JP2001094173A - Magnetic sensor, magnetic head and magnetic disk device - Google Patents

Magnetic sensor, magnetic head and magnetic disk device

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JP2001094173A
JP2001094173A JP26911199A JP26911199A JP2001094173A JP 2001094173 A JP2001094173 A JP 2001094173A JP 26911199 A JP26911199 A JP 26911199A JP 26911199 A JP26911199 A JP 26911199A JP 2001094173 A JP2001094173 A JP 2001094173A
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magnetic sensor
magnetic
ferromagnetic
tunnel junction
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Hideyuki Kikuchi
英幸 菊地
Masashige Sato
雅重 佐藤
Kazuo Kobayashi
和雄 小林
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Fujitsu Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic sensor which can realize MR ratio of at least 30%. SOLUTION: This magnetic sensor has a ferromagnetic tunnel junction unit which includes a first ferromagnetic metal layer and a second ferromagnetic metal layer formed thereon through an insulating barrier layer. At least either of the first and second metal layers is formed of a CoFe alloy containing Fe at a composition ratio of 25 to 51 at.%.

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、磁気センサー、す
なわち、磁界の変化を電気抵抗の変化に変換する磁気セ
ンサー、ならびにその磁気センサーを用いた装置に関す
る。本発明は、特に、磁気センサーを磁気抵抗効果型ト
ランスデューサとして装備した磁気ヘッド及びその磁気
ヘッドを装備した磁気ディスク装置ならびに磁気センサ
ーを装備したディスクアレイ装置及びエンコーダ装置に
関する。
The present invention relates to a magnetic sensor, that is, a magnetic sensor that converts a change in a magnetic field into a change in electric resistance, and an apparatus using the magnetic sensor. The present invention particularly relates to a magnetic head equipped with a magnetic sensor as a magnetoresistive transducer, a magnetic disk device equipped with the magnetic head, and a disk array device and an encoder device equipped with a magnetic sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、磁気ディスク装置の高記録密度化
や小型化に対応できる薄膜磁気ヘッドが注目され、その
高性能化が要求されている。磁気抵抗効果型素子、すな
わち、MR素子をトランスデューサとして装備した再生
用ヘッド(MRヘッド)においては、異方性磁気抵抗効
果を利用したAMR素子、磁気記録媒体の移動速度に依
存せず、かつ高い出力が得られる巨大磁気抵抗効果を利
用したGMR素子などが注目されている。その中でも、
特にスピンバルブGMR素子は、比較的容易に作製する
ことができ、しかも低磁場での電気抵抗の変化率も他の
MR素子に比べて大きいため、最近特に注目されてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, a thin film magnetic head capable of coping with a high recording density and miniaturization of a magnetic disk drive has attracted attention, and its high performance has been demanded. In a magnetoresistive element, that is, a reproducing head (MR head) equipped with an MR element as a transducer, an AMR element utilizing an anisotropic magnetoresistance effect and a high speed independent of the moving speed of a magnetic recording medium. Attention has been paid to a GMR element utilizing a giant magnetoresistance effect capable of obtaining an output. Among them,
In particular, a spin valve GMR element has recently been receiving particular attention because it can be manufactured relatively easily and has a higher rate of change in electrical resistance in a low magnetic field than other MR elements.

【0003】周知の通り、現在、スピンバルブ素子より
も高い磁気抵抗変化率(いわゆるMR比)が得られる種
々の強磁性トンネル接合素子が提案されている。最近に
なって公開された特許出願の一例を示すと、例えば、特
開平10−4227号公報及び特開平10−16232
6号公報には磁気センサー又は磁気ランダムアクセスメ
モリアレイ内のメモリセルとして使用可能な強磁性トン
ネル接合素子が、特開平10−162327号公報には
MRヘッドとして機能できる強磁性トンネル接合装置及
びそれを使用したMRヘッドが、特開平10−1900
90号公報には強磁性トンネル接合素子ならびにそれを
使用した接合メモリセルロース及び接合磁気センサー
が、それぞれ開示されている。これらの公開特許公報に
記載のいずれの強磁性トンネル接合素子も同様な構成を
有していて、下側の強磁性層(下部電極)と、その上に
順次形成されたトンネル・バリア及び上側の強磁性層
(上部電極)とを含む強磁性トンネル接合構造を備えて
いる。このようなスピンバルブ構造の強磁性トンネル接
合素子は、例えば特開平10−190090号公報の図
6で具体的に参照し、説明されている素子を参照する
と、本願明細書に添付の図1に模式的に示すような層構
成を有している。図示の強磁性トンネル接合素子は、基
板109の上に、下部電極スタック110と、トンネル
・バリア120と、上部電極スタック130とを備えて
いる。この素子は、シリコン基板109の上に、電気リ
ード層111としての5nmのTa層+10nmのCu層
(Cu層は、シード層112としても働く)/テンプレ
ート層114としての4nmのNiFe層/反強磁性層1
16としての10nmのMnFe層/下部強磁性層118
としての6nmのNiFe層+2nmのCo層で構成される
下部電極スタック110を備えている。電気リード層1
11は、Ta層ではなくてAu層、Al層などであって
もよい。トンネル・バリア120は、プラズマ酸化した
膜厚1.2nmのアルミニウム(Al)層、すなわち、ア
ルミナ(Al2 3 )層である。上部電極スタック13
0は、上部強磁性層132としての20nmのNiFe層
と、電気リード層150としての20nmのCu層とで構
成される。上部強磁性層132は、NiFe層などであ
り、また、トンネル・バリア120と上部強磁性層13
2との間には、下部強磁性層118と同様に、Co層が
介在せしめられていてもよい。電気リード層150は、
電気リード層111と同様に、Cu層ではなくてAu
層、Al層などであってもよい。
[0003] As is well known, various ferromagnetic tunnel junction devices capable of obtaining a higher magnetoresistance ratio (so-called MR ratio) than a spin valve device have been proposed. Examples of recently published patent applications are described in, for example, JP-A-10-4227 and JP-A-10-16232.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-162327 discloses a ferromagnetic tunnel junction device usable as a magnetic sensor or a memory cell in a magnetic random access memory array. The MR head used is disclosed in
No. 90 discloses a ferromagnetic tunnel junction device, a junction memory cellulose and a junction magnetic sensor using the same, respectively. Each of the ferromagnetic tunnel junction devices described in these publications has the same configuration, and includes a lower ferromagnetic layer (lower electrode), a tunnel barrier formed thereon sequentially, and an upper ferromagnetic layer. A ferromagnetic tunnel junction structure including a ferromagnetic layer (upper electrode) is provided. Such a ferromagnetic tunnel junction device having a spin-valve structure is specifically referred to, for example, in FIG. 6 of Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-190090, and with reference to the described device, FIG. It has a layer configuration as schematically shown. The illustrated ferromagnetic tunnel junction device includes a lower electrode stack 110, a tunnel barrier 120, and an upper electrode stack 130 on a substrate 109. This device has a 5 nm Ta layer as an electric lead layer 111 + a 10 nm Cu layer (the Cu layer also serves as a seed layer 112) / a 4 nm NiFe layer as a template layer 114 / Magnetic layer 1
10 nm MnFe layer / lower ferromagnetic layer 118
And a lower electrode stack 110 composed of a 6 nm NiFe layer and a 2 nm Co layer. Electric lead layer 1
Reference numeral 11 may be an Au layer, an Al layer, or the like instead of the Ta layer. The tunnel barrier 120 is an aluminum (Al) layer having a thickness of 1.2 nm, which is plasma-oxidized, that is, an alumina (Al 2 O 3 ) layer. Upper electrode stack 13
0 is composed of a 20 nm NiFe layer as the upper ferromagnetic layer 132 and a 20 nm Cu layer as the electric lead layer 150. The upper ferromagnetic layer 132 is a NiFe layer or the like, and includes the tunnel barrier 120 and the upper ferromagnetic layer 13.
2, a Co layer may be interposed as in the lower ferromagnetic layer 118. The electrical lead layer 150
Like the electric lead layer 111, Au instead of Cu layer
Layer, an Al layer, or the like.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来のスピンバルブ構
造の強磁性トンネル接合素子は、上記したように、通
常、「…/反強磁性層(ピン層)/下部強磁性層(ピン
ド層)/トンネル・バリア(絶縁障壁層)/上部強磁性
層(フリー層)/…」なる層構成を有している。ここ
で、例えばピン層がIrMn層でありかつピンド層がC
o層であるとすると、Co層がIrMn層と交換結合
し、ピンド層の磁化方向が固定される。したがって、外
部から素子に対して磁場を印加すると、フリー層のみが
磁化回転する。すると、以下に数式を参照して説明する
が、磁場に依存してトンネル抵抗が変化する。
As described above, a conventional ferromagnetic tunnel junction device having a spin valve structure usually has a structure of "... / antiferromagnetic layer (pinned layer) / lower ferromagnetic layer (pinned layer) / Tunnel barrier (insulating barrier layer) / upper ferromagnetic layer (free layer) / ... ". Here, for example, the pinned layer is an IrMn layer and the pinned layer is C
If the layer is an o layer, the Co layer is exchange-coupled with the IrMn layer, and the magnetization direction of the pinned layer is fixed. Therefore, when a magnetic field is externally applied to the element, only the free layer rotates. Then, as described below with reference to mathematical expressions, the tunnel resistance changes depending on the magnetic field.

