JP2001007420A - 磁気抵抗効果膜とこれを用いた磁気読取りセンサ - Google Patents
磁気抵抗効果膜とこれを用いた磁気読取りセンサInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スピンバルブ構成における固定磁性構造部
が、アモルファス磁性層を有する場合において、磁気抵
抗変化率の向上と耐熱性の改善を図る。 【解決手段】 規則系反強磁性層1と、これに接合され
る固定磁性構造部2と、非磁性導電層3と、少なくとも
1層以上の磁性層を有する自由磁性層部4とを有し、固
定磁性構造部2にアモルファス磁性層5を有する磁気抵
抗効果膜であって、そのアモルファス磁性層5と非磁性
導電層3との接合を結晶性強磁性中間層61を介在させ
る構成とする。
が、アモルファス磁性層を有する場合において、磁気抵
抗変化率の向上と耐熱性の改善を図る。 【解決手段】 規則系反強磁性層1と、これに接合され
る固定磁性構造部2と、非磁性導電層3と、少なくとも
1層以上の磁性層を有する自由磁性層部4とを有し、固
定磁性構造部2にアモルファス磁性層5を有する磁気抵
抗効果膜であって、そのアモルファス磁性層5と非磁性
導電層3との接合を結晶性強磁性中間層61を介在させ
る構成とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果膜お
よび磁気読取りセンサ、いわゆるスピンバルブ膜構成に
よる磁気抵抗効果膜とこれを用いた磁気読取りセンサに
関わる。
よび磁気読取りセンサ、いわゆるスピンバルブ膜構成に
よる磁気抵抗効果膜とこれを用いた磁気読取りセンサに
関わる。
【0002】
【従来の技術】従来、スピンバルブ膜における、反強磁
性層に接合する固定磁性層としては、一般にfcc構造
の結晶性強磁性材料のNiFe,CoFe,CoFeB
単層膜が用いられている。ところで、反強磁性層とし
て、規則系反強磁性体を用いるスピンバルブ膜では、規
則化変態のために高温の熱処理が必要とされる。ところ
が、従来のスピンバルブ膜では、この高温の熱処理によ
って磁気抵抗特性の線形応答性が低下し、これと同時に
層間絶縁層結合磁界Hfも増加するという問題があっ
た。規則系反強磁性層を用いるセンサは、特開平6−7
6247号公報に開示されている。
性層に接合する固定磁性層としては、一般にfcc構造
の結晶性強磁性材料のNiFe,CoFe,CoFeB
単層膜が用いられている。ところで、反強磁性層とし
て、規則系反強磁性体を用いるスピンバルブ膜では、規
則化変態のために高温の熱処理が必要とされる。ところ
が、従来のスピンバルブ膜では、この高温の熱処理によ
って磁気抵抗特性の線形応答性が低下し、これと同時に
層間絶縁層結合磁界Hfも増加するという問題があっ
た。規則系反強磁性層を用いるセンサは、特開平6−7
6247号公報に開示されている。
【0003】一方、固定磁性層としてアモルファス磁性
合金を用いた磁気抵抗効果膜が、特開平8−20303
5号公報に開示されている。これは、自由磁性層の軟磁
気特性を向上させることによって低磁界での磁気抵抗変
化率を高め、また耐熱性を向上させるというものであ
る。
合金を用いた磁気抵抗効果膜が、特開平8−20303
5号公報に開示されている。これは、自由磁性層の軟磁
気特性を向上させることによって低磁界での磁気抵抗変
化率を高め、また耐熱性を向上させるというものであ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明においては、反
強磁性層として、規則系反強磁性体が用いられ、また、
固定磁性構造部においてアモルファス磁性合金が用いら
れた構造による磁気抵抗効果膜において、その高温熱処
理によっても、充分高い磁気抵抗変化率(以下MR比と
いう)を確保し、かつ高い耐熱性を得ることができるよ
うにした磁気抵抗効果膜および磁気読取りセンサを提供
するものである。
強磁性層として、規則系反強磁性体が用いられ、また、
固定磁性構造部においてアモルファス磁性合金が用いら
れた構造による磁気抵抗効果膜において、その高温熱処
理によっても、充分高い磁気抵抗変化率(以下MR比と
いう)を確保し、かつ高い耐熱性を得ることができるよ
うにした磁気抵抗効果膜および磁気読取りセンサを提供
するものである。
【0005】すなわち、本発明においては、スピンバル
ブ型磁気抵抗効果膜と、この磁気抵抗効果膜によって感
磁部が構成された磁気読取りセンサであるが、この構成
において、そのスピンバルブ膜における固定磁性構造部
が、アモルファス磁性層を有する場合において、このア
モルファス磁性層と非磁性導電層との接合が、MR比、
および耐熱性に大きな影響を及ぼすことを究明し、これ
に基づいて、MR比、および耐熱性の改善を図った磁気
抵抗効果膜と、磁気読取りセンサを提供するものであ
る。
ブ型磁気抵抗効果膜と、この磁気抵抗効果膜によって感
磁部が構成された磁気読取りセンサであるが、この構成
において、そのスピンバルブ膜における固定磁性構造部
が、アモルファス磁性層を有する場合において、このア
モルファス磁性層と非磁性導電層との接合が、MR比、
および耐熱性に大きな影響を及ぼすことを究明し、これ
に基づいて、MR比、および耐熱性の改善を図った磁気
抵抗効果膜と、磁気読取りセンサを提供するものであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明による磁気抵抗効
果膜は、規則系反強磁性層と、これに接合される固定磁
性構造部と、非磁性導電層と、少なくとも1層以上の磁
性層を有する自由磁性層部とを有し、固定磁性構造部に
アモルファス磁性層を有する磁気抵抗効果膜であって、
その固定磁性構造部において結晶性強磁性中間層を設け
て、この結晶性強磁性中間層をアモルファス磁性層と非
磁性導電層との接合部に介在させる構成とする。
果膜は、規則系反強磁性層と、これに接合される固定磁
性構造部と、非磁性導電層と、少なくとも1層以上の磁
性層を有する自由磁性層部とを有し、固定磁性構造部に
アモルファス磁性層を有する磁気抵抗効果膜であって、
その固定磁性構造部において結晶性強磁性中間層を設け
