JP2000242913A - 磁気抵抗効果素子および磁気抵抗効果型ヘッド - Google Patents
磁気抵抗効果素子および磁気抵抗効果型ヘッドInfo
- Publication number
- JP2000242913A JP2000242913A JP11044397A JP4439799A JP2000242913A JP 2000242913 A JP2000242913 A JP 2000242913A JP 11044397 A JP11044397 A JP 11044397A JP 4439799 A JP4439799 A JP 4439799A JP 2000242913 A JP2000242913 A JP 2000242913A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- ferromagnetic
- film
- element according
- antiferromagnetic material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
- H01F10/3268—Exchange 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＭＲ比が高く、熱的に安定であり、かつピン
層の磁化方向が安定である磁気抵抗効果素子および磁気
抵抗効果型ヘッドを提供する。 【解決手段】 磁気抵抗効果素子は、第１の強磁性層、
非磁性層、第２の強磁性層、酸化物反強磁性体、金属反
強磁性体が順次積層された構成とする。
層の磁化方向が安定である磁気抵抗効果素子および磁気
抵抗効果型ヘッドを提供する。 【解決手段】 磁気抵抗効果素子は、第１の強磁性層、
非磁性層、第２の強磁性層、酸化物反強磁性体、金属反
強磁性体が順次積層された構成とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は低磁界で大きな磁気
抵抗変化をおこす磁気抵抗効果素子、およびそれを用い
て構成される、高密度磁気記録再生に適した磁気抵抗効
果型ヘッドに関するものである。
抵抗変化をおこす磁気抵抗効果素子、およびそれを用い
て構成される、高密度磁気記録再生に適した磁気抵抗効
果型ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より磁気抵抗効果素子（以下ＭＲ素
子とも記す）を用いた磁気抵抗センサ−（以下ＭＲセン
サ−という）、磁気抵抗ヘッド（以下ＭＲヘッドとい
う）の開発、実用化が進められており、磁性体には主に
Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2のパ−マロイやＮｉ0.8Ｃｏ0.2合金膜が
用いられている。これら磁気抵抗効果材料の場合は磁気
抵抗変化率（以下ＭＲ比と記す）が２％程度であり、よ
り高感度な磁気抵抗素子を得るためにはよりＭＲ比の大
きなものが求められている。近年Ｃｒ，Ｒｕ等の金属非
磁性薄膜を介して反強磁性的結合をしている［Ｆｅ／Ｃ
ｒ］，［Ｃｏ／Ｒｕ］人工格子膜が強磁場（１〜１０
ｋＯｅ）で約１００％の大きな抵抗変化（巨大磁気抵抗
効果）を示すことが発見された（フィジカル レヴュー
レター ６１ 第２４７２頁（１９８８年）；同６４
第２３０４頁（１９９０）（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖ
ｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒ Ｖｏｌ．６１，ｐ２４７２，１
９８８；同Ｖｏｌ．６４，ｐ２３０４，１９９０））。
しかしながらこれらの人工格子膜は大きなＭＲ変化を得
るのに数ｋＯｅ〜数１０ｋＯｅの磁界を必要とし、磁気
ヘッド等の用途には実用的でない。
子とも記す）を用いた磁気抵抗センサ−（以下ＭＲセン
サ−という）、磁気抵抗ヘッド（以下ＭＲヘッドとい
う）の開発、実用化が進められており、磁性体には主に
Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2のパ−マロイやＮｉ0.8Ｃｏ0.2合金膜が
用いられている。これら磁気抵抗効果材料の場合は磁気
抵抗変化率（以下ＭＲ比と記す）が２％程度であり、よ
り高感度な磁気抵抗素子を得るためにはよりＭＲ比の大
きなものが求められている。近年Ｃｒ，Ｒｕ等の金属非
磁性薄膜を介して反強磁性的結合をしている［Ｆｅ／Ｃ
ｒ］，［Ｃｏ／Ｒｕ］人工格子膜が強磁場（１〜１０
ｋＯｅ）で約１００％の大きな抵抗変化（巨大磁気抵抗
効果）を示すことが発見された（フィジカル レヴュー
レター ６１ 第２４７２頁（１９８８年）；同６４
第２３０４頁（１９９０）（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｒｅｖ
ｉｅｗ Ｌｅｔｔｅｒ Ｖｏｌ．６１，ｐ２４７２，１
９８８；同Ｖｏｌ．６４，ｐ２３０４，１９９０））。
しかしながらこれらの人工格子膜は大きなＭＲ変化を得
るのに数ｋＯｅ〜数１０ｋＯｅの磁界を必要とし、磁気
ヘッド等の用途には実用的でない。
【０００３】微小印加磁界で動作するものとしては、反
強磁性材料のＦｅ−ＭｎをＮｉ−Ｆｅ／Ｃｕ／Ｎｉ−Ｆ
ｅにつけたスピンバルブ型のものが提案されている（ジ
ャーナル オブ マグネティズム アンド マグネティ
ック マテリアルズ ９３第１０１頁（１９９１年）
（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ ａｎｄ
Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ９３，ｐ１０
１，１９９１））。図４に、従来のスピンバルブ膜の構
成を示す。従来のスピンバルブ膜は、基板１上に、直接
または下地膜２を介して、第１の強磁性層３、非磁性膜
４，第２の強磁性膜５、金属反強磁性体７を順次積層し
た構成となっている。このタイプのスピンバルブ膜にお
いては、反強磁性材料７に接した強磁性膜（ピン層）５
は、交換結合により一方向異方性を与えられ、磁化方向
が一方向に固定される。これに対して、ピン層５と非磁
性層４を介して設けられた強磁性層３（フリー層）にお
いては、外部からの信号磁界に対して比較的自由に磁化
方向を回転できるので、ピン層５とフリー層３の相対的
磁化方向が変化し、電気抵抗が変化する。このタイプの
ＭＲ材料は、動作磁界は確かに小さく、直線性も良いも
ののＭＲ比は約２％と小さい点や、Ｆｅ−Ｍｎ膜の耐蝕
性の問題点、Ｆｅ−Ｍｎ薄膜のネ−ル温度が低いために
素子の特性の温度依存性が大きい等の欠点があった。
強磁性材料のＦｅ−ＭｎをＮｉ−Ｆｅ／Ｃｕ／Ｎｉ−Ｆ
ｅにつけたスピンバルブ型のものが提案されている（ジ
ャーナル オブ マグネティズム アンド マグネティ
ック マテリアルズ ９３第１０１頁（１９９１年）
（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ ａｎｄ
Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ９３，ｐ１０
１，１９９１））。図４に、従来のスピンバルブ膜の構
成を示す。従来のスピンバルブ膜は、基板１上に、直接
または下地膜２を介して、第１の強磁性層３、非磁性膜
４，第２の強磁性膜５、金属反強磁性体７を順次積層し
た構成となっている。このタイプのスピンバルブ膜にお
いては、反強磁性材料７に接した強磁性膜（ピン層）５
は、交換結合により一方向異方性を与えられ、磁化方向
が一方向に固定される。これに対して、ピン層５と非磁
性層４を介して設けられた強磁性層３（フリー層）にお
いては、外部からの信号磁界に対して比較的自由に磁化
方向を回転できるので、ピン層５とフリー層３の相対的
磁化方向が変化し、電気抵抗が変化する。このタイプの
ＭＲ材料は、動作磁界は確かに小さく、直線性も良いも
ののＭＲ比は約２％と小さい点や、Ｆｅ−Ｍｎ膜の耐蝕
性の問題点、Ｆｅ−Ｍｎ薄膜のネ−ル温度が低いために
素子の特性の温度依存性が大きい等の欠点があった。
【０００４】このような、Fe-Mn膜の欠点を改良するも
のとして、Pt-Mn、Ir-Mn等種種の金属反強磁性体が提案
されている。これらは、Fe-Mnに比べて温度特性に優れ
ており、磁気ヘッド製造プロセスにおける熱付加にも比
較的強く、またヘッドとしての動作時の温度上昇にも比
較的特性が劣化せずに用いることができる。ただこのよ
うに金属反強磁性体を用いたスピンバルブ膜は、MR比が
低くせいぜい１０％程度であり、将来の高密度磁気記録
ヘッドには対応できないと考えられる。
のとして、Pt-Mn、Ir-Mn等種種の金属反強磁性体が提案
されている。これらは、Fe-Mnに比べて温度特性に優れ
ており、磁気ヘッド製造プロセスにおける熱付加にも比
較的強く、またヘッドとしての動作時の温度上昇にも比
較的特性が劣化せずに用いることができる。ただこのよ
うに金属反強磁性体を用いたスピンバルブ膜は、MR比が
低くせいぜい１０％程度であり、将来の高密度磁気記録
ヘッドには対応できないと考えられる。
【０００５】また、スピンバルブ膜のMR比を大きくする
手段の一つとして、比抵抗の低い金属を更にスヒ゜ンハ゛ルフ゛
膜の背部に設けた低抵抗背部層により、Cu/Ni-Fe/Cu/Ni
-Fe/Fe-Mnの構成としたものも提案されている（USP5422
571)。これは、特定のスピンの電子の平均自由行程を長
くすることによりMR比を大きくしてやろうとする試みで
ある。
手段の一つとして、比抵抗の低い金属を更にスヒ゜ンハ゛ルフ゛
膜の背部に設けた低抵抗背部層により、Cu/Ni-Fe/Cu/Ni
-Fe/Fe-Mnの構成としたものも提案されている（USP5422
571)。これは、特定のスピンの電子の平均自由行程を長
くすることによりMR比を大きくしてやろうとする試みで
ある。
【０００６】従来のスピンバルブ型のＭＲ素子は、磁界
感度はすぐれているが、ＭＲ比が低いという問題点があ
った。低抵抗背部層による、MR比の向上効果も十分でな
かった。この原因は、スピンバルブ型のＭＲ素子は膜厚
が薄いため、素子表面で電子が拡散散乱されやすいため
と考えられる。
感度はすぐれているが、ＭＲ比が低いという問題点があ
った。低抵抗背部層による、MR比の向上効果も十分でな
かった。この原因は、スピンバルブ型のＭＲ素子は膜厚
が薄いため、素子表面で電子が拡散散乱されやすいため
と考えられる。
【０００７】このことをもう少し詳細に説明すると以下
のようになる。
のようになる。
【０００８】もともと、巨大磁気抵抗効果は、磁性層／
非磁性層の界面での電子のスピンに依存した散乱が原因
である。そこで、この散乱の起こる確率を上げるために
は、スピン方向に依存しない散乱の確率を下げ、電子の
平均自由行程を長くすることが重要である。スヒ゜ンハ゛ルフ゛
膜においては、磁性層／非磁性層の積層回数が少ない。
従って、スピンバルブ膜の膜厚は、例えば20-50nm程度
と、一般に反強磁性結合型の巨大磁気抵抗効果膜に比べ
て薄い。このため、膜表面で電子が散乱される確率が高
く、電子の平均自由行程が短かった。これがスヒ゜ンハ゛ルフ゛
膜のMR比が低い主な原因である。
非磁性層の界面での電子のスピンに依存した散乱が原因
である。そこで、この散乱の起こる確率を上げるために
は、スピン方向に依存しない散乱の確率を下げ、電子の
平均自由行程を長くすることが重要である。スヒ゜ンハ゛ルフ゛
膜においては、磁性層／非磁性層の積層回数が少ない。
従って、スピンバルブ膜の膜厚は、例えば20-50nm程度
と、一般に反強磁性結合型の巨大磁気抵抗効果膜に比べ
て薄い。このため、膜表面で電子が散乱される確率が高
く、電子の平均自由行程が短かった。これがスヒ゜ンハ゛ルフ゛
膜のMR比が低い主な原因である。
【０００９】通常、薄膜の表面には、伝導電子の波長
（フェルミ波長）のレベルである、数オングストローム
のレベルで見ると、凹凸がある。この場合、伝導電子は
表面で非弾性的な散乱（拡散散乱）を受ける。一般に、
拡散散乱の場合には、電子のスピン方向は維持されな
い。
（フェルミ波長）のレベルである、数オングストローム
のレベルで見ると、凹凸がある。この場合、伝導電子は
表面で非弾性的な散乱（拡散散乱）を受ける。一般に、
拡散散乱の場合には、電子のスピン方向は維持されな
い。
【００１０】このような膜表面での電子の拡散散乱によ
るMR比の低下を改善するために、超平滑な膜表面を有す
る鏡面反射型のスピンバルブ膜が提案されている。
るMR比の低下を改善するために、超平滑な膜表面を有す
る鏡面反射型のスピンバルブ膜が提案されている。
【００１１】鏡面反射型のスピンバルブ膜に用いられる
反強磁性体としては、ＮｉＯ（フィジカル レヴュー
Ｂ第５３巻第９１０８頁（１９９６年）（Ｐｈｙｓｉｃ
ａｌＲｅｖｉｅｗ Ｂ Ｖｏｌ．５３，ｐ９１０８，１
９９６−ＩＩ）、α−Ｆｅ 2Ｏ3等（Japanese Journal o