【0005】しかしながら、強磁性層にNiFe層やC
o層を使用したのでは、図2に磁気抵抗効果曲線で示す
ように、十分に高い磁気抵抗変化率(MR比)を達成す
ることができない。図示の例では約20%のMR比しか
得ることができず、通常、最大値でも約25%である。
しかし、このようなトンネル接合素子を上記したような
磁気センサー、特に超高密度記録用磁気ヘッドの構成要
素として使用する場合には、さらに大きな、少なくとも
30%のMR比を具現する必要がある。
However, a NiFe layer or C
If the o-layer is used, a sufficiently high magnetoresistance ratio (MR ratio) cannot be achieved as shown by the magnetoresistance effect curve in FIG. In the example shown, only an MR ratio of about 20% can be obtained, and usually the maximum value is about 25%.
However, when such a tunnel junction element is used as a component of the above-described magnetic sensor, particularly, a magnetic head for ultra-high density recording, it is necessary to realize an even larger MR ratio of at least 30%.

【0006】本発明の目的は、したがって、少なくとも
30%のMR比を具現できる磁気センサーを提供するに
ある。また、本発明のいま1つの目的は、本発明により
提供される高性能な磁気センサーを使用した装置を提供
するにある。本発明の上記した目的及びその他の目的
は、以下の詳細な説明から容易に理解することができる
であろう。
It is an object of the present invention to provide a magnetic sensor which can realize an MR ratio of at least 30%. Another object of the present invention is to provide an apparatus using the high-performance magnetic sensor provided by the present invention. The above and other objects of the present invention can be easily understood from the following detailed description.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、その1つの面
において、第1の強磁性金属層と、絶縁障壁層を介して
その上に形成された第2の強磁性金属層とを含む強磁性
トンネル接合単位を備えた磁気センサーにおいて、前記
第1及び第2の強磁性金属層の少なくとも一方が、25
at%以上かつ51at%未満の範囲の組成比でFeを
含むCoFe合金からなることを特徴とする磁気センサ
ーを提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION In one aspect, the present invention includes a first ferromagnetic metal layer and a second ferromagnetic metal layer formed thereon via an insulating barrier layer. In a magnetic sensor having a ferromagnetic tunnel junction unit, at least one of the first and second ferromagnetic metal layers has a thickness of 25%.
Provided is a magnetic sensor comprising a CoFe alloy containing Fe at a composition ratio of not less than at% and less than 51 at%.

【0008】本発明は、そのもう1つの面において、本
発明の磁気センサーを磁気抵抗効果型トランスデューサ
として装備することを特徴とする磁気ヘッドを提供す
る。また、本発明は、そのもう1つの面において、本発
明の磁気センサーを備えた磁気ヘッドを装備することを
特徴とする磁気ディスク装置を提供する。さらに、本発
明は、そのもう1つの面において、本発明の磁気センサ
ーを装備することを特徴とするディスクアレイ装置を提
供する。
According to another aspect of the present invention, there is provided a magnetic head including the magnetic sensor of the present invention as a magnetoresistive transducer. According to another aspect of the present invention, there is provided a magnetic disk drive equipped with a magnetic head having the magnetic sensor of the present invention. In another aspect, the present invention provides a disk array device equipped with the magnetic sensor of the present invention.

【0009】さらに、本発明は、そのさらにもう1つの
面において、本発明の磁気センサーを装備することを特
徴とするエンコーダ装置を提供する。本発明の磁気セン
サーを使用して提供される上記した及びそれ以外の装置
は、いずれも高性能である。
[0009] In still another aspect, the present invention provides an encoder device equipped with the magnetic sensor of the present invention. The above and other devices provided using the magnetic sensor of the present invention are all high performance.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を添付の図面を参照して説明する。なお、以下の実施
形態においてはいくつかの限られた例を参照して本発明
を説明するけれども、磁性層材料として使用するCoF
x 合金についての制限を除いて、本発明の範囲内にお
いていろいろな変更や改良を施し得ること、磁気センサ
ーの構成一般に関しては従来の磁気センサーのそれを適
用可能であること、を理解されたい。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the following embodiments, the present invention will be described with reference to some limited examples.
Except for the restrictions on e x alloy, it may subjected to various changes and modifications within the scope of the present invention, it respect to the configuration generally of a magnetic sensor can be applied to that of a conventional magnetic sensor, it is to be understood .

【0011】最初に、本発明のより良好な理解のため、
本発明で採用されている強磁性トンネル接合について説
明する。「金属/絶縁体/金属」という構造を持つ接合
において、両側の金属間に電圧を印加すると、絶縁体が
充分に薄い場合、わずかに電流が流れる。通常、絶縁体
は電流を通さないが、絶縁体が充分に薄い場合(数Å〜
数十Å)には、量子力学的効果によって極くわずかに電
子が透過する確率を持つために電流が流れる。この電流
のことを「トンネル電流」と言い、この構造を持つ接合
を「トンネル接合」と言う。
First, for a better understanding of the present invention,
The ferromagnetic tunnel junction employed in the present invention will be described. In a junction having a structure of “metal / insulator / metal”, when a voltage is applied between the metals on both sides, a slight current flows when the insulator is sufficiently thin. Normally, the insulator does not conduct current, but if the insulator is sufficiently thin (several
In several tens of millimeters, a current flows because the electron has a very small probability of being transmitted by the quantum mechanical effect. This current is called “tunnel current”, and a junction having this structure is called “tunnel junction”.

【0012】絶縁体の層には、金属の酸化膜を絶縁障壁
として用いるのが通常である。例えば、アルミニウムの
表面層を自然酸化、プラズマ酸化、熱酸化などで酸化さ
せて酸化膜を形成する。とりわけ、プラズマ酸化法によ
って酸化アルミニウムの膜(アルミナ膜)を形成するの
が有利である。また、酸化条件を調節することで、アル
ミニウム表面層の数Åから数十Åまでの深さを酸化膜と
することができる。形成されるアルミナ膜は絶縁体であ
るために、トンネル接合の絶縁障壁層として用いること
ができる。このような接合の特徴として、通常の抵抗と
異なり、印加電圧に対する電流が非線形性を持つことか
ら、非線形の素子として用いられてきていた。
In general, a metal oxide film is used as an insulating barrier for the insulator layer. For example, an oxide film is formed by oxidizing a surface layer of aluminum by natural oxidation, plasma oxidation, thermal oxidation, or the like. In particular, it is advantageous to form an aluminum oxide film (alumina film) by a plasma oxidation method. Further, by adjusting the oxidation conditions, the oxide film can have a depth of several Å to several tens of the aluminum surface layer. Since the formed alumina film is an insulator, it can be used as an insulating barrier layer of a tunnel junction. As a characteristic of such a junction, unlike a normal resistor, a current with respect to an applied voltage has a non-linear property, and thus has been used as a non-linear element.

【0013】上記のようなトンネル接合の両側の金属を
強磁性金属に置き換えた構造が、本発明で採用されてい
るもので、強磁性トンネル接合と呼ばれる。強磁性トン
ネル接合においては、トンネル確率(トンネル抵抗)
が、両側の磁性層の磁化状態に依存することが知られて
いる。つまり、磁場によってトンネル抵抗をコントロー
ルすることができる。磁化の相対角度をθとすると、ト
ンネル抵抗Rは、次式(1)によって表すことができ
る。
The structure in which the metal on both sides of the tunnel junction as described above is replaced with ferromagnetic metal is employed in the present invention and is called a ferromagnetic tunnel junction. For ferromagnetic tunnel junctions, tunnel probability (tunnel resistance)
Is known to depend on the magnetization state of the magnetic layers on both sides. That is, the tunnel resistance can be controlled by the magnetic field. Assuming that the relative angle of magnetization is θ, the tunnel resistance R can be expressed by the following equation (1).

【0014】 R=Rs+0.5ΔR(1−cosθ) (式1) すなわち、両磁性層の磁化の角度が揃っているとき(θ
=0°)には、トンネル抵抗が小さく、両磁性層の磁化
が反対向き(θ=180°)のときには、トンネル抵抗
が大きくなる。これは、強磁性体内部の電子が分極して
いることに起因する。電子は、通常、上向きのスピン状
態のもの(アップ電子)と下向きのスピン状態のもの
(ダウン電子)が存在するが、通常の非磁性金属内部の
電子は、両電子は同数だけ存在するため、全体として磁
性を持たない。一方、強磁性体内部の電子は、アップ電
子数(Nup)とダウン電子数(Ndown)が異なる
ために、全体としてアップ又はダウンの磁性を持つ。
R = Rs + 0.5ΔR (1−cos θ) (Equation 1) That is, when the magnetization angles of both magnetic layers are equal (θ
= 0 °), the tunnel resistance is small, and when the magnetizations of both magnetic layers are in opposite directions (θ = 180 °), the tunnel resistance becomes large. This is because electrons inside the ferromagnetic material are polarized. Electrons usually have an upward spin state (up electron) and a downward spin state (down electron), but electrons inside a normal non-magnetic metal have the same number of both electrons. It has no magnetism as a whole. On the other hand, electrons inside the ferromagnetic material have up or down magnetism as a whole because the number of up electrons (Nup) and the number of down electrons (Ndown) are different.

【0015】電子がトンネルする場合、これらの電子
は、それぞれのスピン状態を保ったままトンネルするこ
とが知られている。したがって、トンネル先の電子状態
に空きがあれば、トンネルが可能であるが、トンネル先
の電子状態に空きがなければ、電子はトンネルすること
ができない。トンネル抵抗の変化率ΔRは、電子源の偏
極率とトンネル先の偏極率の積で表される。
When electrons tunnel, these electrons are known to tunnel while maintaining their spin states. Therefore, if there is a vacancy in the electronic state at the tunnel destination, tunneling is possible, but if there is no vacancy in the electronic state at the tunnel destination, electrons cannot tunnel. The rate of change ΔR of the tunnel resistance is represented by the product of the polarization rate of the electron source and the polarization rate at the tunnel destination.