て、この結晶性強磁性中間層をアモルファス磁性層と非
磁性導電層との接合部に介在させる構成とする。
【0007】また、本発明による磁気読取りセンサは、
感磁部を有し、この感磁部が、上述した本発明による磁
気抵抗効果膜を有する構成とする。
感磁部を有し、この感磁部が、上述した本発明による磁
気抵抗効果膜を有する構成とする。
【0008】上述したように、本発明による磁気抵抗効
果膜は、固定磁性構造部において、アモルファス磁性層
を有する構成とするものであるが、そのアモルファス磁
性層と非磁性導電層との接合を結晶性強磁性中間層を介
して接合する構成とすることによって、MR比、および
耐熱性の改善が図られることを確認した。そして、本発
明による磁気読取りセンサは、その感磁部を、上述の磁
気抵抗効果膜によってを構成することによって、磁気読
取りの感度と耐熱性の向上、したがって、信頼性を向上
させるものである。
果膜は、固定磁性構造部において、アモルファス磁性層
を有する構成とするものであるが、そのアモルファス磁
性層と非磁性導電層との接合を結晶性強磁性中間層を介
して接合する構成とすることによって、MR比、および
耐熱性の改善が図られることを確認した。そして、本発
明による磁気読取りセンサは、その感磁部を、上述の磁
気抵抗効果膜によってを構成することによって、磁気読
取りの感度と耐熱性の向上、したがって、信頼性を向上
させるものである。
【0009】
【発明の実施の形態】図1にその一実施形態の一例の概
略断面図を示すように、本発明による磁気抵抗効果膜1
1は、いわゆるスピンバルブ構成を有する、規則系反強
磁性層1と、これに接合される固定磁性構造部2と、非
磁性導電層3と、少なくとも1層以上の磁性層を有する
自由磁性層部4とを有し、その固定磁性構造部2が、ア
モルファス磁性層5を有する磁気抵抗効果膜であり、そ
のアモルファス磁性層5と非磁性導電層3との間に第1
の結晶性強磁性中間層61を介在させた構成とするもの
である。
略断面図を示すように、本発明による磁気抵抗効果膜1
1は、いわゆるスピンバルブ構成を有する、規則系反強
磁性層1と、これに接合される固定磁性構造部2と、非
磁性導電層3と、少なくとも1層以上の磁性層を有する
自由磁性層部4とを有し、その固定磁性構造部2が、ア
モルファス磁性層5を有する磁気抵抗効果膜であり、そ
のアモルファス磁性層5と非磁性導電層3との間に第1
の結晶性強磁性中間層61を介在させた構成とするもの
である。
【0010】また、図2に他の一実施形態の一例の概略
断面図を示すように、上述の構成において、更に、その
固定磁性構造部2において、アモルファス磁性層5が、
第2の結晶性強磁性中間層62を介して規則系反強磁性
層1に接合された構成とする。図2において、図1と対
応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
断面図を示すように、上述の構成において、更に、その
固定磁性構造部2において、アモルファス磁性層5が、
第2の結晶性強磁性中間層62を介して規則系反強磁性
層1に接合された構成とする。図2において、図1と対
応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【0011】アモルファス磁性層5は、Coを含む磁性
合金、例えばCoFeB,CoFeZr,CoZrT
a,CoZrNb,CoNb,CoZr,CoTa,C
oNbTaの少なくとも1つ以上によることができる。
合金、例えばCoFeB,CoFeZr,CoZrT
a,CoZrNb,CoNb,CoZr,CoTa,C
oNbTaの少なくとも1つ以上によることができる。
【0012】また、第1および第2の結晶性強磁性中間
層61および62は、NiFe,Co,CoFeを主成
分例えば95重量%以上含む結晶性強磁性層によって構
成することができる。
層61および62は、NiFe,Co,CoFeを主成
分例えば95重量%以上含む結晶性強磁性層によって構
成することができる。
【0013】また、必要に応じて固定磁性構造部2の、
アモルファス磁性層5と第1の結晶性強磁性中間層61
との間に非磁性結合層を挿入することができる。
アモルファス磁性層5と第1の結晶性強磁性中間層61
との間に非磁性結合層を挿入することができる。
【0014】規則系反強磁性層は、例えばPtMn,N
iMn,IrMn,PdMn,PdPtMn,RhMn
の少なくとも1つ以上によって構成することができる。
iMn,IrMn,PdMn,PdPtMn,RhMn
の少なくとも1つ以上によって構成することができる。
【0015】また、アモルファス磁性層と第1の結晶性
強磁性中間層との膜厚比は、1対3とすることが好まし
い。
強磁性中間層との膜厚比は、1対3とすることが好まし
い。
【0016】上述した各層の形成は、周知の形成方法、
例えばスパッタリングによって成膜することができる。
例えばスパッタリングによって成膜することができる。
【0017】また、本発明による感磁部を有する磁気読
取りセンサは、図3にその一実施形態の一例の斜視図を
示すように、例えば各種磁気記録媒体に対する再生ヘッ
ド部RH等として構成することができるものであり、そ
の感磁部31が、上述した本発明による磁気抵抗効果膜
11によって構成されるものである。
取りセンサは、図3にその一実施形態の一例の斜視図を
示すように、例えば各種磁気記録媒体に対する再生ヘッ
ド部RH等として構成することができるものであり、そ
の感磁部31が、上述した本発明による磁気抵抗効果膜
11によって構成されるものである。
【0018】本発明による磁気抵抗効果膜の実施例を説
明するが、本発明は、この実施例に限定されるものでは
ない。 〔実施例1〕この実施例においては、図1に示すよう
に、ガラス基板12上に、厚さ5nmのTaによる下地
層13を形成し、この上に自由磁性層部4として、厚さ
3.8nmのNiFeによる磁性層41と、厚さ2.0
nmのCoFeによる磁性層42とを形成し、この上
に、厚さ2.5nmのCuによる非磁性導電層3を形成
した。そして、この上に、厚さ1.1nmの結晶性Co
Feによる第1の結晶性強磁性中間層61と、厚さ1.