f applied Physics Vol.37, p5984,1998)の酸化物反強
磁性体を用いることが提案されている。この場合には１
０％以上の大きなＭＲ比が報告されている。
反強磁性体としては、ＮｉＯ（フィジカル レヴュー
Ｂ第５３巻第９１０８頁（１９９６年）（Ｐｈｙｓｉｃ
ａｌＲｅｖｉｅｗ Ｂ Ｖｏｌ．５３，ｐ９１０８，１
９９６−ＩＩ）、α−Ｆｅ 2Ｏ3等（Japanese Journal o
f applied Physics Vol.37, p5984,1998)の酸化物反強
磁性体を用いることが提案されている。この場合には１
０％以上の大きなＭＲ比が報告されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】従来の金属反強磁性体
を用いたスピンバルブ型のＭＲ素子は、ＭＲ比が十分高
くなかった。また、酸化物反強磁性体（NiOやα−Ｆｅ2
Ｏ3)を用いたスピンバルブは、ＭＲ比は高いが、熱安定
性やＭＲ曲線のヒステリシスの問題、およびピン止め磁
界が十分大きくない問題があった。より具体的には、Ni
O膜を用いた場合には、作成上の困難、交換バイアス磁
界の熱安定性の悪さなどの難点があり、α−Ｆｅ2Ｏ3膜
を用いたスピンバルブ膜は、ピン層に発生する一方向異
方性が弱く、バイアス磁界も小さかった。
を用いたスピンバルブ型のＭＲ素子は、ＭＲ比が十分高
くなかった。また、酸化物反強磁性体（NiOやα−Ｆｅ2
Ｏ3)を用いたスピンバルブは、ＭＲ比は高いが、熱安定
性やＭＲ曲線のヒステリシスの問題、およびピン止め磁
界が十分大きくない問題があった。より具体的には、Ni
O膜を用いた場合には、作成上の困難、交換バイアス磁
界の熱安定性の悪さなどの難点があり、α−Ｆｅ2Ｏ3膜
を用いたスピンバルブ膜は、ピン層に発生する一方向異
方性が弱く、バイアス磁界も小さかった。
【００１３】本願発明は係る課題を解決するためになさ
れたものである。
れたものである。
【００１４】
【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、第１の強磁性層、非磁性層、第２の強磁性層、酸
化物反強磁性体、金属反強磁性体が順次積層された構成
であり、これにより上記目的が達成される。
子は、第１の強磁性層、非磁性層、第２の強磁性層、酸
化物反強磁性体、金属反強磁性体が順次積層された構成
であり、これにより上記目的が達成される。
【００１５】また、望ましくは、前記酸化物反強磁性体
が、電子のスピンの方向を維持したまま伝導電子を反射
しやすい性質を有する。
が、電子のスピンの方向を維持したまま伝導電子を反射
しやすい性質を有する。
【００１６】また、より望ましくは、前記酸化物反強磁
性体の膜厚が0.4nm以上20nm以下である。 また、より
望ましくは、前記酸化物反強磁性体の膜厚が0.4nm以上2
nm以下である特徴を有する。
性体の膜厚が0.4nm以上20nm以下である。 また、より
望ましくは、前記酸化物反強磁性体の膜厚が0.4nm以上2
nm以下である特徴を有する。
【００１７】前記酸化物反強磁性体としては、α−Ｆｅ
2Ｏ3であることが望ましい。
2Ｏ3であることが望ましい。
【００１８】また、本発明の別の構成では、前記酸化物
反強磁性体がNiOであることが望ましい。
反強磁性体がNiOであることが望ましい。
【００１９】また、前記金属反強磁性体としては、Ir-M
nまたはPt-Mn合金がよい。
nまたはPt-Mn合金がよい。
【００２０】また、前記非磁性層がCuからなり、第１ま
たは第２の強磁性層が、Fe,Ni,Coまたはその合金からな
ることが望ましい。
たは第２の強磁性層が、Fe,Ni,Coまたはその合金からな
ることが望ましい。
【００２１】また、本発明の別の望ましい構成として
は、前記第２の強磁性層が更に、非磁性層を介した１対
の強磁性層からなることを特徴とする。より望ましく
は、前記強磁性層がCoまたはCo-Fe合金であり、非磁性
層がRuまたはIrである。
は、前記第２の強磁性層が更に、非磁性層を介した１対
の強磁性層からなることを特徴とする。より望ましく
は、前記強磁性層がCoまたはCo-Fe合金であり、非磁性
層がRuまたはIrである。
【００２２】本発明の別の磁気抵抗効果素子は、高抵抗
層、第１の強磁性層、非磁性層、第２の強磁性層、酸化
物反強磁性体、金属反強磁性体が順次積層された構成で
ある。
層、第１の強磁性層、非磁性層、第２の強磁性層、酸化
物反強磁性体、金属反強磁性体が順次積層された構成で
ある。
【００２３】また、望ましくは、前記酸化物反強磁性体
が、電子のスピンの方向を維持したまま伝導電子を反射
しやすい性質を有する。
が、電子のスピンの方向を維持したまま伝導電子を反射
しやすい性質を有する。
【００２４】また、より望ましくは、前記酸化物反強磁
性体の膜厚が0.4nm以上20nm以下である。 また、より
望ましくは、前記酸化物反強磁性体の膜厚が0.4nm以上2
nm以下である特徴を有する。
性体の膜厚が0.4nm以上20nm以下である。 また、より
望ましくは、前記酸化物反強磁性体の膜厚が0.4nm以上2
nm以下である特徴を有する。
【００２５】前記酸化物反強磁性体たしては、α−Ｆｅ
2Ｏ3であることが望ましい。
2Ｏ3であることが望ましい。
【００２６】また、本発明の別の構成では、前記酸化物
反強磁性体がNiOであることが望ましい。
反強磁性体がNiOであることが望ましい。
【００２７】また、前記金属反強磁性体としては、Ir-M
nまたはPt-Mn合金がよい。
nまたはPt-Mn合金がよい。
【００２８】また、前記非磁性層がCuからなり、第１ま
たは第２の強磁性層が、Fe,Ni,Coまたはその合金からな
ることが望ましい。
たは第２の強磁性層が、Fe,Ni,Coまたはその合金からな
ることが望ましい。
【００２９】また、本発明の別の望ましい構成として
は、前記第２の強磁性層が更に、非磁性層を介した１対
の強磁性層からなることを特徴とする。より望ましく
は、前記強磁性層がCoまたはCo-Fe合金であり、非磁性
層がRuまたはIrである。
は、前記第２の強磁性層が更に、非磁性層を介した１対
の強磁性層からなることを特徴とする。より望ましく
は、前記強磁性層がCoまたはCo-Fe合金であり、非磁性
層がRuまたはIrである。
【００３０】また、望ましくは、前記高抵抗層がAlの酸
化物または窒化物から構成されている。
化物または窒化物から構成されている。
【００３１】また、本発明の別の磁気抵抗効果素子は、
前記高抵抗層と第１の強磁性体の間に更に金属鏡面反射
層を設けることを特徴とする。また、より望ましくは、
前記金属鏡面反射層がAuまたはAgを主成分とする。
前記高抵抗層と第１の強磁性体の間に更に金属鏡面反射
層を設けることを特徴とする。また、より望ましくは、
前記金属鏡面反射層がAuまたはAgを主成分とする。
【００３２】また、本発明の別の磁気抵抗効果素子は、
前記金属鏡面反射層と第１の強磁性体の間に更に非磁性
層を設けることを特徴とする。より望ましくは、前記非
磁性層はCuを主成分とすることを特徴とする。
前記金属鏡面反射層と第１の強磁性体の間に更に非磁性
層を設けることを特徴とする。より望ましくは、前記非
磁性層はCuを主成分とすることを特徴とする。
【００３３】また、本発明の磁気抵抗効果型ヘッドは、
上記いずれかに記載の磁気抵抗効果素子と、該第１の強
磁性体の磁区制御するためのバイアス印可部を備えてお
り、、これにより上記目的が達成される。
上記いずれかに記載の磁気抵抗効果素子と、該第１の強
磁性体の磁区制御するためのバイアス印可部を備えてお
り、、これにより上記目的が達成される。
【００３４】
【発明の実施の形態】以下本発明の磁気抵抗効果素子お
よび磁気抵抗効果型ヘッドを図面に基づいて説明する。
よび磁気抵抗効果型ヘッドを図面に基づいて説明する。
【００３５】図１に本発明の磁気抵抗効果素子の構成の
一例を示す。
一例を示す。
【００３６】図１(a)は、基板１上に直接あるいは下地
層２を介して第１の強磁性層３、非磁性層４、第２の強
磁性層５、酸化物反強磁性体６、金属反強磁性体７を順
次積層した構成となっている。本発明の磁気抵抗効果素
子の動作は基本的に図４で示された従来のスピンバルブ
膜と同じであり、ただ、反強磁性体６，７が一体として
１つの反強磁性体と同様に働く点が異なっている。図１
では、第２の強磁性膜５は反強磁性体膜６，７から交換
バイアス磁界を受け、磁化方向は一方向に固定される。
一方、非磁性膜を介して形成された第１の強磁性膜３
は、外部からの磁界に応じて比較的自由に磁化方向を変
えるので、第１の強磁性膜（フリー層）３と第２の強磁
性膜（ピン層）５の磁化方向の相対的角度が変化し、電
気抵抗（磁気抵抗）が変化する。ＭＲセンサーとして
は、外部からの磁界により生じた抵抗変化を電気信号と
して読みとることができる。また図１(a)においては第
１の強磁性層（フリー層）３から順に積層した場合につ
いて図示しているが、逆に図１(b)に示すように反強磁
性体７，６から積層しても本発明は有効である。
層２を介して第１の強磁性層３、非磁性層４、第２の強
磁性層５、酸化物反強磁性体６、金属反強磁性体７を順
次積層した構成となっている。本発明の磁気抵抗効果素
子の動作は基本的に図４で示された従来のスピンバルブ
膜と同じであり、ただ、反強磁性体６，７が一体として
１つの反強磁性体と同様に働く点が異なっている。図１
では、第２の強磁性膜５は反強磁性体膜６，７から交換
バイアス磁界を受け、磁化方向は一方向に固定される。
一方、非磁性膜を介して形成された第１の強磁性膜３
は、外部からの磁界に応じて比較的自由に磁化方向を変
えるので、第１の強磁性膜（フリー層）３と第２の強磁
性膜（ピン層）５の磁化方向の相対的角度が変化し、電
気抵抗（磁気抵抗）が変化する。ＭＲセンサーとして
は、外部からの磁界により生じた抵抗変化を電気信号と
して読みとることができる。また図１(a)においては第
１の強磁性層（フリー層）３から順に積層した場合につ
いて図示しているが、逆に図１(b)に示すように反強磁
性体７，６から積層しても本発明は有効である。
【００３７】本発明では、スピンバルブ型の磁気抵抗効
果素子において、前述したような金属反強磁性体と、酸
化物反強磁性体の欠点を補うために、この２つを積層し
て用いている。即ち、金属反強磁性体を単独で用いる
と、ピン層６の磁化の固着および熱安定性には優れてい
るが、膜表面での拡散散乱のためにMR比が低い。そこ
で、本発明では、ピン層５と金属反強磁性体の界面に表
面が平滑になりやすい酸化物を導入して、ピン層を通過
して反強磁性体の表面に衝突した電子が比較的鏡面散乱
されるようにした。つまり、電流は主に第１の強磁性層
３と第２の強磁性層５の間を流れ、反強磁性体中にはほ
とんど流れない。この時、ピン層の磁化方向の固着を保
つためには、酸化物６は反強磁性体である必要がある。
酸化物反強磁性体が電子の鏡面反射効果を持つためには
少なくとも0.4nm以上の膜厚は必要である。望ましくは1
nm以上がよい。ただしあまり厚くなると、ピン層の磁化
固着効果が弱くなったり、ピン層の磁化固着効果の熱的
な安定性が悪くなったりするので、厚くとも20nm以下、
望ましくは10nm以下、より望ましくは2nm以下とするの
がよい。
果素子において、前述したような金属反強磁性体と、酸
化物反強磁性体の欠点を補うために、この２つを積層し
て用いている。即ち、金属反強磁性体を単独で用いる
と、ピン層６の磁化の固着および熱安定性には優れてい
るが、膜表面での拡散散乱のためにMR比が低い。そこ
で、本発明では、ピン層５と金属反強磁性体の界面に表
面が平滑になりやすい酸化物を導入して、ピン層を通過
して反強磁性体の表面に衝突した電子が比較的鏡面散乱
されるようにした。つまり、電流は主に第１の強磁性層
３と第２の強磁性層５の間を流れ、反強磁性体中にはほ
とんど流れない。この時、ピン層の磁化方向の固着を保
つためには、酸化物６は反強磁性体である必要がある。
酸化物反強磁性体が電子の鏡面反射効果を持つためには
少なくとも0.4nm以上の膜厚は必要である。望ましくは1
nm以上がよい。ただしあまり厚くなると、ピン層の磁化
固着効果が弱くなったり、ピン層の磁化固着効果の熱的
な安定性が悪くなったりするので、厚くとも20nm以下、
望ましくは10nm以下、より望ましくは2nm以下とするの
がよい。
【００３８】酸化物反強磁性体膜６の材料としてはＮｉ
Ｏ，ＣｏＯ，α−Ｆｅ2Ｏ3膜等が優れており、中でもα
−Ｆｅ2Ｏ3、NiO膜は優れた特性を示す。酸化物反強磁
性体を用いて大きなMR比を得るためには、酸化物反強磁
性体６と強磁性層５の間で鏡面反射の確率を高く保つ必
要がある。界面で鏡面反射が起こる条件としては、伝導
電子の波長（数オングストローム）から見て反強磁性体
膜６と第２の強磁性膜５との界面が平滑になっている必
要がある。反強磁性体膜と強磁性膜との界面の平滑性を
評価する場合、直接界面あるいは反強磁性体の平面の平
