択される金
属、又はその２種以上からなる他の合金で形成すること
ができ、非磁性膜５２は、Ｒｕ以外にＣｒ、Ｒｈ又はＩ
ｒの金属、若しくはこれらの金属及びＲｕの中から選択
される２種以上の合金で形成することができる。
【００４５】本実施例においても、第２下地膜１２は、
上述した各実施例と同様の合金層で形成され、その（１
１１）配向性が強化されているので、スピンバルブ膜全
体の（１１１）配向が著しく向上している。そのため、
ＭＲ比が増大し、ピン磁性層の磁化方向が安定に固定さ
れると共に、相互作用磁場Ｈint が低減して、再生出力
のアシンメトリ（Asymmetry）が大幅に改善されてい
る。
上述した各実施例と同様の合金層で形成され、その（１
１１）配向性が強化されているので、スピンバルブ膜全
体の（１１１）配向が著しく向上している。そのため、
ＭＲ比が増大し、ピン磁性層の磁化方向が安定に固定さ
れると共に、相互作用磁場Ｈint が低減して、再生出力
のアシンメトリ（Asymmetry）が大幅に改善されてい
る。
【００４６】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の下地層を備えるスピンバルブ磁気抵抗センサによれ
ば、安定して高い配向性を有することにより、スピンバ
ルブ膜全体の（１１１）配向を強くできるので、ＭＲ比
が向上する。特にボトムスピンバルブ構造に適用した場
合、フリー磁性層の軟磁気特性が大幅に向上する。更に
シンセティックタイプでは、フリー磁性層の軟磁気特性
を向上させる効果が一層顕著になる。また、トップスピ
ンバルブ構造に適用した場合、交換結合磁場Ｈexが高く
なり、相互作用磁場Ｈint が低くなってアシンメトリを
小さくできる。更にシンセティックタイプでは、ＭＲ比
を向上させる効果が顕著になり、加えてピン磁性層の磁
化方向が安定して固定される。従って、本発明のスピン
バルブ磁気抵抗センサによれば、磁気的に高い特性が得
られ、高い磁気抵抗変化率及び磁気抵抗変化の線形性な
ど、磁気変換特性の向上を達成することができる。更
に、これにより高記録密度化可能な磁気ヘッドを実現す
ることができる。
の下地層を備えるスピンバルブ磁気抵抗センサによれ
ば、安定して高い配向性を有することにより、スピンバ
ルブ膜全体の（１１１）配向を強くできるので、ＭＲ比
が向上する。特にボトムスピンバルブ構造に適用した場
合、フリー磁性層の軟磁気特性が大幅に向上する。更に
シンセティックタイプでは、フリー磁性層の軟磁気特性
を向上させる効果が一層顕著になる。また、トップスピ
ンバルブ構造に適用した場合、交換結合磁場Ｈexが高く
なり、相互作用磁場Ｈint が低くなってアシンメトリを
小さくできる。更にシンセティックタイプでは、ＭＲ比
を向上させる効果が顕著になり、加えてピン磁性層の磁
化方向が安定して固定される。従って、本発明のスピン
バルブ磁気抵抗センサによれば、磁気的に高い特性が得
られ、高い磁気抵抗変化率及び磁気抵抗変化の線形性な
ど、磁気変換特性の向上を達成することができる。更
に、これにより高記録密度化可能な磁気ヘッドを実現す
ることができる。
【図１】本発明を適用した第１の実施形態のボトムスピ
ンバルブ磁気抵抗センサの要部をＡＢＳ側から見た模式
的断面図。
ンバルブ磁気抵抗センサの要部をＡＢＳ側から見た模式
的断面図。
【図２】｛（Ｎｉ80Ｆｅ20）75Ｃｒ25｝1-xＴｉxの組成
の合金を下地層としたときのＴｉの含有率（at％）と
（１１１）配向の強さとの関係を示す線図。
の合金を下地層としたときのＴｉの含有率（at％）と
（１１１）配向の強さとの関係を示す線図。
【図３】｛（Ｎｉ80Ｆｅ20）75Ｃｒ25｝96Ｔｉ4 の組成
の合金からなる下地層のＸ線回折プロフィルを、従来の
Ｎｉ80Ｆｅ20及び（Ｎｉ80Ｆｅ20）75Ｃｒ25の組成の合
金からなる下地層と比較して示す線図。
の合金からなる下地層のＸ線回折プロフィルを、従来の
Ｎｉ80Ｆｅ20及び（Ｎｉ80Ｆｅ20）75Ｃｒ25の組成の合
金からなる下地層と比較して示す線図。
【図４】本発明を適用した第２の実施形態のトップスピ
ンバルブ磁気抵抗センサの要部をＡＢＳ側から見た模式
的断面図。
ンバルブ磁気抵抗センサの要部をＡＢＳ側から見た模式
的断面図。
【図５】Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｔｉ合金からなる下地層の
膜厚と、ＰｔＭｎ合金からなる反強磁性層及びＮｉＦｅ
合金からなるフリー磁性層の（１１１）配向の強さとの
関係を表すＸ線回折プロフィルを示す線図。
膜厚と、ＰｔＭｎ合金からなる反強磁性層及びＮｉＦｅ
合金からなるフリー磁性層の（１１１）配向の強さとの
関係を表すＸ線回折プロフィルを示す線図。