1nmのCoFeZrによるアモルファス磁性層5によ
る固定磁性構造部2を形成し、この上に厚さ20nmの
PtMnによる規則系反強磁性層1を形成し、その上に
厚さ10nmのTaによる表面保護等を行う表面層14
を形成した。すなわち、基板/Ta/NiFe/CoF
e/Cu/CoFe/CoFeZr/PtMn/Taの
構成とした。そして、これら各層の形成は、スパッタリ
ングによった。
明するが、本発明は、この実施例に限定されるものでは
ない。 〔実施例1〕この実施例においては、図1に示すよう
に、ガラス基板12上に、厚さ5nmのTaによる下地
層13を形成し、この上に自由磁性層部4として、厚さ
3.8nmのNiFeによる磁性層41と、厚さ2.0
nmのCoFeによる磁性層42とを形成し、この上
に、厚さ2.5nmのCuによる非磁性導電層3を形成
した。そして、この上に、厚さ1.1nmの結晶性Co
Feによる第1の結晶性強磁性中間層61と、厚さ1.
1nmのCoFeZrによるアモルファス磁性層5によ
る固定磁性構造部2を形成し、この上に厚さ20nmの
PtMnによる規則系反強磁性層1を形成し、その上に
厚さ10nmのTaによる表面保護等を行う表面層14
を形成した。すなわち、基板/Ta/NiFe/CoF
e/Cu/CoFe/CoFeZr/PtMn/Taの
構成とした。そして、これら各層の形成は、スパッタリ
ングによった。
【0019】この実施例1の磁気抵抗効果膜による同一
試料に関して、順次265℃、280℃、295℃、3
10℃および325℃の熱処理を行い各熱処理後におい
て、磁気抵抗変化率MR比と、層間結合磁界Hfとを測
定した結果を、図4Aおよび図5Aにそれぞれ■印でプ
ロットして示した。
試料に関して、順次265℃、280℃、295℃、3
10℃および325℃の熱処理を行い各熱処理後におい
て、磁気抵抗変化率MR比と、層間結合磁界Hfとを測
定した結果を、図4Aおよび図5Aにそれぞれ■印でプ
ロットして示した。
【0020】〔実施例2〕実施例1における固定磁性構
造部2を構成したCoFeZrによるアモルファス磁性
層5に換えて厚さ1.1nmのCoZrTaによるアモ
ルファス磁性層5を用いて構成した。そのほかの構成
は、実施例1と同様の構成とした。すなわち、この実施
例2における構成は、基板/Ta/NiFe/CoFe
/Cu/CoFe/CoZrTa/PtMn/Taの構
成とした。
造部2を構成したCoFeZrによるアモルファス磁性
層5に換えて厚さ1.1nmのCoZrTaによるアモ
ルファス磁性層5を用いて構成した。そのほかの構成
は、実施例1と同様の構成とした。すなわち、この実施
例2における構成は、基板/Ta/NiFe/CoFe
/Cu/CoFe/CoZrTa/PtMn/Taの構
成とした。
【0021】この実施例2の磁気抵抗効果膜において、
同一試料に関して、順次265℃、280℃、295
℃、310℃および325℃の熱処理を行い各熱処理後
において、磁気抵抗変化率MR比と、層間結合磁界Hf
とを測定した結果を、図4Bおよび図5Bにそれぞれ■
印でプロットして示した。
同一試料に関して、順次265℃、280℃、295
℃、310℃および325℃の熱処理を行い各熱処理後
において、磁気抵抗変化率MR比と、層間結合磁界Hf
とを測定した結果を、図4Bおよび図5Bにそれぞれ■
印でプロットして示した。
【0022】〔実施例3〕実施例1における固定磁性構
造部2を構成したCoFeZrによるアモルファス磁性
層5に換えて厚さ1.1nmのCoFeBによるアモル
ファス磁性層5を用いて構成した。そのほかの構成は、
実施例1と同様の構成とした。すなわち、この実施例2
における構成は、基板/Ta/NiFe/CoFe/C
u/CoFe/CoFeB/PtMn/Taの構成とし
た。
造部2を構成したCoFeZrによるアモルファス磁性
層5に換えて厚さ1.1nmのCoFeBによるアモル
ファス磁性層5を用いて構成した。そのほかの構成は、
実施例1と同様の構成とした。すなわち、この実施例2
における構成は、基板/Ta/NiFe/CoFe/C
u/CoFe/CoFeB/PtMn/Taの構成とし
た。
【0023】この実施例3の磁気抵抗効果膜において、
同一試料に関して、順次265℃、280℃、295
℃、310℃の熱処理を行い各熱処理後において、磁気
抵抗変化率MR比と、層間結合磁界Hfとを測定した結
果を、図4Cおよび図5Cにそれぞれ■印でプロットし
て示した。
同一試料に関して、順次265℃、280℃、295
℃、310℃の熱処理を行い各熱処理後において、磁気
抵抗変化率MR比と、層間結合磁界Hfとを測定した結
果を、図4Cおよび図5Cにそれぞれ■印でプロットし
て示した。
【0024】〔比較例1〕実施例1における構成におい
て、固定磁性構造部2を、厚さ2.2nmのCoFeの
みによって構成したほかは、実施例1と同様の構成とし
た。すなわち、この比較例1における構成は、基板/T
a/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/PtMn/
Taの構成とした。
て、固定磁性構造部2を、厚さ2.2nmのCoFeの
みによって構成したほかは、実施例1と同様の構成とし
た。すなわち、この比較例1における構成は、基板/T
a/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/PtMn/
Taの構成とした。
【0025】この比較例1の磁気抵抗効果膜において、
同一試料に関して、順次265℃、280℃、295