滑性が評価できればより望ましいが、それが困難な場合
には、多層膜表面の平滑性で評価しても良い。多層膜表
面の平滑性としては、全表面にわたって完全に平滑であ
れば申し分ないが、例えば数百オングストロームの大き
な凹凸があったとしても、表面の一部分がオングストロ
ーム単位の平滑な部分が形成されていればよい。具体的
には、０．５ｎｍ以下の凹凸の平滑な表面が１０ｎｍ×
１０ｎｍ以上の領域で形成されている部分が、概略全表
面の１０％以上、望ましくは２０％以上必要である。
Ｏ，ＣｏＯ，α−Ｆｅ2Ｏ3膜等が優れており、中でもα
−Ｆｅ2Ｏ3、NiO膜は優れた特性を示す。酸化物反強磁
性体を用いて大きなMR比を得るためには、酸化物反強磁
性体６と強磁性層５の間で鏡面反射の確率を高く保つ必
要がある。界面で鏡面反射が起こる条件としては、伝導
電子の波長（数オングストローム）から見て反強磁性体
膜６と第２の強磁性膜５との界面が平滑になっている必
要がある。反強磁性体膜と強磁性膜との界面の平滑性を
評価する場合、直接界面あるいは反強磁性体の平面の平
滑性が評価できればより望ましいが、それが困難な場合
には、多層膜表面の平滑性で評価しても良い。多層膜表
面の平滑性としては、全表面にわたって完全に平滑であ
れば申し分ないが、例えば数百オングストロームの大き
な凹凸があったとしても、表面の一部分がオングストロ
ーム単位の平滑な部分が形成されていればよい。具体的
には、０．５ｎｍ以下の凹凸の平滑な表面が１０ｎｍ×
１０ｎｍ以上の領域で形成されている部分が、概略全表
面の１０％以上、望ましくは２０％以上必要である。
【００３９】次に、金属反強磁性体膜７の材料は、Ｆｅ
−Ｍｎ，Ｎｉ−Ｍｎ，Ｐｄ−Ｍｎ，Ｐｔ−Ｍｎ，Ｉｒ−
Ｍｎ，Ｃｒ−Ａｌ，Ｃｒ−Ｍｎ−Ｐｔ，Ｆｅ−Ｍｎ−Ｒ
ｈ，Ｐｄ−Ｐｔ−Ｍｎ，Ｒｕ−Ｒｈ−Ｍｎ，Ｍｎ−Ｒ
ｕ，Ｃｒ−Ａｌ等の膜が優れている。この中でも、耐食
性や熱安定性の観点から、Ni-Mn, Ir-Mn, Pt-Mnが優れ
ている。特にPt-Mnが優れている。ＰｔZＭｎ1 -Z膜の適
当な組成としては、原子組成比で、 ０．４５≦ｚ≦０．５５ がよい。金属反強磁性体の膜厚としては、固定層の磁化
固着効果（バイアス効果）を大きくするためには少なく
とも5nm以上の膜厚は必要である。より望ましくは10nm
必要である。ただしあまり厚くなると将来の短波長化に
対応できなくなるで、30nm以下、より望ましくは20nm以
下とするのが望ましい。
−Ｍｎ，Ｎｉ−Ｍｎ，Ｐｄ−Ｍｎ，Ｐｔ−Ｍｎ，Ｉｒ−
Ｍｎ，Ｃｒ−Ａｌ，Ｃｒ−Ｍｎ−Ｐｔ，Ｆｅ−Ｍｎ−Ｒ
ｈ，Ｐｄ−Ｐｔ−Ｍｎ，Ｒｕ−Ｒｈ−Ｍｎ，Ｍｎ−Ｒ
ｕ，Ｃｒ−Ａｌ等の膜が優れている。この中でも、耐食
性や熱安定性の観点から、Ni-Mn, Ir-Mn, Pt-Mnが優れ
ている。特にPt-Mnが優れている。ＰｔZＭｎ1 -Z膜の適
当な組成としては、原子組成比で、 ０．４５≦ｚ≦０．５５ がよい。金属反強磁性体の膜厚としては、固定層の磁化
固着効果（バイアス効果）を大きくするためには少なく
とも5nm以上の膜厚は必要である。より望ましくは10nm
必要である。ただしあまり厚くなると将来の短波長化に
対応できなくなるで、30nm以下、より望ましくは20nm以
下とするのが望ましい。
【００４０】第２の強磁性層５としては、CoまたはＣｏ
1-XＦｅX合金（０＜ｘ≦０．５、ｘは原子組成比）また
はCo-Ni-Fe合金を用いることにより、大きなＭＲ比が得
られる。Ｃｏ1-XＦｅX合金は、特に非磁性膜としてＣｕ
を用いた場合、スピンに依存した散乱が大きく、結果と
してＭＲ比が大きくなる。第２の強磁性層５の膜厚とし
ては薄すぎるとＭＲ比が低下し、厚すぎると交換バイア
ス磁界が低下するので、１ｎｍ以上３ｎｍ以下、より望
ましくは1.5nm以上２．５ｎｍ以下とするのが望まし
い。
1-XＦｅX合金（０＜ｘ≦０．５、ｘは原子組成比）また
はCo-Ni-Fe合金を用いることにより、大きなＭＲ比が得
られる。Ｃｏ1-XＦｅX合金は、特に非磁性膜としてＣｕ
を用いた場合、スピンに依存した散乱が大きく、結果と
してＭＲ比が大きくなる。第２の強磁性層５の膜厚とし
ては薄すぎるとＭＲ比が低下し、厚すぎると交換バイア
ス磁界が低下するので、１ｎｍ以上３ｎｍ以下、より望
ましくは1.5nm以上２．５ｎｍ以下とするのが望まし
い。
【００４１】第１の強磁性膜６としては、軟磁気特性が
重要であり、Ｎｉ−ＦｅまたはＮｉ−Ｃｏ−Ｆｅまたは
Ｃｏ−Ｆｅ合金が適している。Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ膜の原
子組成比としては、ＮｉXＣｏYＦｅZ ０．６≦ｘ≦０．９ ０≦ｙ≦０．４ ０≦ｚ≦０．３ のＮｉ−ｒｉｃｈの軟磁性膜、もしくは、ＮｉX'ＣｏY'
ＦｅZ' ０≦ｘ≦０．４ ０．２≦ｙ≦０．９５ ０≦ｚ≦０．５ のＣｏ−ｒｉｃｈ膜を用いるのが望ましい。これらの組
成の膜はセンサーやＭＲヘッド用として要求される低磁
歪特性（１×１０-5）を有する。また第１の強磁性膜３
として他の材料としては、Ｃｏ−Ｍｎ−Ｂ、Ｃｏ−Ｆｅ
−Ｂ，Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚｒ，Ｃｏ−Ｎｂ−Ｂ等のアモルフ
ァス膜も良い。
重要であり、Ｎｉ−ＦｅまたはＮｉ−Ｃｏ−Ｆｅまたは
Ｃｏ−Ｆｅ合金が適している。Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ膜の原
子組成比としては、ＮｉXＣｏYＦｅZ ０．６≦ｘ≦０．９ ０≦ｙ≦０．４ ０≦ｚ≦０．３ のＮｉ−ｒｉｃｈの軟磁性膜、もしくは、ＮｉX'ＣｏY'
ＦｅZ' ０≦ｘ≦０．４ ０．２≦ｙ≦０．９５ ０≦ｚ≦０．５ のＣｏ−ｒｉｃｈ膜を用いるのが望ましい。これらの組
成の膜はセンサーやＭＲヘッド用として要求される低磁
歪特性（１×１０-5）を有する。また第１の強磁性膜３
として他の材料としては、Ｃｏ−Ｍｎ−Ｂ、Ｃｏ−Ｆｅ
−Ｂ，Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚｒ，Ｃｏ−Ｎｂ−Ｂ等のアモルフ
ァス膜も良い。
【００４２】第１の強磁性膜６の膜厚としては１ｎｍ以
上１０ｎｍ以下がよい。膜厚が厚いとシャント効果でＭ
Ｒ比が低下するが、薄すぎると軟磁気特性が劣化する。
より望ましくは1.5ｎｍ以上５ｎｍ以下とするのがよ
い。
上１０ｎｍ以下がよい。膜厚が厚いとシャント効果でＭ
Ｒ比が低下するが、薄すぎると軟磁気特性が劣化する。
より望ましくは1.5ｎｍ以上５ｎｍ以下とするのがよ
い。
【００４３】また、ＭＲ比を更に大きくするために、強
磁性膜3,5と非磁性膜4との界面に界面磁性層としてＣｏ
またはＣｏ−Ｆｅ合金を挿入するのも有効である。界面
磁性層の膜厚が厚いと、ＭＲ比の磁界感度が低下するの
で、界面磁性層の膜厚は２ｎｍ以下、望ましくは１ｎｍ
以下とする必要がある。またこの界面磁性層が有効に働
くためには、少なくとも０．４ｎｍ以上の膜厚は必要で
ある。
磁性膜3,5と非磁性膜4との界面に界面磁性層としてＣｏ
またはＣｏ−Ｆｅ合金を挿入するのも有効である。界面
磁性層の膜厚が厚いと、ＭＲ比の磁界感度が低下するの
で、界面磁性層の膜厚は２ｎｍ以下、望ましくは１ｎｍ
以下とする必要がある。またこの界面磁性層が有効に働
くためには、少なくとも０．４ｎｍ以上の膜厚は必要で
ある。
【００４４】非磁性膜4としては、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，
Ｒｕなどがあるが、特にＣｕが優れている。非磁性膜4
の膜厚としては、磁性層間の相互作用を弱くするために
少なくとも０．８ｎｍ以上、望ましくは１．８ｎｍ以上
は必要である。また非磁性層５が厚くなるとＭＲ比が低
下してしまうので膜厚は３ｎｍ以下、望ましくは２．５
ｎｍ以下とするべきである。
Ｒｕなどがあるが、特にＣｕが優れている。非磁性膜4
の膜厚としては、磁性層間の相互作用を弱くするために
少なくとも０．８ｎｍ以上、望ましくは１．８ｎｍ以上
は必要である。また非磁性層５が厚くなるとＭＲ比が低
下してしまうので膜厚は３ｎｍ以下、望ましくは２．５
ｎｍ以下とするべきである。
【００４５】下地膜２は、磁気抵抗効果素子全体の配向
性や結晶性、軟磁気特性等に影響を与えるので慎重な選
択が必要である。通常Taがよく用いられるが、Taの上に
更にCuやAg,Auあるいはこれらの合金等を用いれば第１
の強磁性層の軟磁気特性改善にも役立つ。
性や結晶性、軟磁気特性等に影響を与えるので慎重な選
択が必要である。通常Taがよく用いられるが、Taの上に
更にCuやAg,Auあるいはこれらの合金等を用いれば第１
の強磁性層の軟磁気特性改善にも役立つ。
【００４６】基板１としては、Ｓｉ，ガラス、サファイ
ア、ＭｇＯや、通常、磁気抵抗ヘッド用として用いられ
るＡｌ2Ｏ3−ＴｉＣ基板に対しても本発明は有効であ
る。
ア、ＭｇＯや、通常、磁気抵抗ヘッド用として用いられ
るＡｌ2Ｏ3−ＴｉＣ基板に対しても本発明は有効であ
る。
【００４７】またピン層に与えるバイアス磁界をさらに
大きくするために、言い換えるとピン層の磁化方向をよ
り安定にするために第２の強磁性層を強磁性層／非磁性
層／強磁性層の三層からなる間接交換結合膜を用いるの
も有効である。この間接結合膜は、強磁性層と非磁性層
の材料に適当な材料と膜厚を選んでやれば、２つの強磁
性層間に大きな反強磁性的な結合が生じ、より強固なピ
ン層の磁化の安定化を図ることができる。この間接結合
膜は、一対の強磁性膜の中間に適当な非磁性膜を挿入し
たものである。強磁性膜として適当な材料はCo,Co-Fe,C
o-Fe-Ni合金等であり、特にCo,Co-Fe合金が優れてい
る。また中間の非磁性層としてはRu,Ir等が適当であ
り、Ruが特によい。また強磁性膜の膜厚としては少なく
とも１ｎｍ以上は必要で、４ｎｍ以下とするのがよい。
この時、強磁性膜の膜厚は同じであるよりも、少なくと
も０．５ｎｍ以上異なっている方がよい。また非磁性層
の膜厚としては０．３ｎｍ以上１．２ｎｍ以下、より望
ましくは0.4nm以上0.9nm以下が適当である。
大きくするために、言い換えるとピン層の磁化方向をよ
り安定にするために第２の強磁性層を強磁性層／非磁性
層／強磁性層の三層からなる間接交換結合膜を用いるの
も有効である。この間接結合膜は、強磁性層と非磁性層
の材料に適当な材料と膜厚を選んでやれば、２つの強磁
性層間に大きな反強磁性的な結合が生じ、より強固なピ
ン層の磁化の安定化を図ることができる。この間接結合
膜は、一対の強磁性膜の中間に適当な非磁性膜を挿入し
たものである。強磁性膜として適当な材料はCo,Co-Fe,C
o-Fe-Ni合金等であり、特にCo,Co-Fe合金が優れてい
る。また中間の非磁性層としてはRu,Ir等が適当であ
り、Ruが特によい。また強磁性膜の膜厚としては少なく
とも１ｎｍ以上は必要で、４ｎｍ以下とするのがよい。
この時、強磁性膜の膜厚は同じであるよりも、少なくと
も０．５ｎｍ以上異なっている方がよい。また非磁性層
の膜厚としては０．３ｎｍ以上１．２ｎｍ以下、より望
ましくは0.4nm以上0.9nm以下が適当である。
【００４８】以上は図１の例について述べたが、本発明
の別の構成例は図２である。図１では膜表面の鏡面反射
効果を高めるために片側だけ、酸化物反強磁性体を用い
て鏡面反射効果を高めようとしたが、スピンバルブ膜の
反対側の表面、即ち第１の強磁性層（フリー層）の外側
でも電子の鏡面反射効果を高めれば、更に大きなMR比を
得ることができる。そこで、このような効果のある高抵
抗層８を用いたのが図２である。(a),(b)どちらの場合
も、つまりフリー層３から積層する場合もピン層５から
積層する場合にも高抵抗層８を用いることができる。図
２の構成とすることにより、電流は主に２つの強磁性層
の間３−５に閉じこめられる。つまり伝導電子はこの間
を通るので、両側の表面で鏡面反射を起こしてやれば、
ＭＲ比は非常に高くなる。高抵抗層としては、酸化物、
窒化物等高抵抗な物質であればよいが、強磁性体や反強
磁性体等はフリー層３の軟磁気特性を劣化させるので望
ましくない。高抵抗層の膜厚としては電子の遮蔽効果を
示させるために0.4nm以上望ましくは0.8nm以上、あまり
厚くなると表面性が悪くなるので20nm以下望ましくは2n
m以下とするのがよい。具体的な材料としては、AｌＮや
Al2O3,SiO2等があげられる。この中ではAl2O3が特に優
れている。
の別の構成例は図２である。図１では膜表面の鏡面反射
効果を高めるために片側だけ、酸化物反強磁性体を用い
て鏡面反射効果を高めようとしたが、スピンバルブ膜の
反対側の表面、即ち第１の強磁性層（フリー層）の外側
でも電子の鏡面反射効果を高めれば、更に大きなMR比を
得ることができる。そこで、このような効果のある高抵
抗層８を用いたのが図２である。(a),(b)どちらの場合
も、つまりフリー層３から積層する場合もピン層５から
積層する場合にも高抵抗層８を用いることができる。図