【図６】Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｔｉ合金からなる下地層の
膜厚とＭＲ比との関係を表すＸ線回折プロフィルを示す
線図。
膜厚とＭＲ比との関係を表すＸ線回折プロフィルを示す
線図。
【図７】Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｔｉ合金からなる下地層の
膜厚と交換結合磁場Ｈexとの関係を表すＸ線回折プロフ
ィルを示す線図。
膜厚と交換結合磁場Ｈexとの関係を表すＸ線回折プロフ
ィルを示す線図。
【図８】Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｔｉ合金からなる下地層の
膜厚と、ピン磁性層／フリー磁性層間の相互作用磁場Ｈ
int との関係を表すＸ線回折プロフィルを示す線図。
膜厚と、ピン磁性層／フリー磁性層間の相互作用磁場Ｈ
int との関係を表すＸ線回折プロフィルを示す線図。
【図９】本発明を適用した第３の実施形態のボトムシン
セティックスピンバルブ磁気抵抗センサの要部をＡＢＳ
側から見た模式的断面図。
セティックスピンバルブ磁気抵抗センサの要部をＡＢＳ
側から見た模式的断面図。
【図１０】本発明を適用した第４の実施形態のトップシ
ンセティックスピンバルブ磁気抵抗センサの要部をＡＢ
Ｓ側から見た模式的断面図。
ンセティックスピンバルブ磁気抵抗センサの要部をＡＢ
Ｓ側から見た模式的断面図。
【図１１】ＰｔＭｎ合金からなる反強磁性層の（１１
１）配向の強さとＭＲ比との関係を示す線図。
１）配向の強さとＭＲ比との関係を示す線図。
【図１２】ＮｉＦｅ合金からなる下地層の（１１１）配
向の強さとＭＲ比との関係を示す線図。
向の強さとＭＲ比との関係を示す線図。
【図１３】ＮｉＦｅ合金からなる下地層の（１１１）配
向の強さと保磁力Ｈｃとの関係を示す線図。
向の強さと保磁力Ｈｃとの関係を示す線図。
【符号の説明】 １ 絶縁層 ２ 下地層 ３ ＭＲ層 ４ 反強磁性層 ５ ピン磁性層 ６ 非磁性導電層 ７ ＣｏＦｅ膜 ８ ＮｉＦｅ膜 ９ フリー磁性層 １０ 保護層 １１ 第１下地膜 １２ 第２下地膜 ５１ 強磁性膜 ５２ 非磁性膜 ５３ 強磁性膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上野 昌紀 大阪府三島郡島本町江川２丁目15番17号 リードライト・エスエムアイ株式会社内 (72)発明者 野瀬 正照 富山県高岡市二上町180番地 国立高岡短 期大学内 (72)発明者 永井 秀康 大阪府三島郡島本町江川２丁目15番17号 リードライト・エスエムアイ株式会社内 (72)発明者 樋上 文範 大阪府三島郡島本町江川２丁目15番17号 リードライト・エスエムアイ株式会社内 Ｆターム(参考） 5D034 BA05 BA21 CA08 DA07
Claims (11)
- 【請求項１】 基板上に非磁性材料の下地層と、非磁性
導電層を挟んで配置された１対の強磁性層と、一方の前
記強磁性層に隣接するＰｔ1-xＭｎx合金又はＩｒ1-xＭ
ｎx合金からなる反強磁性層とを積層したスピンバルブ
磁気抵抗センサであって、 前記下地層が、周期律表のVIIIａ族及びＩｂ族の元素か
ら選択される１種又は２種以上の元素と、IIａ族、IVａ
族、Ｖａ族、VIａ族、IIｂ族、IIIｂ族及びIVｂ族の元
素から選択される１種又は２種以上の元素とを組み合わ
せた合金からなるｆｃｃ構造の合金層を有し、かつ該合
金層中に含まれる元素のうち酸化物生成自由エネルギの
最も小さい元素の組成が０．１at％乃至１５at％の範囲
であることを特徴とするスピンバルブ磁気抵抗センサ。 - 【請求項２】 前記合金層が、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｘ合金から
なり、前記Ｘが、周期律表のIIａ族、IVａ族、Ｖａ族、
VIａ族、IIｂ族、IIIｂ族及びIVｂ族の元素から選択さ
れる１種又は２種以上の元素からなり、かつ前記Ｘの組
成が０．１at％乃至１５at％の範囲であることを特徴と
する請求項１に記載のスピンバルブ磁気抵抗センサ。 - 【請求項３】 前記合金層が、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ−Ｘ合
金からなり、前記Ｘが、周期律表のIIａ族、IVａ族、Ｖ
ａ族、VIａ族、IIｂ族、IIIｂ族及びIVｂ族の元素から
選択される１種又は２種以上の元素からなり、かつ前記
Ｘの組成が０．１at％乃至１５at％の範囲であることを
特徴とする請求項１に記載のスピンバルブ磁気抵抗セン
サ。 - 【請求項４】 前記ＸがＴｉ、Ｔａ、Ｖ及びＮｂの中か
ら選択される１種又は２種以上の元素からなることを特
徴とする請求項２又は３に記載のスピンバルブ磁気抵抗
センサ。 - 【請求項５】 基板上に非磁性材料の下地層と、非磁性