℃、310℃の熱処理を行い各熱処理後において、磁気
抵抗変化率MR比と、層間結合磁界Hfとを測定した結
果を、図4A〜Cおよび図5A〜Cにそれぞれ○印でプ
ロットして示した。
同一試料に関して、順次265℃、280℃、295
℃、310℃の熱処理を行い各熱処理後において、磁気
抵抗変化率MR比と、層間結合磁界Hfとを測定した結
果を、図4A〜Cおよび図5A〜Cにそれぞれ○印でプ
ロットして示した。
【0026】〔比較例2〕実施例1における固定磁性構
造部2を構成した第1の結晶性強磁性中間層61を排除
した構成とした。すなわち、この比較例2における構成
は、基板/Ta/NiFe/CoFe/Cu/CoFe
Zr/PtMn/Taの構成とした。
造部2を構成した第1の結晶性強磁性中間層61を排除
した構成とした。すなわち、この比較例2における構成
は、基板/Ta/NiFe/CoFe/Cu/CoFe
Zr/PtMn/Taの構成とした。
【0027】この比較例2の磁気抵抗効果膜において、
同一試料に関して、順次265℃、280℃、295
℃、310℃および325℃の熱処理を行い各熱処理後
において、磁気抵抗変化率MR比と、層間結合磁界Hf
とを測定した結果を、図4Aおよび図5Aにそれぞれ□
印でプロットして示した。
同一試料に関して、順次265℃、280℃、295
℃、310℃および325℃の熱処理を行い各熱処理後
において、磁気抵抗変化率MR比と、層間結合磁界Hf
とを測定した結果を、図4Aおよび図5Aにそれぞれ□
印でプロットして示した。
【0028】〔比較例3〕実施例2における固定磁性構
造部2を構成した第1の結晶性強磁性中間層61を排除
した構成とした。すなわち、この比較例3における構成
は、基板/Ta/NiFe/CoFe/Cu/CoZr
Ta/PtMn/Taの構成とした。
造部2を構成した第1の結晶性強磁性中間層61を排除
した構成とした。すなわち、この比較例3における構成
は、基板/Ta/NiFe/CoFe/Cu/CoZr
Ta/PtMn/Taの構成とした。
【0029】この比較例3の磁気抵抗効果膜において、
同一試料に関して、順次265℃、280℃、295
℃、310℃および325℃の熱処理を行い各熱処理後
において、磁気抵抗変化率MR比と、層間結合磁界Hf
とを測定した結果を、図4Bおよび図5Bにそれぞれ□
印でプロットして示した。
同一試料に関して、順次265℃、280℃、295
℃、310℃および325℃の熱処理を行い各熱処理後
において、磁気抵抗変化率MR比と、層間結合磁界Hf
とを測定した結果を、図4Bおよび図5Bにそれぞれ□
印でプロットして示した。
【0030】〔比較例4〕実施例3における固定磁性構
造部2を構成した第1の結晶性強磁性中間層61を排除
した構成とした。すなわち、この比較例4における構成
は、基板/Ta/NiFe/CoFe/Cu/CoFe
B/PtMn/Taの構成とした。
造部2を構成した第1の結晶性強磁性中間層61を排除
した構成とした。すなわち、この比較例4における構成
は、基板/Ta/NiFe/CoFe/Cu/CoFe
B/PtMn/Taの構成とした。
【0031】この比較例4の磁気抵抗効果膜において、
同一試料に関して、順次265℃、280℃、295
℃、310℃の熱処理を行い各熱処理後において、磁気
抵抗変化率MR比と、層間結合磁界Hfとを測定した結
果を、図4Cおよび図5Cにそれぞれ□印でプロットし
て示した。
同一試料に関して、順次265℃、280℃、295
℃、310℃の熱処理を行い各熱処理後において、磁気
抵抗変化率MR比と、層間結合磁界Hfとを測定した結
果を、図4Cおよび図5Cにそれぞれ□印でプロットし
て示した。
【0032】尚、MRの測定においては、325℃の熱
処理に関しては、測定を行わなかった。図4および図5
より明らかなように、固定磁性構造部2おいて、アモル
ファス磁性層5を設けない比較例1においては、265
℃程度もしくはそれより低い温度の熱処理では8%程度
の高いMR比と、10〔Oe〕以下の低いHfを示して
いるが、熱処理温度の上昇とともにMR比が著しく低下
し、Hfが急激に増加し60〔Oe〕という高い値を示
す。
処理に関しては、測定を行わなかった。図4および図5
より明らかなように、固定磁性構造部2おいて、アモル
ファス磁性層5を設けない比較例1においては、265
℃程度もしくはそれより低い温度の熱処理では8%程度
の高いMR比と、10〔Oe〕以下の低いHfを示して
いるが、熱処理温度の上昇とともにMR比が著しく低下
し、Hfが急激に増加し60〔Oe〕という高い値を示
す。
【0033】また、比較例2〜4の、結晶性強磁性中間
層を設けていない磁気抵抗効果膜は、300℃程度の高
温熱処理においても、MR比およびHfに関して急激な
変化がみられず、耐熱性にすぐれているものの、MR比
が、4.5%、3.3%、7%という低い値を示す。
層を設けていない磁気抵抗効果膜は、300℃程度の高
温熱処理においても、MR比およびHfに関して急激な
変化がみられず、耐熱性にすぐれているものの、MR比
が、4.5%、3.3%、7%という低い値を示す。
【0034】これに対し、固定磁性構造部2のアモルフ
ァス磁性層5と非磁性導電層3との間にCoFeによる
第1の結晶性強磁性中間層61を接合した本発明構成に
よるときは、300℃程度の高温熱処理においても、M
R比の顕著な現象がみられず、また、Hfの急激な増加
も観察されなかった。すなわち、本発明による磁気抵抗
効果膜は、耐熱性にすぐれていることが分かる。そし
て、このときのMR比は、6.5%,6.8%および