２の構成とすることにより、電流は主に２つの強磁性層
の間３−５に閉じこめられる。つまり伝導電子はこの間
を通るので、両側の表面で鏡面反射を起こしてやれば、
ＭＲ比は非常に高くなる。高抵抗層としては、酸化物、
窒化物等高抵抗な物質であればよいが、強磁性体や反強
磁性体等はフリー層３の軟磁気特性を劣化させるので望
ましくない。高抵抗層の膜厚としては電子の遮蔽効果を
示させるために0.4nm以上望ましくは0.8nm以上、あまり
厚くなると表面性が悪くなるので20nm以下望ましくは2n
m以下とするのがよい。具体的な材料としては、AｌＮや
Al2O3,SiO2等があげられる。この中ではAl2O3が特に優
れている。
【００４９】また、高抵抗層８とフリー層３の界面で良
好な鏡面反射が起こるためには、膜表面の平滑性が重要
であるが、要求される平滑度は酸化物反強磁性体の表面
で要求されるものと全く同様である。
好な鏡面反射が起こるためには、膜表面の平滑性が重要
であるが、要求される平滑度は酸化物反強磁性体の表面
で要求されるものと全く同様である。
【００５０】更に、スピンバルブ膜の表面性を改善する
ためには図３に示すように高抵抗層８と第１の強磁性層
３の間に金属反射膜９を挿入するのも重要である。この
金属反射膜の役割はそれ自身で表面が平滑になりやすい
ことであり、鏡面散乱を促進し、MR比をより増加させる
役割がある。この場合電流は金属反射膜層９と第２の強
磁性層５の間に閉じこめられる。金属反射膜の材料とし
ては、Au,Agなどが適当である。膜厚としては少なくと
も0.4nm以上は必要であり、あまり厚くなるとシャント
効果で抵抗およびＭＲ比が下がるので、3nm以下、望ま
しくは2nm以下とするべきである。
ためには図３に示すように高抵抗層８と第１の強磁性層
３の間に金属反射膜９を挿入するのも重要である。この
金属反射膜の役割はそれ自身で表面が平滑になりやすい
ことであり、鏡面散乱を促進し、MR比をより増加させる
役割がある。この場合電流は金属反射膜層９と第２の強
磁性層５の間に閉じこめられる。金属反射膜の材料とし
ては、Au,Agなどが適当である。膜厚としては少なくと
も0.4nm以上は必要であり、あまり厚くなるとシャント
効果で抵抗およびＭＲ比が下がるので、3nm以下、望ま
しくは2nm以下とするべきである。
【００５１】また金属反射膜９の効果をより大きく引き
出すために、金属反射膜９と第１の強磁性層３の間にCu
層を導入するのも有効である。
出すために、金属反射膜９と第１の強磁性層３の間にCu
層を導入するのも有効である。
【００５２】なお以上述べた各層１−９の構成方法とし
ては、スパッタリング法または蒸着法との併用で作製で
きる。スパッタリング法としてはＤＣスパッタリング
法、ＲＦスパッタリング法、イオンビームスパッタリン
グ法などがあるが、いずれの方法でも本発明の磁気抵抗
効果素子を作製できる。
ては、スパッタリング法または蒸着法との併用で作製で
きる。スパッタリング法としてはＤＣスパッタリング
法、ＲＦスパッタリング法、イオンビームスパッタリン
グ法などがあるが、いずれの方法でも本発明の磁気抵抗
効果素子を作製できる。
【００５３】以上述べたような本発明の磁気抵抗効果素
子を用いて、磁気抵抗効果型ヘッドを構成することがで
きる。図６にＭＲヘッドの構成の一例を示す。図６を矢
印Ａの方向から見た図が、図５であり、点線Ｂで示した
平面で切った断面が図７に示してある。以下、図５を中
心にして説明する。
子を用いて、磁気抵抗効果型ヘッドを構成することがで
きる。図６にＭＲヘッドの構成の一例を示す。図６を矢
印Ａの方向から見た図が、図５であり、点線Ｂで示した
平面で切った断面が図７に示してある。以下、図５を中
心にして説明する。
【００５４】図５ではＭＲ素子部１０９は上部および下
部のシールドキャップ１４、１１に挟まれるように構成
されている。シールドキャップ材としては、Ａｌ2Ｏ3、
ＡｌＮ、ＳｉＯ2 等の絶縁膜が使われる。シールドキャ
ップ１１、１４の更に外側は上部および下部のシールド
１０、１５があるがこれはＮｉ−Ｆｅ、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓ
ｉ，Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚｒ合金などの軟磁性膜が使われる。
ＭＲ素子の第１の強磁性層（フリー層）３の磁区制御の
ためにＣｏ−Ｐｔ合金等のハードバイアス部１２による
バイアス磁界を加える。ここでは、バイアスの印加方法
としてはハード膜を用いる場合について説明したが、Ｆ
ｅ−Ｍｎ等の反強磁性体を用いた場合も同様である。Ｍ
Ｒ素子部１０９はシールドキャップ１１、１４によって
シールド１０、１５等と絶縁されており、リード部１３
を介して電流を流すことにより、ＭＲ素子部１０９の抵
抗変化を読みとる。
部のシールドキャップ１４、１１に挟まれるように構成
されている。シールドキャップ材としては、Ａｌ2Ｏ3、
ＡｌＮ、ＳｉＯ2 等の絶縁膜が使われる。シールドキャ
ップ１１、１４の更に外側は上部および下部のシールド
１０、１５があるがこれはＮｉ−Ｆｅ、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓ
ｉ，Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚｒ合金などの軟磁性膜が使われる。
ＭＲ素子の第１の強磁性層（フリー層）３の磁区制御の
ためにＣｏ−Ｐｔ合金等のハードバイアス部１２による
バイアス磁界を加える。ここでは、バイアスの印加方法
としてはハード膜を用いる場合について説明したが、Ｆ
ｅ−Ｍｎ等の反強磁性体を用いた場合も同様である。Ｍ
Ｒ素子部１０９はシールドキャップ１１、１４によって
シールド１０、１５等と絶縁されており、リード部１３
を介して電流を流すことにより、ＭＲ素子部１０９の抵
抗変化を読みとる。
【００５５】またＭＲヘッドは読みとり専用ヘッドなの
で、通常書き込み用の誘導型ヘッドと組み合わせて用い
られる。図８には再生ヘッド部３２だけでなく、書き込
みヘッド部３１も併せて描かれている。図５にさらに書
き込みヘッド部を形成した場合の図が、図８である。書
き込みヘッド部としては、上部シールド１５上に記録ギ
ャップ膜４０を介して形成された上部コア１６がある。
で、通常書き込み用の誘導型ヘッドと組み合わせて用い
られる。図８には再生ヘッド部３２だけでなく、書き込
みヘッド部３１も併せて描かれている。図５にさらに書
き込みヘッド部を形成した場合の図が、図８である。書
き込みヘッド部としては、上部シールド１５上に記録ギ
ャップ膜４０を介して形成された上部コア１６がある。
【００５６】なお、図８は従来のアバティッド接合（ａ
ｂｕｔｔｅｄ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）によるＭＲヘッド構
造について説明したが、高密度化による狭トラック化に
伴い、よりトラック幅４１規制が精密にできる、図９に
示したオーバーレイ（ｏｖｅｒｌａｉｄ）構造を用いた
ものも有効である。
ｂｕｔｔｅｄ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）によるＭＲヘッド構
造について説明したが、高密度化による狭トラック化に
伴い、よりトラック幅４１規制が精密にできる、図９に
示したオーバーレイ（ｏｖｅｒｌａｉｄ）構造を用いた
ものも有効である。
【００５７】次に、ＭＲヘッドの記録再生のメカニズム
を図７を用いて説明する。図７に示すように、記録する
際には、コイル１７に流した電流により発生した磁束
が、上部コア１６と上部シールド１５の間より漏れ、磁
気ディスク２１に記録することができる。ヘッド３０
は、ディスク２１に対して相対的に矢印ｃの方向に進む
ので、コイル１７に流す電流を反転させることにより、
記録磁化の方向２３を反転させることができる。また、
高密度化に伴い、記録長２２が短くなるので、それにと
もない記録キャップ長１９を小さくする必要がある。
を図７を用いて説明する。図７に示すように、記録する
際には、コイル１７に流した電流により発生した磁束
が、上部コア１６と上部シールド１５の間より漏れ、磁
気ディスク２１に記録することができる。ヘッド３０
は、ディスク２１に対して相対的に矢印ｃの方向に進む
ので、コイル１７に流す電流を反転させることにより、
記録磁化の方向２３を反転させることができる。また、
高密度化に伴い、記録長２２が短くなるので、それにと
もない記録キャップ長１９を小さくする必要がある。
【００５８】再生する場合には、磁気ディスク２１の記
録磁化部から漏れた磁束２４が、シールド１０、１５に
挟まれたＭＲ素子部９に作用して、ＭＲ素子の抵抗を変
化させる。ＭＲ素子部９には、リード部１３を介して電
流が流されているので、抵抗の変化を電圧の変化（出
力）として読みとることができる。
録磁化部から漏れた磁束２４が、シールド１０、１５に
挟まれたＭＲ素子部９に作用して、ＭＲ素子の抵抗を変
化させる。ＭＲ素子部９には、リード部１３を介して電
流が流されているので、抵抗の変化を電圧の変化（出
力）として読みとることができる。
【００５９】将来のハードディスクドライブの高密度化
を考慮すると、記録波長を短くする必要性があり、その
ためには図５に示したシールド間の距離ｄ（図７の距離
１８）を短くする必要がある。そのためには図５から明
らかな様に、ＭＲ素子部９を薄くする必要があり、反強
磁性体膜を除いたＭＲ素子部９の膜厚はなるべく薄いの
が望ましく、４０ｎｍ以下、望ましくは２０ｎｍ以下と
するべきである。
を考慮すると、記録波長を短くする必要性があり、その
ためには図５に示したシールド間の距離ｄ（図７の距離
１８）を短くする必要がある。そのためには図５から明
らかな様に、ＭＲ素子部９を薄くする必要があり、反強
磁性体膜を除いたＭＲ素子部９の膜厚はなるべく薄いの
が望ましく、４０ｎｍ以下、望ましくは２０ｎｍ以下と
するべきである。
【００６０】またＭＲ素子部においては、軟磁性膜の磁
化反転時にバルクハウゼンノイズの発生を押さえるため
に、図１の第１の強磁性膜（フリー層）３の磁化容易軸
は、膜面内で検知すべき信号磁界方向に概略垂直となる
ように構成されているのがよい。この時直線的な出力変
化を起こさせるためには第２の強磁性層の磁化方向は膜
面内でフリー層と垂直方向に固定しておく必要がある。
化反転時にバルクハウゼンノイズの発生を押さえるため
に、図１の第１の強磁性膜（フリー層）３の磁化容易軸
は、膜面内で検知すべき信号磁界方向に概略垂直となる
ように構成されているのがよい。この時直線的な出力変
化を起こさせるためには第２の強磁性層の磁化方向は膜
面内でフリー層と垂直方向に固定しておく必要がある。
【００６１】また、以上はシールド型のＭＲヘッドにつ
いて説明したが、将来より高密度になるとシールドギャ
ップ１８のうちに絶縁膜１４，１１とＭＲ素子部１０９
を納めるのが困難であるので、縦型ＭＲヘッドなどのヨ
ーク型のＭＲヘッドも検討されている。この場合にも、
本発明は有効である。
いて説明したが、将来より高密度になるとシールドギャ
ップ１８のうちに絶縁膜１４，１１とＭＲ素子部１０９
を納めるのが困難であるので、縦型ＭＲヘッドなどのヨ
ーク型のＭＲヘッドも検討されている。この場合にも、
本発明は有効である。
【００６２】
【実施例】本発明の磁気抵抗効果素子および磁気抵抗効
果型ヘッドについて以下具体的な実施例を用いて説明す
る。
果型ヘッドについて以下具体的な実施例を用いて説明す
る。
【００６３】（実施例１）多室多元のスパッタ装置を用
いて、ターゲットとして、Ta, NiO, Ni0.8Fe0.2,Pt0.45
Mn0.55, α−Ｆｅ2Ｏ3、Ｃｏ、Cuを備えたスパッタ装置
を用い、真空チャンバー内を１×１０-8Ｔｏｒｒ以下ま
で排気した後、Ａｒガスを約０．８ｍＴｏｒｒになるよ
うに流しながら、ガラス基板上に、次に示すようにスパ
ッタリング法を用いて、図１（ａ）の構成のＭＲ素子を
作製した。カソードとしては、α−Ｆｅ2Ｏ3膜の場合に
はｒｆカソードを用い、その他の場合にはＤＣカソード
を用いた。以下、( )の中は膜厚をnm単位で示す。また
合金組成はターゲットの組成で示す。
いて、ターゲットとして、Ta, NiO, Ni0.8Fe0.2,Pt0.45
Mn0.55, α−Ｆｅ2Ｏ3、Ｃｏ、Cuを備えたスパッタ装置
を用い、真空チャンバー内を１×１０-8Ｔｏｒｒ以下ま
で排気した後、Ａｒガスを約０．８ｍＴｏｒｒになるよ
うに流しながら、ガラス基板上に、次に示すようにスパ
ッタリング法を用いて、図１（ａ）の構成のＭＲ素子を
作製した。カソードとしては、α−Ｆｅ2Ｏ3膜の場合に
はｒｆカソードを用い、その他の場合にはＤＣカソード
を用いた。以下、( )の中は膜厚をnm単位で示す。また
合金組成はターゲットの組成で示す。
【００６４】Ａｌ：Ta(5)/Ni0.80Fe0.20(7)/Co(1)/Cu