【0016】 ΔR/Rs=2×P1×P2/(1−P1×P2) (式2) ここで、P1,P2は両磁性層の分極率であり、次式
(3)で表される。 P=2(Nup−Ndown)/(Nup+Ndown) (式3) 分極率Pについては、強磁性金属の種類に依存するが、
本発明で強磁性金属として使用されるCoFeの分極率
は0.46であり、理論的にみても54%あるいはその
近傍の磁気抵抗変化率(MR比)が期待できる。このよ
うなMR比の値は、異方性磁気抵抗効果(AMR)又は
巨大磁気抵抗効果(GMR)よりも大きく、したがっ
て、磁気センサーなどへの応用が可能となるわけであ
る。
ΔR / Rs = 2 × P1 × P2 / (1−P1 × P2) (Equation 2) Here, P1 and P2 are polarizabilities of both magnetic layers and are expressed by the following equation (3). P = 2 (Nup−Ndown) / (Nup + Ndown) (Equation 3) The polarizability P depends on the type of ferromagnetic metal.
The polarizability of CoFe used as a ferromagnetic metal in the present invention is 0.46, and theoretically, a magnetoresistance ratio (MR ratio) of or around 54% can be expected. Such a value of the MR ratio is larger than the anisotropic magnetoresistive effect (AMR) or the giant magnetoresistive effect (GMR), so that it can be applied to a magnetic sensor or the like.

【0017】図3は、本発明による磁気センサーの典型
例を模式的に示した断面図である。図示の磁気センサー
1は、シリコン基板6の表面を酸化して形成されたシリ
コン酸化膜7の上に形成された1つの強磁性トンネル接
合単位2を装備している。トンネル接合単位2は、下部
電極10、絶縁障壁層20及び上部電極30から構成さ
れる。下部電極10は、膜厚24nmのNiFe層(第
1の強磁性金属層)12と、膜厚10nmのCoFe層
11とから形成される。絶縁障壁層20は、膜厚1.6
nmのAl−Al2 3 層からなる。すなわち、この層
は、アルミニウム(Al)層をプラズマ酸化して得たア
ルミナ(Al2 3 )層である。上部電極30は、膜厚
10nmのCoFe層31と、膜厚50nmのIrMn
層32と、膜厚10nmのAl層33とから構成され
る。
FIG. 3 is a sectional view schematically showing a typical example of a magnetic sensor according to the present invention. The illustrated magnetic sensor 1 includes one ferromagnetic tunnel junction unit 2 formed on a silicon oxide film 7 formed by oxidizing the surface of a silicon substrate 6. The tunnel junction unit 2 includes a lower electrode 10, an insulating barrier layer 20, and an upper electrode 30. The lower electrode 10 is formed of a 24 nm thick NiFe layer (first ferromagnetic metal layer) 12 and a 10 nm thick CoFe layer 11. The insulating barrier layer 20 has a thickness of 1.6.
consisting Al-Al 2 O 3 layers nm. That is, this layer is an alumina (Al 2 O 3 ) layer obtained by plasma-oxidizing an aluminum (Al) layer. The upper electrode 30 is composed of a 10 nm-thick CoFe layer 31 and a 50 nm-thick IrMn layer.
It is composed of a layer 32 and an Al layer 33 having a thickness of 10 nm.

【0018】図4は、図3に示した磁気センサー1の平
面図である。図示のように、下部電極10に直交して、
その上方に上部電極30が形成され、下部電極10と上
部電極30の間に、電流源Iと電圧センサーVが接続さ
れる。電流源Iにより一定電流を磁気センサー1に流し
た状態で磁界が変化すると、抵抗値が変化をして両電極
10及び30間で発現する電圧が変化する。この電圧の
変化は、電圧センサーVにより測定することができる。
FIG. 4 is a plan view of the magnetic sensor 1 shown in FIG. As shown, orthogonal to the lower electrode 10,
An upper electrode 30 is formed thereabove, and a current source I and a voltage sensor V are connected between the lower electrode 10 and the upper electrode 30. When the magnetic field changes while a constant current is applied to the magnetic sensor 1 by the current source I, the resistance value changes and the voltage developed between the electrodes 10 and 30 changes. This change in voltage can be measured by the voltage sensor V.

【0019】図3に示した磁気センサー1は、例えば、
次のようにして製造することができ。先ず、図5(A)
に示すように、矢印の方向に磁場をかけた状態で、基板
6上に、ストライプ状のパターンを有するメタルマスク
41を介して、NiFeを膜厚24nmで成膜し、その
上にさらに、CoFeを膜厚10nmで連続して成膜す
る。このようにして形成された2層が下部電極10を構
成し、磁場に対して自由に磁化が回転する第1の強磁性
金属層となる。なお、CoFeは、NiFeより分極率
が大きいので、強磁性トンネル抵抗変化を大きくする機
能も有している。
The magnetic sensor 1 shown in FIG.
It can be manufactured as follows. First, FIG.
As shown in FIG. 5, a film of NiFe is formed to a thickness of 24 nm on the substrate 6 via a metal mask 41 having a stripe pattern under a magnetic field in the direction of the arrow, and further, CoFe is further formed thereon. Is continuously formed with a film thickness of 10 nm. The two layers thus formed constitute the lower electrode 10 and serve as a first ferromagnetic metal layer whose magnetization freely rotates with respect to a magnetic field. Note that, since CoFe has a higher polarizability than NiFe, it also has a function of increasing the change in ferromagnetic tunnel resistance.

【0020】その後、図5(B)に示すように、円形の
パターンを有するマスク42を介して、Al層19を膜
厚1.6nmで成膜する。引き続いて、Al層19の表
面を図5(C)に示すようにプラズマ酸化する。Al−
Al2 3 からなる絶縁障壁層20が得られる。絶縁障
壁層20の形成が完了した後、図5(D)に示すよう
に、矢印方向に磁場をかけた状態で、マスク43を介し
て上部電極30の成膜を行う。ここで、磁場は、下部電
極10の形成時の磁場の方向に直交する方向にかけられ
る。また、マスク43は、下部電極10と直交する方向
のストライプ状のパターンを有している。具体的には、
上部電極30は、CoFeを膜厚10nm、IrMnを
膜厚50nmで順次積層することによって形成すること
ができる。形成された上部電極30の上には、酸化防止
膜として膜厚10nmのAlを積層する。
Thereafter, as shown in FIG. 5B, an Al layer 19 is formed with a thickness of 1.6 nm through a mask 42 having a circular pattern. Subsequently, the surface of the Al layer 19 is plasma-oxidized as shown in FIG. Al-
An insulating barrier layer 20 made of Al 2 O 3 is obtained. After the formation of the insulating barrier layer 20 is completed, the upper electrode 30 is formed through the mask 43 while applying a magnetic field in the direction of the arrow, as shown in FIG. Here, the magnetic field is applied in a direction orthogonal to the direction of the magnetic field when the lower electrode 10 is formed. The mask 43 has a stripe pattern in a direction orthogonal to the lower electrode 10. In particular,
The upper electrode 30 can be formed by sequentially stacking CoFe to a thickness of 10 nm and IrMn to a thickness of 50 nm. On the formed upper electrode 30, Al having a film thickness of 10 nm is laminated as an antioxidant film.

【0021】図6は、本発明による磁気センサーのもう
1つの典型例を模式的に示した断面図である。図示の磁
気センサー1は、シリコン基板6の表面を酸化して形成
されたシリコン酸化膜7の上に形成された1つの強磁性
トンネル接合単位2を装備している。トンネル接合単位
2は、下部電極10、絶縁障壁層20及び上部電極30
から構成される。下部電極10は、膜厚17.1nmの
NiFe層(第1の強磁性金属層)12と、膜厚3.3
nmのCoFe層11とから形成される。絶縁障壁層2
0は、膜厚1.6nmのAl−Al2 3 層からなる。
すなわち、この層は、Al層をプラズマ酸化して得たA
2 3 層である。上部電極30は、膜厚3.3nmの
CoFe層31と、膜厚17.1nmのNiFe層34
と、膜厚45nmのFeMn層35と、膜厚8nmのT
a層36とから構成される。
FIG. 6 is a sectional view schematically showing another typical example of the magnetic sensor according to the present invention. The illustrated magnetic sensor 1 includes one ferromagnetic tunnel junction unit 2 formed on a silicon oxide film 7 formed by oxidizing the surface of a silicon substrate 6. The tunnel junction unit 2 includes a lower electrode 10, an insulating barrier layer 20, and an upper electrode 30.
Consists of The lower electrode 10 includes a 17.1 nm-thick NiFe layer (first ferromagnetic metal layer) 12 and a 3.3-nm thick
nm of the CoFe layer 11. Insulation barrier layer 2
0 consists of Al-Al 2 O 3 layer having a thickness of 1.6 nm.
That is, this layer was formed by plasma oxidation of the Al layer.
1 2 O 3 layer. The upper electrode 30 includes a 3.3 nm thick CoFe layer 31 and a 17.1 nm thick NiFe layer 34.
A 45 nm thick FeMn layer 35 and a 8 nm thick T
a layer 36.

【0022】本発明の磁気センサーでは、強磁性金属層
の磁性材料として所定の組成比でFeを含むCoFe合
金を使用したことにより、少なくとも30%の磁気抵抗
変化率(MR比)を達成することができ、磁気センサー
の用途を広範囲に拡大するとともに、いずれの用途にお
いても満足し得る結果を得ることができる。本発明の磁
気センサーにおいて、第1及び第2の強磁性金属層は、
好ましくは、その一方のみが、25at%以上かつ51
at%未満の範囲の組成比でFeを含むCoFe合金か
らなる。
In the magnetic sensor according to the present invention, a magnetic resistance change rate (MR ratio) of at least 30% is achieved by using a CoFe alloy containing Fe at a predetermined composition ratio as a magnetic material of the ferromagnetic metal layer. Thus, the use of the magnetic sensor can be broadly expanded, and satisfactory results can be obtained in any use. In the magnetic sensor of the present invention, the first and second ferromagnetic metal layers include:
Preferably, only one of them is at least 25 at% and 51 at%.
It is made of a CoFe alloy containing Fe at a composition ratio of less than at%.