7.8%程度を示し、結晶性強磁性中間層61を設けて
いない比較例2〜3に比して高いMR比を示している。
すなわち、本発明による磁気抵抗効果膜は、耐熱性にす
ぐれ、同時に高いMR比を得ることができる。
ァス磁性層5と非磁性導電層3との間にCoFeによる
第1の結晶性強磁性中間層61を接合した本発明構成に
よるときは、300℃程度の高温熱処理においても、M
R比の顕著な現象がみられず、また、Hfの急激な増加
も観察されなかった。すなわち、本発明による磁気抵抗
効果膜は、耐熱性にすぐれていることが分かる。そし
て、このときのMR比は、6.5%,6.8%および
7.8%程度を示し、結晶性強磁性中間層61を設けて
いない比較例2〜3に比して高いMR比を示している。
すなわち、本発明による磁気抵抗効果膜は、耐熱性にす
ぐれ、同時に高いMR比を得ることができる。
【0035】〔実施例4〕実施例3の構成において、そ
の固定磁性構造部2を構成する、CoFeによる結晶性
強磁性中間層61と、CoFeBによるアモルファス磁
性層5との各厚さの比を、4:0、3:1、2:2、
1:3および0:4(すなわち、結晶性強磁性中間層な
し)に変化させたときの、MR比と、Hfに係わるそれ
ぞれの熱処理温度依存性を測定した結果を、図6および
図7に示す。図6および図7において、●印は、265
℃の場合、■印は280℃の場合、黒塗り△印は、29
5℃の場合、○印は、310℃の場合のそれぞれの測定
結果をプロットしたものである。図6および図7から、
その結晶性強磁性中間層とアモルファス磁性層の厚さの
比を選定することによって、MR比およびHfの温度依
存性を制御することができることが分かり、その厚さの
比が、3.1程度において、熱処理温度が265℃〜2
95℃において、MR比が約8%という高い値を示し、
Hfも295℃程度までは、低い値を示している。
の固定磁性構造部2を構成する、CoFeによる結晶性
強磁性中間層61と、CoFeBによるアモルファス磁
性層5との各厚さの比を、4:0、3:1、2:2、
1:3および0:4(すなわち、結晶性強磁性中間層な
し)に変化させたときの、MR比と、Hfに係わるそれ
ぞれの熱処理温度依存性を測定した結果を、図6および
図7に示す。図6および図7において、●印は、265
℃の場合、■印は280℃の場合、黒塗り△印は、29
5℃の場合、○印は、310℃の場合のそれぞれの測定
結果をプロットしたものである。図6および図7から、
その結晶性強磁性中間層とアモルファス磁性層の厚さの
比を選定することによって、MR比およびHfの温度依
存性を制御することができることが分かり、その厚さの
比が、3.1程度において、熱処理温度が265℃〜2
95℃において、MR比が約8%という高い値を示し、
Hfも295℃程度までは、低い値を示している。
【0036】〔実施例5〕この実施例においては、図2
にその概略断面図を示した構成とした場合で、この場
合、その固定磁性構造部2を、第1の結晶性強磁性中間
層61とアモルファス磁性層5と第2の結晶性強磁性中
間層62とによる構成とした場合で、第1の結晶性強磁
性中間層61を結晶性CoFe層によって、アモルファ
ス磁性層5をCoFeB層によって、第2の結晶性強磁
性中間層62を結晶性NiFe層による構成とし、他の
構成は実施例1と同様の構成とした場合である。すなわ
ち基板/Ta/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/
CoFeB/NiFe/PtMn/Taの構成とした。
にその概略断面図を示した構成とした場合で、この場
合、その固定磁性構造部2を、第1の結晶性強磁性中間
層61とアモルファス磁性層5と第2の結晶性強磁性中
間層62とによる構成とした場合で、第1の結晶性強磁
性中間層61を結晶性CoFe層によって、アモルファ
ス磁性層5をCoFeB層によって、第2の結晶性強磁
性中間層62を結晶性NiFe層による構成とし、他の
構成は実施例1と同様の構成とした場合である。すなわ
ち基板/Ta/NiFe/CoFe/Cu/CoFe/
CoFeB/NiFe/PtMn/Taの構成とした。
【0037】そして、この構成において、第1の結晶性
強磁性中間層61(CoFe)と、アモルファス磁性層
5(CoFeB)と、第2の結晶性強磁性中間層62
(NiFe)の各厚さの比を、2:1:1、1:2:
1、1:1:2および4:0:0(第1の結晶性強磁性
中間層61のみとした場合)について、熱処理温度に対
するMR比とHfとの測定結果を図8および図9に示
す。図8および図9において、■印はその厚さの比を
2:1:1とした場合、◆印は1:2:1とした場合、
黒塗り△印は1:1:2とした場合、○印は4:0:0
とした場合である。
強磁性中間層61(CoFe)と、アモルファス磁性層
5(CoFeB)と、第2の結晶性強磁性中間層62
(NiFe)の各厚さの比を、2:1:1、1:2:
1、1:1:2および4:0:0(第1の結晶性強磁性
中間層61のみとした場合)について、熱処理温度に対
するMR比とHfとの測定結果を図8および図9に示
す。図8および図9において、■印はその厚さの比を
2:1:1とした場合、◆印は1:2:1とした場合、
黒塗り△印は1:1:2とした場合、○印は4:0:0
とした場合である。
【0038】このように、第2の結晶性強磁性中間層6
2を設ける場合においても、耐熱性の向上が図られる。
2を設ける場合においても、耐熱性の向上が図られる。
【0039】上述したように、本発明による磁気抵抗効
果膜は、MR比を高めつつ、且つ耐熱性の向上が図られ
る。
果膜は、MR比を高めつつ、且つ耐熱性の向上が図られ
る。
【0040】また、本発明による磁気抵抗効果膜11の
他の実施形態としては、その固定磁性構造部2にあっ
て、そのアモルファス磁性層5と結晶性強磁性中間層6
1あるいは62との間に非磁性結合層としての例えばR
u層を挿入し、両者の磁化を分離する構成とすることも
できる。すなわち例えば、上述した実施例1の構成に適
用する場合においては、基板/Ta/NiFe/CoF
e/Cu/CoFe/Ru/CoFeZr/PtMn/
Taの構成とすることができる。
他の実施形態としては、その固定磁性構造部2にあっ
て、そのアモルファス磁性層5と結晶性強磁性中間層6
1あるいは62との間に非磁性結合層としての例えばR
u層を挿入し、両者の磁化を分離する構成とすることも
できる。すなわち例えば、上述した実施例1の構成に適
用する場合においては、基板/Ta/NiFe/CoF
e/Cu/CoFe/Ru/CoFeZr/PtMn/
Taの構成とすることができる。
【0041】尚、本発明による磁気抵抗効果膜11は、
上述した実施形態および実施例に限られるものではな
い。例えば上述した各例においては、基板12を自由磁
性層部4側に配置した場合であるが、言うまでもなく、
基板12を規則系反強磁性層側に配置した構成とするこ
ともできる。
上述した実施形態および実施例に限られるものではな
い。例えば上述した各例においては、基板12を自由磁
性層部4側に配置した場合であるが、言うまでもなく、
基板12を規則系反強磁性層側に配置した構成とするこ
ともできる。
【0042】そして、上述したように、本発明による磁
気抵抗効果膜は、MR比を高めつつ、且つ耐熱性の向上
が図られることから、この磁気抵抗効果膜を、磁気読取
りセンサ例えば磁気記録媒体に対する再生ヘッド等にお
ける感磁部として構成するときは、高い再生感度を得る
ことができる。
気抵抗効果膜は、MR比を高めつつ、且つ耐熱性の向上
が図られることから、この磁気抵抗効果膜を、磁気読取
りセンサ例えば磁気記録媒体に対する再生ヘッド等にお
ける感磁部として構成するときは、高い再生感度を得る
ことができる。
【0043】本発明による磁気読取りセンサの一実施形
態の一例を図3を参照して説明する。この例において
は、本発明による磁気読取りセンサ、すなわち磁気抵抗
効果型の再生ヘッド部RHと、誘導型薄膜記録ヘッド部
WHとを有する記録再生ヘッドを構成する複合構成とし
た場合例示しているが、再生ヘッドのみによる構成とす
ることもできる。
態の一例を図3を参照して説明する。この例において
は、本発明による磁気読取りセンサ、すなわち磁気抵抗
効果型の再生ヘッド部RHと、誘導型薄膜記録ヘッド部
WHとを有する記録再生ヘッドを構成する複合構成とし
た場合例示しているが、再生ヘッドのみによる構成とす
ることもできる。
【0044】図3に示す例においては、磁性体による基
板12上に、これが導電性を有する場合は、絶縁層32
を介して本発明による磁気抵抗効果膜11による感磁部
31が形成される。この感磁部31の両端には電極33
が被着され、この上に更に絶縁層32を介して磁性体基
板34が接合されてスピンバルブ型の磁気抵抗効果型再
生ヘッド部RHが構成される。
板12上に、これが導電性を有する場合は、絶縁層32
を介して本発明による磁気抵抗効果膜11による感磁部
31が形成される。この感磁部31の両端には電極33
が被着され、この上に更に絶縁層32を介して磁性体基
板34が接合されてスピンバルブ型の磁気抵抗効果型再
生ヘッド部RHが構成される。
【0045】磁性体基板44上には、これが導電性を有
する場合は、同様に例えば絶縁層32を介して、磁性層
による下層磁気コア35が形成され、この上に例えば絶
縁層を介して薄膜コイル36が形成され、更にこの上に
絶縁層32を介して磁性層による上層磁気コア37が形
成される。両磁気コア35および37の前方端は、所要
の厚さの非磁性層を介して対向させて磁気ギャップgが
形成される。また、上層磁気コア37は、その後方にお
いて、薄膜コイル32の中心部において、下層磁気コア
35と磁気的に結合され、下層磁気コア35と上層磁気
コア37によって磁気ギャップgが形成された閉磁路が
形成されて、誘導型の薄膜記録ヘッド部WHが構成され
る。
する場合は、同様に例えば絶縁層32を介して、磁性層
による下層磁気コア35が形成され、この上に例えば絶
縁層を介して薄膜コイル36が形成され、更にこの上に
絶縁層32を介して磁性層による上層磁気コア37が形
成される。両磁気コア35および37の前方端は、所要
の厚さの非磁性層を介して対向させて磁気ギャップgが
形成される。また、上層磁気コア37は、その後方にお
いて、薄膜コイル32の中心部において、下層磁気コア
35と磁気的に結合され、下層磁気コア35と上層磁気
コア37によって磁気ギャップgが形成された閉磁路が
形成されて、誘導型の薄膜記録ヘッド部WHが構成され
る。
【0046】感磁部31と、磁気ギャップgとは、磁気
記録とその読み取りを行う磁気記録媒体(図示せず)と
の対接ないしは対向面に臨んで形成される。
記録とその読み取りを行う磁気記録媒体(図示せず)と
の対接ないしは対向面に臨んで形成される。
【0047】この本発明による磁気読取りセンサ、この
例では磁気ヘッド、特に再生ヘッドは、上述したMR比
が高く、耐熱性にすぐれた磁気抵抗効果膜11によって
感磁部31が構成が構成されることから、再生感度にす
ぐれ、またヘッドの作製時、あるいはその後の使用状態
等における高温下においても安定した再生特性を有する