(2.5)/Co(2)/α−Ｆｅ2Ｏ3(t)/Pt0.45Mn0.55(30)/Ta(5) 成膜したＭＲ素子を真空中200kA/mの磁界中で３００C、
３０分間熱処理した。
(2.5)/Co(2)/α−Ｆｅ2Ｏ3(t)/Pt0.45Mn0.55(30)/Ta(5) 成膜したＭＲ素子を真空中200kA/mの磁界中で３００C、
３０分間熱処理した。
【００６５】このようにして作製したＭＲ素子の特性を
室温、直流４端子法にて最大４００ｋＡ／ｍ（５０００
Ｏｅ）の磁界を印加して評価した。その結果を表１に
示す。
室温、直流４端子法にて最大４００ｋＡ／ｍ（５０００
Ｏｅ）の磁界を印加して評価した。その結果を表１に
示す。
【００６６】
【表１】
【００６７】α−Ｆｅ2Ｏ3膜の膜厚が０（従来例）から
次第に増加していくに従い、MR比が増加する。
次第に増加していくに従い、MR比が増加する。
【００６８】これはこの膜の表面が平滑になりやすく、
鏡面反射効果が生じるために、MR比が増加したと考えら
れる。ｔが５０nmと厚くなりすぎた場合には、熱安定性
が低下するためにＭＲ比が低下する。また、ｔが２０ｎ
ｍ以下の時にはＨｕａには大きな変化はないが、２０ｎ
ｍ以上になると大きく低下する。これはα−Ｆｅ2Ｏ3の
膜厚が厚くなるとその特性が支配的となるためにＨｕａ
が低下すると考えられる。しかし、例えばα−Ｆｅ2Ｏ3
の膜厚が２０ｎｍの場合Ｈｕａの大きさはα−Ｆｅ2Ｏ3
だけの交換相互作用で決まっているのではなく、下地の
Ｐｔ−Ｍｎも寄与している。比較のためにＡ１と同じ方
法で、 Ａ２：Ta(5)/Ni0.80Fe0.20(7)/Co(1)/Cu(2.5)/Co(2)/α
−Ｆｅ2Ｏ3(２０)/Ta(5) 膜を作製すると、Ｈｕａの大きさは３０ｋＡ／ｍとＰｔ
−Ｍｎを形成したＡ１−８の試料に比べて大幅に低下し
た。
鏡面反射効果が生じるために、MR比が増加したと考えら
れる。ｔが５０nmと厚くなりすぎた場合には、熱安定性
が低下するためにＭＲ比が低下する。また、ｔが２０ｎ
ｍ以下の時にはＨｕａには大きな変化はないが、２０ｎ
ｍ以上になると大きく低下する。これはα−Ｆｅ2Ｏ3の
膜厚が厚くなるとその特性が支配的となるためにＨｕａ
が低下すると考えられる。しかし、例えばα−Ｆｅ2Ｏ3
の膜厚が２０ｎｍの場合Ｈｕａの大きさはα−Ｆｅ2Ｏ3
だけの交換相互作用で決まっているのではなく、下地の
Ｐｔ−Ｍｎも寄与している。比較のためにＡ１と同じ方
法で、 Ａ２：Ta(5)/Ni0.80Fe0.20(7)/Co(1)/Cu(2.5)/Co(2)/α
−Ｆｅ2Ｏ3(２０)/Ta(5) 膜を作製すると、Ｈｕａの大きさは３０ｋＡ／ｍとＰｔ
−Ｍｎを形成したＡ１−８の試料に比べて大幅に低下し
た。
【００６９】また、α−Ｆｅ2Ｏ3膜の組成について調べ
るために、Ｓｉ基板上に直接α−Ｆｅ2Ｏ3膜を約１００
ｎｍの厚み形成してＥＰＭＡで分析したところ、 Ｆｅ／Ｏ＝１／１．４２ であった。スパッタ圧力等の作製条件を変化させると、
この組成は多少変化したが、 Ｆｅ／Ｏ＝１／１．３５〜１／１．６ の範囲であればＭＲを増大させる効果があった。従って
この組成範囲では本発明は有効である。
るために、Ｓｉ基板上に直接α−Ｆｅ2Ｏ3膜を約１００
ｎｍの厚み形成してＥＰＭＡで分析したところ、 Ｆｅ／Ｏ＝１／１．４２ であった。スパッタ圧力等の作製条件を変化させると、
この組成は多少変化したが、 Ｆｅ／Ｏ＝１／１．３５〜１／１．６ の範囲であればＭＲを増大させる効果があった。従って
この組成範囲では本発明は有効である。
【００７０】次に本発明Ａ１−２〜８および比較例Ａ１
−１，９の膜をＭＲ素子９として用いて、図３に示すよ
うなＭＲヘッドを構成して、特性を評価した。この場
合、基板としてはＡｌ2Ｏ3−ＴｉＣ基板を用い、シール
ド１０、１５材にはＮｉ0.8Ｆｅ0.2合金を用い、シール
ドギャップ１１、１４にはＡｌ2Ｏ3を用いた。またハー
ドバイアス部１２にはＣｏ−Ｐｔ合金を用い、リード部
１３をＡｕで構成した。また、フリー層（第１の強磁性
膜３）の磁化容易軸の方向が検知すべき信号磁界方向と
垂直になるように、ピン層（第２の強磁性膜５）の磁化
容易軸の方向が検知すべき信号磁界方向と平行になるよ
うに磁性膜に異方性を付与した。この方法では、磁性膜
を成膜する際、膜面内で異方性を付与したい方向に、永
久磁石で磁界を付与して成膜した。これらのヘッドに約
４ｋＡ/ｍ（５０Ｏｅ）の交流信号磁界を印加して両ヘ
ッドの出力を評価した結果を表１に示す。この場合Ａ１
−１の出力を１として相対値で示す。本発明の実施例は
従来例Ａ１−１、Ａ１−９に比べて高出力であった。
−１，９の膜をＭＲ素子９として用いて、図３に示すよ
うなＭＲヘッドを構成して、特性を評価した。この場
合、基板としてはＡｌ2Ｏ3−ＴｉＣ基板を用い、シール
ド１０、１５材にはＮｉ0.8Ｆｅ0.2合金を用い、シール
ドギャップ１１、１４にはＡｌ2Ｏ3を用いた。またハー
ドバイアス部１２にはＣｏ−Ｐｔ合金を用い、リード部
１３をＡｕで構成した。また、フリー層（第１の強磁性
膜３）の磁化容易軸の方向が検知すべき信号磁界方向と
垂直になるように、ピン層（第２の強磁性膜５）の磁化
容易軸の方向が検知すべき信号磁界方向と平行になるよ
うに磁性膜に異方性を付与した。この方法では、磁性膜
を成膜する際、膜面内で異方性を付与したい方向に、永
久磁石で磁界を付与して成膜した。これらのヘッドに約
４ｋＡ/ｍ（５０Ｏｅ）の交流信号磁界を印加して両ヘ
ッドの出力を評価した結果を表１に示す。この場合Ａ１
−１の出力を１として相対値で示す。本発明の実施例は
従来例Ａ１−１、Ａ１−９に比べて高出力であった。
【００７１】（実施例２）図１（ｂ）の構成のＭＲ素子
を、実施例１と同様の方法で作製した。この場合、基板
１としてＳｉ基板を用い、酸化物反強磁性体としてＮｉ
Ｏ膜を用いた。以下にその構成を示す。
を、実施例１と同様の方法で作製した。この場合、基板
１としてＳｉ基板を用い、酸化物反強磁性体としてＮｉ
Ｏ膜を用いた。以下にその構成を示す。
【００７２】Ｂ１：Ｔａ（５）／Ｐｔ0.4Ｍｎ0.6（１
５）／ＮｉＯ（１）／Ｃｏ0.90Ｆｅ0. 10（２）／Ｃｕ
（２．１）／Ｃｏ0.90Ｆｅ0.10（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ
0.20（５）／Ｔａ（５） Ｂ２：Ｔａ（５）／Ｐｔ0.4Ｍｎ0.6（１５）／Ｃｏ0.90
Ｆｅ0.10（２）／Ｃｕ（２．１）／Ｃｏ0.90Ｆｅ
0.10（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.20（５）／Ｔａ（５） Ｂ３：Ｔａ（５）／ＮｉＯ（５０）／Ｃｏ0.90Ｆｅ0.10
（２）／Ｃｕ（２．１）／Ｃｏ0.90Ｆｅ0.10（１）／Ｎ
ｉ0.8Ｆｅ0.20（５）／Ｔａ（５） 実施例１と同様に熱処理した後、実施例１と同じ方法で
評価したところ以下の結果を得た。
５）／ＮｉＯ（１）／Ｃｏ0.90Ｆｅ0. 10（２）／Ｃｕ
（２．１）／Ｃｏ0.90Ｆｅ0.10（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ
0.20（５）／Ｔａ（５） Ｂ２：Ｔａ（５）／Ｐｔ0.4Ｍｎ0.6（１５）／Ｃｏ0.90
Ｆｅ0.10（２）／Ｃｕ（２．１）／Ｃｏ0.90Ｆｅ
0.10（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.20（５）／Ｔａ（５） Ｂ３：Ｔａ（５）／ＮｉＯ（５０）／Ｃｏ0.90Ｆｅ0.10
（２）／Ｃｕ（２．１）／Ｃｏ0.90Ｆｅ0.10（１）／Ｎ
ｉ0.8Ｆｅ0.20（５）／Ｔａ（５） 実施例１と同様に熱処理した後、実施例１と同じ方法で
評価したところ以下の結果を得た。
【００７３】
【表２】
【００７４】本発明の実施例Ｂ１は、比較例Ｂ２に比べ
て金属反強磁性体７とピン層５の界面に薄い酸化物反強
磁性体６としてＮｉＯ膜を含んでいるので、ＮｉＯ膜６
とピン層５の界面で電子が鏡面反射される確率が高く、
ＭＲ比が高い。また、NiO膜だけで反強磁性層を構成し
た場合（比較例Ｂ３）には熱安定性が低く、MR比が低
い。実施例Ｂ１と比較例Ｂ３で電子が反射される界面の
材料はＮｉＯ／Ｃｏ0.90Ｆｅ0.10と同じであるのに、Ｂ
３の方がＭＲ比が低くなる原因は、次のように考えられ
る。Ｂ３の構成ではＣｏ−Ｆｅ層（ピン層）にバイアス
磁界を有効に働かせるためにはＮｉＯの膜は50nm程度に
厚くなる。しかし、酸化物の膜厚が厚くなると表面粗さ
が増大し、界面での電子の鏡面反射率は低下する。その
ためにＢ３の膜のＭＲ比は低いと考えられる。
て金属反強磁性体７とピン層５の界面に薄い酸化物反強
磁性体６としてＮｉＯ膜を含んでいるので、ＮｉＯ膜６
とピン層５の界面で電子が鏡面反射される確率が高く、
ＭＲ比が高い。また、NiO膜だけで反強磁性層を構成し
た場合（比較例Ｂ３）には熱安定性が低く、MR比が低
い。実施例Ｂ１と比較例Ｂ３で電子が反射される界面の
材料はＮｉＯ／Ｃｏ0.90Ｆｅ0.10と同じであるのに、Ｂ
３の方がＭＲ比が低くなる原因は、次のように考えられ
る。Ｂ３の構成ではＣｏ−Ｆｅ層（ピン層）にバイアス
磁界を有効に働かせるためにはＮｉＯの膜は50nm程度に
厚くなる。しかし、酸化物の膜厚が厚くなると表面粗さ
が増大し、界面での電子の鏡面反射率は低下する。その
ためにＢ３の膜のＭＲ比は低いと考えられる。
【００７５】次に実施例Ｂ１と全く同様の方法で、図１
(b)の第２の強磁性層として間接結合膜を用いた以下の
構成のＭＲ素子を作成した。ただしこの場合、熱処理す
る際は４００ｋ/ｍ（５ｋＯｅ）の磁界を印可しながら
行った。
(b)の第２の強磁性層として間接結合膜を用いた以下の
構成のＭＲ素子を作成した。ただしこの場合、熱処理す
る際は４００ｋ/ｍ（５ｋＯｅ）の磁界を印可しながら
行った。
【００７６】Ｂ４：Ｔａ（５）／Ｐｔ0.4Ｍｎ0.6（１
５）／ＮｉＯ（１）／Ｃｏ0.90Ｆｅ0. 10（２）／Ｒｕ
（０．７）／Ｃｏ0.90Ｆｅ0.10（２）／Ｃｕ（２．１）
／Ｃｏ0. 90Ｆｅ0.10（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.20（５）／
Ｔａ（５） 上記ＭＲ素子の磁気抵抗変化を実施例１と同様の方法で
評価した。その結果は表２に示す。表２に示したよう
に、本発明の実施例Ｂ４は、間接交換結合膜を用いない
Ｂ１に比べて、ＭＲ比は低下するが大きなバイアス磁界
Ｈｕａを有しており、ピン層の磁界方向がより安定して
おりＭＲ素子として安定した動作が期待できる。
５）／ＮｉＯ（１）／Ｃｏ0.90Ｆｅ0. 10（２）／Ｒｕ
（０．７）／Ｃｏ0.90Ｆｅ0.10（２）／Ｃｕ（２．１）
／Ｃｏ0. 90Ｆｅ0.10（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.20（５）／
Ｔａ（５） 上記ＭＲ素子の磁気抵抗変化を実施例１と同様の方法で
評価した。その結果は表２に示す。表２に示したよう
に、本発明の実施例Ｂ４は、間接交換結合膜を用いない
Ｂ１に比べて、ＭＲ比は低下するが大きなバイアス磁界
Ｈｕａを有しており、ピン層の磁界方向がより安定して
おりＭＲ素子として安定した動作が期待できる。
【００７７】なお、以上は、間接交換結合膜に用いる磁
性層としてＣｏ−Ｆｅ合金を用いた場合について述べた
が、Ｃｏ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ合金もＣｏの代わりに用い
ることができる。またこのときの磁性層の膜厚は、１ｎ
ｍ以上４ｎｍ以下とするのがよい。また２つの磁性層の
膜厚は例に示すように少なくとも０．５ｎｍ以上異なっ
ているのがよい。これは、間接結合膜の役割としては、
単にバイアス磁界を大きくするためでなく、フリー層に
かかる種種の磁界、すなわち、ピン層よりのバイアス磁
界、測定電流による磁界等をキャンセルする役割もある
からである。間接交換結合膜に用いる非磁性層として
は、Ｂ４ではＲｕを用いたが、Ｉｒを用いることもでき
る。非磁性層の膜厚としては０．３ｎｍ以上１．２ｎｍ
以下とするのがよい。
性層としてＣｏ−Ｆｅ合金を用いた場合について述べた
が、Ｃｏ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ合金もＣｏの代わりに用い
ることができる。またこのときの磁性層の膜厚は、１ｎ
ｍ以上４ｎｍ以下とするのがよい。また２つの磁性層の
膜厚は例に示すように少なくとも０．５ｎｍ以上異なっ
ているのがよい。これは、間接結合膜の役割としては、
単にバイアス磁界を大きくするためでなく、フリー層に
かかる種種の磁界、すなわち、ピン層よりのバイアス磁
界、測定電流による磁界等をキャンセルする役割もある
からである。間接交換結合膜に用いる非磁性層として
は、Ｂ４ではＲｕを用いたが、Ｉｒを用いることもでき
る。非磁性層の膜厚としては０．３ｎｍ以上１．２ｎｍ
以下とするのがよい。
【００７８】（実施例３）図２（ａ）のタイプのＭＲ素
子Ｃ１を、実施例１と全く同様の方法で作製した。この