【0023】もしもこのように第1又は第2の強磁性金
属層をCoFe合金以外の金属から構成するような時に
は、本発明の作用及び効果に対して悪影響がでない限り
において任意の金属を成膜材料として使用することがで
きる。適当な金属としては、以下に列挙するものに限定
されるわけではないけれども、Co、NiFeなどを挙
げることができる。
If the first or second ferromagnetic metal layer is made of a metal other than the CoFe alloy as described above, an arbitrary metal is formed as long as the function and effect of the present invention are not adversely affected. Can be used as material. Suitable metals include, but are not limited to, those listed below, Co, NiFe, and the like.

【0024】また、別の好ましい態様に従うと、第1及
び第2の強磁性金属層の両方が、25at%以上かつ5
1at%未満の範囲の組成比でFeを含むCoFe合金
からなる。このような場合、それぞれの金属層のFe組
成比は同一であっても異なっていてもよい。本発明にお
けるように、スピンバルブ構造を有する強磁性トンネル
接合膜を磁気センサーに使用する場合には、反強磁性層
(ピン層)が強磁性層(ピンド層)の磁化方向を抑える
力(Hua、図2を参照)はより大きい方がよい。このこ
とを考慮すると、ピンド層として、例えば、Huaが大き
いCoFe31層を使用し、フリー層に高いMR比を示す
CoFe26を使用して強磁性トンネル接合膜を形成する
ことが好ましい。この事実は、それぞれ、以下に参照し
て説明する図16及び図15から明らかである。このよ
うにして得られる強磁性トンネル接合膜は、ピンド層及
びフリー層の両方にCoFe31層を用いた強磁性トンネ
ル接合膜よりも高いMR比を具現することができ、ま
た、ピンド層及びフリー層の両方にCoFe26層を用い
た強磁性トンネル接合膜よりも大きなHuaを具現するこ
とができる。
According to another preferred embodiment, both the first and second ferromagnetic metal layers have a content of 25 at% or more and 5 at% or more.
It is made of a CoFe alloy containing Fe at a composition ratio of less than 1 at%. In such a case, the Fe composition ratio of each metal layer may be the same or different. When a ferromagnetic tunnel junction film having a spin-valve structure is used for a magnetic sensor as in the present invention, the antiferromagnetic layer (pin layer) has a force (H) that suppresses the magnetization direction of the ferromagnetic layer (pinned layer). ua , see FIG. 2) is better. Considering this, it is preferable to form a ferromagnetic tunnel junction film using, for example, a CoFe 31 layer having a large Hua as the pinned layer and CoFe 26 having a high MR ratio as the free layer. This fact is evident from FIGS. 16 and 15, respectively, described below with reference to FIG. The ferromagnetic tunnel junction film thus obtained can realize a higher MR ratio than a ferromagnetic tunnel junction film using a CoFe 31 layer for both the pinned layer and the free layer. Hua larger than a ferromagnetic tunnel junction film using a CoFe 26 layer for both layers can be realized.

【0025】また、スピンバルブ構造を有する強磁性ト
ンネル接合膜を磁気センサーに使用する場合には、保磁
力はより小さい方がよい。このため、フリー層に、例え
ば、軟磁性材料であるNiFeなどを使用し、一方、ピ
ンド層に、例えば、CoFeなどを使用することが好ま
しい。この場合、MR比は、フリー層にCoFeを用い
た強磁性トンネル接合よりも小さくなり、保磁力も小さ
くなる。しかし、この強磁性トンネル接合をフリー層及
びピンド層の両方にNiFeを用いた強磁性トンネル接
合膜に比較した場合、より大きなMR比を具現すること
ができる。
When a ferromagnetic tunnel junction film having a spin valve structure is used for a magnetic sensor, the smaller the coercive force, the better. For this reason, it is preferable to use, for example, NiFe, which is a soft magnetic material, for the free layer, and to use, for example, CoFe, for example, for the pinned layer. In this case, the MR ratio becomes smaller than that of the ferromagnetic tunnel junction using CoFe for the free layer, and the coercive force becomes smaller. However, when this ferromagnetic tunnel junction is compared with a ferromagnetic tunnel junction film using NiFe for both the free layer and the pinned layer, a larger MR ratio can be realized.

【0026】本発明の磁気センサーは、それをエンコー
ダに使用する場合、好ましくは、強磁性トンネル接合単
位の複数個が直列に接続されているようにして構成され
る。磁気センサーの強磁性トンネル接合単位をこのよう
に構成すれば、直列に接続された各強磁性トンネル接合
素子が印加電圧を分圧するので、個々の強磁性トンネル
接合素子に印加される電圧が減少する。したがって、磁
気抵抗変化率が高い高性能な磁気センサーを得ることが
できる。また、磁気センサーの抵抗値が高抵抗となるた
め、磁気センサーに流れる電流が小さくなり、消費電力
を小さくすることができる。
When the magnetic sensor of the present invention is used for an encoder, it is preferably configured such that a plurality of ferromagnetic tunnel junction units are connected in series. When the ferromagnetic tunnel junction unit of the magnetic sensor is configured in this manner, each ferromagnetic tunnel junction element connected in series divides the applied voltage, so that the voltage applied to each ferromagnetic tunnel junction element decreases. . Therefore, a high-performance magnetic sensor having a high magnetoresistance ratio can be obtained. In addition, since the resistance value of the magnetic sensor becomes high, the current flowing through the magnetic sensor decreases, and power consumption can be reduced.

【0027】強磁性トンネル接合単位の直列接続は、好
ましくは、次のような2つの方法で行うことができる。
第1の直列接続方法は、複数個の強磁性トンネル接合単
位を基板上に並べて配置し、かつ、隣接する強磁性トン
ネル接合単位において、第1の強磁性金属層どうし又は
第2の強磁性金属層どうしを一体に形成することにより
前記の直列接続を行う方法である。このような方法に従
う磁気センサーによれば、上部金属層及び下部金属層の
成膜作業と同時に強磁性トンネル接合素子の直列接続が
行われるので、作製を効率良く行うことができる。ま
た、この磁気センサーでは、センサー素子に含まれる強
磁性トンネル接合素子の数を余分に作製しておき、上部
金属層と下部金属層とを短絡することにより不必要な接
合を除去して、抵抗値の調整などを行える。これによ
り、磁気センサーの作製上の歩留りを向上させることが
できる。
The series connection of the ferromagnetic tunnel junction units can be preferably performed by the following two methods.
The first series connection method includes arranging a plurality of ferromagnetic tunnel junction units side by side on a substrate, and connecting the first ferromagnetic metal layers or the second ferromagnetic metal layers in adjacent ferromagnetic tunnel junction units. This is a method of performing the above-described series connection by integrally forming layers. According to the magnetic sensor according to such a method, the series connection of the ferromagnetic tunnel junction elements is performed simultaneously with the work of forming the upper metal layer and the lower metal layer, so that the production can be performed efficiently. Also, in this magnetic sensor, an extra number of ferromagnetic tunnel junction elements included in the sensor element are prepared, and unnecessary junctions are removed by short-circuiting the upper metal layer and the lower metal layer, thereby reducing the resistance. The value can be adjusted. Thereby, the yield in manufacturing the magnetic sensor can be improved.

【0028】図7は、本発明に従いN個の強磁性トンネ
ル接合単位を直列に並べた磁気センサー素子を断面で示
したものである。図において、参照番号1が磁気センサ
ーであり、基板6上にN個の強磁性トンネル接合単位2
が並列に並べて配置される。それぞれの接合単位2は、
下部電極10、絶縁障壁層20、そして上部電極30か
らなる。2つの隣接する接合構造2の間で下部電極10
と上部電極30とが一体的に形成され、また、接合単位
2は、それぞれ、下部電極10及び上部電極30により
直列に接続される。
FIG. 7 is a sectional view showing a magnetic sensor element in which N ferromagnetic tunnel junction units are arranged in series according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a magnetic sensor, and N ferromagnetic tunnel junction units 2
Are arranged side by side in parallel. Each joining unit 2
It comprises a lower electrode 10, an insulating barrier layer 20, and an upper electrode 30. The lower electrode 10 between two adjacent bonding structures 2
And the upper electrode 30 are integrally formed, and the bonding units 2 are connected in series by the lower electrode 10 and the upper electrode 30, respectively.

【0029】この磁気センサー1によれば、下部電極1
0の成膜及び上部電極30の成膜と同時に、接合単位2
の直列接続を行うことができるので、磁気センサーの作
製が容易になる。また、強磁性トンネル接合構造2をN
個並べたこの磁気センサー1では、1個の接合構造2の
抵抗値をR(Ω)であるとすると、磁気センサー1の全
体の抵抗値はN×R(Ω)となる。
According to the magnetic sensor 1, the lower electrode 1
0 and the upper electrode 30 at the same time as the bonding unit 2
Can be connected in series, thereby facilitating the manufacture of the magnetic sensor. Further, the ferromagnetic tunnel junction structure 2 is
In this magnetic sensor 1, the resistance value of one junction structure 2 is R (Ω), and the overall resistance value of the magnetic sensor 1 is N × R (Ω).