ヘッドを構成することができる。
例では磁気ヘッド、特に再生ヘッドは、上述したMR比
が高く、耐熱性にすぐれた磁気抵抗効果膜11によって
感磁部31が構成が構成されることから、再生感度にす
ぐれ、またヘッドの作製時、あるいはその後の使用状態
等における高温下においても安定した再生特性を有する
ヘッドを構成することができる。
【0048】尚、上述した例では、薄膜記録磁気ヘッド
が一体化された複合ヘッドを構成した場合であるが、再
生ヘッド単独による構成とすることもできるし、また、
再生ヘッド部RHの構造も上述した例に限られるもので
はなく、更に、磁気記録媒体に対する再生ヘッドに限ら
れるものではなく、種々の磁気検出がなされる磁気読取
りセンサに適用することができる。
が一体化された複合ヘッドを構成した場合であるが、再
生ヘッド単独による構成とすることもできるし、また、
再生ヘッド部RHの構造も上述した例に限られるもので
はなく、更に、磁気記録媒体に対する再生ヘッドに限ら
れるものではなく、種々の磁気検出がなされる磁気読取
りセンサに適用することができる。
【0049】
【発明の効果】上述したように、本発明による磁気抵抗
効果膜は、固定磁性構造部にアモルファス磁性層が設け
られる構成とする場合の、磁気抵抗変化率MR比が低下
するという不都合を改善し、また、固定磁性構造部に、
結晶性強磁性の単層構成における耐熱性の問題を改善す
ることができる。したがって、熱処理プロセスの自由度
が大となり、作り込み制御性が容易となり、熱処理によ
るMR比の低下が妨げられることから、磁気読取りセン
サにおける高出力化が図られる。また、熱処理による層
間結合磁界Hfの著しい増加を回避できることから、バ
イアスポイントの制御性が向上する。
効果膜は、固定磁性構造部にアモルファス磁性層が設け
られる構成とする場合の、磁気抵抗変化率MR比が低下
するという不都合を改善し、また、固定磁性構造部に、
結晶性強磁性の単層構成における耐熱性の問題を改善す
ることができる。したがって、熱処理プロセスの自由度
が大となり、作り込み制御性が容易となり、熱処理によ
るMR比の低下が妨げられることから、磁気読取りセン
サにおける高出力化が図られる。また、熱処理による層
間結合磁界Hfの著しい増加を回避できることから、バ
イアスポイントの制御性が向上する。
【0050】また、本発明による磁気抵抗効果膜におい
て、規則系反強磁性層とアモルファス磁性層との間に第
2の結晶性強磁性中間層を設ける構造とするときは、こ
の瀬及びの結晶性強磁性中間層の材料選定によってアモ
ルファス磁性層と規則系反強磁性層とに大きな結合磁界
による安定した動作が得られる。
て、規則系反強磁性層とアモルファス磁性層との間に第
2の結晶性強磁性中間層を設ける構造とするときは、こ
の瀬及びの結晶性強磁性中間層の材料選定によってアモ
ルファス磁性層と規則系反強磁性層とに大きな結合磁界
による安定した動作が得られる。
【0051】したがって、本発明による磁気抵抗効果膜
によって感磁部を構成した本発明による磁気読取りセン
サは、感度と安定性にすぐれた信頼性の高い磁気読取り
センサを構成することができるものである。
によって感磁部を構成した本発明による磁気読取りセン
サは、感度と安定性にすぐれた信頼性の高い磁気読取り
センサを構成することができるものである。
【図1】本発明による磁気抵抗効果膜の一例の概略断面
図である。
図である。
【図2】本発明による磁気抵抗効果膜の他の例の概略断
面図である。
面図である。
【図3】本発明による磁気読取りセンサの一例の概略斜
視図である。
視図である。
【図4】A〜Cは、磁気抵抗効果膜の熱処理温度に対す
る磁気抵抗変化率(MR比)の測定結果を示す図であ
る。
る磁気抵抗変化率(MR比)の測定結果を示す図であ
る。
【図5】A〜Cは、磁気抵抗効果膜の熱処理温度に対す
る層間結合磁界(Hf)の測定結果を示す図である。
る層間結合磁界(Hf)の測定結果を示す図である。
【図6】固定磁性構造部における、結晶性強磁性中間層
(CoFe層)とアモルファス磁性層(CoFeB層)
との膜厚比とMR比との関係の温度依存性を測定した結
果を示す図である。
(CoFe層)とアモルファス磁性層(CoFeB層)
との膜厚比とMR比との関係の温度依存性を測定した結
果を示す図である。
【図7】固定磁性構造部における、結晶性強磁性中間層
(CoFe層)とアモルファス磁性層(CoFeB層)
との膜厚比とHfとの関係の温度依存性を測定した結果
を示す図である。
(CoFe層)とアモルファス磁性層(CoFeB層)
との膜厚比とHfとの関係の温度依存性を測定した結果
を示す図である。
【図8】磁気抵抗効果膜の熱処理温度とMR比の、固定
磁性構造部における、第1の結晶性強磁性中間層とアモ
ルファス磁性層と第2の結晶性強磁性中間層との膜厚比
をパラメータとする測定結果を示す図である。
磁性構造部における、第1の結晶性強磁性中間層とアモ
ルファス磁性層と第2の結晶性強磁性中間層との膜厚比
をパラメータとする測定結果を示す図である。
【図9】磁気抵抗効果膜の熱処理温度とHfの、固定磁
性構造部における、第1の結晶性強磁性中間層とアモル
ファス磁性層と第2の結晶性強磁性中間層との膜厚比を
パラメータとする測定結果を示す図である。
性構造部における、第1の結晶性強磁性中間層とアモル
ファス磁性層と第2の結晶性強磁性中間層との膜厚比を
パラメータとする測定結果を示す図である。
1・・・規則系反強磁性層、2・・・固定磁性構造部、
3・・・非磁性導電層、4・・・自由磁性層部、5・・
・アモルファス磁性層、11・・・磁気抵抗効果膜、1