時基板としては、Ｓｉ（１００）基板を用い、高抵抗層
８としてＡｌ2Ｏ3を用い、酸化物反強磁性体としてα−
Ｆｅ2Ｏ3膜を用いた。また比較のために、高抵抗層また
は酸化物反強磁性体層を用いないＣ２−４膜も、その他
はＣ１と全く同様にして作製した。以下にその構成を示
す。
子Ｃ１を、実施例１と全く同様の方法で作製した。この
時基板としては、Ｓｉ（１００）基板を用い、高抵抗層
８としてＡｌ2Ｏ3を用い、酸化物反強磁性体としてα−
Ｆｅ2Ｏ3膜を用いた。また比較のために、高抵抗層また
は酸化物反強磁性体層を用いないＣ２−４膜も、その他
はＣ１と全く同様にして作製した。以下にその構成を示
す。
【００７９】Ｃ１：Ｔａ（３）／Ａｌ2Ｏ3（１）／Ｎｉ
0.68Ｆｅ0.20Ｃｏ0.12（５）／Ｃｏ（１）／Ｃｕ（２．
２）／Ｃｏ（２．５）／α−Ｆｅ2Ｏ3(１．５)／Ｉｒ
0.2Ｍｎ0.8（８）／Ｔａ（３） Ｃ２：Ｔａ（３）／Ｎｉ0.68Ｆｅ0.20Ｃｏ0.12（５）／
Ｃｏ（１）／Ｃｕ（２．２）／Ｃｏ（２．５）／Ｉｒ
0.2Ｍｎ0.8（８）／Ｔａ（３） Ｃ３：Ｔａ（３）／Ｎｉ0.68Ｆｅ0.20Ｃｏ0.12（５）／
Ｃｏ（１）／Ｃｕ（２．２）／Ｃｏ（２．５）／α−Ｆ
ｅ2Ｏ3(１．５)／Ｉｒ0.2Ｍｎ0.8（８）／Ｔａ（３） Ｃ４：Ｔａ（３）／Ａｌ2Ｏ3（１）／Ｎｉ0.68Ｆｅ0.20
Ｃｏ0.12（５）／Ｃｏ（１）／Ｃｕ（２．２）／Ｃｏ
（２．５）／Ｉｒ0.2Ｍｎ0.8（８）／Ｔａ（３） この膜を作製後、室温で実施例１と同様にしてＭＲ比を
測定した。その結果を表３に示す。
0.68Ｆｅ0.20Ｃｏ0.12（５）／Ｃｏ（１）／Ｃｕ（２．
２）／Ｃｏ（２．５）／α−Ｆｅ2Ｏ3(１．５)／Ｉｒ
0.2Ｍｎ0.8（８）／Ｔａ（３） Ｃ２：Ｔａ（３）／Ｎｉ0.68Ｆｅ0.20Ｃｏ0.12（５）／
Ｃｏ（１）／Ｃｕ（２．２）／Ｃｏ（２．５）／Ｉｒ
0.2Ｍｎ0.8（８）／Ｔａ（３） Ｃ３：Ｔａ（３）／Ｎｉ0.68Ｆｅ0.20Ｃｏ0.12（５）／
Ｃｏ（１）／Ｃｕ（２．２）／Ｃｏ（２．５）／α−Ｆ
ｅ2Ｏ3(１．５)／Ｉｒ0.2Ｍｎ0.8（８）／Ｔａ（３） Ｃ４：Ｔａ（３）／Ａｌ2Ｏ3（１）／Ｎｉ0.68Ｆｅ0.20
Ｃｏ0.12（５）／Ｃｏ（１）／Ｃｕ（２．２）／Ｃｏ
（２．５）／Ｉｒ0.2Ｍｎ0.8（８）／Ｔａ（３） この膜を作製後、室温で実施例１と同様にしてＭＲ比を
測定した。その結果を表３に示す。
【００８０】
【表３】
【００８１】表３から明らかなように本発明の実施例Ｃ
１は、従来例Ｃ２、Ｃ４と比べてＨｕａは遜色なく、Ｍ
Ｒ比は格段に大きくなっていることは明らかである。ま
たＣ３は、本発明の図１(a)の場合であるが、これに比
べてもＣ１はＭＲ比が大きい。この理由は、図２の構成
では、高抵抗層８を用いているため、電流が第１の強磁
性層３〜第２の強磁性層５の間を流れる際、伝導電子が
上下両面で鏡面反射されやすいため、上面だけで鏡面反
射されやすい図１(a)の場合に比べて大きなＭＲ比を示
すと考えられる。
１は、従来例Ｃ２、Ｃ４と比べてＨｕａは遜色なく、Ｍ
Ｒ比は格段に大きくなっていることは明らかである。ま
たＣ３は、本発明の図１(a)の場合であるが、これに比
べてもＣ１はＭＲ比が大きい。この理由は、図２の構成
では、高抵抗層８を用いているため、電流が第１の強磁
性層３〜第２の強磁性層５の間を流れる際、伝導電子が
上下両面で鏡面反射されやすいため、上面だけで鏡面反
射されやすい図１(a)の場合に比べて大きなＭＲ比を示
すと考えられる。
【００８２】次に実施例Ｃ１と全く同様の方法で、図２
(a)の第２の強磁性層として間接結合膜を用いた以下の
構成のＭＲ素子を作成した。
(a)の第２の強磁性層として間接結合膜を用いた以下の
構成のＭＲ素子を作成した。
【００８３】Ｃ５：Ｔａ（３）／Ａｌ2Ｏ3（１）／Ｎｉ
0.68Ｆｅ0.20Ｃｏ0.12（５）／Ｃｏ（１）／Ｃｕ（２．
２）／Ｃｏ（３）／Ｒｕ（０．７）／Ｃｏ（２）／α−
Ｆｅ 2Ｏ3(１．５)／Ｉｒ0.2Ｍｎ0.8（８）／Ｔａ（３） 上記ＭＲ素子の磁気抵抗変化を実施例Ｃ１と同様の方法
で評価した。その結果は表２に示す。表２に示したよう
に、本発明の実施例Ｃ５は、間接交換結合膜を用いない
Ｃ１に比べて、ＭＲ比は低下するが大きなバイアス磁界
Ｈｕａを有しており、ピン層の磁界方向がより安定して
おりＭＲ素子として安定した動作が期待できる。
0.68Ｆｅ0.20Ｃｏ0.12（５）／Ｃｏ（１）／Ｃｕ（２．
２）／Ｃｏ（３）／Ｒｕ（０．７）／Ｃｏ（２）／α−
Ｆｅ 2Ｏ3(１．５)／Ｉｒ0.2Ｍｎ0.8（８）／Ｔａ（３） 上記ＭＲ素子の磁気抵抗変化を実施例Ｃ１と同様の方法
で評価した。その結果は表２に示す。表２に示したよう
に、本発明の実施例Ｃ５は、間接交換結合膜を用いない
Ｃ１に比べて、ＭＲ比は低下するが大きなバイアス磁界
Ｈｕａを有しており、ピン層の磁界方向がより安定して
おりＭＲ素子として安定した動作が期待できる。
【００８４】なお、以上は、間接交換結合膜に用いる磁
性層としてＣｏを用いた場合について述べたが、Ｃｏ−
Ｆｅ合金、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ合金もＣｏの代わりに用い
ることができる。またこのときの磁性層の膜厚は、１ｎ
ｍ以上４ｎｍ以下とするのがよい。また２つの磁性層の
膜厚は例に示すように少なくとも０．５ｎｍ以上異なっ
ているのがよい。これは、間接結合膜の役割としては、
単にバイアス磁界を大きくするためでなく、フリー層に
かかる種種の磁界、すなわち、ピン層よりのバイアス磁
界、測定電流による磁界等をキャンセルする役割もある
からである。間接交換結合膜に用いる非磁性層として
は、Ｃ５ではＲｕを用いたが、Ｉｒを用いることもでき
る。非磁性層の膜厚としては０．３ｎｍ以上１．２ｎｍ
以下とするのがよい。
性層としてＣｏを用いた場合について述べたが、Ｃｏ−
Ｆｅ合金、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ合金もＣｏの代わりに用い
ることができる。またこのときの磁性層の膜厚は、１ｎ
ｍ以上４ｎｍ以下とするのがよい。また２つの磁性層の
膜厚は例に示すように少なくとも０．５ｎｍ以上異なっ
ているのがよい。これは、間接結合膜の役割としては、
単にバイアス磁界を大きくするためでなく、フリー層に
かかる種種の磁界、すなわち、ピン層よりのバイアス磁
界、測定電流による磁界等をキャンセルする役割もある
からである。間接交換結合膜に用いる非磁性層として
は、Ｃ５ではＲｕを用いたが、Ｉｒを用いることもでき
る。非磁性層の膜厚としては０．３ｎｍ以上１．２ｎｍ
以下とするのがよい。
【００８５】（実施例４）実施例１と同様の方法で、図
２（ｂ）に示すタイプのＭＲ素子を作製した。この時基
板としてはガラス基板を用いて、酸化物反強磁性体膜と
してはα−Ｆｅ2Ｏ3膜を、高抵抗層としてはAlN膜を用
いた。また、比較例として酸化物反強磁性体６および高
抵抗層８のないＤ２膜を作製した。
２（ｂ）に示すタイプのＭＲ素子を作製した。この時基
板としてはガラス基板を用いて、酸化物反強磁性体膜と
してはα−Ｆｅ2Ｏ3膜を、高抵抗層としてはAlN膜を用
いた。また、比較例として酸化物反強磁性体６および高
抵抗層８のないＤ２膜を作製した。
【００８６】Ｄ１：Ｔａ（５）／Ｐｔ0.42Ｍｎ0.58（２
０）／ＮｉＯ（１）／Ｃｏ0.5Ｆｅ0 .5（２）／Ｃｕ
（２）／Ｃｏ0.9Ｆｅ0.1（２）／Ｃｕ（１）／ＡｌＮ
（１）／Ｔａ（５） Ｄ２：Ｔａ（５）／Ｐｔ0.42Ｍｎ0.58（２０）／Ｃｏ
0.5Ｆｅ0.5（２）／Ｃｕ（２）／Ｃｏ0.9Ｆｅ0.1（２）
／Ｃｕ（１）／Ｔａ（５） Ｄ１，Ｄ２でＣｕ（１）の層は、フリー層の軟磁気特性
を改善するために用いた層である。
０）／ＮｉＯ（１）／Ｃｏ0.5Ｆｅ0 .5（２）／Ｃｕ
（２）／Ｃｏ0.9Ｆｅ0.1（２）／Ｃｕ（１）／ＡｌＮ
（１）／Ｔａ（５） Ｄ２：Ｔａ（５）／Ｐｔ0.42Ｍｎ0.58（２０）／Ｃｏ
0.5Ｆｅ0.5（２）／Ｃｕ（２）／Ｃｏ0.9Ｆｅ0.1（２）
／Ｃｕ（１）／Ｔａ（５） Ｄ１，Ｄ２でＣｕ（１）の層は、フリー層の軟磁気特性
を改善するために用いた層である。
【００８７】この膜を作製後、室温で実施例１と同様に
してＭＲ比を測定した。その結果を表４に示す。
してＭＲ比を測定した。その結果を表４に示す。
【００８８】
【表４】
【００８９】表４から明らかなように本発明の実施例Ｄ
１は、従来例Ｄ２と比べてＨｕａは変化なく、ＭＲ比は
格段に大きくなっていることは明らかである。
１は、従来例Ｄ２と比べてＨｕａは変化なく、ＭＲ比は
格段に大きくなっていることは明らかである。
【００９０】（実施例５）まず、Ｓｉ基板を様々な条件
でイオンビームを用いて表面処理し、表面粗さを変化さ
せた。この様にして処理したＳｉ基板上に実施例１と全
く同様の方法で、図３（ａ）のタイプの以下に示すＭＲ
素子を作製した。この場合、高抵抗層として、Ａｌ2Ｏ3
を用い、金属反射膜としてＡｇ、酸化物反強磁性体とし
てはα−Ｆｅ2Ｏ3膜を用いた。比較のため、高抵抗層、
金属反射膜、酸化物反強磁性体を用いない従来構成の試
料も作成した。
でイオンビームを用いて表面処理し、表面粗さを変化さ
せた。この様にして処理したＳｉ基板上に実施例１と全
く同様の方法で、図３（ａ）のタイプの以下に示すＭＲ
素子を作製した。この場合、高抵抗層として、Ａｌ2Ｏ3
を用い、金属反射膜としてＡｇ、酸化物反強磁性体とし
てはα−Ｆｅ2Ｏ3膜を用いた。比較のため、高抵抗層、
金属反射膜、酸化物反強磁性体を用いない従来構成の試
料も作成した。
【００９１】Ｅ１：Ｔａ（３）／Ａｌ2Ｏ3（１）/Ag(1)
／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2(3)／Ｃｏ（１）／Ｃｕ（２）／Ｃｏ
（２）／α−Ｆｅ2Ｏ3(１)／Ｉｒ0.2Ｍｎ0.8（８） Ｅ２：Ｔａ（３）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2(3)／Ｃｏ（１）／
Ｃｕ（２）／Ｃｏ（２）／Ｉｒ0.2Ｍｎ0.8（８） 作成した試料の表面粗さとＭＲ比を表５に示す。この場
合の表面粗さは、ＳＴＭ（Scanning Tunneling microsc
ope）を用いて評価した。１０ｍｍ角の試料の表面上
で、無作為に１０ｎｍ×１０ｎｍのエリアを１０カ所選
び、各エリアで最も高い点と低い点の差をそのエリアの
表面粗さとし、それを１０カ所で平均してその試料の表
面粗さとした。
／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2(3)／Ｃｏ（１）／Ｃｕ（２）／Ｃｏ
（２）／α−Ｆｅ2Ｏ3(１)／Ｉｒ0.2Ｍｎ0.8（８） Ｅ２：Ｔａ（３）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2(3)／Ｃｏ（１）／
Ｃｕ（２）／Ｃｏ（２）／Ｉｒ0.2Ｍｎ0.8（８） 作成した試料の表面粗さとＭＲ比を表５に示す。この場
合の表面粗さは、ＳＴＭ（Scanning Tunneling microsc
ope）を用いて評価した。１０ｍｍ角の試料の表面上
で、無作為に１０ｎｍ×１０ｎｍのエリアを１０カ所選
び、各エリアで最も高い点と低い点の差をそのエリアの
表面粗さとし、それを１０カ所で平均してその試料の表
面粗さとした。
【００９２】
【表５】
【００９３】表５の結果から、表面粗さが０．５ｎｍ以
下のものは大きなＭＲ比を示すことが分かる。表面の粗
さは層界面の粗さと関連しており、表面粗さが粗いもの
は、電子が散乱される層界面も粗いと考えられ、そのた
め電子の鏡面反射率が低下し、ＭＲ比が低下するものと
考えられる。
下のものは大きなＭＲ比を示すことが分かる。表面の粗
さは層界面の粗さと関連しており、表面粗さが粗いもの
は、電子が散乱される層界面も粗いと考えられ、そのた
め電子の鏡面反射率が低下し、ＭＲ比が低下するものと
考えられる。
【００９４】（実施例６）基板としてシリコン基板を用
い、まず、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下に基板前処理室を真
空排気した後、Ａｒガスを約４，５×１０- 4Ｔｏｒｒ
になるまで導入し、ＥＣＲイオン源を用いて、約１００
Ｖの加速電圧で、基板表面を約２０分クリーニングし
た。その後、基板を基板前処理室と連続した成膜室に移
して、実施例１と同様の方法を用いて、以下の組成のＭ
Ｒ素子を作製した。この場合、酸化物反強磁性体６とし
てＮｉＯ、高抵抗層８としてＡｌ2Ｏ3、金属反射膜９と
してＡｕ膜を用いた。また、軟磁性膜の特性を改善し、
金属反射膜の特性を効果的にするために、第１の強磁性
体と金属反射膜の界面に更にＣｕ層を導入した。比較の
ためにこれらがないものも作成した。
い、まず、２×１０-6Ｔｏｒｒ以下に基板前処理室を真
空排気した後、Ａｒガスを約４，５×１０- 4Ｔｏｒｒ
になるまで導入し、ＥＣＲイオン源を用いて、約１００