導電層を挟んで配置された１対の強磁性層と、一方の前
記強磁性層に隣接するＰｔ1-xＭｎx合金又はＩｒ1-xＭ
ｎx合金からなる反強磁性層とを積層したスピンバルブ
磁気抵抗センサであって、 前記下地層が、周期律表のVIIIａ族及びＩｂ族の元素か
ら選択される２種以上の元素のみを組み合わせた合金か
らなるｆｃｃ構造の合金層を有することを特徴とするス
ピンバルブ磁気抵抗センサ。 - 【請求項６】 前記合金層がＮｉＣｕ又はＣｕＡｇから
なることを特徴とする請求項５に記載のスピンバルブ磁
気抵抗センサ。 - 【請求項７】 前記反強磁性層が、前記下地層の前記合
金層の上に隣接して形成されていることを特徴とする請
求項１乃至請求項６のいずれかに記載のスピンバルブ磁
気抵抗センサ。 - 【請求項８】 他方の前記強磁性層が、前記下地層の前
記合金層の上に隣接して形成され、かつ前記反強磁性層
が、前記一方の強磁性層の上に隣接して形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記
載のスピンバルブ磁気抵抗センサ。 - 【請求項９】 前記反強磁性層に隣接する前記一方の強
磁性層が、非磁性膜を挟んで反強磁性的に結合する一対
の強磁性膜からなり、印加磁界の存在下で前記反強磁性
層に隣接する一方の前記強磁性膜が該反強磁性層と交換
結合することを特徴とする請求項７または請求項８に記
載のスピンバルブ磁気抵抗センサ。 - 【請求項１０】 前記一方の強磁性層の各強磁性膜が、
Ｃｏ、Ｆｅ及びＮｉの中から選択される金属又はその２
種以上の合金からなり、かつ前記一方の強磁性層の非磁
性膜が、Ｒｕ、Ｃｒ、Ｒｈ及びＩｒの中から選択される
金属又はその２種以上の合金からなることを特徴とする
請求項９に記載のスピンバルブ磁気抵抗センサ。 - 【請求項１１】 請求項１乃至請求項１０のいずれかに
記載のスピンバルブ磁気抵抗センサを備えることを特徴
とする薄膜磁気ヘッド。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11023739A JP2000222709A (ja) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | スピンバルブ磁気抵抗センサ及び薄膜磁気ヘッド |
| US09/495,822 US6322911B1 (en) | 1999-02-01 | 2000-02-01 | Spin-valve magnetic resistance sensor and thin-film magnetic head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11023739A JP2000222709A (ja) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | スピンバルブ磁気抵抗センサ及び薄膜磁気ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000222709A true JP2000222709A (ja) | 2000-08-11 |
Family
ID=12118689
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11023739A Pending JP2000222709A (ja) | 1999-02-01 | 1999-02-01 | スピンバルブ磁気抵抗センサ及び薄膜磁気ヘッド |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6322911B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000222709A (ja) |
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| US6857180B2 (en) * | 2002-03-22 | 2005-02-22 | Headway Technologies, Inc. | Method for fabricating a patterned synthetic longitudinal exchange biased GMR sensor |
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| JP2004303309A (ja) * | 2003-03-31 | 2004-10-28 | Hitachi Ltd | 磁気抵抗効果ヘッド及びその製造方法 |
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