【0030】第2の直列接続方法は、複数個の強磁性ト
ンネル接合単位を基板上に積層して多段に形成し、か
つ、上下に隣接する強磁性トンネル接合単位において、
下段側のトンネル接合単位の第2の強磁性金属層の上
に、上段側のトンネル接合単位の第1の強磁性金属層を
形成することにより、前記の直列接続を行う方法であ
る。このような方法に従う磁気センサーによれば、小面
積の磁気センサーを得ることができる。
In a second series connection method, a plurality of ferromagnetic tunnel junction units are stacked on a substrate to form a multi-stage structure.
The series connection is performed by forming the first ferromagnetic metal layer of the upper tunnel junction unit on the second ferromagnetic metal layer of the lower tunnel junction unit. According to the magnetic sensor according to such a method, a magnetic sensor having a small area can be obtained.

【0031】図8は、N個の強磁性トンネル接合単位を
上下に隣り合うように重ねて多層構造とした磁気センサ
ーの断面を示したものである。図において、参照番号1
が磁気センサーであり、基板6上に強磁性トンネル接合
単位2をN層重ねることにより各接合2が直列接続され
る。1個の強磁性トンネル接合単位2は、それぞれ、下
部電極10、絶縁障壁層20、そして上部電極30から
なる。それぞれの接合単位は、下段の接合単位2の上部
電極30の上に上段の接合単位2の下部電極10が成膜
されることにより直列接続される。
FIG. 8 shows a cross section of a magnetic sensor having a multilayer structure in which N ferromagnetic tunnel junction units are vertically stacked adjacent to each other. In the figure, reference numeral 1
Is a magnetic sensor, and each junction 2 is connected in series by stacking N layers of ferromagnetic tunnel junction units 2 on a substrate 6. One ferromagnetic tunnel junction unit 2 includes a lower electrode 10, an insulating barrier layer 20, and an upper electrode 30, respectively. The respective bonding units are connected in series by forming the lower electrode 10 of the upper bonding unit 2 on the upper electrode 30 of the lower bonding unit 2.

【0032】この磁気センサー1によれば、膜厚方向に
電流が流されるので、1層の接合単位2の抵抗値をRで
あるとすると、磁気センサー1の全体の抵抗値はN×R
(Ω)となる。上記したように、本発明による磁気セン
サーは、その優れた特性を生かして、いろいろな装置に
おいて有利に利用することができる。
According to the magnetic sensor 1, a current flows in the film thickness direction. Therefore, assuming that the resistance of the single-layer junction unit 2 is R, the overall resistance of the magnetic sensor 1 is N × R.
(Ω). As described above, the magnetic sensor according to the present invention can be advantageously used in various devices by taking advantage of its excellent characteristics.

【0033】1つの好ましい実施形態を示すと、本発明
の磁気センサーは、磁気抵抗効果型トランスデューサと
して磁気ヘッドにおいて利用することができ、したがっ
て、以下に具体的に説明するように、本発明の磁気セン
サーを備えた磁気ヘッド、そしてそのような磁気ヘッド
を装備した磁気ディスク装置が提供される。なお、以下
に記載する磁気ヘッド及び磁気ディスク装置は、それぞ
れ、本発明の実施において好ましい一例を示したもので
あって、図示した以外の種々の構成を採用し得るという
ことは言うまでもない。
In one preferred embodiment, the magnetic sensor of the present invention can be utilized in a magnetic head as a magnetoresistive transducer, and therefore, as described in greater detail below, the magnetic sensor of the present invention. A magnetic head provided with a sensor and a magnetic disk device provided with such a magnetic head are provided. Note that the magnetic head and the magnetic disk device described below each show a preferred example in the embodiment of the present invention, and it goes without saying that various configurations other than those shown in the drawings can be adopted.

【0034】図9は、本発明の磁気センサーを備えた磁
気ヘッドの構成を説明する模式断面図である。図示のよ
うに、磁気ヘッド50は、アルチック(Al2 3 ・T
iC)等のセラミック基板51上に形成される。セラミ
ック基板51の上には、その基板51から順番に、下側
磁気シールド52、非磁性絶縁膜53、そして上側磁気
シールド54が形成されている。また、上下の磁気シー
ルド52及び54により、磁気ヘッド50の前端部に形
成された読み取りギャップ55中に本発明の磁気センサ
ー56が配設されている。さらに、上側磁気シールド5
4の上には、非磁性絶縁膜57を介して磁極58が形成
されている。磁気シールド54と磁極58との間には、
磁気ヘッド50の前端部において書込みギャップ59が
形成され、また、絶縁膜52中には書込みコイルパター
ン49が渦巻き状に形成されている。
FIG. 9 is a schematic sectional view for explaining the configuration of a magnetic head provided with the magnetic sensor of the present invention. As shown in the figure, the magnetic head 50 is made of Altic (Al 2 O 3 .T).
It is formed on a ceramic substrate 51 such as iC). On the ceramic substrate 51, a lower magnetic shield 52, a non-magnetic insulating film 53, and an upper magnetic shield 54 are formed in this order from the substrate 51. The magnetic sensor 56 of the present invention is disposed in a read gap 55 formed at the front end of the magnetic head 50 by the upper and lower magnetic shields 52 and 54. Further, the upper magnetic shield 5
A magnetic pole 58 is formed on 4 via a non-magnetic insulating film 57. Between the magnetic shield 54 and the magnetic pole 58,
A write gap 59 is formed at the front end of the magnetic head 50, and a write coil pattern 49 is spirally formed in the insulating film 52.

【0035】図10は、本発明の磁気ヘッドを搭載した
磁気ディスク装置の内部構成を示す平面図である。図で
は、本発明の磁気ディスク装置60の理解を容易にする
ために、破線の左側で上部カバーを取り除いた状態を示
すとともに、破線の右側で、多段構成の磁気ディスク組
立体70の一部を構成する磁気ディスク71及びこれに
協働するアーム組立体72の構成を示す。
FIG. 10 is a plan view showing the internal structure of a magnetic disk drive equipped with the magnetic head of the present invention. In the figure, in order to facilitate understanding of the magnetic disk device 60 of the present invention, a state in which the upper cover is removed is shown on the left side of the broken line, and a part of the multi-stage magnetic disk assembly 70 is shown on the right side of the broken line. The configuration of the magnetic disk 71 and the arm assembly 72 cooperating therewith is shown.

【0036】図10を参照するに、各々の磁気ディスク
71は、モータ(図示せず)により駆動されるハブ71
a上に固定されている。アーム組立体72は、枢回軸7
2a上に枢支されたアーム72b及びアーム72bの自
由端上に設けられた磁気ヘッド72cを含む。さらに、
アーム72b上の磁気ヘッド72cを担持する自由端と
反対側の自由端には、ボイスコイルモータ73の一部を
形成するコイル72dが、アーム72bの走査面に平行
に巻回されている。また、コイル72dの上下にはボイ
スコイルモータ73の他の部分を構成する磁石73a及
び73bが形成され、コイル72dを励起することによ
りアーム72を枢回軸72aの回りで自在に枢回させる
ことが可能である。ボイスコイルモータ73は、アーム
72bに担持された磁気ヘッド72cが磁気ディスク7
1上のシリンダないしトラック71bに追従するように
サーボ制御される。
Referring to FIG. 10, each magnetic disk 71 has a hub 71 driven by a motor (not shown).
a. The arm assembly 72 includes the pivot shaft 7.
2a includes an arm 72b pivotally supported on 2a and a magnetic head 72c provided on a free end of the arm 72b. further,
A coil 72d forming a part of the voice coil motor 73 is wound around the free end of the arm 72b opposite to the free end carrying the magnetic head 72c in parallel with the scanning surface of the arm 72b. Magnets 73a and 73b, which constitute the other part of the voice coil motor 73, are formed above and below the coil 72d. The arm 72 can be freely pivoted around the pivot shaft 72a by exciting the coil 72d. Is possible. The voice coil motor 73 is configured such that the magnetic head 72c carried on the arm 72b is
Servo control is performed so as to follow the upper cylinder or track 71b.

【0037】図11は、図10の磁気ディスク装置60
の内部構造を示す斜視図である。図11を参照するに、
磁気ディスク組立体70は、回転ハブ71aに共通に保
持された複数の磁気ディスク711 ,712 ,…を含
み、これに対応してアーム組立体72も複数個のアーム
の集合より構成されていることがわかる。各々のアーム
72bは、枢回軸72aの回りで枢回自在に保持された
共通の回動部材72e上に保持されており、回動部材7
2eの回動に伴って一斉に枢回する。勿論、回動部材7
2eの回動はボイスコイルモータ73の励起に対応して
生じる。また、磁気ディスク装置の全体は気密封止され
た筐体61中に収められている。
FIG. 11 shows the magnetic disk drive 60 of FIG.
It is a perspective view which shows the internal structure of. Referring to FIG.
The magnetic disk assembly 70 includes a plurality of magnetic disks 71 1 , 71 2 ,... Commonly held by a rotary hub 71a, and the arm assembly 72 correspondingly comprises a set of a plurality of arms. You can see that there is. Each arm 72b is held on a common turning member 72e which is held so as to be pivotable about a pivot shaft 72a.
It pivots all together with the rotation of 2e. Of course, the rotating member 7
The rotation of 2e occurs in response to the excitation of the voice coil motor 73. The entire magnetic disk drive is housed in a hermetically sealed housing 61.

【0038】本発明の磁気ディスク装置60では、磁気
ヘッド72c中の読み取りヘッドとして、先に説明した
本発明の強磁性トンネル接合磁気センサーを使うことに
より、非常に高密度の磁気記録再生が可能になる。ま
た、本発明の磁気センサーは、もう1つの好ましい実施
形態を示すと、ディスクアレイ装置において活用するこ
とができる。ディスクアレイ装置は、基本的に従来の装
置と同様に構成することができる。すなわち、本発明の
磁気センサーを搭載したディスク(HDD)をアレイ状
に配列するとともに、ディスクどうしをケーブル等の接
続手段によって接続することができる。
In the magnetic disk drive 60 of the present invention, the above-described ferromagnetic tunnel junction magnetic sensor of the present invention is used as a read head in the magnetic head 72c, thereby enabling extremely high-density magnetic recording and reproduction. Become. Further, according to another preferred embodiment, the magnetic sensor of the present invention can be used in a disk array device. The disk array device can be basically configured in the same manner as a conventional device. That is, the disks (HDD) on which the magnetic sensor of the present invention is mounted are arranged in an array, and the disks can be connected to each other by connecting means such as a cable.

【0039】さらに、本発明の磁気センサーは、もう1
つの好ましい実施形態を示すと、エンコーダ装置におい
て利用することができる。ここで、本発明を実施するこ
とのできるエンコーダ装置は、この技術分野において公
知のいろいろなエンコーダ装置を包含することができる
けれども、好ましくは、以下に図12を参照してその一
例を示す無接点エンコーダ装置である。
Further, the magnetic sensor of the present invention has another feature.
One preferred embodiment can be used in an encoder device. Here, the encoder device in which the present invention can be implemented can include various encoder devices known in the art, but preferably, a non-contact type one of which is shown below with reference to FIG. It is an encoder device.

【0040】図12(A)において、エンコーダ装置で
用いられる回転着磁体65が示される。回転着磁体65
の直径Dは10mmであり、また、その中央に位置する
軸の直径dは5mmである。軸の円周上には、図示の通
り、N極62及びS極63が交互に、全体で16組並べ
られている。磁気センサー1は、その中心が回転着磁体
65の中間位置に来るように設置されている。なお、図
示の例の場合、着磁周期λは約1.5mmである。
FIG. 12A shows a rotating magnet body 65 used in the encoder device. Rotating magnet 65
Has a diameter D of 10 mm, and the diameter d of a shaft located at the center thereof is 5 mm. On the circumference of the shaft, 16 pairs of N poles 62 and S poles 63 are alternately arranged as shown in the figure. The magnetic sensor 1 is installed such that its center is located at an intermediate position of the rotating magnetized body 65. In the case of the illustrated example, the magnetization period λ is about 1.5 mm.

【0041】図12(B)は、磁気センサー1を拡大し
て示したものである。4列のセンサー素子22〜25
が、基板6上に、回転着磁体65のマグネットの直径方
向に平行で直線状に、かつ、それぞれのセンサー素子2
1の間隔がλ/4となるように、配列される。図示の例
では、センサー素子22〜25のなす角が約5.6度、
中心部の間隔が約0.37mmである。
FIG. 12B shows the magnetic sensor 1 in an enlarged manner. Four rows of sensor elements 22 to 25
Are linearly parallel to the diameter direction of the magnet of the rotating magnet body 65 on the substrate 6 and each sensor element 2
1 are arranged so that the interval of 1 becomes λ / 4. In the illustrated example, the angle between the sensor elements 22 to 25 is about 5.6 degrees,
The center spacing is about 0.37 mm.

【0042】図13は、図12のエンコーダ装置で使用
されている磁気センサーの製造手順を順を追って示した
平面図である。なお、ここで使用されている磁気センサ
ーは、先に図7を参照して説明した直列接続構造のもの
である。このような磁気センサーは、トンネル接合構造
が下部電極/絶縁障壁層/上部電極の3層のみで形成で
きるので、作製が容易である。また、それぞれのセンサ
ー素子列は、センサー素子21を6個の直列で接合(接
合面積:50μm×50μm)して構成される。
FIG. 13 is a plan view showing the manufacturing procedure of the magnetic sensor used in the encoder device of FIG. 12 in order. The magnetic sensor used here has the serial connection structure described above with reference to FIG. Such a magnetic sensor is easy to manufacture because the tunnel junction structure can be formed with only three layers of the lower electrode / insulating barrier layer / upper electrode. Further, each sensor element row is configured by joining six sensor elements 21 in series (joining area: 50 μm × 50 μm).

【0043】まず、マスク(図示せず)を使って、基板
6上に、ストライプ状にNiFeを膜厚17.1nmで
成膜し、さらに連続してCoFeを膜厚3.3nmで成
膜して、下部電極10を形成する。この状態を図13
(A)に示す。次いで、マスクを交換した後、それぞれ
の下部電極10ごとに、2つの絶縁障壁層20を成膜す
る。この絶縁障壁層20は、Alを膜厚1.3nmで成
膜した後にその表面をプラズマ酸化することによって形
成する。
First, using a mask (not shown), a NiFe film is formed in a stripe shape on the substrate 6 to a film thickness of 17.1 nm, and a CoFe film is continuously formed to a film thickness of 3.3 nm. Thus, the lower electrode 10 is formed. This state is shown in FIG.
It is shown in (A). Next, after replacing the mask, two insulating barrier layers 20 are formed for each lower electrode 10. This insulating barrier layer 20 is formed by forming an Al film having a thickness of 1.3 nm and then subjecting its surface to plasma oxidation.

【0044】Alのプラズマ酸化が終了した後、再びマ
スクを交換して、上部電極30を成膜すると共に、端子
26〜29の成膜を行う。この成膜は、CoFeを膜厚
3.3nmで、NiFeを膜厚17.1nmで、そして
FeMnを膜厚45nmで、それぞれ成膜して行う。さ
らに続けて、形成された上部電極30の上部に膜厚8n
mでTaを成膜する。このような一連の成膜工程が終了
した状態を図13(B)に示す。
After the plasma oxidation of Al is completed, the mask is replaced again to form the upper electrode 30 and to form the terminals 26 to 29. This film formation is performed by forming CoFe with a thickness of 3.3 nm, NiFe with a thickness of 17.1 nm, and FeMn with a thickness of 45 nm. Subsequently, a film thickness of 8 n is formed on the upper electrode 30 thus formed.
A Ta film is formed at m. FIG. 13B shows a state in which such a series of film forming steps has been completed.

【0045】上記のようにして作製したエンコーダ装置
の磁気センサー1に電池を使って3.0Vの電圧を印加
すると、各強磁性トンネル接合単位に加わる電圧は0.
50Vとなり、磁気抵抗変化率(MR比)は30%とな
る。また、回転着磁体65を一周させると、合計して1
6個の出力パルスを得ることができる。
When a voltage of 3.0 V is applied to the magnetic sensor 1 of the encoder device manufactured as described above using a battery, the voltage applied to each ferromagnetic tunnel junction unit is 0.1.
It becomes 50 V, and the magnetoresistance ratio (MR ratio) becomes 30%. Further, when the rotating magnetized body 65 makes one round, a total of 1
Six output pulses can be obtained.

【0046】[0046]

【実施例】引き続いて、本発明をその実施例について説
明する。なお、本発明は、以下に記載する実施例に限定
されるものではないことを理解されたい。マスク(図示
せず)を使って、酸化膜付きのシリコン基板上に、スト
ライプ状にNiFeを膜厚24nmでスパッタ成膜し、
さらに連続してCoFeを膜厚10nmでスパッタ成膜
した。本例では、CoFe中におけるFeの組成比の割
合を評価するため、以下に図14を参照して説明するよ
うに、Feの組成比を12〜57at%の範囲でいろい
ろに変更し、また、比較のため、Feの組成比が0at
%である、すなわち、Coのみからなる膜も成膜した。
スパッタ成膜中は、ストライプ状のNiFe膜の長手方
向に磁場を印加した。このようにして形成された2層構
造は、本例の磁気センサーにおいて、磁場に対して自由
に磁化が回転する磁性層になる。
Next, the present invention will be described with reference to examples. It should be understood that the present invention is not limited to the embodiments described below. Using a mask (not shown), a 24 nm-thick film of NiFe is sputtered on a silicon substrate with an oxide film in a stripe shape,
Further, CoFe was continuously formed into a film having a thickness of 10 nm by sputtering. In this example, in order to evaluate the ratio of the composition ratio of Fe in CoFe, as described below with reference to FIG. 14, the composition ratio of Fe was variously changed in the range of 12 to 57 at%. For comparison, the composition ratio of Fe is 0 at.
%, That is, a film composed of only Co was also formed.
During sputtering film formation, a magnetic field was applied in the longitudinal direction of the stripe-shaped NiFe film. The two-layer structure formed as described above becomes a magnetic layer in which magnetization freely rotates with respect to a magnetic field in the magnetic sensor of this example.

【0047】次いで、マスクを交換した後、Alを膜厚
1.6nmでスパッタ成膜し、さらに続けて表面のプラ
ズマ酸化を行った。Alのプラズマ酸化が終了した後、
再びマスクを交換して、先に形成した磁性層に直交する
方向に、磁場を印加しながら、先の工程と同様にCoF
e中におけるFeの組成比を異にするCoFeを、スト
ライプ状に膜厚10nmでスパッタ成膜し、その上にさ
らに、IrMnを膜厚50nmでスパッタ成膜した。さ
らに、IrMn膜の上に、酸化防止膜として、Alを膜
厚10nmでスパッタ成膜した。最後に、シリコン基板
を加熱炉に入れて、真空磁場中で225℃で熱処理を行
った。
Next, after replacing the mask, a film of Al was formed by sputtering to a thickness of 1.6 nm, and the surface was subsequently subjected to plasma oxidation. After the plasma oxidation of Al is completed,
The mask is replaced again, and while applying a magnetic field in a direction perpendicular to the magnetic layer formed previously, the CoF
CoFe having a different composition ratio of Fe in e was formed into a stripe by sputtering with a film thickness of 10 nm, and further, IrMn was formed by sputtering with a film thickness of 50 nm. Further, Al was sputtered to a thickness of 10 nm as an antioxidant film on the IrMn film. Finally, the silicon substrate was placed in a heating furnace and heat-treated at 225 ° C. in a vacuum magnetic field.

【0048】図14は、上記のようにして作製したスピ
ンバルブ構造を有する磁気センサーの磁気抵抗変化率
(MR比)をFe組成比x(CoFex のFeの組成
比、at%)の関数としてプロットしたものである。図
示のグラフから理解されるように、CoFex を使用し
た強磁性トンネル接合膜のMR比は、Fe組成比xの大
小にかかわらず、Coのみからなるトンネル接合膜に比
較して顕著に大である。特に、Fe組成比xが26〜5
7at%の範囲であるとき、30%以上の優れて良好な
MR比を達成することができ、なかんずく、Fe組成比
xが26at%のとき、実に42%という顕著に優れた
MR比を達成することができる。
[0048] Figure 14 as a function of the magnetoresistance change rate of a magnetic sensor having a spin valve structure fabricated as described above (MR ratio) Fe composition ratio x (the composition ratio of Fe in the CoFe x, at%) It is a plot. As can be understood from the graph, the MR ratio of the ferromagnetic tunnel junction film using CoFe x is remarkably large as compared with the tunnel junction film composed of only Co regardless of the magnitude of the Fe composition ratio x. is there. In particular, when the Fe composition ratio x is 26 to 5
When the content is in the range of 7 at%, an excellent MR ratio of 30% or more can be achieved. In particular, when the Fe composition ratio x is 26 at%, a remarkably excellent MR ratio of 42% is actually achieved. be able to.

【0049】引き続いて、CoFex のFeの組成比を
異にするいろいろなスピンバルブ構造を有する磁気セン
サーについて、磁気抵抗変化率(MR比)と印加磁場
(Oe)との関係を測定したところ、図15〜図20に
プロットするような磁気抵抗効果曲線が得られた。ここ
で、図15のFeの組成比は26at%、図16のそれ
は31at%、図17のそれは35at%、図18のそ
れは40at%、図19のそれは51at%、そして図
20のそれは57at%である。
[0049] Subsequently, the magnetic sensor having various spin valve structure having different composition ratio of Fe in the CoFe x, was measured the relationship between the magnetoresistance ratio (MR ratio) and applied magnetic field (Oe), The magnetoresistance effect curves plotted in FIGS. 15 to 20 were obtained. Here, the composition ratio of Fe in FIG. 15 is 26 at%, that in FIG. 16 is 31 at%, that in FIG. 17 is 35 at%, that in FIG. 18 is 40 at%, that in FIG. 19 is 51 at%, and that in FIG. is there.

【0050】図15〜図20の磁気抵抗効果曲線から考
察するに、x=26〜40at%のCoFex を使用し
た接合膜の磁気抵抗効果曲線は非常に良好なプロファイ
ルを有しているが(図15〜図18を参照されたい)、
Feの組成比が増加するにつれて形に乱れが発生してい
る。例えば、x=51at%のCoFex を使用した場
合(図19)及びx=57at%のCoFex を使用し
た場合(図20)、印加磁場が0Oe付近において形の
乱れが顕著である。このような好ましくない現象は、ピ
ン層であるIrMn層がピンド層であるCoFex 層の
磁化方向を十分に固定することができていないために発
生していると考察される。
As can be seen from the magnetoresistive effect curves shown in FIGS. 15 to 20, the magnetoresistive effect curves of the bonding films using CoFe x of x = 26 to 40 at% have very good profiles. 15 to 18),
As the Fe composition ratio increases, the shape is disturbed. For example, using the x = 51 at% of CoFe x when using (19) and x = 57 at% of CoFe x (FIG. 20), the applied magnetic field is remarkable form of turbulence in the vicinity of 0 Oe. Such undesirable phenomenon, IrMn layer is pinned layer is considered to have the magnetization direction of the CoFe x layer is a pinned layer occurs because it is not possible to sufficiently secure.

【0051】また、磁化方向の不十分な固定の原因とし
ては、次のようなことが考えられる。ピン層であるIr
Mn層は、下地の結晶構造がfccである場合、結晶構
造がγ構造になり、ピンド層の磁化方向を固定する力が
現れる。ここで、ピンド層としてCoFex 層を使用し
た場合に、CoFex 層中のFeの組成比xが51at
%もしくはそれ以上では、CoFex 層の結晶構造はb
cc構造が支配的になるので、CoFex 層の上に成膜
されたIrMn層の結晶構造(上記したように、本来γ
構造であるべき)は乱れ、磁化方向を固定する力が減少
する。
The following are conceivable causes of insufficient fixing of the magnetization direction. Ir which is a pin layer
When the underlying crystal structure of the Mn layer is fcc, the crystal structure becomes a γ structure, and a force for fixing the magnetization direction of the pinned layer appears. Here, when the CoFe x layer is used as the pinned layer, the composition ratio x of Fe in the CoFe x layer is 51 at.
% Or the more, the crystal structure of the CoFe x layer b
Since cc structure becomes dominant, as the crystal structure (the above IrMn layer deposited on the CoFe x layer, originally γ
Should be a structure) and the force fixing the magnetization direction is reduced.

【0052】さらに、一般的に述べて、接合膜の磁気抵
抗効果曲線のプロファイルは、MR比が本発明で目標と
しているレベルに達していないという問題点はあるが、
先に図2を参照して説明したような磁気抵抗効果曲線の
プロファイルに近いことが望ましい。以上に説明したよ
うな事実を総合するに、本発明のスピンバルブ構造を有
する磁気センサーを製造するに当たっては、CoFex
のFeの組成比は26at%以上、51at%未満の範
囲にあることが好適である。
Further, generally speaking, the profile of the magnetoresistance effect curve of the bonding film has a problem that the MR ratio does not reach the level targeted by the present invention.
It is desirable that the profile is close to the profile of the magnetoresistance effect curve as described above with reference to FIG. In summing up the facts described above, when manufacturing the magnetic sensor having the spin valve structure of the present invention, CoFe x
Is preferably in a range of 26 at% or more and less than 51 at%.

【0053】本発明は、上記した詳細な説明から明らか
なように、磁気センサー、磁気ヘッド、そして磁気ディ
スク装置にある。本発明による磁気センサーは、特許請
求の範囲に記載される通りのものであるが、次のような
磁気センサーも包含する。 1.強磁性トンネル接合単位の複数個が直列に接続され
ていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に
記載の磁気センサー。
As apparent from the above detailed description, the present invention resides in a magnetic sensor, a magnetic head, and a magnetic disk drive. The magnetic sensor according to the present invention is as described in the claims, but also includes the following magnetic sensors. 1. The magnetic sensor according to claim 1, wherein a plurality of ferromagnetic tunnel junction units are connected in series.

【0054】2.複数個の強磁性トンネル接合単位が基
板上に並べて配置されており、かつ、隣接する強磁性ト
ンネル接合単位において、第1の強磁性金属層どうし又
は第2の強磁性金属層どうしが一体に形成されることに
より前記の直列接続が行われていることを特徴とする上
記第1項に記載の磁気センサー。 3.複数個の強磁性トンネル接合単位が基板上に積層し
て多段に形成されており、かつ、上下に隣接する強磁性
トンネル接合単位において、下段側のトンネル接合単位
の第2の強磁性金属層の上に、上段側のトンネル接合単
位の第1の強磁性金属層が形成されることにより、前記
の直列接続が行われていることを特徴とする上記第1項
に記載の磁気センサー。
2. A plurality of ferromagnetic tunnel junction units are arranged side by side on the substrate, and in the adjacent ferromagnetic tunnel junction units, the first ferromagnetic metal layers or the second ferromagnetic metal layers are integrally formed. 2. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the series connection is performed by the connection. 3. A plurality of ferromagnetic tunnel junction units are stacked on the substrate and formed in multiple stages, and in the vertically adjacent ferromagnetic tunnel junction units, the second ferromagnetic metal layer of the lower tunnel junction unit is formed. 2. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the series connection is performed by forming a first ferromagnetic metal layer of an upper-stage tunnel junction unit on the upper side.

【0055】[0055]

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、少なくとも30%の磁気抵抗変化率(MR比)を有
する高性能な磁気センサーを提供することができる。ま
た、本発明によれば、高性能の磁気センサーを使用する
ことにより、各種の優れた装置を提供することができ
る。典型的な装置としては、例えば、磁気センサーを磁
気抵抗効果型トランスデューサとして装備した磁気ヘッ
ド及びその磁気ヘッドを装備した磁気ディスク装置、磁
気センサーを装備したディスクアレイ装置、磁気センサ
ーを装備したエンコーダ装置、特に無接点エンコーダ装
置を挙げることができる。
As described above, according to the present invention, a high-performance magnetic sensor having a magnetoresistance ratio (MR ratio) of at least 30% can be provided. Further, according to the present invention, various excellent devices can be provided by using a high-performance magnetic sensor. As a typical device, for example, a magnetic head equipped with a magnetic sensor as a magnetoresistive transducer and a magnetic disk device equipped with the magnetic head, a disk array device equipped with a magnetic sensor, an encoder device equipped with a magnetic sensor, In particular, a contactless encoder device can be mentioned.

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

【図1】従来の強磁性トンネル接合を備えた磁気センサ
ーの模式断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a magnetic sensor having a conventional ferromagnetic tunnel junction.

【図2】図1の磁気センサーの磁気抵抗変化率(MR
比)を保磁力H(Oe)の関数としてプロットした磁気
抵抗効果曲線である。
FIG. 2 is a graph showing the magnetoresistance ratio (MR) of the magnetic sensor of FIG. 1;
(Ratio) as a function of coercivity H (Oe).

【図3】本発明による強磁性トンネル接合構造を備えた
磁気センサーの好ましい一例を示す模式断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing a preferred example of a magnetic sensor having a ferromagnetic tunnel junction structure according to the present invention.

【図4】図3の磁気センサーの強磁性トンネル接合構造
の平面図である。
FIG. 4 is a plan view of a ferromagnetic tunnel junction structure of the magnetic sensor of FIG. 3;

【図5】図3の磁気センサーの製造手順を順を追って示
す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a manufacturing procedure of the magnetic sensor of FIG. 3 in order.

【図6】本発明による強磁性トンネル接合構造を備えた
磁気センサーのもう1つの好ましい例を示す模式断面図
である。
FIG. 6 is a schematic sectional view showing another preferred example of a magnetic sensor having a ferromagnetic tunnel junction structure according to the present invention.

【図7】本発明による、N個の強磁性トンネル接合構造
を直列に並べたセンサー素子の構造を示す模式断面図で
ある。
FIG. 7 is a schematic sectional view showing the structure of a sensor element according to the present invention in which N ferromagnetic tunnel junction structures are arranged in series.

【図8】本発明による、N層の強磁性トンネル接合構造
を多段に積層したセンサー素子の構造を示す模式断面図
である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a sensor element in which an N-layer ferromagnetic tunnel junction structure is stacked in multiple stages according to the present invention.

【図9】本発明による磁気センサーを備えた磁気ヘッド
の構成を説明する模式断面図である。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a magnetic head including a magnetic sensor according to the present invention.

【図10】本発明による、図9の磁気センサーを備えた
磁気ディスク装置の構成を説明する平面図である。
FIG. 10 is a plan view illustrating the configuration of a magnetic disk drive provided with the magnetic sensor of FIG. 9 according to the present invention.

【図11】図10の磁気ディスク装置の内部構造を説明
する斜視図である。
FIG. 11 is a perspective view illustrating the internal structure of the magnetic disk drive of FIG. 10;

【図12】本発明による磁気センサーを備えた無接点エ
ンコーダ装置の構成を説明する平面図である。
FIG. 12 is a plan view illustrating a configuration of a contactless encoder device including a magnetic sensor according to the present invention.

【図13】図12のエンコーダ装置で使用されている磁
気センサーの製造手順を順を追って示す平面図である。
FIG. 13 is a plan view sequentially showing a manufacturing procedure of a magnetic sensor used in the encoder device of FIG. 12;

【図14】実施例で作製したスピンバルブ構造を有する
磁気センサーのMR比をFe組成比x(CoFex のF
eの組成比、at%)の関数としてプロットしたグラフ
である。
FIG. 14 shows the MR ratio of the magnetic sensor having a spin-valve structure manufactured in the example, wherein the MR ratio is Fe composition ratio x (F of CoFe x
5 is a graph plotted as a function of composition ratio of e (at%).

【図15】スピンバルブ構造を有する磁気センサーで、
その強磁性金属層を構成するCoFex のFeの組成比
が26at%であるもののMR比を印加磁場の関数とし
てプロットした磁気抵抗効果曲線である。
FIG. 15 is a magnetic sensor having a spin valve structure,
The composition ratio of Fe in the CoFe x constituting the ferromagnetic metal layer is a magneto-resistance effect curves plotted the MR ratio as a function of applied magnetic field but is 26 atomic%.

【図16】スピンバルブ構造を有する磁気センサーで、
その強磁性金属層を構成するCoFex のFeの組成比
が31at%であるもののMR比を印加磁場の関数とし
てプロットした磁気抵抗効果曲線である。
FIG. 16 shows a magnetic sensor having a spin valve structure.
The composition ratio of Fe in the CoFe x constituting the ferromagnetic metal layer is a magneto-resistance effect curves plotted the MR ratio as a function of applied magnetic field although a 31 at%.

【図17】スピンバルブ構造を有する磁気センサーで、
その強磁性金属層を構成するCoFex のFeの組成比
が35at%であるもののMR比を印加磁場の関数とし
てプロットした磁気抵抗効果曲線である。
FIG. 17 shows a magnetic sensor having a spin valve structure.
The composition ratio of Fe in the CoFe x constituting the ferromagnetic metal layer is a magneto-resistance effect curves plotted the MR ratio as a function of applied magnetic field although a 35 at%.

【図18】スピンバルブ構造を有する磁気センサーで、
その強磁性金属層を構成するCoFex のFeの組成比
が40at%であるもののMR比を印加磁場の関数とし
てプロットした磁気抵抗効果曲線である。
FIG. 18 is a magnetic sensor having a spin valve structure,
The composition ratio of Fe in the CoFe x constituting the ferromagnetic metal layer is a magneto-resistance effect curves plotted the MR ratio as a function of applied magnetic field although a 40 at%.

【図19】スピンバルブ構造を有する磁気センサーで、
その強磁性金属層を構成するCoFex のFeの組成比
が51at%であるもののMR比を印加磁場の関数とし
てプロットした磁気抵抗効果曲線である。
FIG. 19 shows a magnetic sensor having a spin valve structure.
The composition ratio of Fe in the CoFe x constituting the ferromagnetic metal layer is a magneto-resistance effect curves plotted the MR ratio as a function of applied magnetic field although a 51 at%.

【図20】スピンバルブ構造を有する磁気センサーで、
その強磁性金属層を構成するCoFex のFeの組成比
が57at%であるもののMR比を印加磁場の関数とし
てプロットした磁気抵抗効果曲線である。
FIG. 20 is a magnetic sensor having a spin valve structure,
The composition ratio of Fe in the CoFe x constituting the ferromagnetic metal layer is a magneto-resistance effect curves plotted the MR ratio as a function of applied magnetic field although a 57 at%.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…磁気センサー 2…強磁性トンネル接合単位 6…基板 10…下部電極 11…第1の強磁性層 20…絶縁障壁層 30…上部電極 31…第2の強磁性層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Magnetic sensor 2 ... Ferromagnetic tunnel junction unit 6 ... Substrate 10 ... Lower electrode 11 ... 1st ferromagnetic layer 20 ... Insulation barrier layer 30 ... Upper electrode 31 ... 2nd ferromagnetic layer

───────────────────────────────────────────────────── 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 43/10 G01R 33/06 R (72)発明者 小林 和雄 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 Fターム(参考) 2G017 AD55 AD63 AD65 5D034 BA02 BA08 BA15 5E049 AA04 AA07 AA09 AA10 AC00 AC05 BA12 BA16 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 43/10 G01R 33/06 R (72) Inventor Kazuo Kobayashi 4-chome, Kamikodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa No. 1 Fujitsu Limited F term (reference) 2G017 AD55 AD63 AD65 5D034 BA02 BA08 BA15 5E049 AA04 AA07 AA09 AA10 AC00 AC05 BA12 BA16

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の強磁性金属層と、絶縁障壁層を介
してその上に形成された第2の強磁性金属層とを含む強
磁性トンネル接合単位を備えた磁気センサーにおいて、 前記第1及び第2の強磁性金属層の少なくとも一方が、
25at%以上かつ51at%未満の範囲の組成比でF
eを含むCoFe合金からなることを特徴とする磁気セ
ンサー。
1. A magnetic sensor comprising a ferromagnetic tunnel junction unit including a first ferromagnetic metal layer and a second ferromagnetic metal layer formed thereon with an insulating barrier layer interposed therebetween, wherein: At least one of the first and second ferromagnetic metal layers is
F at a composition ratio of 25 at% or more and less than 51 at%.
A magnetic sensor comprising a CoFe alloy containing e.
【請求項2】 前記第1及び第2の強磁性金属層の一方
のみが、25at%以上かつ51at%未満の範囲の組
成比でFeを含むCoFe合金からなることを特徴とす
る請求項1に記載の磁気センサー。
2. The method according to claim 1, wherein only one of the first and second ferromagnetic metal layers is made of a CoFe alloy containing Fe at a composition ratio of 25 at% or more and less than 51 at%. The magnetic sensor as described.
【請求項3】 前記第1及び第2の強磁性金属層の両方
が、25at%以上かつ51at%未満の範囲の組成比
でFeを含むCoFe合金からなり、その際、それぞれ
の金属層のFe組成比は同一であっても異なっていても
よいことを特徴とする請求項1に記載の磁気センサー。
3. A method according to claim 1, wherein the first and second ferromagnetic metal layers are both made of a CoFe alloy containing Fe at a composition ratio of 25 at% or more and less than 51 at%. The magnetic sensor according to claim 1, wherein the composition ratio may be the same or different.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項に記載の磁
気センサーを磁気抵抗効果型トランスデューサとして装
備することを特徴とする磁気ヘッド。
4. A magnetic head comprising the magnetic sensor according to claim 1 as a magnetoresistive transducer.
【請求項5】 請求項1〜3のいずれか1項に記載の磁
気センサーを備えた磁気ヘッドを装備することを特徴と
する磁気ディスク装置。
5. A magnetic disk drive equipped with a magnetic head provided with the magnetic sensor according to claim 1. Description:
【請求項6】 請求項1〜3のいずれか1項に記載の磁
気センサーを装備することを特徴とするディスクアレイ
装置。
6. A disk array device equipped with the magnetic sensor according to claim 1.
【請求項7】 請求項1〜3のいずれか1項に記載の磁
気センサーを装備することを特徴とするエンコーダ装
置。
7. An encoder device comprising the magnetic sensor according to claim 1. Description:
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