Ｖの加速電圧で、基板表面を約２０分クリーニングし
た。その後、基板を基板前処理室と連続した成膜室に移
して、実施例１と同様の方法を用いて、以下の組成のＭ
Ｒ素子を作製した。この場合、酸化物反強磁性体６とし
てＮｉＯ、高抵抗層８としてＡｌ2Ｏ3、金属反射膜９と
してＡｕ膜を用いた。また、軟磁性膜の特性を改善し、
金属反射膜の特性を効果的にするために、第１の強磁性
体と金属反射膜の界面に更にＣｕ層を導入した。比較の
ためにこれらがないものも作成した。
【００９５】Ｆ１：Ｔａ（５）／Ｐｔ0.42Ｍｎ0.58（２
０）／ＮｉＯ（１）／Ｃｏ（２）／Ｃｕ（２）／Ｃｏ
0.9Ｆｅ0.1（２）／Ｃｕ（１）／Ａｕ（０．４）／Ａｌ
2Ｏ3（１）／Ｔａ（５） Ｆ２：Ｔａ（５）／Ｐｔ0.42Ｍｎ0.58（２０）／ＮｉＯ
（１）／Ｃｏ（２）／Ｃｕ（２）／Ｃｏ0.9Ｆｅ
0.1（２）／Ａｕ（０．４）／Ａｌ2Ｏ3（１）／Ｔａ
（５） Ｆ３：Ｔａ（５）／Ｐｔ0.42Ｍｎ0.58（２０）／ＮｉＯ
（１）／Ｃｏ（２）／Ｃｕ（２）／Ｃｏ0.9Ｆｅ
0.1（２）／Ａｌ2Ｏ3（１）／Ｔａ（５） Ｆ４：Ｔａ（５）／Ｐｔ0.42Ｍｎ0.58（２０）／Ｃｏ
（２）／Ｃｕ（２）／Ｃｏ0.9Ｆｅ0.1（２）／Ｔａ
（５） 試料は真空中３ｋＯｅの磁界中で２８０Ｃに保持して３
時間熱処理し、室温で実施例１と同様の方法で評価し
た。その結果を表６に示す。
０）／ＮｉＯ（１）／Ｃｏ（２）／Ｃｕ（２）／Ｃｏ
0.9Ｆｅ0.1（２）／Ｃｕ（１）／Ａｕ（０．４）／Ａｌ
2Ｏ3（１）／Ｔａ（５） Ｆ２：Ｔａ（５）／Ｐｔ0.42Ｍｎ0.58（２０）／ＮｉＯ
（１）／Ｃｏ（２）／Ｃｕ（２）／Ｃｏ0.9Ｆｅ
0.1（２）／Ａｕ（０．４）／Ａｌ2Ｏ3（１）／Ｔａ
（５） Ｆ３：Ｔａ（５）／Ｐｔ0.42Ｍｎ0.58（２０）／ＮｉＯ
（１）／Ｃｏ（２）／Ｃｕ（２）／Ｃｏ0.9Ｆｅ
0.1（２）／Ａｌ2Ｏ3（１）／Ｔａ（５） Ｆ４：Ｔａ（５）／Ｐｔ0.42Ｍｎ0.58（２０）／Ｃｏ
（２）／Ｃｕ（２）／Ｃｏ0.9Ｆｅ0.1（２）／Ｔａ
（５） 試料は真空中３ｋＯｅの磁界中で２８０Ｃに保持して３
時間熱処理し、室温で実施例１と同様の方法で評価し
た。その結果を表６に示す。
【００９６】
【表６】
【００９７】以上、表６に示したように本発明の実施例
Ｆ１−Ｆ３は、従来例Ｆ４に比べてＭＲ比が大きい。ま
た、金属反射膜がないものＦ３に比べて金属反射膜を有
するＦ２はよりＭＲが高くなっている。これは、金属反
射膜により表面性が改善されるため、電子の鏡面反射効
果がより高くなるためと考えられる。また金属反射膜と
第１の強磁性層の間にＣｕ層を導入することにより、金
属反射膜の効果が増幅される。
Ｆ１−Ｆ３は、従来例Ｆ４に比べてＭＲ比が大きい。ま
た、金属反射膜がないものＦ３に比べて金属反射膜を有
するＦ２はよりＭＲが高くなっている。これは、金属反
射膜により表面性が改善されるため、電子の鏡面反射効
果がより高くなるためと考えられる。また金属反射膜と
第１の強磁性層の間にＣｕ層を導入することにより、金
属反射膜の効果が増幅される。
【００９８】次に実施例Ｆ１と全く同様の方法で、図２
(a)の第２の強磁性層として間接結合膜を用いた以下の
構成のＭＲ素子を作成した。ただし磁界中熱処理する
際、印可磁界は５ｋＯｅとした。
(a)の第２の強磁性層として間接結合膜を用いた以下の
構成のＭＲ素子を作成した。ただし磁界中熱処理する
際、印可磁界は５ｋＯｅとした。
【００９９】Ｆ５：Ｔａ（５）／Ｐｔ0.42Ｍｎ0.58（２
０）／ＮｉＯ（１）／Ｃｏ（２）／Ｒｕ（０．７）／Ｃ
ｏ（１）／Ｃｕ（２）／Ｃｏ0.9Ｆｅ0.1（２）／Ｃｕ
（１）／Ａｕ（０．４）／Ａｌ2Ｏ3（１）／Ｔａ（５） 上記ＭＲ素子の磁気抵抗変化を実施例Ｆ１と同様の方法
で評価した。その結果は表６に示す。表６に示したよう
に、本発明の実施例Ｆ５は、間接交換結合膜を用いない
Ｃ１に比べて、ＭＲ比は低下するが大きなバイアス磁界
Ｈｕａを有しており、ピン層の磁界方向がより安定して
おりＭＲ素子として安定した動作が期待できる。
０）／ＮｉＯ（１）／Ｃｏ（２）／Ｒｕ（０．７）／Ｃ
ｏ（１）／Ｃｕ（２）／Ｃｏ0.9Ｆｅ0.1（２）／Ｃｕ
（１）／Ａｕ（０．４）／Ａｌ2Ｏ3（１）／Ｔａ（５） 上記ＭＲ素子の磁気抵抗変化を実施例Ｆ１と同様の方法
で評価した。その結果は表６に示す。表６に示したよう
に、本発明の実施例Ｆ５は、間接交換結合膜を用いない
Ｃ１に比べて、ＭＲ比は低下するが大きなバイアス磁界
Ｈｕａを有しており、ピン層の磁界方向がより安定して
おりＭＲ素子として安定した動作が期待できる。
【０１００】なお、以上は、間接交換結合膜に用いる磁
性層としてＣｏを用いた場合について述べたが、Ｃｏ−
Ｆｅ合金、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ合金もＣｏの代わりに用い
ることができる。またこのときの磁性層の膜厚は、１ｎ
ｍ以上４ｎｍ以下とするのがよい。また２つの磁性層の
膜厚は例に示すように少なくとも０．５ｎｍ以上異なっ
ているのがよい。これは、間接結合膜の役割としては、
単にバイアス磁界を大きくするためでなく、フリー層に
かかる種種の磁界、すなわち、ピン層よりのバイアス磁
界、測定電流による磁界等をキャンセルする役割もある
からである。間接交換結合膜に用いる非磁性層として
は、Ｆ５ではＲｕを用いたが、Ｉｒを用いることもでき
る。非磁性層の膜厚としては０．３ｎｍ以上１．２ｎｍ
以下とするのがよい。
性層としてＣｏを用いた場合について述べたが、Ｃｏ−
Ｆｅ合金、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ合金もＣｏの代わりに用い
ることができる。またこのときの磁性層の膜厚は、１ｎ
ｍ以上４ｎｍ以下とするのがよい。また２つの磁性層の
膜厚は例に示すように少なくとも０．５ｎｍ以上異なっ
ているのがよい。これは、間接結合膜の役割としては、
単にバイアス磁界を大きくするためでなく、フリー層に
かかる種種の磁界、すなわち、ピン層よりのバイアス磁
界、測定電流による磁界等をキャンセルする役割もある
からである。間接交換結合膜に用いる非磁性層として
は、Ｆ５ではＲｕを用いたが、Ｉｒを用いることもでき
る。非磁性層の膜厚としては０．３ｎｍ以上１．２ｎｍ
以下とするのがよい。
【０１０１】
【発明の効果】以上示したように、本発明は、金属反強
磁性体の高い熱安定性をベースにして、表面の平滑な酸
化物反強磁性体を併せて用いて電子の鏡面反射効果を利
用しているので、優れた熱安定性と大きなＭＲ比を併せ
持つ磁気抵抗効果素子および磁気抵抗効果型ヘッドを提
供を可能とするものである。
磁性体の高い熱安定性をベースにして、表面の平滑な酸
化物反強磁性体を併せて用いて電子の鏡面反射効果を利
用しているので、優れた熱安定性と大きなＭＲ比を併せ
持つ磁気抵抗効果素子および磁気抵抗効果型ヘッドを提
供を可能とするものである。
【図１】本発明の磁気抵抗効果素子の断面の模式図
【図２】本発明の別の磁気抵抗効果素子の断面の模式図
【図３】本発明の別の磁気抵抗効果素子の断面の模式図
【図４】従来の磁気抵抗効果素子の断面の模式図
【図５】本発明の磁気抵抗効果型磁気ヘッドの断面図の
一例を示す図
一例を示す図
【図６】本発明のＭＲヘッドの立体図
【図７】本発明のＭＲヘッドと磁気ディスクの一断面図
【図８】本発明の記録ヘッド一体型ＭＲヘッドの一断面
図
図
【図９】本発明の別のＭＲヘッドの一断面図
１ 基板 ２ 下地膜 ３ 第１の強磁性層（フリー層） ４ 非磁性層 ５ 第２の強磁性層 ６ 酸化物反強磁性体層 ７ 金属反強磁性体層 ８ 高抵抗層 ９ 金属反射膜 １０ 下部シールド １１ 下部シールドギャップ １２ ハードバイアス部 １３ リード部 １４ 上部シールドギャップ １５ 上部シールド １６ 上部記録コア ４０ 記録ギャップ部 １０９ ＭＲ素子部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 43/08 Ｈ０１Ｌ 43/08 Ｂ Ｇ０１Ｒ 33/06 Ｒ (72)発明者 里見 三男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 榊間 博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2G017 AC01 AD55 AD63 AD65 5D034 BA05 BA15 5E049 AA01 AA04 AA07 AA09 AC00 AC05 BA06 BA12 CB02 DB04 DB12 EB06 GC01
Claims (26)
- 【請求項１】 第１の強磁性層、非磁性層、第２の強磁
性層、酸化物反強磁性体、金属反強磁性体が順次積層さ
れた構成の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項２】 酸化物反強磁性体が、電子のスピンの方
向を維持したまま伝導電子を反射しやすい性質を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項３】 酸化物反強磁性体の膜厚が0.4nm以上20n
m以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵
抗効果素子。 - 【請求項４】 酸化物反強磁性体の膜厚が0.4nm以上2nm
以下であることを特徴とする請求項３に記載の磁気抵抗
効果素子。 - 【請求項５】 酸化物反強磁性体がα−Ｆｅ2Ｏ3である
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項６】 酸化物反強磁性体がNiOであることを特
徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項７】 金属反強磁性体がIr-MnまたはPt-Mn合金
であることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果
素子。 - 【請求項８】 非磁性層がCuからなり、第１または第２
の強磁性層が、Fe,Ni,Coまたはその合金からなることを
特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項９】 第２の強磁性層が更に、非磁性層を介し
た１対の強磁性層からなることを特徴とする請求項１に
記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項１０】 強磁性層がCoまたはCo-Fe合金であ
り、非磁性層がRuまたはIrであることを特徴とする請求
項９に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項１１】 高抵抗層、第１の強磁性層、非磁性
層、第２の強磁性層、酸化物反強磁性体、金属反強磁性
体が順次積層された構成の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項１２】 高抵抗層および酸化物反強磁性体が、
電子のスピンの方向を維持したまま伝導電子を反射しや
すい性質を有することを特徴とする請求項１１に記載の
磁気抵抗効果素子。 - 【請求項１３】 酸化物反強磁性体の膜厚が0.4nm以上2
0nm以下であることを特徴とする請求項１１に記載の磁
気抵抗効果素子。 - 【請求項１４】 酸化物反強磁性体の膜厚が0.4nm以上2
nm以下であることを特徴とする請求項１３に記載の磁気
抵抗効果素子。 - 【請求項１５】 酸化物反強磁性体がα−Ｆｅ2Ｏ3であ
ることを特徴とする請求項１１に記載の磁気抵抗効果素
子。 - 【請求項１６】 酸化物反強磁性体がNiOであることを
特徴とする請求項１１に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項１７】 金属反強磁性体がIr-MnまたはPt-Mn合
金であることを特徴とする請求項１１に記載の磁気抵抗
効果素子。 - 【請求項１８】 非磁性層がCuからなり、第１または第
２の強磁性層が、Fe,Ni,Coまたはその合金からなること
を特徴とする請求項１１に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項１９】 第２の強磁性層が更に、非磁性層を介
した１対の強磁性層からなることを特徴とする請求項１
１に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項２０】 強磁性層がCoまたはCo-Fe合金であ
り、非磁性層がRuまたはIrであることを特徴とする請求
項１９に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項２１】 高抵抗層がAlの酸化物または窒化物で
あることを特徴とする請求項１１に記載の磁気抵抗効果
素子。 - 【請求項２２】 高抵抗層と第１の強磁性体の間に更に
金属鏡面反射層を設けることを特徴とする請求項１１に