2・・・基板、13・・・下地層、14・・・表面層、
30,34・・・磁性体基板、31・・・感磁部、32
・・・絶縁層、33・・・電極、35・・・下層磁気コ
ア、36・・・薄膜コイル、37・・・上層磁気コア、
41,42・・・磁性層、61・・・第1の結晶性強磁
性中間層、62・・・第2の結晶性強磁性中間層、RH
・・・再生ヘッド部、WH・・・記録ヘッド部、g・・
・磁気ギャップ
3・・・非磁性導電層、4・・・自由磁性層部、5・・
・アモルファス磁性層、11・・・磁気抵抗効果膜、1
2・・・基板、13・・・下地層、14・・・表面層、
30,34・・・磁性体基板、31・・・感磁部、32
・・・絶縁層、33・・・電極、35・・・下層磁気コ
ア、36・・・薄膜コイル、37・・・上層磁気コア、
41,42・・・磁性層、61・・・第1の結晶性強磁
性中間層、62・・・第2の結晶性強磁性中間層、RH
・・・再生ヘッド部、WH・・・記録ヘッド部、g・・
・磁気ギャップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 瀧口 雅史 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 Fターム(参考) 2G017 AB05 AC04 AD55 AD56 AD63 AD65
Claims (18)
- 【請求項1】 規則系反強磁性層と、これに接合される
固定磁性構造部と、非磁性導電層と、少なくとも1層以
上の磁性層を有する自由磁性層部とを有し、上記固定磁
性構造部にアモルファス磁性層を有する磁気抵抗効果膜
であって、 上記アモルファス磁性層と上記非磁性導電層との間に第
1の結晶性強磁性中間層を介在させて接合されて成るこ
とを特徴とする磁気抵抗効果膜。 - 【請求項2】 上記固定磁性構造部のアモルファス磁性
層が、第2の結晶性強磁性中間層を介して上記規則系反
強磁性層に接合されたことを特徴とする請求項1に記載
の磁気抵抗効果膜。 - 【請求項3】 上記アモルファス磁性層が、Coを含む
磁性合金であることを特徴とする請求項1に記載の磁気
抵抗効果膜。 - 【請求項4】 上記アモルファス磁性層が、CoFe
B,CoFeZr,CoZrTa,CoZrNb,Co
Nb,CoZr,CoTa,CoNbTaの少なくとも
1つ以上によることを特徴とする請求項1に記載の磁気
抵抗効果膜。 - 【請求項5】 上記第1の結晶性強磁性中間層が、Ni
Fe,Co,CoFeを主成分とする強磁性層によるこ
とを特徴とする請求項1に記載の磁気抵抗効果膜。 - 【請求項6】 上記第2の結晶性強磁性中間層が、Ni
Fe,Co,CoFeを主成分とする虚磁性層によるこ
とを特徴とする請求項2に記載の磁気抵抗効果膜。 - 【請求項7】 上記固定磁性構造部の、上記アモルファ
ス磁性層と上記結晶性強磁性中間層との間に非磁性結合
層を挿入したことを特徴とする請求項1に記載の磁気抵
抗効果膜。 - 【請求項8】 上記固定磁性構造部の、上記アモルファ
ス磁性層と上記結晶性強磁性中間層との間に非磁性結合
層を挿入したことを特徴とする請求項2に記載の磁気抵
抗効果膜。 - 【請求項9】 上記規則系反強磁性層が、PtMn,N
iMn,IrMn,PdMn,PdPtMn,RhMn
の少なくとも1つ以上によることを特徴とする請求項1
に記載の磁気抵抗効果膜。 - 【請求項10】 感磁部を有する磁気読取りセンサであ
って、 該感磁部が、規則系反強磁性層と、これに接合される固
定磁性構造部と、非磁性導電層と、少なくとも1層以上
の磁性層を有する自由磁性層部とを有し、上記固定磁性
構造部にアモルファス磁性層を有する磁気抵抗効果膜を
有して成り、 上記アモルファス磁性層と上記非磁性導電層との間に第
1の結晶性強磁性中間層を介在させて接合されたことを
特徴とする磁気読取りセンサ。 - 【請求項11】 上記固定磁性構造部のアモルファス磁
性層が、第2の結晶性強磁性中間層を介して上記規則系
反強磁性層に接合されることを特徴とする請求項10に
記載の磁気読取りセンサ。 - 【請求項12】 上記アモルファス磁性層が、Coを含
む磁性合金であることを特徴とする請求項10に記載の
磁気読取りセンサ。 - 【請求項13】 上記アモルファス磁性層は、CoFe
B,CoFeZr,CoZrTa,CoZrNb,Co
Nb,CoZr,CoTa,CoNbTaの少なくとも
1つ以上によることを特徴とする請求項10に記載の磁
気読取りセンサ。 - 【請求項14】 上記第1の結晶性強磁性中間層が、N
iFe,Co,CoFeを主成分とする強磁性層による
ことを特徴とする請求項10に記載の磁気読取りセン
サ。 - 【請求項15】 上記第2の結晶性強磁性中間層が、N
iFe,Co,CoFeを主成分とする強磁性層による
ことを特徴とする請求項11に記載の磁気読取りセン
サ。 - 【請求項16】 上記固定磁性構造部の、上記アモルフ
ァス磁性層と上記結晶性強磁性中間層との間に非磁性結
合層を挿入したことを特徴とする請求項10に記載の磁
気読取りセンサ。 - 【請求項17】 上記固定磁性構造部の、上記アモルフ
ァス磁性層と上記結晶性強磁性中間層との間に非磁性結
合層を挿入したことを特徴とする請求項11に記載の磁
気読取りセンサ。 - 【請求項18】 上記規則系反強磁性層が、PtMn,
NiMn,IrMn,PdMn,PdPtMn,RhM
nの少なくとも1つ以上によることを特徴とする請求項
10に記載の磁気読取りセンサ。。
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