記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項２３】 金属鏡面反射層がAuまたはAgを主成分
とすることを特徴とする請求項２２に記載の磁気抵抗効
果素子。 - 【請求項２４】 金属鏡面反射層と第１の強磁性体の間
に更に非磁性層を設けることを特徴とする請求項２２に
記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項２５】 非磁性層はCuを主成分とすることを特
徴とする請求項２４に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項２６】 請求項１、請求項９、請求項１１、請
求項２２または請求項２４のいずれかに記載の磁気抵抗
効果素子と、該第１の強磁性体の磁区制御するためのバ
イアス印可部を備えている磁気抵抗効果型ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11044397A JP2000242913A (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | 磁気抵抗効果素子および磁気抵抗効果型ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11044397A JP2000242913A (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | 磁気抵抗効果素子および磁気抵抗効果型ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000242913A true JP2000242913A (ja) | 2000-09-08 |
Family
ID=12690390
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11044397A Pending JP2000242913A (ja) | 1999-02-23 | 1999-02-23 | 磁気抵抗効果素子および磁気抵抗効果型ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000242913A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002076473A (ja) * | 2000-09-05 | 2002-03-15 | Toshiba Corp | 磁気抵抗効果素子、その製造方法及び製造装置並びに磁気再生装置 |
| WO2002050924A1 (fr) * | 2000-12-21 | 2002-06-27 | Fujitsu Limited | Dispositif magnetoresistant, tete magnetique et lecteur de disque magnetique |
| KR100448989B1 (ko) * | 2001-10-10 | 2004-09-18 | 한국과학기술연구원 | 열적 특성이 향상된 탑형 및 바톰형 스핀밸브 자기저항박막 및 그 제조방법 |
| WO2006049407A1 (en) | 2004-11-03 | 2006-05-11 | Korea Institute Of Science And Technology | Current induced magnetoresistance device |
| JP2020522119A (ja) * | 2018-04-17 | 2020-07-27 | コリア ユニバーシティ リサーチ アンド ビジネス ファウンデーションＫｏｒｅａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｎｄ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ | 磁気素子 |
-
1999
- 1999-02-23 JP JP11044397A patent/JP2000242913A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002076473A (ja) * | 2000-09-05 | 2002-03-15 | Toshiba Corp | 磁気抵抗効果素子、その製造方法及び製造装置並びに磁気再生装置 |
| WO2002050924A1 (fr) * | 2000-12-21 | 2002-06-27 | Fujitsu Limited | Dispositif magnetoresistant, tete magnetique et lecteur de disque magnetique |
| US7221547B2 (en) | 2000-12-21 | 2007-05-22 | Fujitsu Limited | Magnetoresistive effect element, a magnetic head, and a magnetic reproducing apparatus therewith |
| KR100448989B1 (ko) * | 2001-10-10 | 2004-09-18 | 한국과학기술연구원 | 열적 특성이 향상된 탑형 및 바톰형 스핀밸브 자기저항박막 및 그 제조방법 |
| WO2006049407A1 (en) | 2004-11-03 | 2006-05-11 | Korea Institute Of Science And Technology | Current induced magnetoresistance device |
| EP1810354A1 (en) * | 2004-11-03 | 2007-07-25 | Korea Institute of Science and Technology | Current induced magnetoresistance device |
| EP1810354A4 (en) * | 2004-11-03 | 2010-12-22 | Korea Inst Sci & Tech | ELECTRO-INDUCED MAGNET RESISTANCE DEVICE |
| JP2020522119A (ja) * | 2018-04-17 | 2020-07-27 | コリア ユニバーシティ リサーチ アンド ビジネス ファウンデーションＫｏｒｅａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ａｎｄ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ | 磁気素子 |
| US11163023B2 (en) | 2018-04-17 | 2021-11-02 | Korea University Research And Business Foundation | Magnetic device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5688380A (en) | Method of producing giant magnetoresistive material film and magnetic head | |
| EP0905802B1 (en) | Magnetoresistance effect device, magnetoresistance head and method for producing magnetoresistance effect device | |
| JP2778626B2 (ja) | 磁気抵抗効果膜及びその製造方法並びに磁気抵抗効果素子 | |
| JP3890893B2 (ja) | スピントンネル磁気抵抗効果膜及び素子及びそれを用いた磁気抵抗センサー、及び磁気装置及びその製造方法 | |
| EP0791915B1 (en) | Magnetoresistive device and magnetoresistive head | |
| US6258470B1 (en) | Exchange coupling film, magnetoresistance effect device, magnetoresistance effective head and method for producing exchange coupling film | |
| US5874886A (en) | Magnetoresistance effect element and magnetoresistance device | |
| EP1033764A2 (en) | Magnetoresistance effect element and method for producing the same, and magnetoresistance effect type head, magnetic recording apparatus, and magnetoresistance effect memory element | |
| JPH104226A (ja) | 磁性多層膜、磁気抵抗効果素子および磁気変換素子 | |
| JP2001168414A (ja) | スピンバルブ型薄膜磁気素子及び薄膜磁気ヘッド | |
| US6943041B2 (en) | Magnetoresistive element and method for producing the same, as well as magnetic head, magnetic memory and magnetic recording device using the same | |
| US6535362B2 (en) | Magnetoresistive device having a highly smooth metal reflective layer | |
| JPH10198927A (ja) | 磁気抵抗効果膜およびその製造方法 | |
| JP2001352112A (ja) | 磁気抵抗効果素子及び磁気抵抗効果型ヘッド | |
| JPH09205234A (ja) | 磁気抵抗効果素子及び磁気抵抗効果センサ | |
| JP2924819B2 (ja) | 磁気抵抗効果膜及びその製造方法 | |
| US6245450B1 (en) | Exchange coupling film magnetoresistance effect device magnetoresistance effective head and method for producing magnetoresistance effect device | |
| JP2000242913A (ja) | 磁気抵抗効果素子および磁気抵抗効果型ヘッド | |
| JP3135117B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果型ヘッドおよび磁気抵抗効果素子の製造方法 | |
| JP3137288B2 (ja) | 交換結合膜、磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果型ヘッドおよび磁気抵抗効果素子の製造方法 | |
| JP3092916B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子及び磁気抵抗効果型ヘッド | |
| KR100284734B1 (ko) | 교환 결합막, 자기저항 효과 소자, 자기저항 효과형 헤드 및 자기저항 효과 소자의 제조방법 | |
| JP2000276710A (ja) | 磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果型ヘッドおよび磁気抵抗効果型ヘッドを用いたハードディスク装置 | |
| JP3565484B2 (ja) | 交換結合膜、磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果型ヘッドおよび交換結合膜の製造方法 | |
| JPH11251141A (ja) | 高い交換結合磁場を有する積層膜および素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 7 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080817 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 8 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090817 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |