JP2003133614A - Magnetoresistive effect element, magnetoresistive effect head and magnetic recorder and reproducing device - Google Patents

Magnetoresistive effect element, magnetoresistive effect head and magnetic recorder and reproducing device

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JP2003133614A
JP2003133614A JP2002025994A JP2002025994A JP2003133614A JP 2003133614 A JP2003133614 A JP 2003133614A JP 2002025994 A JP2002025994 A JP 2002025994A JP 2002025994 A JP2002025994 A JP 2002025994A JP 2003133614 A JP2003133614 A JP 2003133614A
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裕美 湯浅
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将寿 吉川
Hitoshi Iwasaki
仁志 岩崎
Yuzo Kamiguchi
裕三 上口
Masashi Sahashi
政司 佐橋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the resistance of a part related to spin dependent conduction and, as a result, to increase the resistance change in a vertical conductive magnetoresistive effect element. SOLUTION: The magnetoresistive effect element is provided with a magnetized layer, a magnetizing layer and a nonmagnetic intermediate layer formed between the magnetized layer and the magnetizing layer and an electrode for conducting a sense current substantially vertically with respect to the film surfaces of the layers. At least one layer of the magnetized layer and the magnetizing layer is constituted of a binary alloy, a ternary alloy or an alloy having the crystal structure of body-centered cubic crystal, shown substantially by T1a T2b or Fec Cod Nie (T1 and T2 are the elements selected from a group consisting of Fe, Co and Ni while shown by 25 at.%<=a<=75 at.%, 25 at.%<=b<=75 at.%, a+b=100, 0<e<=63 at.%, c+d+e=100).

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】本発明は外部磁場を検知する
ためのセンス電流を素子膜面に垂直方向に流す磁気抵抗
効果素子、磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetoresistive effect element, a magnetic head, and a magnetic recording / reproducing apparatus for flowing a sense current for detecting an external magnetic field in a direction perpendicular to an element film surface.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、磁気記録媒体に記録された情報の
読み出しは、コイルを有する再生用の磁気ヘッドを記録
媒体に対して相対的に移動させ、そのときに発生する電
磁誘導でコイルに誘起される電圧を検出する方法によっ
て行われてきた。その後、磁気抵抗効果素子(以下MR
素子)が開発され、磁場センサに用いられる他、ハード
ディスクドライブ等の磁気記録再生装置に搭載される磁
気ヘッド(以下MRヘッド)として用いられてきた。
2. Description of the Related Art Conventionally, in reading information recorded on a magnetic recording medium, a reproducing magnetic head having a coil is moved relatively to the recording medium, and electromagnetic induction generated at that time induces the coil. Has been done by the method of detecting the voltage. After that, a magnetoresistive effect element (hereinafter referred to as MR
The element) has been developed and used as a magnetic field sensor, and has also been used as a magnetic head (hereinafter referred to as an MR head) mounted in a magnetic recording / reproducing apparatus such as a hard disk drive.

【0003】近年、磁気記録媒体の小型・大容量化が進
められ、情報読み出し時の再生用磁気ヘッドと磁気記録
媒体との相対速度が小さくなってきているため、小さい
相対速度であっても大きな出力が取り出せるMRヘッド
への期待が高まっている。
In recent years, as the magnetic recording medium has been made smaller and has a larger capacity, the relative speed between the reproducing magnetic head and the magnetic recording medium at the time of reading information has become smaller, so that even a small relative speed is large. Expectations are increasing for MR heads that can output output.

【0004】このような期待に対して、Fe/CrやF
e/Cuのように強磁性金属膜と非磁性金属膜とをある
条件で交互に積層して、近接する強磁性金属膜間を反強
磁性結合させた多層膜、いわゆる人工格子膜が巨大な磁
気抵抗効果を示すことが報告されている(Phys. Rev. Le
tt. 61 2474 (1988), Phys. Rev. Lett. 64 2304 (199
0)等参照)。しかし、人工格子膜は磁化が飽和するのに
必要な磁場が高いため、MRヘッド用の膜材料には適さ
ない。
In response to such expectations, Fe / Cr and F
A ferromagnetic metal film and a non-magnetic metal film such as e / Cu are alternately laminated under certain conditions, and a multilayer film in which adjacent ferromagnetic metal films are antiferromagnetically coupled, a so-called artificial lattice film is enormous. It has been reported to exhibit a magnetoresistive effect (Phys. Rev. Le.
tt. 61 2474 (1988), Phys. Rev. Lett. 64 2304 (199
(See 0) etc.). However, the artificial lattice film requires a high magnetic field to saturate the magnetization, and is not suitable as a film material for an MR head.

【0005】これに対し、強磁性層/非磁性層/強磁性
層のサンドイッチ構造の多層膜で、強磁性層が反強磁性
結合しない場合でも、大きな磁気抵抗効果を実現した例
が報告されている。すなわち、非磁性層を挟んだ2層の
強磁性層の一方に交換バイアス磁場を印加して磁化を固
定しておき、他方の強磁性層を外部磁場(信号磁場等)
により磁化反転させる。これにより、非磁性層を挟んで
配置された2つの強磁性層の磁化方向の相対的な角度を
変化させることによって、大きな磁気抵抗効果が得られ
る。このようなタイプの多層膜はスピンバルブと呼ばれ
ている(Phys. Rev., B45, 806 (1992), J. Appl. Phy
s., 69, 4774 (1981)等参照)。スピンバルブは低磁場で
磁化を飽和させることができるため、MRヘッドに適し
ており、既に実用化されているが、磁気抵抗変化率は最
大でも約20%までであり、更に高い磁気抵抗変化率を
示すMR素子が必要となってきた。
On the other hand, it has been reported that in a multilayer film having a sandwich structure of ferromagnetic layer / nonmagnetic layer / ferromagnetic layer, a large magnetoresistive effect is realized even when the ferromagnetic layers are not antiferromagnetically coupled. There is. That is, the exchange bias magnetic field is applied to one of the two ferromagnetic layers sandwiching the non-magnetic layer to fix the magnetization, and the other ferromagnetic layer is applied to the external magnetic field (signal magnetic field, etc.).
To reverse the magnetization. As a result, a large magnetoresistive effect can be obtained by changing the relative angle between the magnetization directions of the two ferromagnetic layers arranged with the nonmagnetic layer sandwiched therebetween. This type of multilayer film is called a spin valve (Phys. Rev., B45, 806 (1992), J. Appl. Phy.
s., 69, 4774 (1981), etc.). Since the spin valve can saturate the magnetization in a low magnetic field, it is suitable for an MR head and has already been put into practical use. However, the magnetoresistance change rate is up to about 20%, and the magnetoresistance change rate is higher. The MR element showing is required.

【0006】ところで、これまでのMR素子は、センス
電流を素子膜面内に通電して利用されている(Current
in plane:CIP)。これに対し、センス電流を素子膜
面に垂直に通電する(Current perpendicular to plan
e:CPP)と、CIPの10倍程度の磁気抵抗変化率
が得られるとの報告もあり(J. Phys. Condens. Matte
r., 11, 5717 (1999)等)、変化率100%も不可能では
ない。しかし、スピンバルブ構造はスピン依存する層の
総膜厚が非常に薄く、界面の数も少ないことから、垂直
通電した場合の抵抗自体が小さくなり、出力絶対値も小
さくなってしまう。従来CIPに用いている膜構成のス
ピンバルブに垂直通電すると、ピン層およびフリー層の
厚さが5nm相当での1μm2当たりの出力絶対値AΔ
Rは、約0.5mΩμm2と小さい。このため、更なる
出力増大が必要である。
By the way, conventional MR elements are used by passing a sense current through the element film surface (Current
in plane: CIP). On the other hand, the sense current is applied perpendicularly to the element film surface (Current perpendicular to plan
(e: CPP), and there is also a report that a magnetoresistance change rate about 10 times that of CIP can be obtained (J. Phys. Condens. Matte
r., 11, 5717 (1999)), and a rate of change of 100% is not impossible. However, in the spin valve structure, the total film thickness of the spin-dependent layer is very thin and the number of interfaces is small, so that the resistance itself in the case of vertical energization becomes small and the absolute output value also becomes small. When the spin valve having the film structure conventionally used for CIP is vertically energized, the absolute output value AΔ per 1 μm 2 when the thickness of the pinned layer and the free layer is 5 nm is obtained.
R is as small as about 0.5 mΩμm 2 . Therefore, it is necessary to further increase the output.

【0007】スピンバルブ構造で大きな出力を得るため
には、スピン依存伝導に関与する部分の抵抗値を上げ、
抵抗変化量を大きくすることが重要となってくる。
In order to obtain a large output with the spin valve structure, the resistance value of the part related to spin-dependent conduction is increased,
It is important to increase the amount of resistance change.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、スピ
ンバルブ構造の垂直通電磁気抵抗効果素子において、適
当な材料をピン層およびフリー層のうち少なくとも1層
に配置することにより、抵抗変化量を大きくすることに
ある。
An object of the present invention is to provide a perpendicular current-carrying magnetoresistive effect element having a spin valve structure by disposing an appropriate material in at least one of a pin layer and a free layer. Is to increase.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の一態様に係る磁
気抵抗効果素子は、磁化の方向が実質的に一方向に固着
された磁化固着層と、磁化の方向が外部磁場に応じて変
化する磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層
との間に形成された非磁性中間層と、前記磁化固着層、
非磁性中間層および磁化自由層の膜面に対して略垂直に
センス電流を通電するための電極とを具備し、前記磁化
固着層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実
質的に一般式(1)または(2) T1aT2b (1) FecCodNie (2) (ここで、T1およびT2は、Fe、CoおよびNiか
らなる群より選択される互いに異なる元素であり、25
at%≦a≦75at%、25at%≦b≦75at
%、a+b=100、0<c≦75at%、0<d≦7
5at%、0<e≦63at%、c+d+e=100)
で表される2元合金または3元合金から形成されてい
る。
In a magnetoresistive effect element according to one aspect of the present invention, a magnetization pinned layer in which the magnetization direction is pinned substantially in one direction, and the magnetization direction changes according to an external magnetic field. A magnetic free layer, a non-magnetic intermediate layer formed between the magnetic pinned layer and the magnetic free layer, and the magnetic pinned layer,
An electrode for passing a sense current substantially perpendicular to the film surfaces of the non-magnetic intermediate layer and the magnetization free layer, wherein at least one layer of the magnetization pinned layer and the magnetization free layer has a substantially general formula. (1) or (2) T1 a T2 b (1) Fe c Co d Ni e (2) (where T1 and T2 are different elements selected from the group consisting of Fe, Co and Ni, and 25
at% ≦ a ≦ 75 at%, 25 at% ≦ b ≦ 75 at
%, A + b = 100, 0 <c ≦ 75 at%, 0 <d ≦ 7
5at%, 0 <e ≦ 63at%, c + d + e = 100)
Is formed from a binary alloy or a ternary alloy.

【0010】また、本発明の他の態様に係る磁気抵抗効
果素子は、上記と同様な垂直通電型であって、前記磁化
固着層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実
質的に下記一般式(3)または(4) (T1a/100T2b/100100-xM1x (3) (T1c/100T2d/100T3e/100100-xM1x (4) (ここで、T1、T2およびT3は、Fe、Coおよび
Niからなる群より選択される互いに異なる元素であ
り、M1はCr、V、Ta、Nb、Sc、Ti、Mn、
Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Hf、Y、Tc、R
e、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Ag、Au、B、
Al、In、C、Si、Sn、Ca、Sr、Ba、O、
NおよびFからなる群より選択される少なくとも1種の
元素であり、25at%≦a≦75at%、25at%
≦b≦75at%、a+b=100、5at%≦c≦9
0at%、5at%≦d≦90at%、5at%≦e≦
90at%、c+d+e=100、0.1at%≦x≦
30at%) で表される合金から形成されている。
A magnetoresistive effect element according to another aspect of the present invention is a vertical conduction type similar to the above, and at least one layer of the magnetization pinned layer and the magnetization free layer is substantially the following general structure. Formula (3) or (4) (T1 a / 100 T2 b / 100 ) 100-x M1 x (3) (T1 c / 100 T2 d / 100 T3 e / 100 ) 100-x M1 x (4) (here Where T1, T2 and T3 are different elements selected from the group consisting of Fe, Co and Ni, and M1 is Cr, V, Ta, Nb, Sc, Ti, Mn,
Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, Hf, Y, Tc, R
e, Ru, Rh, Ir, Pd, Pt, Ag, Au, B,
Al, In, C, Si, Sn, Ca, Sr, Ba, O,
At least one element selected from the group consisting of N and F, and 25 at% ≦ a ≦ 75 at%, 25 at%
≦ b ≦ 75 at%, a + b = 100, 5 at% ≦ c ≦ 9
0 at%, 5 at% ≤ d ≤ 90 at%, 5 at% ≤ e ≤
90 at%, c + d + e = 100, 0.1 at% ≦ x ≦
30 at%).

【0011】また、本発明の他の態様に係る磁気抵抗効
果素子は、上記と同様な垂直通電型であって、前記磁化
固着層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実
質的に一般式(5) Fe100-aT1a (5) (ここで、T1はCo、Cr、V、Ni、Rh、Ti、
Mo、W、Nb、Ta、Pd、Pt、ZrおよびHfか
らなる群より選択される少なくとも1種の元素であり、
0at%≦a<70at%) で表される合金から形成され、かつその結晶構造が体心
立方晶である。
A magnetoresistive effect element according to another aspect of the present invention is a vertical conduction type similar to the above, and at least one layer of the magnetization pinned layer and the magnetization free layer is of a general formula. (5) Fe 100-a T1 a (5) (where T1 is Co, Cr, V, Ni, Rh, Ti,
At least one element selected from the group consisting of Mo, W, Nb, Ta, Pd, Pt, Zr and Hf,
0at% ≦ a <70at%), and its crystal structure is body-centered cubic.

【0012】また、本発明の他の態様に係る磁気抵抗効
果素子は、上記と同様な垂直通電型であって、前記磁化
固着層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実
質的に一般式(6) Fe100-aT1a (6) (ここで、T1がCoの場合0at%≦a≦80at
%、T1がCrの場合0at%≦a≦80at%、T1
がVの場合0at%≦a≦70at%、T1がNiの場
合0at%≦a≦20at%、T1がRhの場合0at
%≦a≦55at%、T1がTiの場合0at%≦a≦
51at%) で表される合金で形成され、かつその結晶構造が体心立
方晶である。
A magnetoresistive effect element according to another aspect of the present invention is a vertical conduction type similar to the above, and at least one of the magnetization pinned layer and the magnetization free layer is of a general formula. (6) Fe 100-a T1 a (6) (where T1 is Co, 0 at% ≤ a ≤ 80 at
%, When T1 is Cr, 0 at% ≦ a ≦ 80 at%, T1
When V is 0 at% ≤ a ≤ 70 at%, when T1 is Ni 0 at% ≤ a ≤ 20 at%, when T1 is Rh 0 at%
% ≤ a ≤ 55 at%, when T1 is Ti 0 at% ≤ a ≤
51 at%), and its crystal structure is body-centered cubic.

【0013】また、本発明の他の態様に係る磁気抵抗効
果素子は、上記と同様な垂直通電型であって、前記磁化
固着層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が、
Fe−Co−Ni合金、Co−Mn−Fe合金およびF
e−Cr−Co合金からなる群より選択される3元合金
から形成され、かつその結晶構造が体心立方晶である。
図20の相図に体心立方晶をなすFe−Co−Ni合金
の組成域を示す。薄膜では、膜の質によって非平衡であ
っても斜線部まで体心立方晶を取ることができる。図2
1の相図に体心立方晶をなすCo−Mn−Fe合金の組
成域を示す。ここでも、同様に斜線部まで体心立方晶を
取ることができる。また、Fe−Cr−Co合金は、ほ
ぼ全組成域で体心立方晶をとることができる。
A magnetoresistive effect element according to another aspect of the present invention is a vertical conduction type similar to the above, and at least one layer of the magnetization fixed layer and the magnetization free layer is:
Fe-Co-Ni alloy, Co-Mn-Fe alloy and F
It is formed of a ternary alloy selected from the group consisting of e-Cr-Co alloys, and its crystal structure is body-centered cubic.
The composition region of the Fe-Co-Ni alloy forming a body-centered cubic crystal is shown in the phase diagram of FIG. With thin films, body-centered cubic crystals can be formed up to the shaded area even if they are not in equilibrium depending on the quality of the film. Figure 2
The phase diagram of No. 1 shows the composition region of a Co-Mn-Fe alloy forming a body-centered cubic crystal. Here again, body-centered cubic crystals can be taken up to the shaded portion as well. Further, the Fe-Cr-Co alloy can form a body-centered cubic crystal in almost the entire composition range.

【0014】また、本発明の他の態様に係る磁気抵抗効
果素子は、上記と同様な垂直通電型であって、前記磁化
固着層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実
質的に一般式(7)乃至(10) (Fe(100-a)/100T1a/100100-xx (7) (Fe−Co−Ni)100-xx (8) (Co−Mn−Fe)100-xx (9) (Fe−Cr−Co)100-xx (10) (ここで、T1はCo、Cr、V、Ni、Rh、Ti、
Mo、W、Nb、Ta、Pd、Pt、ZrおよびHfか
らなる群より選択される少なくとも1種の元素であり、
0at%≦a<70at%、Fe−Co−Niは体心立
方晶の組成域、Co−Mn−Feは体心立方晶の組成
域、Fe−Cr−Coは体心立方晶の組成域、MがM
n、Cu、Re、Ru、Pd、Pt、Ag、Auおよび
Alからなる群より選択される少なくとも1種の元素で
ある場合0.1at%≦x≦20at%、MがSc、Z
n、Ga、Ge、Zr、Hf、Y、Tc、B、In、
C、Si、Sn、Ca、Sr、Ba、O、FおよびNか
らなる群より選択される少なくとも1種の元素である場
合0.1at%≦x≦10at%) で表される合金から形成され、かつその結晶構造が体心
立方晶である。
A magnetoresistive effect element according to another aspect of the present invention is a vertical conduction type similar to the above, and at least one of the magnetization pinned layer and the magnetization free layer is substantially of the general formula. (7) to (10) (Fe (100-a) / 100 T1 a / 100 ) 100-x M x (7) (Fe-Co-Ni) 100-x M x (8) (Co-Mn-Fe) ) 100-x M x (9) (Fe-Cr-Co) 100-x M x (10) (where T1 is Co, Cr, V, Ni, Rh, Ti,
At least one element selected from the group consisting of Mo, W, Nb, Ta, Pd, Pt, Zr and Hf,
0 at% ≤ a <70 at%, Fe-Co-Ni is a body-centered cubic composition range, Co-Mn-Fe is a body-centered cubic composition range, Fe-Cr-Co is a body-centered cubic composition range, M is M
When at least one element selected from the group consisting of n, Cu, Re, Ru, Pd, Pt, Ag, Au, and Al is 0.1 at% ≦ x ≦ 20 at%, M is Sc, Z
n, Ga, Ge, Zr, Hf, Y, Tc, B, In,
When it is at least one element selected from the group consisting of C, Si, Sn, Ca, Sr, Ba, O, F and N, 0.1 at% ≤ x ≤ 10 at%). , And its crystal structure is body-centered cubic.

【0015】また、本発明の他の態様に係る磁気抵抗効
果素子は、上記と同様な垂直通電型であって、前記磁化
固着層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実
質的に一般式(11) (Fe(100-a)/100T1a/100100-xx (11) (ここで、T1がCoの場合、0at%≦a≦80at
%、T1がCrの場合、0at%≦a≦80at%、T
1がVの場合、0at%≦a≦70at%、T1がNi
の場合、0at%≦a≦10at%、T1がRhの場
合、0at%≦a≦55at%、T1がTiの場合、0
at%≦a≦51at%、MがMn、Cu、Re、R
u、Pd、Pt、Ag、AuおよびAlからなる群より
選択される少なくとも1種の元素である場合、0.1a
t%≦x≦20at%、MがSc、Zn、Ga、Ge、
Zr、Hf、Y、Tc、B、In、C、Si、Sn、C
a、Sr、Ba、O、FおよびNからなる群より選択さ
れる少なくとも1種の元素である場合、0.1at%≦
x≦10at%) で表される合金から形成され、かつその結晶構造が体心
立方晶である。
A magnetoresistive effect element according to another aspect of the present invention is a vertical conduction type similar to the above, and at least one layer of the magnetization pinned layer and the magnetization free layer is substantially of the general formula. (11) (Fe (100-a) / 100 T1 a / 100 ) 100-x M x (11) (where T1 is Co, 0 at% ≤ a ≤ 80 at
%, When T1 is Cr, 0 at% ≦ a ≦ 80 at%, T
When 1 is V, 0 at% ≦ a ≦ 70 at% and T1 is Ni
0 at% ≦ a ≦ 10 at%, T1 is Rh, 0 at% ≦ a ≦ 55 at%, and T1 is Ti, 0
at% ≦ a ≦ 51 at%, M is Mn, Cu, Re, R
0.1a when at least one element selected from the group consisting of u, Pd, Pt, Ag, Au and Al
t% ≦ x ≦ 20 at%, M is Sc, Zn, Ga, Ge,
Zr, Hf, Y, Tc, B, In, C, Si, Sn, C
When it is at least one element selected from the group consisting of a, Sr, Ba, O, F and N, 0.1 at% ≦
x ≦ 10 at%), and its crystal structure is body-centered cubic.

【0016】また、本発明の他の態様に係る磁気抵抗効
果素子は、上記と同様な垂直通電型であって、前記磁化
固着層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実
質的に一般式(12) (Fe(100-a)/100T1a/100100-xx (12) (ここで、T1はCo、Niのうち少なくとも1種の元
素であり、0at%≦a≦50at%、MはSc、T
i、Mn、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Hf、Y、
Tc、Re、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Ag、A
u、B、Al、In、C、Si、Sn、Ca、Sr、B
a、O、NおよびFからなる群より選択される少なくと
も1種の元素であり、0.1at%≦x≦30at%)
で表される合金から形成されている。
A magnetoresistive effect element according to another aspect of the present invention is a vertical conduction type similar to the above, and at least one layer of the magnetization pinned layer and the magnetization free layer is substantially of the general formula. (12) (Fe (100-a) / 100 T1 a / 100 ) 100-x M x (12) (where T1 is at least one element of Co and Ni, and 0 at% ≤ a ≤ 50 at %, M is Sc, T
i, Mn, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, Hf, Y,
Tc, Re, Ru, Rh, Ir, Pd, Pt, Ag, A
u, B, Al, In, C, Si, Sn, Ca, Sr, B
at least one element selected from the group consisting of a, O, N and F, and 0.1 at% ≦ x ≦ 30 at%)
It is formed from an alloy represented by.

【0017】また、本発明の他の態様に係る磁気抵抗効
果素子は、上記と同様な垂直通電型であって、前記磁化
固着層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実
質的に一般式(13) (Fe(100-a)/100T1a/100100-xx (13) (ここで、T1はCo、Niのうち少なくとも1種の元
素で0at%≦a≦50at%、MはCu、Znおよび
Gaからなる群より選択される少なくとも1種の元素で
あり、0.1at%≦x≦30at%) で表される合金から形成されている。
Further, a magnetoresistive effect element according to another aspect of the present invention is a vertical conduction type similar to the above, and at least one layer of the magnetization pinned layer and the magnetization free layer is substantially of the general formula. (13) (Fe (100-a) / 100 T1 a / 100 ) 100-x M x (13) (where T1 is at least one element of Co and Ni, 0 at% ≤ a ≤ 50 at%, M is at least one element selected from the group consisting of Cu, Zn and Ga, and is formed from an alloy represented by 0.1 at% ≦ x ≦ 30 at%).

【0018】また、本発明の他の態様に係る磁気抵抗効
果素子は、上記と同様な垂直通電型であって、前記磁化
固着層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実
質的に一般式(14) Fe100-xx (14) (ここで、MはNi、Coからなる群より選択される少
なくとも1種の元素であり、0.1at%≦x≦5at
%) で表される合金から形成されている。
Further, a magnetoresistive effect element according to another aspect of the present invention is a vertical conduction type similar to the above, and at least one layer of the magnetization pinned layer and the magnetization free layer is substantially of the general formula. (14) Fe 100-x M x (14) (where M is at least one element selected from the group consisting of Ni and Co, and 0.1 at% ≦ x ≦ 5 at
%) Is formed from the alloy.

【0019】また、本発明の他の態様に係る磁気抵抗効
果素子は、上記と同様な垂直通電型であって、前記磁化
固着層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実
質的に一般式(15) (Co(100-a)/100T1a/100100-xx (15) (ここで、T1はFe、Niのうち少なくとも1種の元
素であり、0at%≦a≦50at%、MはCr、V、
Ta、Nb、Sc、Ti、Mn、Cu、Zn、Ga、G
e、Zr、Hf、Y、Tc、Re、Ru、Rh、Ir、
Pd、Pt、Ag、Au、B、Al、In、C、Si、
Sn、Ca、Sr、Ba、O、NおよびFからなる群よ
り選択される少なくとも1種の元素であり、0.1at
%≦x≦30at%) で表される合金から形成されている。
A magnetoresistive effect element according to another aspect of the present invention is a vertical conduction type similar to the above, and at least one layer of the magnetization pinned layer and the magnetization free layer is of a general formula. (15) (Co (100-a) / 100 T1 a / 100 ) 100-x M x (15) (where T1 is at least one element of Fe and Ni, and 0 at% ≤ a ≤ 50 at %, M is Cr, V,
Ta, Nb, Sc, Ti, Mn, Cu, Zn, Ga, G
e, Zr, Hf, Y, Tc, Re, Ru, Rh, Ir,
Pd, Pt, Ag, Au, B, Al, In, C, Si,
At least one element selected from the group consisting of Sn, Ca, Sr, Ba, O, N and F, and 0.1 at
% ≦ x ≦ 30 at%).

【0020】また、本発明の他の態様に係る磁気抵抗効
果素子は、上記と同様な垂直通電型であって、前記磁化
固着層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実
質的に一般式(16) (Co(100-a)/100T1a/100100-xx (16) (ここで、T1はFe、Niのうち少なくとも1種の元
素であり、0at%≦a≦50at%、MはSc、T
i、Mn、CuおよびHfからなる群より選択される少
なくとも1種の元素であり、0.1at%≦x≦30a
t%) で表される合金から形成されている。
A magnetoresistive effect element according to another aspect of the present invention is a vertical conduction type similar to the above, and at least one layer of the magnetization pinned layer and the magnetization free layer is substantially of the general formula. (16) (Co (100-a) / 100 T1 a / 100 ) 100-x M x (16) (where T1 is at least one element of Fe and Ni, and 0 at% ≤ a ≤ 50 at %, M is Sc, T
At least one element selected from the group consisting of i, Mn, Cu, and Hf, and 0.1 at% ≦ x ≦ 30a
t%).

【0021】また、本発明の他の態様に係る磁気抵抗効
果素子は、上記と同様な垂直通電型であって、前記磁化
固着層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実
質的に一般式(17) Co100-xx (17) (ここで、MはFe、Niから成る群より選択される少
なくとも1種の元素であり、0.1at%≦x≦5at
%) で表される合金から形成されている。
Further, a magnetoresistive effect element according to another aspect of the present invention is a vertical conduction type similar to the above, and at least one of the magnetization pinned layer and the magnetization free layer is substantially of the general formula. (17) Co 100-x M x (17) (where M is at least one element selected from the group consisting of Fe and Ni, and 0.1 at% ≦ x ≦ 5 at
%) Is formed from the alloy.

【0022】また、本発明の他の態様に係る磁気抵抗効
果素子は、上記と同様な垂直通電型であって、前記磁化
固着層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実
質的に一般式(18) (Ni(100-a)/100T1a/100100-xx (18) (ここで、T1はCo、Feのうち少なくとも1種の元
素であり、0at%≦a≦50at%、MはCr、V、
Ta、Nb、Sc、Ti、Mn、Cu、Zn、Ga、G
e、Zr、Hf、Y、Tc、Re、Ru、Rh、Ir、
Pd、Pt、Ag、Au、B、Al、In、C、Si、
Sn、Ca、Sr、Ba、O、NおよびFからなる群よ
り選択される少なくとも1種の元素であり、0.1at
%≦x≦30at%) で表される合金から形成されている。
A magnetoresistive effect element according to another aspect of the present invention is a vertical conduction type similar to the above, and at least one of the magnetization pinned layer and the magnetization free layer is substantially of the general formula. (18) (Ni (100-a) / 100 T1 a / 100 ) 100-x M x (18) (where T1 is at least one element of Co and Fe, and 0 at% ≤ a ≤ 50 at %, M is Cr, V,
Ta, Nb, Sc, Ti, Mn, Cu, Zn, Ga, G
e, Zr, Hf, Y, Tc, Re, Ru, Rh, Ir,
Pd, Pt, Ag, Au, B, Al, In, C, Si,
At least one element selected from the group consisting of Sn, Ca, Sr, Ba, O, N and F, and 0.1 at
% ≦ x ≦ 30 at%).

【0023】また、本発明の他の態様に係る磁気抵抗効
果素子は、上記と同様な垂直通電型であって、前記磁化
固着層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実
質的に一般式(19) (Ni(100-a)/100T1a/100100-xx (19) (ここで、T1はFe、Coのうち少なくとも1種の元
素であり、0at%≦a≦50at%、MはSc、T
i、Mn、Zn、Ga、Ge、ZrおよびHfからなる
群より選択される少なくとも1種の元素であり、0.1
at%≦x≦30at%) で表される合金から形成されている。
A magnetoresistive effect element according to another aspect of the present invention is a vertical conduction type similar to the above, and at least one layer of the magnetization pinned layer and the magnetization free layer is substantially of the general formula. (19) (Ni (100-a) / 100 T1 a / 100 ) 100-x M x (19) (where T1 is at least one element of Fe and Co, and 0 at% ≤ a ≤ 50 at %, M is Sc, T
at least one element selected from the group consisting of i, Mn, Zn, Ga, Ge, Zr and Hf, and 0.1
at% ≦ x ≦ 30 at%).

【0024】また、本発明の他の態様に係る磁気抵抗効
果素子は、上記と同様な垂直通電型であって、前記磁化
固着層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実
質的に一般式(20) Ni100-xx (20) (ここで、MはFeおよびCoからなる群より選択され
る少なくとも1種の元素であり、0.1at%≦x≦5
at%) で表される合金から形成されている。
A magnetoresistive effect element according to another aspect of the present invention is a vertical conduction type similar to the above, and at least one of the magnetization pinned layer and the magnetization free layer is substantially of the general formula. (20) Ni 100-x M x (20) (where M is at least one element selected from the group consisting of Fe and Co, and 0.1 at% ≦ x ≦ 5
at%).

【0025】また、本発明の他の態様に係る磁気抵抗効
果素子は、上記と同様な垂直通電型であって、前記磁化
固着層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実
質的に一般式(21−a)または(21−b) (T1aT2b100-xx (21−a) (FecCodNid100-xx (21−b) (ここで、T1、T2およびT3は、Fe、Coおよび
Niからなる群より選択される互いに異なる元素であ
り、25at%≦a≦75at%、25at%≦b≦7
5at%、a+b=100、0<c≦75at%、0<
d≦75at%、0<e≦63at%、c+d+e=1
00、かつMはCr、V、Ta、Nb、Sc、Ti、M
n、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Hf、Y、Tc、
Re、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Ag、Au、
B、Al、In、C、Si、Sn、Ca、Sr、Ba、
O、NおよびFからなる群より選択される少なくとも1
種の元素であり、0.1原子%≦x≦20原子%) で表される2元合金または3元合金から形成されてい
る。
A magnetoresistive effect element according to another aspect of the present invention is a vertical conduction type similar to the above, and at least one of the magnetization pinned layer and the magnetization free layer is substantially of the general formula. (21-a) or (21-b) (T1 a T2 b) 100-x M x (21-a) (Fe c Co d Ni d) 100-x M x (21-b) ( wherein, T1 , T2 and T3 are elements different from each other selected from the group consisting of Fe, Co and Ni, and are 25 at% ≦ a ≦ 75 at% and 25 at% ≦ b ≦ 7.
5 at%, a + b = 100, 0 <c ≦ 75 at%, 0 <
d ≦ 75 at%, 0 <e ≦ 63 at%, c + d + e = 1
00, and M is Cr, V, Ta, Nb, Sc, Ti, M
n, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, Hf, Y, Tc,
Re, Ru, Rh, Ir, Pd, Pt, Ag, Au,
B, Al, In, C, Si, Sn, Ca, Sr, Ba,
At least one selected from the group consisting of O, N and F
It is a seed element and is formed from a binary alloy or a ternary alloy represented by 0.1 atomic% ≤ x ≤ 20 atomic%.

【0026】また、本発明の他の態様に係る磁気抵抗効
果素子は、上記と同様な垂直通電型であって、前記磁化
固着層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実
質的に、(i)一般式(22−a)または(22−b) T1aT2b (22−a) FecCodNic (22−b) (ここで、T1、T2およびT3は、Fe、Coおよび
Niからなる群より選択される互いに異なる元素であ
り、25at%≦a≦75at%、25at%≦b≦7
5at%、a+b=100、0<c≦75at%、0<
d≦75at%、0<e≦63at%、c+d+e=1
00) で表される2元合金または3元合金から形成された1つ
以上の層と、(ii)Cr、V、Ta、Nb、Sc、T
i、Mn、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Hf、Y、
Tc、Re、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Ag、A
u、B、Al、In、C、Si、Sn、Ca、Sr、B
a、O、NおよびFからなる群より選択される少なくと
も1種の元素で形成された厚さ0.03nmから1nm
の1つ以上の層とを交互に積層した構造を有する。
A magnetoresistive effect element according to another aspect of the present invention is of the same vertical conduction type as described above, and at least one of the magnetization pinned layer and the magnetization free layer is substantially ( i) the general formula (22-a) or (22-b) T1 a T2 b (22-a) Fe c Co d Ni c (22-b) ( wherein, T1, T2 and T3, Fe, Co and 25 at% ≦ a ≦ 75 at% and 25 at% ≦ b ≦ 7 which are different elements selected from the group consisting of Ni.
5 at%, a + b = 100, 0 <c ≦ 75 at%, 0 <
d ≦ 75 at%, 0 <e ≦ 63 at%, c + d + e = 1
00) and one or more layers formed of a binary or ternary alloy, and (ii) Cr, V, Ta, Nb, Sc, T
i, Mn, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, Hf, Y,
Tc, Re, Ru, Rh, Ir, Pd, Pt, Ag, A
u, B, Al, In, C, Si, Sn, Ca, Sr, B
a thickness of 0.03 nm to 1 nm formed of at least one element selected from the group consisting of a, O, N and F
One or more layers are alternately laminated.

【0027】また、本発明の他の態様に係る磁気抵抗効
果素子は、上記と同様な垂直通電型であって、前記磁化
固着層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実
質的に一般式(23)または(24) (NiaFebCoc100-xx (23) (NidFe100-d100-xx (24) (ここで、<a≦75原子%、0<b≦75原子%、0
<c≦75原子%、a+b+c=100原子%、75原
子%≦d≦85原子%、かつMはCr、V、Ta、N
b、Sc、Ti、Mn、Cu、Zn、Ga、Ge、Z
r、Hf、Y、Tc、Re、Ru、Rh、Ir、Pd、
Pt、Ag、Au、B、Al、In、C、Si、Sn、
Ca、Sr、Ba、O、NおよびFからなる群より選択
される少なくとも1種の元素であり、0.1原子%≦x
≦20原子%) で表される合金で形成されている。
A magnetoresistive effect element according to another aspect of the present invention is a vertical conduction type similar to the above, and at least one of the magnetization pinned layer and the magnetization free layer is of a general formula. (23) or (24) (Ni a Fe b Co c) 100-x M x (23) (Ni d Fe 100-d) 100-x M x (24) ( where, <a ≦ 75 atomic%, 0 <b ≦ 75 atomic%, 0
<C ≦ 75 atomic%, a + b + c = 100 atomic%, 75 atomic% ≦ d ≦ 85 atomic%, and M is Cr, V, Ta, N
b, Sc, Ti, Mn, Cu, Zn, Ga, Ge, Z
r, Hf, Y, Tc, Re, Ru, Rh, Ir, Pd,
Pt, Ag, Au, B, Al, In, C, Si, Sn,
At least one element selected from the group consisting of Ca, Sr, Ba, O, N and F, and 0.1 atomic% ≤ x
≦ 20 atomic%).

【0028】また、本発明の他の態様に係る磁気抵抗効
果素子は、上記と同様な垂直通電型であって、前記磁化
固着層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実
質的に、(i)一般式(25)または(26) NiaFebCoc (25) NidFe100-d (26) (ここで、0<a≦75原子%、0<b≦75原子%、
0<c≦75原子%、a+b+c=100原子%、75
原子%≦d≦85原子%)で表される合金から形成され
た1つ以上の層と、(ii)Cr、V、Ta、Nb、S
c、Ti、Mn、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、H
f、Y、Tc、Re、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、
Ag、Au、B、Al、In、C、Si、Sn、Ca、
Sr、Ba、O、NおよびFからなる群より選択される
少なくとも1種の元素で形成された厚さ0.03nmか
ら1nmの1つ以上の層とを交互に積層した構造を有す
る。
A magnetoresistive effect element according to another aspect of the present invention is of the same vertical conduction type as described above, and at least one of the magnetization pinned layer and the magnetization free layer is substantially ( i) General formula (25) or (26) Ni a Fe b Co c (25) Ni d Fe 100-d (26) (where 0 <a ≦ 75 atomic%, 0 <b ≦ 75 atomic%,
0 <c ≦ 75 atom%, a + b + c = 100 atom%, 75
(Ii) Cr, V, Ta, Nb, S, and (ii) one or more layers formed of an alloy represented by (atomic% ≤ d ≤ 85 atomic%).
c, Ti, Mn, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, H
f, Y, Tc, Re, Ru, Rh, Ir, Pd, Pt,
Ag, Au, B, Al, In, C, Si, Sn, Ca,
It has a structure in which one or more layers having a thickness of 0.03 nm to 1 nm formed of at least one element selected from the group consisting of Sr, Ba, O, N and F are alternately laminated.

【0029】また、本発明の他の態様に係る磁気抵抗効
果素子は、上記と同様な垂直通電型であって、前記磁化
固着層が実質的に一般式(27)または(28) (FeaCobNicx100-x (27) (FedCo100-dx100-x (28) (ここで、0<a≦75原子%、0<b≦75原子%、
0<c≦75原子%、a+b+c=100原子%、45
原子%≦d≦55原子%、かつMはCr、V、Ta、N
b、Sc、Ti、Mn、Cu、Zn、Ga、Ge、Z
r、Hf、Y、Tc、Re、Ru、Rh、Ir、Pd、
Pt、Ag、Au、B、Al、In、C、Si、Sn、
Ca、Sr、Ba、O、NおよびFからなる群より選択
される少なくとも1種の元素であり、0.1原子%≦x
≦20原子%) で表される合金から形成され、前記磁化自由層が実質的
に一般式(29)または(30) (NieFefCogx100-x (29) (NihFe100-hx100-x (30) (ここで、60原子%≦e≦75原子%、12.5原子
%≦f≦20原子%、12.5原子%≦g≦20原子
%、e+f+g=100原子%、75原子%≦h≦85
原子%、かつMはCr、V、Ta、Nb、Sc、Ti、
Mn、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Hf、Y、T
c、Re、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Ag、A
u、B、Al、In、C、Si、Sn、Ca、Sr、B
a、O、NおよびFからなる群より選択される少なくと
も1種の元素であり、0.1原子%≦x≦20原子%) で表される合金から形成されている。
Further, a magnetoresistive effect element according to another aspect of the present invention is a vertical conduction type similar to the above, and the magnetization pinned layer is substantially of the general formula (27) or (28) (Fe a Co b Ni c) x M 100 -x (27) (Fe d Co 100-d) x M 100-x (28) ( where, 0 <a ≦ 75 atomic%, 0 <b ≦ 75 atomic%,
0 <c ≦ 75 atomic%, a + b + c = 100 atomic%, 45
Atomic% ≤ d ≤ 55 atomic%, and M is Cr, V, Ta, N
b, Sc, Ti, Mn, Cu, Zn, Ga, Ge, Z
r, Hf, Y, Tc, Re, Ru, Rh, Ir, Pd,
Pt, Ag, Au, B, Al, In, C, Si, Sn,
At least one element selected from the group consisting of Ca, Sr, Ba, O, N and F, and 0.1 atomic% ≤ x
≦ formed of an alloy represented by 20 atomic%), the magnetization free layer is substantially formula (29) or (30) (Ni e Fe f Co g) x M 100-x (29) (Ni h Fe 100-h ) x M 100-x (30) (wherein 60 atomic% ≤ e ≤ 75 atomic%, 12.5 atomic% ≤ f ≤ 20 atomic%, 12.5 atomic% ≤ g ≤ 20 atomic% , E + f + g = 100 atom%, 75 atom% ≦ h ≦ 85
Atomic% and M is Cr, V, Ta, Nb, Sc, Ti,
Mn, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, Hf, Y, T
c, Re, Ru, Rh, Ir, Pd, Pt, Ag, A
u, B, Al, In, C, Si, Sn, Ca, Sr, B
It is at least one element selected from the group consisting of a, O, N and F, and is formed from an alloy represented by 0.1 atomic% ≤ x ≤ 20 atomic%.

【0030】また、本発明の他の態様に係る磁気抵抗効
果素子は、上記と同様な垂直通電型であって、前記磁化
固着層が実質的に、(i)一般式(31)または(3
2) FeaCobNic (31) FedCo100-d (32) (ここで、0<a≦75原子%、0<b≦75原子%、
0<c≦75原子%、a+b+c=100原子%、45
原子%≦d≦55原子%) で表される合金から形成された1つ以上の層と、(ii)
Cr、V、Ta、Nb、Sc、Ti、Mn、Cu、Z
n、Ga、Ge、Zr、Hf、Y、Tc、Re、Ru、
Rh、Ir、Pd、Pt、Ag、Au、B、Al、I
n、C、Si、Sn、Ca、Sr、Ba、O、Nおよび
Fからなる群より選択される少なくとも1種の元素で形
成された厚さ0.03nmから1nmの1つ以上の層と
を交互に積層した構造を有し、前記磁化自由層強磁性層
が実質的に、(i)一般式(33)または(34) NieFefCog (33) NihFe100-h (34) (ここで、60原子%≦e≦75原子%、12.5原子
%≦f≦20原子%、12.5原子%≦g≦20原子
%、e+f+g=100原子%、75原子%≦h≦85
原子%) で表される合金から形成された1つ以上の層と、(ii)
Cr、V、Ta、Nb、Sc、Ti、Mn、Cu、Z
n、Ga、Ge、Zr、Hf、Y、Tc、Re、Ru、
Rh、Ir、Pd、Pt、Ag、Au、B、Al、I
n、C、Si、Sn、Ca、Sr、Ba、O、Nおよび
Fからなる群より選択される少なくとも1種の元素で形
成された厚さ0.03nmから1nmの1つ以上の層と
を交互に積層した構造を有する。
A magnetoresistive effect element according to another aspect of the present invention is a vertical conduction type similar to the above, and the magnetization pinned layer is substantially (i) the general formula (31) or (3).
2) Fe a Co b Ni c (31) Fe d Co 100-d (32) (where 0 <a ≦ 75 atomic%, 0 <b ≦ 75 atomic%,
0 <c ≦ 75 atomic%, a + b + c = 100 atomic%, 45
One or more layers formed from an alloy represented by: atomic% ≤ d ≤ 55 atomic%, (ii)
Cr, V, Ta, Nb, Sc, Ti, Mn, Cu, Z
n, Ga, Ge, Zr, Hf, Y, Tc, Re, Ru,
Rh, Ir, Pd, Pt, Ag, Au, B, Al, I
one or more layers having a thickness of 0.03 nm to 1 nm formed of at least one element selected from the group consisting of n, C, Si, Sn, Ca, Sr, Ba, O, N and F. has a laminate structure alternately, the magnetization free layer ferromagnetic layer are substantially, (i) the general formula (33) or (34) Ni e Fe f Co g (33) Ni h Fe 100-h (34 ) (Where, 60 atomic% ≤ e ≤ 75 atomic%, 12.5 atomic% ≤ f ≤ 20 atomic%, 12.5 atomic% ≤ g ≤ 20 atomic%, e + f + g = 100 atomic%, 75 atomic% ≤ h ≦ 85
One or more layers formed from an alloy represented by (atomic%), (ii)
Cr, V, Ta, Nb, Sc, Ti, Mn, Cu, Z
n, Ga, Ge, Zr, Hf, Y, Tc, Re, Ru,
Rh, Ir, Pd, Pt, Ag, Au, B, Al, I
one or more layers having a thickness of 0.03 nm to 1 nm formed of at least one element selected from the group consisting of n, C, Si, Sn, Ca, Sr, Ba, O, N and F. It has a structure in which layers are alternately stacked.

【0031】本発明の一態様に係る磁気ヘッドは上記の
いずれかの磁気抵抗効果素子を具備したことを特徴とす
る。
A magnetic head according to an aspect of the present invention includes any one of the magnetoresistive effect elements described above.

【0032】本発明の一態様に係る磁気記録再生装置
は、磁気記録媒体と、上記のいずれかの磁気抵抗効果素
子を具備したことを特徴とする。
A magnetic recording / reproducing apparatus according to an aspect of the present invention is characterized by including a magnetic recording medium and any one of the magnetoresistive effect elements described above.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の一実施形態に係
る磁気抵抗効果素子を示す断面図である。図1に示す磁
気抵抗効果素子は、下部電極11、下地層12、反強磁
性層13、磁化固着層14、非磁性中間層15、磁化自
由層16、保護層17、上部電極18を有する。磁気抵
抗効果膜は上部電極11と下部電極18に挟持され、セ
ンス電流は膜面垂直に流れる。
1 is a sectional view showing a magnetoresistive effect element according to an embodiment of the present invention. The magnetoresistive element shown in FIG. 1 has a lower electrode 11, an underlayer 12, an antiferromagnetic layer 13, a magnetization fixed layer 14, a nonmagnetic intermediate layer 15, a magnetization free layer 16, a protective layer 17, and an upper electrode 18. The magnetoresistive film is sandwiched between the upper electrode 11 and the lower electrode 18, and the sense current flows perpendicularly to the film surface.

【0034】図2のように、磁気抵抗効果膜の積層順序
を、図1のものと上下入れ替えたような構成にしてもよ
い。図1のように反強磁性層を下部に配置した構成はボ
トム型スピンバルブと呼ばれ、図2のように反強磁性層
を上部に配置した構成はトップ型スピンバルブと呼ばれ
る。
As shown in FIG. 2, the stacking order of the magnetoresistive film may be replaced with that of FIG. The structure in which the antiferromagnetic layer is arranged at the bottom as shown in FIG. 1 is called a bottom spin valve, and the structure in which the antiferromagnetic layer is arranged at the top as shown in FIG. 2 is called a top spin valve.

【0035】図3のように下部電極11および上部電極
18の面積は磁気抵抗効果膜より大きくてもよいし、図
4のように下部電極11および上部電極18の面積は磁
気抵抗効果膜より小さくてもよい。また、上部電極11
と下部電極18の面積が互いに異なっていてもよい。磁
気抵抗効果素子は図1〜図4に示したもののほかにも種
々の構成のものが考えられる。
The area of the lower electrode 11 and the upper electrode 18 may be larger than that of the magnetoresistive film as shown in FIG. 3, or the area of the lower electrode 11 and the upper electrode 18 may be smaller than that of the magnetoresistive film as shown in FIG. May be. In addition, the upper electrode 11
The areas of the lower electrode 18 and the lower electrode 18 may be different from each other. The magnetoresistive effect element may have various configurations other than those shown in FIGS.

【0036】以上のような膜構成を有する磁気抵抗効果
素子のうち、磁気抵抗効果に関与するのは磁化固着層と
磁化自由層、および各強磁性層と非磁性中間層の界面で
ある。出力すなわち磁気抵抗変化量の絶対値を増大さ
せ、実用に耐え得る磁気抵抗効果素子を作製するには、
これらの部分の材料選択を最適化することが有効であ
る。
In the magnetoresistive effect element having the above film structure, it is the interface between the magnetization fixed layer and the magnetization free layer, and each ferromagnetic layer and the nonmagnetic intermediate layer that is involved in the magnetoresistance effect. To increase the output, that is, the absolute value of the amount of change in magnetoresistance, to produce a magnetoresistance effect element that can withstand practical use,
It is effective to optimize the material selection of these parts.

【0037】これについて、図5を用いて簡単に説明す
る。図5は垂直通電の磁気抵抗効果素子の電気抵抗を各
部位に分解して示したものである。垂直通電する素子に
おいては、電極、下地層、反強磁性層などの電気抵抗が
直列に接続される。下地層に一般的に用いられるTaで
は比抵抗が約120μΩcm、反強磁性層に用いられる
IrMnやPtMnでは比抵抗が約300μΩcmであ
るのに対し、磁化固着層と磁化自由層によく用いられる
Co90Fe10では約14μΩcm、Ni80Fe 20では約
19μΩcmと、1桁ほど比抵抗が小さい。更に、電極
の抵抗および接触抵抗などの寄生抵抗は、2端子素子と
した場合には影響を増す。このため、変化量がベースの
抵抗に埋もれてしまわないよう、スピンに依存する部分
での磁気抵抗変化量を高くする必要がある。
This will be briefly described with reference to FIG.
It FIG. 5 shows the electric resistance of the magnetoresistive effect element of vertical conduction.
It is shown broken down into parts. For vertically energized elements
In addition, the electrical resistance of the electrodes, underlayer, antiferromagnetic layer, etc.
Connected in series. With Ta that is generally used for the underlayer
Has a specific resistance of about 120 μΩcm and is used for the antiferromagnetic layer
The specific resistance of IrMn or PtMn is about 300 μΩcm.
On the other hand, it is often used for the pinned layer and the free layer.
Co90FeTenThen about 14μΩcm, Ni80Fe 20Then about
The resistivity is 19 μΩcm, which is as low as one digit. Furthermore, the electrode
Parasitic resistance such as resistance and contact resistance of
If you do, the impact will increase. Therefore, the amount of change is based
Spin-dependent part so that it is not buried in resistance
It is necessary to increase the amount of change in magnetic resistance at.

【0038】本発明の磁気抵抗効果素子では、スピン依
存抵抗を持つ磁化固着層と磁化自由層の材料を適切に選
択することにより、高い出力が得られるようにしてい
る。
In the magnetoresistive effect element of the present invention, a high output can be obtained by appropriately selecting the materials of the magnetization fixed layer and the magnetization free layer having the spin dependent resistance.

【0039】本発明に各実施形態に係る具体的な磁気抵
抗効果素子として、以下に説明する2種の素子を実際に
作製して、その効果を評価した。
As concrete magnetoresistive effect elements according to the respective embodiments of the present invention, two kinds of elements described below were actually manufactured and the effects were evaluated.

【0040】図17に第1の磁気抵抗効果素子を示す。
この素子の作製プロセスは以下のとおりである。まずS
i基板51上に約500nmのAlOx52を成膜し、
その上にレジストを塗布、PEPにより下部電極となる
部分のレジストを除去する。次にRIE(Reactive Ion
Etching)によりレジストのない部分のAlOxを除去
し、5nmTa/400nmCu/20nmTaを成膜
して下部電極53を成膜する。次にCMP(Chemical Me
chanical Polishing)を行って平滑化することにより、
下部電極53をAlOx52から露出させる。下部電極
53上に約3×3μm〜5×5μmのサイズのスピンバ
ルブ膜54を作製する。スピンバルブ膜54の側面に約
30nmのCoPtハード膜55を作製する。全面にパ
シベーション膜として約200nmのSiOx56を成
膜する。レジストを塗布した後、スピンバルブ膜54の
中央部のコンタクトホール形成領域からレジストを除去
する。RIEとミリングにより、約0.3μmφ〜3μ
mφのコンタクトホールを形成する。レジストを除去し
た後、5nmTa/400nmCu/5nmTaからな
る上部電極57と約200nmのAuパッド(図示せ
ず)を形成する。
FIG. 17 shows the first magnetoresistive effect element.
The manufacturing process of this element is as follows. First S
A film of AlO x 52 of about 500 nm is formed on the i substrate 51,
A resist is applied thereon, and the resist in the portion to be the lower electrode is removed by PEP. Next, RIE (Reactive Ion
Etching) is performed to remove AlO x in a portion without a resist, and 5 nm Ta / 400 nm Cu / 20 nm Ta is deposited to form the lower electrode 53. Next, CMP (Chemical Me
chanical Polishing) and smoothing
The lower electrode 53 is exposed from the AlO x 52. A spin valve film 54 having a size of about 3 × 3 μm to 5 × 5 μm is formed on the lower electrode 53. A CoPt hard film 55 of about 30 nm is formed on the side surface of the spin valve film 54. A SiO x 56 film of about 200 nm is formed on the entire surface as a passivation film. After applying the resist, the resist is removed from the contact hole formation region in the central portion of the spin valve film 54. By RIE and milling, about 0.3μmφ ~ 3μ
A contact hole of mφ is formed. After removing the resist, an upper electrode 57 made of 5 nm Ta / 400 nm Cu / 5 nm Ta and an Au pad (not shown) of about 200 nm are formed.

【0041】図18に第2の磁気抵抗効果素子を示す。
図17の場合と同様に、Si基板51上にAlOx52
を成膜し、AlOx52の一部を除去し、下部電極53
を成膜した後、CMPを行って平滑化することにより、
下部電極53をAlOx52から露出させる。下部電極
53上にスピンバルブ膜54を作製し、幅約2μmから
5μmのストライプ状に加工する。全面にパシベーショ
ン膜として約200nmのSiOx56を成膜する。レ
ジストを塗布した後、スピンバルブ膜54上において、
スピンバルブ膜54の長手方向に直交して約1.5μm
から5μmの範囲のレジストを除去し、素子サイズを規
定する。レジストを除去した後、スピンバルブ膜54全
体にセンス電流が一様に流れるように、スピンバルブ膜
54の直上に約100nmのAu膜58を成膜する。そ
の後、図17の素子と同じく上部電極57とパッドを形
成する。
FIG. 18 shows a second magnetoresistive effect element.
As in the case of FIG. 17, AlO x 52 is formed on the Si substrate 51.
Is formed, a part of AlO x 52 is removed, and the lower electrode 53
After forming a film, by performing CMP and smoothing,
The lower electrode 53 is exposed from the AlO x 52. A spin valve film 54 is formed on the lower electrode 53 and processed into a stripe shape having a width of about 2 μm to 5 μm. A SiO x 56 film of about 200 nm is formed on the entire surface as a passivation film. After applying the resist, on the spin valve film 54,
About 1.5 μm perpendicular to the longitudinal direction of the spin valve film 54
To 5 μm are removed to define the device size. After removing the resist, an Au film 58 having a thickness of about 100 nm is formed directly on the spin valve film 54 so that the sense current flows uniformly throughout the spin valve film 54. After that, the upper electrode 57 and the pad are formed similarly to the element of FIG.

【0042】これらの素子について、4端子法を用いて
電気抵抗特性を測定した結果、出力については2つの素
子で差違のないことを確認した。また、結晶構造解析は
Cu−Kα線を用いて行い、モフォロジーは断面TEM
観察にて確認し、組成分布についてはn−EDXで調べ
た。また、合金中の特定の元素についてEXAFSで電
子状態を調べた。
As a result of measuring the electric resistance characteristics of these elements using the 4-terminal method, it was confirmed that there was no difference in the output between the two elements. In addition, crystal structure analysis was performed using Cu-Kα rays, and morphology was a cross-sectional TEM.
It was confirmed by observation, and the composition distribution was examined by n-EDX. Further, the electronic state of a specific element in the alloy was examined by EXAFS.

【0043】[1]磁化固着層と磁化自由層を形成する
強磁性層の適正な組成について検討した結果を説明す
る。
[1] The results of examining the proper composition of the ferromagnetic layers forming the magnetization pinned layer and the magnetization free layer will be described.

【0044】(第1の実施形態)磁化固着層と磁化自由
層にFe濃度を変化させたCo100-xFex合金を用いて
磁気抵抗効果膜を作製した。膜構成は以下の通りであ
る。
[0044] was prepared (first embodiment) magnetic by using the magnetization pinned layer and the Co 100-x Fe x alloy with varying Fe concentration in the magnetization free layer resistive film. The film structure is as follows.

【0045】下部電極/5nmTa/5nmNiFeC
r/15nmPtMn(反強磁性層)/7nmCo
100-xFex(磁化固着層)/7nmCu(非磁性中間
層)/7nmCo100-xFex(磁化自由層)/10nm
Ta/上部電極(数値は膜厚)。
Lower electrode / 5 nm Ta / 5 nm NiFeC
r / 15nmPtMn (antiferromagnetic layer) / 7nmCo
100-x Fe x (magnetization pinned layer) / 7nmCu (nonmagnetic intermediate layer) / 7nmCo 100-x Fe x ( magnetization free layer) / 10 nm
Ta / upper electrode (numerical value is film thickness).

【0046】磁化自由層と磁化固着層は膜厚を7nmに
固定し、Fe濃度xを0、10at%、20at%、2
7at%、30at%、40at%、50at%、60
at%、70at%、80at%、90at%、100
at%と変化させた。
The film thickness of the magnetization free layer and the magnetization pinned layer is fixed at 7 nm, and the Fe concentration x is 0, 10 at%, 20 at%, 2
7at%, 30at%, 40at%, 50at%, 60
at%, 70 at%, 80 at%, 90 at%, 100
It was changed to at%.

【0047】図6に抵抗変化量のFe濃度依存性を示
す。縦軸は、素子面積1μm2あたりの抵抗変化量AΔ
Rを、磁化自由層および磁化固着層が純Coからなる素
子の抵抗変化量AΔR(0.5mΩμm2)で規格化し
た値を示している。
FIG. 6 shows the Fe concentration dependence of the resistance change amount. The vertical axis represents the resistance change amount AΔ per element area 1 μm 2.
A value R is standardized by the resistance change amount AΔR (0.5 mΩμm 2 ) of the element in which the magnetization free layer and the magnetization fixed layer are made of pure Co.

【0048】図6より、抵抗変化量AΔRを増大させる
のに効果的な組成は、Fe濃度25at%から75at
%、より望ましくは40at%から60at%の組成域
であることがわかった。
From FIG. 6, the composition effective for increasing the resistance change amount AΔR is that the Fe concentration is 25 at% to 75 at.
%, And more desirably, the composition range is 40 at% to 60 at%.

【0049】(第2の実施形態)磁化固着層と磁化自由
層にFe濃度を変化させたNi100-xFex合金を用いて
磁気抵抗効果膜を作製した。膜構成は以下の通りであ
る。
[0049] was prepared (second embodiment) magnetic by using the magnetization pinned layer and the Ni 100-x Fe x alloy with varying Fe concentration in the magnetization free layer resistive film. The film structure is as follows.

【0050】下部電極/5nmTa/5nmNiFeC
r/15nmPtMn/7nmNi 100-xFex/7nm
Cu/7nmNi100-xFex/10nmTa/上部電極
(数値は膜厚)。
Lower electrode / 5 nm Ta / 5 nm NiFeC
r / 15nmPtMn / 7nmNi 100-xFex/ 7 nm
Cu / 7nm Ni100-xFex/ 10nmTa / upper electrode
(Numbers are film thickness).

【0051】磁化自由層と磁化固着層は膜厚を7nmに
固定し、Fe濃度を0、10at%、20at%、30
at%、40at%、50at%、60at%、70a
t%、80at%、90at%、100at%と変化さ
せた。
The magnetization free layer and the magnetization pinned layer have a fixed film thickness of 7 nm and an Fe concentration of 0, 10 at%, 20 at%, 30.
at%, 40at%, 50at%, 60at%, 70a
It was changed to t%, 80 at%, 90 at%, and 100 at%.

【0052】図7に抵抗変化量のFe濃度依存性を示
す。縦軸は、素子面積1μm2あたりの抵抗変化量AΔ
Rを、磁化自由層および磁化固着層が純Coからなる素
子の抵抗変化量AΔR(0.5mΩμm2)で規格化し
た値を示している。
FIG. 7 shows the Fe concentration dependence of the resistance change amount. The vertical axis represents the resistance change amount AΔ per element area 1 μm 2.
A value R is standardized by the resistance change amount AΔR (0.5 mΩμm 2 ) of the element in which the magnetization free layer and the magnetization fixed layer are made of pure Co.

【0053】図7より、抵抗変化量AΔRを増大させる
のに効果的な組成は、Fe濃度25at%から75at
%、より望ましくは40at%から60at%の組成域
であることがわかった。
From FIG. 7, the composition effective for increasing the resistance change amount AΔR is that the Fe concentration is 25 at% to 75 at.
%, And more desirably, the composition range is 40 at% to 60 at%.

【0054】(第3の実施形態)磁化固着層と磁化自由
層にCo濃度を変化させたNi100-xCox合金を用いて
磁気抵抗効果膜を作製した。膜構成は以下の通りであ
る。
(Third Embodiment) A magnetoresistive effect film was produced by using a Ni 100-x Co x alloy with a variable Co concentration for the magnetization pinned layer and the magnetization free layer. The film structure is as follows.

【0055】下部電極/5nmTa/5nmNiFeC
r/15nmPtMn/7nmNi 100-xCox/7nm
Cu/7nmNi100-xCox/10nmTa/上部電極
(数値は膜厚)。
Lower electrode / 5 nm Ta / 5 nm NiFeC
r / 15nmPtMn / 7nmNi 100-xCox/ 7 nm
Cu / 7nm Ni100-xCox/ 10nmTa / upper electrode
(Numbers are film thickness).

【0056】磁化自由層と磁化固着層は膜厚を7nmに
固定し、Co濃度を0、10at%、20at%、30
at%、40at%、50at%、60at%、70a
t%、80at%、90at%、100at%と変化さ
せた。
The magnetization free layer and the magnetization fixed layer have a fixed film thickness of 7 nm and a Co concentration of 0, 10 at%, 20 at%, 30.
at%, 40at%, 50at%, 60at%, 70a
It was changed to t%, 80 at%, 90 at%, and 100 at%.

【0057】図8に抵抗変化量のCo濃度依存性を示
す。縦軸は、素子面積1μm2あたりの抵抗変化量AΔ
Rを、磁化自由層および磁化固着層が純Coからなる素
子の抵抗変化量AΔR(0.5mΩμm2)で規格化し
た値を示している。
FIG. 8 shows the dependency of the resistance change amount on the Co concentration. The vertical axis represents the resistance change amount AΔ per element area 1 μm 2.
A value R is standardized by the resistance change amount AΔR (0.5 mΩμm 2 ) of the element in which the magnetization free layer and the magnetization fixed layer are made of pure Co.

【0058】図8より、抵抗変化量AΔRを増大させる
のに効果的な組成は、Co濃度25at%から75at
%、より望ましくは40at%から60at%の組成域
であることがわかった。
From FIG. 8, the composition effective for increasing the resistance change amount AΔR is from Co concentration of 25 at% to 75 at.
%, And more desirably, the composition range is 40 at% to 60 at%.

【0059】(第4の実施形態)磁化固着層と磁化自由
層にFe、CoおよびNiの3元合金を用い、上記と同
様に組成を変化させて磁気抵抗効果膜を作製した。膜構
成は以下の通りである。
(Fourth Embodiment) A ternary alloy of Fe, Co and Ni was used for the magnetization pinned layer and the magnetization free layer, and the composition was changed in the same manner as above to produce a magnetoresistive film. The film structure is as follows.

【0060】下部電極/5nmTa/5nmNiFeC
r/15nmPtMn/7nmFe xCoyNiz/7n
mCu/7nmFexCoyNiz/10nmTa/上部
電極(数値は膜厚)。
Lower electrode / 5 nm Ta / 5 nm NiFeC
r / 15nmPtMn / 7nmFe xCoyNiz/ 7n
mCu / 7nmFexCoyNiz/ 10nmTa / upper
Electrode (numerical value is film thickness).

【0061】磁化自由層と磁化固着層は膜厚を7nmに
固定し、3元合金の組成を図9のa〜jで示す10通り
に変化させた。図9には第1〜第3の実施形態で検討し
た合金組成も示している。表1に磁化固着層と磁化自由
層に用いた3元合金の組成と、規格化した抵抗変化量、
すなわちAΔR(3元合金)/AΔR(純Co)の値と
の関係を示す。
The film thickness of the magnetization free layer and the magnetization pinned layer was fixed to 7 nm, and the composition of the ternary alloy was changed in 10 ways shown by a to j in FIG. FIG. 9 also shows the alloy composition studied in the first to third embodiments. Table 1 shows the composition of the ternary alloy used for the magnetization pinned layer and the magnetization free layer, and the normalized resistance change amount,
That is, the relationship with the value of AΔR (ternary alloy) / AΔR (pure Co) is shown.

【0062】[0062]

【表1】 [Table 1]

【0063】また、図10に、Fe、Co、Niのうち
2種の組成を揃えて0%から50%まで変化させ、残り
1種の組成を100%から0%まで変化させたときの磁
気抵抗変化量を示す。図10(a)は図9での純Co−
g−f−a−e−Ni50Fe 50のラインに沿う合金組成
での磁気抵抗変化量、図10(b)は純Fe−d−c−
a−b−Ni50Co50のラインに沿う合金組成での磁気
抵抗変化量、図10(c)は純Ni−j−i−a−h−
Fe50Co50のラインに沿う合金組成での磁気抵抗変化
量である。
In FIG. 10, among Fe, Co and Ni,
The composition of the two types is matched and varied from 0% to 50%, and the rest
Magnetism when changing one composition from 100% to 0%
Indicates the amount of change in air resistance. FIG. 10A shows pure Co- in FIG.
g-fa-e-Ni50Fe 50Alloy composition along the line
10 (b) is pure Fe-dc-c-
a-b-Ni50Co50In alloy composition along the line
Resistance change amount, FIG. 10C shows pure Ni-j-i-a-h-
Fe50Co50Change in alloy composition along the line
Is the amount.

【0064】これらの図から、等原子組成付近で最高の
磁気抵抗変化量を示すことがわかる。等原子組成から離
れるにつれて磁気抵抗変化量は減少するが、特に図10
(c)でNiを増やすとその減少割合が大きい。これら
の結果から、FeaCobNi c3元合金で特に大きな磁
気抵抗変化量を得るためには、a≦75原子%、b≦7
5原子%、b≦63原子%を満たす組成が有効であるこ
とがわかる。また、FeaCobNic3元合金は、a≧
25原子%、b≧25原子%、c≧25原子%を満たす
組成であることが望ましい。
From these figures, the highest
It can be seen that the amount of change in magnetic resistance is shown. Away from the equiatomic composition
As the magnetic resistance changes, the amount of change in magnetic resistance decreases.
When Ni is increased in (c), the rate of decrease is large. these
From the results of FeaCobNi cTernary alloy with particularly large magnetism
In order to obtain the air resistance change amount, a ≦ 75 at%, b ≦ 7
A composition satisfying 5 atomic% and b ≦ 63 atomic% is effective.
I understand. Also, FeaCobNicFor ternary alloys, a ≧
25 atomic%, b ≧ 25 atomic%, c ≧ 25 atomic%
It is preferably a composition.

【0065】[2]磁化固着層と磁化自由層を形成する
強磁性層を、Fe、CoおよびNiならびにこれらの合
金に添加元素を加えた材料で作製した実施形態について
説明する。
[2] An embodiment in which the ferromagnetic layers forming the magnetization pinned layer and the magnetization free layer are made of Fe, Co, Ni, and alloys of these materials and additive elements will be described.

【0066】(第5の実施形態)磁化固着層と磁化自由
層にCo50Fe50にCuを添加した合金を用いて磁気抵
抗効果膜を作製した。膜構成は以下の通りである。
(Fifth Embodiment) A magnetoresistive effect film was produced using an alloy in which Cu was added to Co 50 Fe 50 for the magnetization pinned layer and the magnetization free layer. The film structure is as follows.

【0067】下部電極/5nmTa/5nmNiFeC
r/15nmPtMn/7nm(Co0.5Fe0.5
100-yCuy/7nmCu/7nm(Co0.5Fe0.5
100-yCuy/10nmTa/上部電極(数値は膜厚)。
Lower electrode / 5 nm Ta / 5 nm NiFeC
r / 15 nm PtMn / 7 nm (Co 0.5 Fe 0.5 ).
100-y Cu y / 7 nm Cu / 7 nm (Co 0.5 Fe 0.5 ).
100-y Cu y / 10 nm Ta / upper electrode (numbers are film thickness).

【0068】磁化自由層と磁化固着層は7nmに固定
し、Cu添加量yを0at%、0.5at%、2at
%、5at%、10at%、15at%、20at%、
30at%、40at%と変化させた。
The magnetization free layer and the magnetization fixed layer are fixed at 7 nm, and the Cu addition amount y is 0 at%, 0.5 at%, and 2 at.
%, 5 at%, 10 at%, 15 at%, 20 at%,
It was changed to 30 at% and 40 at%.

【0069】図11に抵抗変化量のCu添加量依存性を
示す。縦軸は、素子面積1μm2あたりの抵抗変化量A
ΔRを、磁化自由層および磁化固着層が純Coからなる
素子の抵抗変化量AΔR(0.5mΩμm2)で規格化
した値を示している。
FIG. 11 shows the dependency of the resistance change amount on the Cu addition amount. The vertical axis represents the amount of resistance change A per element area of 1 μm 2.
A value obtained by normalizing ΔR by the resistance change amount AΔR (0.5 mΩμm 2 ) of the element in which the magnetization free layer and the magnetization fixed layer are made of pure Co is shown.

【0070】図11より、抵抗変化量AΔRを増大させ
るのに効果的なCu添加量は20at%以下、より望ま
しくは5at%以下であることがわかった。
From FIG. 11, it was found that the effective Cu addition amount for increasing the resistance change amount AΔR is 20 at% or less, more preferably 5 at% or less.

【0071】同様に、磁化固着層と磁化自由層に用いる
Co50Fe50への添加元素および添加量を変化させた場
合、磁化自由層および磁化固着層が純Coからなる素子
の抵抗変化量で規格化した抵抗変化量は、Cr1at%
で2倍、V1at%で2倍、Zn5at%で3倍、Ga
2at%で3倍、Sc2at%で3倍、Ti2at%で
3倍、Mn2at%で2倍、Hf2at%で3倍とな
り、これらの添加元素が抵抗変化量増大に効果があるこ
とがわかった。いずれの添加元素でも、添加量が0.1
at%〜30at%、より望ましくは10at%以下で
効果がある。また、Niについては5at%以下の添加
によって、AΔRが5.5倍になることが確認されてい
る。
Similarly, when the additive element and the amount of addition to Co 50 Fe 50 used for the magnetization pinned layer and the magnetization free layer are changed, the resistance change amount of the element in which the magnetization free layer and the magnetization pinned layer are made of pure Co The standardized resistance change is Cr1at%
At 2 times, V1 at% at 2 times, Zn5 at% at 3 times, Ga
It was found that 2 at% tripled, Sc2 at% tripled, Ti2 at% tripled, Mn2 at% doubled, and Hf2 at% tripled, and these additive elements were effective in increasing the resistance change amount. With any additive element, the addition amount is 0.1
At% to 30 at%, more preferably 10 at% or less is effective. Further, it has been confirmed that AΔR is increased 5.5 times when Ni is added at 5 at% or less.

【0072】同様に、添加元素としてTa、Nb、G
e、Zr、Y、Tc、Re、Ru、Rh、Ir、Pd、
Pt、Ag、Au、B、Al、In、C、Si、Sn、
Ca、Sr、Baを用いた場合にも、0.1at%〜3
0at%の添加で磁気抵抗変化量の増加が認められた。
Similarly, Ta, Nb, and G are added elements.
e, Zr, Y, Tc, Re, Ru, Rh, Ir, Pd,
Pt, Ag, Au, B, Al, In, C, Si, Sn,
Even when using Ca, Sr, or Ba, 0.1 at% to 3
An increase in the amount of change in magnetic resistance was observed with the addition of 0 at%.

【0073】上述した添加元素による磁気抵抗変化量の
増大効果は、Co50Fe50合金に限らず、Co−Fe2
元合金、Ni−Fe2元合金、Ni−Co2元合金、F
e−Co−Ni3元合金のいずれの組成域においても、
同様に認められた。
The effect of increasing the amount of change in magnetoresistance due to the above-mentioned additive element is not limited to the Co 50 Fe 50 alloy, but Co--Fe 2
Binary alloy, Ni-Fe binary alloy, Ni-Co binary alloy, F
In any composition range of the e-Co-Ni ternary alloy,
It was also recognized.

【0074】(第6の実施形態)磁化固着層と磁化自由
層にFeに添加元素を添加した合金を用いて磁気抵抗効
果膜を作製した。膜構成は以下の通りである。
(Sixth Embodiment) A magnetoresistive effect film was manufactured using an alloy in which an additive element was added to Fe for the magnetization pinned layer and the magnetization free layer. The film structure is as follows.

【0075】下部電極/5nmTa/5nmNiFeC
r/15nmPtMn/7nmFe 100-xx/7nmC
u/7nmFe100-xx/10nmTa/上部電極(数
値は膜厚)。
Lower electrode / 5 nm Ta / 5 nm NiFeC
r / 15nmPtMn / 7nmFe 100-xMx/ 7nmC
u / 7nmFe100-xMx/ 10 nm Ta / upper electrode (number
The value is the film thickness).

【0076】磁化自由層と磁化固着層は膜厚を7nmに
固定し、添加元素Mの添加量xを0、5at%、10a
t%、15at%、20at%、30at%、40at
%と変化させた。
The film thickness of the magnetization free layer and the magnetization pinned layer is fixed to 7 nm, and the addition amount x of the additional element M is 0, 5 at% and 10 a.
t%, 15at%, 20at%, 30at%, 40at
% And changed.

【0077】添加元素としてCuを用いた場合、抵抗変
化量AΔRを増大させるのに効果的な添加量は0.5a
t%〜30at%、より望ましくは20at%以下であ
ることがわかった。
When Cu is used as the additive element, the effective additive amount for increasing the resistance change amount AΔR is 0.5a.
It was found that the content was t% to 30 at%, more preferably 20 at% or less.

【0078】種々の添加元素および添加量での規格化抵
抗変化量は、Zn3at%で1.5倍に、Ga2at%
で1.5倍となり、これらの添加元素が抵抗変化量増大
に効果があることがわかった。いずれの添加元素でも、
0.1at%〜30at%、より望ましくは10at%
以下で効果がある。またNiについては、0.1at%
〜5at%の添加によってAΔRが1.3倍になること
が確認されている。
The normalized resistance change amount with various addition elements and addition amounts was 1.5 times Zn3at% and Ga2at%.
Was 1.5 times, and it was found that these additive elements are effective in increasing the resistance change amount. Any additive element,
0.1 at% to 30 at%, more preferably 10 at%
The following are effective. For Ni, 0.1 at%
It has been confirmed that the addition of ~ 5 at% increases AΔR by 1.3 times.

【0079】同様に、添加元素としてCr、V、Ta、
Nb、Sc、Ti、Mn、Ge、Zr、Hf、Y、T
c、Re、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Ag、A
u、B、Al、In、C、Si、Sn、Ca、Sr、B
aを用いた場合にも、約30at%以下の添加で磁気抵
抗変化量の増加が認められた。
Similarly, as additive elements, Cr, V, Ta,
Nb, Sc, Ti, Mn, Ge, Zr, Hf, Y, T
c, Re, Ru, Rh, Ir, Pd, Pt, Ag, A
u, B, Al, In, C, Si, Sn, Ca, Sr, B
Also when "a" was used, an increase in the amount of change in magnetoresistance was observed with the addition of about 30 at% or less.

【0080】上述した添加元素による抵抗変化量の増大
効果は、純Feに限らず、Fe基合金すなわちFeが5
0at%以上を占める合金においても同様に認められ
た。
The effect of increasing the amount of resistance change due to the above-mentioned additive element is not limited to pure Fe, but Fe-based alloy, that is, Fe
The same was found in the alloy occupying 0 at% or more.

【0081】(第7の実施形態)磁化固着層と磁化自由
層にCoに添加元素を添加した合金を用いて磁気抵抗効
果膜を作製した。膜構成は以下の通りである。
(Seventh Embodiment) A magnetoresistive film was produced using an alloy in which an additive element was added to Co for the magnetization pinned layer and the magnetization free layer. The film structure is as follows.

【0082】下部電極/5nmTa/5nmNiFeC
r/15nmPtMn/7nmCo 100-xx/7nmC
u/7nmCo100-xx/10nmTa/上部電極(数
値は膜厚)。
Lower electrode / 5 nm Ta / 5 nm NiFeC
r / 15nmPtMn / 7nmCo 100-xMx/ 7nmC
u / 7nmCo100-xMx/ 10 nm Ta / upper electrode (number
The value is the film thickness).

【0083】磁化自由層と磁化固着層は膜厚7nmに固
定し、添加元素Mの添加量xを0、5at%、10at
%、15at%、20at%、30at%、40at%
と変化させた。
The magnetization free layer and the magnetization pinned layer are fixed to a film thickness of 7 nm, and the addition amount x of the additional element M is 0, 5 at% and 10 at.
%, 15 at%, 20 at%, 30 at%, 40 at%
I changed it.

【0084】種々の添加元素および添加量での規格化抵
抗変化量は、Sc5at%で1.3倍に、Ti2at%
で1.8倍、Mn2at%で1.4倍、Cu2at%で
1.6倍、Hf2at%で2倍となり、これらの添加元
素が抵抗変化量増大に効果があることがわかった。いず
れの添加元素でも、0.5at%〜30at%、より望
ましくは10at%以下で効果がある。
The normalized resistance change amount with various addition elements and addition amounts was 1.3 times Sc5at% and Ti2at%.
Was 1.8 times, Mn2 at% was 1.4 times, Cu2 at% was 1.6 times, and Hf2 at% was twice, and it was found that these additive elements are effective in increasing the resistance change amount. Any additive element is effective at 0.5 at% to 30 at%, more preferably 10 at% or less.

【0085】またFeおよびNiについては、5at%
以下の添加によってAΔRがそれぞれ1.5倍および
1.3倍になることが確認されている。
For Fe and Ni, 5 at%
It has been confirmed that the following additions increase AΔR by 1.5 times and 1.3 times, respectively.

【0086】同様に、添加元素としてCr、V、Ta、
Nb、Zn、Ga、Ge、Zr、Y、Tc、Re、R
u、Rh、Ir、Pd、Pt、Ag、Au、B、Al、
In、C、Si、Sn、Ca、Sr、Baを用いた場合
にも、0.1at%〜30at%以下の添加で磁気抵抗
変化量の増加が認められた。
Similarly, as additive elements, Cr, V, Ta,
Nb, Zn, Ga, Ge, Zr, Y, Tc, Re, R
u, Rh, Ir, Pd, Pt, Ag, Au, B, Al,
Even when In, C, Si, Sn, Ca, Sr, or Ba was used, an increase in the amount of change in magnetoresistance was observed with the addition of 0.1 at% to 30 at% or less.

【0087】上述した添加元素による磁気抵抗変化量の
増大効果は、純Coに限らず、Co基合金すなわちCo
が50at%以上を占める合金においても同様に認めら
れた。
The effect of increasing the amount of change in magnetoresistance due to the above-mentioned additive element is not limited to pure Co, but Co-based alloy, that is, Co.
Was similarly observed in the alloy occupying 50 at% or more.

【0088】(第8の実施形態)磁化固着層と磁化自由
層にNiに添加元素を添加した合金を用いて磁気抵抗効
果膜を作製した。膜構成は以下の通りである。
(Eighth Embodiment) A magnetoresistive film was produced using an alloy in which an additive element was added to Ni for the magnetization pinned layer and the magnetization free layer. The film structure is as follows.

【0089】下部電極/5nmTa/5nmNiFeC
r/15nmPtMn/7nmNi 100-xx/7nmC
u/7nmNi100-xx/10nmTa/上部電極(数
値は膜厚)。
Lower electrode / 5 nm Ta / 5 nm NiFeC
r / 15nmPtMn / 7nmNi 100-xMx/ 7nmC
u / 7nmNi100-xMx/ 10 nm Ta / upper electrode (number
The value is the film thickness).

【0090】磁化自由層と磁化固着層は膜厚を7nmに
固定し、添加元素Mの添加量xを0、5at%、10a
t%、15at%、20at%、30at%、40at
%と変化させた。
The film thickness of the magnetization free layer and the magnetization pinned layer is fixed to 7 nm, and the addition amount x of the additional element M is 0, 5 at% and 10 a.
t%, 15at%, 20at%, 30at%, 40at
% And changed.

【0091】種々の添加元素および添加量での規格化抵
抗変化量は、Ti5at%で1.3倍、Mn2at%で
1.5倍、Mn2at%で1.2倍、Zn2at%で
1.2倍、Ga2at%で1.5倍、Zr2at%で
1.4倍、Hf2at%で1.5倍となり、これらの添
加元素が抵抗変化量増大に効果があることがわかった。
いずれの添加元素でも、添加量が0.1at%〜30a
t%以下、より望ましくは10at%以下で効果があ
る。
The normalized resistance change amount with various addition elements and addition amounts was 1.3 times for Ti 5 at%, 1.5 times for Mn 2 at%, 1.2 times for Mn 2 at%, and 1.2 times for Zn 2 at%. , Ga2 at% was 1.5 times, Zr2 at% was 1.4 times, and Hf2 at% was 1.5 times, and it was found that these additive elements are effective in increasing the resistance change amount.
With any of the additive elements, the additive amount is 0.1 at% to 30 a
The effect is obtained at t% or less, and more preferably at 10 at% or less.

【0092】またFeおよびCoについては、5at%
以下の添加によって、AΔRがそれぞれ1.2倍および
1.1倍になることが確認されている。
For Fe and Co, 5 at%
It has been confirmed that the following additions increase AΔR by 1.2 times and 1.1 times, respectively.

【0093】同様に、添加元素としてCr、V、Ta、
Nb、Sc、Cu、Y、Tc、Re、Ru、Rh、I
r、Pd、Pt、Ag、Au、B、Al、In、C、S
i、Sn、Ca、Sr、Baを用いた場合にも、0.5
at%〜30at%以下の添加で磁気抵抗変化量の増加
が認められた。
Similarly, as additive elements, Cr, V, Ta,
Nb, Sc, Cu, Y, Tc, Re, Ru, Rh, I
r, Pd, Pt, Ag, Au, B, Al, In, C, S
When i, Sn, Ca, Sr, and Ba are used, 0.5
An increase in the amount of change in magnetoresistance was observed with addition of at% to 30 at% or less.

【0094】(第9の実施形態)上述した添加元素によ
る磁気抵抗変化量の増大効果は、純Niに限らず、Ni
基合金すなわちNiが50at%以上を占める合金にお
いても同様に認められた。
(Ninth Embodiment) The effect of increasing the amount of change in magnetoresistance by the above-described additive element is not limited to pure Ni, but Ni
The same was found in the base alloy, that is, the alloy in which Ni accounts for 50 at% or more.

【0095】磁化固着層と磁化自由層に、Ni80Fe20
またはNi66Fe16Co18に添加元素を添加した合金を
用いて磁気抵抗効果膜を作製した。膜構成は以下の通り
である。
Ni 80 Fe 20 is used for the magnetization pinned layer and the magnetization free layer.
Alternatively, a magnetoresistive film was produced using an alloy in which an additive element was added to Ni 66 Fe 16 Co 18 . The film structure is as follows.

【0096】(i)下部電極/5nmTa/5nmNi
FeCr/15nmPtMn/7nm(Ni80Fe20
100-xx/7nmCu/7nm(Ni80Fe20100-x
x/10nmTa/上部電極(数値は膜厚)。
(I) Lower electrode / 5 nm Ta / 5 nm Ni
FeCr / 15nm PtMn / 7nm (Ni 80 Fe 20 )
100-x M x / 7nm Cu / 7nm (Ni 80 Fe 20 ) 100-x
M x / 10 nm Ta / upper electrode (numerical value is film thickness).

【0097】(ii)下部電極/5nmTa/5nmNi
FeCr/15nmPtMn/7nm(Ni66Fe16
18100-xx/7nmCu/7nm(Ni66Fe16
18100-xx/10nmTa/上部電極(数値は膜
厚)。
(Ii) Lower electrode / 5 nm Ta / 5 nm Ni
FeCr / 15 nm PtMn / 7 nm (Ni 66 Fe 16 C
o 18 ) 100-x M x / 7 nm Cu / 7 nm (Ni 66 Fe 16 C
o 18 ) 100-x M x / 10 nm Ta / upper electrode (numbers are film thickness).

【0098】磁化自由層と磁化固着層の膜厚を7nmに
固定し、添加元素Mの添加量xを0、5at%、10a
t%、15at%、20at%、30at%、40at
%と変化させた。
The film thicknesses of the magnetization free layer and the magnetization pinned layer are fixed to 7 nm, and the addition amount x of the additional element M is 0, 5 at%, 10 a.
t%, 15at%, 20at%, 30at%, 40at
% And changed.

【0099】(i)の膜構成を有する素子の場合、種々
の添加元素および添加量での規格化抵抗変化量は、添加
元素なしで2.5倍、Zn5at%で3倍、Ti2at
%で2.8倍、Mn2at%で2.9倍、Cu2at%
で4倍、Hf2at%で4倍、Ga2at%で4倍、G
e2at%で3倍、Zr2at%で4倍となった。
In the case of the element having the film structure of (i), the normalized resistance change amount with various addition elements and addition amounts is 2.5 times without addition element, 3 times with Zn 5 at%, and Ti 2 at
%, 2.8 times, Mn2at%, 2.9 times, Cu2at%
4 times, Hf2 at% 4 times, Ga2 at% 4 times, G
e2at% tripled, and Zr2at% quadrupled.

【0100】(ii)の膜構成を有する素子の場合、種々
の添加元素および添加量での規格化抵抗変化量は、添加
元素なしで3.5倍、Zn5at%で4倍に、Ti2a
t%で4倍、Mn2at%で4倍、Cu2at%で4
倍、Hf2at%で4.5倍、Ga2at%で4.5
倍、Ge2at%で3.9倍、Zr2at%で4倍とな
った。
In the case of the element having the film structure of (ii), the normalized resistance change amount with various addition elements and addition amounts is 3.5 times without the addition element, 4 times with Zn 5 at% and Ti 2 a
4 times t%, 4 times Mn2at%, 4 times Cu2at%
Double, Hf2at% 4.5 times, Ga2at% 4.5
Double, Ge 2 at% 3.9 times, Zr 2 at% 4 times.

【0101】明らかにこれらの添加元素は抵抗変化量増
大に効果があることがわかった。いずれの添加元素で
も、0.5at%〜30at%、より望ましくは10a
t%以下で効果がある。
Obviously, these additional elements were found to be effective in increasing the resistance change amount. 0.5 at% to 30 at%, more preferably 10 a
Effective at t% or less.

【0102】同様に、添加元素としてCr、V、Ta、
Nb、Sc、Y、Tc、Re、Ru、Rh、Ir、P
d、Pt、Ag、Au、B、Al、In、C、Si、S
n、Ca、Sr、Baを用いた場合にも、0.1at%
〜30at%以下の添加で磁気抵抗変化量の増加が認め
られた。
Similarly, as additive elements, Cr, V, Ta,
Nb, Sc, Y, Tc, Re, Ru, Rh, Ir, P
d, Pt, Ag, Au, B, Al, In, C, Si, S
Even when using n, Ca, Sr, or Ba, 0.1 at%
An increase in the amount of change in magnetoresistance was recognized with the addition of -30 at% or less.

【0103】なお、第5〜第9の実施形態において、添
加元素の添加方法としては、母金属中に微量に添加元素
を成膜した後に拡散させてもよいが、ターゲットに予め
添加しておいた方が制御性もよく、結晶性などの膜質も
向上する。また、添加元素の存在形態としては、母金属
に固溶していると合金のバンド構造が変化するので効果
が大きいが、添加元素が母相から析出していても母相と
析出相の隣接する部分で状態が変化するので効果はあ
る。さらに、添加元素を濃度変調させれば、効果的であ
る。
In addition, in the fifth to ninth embodiments, as a method of adding the additive element, a minute amount of the additive element may be formed in the mother metal and then diffused, but it may be added to the target in advance. The better the controllability, the better the film quality such as crystallinity. Further, as the existence form of the additive element, the effect is large because the band structure of the alloy changes when it is solid-dissolved in the mother metal, but even if the additive element is precipitated from the mother phase, the mother phase and the precipitated phase are adjacent It is effective because the state changes in the part where you do. Further, it is effective if the concentration of the additive element is modulated.

【0104】[3]磁化固着層と磁化自由層の結晶構造
に基づく抵抗変化量の増大効果について検討した結果を
説明する。
[3] The results of examining the effect of increasing the resistance change amount based on the crystal structures of the magnetization fixed layer and the magnetization free layer will be described.

【0105】(第10の実施形態)磁気抵抗変化量増大
は、磁化固着層と磁化自由層が体心立方晶(bcc構
造)をとる場合にも得られる。
(Tenth Embodiment) An increase in the amount of change in magnetoresistance can be obtained even when the magnetization pinned layer and the magnetization free layer have a body-centered cubic structure (bcc structure).

【0106】bcc構造をとることによる磁気抵抗変化
量の増大効果は、Fe−Co−Ni系合金以外の磁性体
を磁化固着層および磁化自由層に適用した場合において
も確認できた。
The effect of increasing the amount of change in magnetoresistance due to the bcc structure was confirmed even when a magnetic substance other than the Fe--Co--Ni alloy was applied to the magnetization fixed layer and the magnetization free layer.

【0107】[4]以上の[1]、[2]、[3]で述
べた実施形態の変形例について説明する。
[4] A modified example of the above-mentioned embodiments [1], [2], and [3] will be described.

【0108】(第11の実施形態)図2に示すように、
反強磁性体を上部に配置したトップ型スピンバルブで
も、磁化固着層と磁化自由層の組成および結晶構造を適
切に調整することにより、磁気抵抗変化量の増大効果が
認められた。
(Eleventh Embodiment) As shown in FIG.
Even in a top-type spin valve with an antiferromagnetic material arranged above, an effect of increasing the amount of change in magnetoresistance was recognized by appropriately adjusting the composition and crystal structure of the magnetization fixed layer and the magnetization free layer.

【0109】(第12の実施形態)図12に積層フェリ
構造の磁気抵抗効果素子を示す。図12に示す磁気抵抗
効果素子は、下部電極11、下地層12、反強磁性層1
3、磁化固着層21と反平行結合層22と磁化固着層2
1の三層構造の磁化固着層14、非磁性中間層15、磁
化自由層24と反平行結合層25と磁化自由層26の三
層構造の磁化自由層16、保護層17、上部電極18を
有する。このような積層フェリ構造の磁気抵抗効果素子
でも、磁化固着層と磁化自由層の組成および結晶構造を
適切に調整することにより、磁気抵抗変化量の増大効果
が認められた。
(Twelfth Embodiment) FIG. 12 shows a magnetoresistive effect element having a laminated ferri structure. The magnetoresistive effect element shown in FIG. 12 includes a lower electrode 11, an underlayer 12, and an antiferromagnetic layer 1.
3, magnetization pinned layer 21, antiparallel coupling layer 22, and magnetization pinned layer 2
The magnetization fixed layer 14, the non-magnetic intermediate layer 15, the magnetization free layer 24, the antiparallel coupling layer 25, and the magnetization free layer 26 of the three-layer structure of No. 1, the protection layer 17, and the upper electrode 18, Have. Even in the magnetoresistive effect element having such a laminated ferri structure, the effect of increasing the amount of change in magnetoresistance was recognized by appropriately adjusting the composition and crystal structure of the magnetization fixed layer and the magnetization free layer.

【0110】また、磁化固着層および磁化自由層のうち
いずれか一方のみが積層フェリ構造をとっていてもよ
い。以下においては、磁化固着層のみが積層フェリ構造
となっている場合を考える。この磁気抵抗効果素子は、
下部電極11、下地層12、反強磁性層13、磁化固着
層21、反平行結合層22、磁化固着層23、非磁性中
間層15、磁化自由層24、保護層17、上部電極18
を有する。具体的には以下のような磁気抵抗効果膜を作
製した。
Further, only one of the magnetization pinned layer and the magnetization free layer may have a laminated ferri structure. In the following, a case where only the magnetization fixed layer has the laminated ferri structure will be considered. This magnetoresistive element is
The lower electrode 11, the underlayer 12, the antiferromagnetic layer 13, the magnetization pinned layer 21, the antiparallel coupling layer 22, the magnetization pinned layer 23, the nonmagnetic intermediate layer 15, the magnetization free layer 24, the protective layer 17, and the upper electrode 18.
Have. Specifically, the following magnetoresistive film was produced.

【0111】試料A:下部電極/5nmTa/5nmN
iFeCr/15nmPtMn/7nm(Fe0.5Co
0.599Cu1/Ru1nm/(Fe0.5Co0.599Cu
1/7nmCu/7nm(Fe0.5Co0.599Cu1/1
0nmTa/上部電極。
Sample A: Lower electrode / 5 nm Ta / 5 nm N
iFeCr / 15 nm PtMn / 7 nm (Fe 0.5 Co
0.5 ) 99 Cu 1 / Ru 1 nm / (Fe 0.5 Co 0.5 ) 99 Cu
1 / 7nmCu / 7nm (Fe 0.5 Co 0.5) 99 Cu 1/1
0 nm Ta / upper electrode.

【0112】試料B:下部電極/5nmTa/5nmN
iFeCr/15nmPtMn/7nmNi80Fe20
Ru1nm/(Fe0.5Co0.599Cu1/7nmCu
/7nm(Fe0.5Co0.599Cu1/10nmTa/
上部電極。
Sample B: Lower electrode / 5 nm Ta / 5 nm N
iFeCr / 15 nm PtMn / 7 nm Ni 80 Fe 20 /
Ru1nm / (Fe 0.5 Co 0.5) 99 Cu 1 / 7nmCu
/ 7nm (Fe 0.5 Co 0.5) 99 Cu 1 / 10nmTa /
Upper electrode.

【0113】試料C:下部電極/5nmTa/5nmN
iFeCr/15nmPtMn/7nm(Fe0.5Co
0.599Cu1/Ru1nm/(Fe0.5Co0.599Cu
1/7nmCu/7nmCo50Fe50/10nmTa/
上部電極。
Sample C: Lower electrode / 5 nm Ta / 5 nm N
iFeCr / 15 nm PtMn / 7 nm (Fe 0.5 Co
0.5 ) 99 Cu 1 / Ru 1 nm / (Fe 0.5 Co 0.5 ) 99 Cu
1 / 7nmCu / 7nmCo 50 Fe 50 / 10nmTa /
Upper electrode.

【0114】試料D:下部電極/5nmTa/5nmN
iFeCr/15nmPtMn/7nm(Fe0.5Co
0.599Cu1/Ru1nm/(Fe0.5Co0.599Cu
1/7nmCu/7nmCo90Fe10/10nmTa/
上部電極。
Sample D: Lower electrode / 5 nm Ta / 5 nm N
iFeCr / 15 nm PtMn / 7 nm (Fe 0.5 Co
0.5 ) 99 Cu 1 / Ru 1 nm / (Fe 0.5 Co 0.5 ) 99 Cu
1 / 7nmCu / 7nmCo 90 Fe 10 / 10nmTa /
Upper electrode.

【0115】試料Bは試料Aと比較して、AΔRが約
1.4倍に増加した。以下に、原因について簡単に考察
する。磁気抵抗効果素子を構成する積層膜のうち、磁気
抵抗変化に寄与する能動部分は、磁化自由層24、非磁
性中間層15、非磁性中間層と接する磁化固着層23で
ある。非磁性中間層と接していない方の磁化固着層21
は、磁化自由層が反転する際の磁気抵抗変化量に直接寄
与せず、能動部分にとっての下地として機能する。ここ
で、磁気抵抗効果膜のほとんどの部分は、結晶構造とし
て面心立方晶(111)配向をとる。ここに体心立方晶
の層を入れると全体としての結晶性が劣化するので、体
心立方晶の部分は必要最低限に抑えたい。試料Aでは下
地としての磁化固着層21を体心立方晶の(Fe0.5
0.599Cu1としており、磁気抵抗効果膜の結晶性が
悪かったのに対し、試料Bでは磁化固着層21を面心立
方晶のNi80Fe20と置き換えたので、膜質が向上し、
AΔRが増大したと考えられる。
Compared with the sample A, the sample B increased AΔR by about 1.4 times. Below, the cause is briefly considered. Among the laminated films forming the magnetoresistive effect element, the active portion that contributes to the magnetoresistive change is the magnetization free layer 24, the nonmagnetic intermediate layer 15, and the magnetization fixed layer 23 that is in contact with the nonmagnetic intermediate layer. Magnetization pinned layer 21 which is not in contact with the non-magnetic intermediate layer
Does not directly contribute to the amount of change in magnetoresistance when the magnetization free layer is inverted, and functions as a base for the active portion. Here, most of the magnetoresistive film has a face-centered cubic (111) orientation as a crystal structure. If a body-centered cubic crystal layer is added here, the crystallinity as a whole deteriorates, so it is desirable to minimize the body-centered cubic crystal portion. In Sample A, the magnetization pinned layer 21 as the underlayer was formed of a body-centered cubic (Fe 0.5 C
o 0.5 ) 99 Cu 1 and the crystallinity of the magnetoresistive film was poor, whereas in Sample B, the magnetization pinned layer 21 was replaced with face-centered cubic Ni 80 Fe 20 , so that the film quality was improved.
It is considered that AΔR increased.

【0116】また、試料Cと試料Dでは、磁化自由層の
保磁力に着目し、磁化自由層の材料を変えて比較した。
磁化自由層には、磁気記録媒体からの信号磁場に対する
感度を高くするために、保持力Hcが小さいことが要求
される。ここで、面心立方晶Co90Fe10の保持力は小
さく、体心立方晶Co50Fe50の保持力は大きいことが
知られている。実際、磁化自由層にCo50Fe50を用い
た試料Cは、Hc16Oeと大きかった。そこで、試料
Dにおいて磁気抵抗変化量が減少することは甘受し、磁
化自由層にCo90Fe10を用いると、Hcは7Oeまで
低減できた。
Further, in the samples C and D, attention was paid to the coercive force of the magnetization free layer, and the materials of the magnetization free layer were changed and compared.
The magnetization free layer is required to have a small coercive force Hc in order to increase the sensitivity to the signal magnetic field from the magnetic recording medium. Here, it is known that the coercive force of face-centered cubic Co 90 Fe 10 is small and the coercive force of body-centered cubic Co 50 Fe 50 is large. In fact, the sample C using Co 50 Fe 50 for the magnetization free layer had a large value of Hc16Oe. Therefore, accepting the decrease in the amount of change in magnetoresistance in Sample D, Hc could be reduced to 7 Oe by using Co 90 Fe 10 in the magnetization free layer.

【0117】(第13の実施形態)図13にデュアル構
造の磁気抵抗効果素子を示す。図13に示す磁気抵抗効
果素子は、下部電極11、下地層12、反強磁性層1
3、磁化固着層14、非磁性中間層15、磁化自由層1
6、第2の非磁性中間層15’、第2の磁化固着層1
4’、第2の反強磁性層13’、保護層17、上部電極
18を有する。
(Thirteenth Embodiment) FIG. 13 shows a dual structure magnetoresistive effect element. The magnetoresistive effect element shown in FIG. 13 has a lower electrode 11, an underlayer 12, and an antiferromagnetic layer 1.
3, magnetization pinned layer 14, nonmagnetic intermediate layer 15, magnetization free layer 1
6, second non-magnetic intermediate layer 15 ', second magnetization pinned layer 1
4 ′, a second antiferromagnetic layer 13 ′, a protective layer 17, and an upper electrode 18.

【0118】以下のように、図1に示す標準的な磁気抵
抗効果素子と、図13に示すデュアル構造の磁気抵抗効
果素子を作製して比較した。
As described below, the standard magnetoresistive effect element shown in FIG. 1 and the dual structure magnetoresistive effect element shown in FIG. 13 were prepared and compared.

【0119】標準:下部電極/5nmTa/5nmNi
FeCr/15nmPtMn/7nmCo100-xFex
7nmCu/7nmCo100-xFex/10nmTa/上
部電極。
Standard: Lower electrode / 5 nm Ta / 5 nm Ni
FeCr / 15nmPtMn / 7nmCo 100-x Fe x /
7nmCu / 7nmCo 100-x Fe x / 10nmTa / upper electrode.

【0120】デュアル:下部電極/5nmTa/5nm
NiFeCr/15nmPtMn/7nmCo100-x
x/7nmCu/7nmCo100-xFex/7nmCu
/7nmCo100-xFex/15nmPtMn/10nm
Ta/上部電極。
Dual: Lower electrode / 5 nm Ta / 5 nm
NiFeCr / 15nmPtMn / 7nmCo 100-x F
e x / 7nmCu / 7nmCo 100- x Fe x / 7nmCu
/ 7nmCo 100-x Fe x / 15nmPtMn / 10nm
Ta / upper electrode.

【0121】このような積層フェリ構造の磁気抵抗効果
素子でも、磁化固着層と磁化自由層の組成および結晶構
造を適切に調整することにより、磁気抵抗変化量の増大
効果が認められた。また、積層フェリ構造の磁気抵抗効
果素子は、標準的な磁気抵抗効果素子の約3倍の磁気抵
抗変化量を示した。
Even in the magnetoresistive effect element having such a laminated ferri structure, the effect of increasing the magnetoresistive change amount was recognized by appropriately adjusting the composition and crystal structure of the magnetization fixed layer and the magnetization free layer. Further, the magnetoresistive effect element having the laminated ferri structure showed a magnetoresistive change amount about three times that of the standard magnetoresistive effect element.

【0122】(第14の実施形態)図14に磁化固着層
と磁化自由層を、強磁性層と非磁性層(挿入層)の積層
構造とした磁気抵抗効果膜を示す。図14に示す磁気抵
抗効果素子は、下部電極11、下地層12、反強磁性層
13、強磁性層31および非磁性層32の積層体からな
る磁化固着層14、非磁性中間層15、強磁性層31お
よび非磁性層32の積層体からなる磁化自由層16、保
護層17、上部電極18で構成されている。この素子の
磁化固着層と磁化自由層においては、強磁性層31が非
磁性層32を介して強磁性結合している。
(Fourteenth Embodiment) FIG. 14 shows a magnetoresistive film in which the magnetization pinned layer and the magnetization free layer have a laminated structure of a ferromagnetic layer and a nonmagnetic layer (insertion layer). The magnetoresistive element shown in FIG. 14 has a magnetization fixed layer 14, a nonmagnetic intermediate layer 15, a strong magnetic layer 15, a strong magnetic layer 31, a nonmagnetic intermediate layer 15, a lower electrode 11, a base layer 12, an antiferromagnetic layer 13, a ferromagnetic layer 31, and a nonmagnetic layer 32. It is composed of a magnetization free layer 16, which is a laminated body of a magnetic layer 31 and a nonmagnetic layer 32, a protective layer 17, and an upper electrode 18. In the magnetization pinned layer and the magnetization free layer of this element, the ferromagnetic layer 31 is ferromagnetically coupled via the nonmagnetic layer 32.

【0123】具体的には、以下のような積層構造の磁気
抵抗効果素子を作製した。下部電極/5nmTa/5n
mNiFeCr/15nmPtMn/[1nmCo50
50/tnmCu]×7/7nmCu/[1nmCo50
Fe50/tnmCu]×7/10nmTa/上部電極。
Specifically, a magnetoresistive effect element having the following laminated structure was produced. Lower electrode / 5nmTa / 5n
mNiFeCr / 15nmPtMn / [1nmCo 50 F
e 50 / tnmCu] × 7 / 7nmCu / [1nmCo 50
Fe 50 / tnmCu] × 7/10 nmTa / upper electrode.

【0124】ここで、[1nmCo50Fe50/tnmC
u]×7は、1nmCo50Fe50/tnmCu/1nm
Co50Fe50/tnmCu/1nmCo50Fe50/tn
mCu/1nmCo50Fe50/tnmCu/1nmCo
50Fe50/tnmCu/1nmCo50Fe50のことを指
す。
[1 nmCo 50 Fe 50 / tnmC]
u] × 7 is 1 nm Co 50 Fe 50 / tnm Cu / 1 nm
Co 50 Fe 50 / tnmCu / 1nmCo 50 Fe 50 / tn
mCu / 1nmCo 50 Fe 50 / tnmCu / 1nmCo
50 Fe 50 / tnmCu / 1 nm Co 50 Fe 50 .

【0125】図19にCu層の厚さを変化させたときの
出力を示す。図19より、Cu層の厚さが0.03nm
〜1nmで効果が大きいことがわかる。
FIG. 19 shows the output when the thickness of the Cu layer is changed. From FIG. 19, the thickness of the Cu layer is 0.03 nm.
It can be seen that the effect is large at ˜1 nm.

【0126】EXAFSによる解析結果によると、Cu
層の厚さが上記の範囲である場合、Cuは周囲のCo50
Fe50の影響を多大に受け、結晶構造として面心立方晶
ではなく体心立方晶をとっていることがわかった。この
ような状態の磁気抵抗効果膜は、第5の実施形態におけ
るCu一様添加よりも、高AΔRを達成できる。これ
は、Cu濃度の周期的な変調が、Co50Fe50合金自体
のバンド構造に影響し、マジョリティスピンとマイノリ
ティスピンの伝導の差が拡大しているためと考えられ
る。ただし、n−EDXによる解析では、測定精度上、
組成が一様であるように見えた。
According to the analysis result by EXAFS, Cu
When the layer thickness is in the above range, Cu is the surrounding Co 50.
It was found that the crystal structure was body-centered cubic rather than face-centered cubic because it was greatly affected by Fe 50 . The magnetoresistive effect film in such a state can achieve higher AΔR than the uniform addition of Cu in the fifth embodiment. This is considered to be because the periodic modulation of the Cu concentration affects the band structure of the Co 50 Fe 50 alloy itself, and the difference in conduction between the majority spin and the minority spin is widened. However, in the analysis by n-EDX, in terms of measurement accuracy,
The composition appeared to be uniform.

【0127】また、Cu層の厚さを1nmにした場合、
下部電極/5nmTa/5nmNiFeCr/15nm
PtMn/7nmCo50Fe50/7nmCu/7nmC
50Fe50/10nmTa/上部電極という図1に示す
磁気抵抗効果素子と比較して約1.4倍〜3倍の磁気抵
抗変化量を示した。
When the thickness of the Cu layer is 1 nm,
Lower electrode / 5nmTa / 5nmNiFeCr / 15nm
PtMn / 7nmCo 50 Fe 50 / 7nmCu / 7nmC
o 50 Fe 50 / 10nmTa / that the upper electrode showed magnetoresistance change of about 1.4 to 3 times as compared to the magnetoresistive element shown in FIG.

【0128】なお、上記の効果はCo50Fe50に限ら
ず、Co−Fe2元合金、Ni−Fe2元合金、Ni−
Co2元合金、Fe−Co−Ni3元合金のいずれの組
成域においても、同様に認められた。また、非磁性層に
Cr、V、Ta、Nb、Sc、Ti、Zn、Ga、G
e、Zr、Hf、Y、Tc、Re、Rh、Ir、Pd、
Pt、Ag、Au、B、Al、In、C、Si、Sn、
Ca、Sr、Baを用いた場合にも、AΔR増大効果が
得られた。
The above-mentioned effects are not limited to Co 50 Fe 50 , but Co-Fe binary alloy, Ni-Fe binary alloy, Ni-
It was similarly observed in any composition range of the Co binary alloy and the Fe-Co-Ni ternary alloy. In addition, Cr, V, Ta, Nb, Sc, Ti, Zn, Ga and G are added to the non-magnetic layer.
e, Zr, Hf, Y, Tc, Re, Rh, Ir, Pd,
Pt, Ag, Au, B, Al, In, C, Si, Sn,
The effect of increasing AΔR was obtained also when Ca, Sr, or Ba was used.

【0129】たとえば、磁化固着層と磁化自由層に、
(i)7nmのNi66Fe18Co16を用いた試料と、
(ii)[1nmNi66Fe18Co16/0.2nmZr]
×7を用いた試料を作製した。
For example, in the magnetization pinned layer and the magnetization free layer,
(I) a sample using 7 nm of Ni 66 Fe 18 Co 16 ;
(Ii) [1nmNi66Fe18Co16 / 0.2nmZr]
A sample using x7 was prepared.

【0130】具体的には、前者の膜構成は、下部電極/
5nmTa/5nmNiFeCr/15nmPtMn/
7nmNi66Fe18Co16/7nmCu/7nmNi66
Fe18Co16/10nmTa/上部電極とした。
Specifically, the former film structure is such that the lower electrode /
5 nm Ta / 5 nm NiFeCr / 15 nm PtMn /
7nm Ni66Fe18Co16 / 7nmCu / 7nmNi66
Fe18Co16 / 10 nmTa / upper electrode.

【0131】後者の膜構成は、下部電極/5nmTa/
5nmNiFeCr/15nmPtMn/[1nmNi
66Fe18Co16/0.2nmZr]×7/7nmCu/
[1nmNi66Fe18Co16/0.2nmZr]×7/
10nmTa/上部電極とした。
The latter film structure has a lower electrode of 5 nmTa /
5nmNiFeCr / 15nmPtMn / [1nmNi
66Fe18Co16 / 0.2nmZr] × 7 / 7nmCu /
[1nmNi66Fe18Co16 / 0.2nmZr] × 7 /
10 nm Ta / upper electrode.

【0132】これらの素子の磁気抵抗変化量を、各々純
Coで形成された磁化自由層および磁化固着層を有する
磁気抵抗効果素子と比較すると、前者で約3.5倍、後
者で6倍であった。
Comparing the magnetoresistance change amount of these elements with the magnetoresistance effect element having the magnetization free layer and the magnetization pinned layer each formed of pure Co, the former is about 3.5 times and the latter is 6 times. there were.

【0133】また、積層の周期を変えて、磁気抵抗変化
量を比較した。作製した磁気抵抗効果膜の膜構成は、下
部電極/5nmTa/5nmNiFeCr/15nmP
tMn/[tnmFe50Co50/0.1nmCu]×n
/7nmCu/[tnmFe 50Co50/0.1nmC
u]×n/10nmTa/上部電極とした。そして、t
×n=7nmに固定し、nを3、5、7、10と変化さ
せた。
Further, the magnetic resistance changes by changing the stacking period.
The amounts were compared. The film structure of the manufactured magnetoresistive film is as follows.
Part electrode / 5nmTa / 5nmNiFeCr / 15nmP
tMn / [tnmFe50Co50/0.1nmCu]×n
/ 7nmCu / [tnmFe 50Co50/0.1 nmC
u] × n / 10 nm Ta / upper electrode. And t
× n = 7nm fixed, n changed to 3, 5, 7, 10
Let

【0134】図22に、積層回数と磁気抵抗変化量との
関係を示す。これより、積層回数が少ない方が、磁気抵
抗変化量が大きいことがわかった。なお、この傾向は強
磁性体がFe50Co50に限らず、Fe、Co、Niを母
体とする他の2元または3元の合金組成においても確認
できた。挿入層に関しても、Cuに限らず、Sc、T
i、Mn、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Hf、Y、
Tc、Re、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Ag、A
u、B、Al、In、C、Si、Sn、Ca、Sr、B
aでも効果が確認できた。
FIG. 22 shows the relationship between the number of laminations and the magnetoresistance change amount. From this, it was found that the smaller the number of laminations, the larger the amount of change in magnetoresistance. This tendency was confirmed not only in the case where the ferromagnetic material was Fe 50 Co 50, but also in other binary or ternary alloy compositions having Fe, Co, and Ni as a matrix. Regarding the insertion layer, not only Cu but also Sc, T
i, Mn, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, Hf, Y,
Tc, Re, Ru, Rh, Ir, Pd, Pt, Ag, A
u, B, Al, In, C, Si, Sn, Ca, Sr, B
The effect was confirmed also in a.

【0135】さらに、以下のような積層構造の磁気抵抗
効果素子を作製した。 (i)下部電極/5nmTa/5nmNiFeCr/1
5nmPtMn/[1nmNi80Fe20/0.1nm
M]×7/7nmCu/[1nmNi80Fe20/0.1
nmM]×7/10nmTa/上部電極。
Further, a magnetoresistive effect element having the following laminated structure was produced. (I) Lower electrode / 5 nm Ta / 5 nm NiFeCr / 1
5nmPtMn / [1nmNi 80 Fe 20 /0.1nm
M] × 7/7 nm Cu / [1 nm Ni 80 Fe 20 /0.1
nmM] × 7/10 nmTa / upper electrode.

【0136】(ii)下部電極/5nmTa/5nmNi
FeCr/15nmPtMn/[1nmNi66Fe16
18/0.1nmM]×7/7nmCu/[1nmNi
66Fe16Co18/0.1nmM]×7/10nmTa/
上部電極。
(Ii) Lower electrode / 5 nm Ta / 5 nm Ni
FeCr / 15 nm PtMn / [1 nm Ni 66 Fe 16 C
o 18 / 0.1 nm M] × 7/7 nm Cu / [1 nm Ni
66 Fe 16 Co 18 /0.1 nmM] × 7/10 nm Ta /
Upper electrode.

【0137】ここで、たとえば[1nmNi80Fe20
0.1nmM]×7は、1nmNi 80Fe20/0.1n
mM/1nmNi80Fe20/0.1nmM/1nmNi
80Fe20/0.1nmM/1nmNi80Fe20/0.1
nmM/1nmNi80Fe20/0.1nmM/1nmN
80Fe20のことを指す。
Here, for example, [1 nmNi80Fe20/
0.1 nm M] × 7 is 1 nm Ni 80Fe20/0.1n
mM / 1nm Ni80Fe20/0.1nmM/1nmNi
80Fe20/0.1nmM/1nmNi80Fe20/0.1
nmM / 1nmNi80Fe20/0.1 nmM / 1 nmN
i80Fe20Refers to.

【0138】(i)の膜構成を有する素子の場合、規格
化抵抗変化量は、挿入層なしで2.5倍、Zn挿入層で
3.2倍に、Ti挿入層で3倍、Mn挿入層で3.2
倍、Cu挿入層で4.2倍、Hf挿入層で4.5倍、G
a挿入層で4.5、Ge挿入層で3.2倍、Zr挿入層
で4.2倍となった。
In the case of the device having the film structure of (i), the normalized resistance change amount is 2.5 times without the insertion layer, 3.2 times with the Zn insertion layer, 3 times with the Ti insertion layer, and Mn insertion. 3.2 in layers
Double, Cu insertion layer 4.2 times, Hf insertion layer 4.5 times, G
It was 4.5 for the a insertion layer, 3.2 times for the Ge insertion layer, and 4.2 times for the Zr insertion layer.

【0139】(ii)の膜構成を有する素子の場合、規格
化抵抗変化量は、挿入層なしで3.5倍、Zn挿入層で
4.1倍に、Ti挿入層で4.2倍、Mn挿入層で4.
2倍、Cu挿入層で4.2倍、Hf挿入層で5倍、Ga
挿入層で5倍、Ge挿入層で4倍、Zr挿入層で5倍と
なった。
In the case of the element having the film structure of (ii), the normalized resistance change amount is 3.5 times without the insertion layer, 4.1 times with the Zn insertion layer, 4.2 times with the Ti insertion layer, 3. With Mn insertion layer
2 times, Cu insertion layer 4.2 times, Hf insertion layer 5 times, Ga
The insertion layer was 5 times, the Ge insertion layer was 4 times, and the Zr insertion layer was 5 times.

【0140】明らかにこれらの挿入層が抵抗変化量増大
に効果があることがわかった。いずれの元素からなる挿
入層でも、厚さ0.03nm〜1nm、より好ましくは
0.5nm以下で効果がある。
Obviously, these insertion layers were effective in increasing the resistance change amount. The insertion layer made of any element is effective when the thickness is 0.03 nm to 1 nm, more preferably 0.5 nm or less.

【0141】同様に、挿入層の元素MとしてCr、V、
Ta、Nb、Sc、Y、Tc、Re、Ru、Rh、I
r、Pd、Pt、Ag、Au、B、Al、In、C、S
i、Sn、Ca、Sr、Baを用いた場合にも、厚さ
0.03nm〜1nmで磁気抵抗変化量の増加が認めら
れた。
Similarly, as the element M of the insertion layer, Cr, V,
Ta, Nb, Sc, Y, Tc, Re, Ru, Rh, I
r, Pd, Pt, Ag, Au, B, Al, In, C, S
Even when i, Sn, Ca, Sr, or Ba was used, an increase in the amount of change in magnetoresistance was observed at a thickness of 0.03 nm to 1 nm.

【0142】(第15の実施形態)図15に他の磁気抵
抗効果素子を示す。図15に示す磁気抵抗効果素子は、
下部電極11、下地層12、反強磁性層13、第1の強
磁性層33および第2の強磁性層34の積層体からなる
磁化固着層14、非磁性中間層15、第1の強磁性層3
3および第2の強磁性層34の積層体からなる磁化自由
層16、保護層17、上部電極18で構成されている。
(Fifteenth Embodiment) FIG. 15 shows another magnetoresistive effect element. The magnetoresistive effect element shown in FIG.
The magnetic pinned layer 14, which is a laminated body of the lower electrode 11, the underlayer 12, the antiferromagnetic layer 13, the first ferromagnetic layer 33, and the second ferromagnetic layer 34, the nonmagnetic intermediate layer 15, and the first ferromagnetic layer. Layer 3
It is composed of a magnetization free layer 16, a protective layer 17, and an upper electrode 18, which are formed of a laminated body of the third ferromagnetic layer 34 and the second ferromagnetic layer 34.

【0143】このような積層構造の磁気抵抗効果素子で
も、磁化固着層と磁化自由層の強磁性層の組成および結
晶構造を適切に調整することにより、磁気抵抗変化量の
増大効果が認められた。
Even in the magnetoresistive effect element having such a laminated structure, the effect of increasing the magnetoresistive change amount was recognized by appropriately adjusting the compositions and crystal structures of the ferromagnetic layers of the magnetization fixed layer and the magnetization free layer. .

【0144】(第16の実施形態)また、磁化自由層と
磁化固着層の組成は必ずしも同一である必要はない。以
下のように、図1に示す標準的な磁気抵抗効果素子に対
し、磁化自由層と磁化固着層の組成を変化させた磁気抵
抗効果素子を作製して比較した。
(Sixteenth Embodiment) The compositions of the magnetization free layer and the magnetization pinned layer do not necessarily have to be the same. As described below, a magnetoresistive effect element in which the composition of the magnetization free layer and the magnetization fixed layer was changed was prepared and compared with the standard magnetoresistive effect element shown in FIG.

【0145】(A)標準:下部電極/5nmTa/5n
mNiFeCr/15nmPtMn/7nmCo100-x
Fex/7nmCu/7nmCo100-xFex/10nm
Ta/上部電極。
(A) Standard: Lower electrode / 5 nm Ta / 5 n
mNiFeCr / 15nmPtMn / 7nmCo 100-x
Fe x / 7nmCu / 7nmCo 100- x Fe x / 10nm
Ta / upper electrode.

【0146】(B)磁化固着層のみ変化:下部電極/5
nmTa/5nmNiFeCr/15nmPtMn/7
nmFe50Co50/7nmCu/7nmCo100-xFex
/10nmTa/上部電極。
(B) Change only in magnetization pinned layer: lower electrode / 5
nmTa / 5nm NiFeCr / 15nmPtMn / 7
nmFe 50 Co 50 / 7nmCu / 7nmCo 100-x Fe x
/ 10 nm Ta / upper electrode.

【0147】(C)磁化自由層と磁化固着層の両方変
化:下部電極/5nmTa/5nmNiFeCr/15
nmPtMn/7nmFe50Co50/7nmCu/7n
mFe 50Co50/10nmTa/上部電極。
(C) Change of both the magnetization free layer and the magnetization pinned layer
: Lower electrode / 5 nm Ta / 5 nm NiFeCr / 15
nmPtMn / 7nmFe50Co50/ 7nmCu / 7n
mFe 50Co50/ 10 nm Ta / upper electrode.

【0148】磁気抵抗変化量は、(B)が(A)の1.
8倍、(C)が(A)の2.2倍となる。(B)は磁気
抵抗変化量の点では(C)に劣るが、軟磁気特性が向上
するので磁気ヘッドのバルクハウゼンノイズが抑制さ
れ、実用上は価値が高い。このような観点から、磁化固
着層と磁化自由層の膜構成を個別に最適化することが有
効である。
Regarding the amount of change in magnetic resistance, (B) is 1.
8 times, and (C) is 2.2 times that of (A). Although (B) is inferior to (C) in terms of the amount of change in magnetic resistance, since the soft magnetic characteristics are improved, Barkhausen noise of the magnetic head is suppressed and it is practically valuable. From this point of view, it is effective to individually optimize the film configurations of the magnetization fixed layer and the magnetization free layer.

【0149】また、次のような膜構成の磁気抵抗効果素
子を作製した。下部電極/5nmTa/5nmNiFe
Cr/15nmPtMn/磁化固着層/7nmCu/磁
化自由層/10nmTa/上部電極。これらの素子にお
いて、磁化自由層と磁化固着層を以下のように変化させ
た。
Further, a magnetoresistive effect element having the following film structure was produced. Lower electrode / 5nmTa / 5nmNiFe
Cr / 15 nm PtMn / magnetization pinned layer / 7 nm Cu / magnetization free layer / 10 nm Ta / upper electrode. In these elements, the magnetization free layer and the magnetization pinned layer were changed as follows.

【0150】(D)磁化固着層:[1nmFe50Co50
/0.1nmCu]×7、 磁化自由層:[1nmFe50Co50/0.1nmCu]
×7 (E)磁化固着層:[1nmFe50Co50/0.1nm
Cu]×7、 磁化自由層:[1nmNi66Fe16Co18/0.1nm
Zr]×7 (F)磁化固着層:[1nmFe50Co50/0.1nm
Cu]×7、 磁化自由層:1nmCo90Fe10/[1nmNi66Fe
16Co18/0.1nmZr]×6 (G)磁化固着層:[1nmFe50Co50/0.1nm
Cu]×7、 磁化自由層:[1nmNi80Fe20/0.1nmZr]
×7 (H)磁化固着層:[1nmFe50Co50/0.1nm
Cu]×7、 磁化自由層:1nmCo90Fe10/[1nmNi80Fe
20/0.1nmZr]×6 (I)磁化固着層:[1nmFe33Co33Ni34/0.
1nmCu]×7、 磁化自由層:[1nmFe33Co33Ni34/0.1nm
Cu]×7 (J)磁化固着層:[1nmFe33Co33Ni34/0.
1nmCu]×7、 磁化自由層:[1nmNi66Fe16Co18/0.1nm
Zr]×7 (K)磁化固着層:[1nmFe33Co33Ni34/0.
1nmCu]×7、 磁化自由層:1nmCo90Fe10/[1nmNi66Fe
16Co18/0.1nmZr]×6 (L)磁化固着層:[1nmFe33Co33Ni34/0.
1nmCu]×7、 磁化自由層:[1nmNi80Fe20/0.1nmZr]
×7 (M)磁化固着層:[1nmFe33Co33Ni34/0.
1nmCu]×7、 磁化自由層:1nmCo90Fe10/[1nmNi80Fe
20/0.1nmZr]×6。
(D) Magnetization pinned layer: [1 nm Fe 50 Co 50
/0.1 nmCu] × 7, magnetization free layer: [1 nm Fe 50 Co 50 /0.1 nmCu]
× 7 (E) Magnetization pinned layer: [1 nm Fe 50 Co 50 /0.1 nm
Cu] × 7, magnetization free layer: [1 nm Ni 66 Fe 16 Co 18 /0.1 nm
Zr] × 7 (F) Magnetization pinned layer: [1 nm Fe 50 Co 50 /0.1 nm
Cu] × 7, magnetization free layer: 1 nm Co 90 Fe 10 / [1 nm Ni 66 Fe
16 Co 18 /0.1 nm Zr] × 6 (G) Magnetization pinned layer: [1 nm Fe 50 Co 50 /0.1 nm
Cu] × 7, magnetization free layer: [1 nm Ni 80 Fe 20 /0.1 nm Zr]
× 7 (H) Magnetization pinned layer: [1 nm Fe 50 Co 50 /0.1 nm
Cu] × 7, magnetization free layer: 1 nm Co 90 Fe 10 / [1 nm Ni 80 Fe
20 /0.1nmZr]×6 (I) pinned layer: [1nmFe 33 Co 33 Ni 34 /0.
1 nm Cu] × 7, magnetization free layer: [1 nm Fe 33 Co 33 Ni 34 /0.1 nm
Cu] × 7 (J) pinned layer: [1nmFe 33 Co 33 Ni 34 /0.
1 nm Cu] × 7, magnetization free layer: [1 nm Ni 66 Fe 16 Co 18 /0.1 nm
Zr] × 7 (K) magnetization layer: [1nmFe 33 Co 33 Ni 34 /0.
1 nm Cu] × 7, magnetization free layer: 1 nm Co 90 Fe 10 / [1 nm Ni 66 Fe
16 Co 18 /0.1nmZr]×6 (L) magnetization layer: [1nmFe 33 Co 33 Ni 34 /0.
1 nm Cu] × 7, magnetization free layer: [1 nm Ni 80 Fe 20 /0.1 nm Zr]
× 7 (M) magnetization layer: [1nmFe 33 Co 33 Ni 34 /0.
1 nm Cu] × 7, magnetization free layer: 1 nm Co 90 Fe 10 / [1 nm Ni 80 Fe
20 / 0.1 nm Zr] × 6.

【0151】規格化磁気抵抗変化量は、(D)で8倍、
(E)で6倍、(F)で7倍、(G)で7倍、(H)で
7.6倍、(I)で6倍、(J)で5.5倍、(K)で
5.8倍、(L)で5倍、(M)で5.5倍であった。
The standardized magnetoresistance change amount is (D) 8 times,
(E) 6 times, (F) 7 times, (G) 7 times, (H) 7.6 times, (I) 6 times, (J) 5.5 times, (K) It was 5.8 times, (L) was 5 times, and (M) was 5.5 times.

【0152】上記の結果から、磁化固着層と磁化自由層
の構成が異なっていても、積層構造によって磁気抵抗変
化量を増加させることができることがわかる。なお、上
記の素子では、挿入層として0.1nmのCuまたはZ
rを用いているが、Cr、Nb、Ta、V、Sc、T
i、Mn、Zn、Ga、Ge、Zr、Hf、Y、Tc、
Re、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Cu、Ag、A
u、B、Al、In、C、Si、Sn、Ca、Sr、B
a、O、NおよびFからなる群より選択された元素で形
成された挿入層を用いても効果がある。また、挿入層の
厚さも、0.03nm〜1nm、好ましくは0.5nm
以下で効果がある。また、上記の素子では磁性層の厚さ
を1nmとしているが、磁性層の厚さを0.5nmから
3.5nmまで変化させても効果があった。3.5nm
というのは、7nmの磁性層に挿入層を1層挿入した構
造を示す。
From the above results, it is understood that the magnetoresistive change amount can be increased by the laminated structure even if the configurations of the magnetization fixed layer and the magnetization free layer are different. In the above device, 0.1 nm of Cu or Z is used as the insertion layer.
Although r is used, Cr, Nb, Ta, V, Sc, T
i, Mn, Zn, Ga, Ge, Zr, Hf, Y, Tc,
Re, Ru, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, A
u, B, Al, In, C, Si, Sn, Ca, Sr, B
It is also effective to use an insertion layer formed of an element selected from the group consisting of a, O, N and F. The thickness of the insertion layer is also 0.03 nm to 1 nm, preferably 0.5 nm.
The following are effective. Further, although the thickness of the magnetic layer is set to 1 nm in the above-mentioned element, changing the thickness of the magnetic layer from 0.5 nm to 3.5 nm was also effective. 3.5 nm
This indicates a structure in which one insertion layer is inserted in the 7 nm magnetic layer.

【0153】さらに、次のような膜構成の磁気抵抗効果
素子を作製した。下部電極/5nmTa/5nmNiF
eCr/15nmPtMn/磁化固着層/7nmCu/
磁化自由層/10nmTa/上部電極。これらの素子に
おいて、磁化自由層と磁化固着層の組成を以下のように
変化させた。
Further, a magnetoresistive effect element having the following film structure was produced. Lower electrode / 5nmTa / 5nmNiF
eCr / 15 nm PtMn / magnetization pinned layer / 7 nm Cu /
Magnetization free layer / 10 nm Ta / upper electrode. In these elements, the compositions of the magnetization free layer and the magnetization pinned layer were changed as follows.

【0154】(N)磁化固着層:7nm(Fe50
5098Cu2、 磁化自由層:7nm(Fe50Co5098Cu2 (O)磁化固着層:7nm(Fe50Co5098Cu2、 磁化自由層:7nm(Ni66Fe16Co1897Zr3 (P)磁化固着層:7nm(Fe50Co5098Cu2、 磁化自由層:1nmCo90Fe10/6nm(Ni66Fe
16Co1897Zr 3 (Q)磁化固着層:7nm(Fe50Co5098Cu2、 磁化自由層:[1nmNi80Fe20/0.1nmCu]
×7 (R)磁化固着層:7nm(Fe50Co5098Cu2、 磁化自由層:1nmCo90Fe10/[1nmNi80Fe
20/0.1nmCu]×6 (S)磁化固着層:7nm(Fe33Co33Ni3497
3、 磁化自由層:7nm(Fe33Co33Ni3497Cu3 (T)磁化固着層:7nm(Fe33Co33Ni3497
3、 磁化自由層:7nm(Ni66Fe16Co1897Zr3 (U)磁化固着層:7nm(Fe33Co33Ni3497
3、 磁化自由層:1nmCo90Fe10/6nm(Ni66Fe
16Co1897Zr 3 (V)磁化固着層:7nm(Fe33Co33Ni3497
3、 磁化自由層:7nm(Ni80Fe2097Zr3 (W)磁化固着層:7nm(Fe33Co33Ni3497
3、 磁化自由層:1nmCo90Fe10/6nm(Ni80Fe
2097Zr3
(N) Magnetization pinned layer: 7 nm (Fe50C
o50)98Cu2, Magnetization free layer: 7 nm (Fe50Co50)98Cu2 (O) Magnetization pinned layer: 7 nm (Fe50Co50)98Cu2, Magnetization free layer: 7 nm (Ni66Fe16Co18)97Zr3 (P) Magnetization pinned layer: 7 nm (Fe50Co50)98Cu2, Magnetization free layer: 1 nmCo90FeTen/ 6nm (Ni66Fe
16Co18)97Zr 3 (Q) Magnetization pinned layer: 7 nm (Fe50Co50)98Cu2, Magnetization free layer: [1 nm Ni80Fe20/0.1nmCu]
× 7 (R) Magnetization pinned layer: 7 nm (Fe50Co50)98Cu2, Magnetization free layer: 1 nmCo90FeTen/ [1nmNi80Fe
20/0.1nmCu]×6 (S) Magnetization pinned layer: 7 nm (Fe33Co33Ni34)97C
u3, Magnetization free layer: 7 nm (Fe33Co33Ni34)97Cu3 (T) Magnetization pinned layer: 7 nm (Fe33Co33Ni34)97C
u3, Magnetization free layer: 7 nm (Ni66Fe16Co18)97Zr3 (U) Magnetization pinned layer: 7 nm (Fe33Co33Ni34)97C
u3, Magnetization free layer: 1 nmCo90FeTen/ 6nm (Ni66Fe
16Co18)97Zr 3 (V) Magnetization pinned layer: 7 nm (Fe33Co33Ni34)97C
u3, Magnetization free layer: 7 nm (Ni80Fe20)97Zr3 (W) Magnetization pinned layer: 7 nm (Fe33Co33Ni34)97C
u3, Magnetization free layer: 1 nmCo90FeTen/ 6nm (Ni80Fe
20)97Zr3.

【0155】規格化磁気抵抗変化量は、(N)で7倍、
(O)で6倍、(P)で6.5倍、(Q)で5.5倍、
(R)で6.3倍、(S)で6.5倍、(T)で5.8
倍、(U)で6倍、(V)で5倍、(W)で5.5倍で
あった。
The normalized magnetoresistive change amount is (N) 7 times,
(O) 6 times, (P) 6.5 times, (Q) 5.5 times,
(R) 6.3 times, (S) 6.5 times, (T) 5.8
It was 6 times for (U), 5 times for (V), and 5.5 times for (W).

【0156】上記の結果から、磁化固着層と磁化自由層
の構成が異なっていても、組成または積層構造によって
磁気抵抗変化量を増加させることができることがわか
る。なお、上記の素子では添加元素としてCuまたはZ
rを用いているが、Cr、Nb、Ta、V、Sc、T
i、Mn、Zn、Ga、Ge、Zr、Hf、Y、Tc、
Re、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Cu、Ag、A
u、B、Al、In、C、Si、Sn、Ca、Sr、B
a、O、NおよびFからなる群より選択された添加元素
を用いても効果がある。また、添加元素の濃度も、0.
1原子%〜20原子%、好ましくは10原子%以下で効
果がある。
From the above results, it is understood that even if the configurations of the magnetization fixed layer and the magnetization free layer are different, the amount of change in magnetoresistance can be increased by the composition or the laminated structure. In the above element, Cu or Z is added as an additive element.
Although r is used, Cr, Nb, Ta, V, Sc, T
i, Mn, Zn, Ga, Ge, Zr, Hf, Y, Tc,
Re, Ru, Rh, Ir, Pd, Pt, Cu, Ag, A
u, B, Al, In, C, Si, Sn, Ca, Sr, B
It is also effective to use an additive element selected from the group consisting of a, O, N and F. Further, the concentration of the additional element is 0.
1 atom% to 20 atom%, preferably 10 atom% or less is effective.

【0157】次に、本発明に係る磁気ヘッドを搭載した
磁気ヘッドアセンブリ、およびこの磁気ヘッドアセンブ
リを搭載した磁気ディスク装置について説明する。
Next, a magnetic head assembly equipped with the magnetic head according to the present invention and a magnetic disk device equipped with this magnetic head assembly will be described.

【0158】図16(a)はCPP−MRヘッドを搭載
した磁気ヘッドアセンブリの斜視図である。アクチュエ
ータアーム201は、磁気ディスク装置内の固定軸に固
定されるための穴が設けられ、図示しない駆動コイルを
保持するボビン部等を有する。アクチュエータアーム2
01の一端にはサスペンション202が固定されてい
る。サスペンション202の先端にはCPP−MRヘッ
ドを搭載したヘッドスライダ203が取り付けられてい
る。また、サスペンション202には信号の書き込みお
よび読み取り用のリード線204が配線され、このリー
ド線204の一端はヘッドスライダ203に組み込まれ
たCPP−MRヘッドの各電極に接続され、リード線2
04の他端は電極パッド205に接続されている。
FIG. 16A is a perspective view of a magnetic head assembly equipped with a CPP-MR head. The actuator arm 201 is provided with a hole for fixing to a fixed shaft in the magnetic disk device, and has a bobbin portion and the like for holding a drive coil (not shown). Actuator arm 2
The suspension 202 is fixed to one end of 01. A head slider 203 equipped with a CPP-MR head is attached to the tip of the suspension 202. Further, a lead wire 204 for writing and reading signals is laid on the suspension 202, and one end of the lead wire 204 is connected to each electrode of the CPP-MR head incorporated in the head slider 203, and the lead wire 2 is provided.
The other end of 04 is connected to the electrode pad 205.

【0159】図16(b)は図16(a)に示す磁気ヘ
ッドアセンブリを搭載した磁気ディスク装置の内部構造
を示す斜視図である。磁気ディスク211はスピンドル
212に装着され、図示しない駆動装置制御部からの制
御信号に応答する図示しないモータにより回転する。ア
クチュエータアーム201は固定軸213に固定され、
サスペンション202およびその先端のヘッドスライダ
203を支持している。磁気ディスク211が回転する
と、ヘッドスライダ203の媒体対向面は磁気ディスク
211の表面から所定量浮上した状態で保持され、情報
の記録再生を行う。アクチュエータアーム201の基端
にはリニアモータの1種であるボイスコイルモータ21
4が設けられている。ボイスコイルモータ214はアク
チュエータアーム201のボビン部に巻き上げられた図
示しない駆動コイルとこのコイルを挟み込むように対向
して配置された永久磁石および対向ヨークからなる磁気
回路とから構成される。アクチュエータアーム201は
固定軸213の上下2個所に設けられた図示しないボー
ルベアリングによって保持され、ボイスコイルモータ2
14により回転摺動が自在にできるようになっている。
FIG. 16B is a perspective view showing the internal structure of a magnetic disk device equipped with the magnetic head assembly shown in FIG. 16A. The magnetic disk 211 is mounted on the spindle 212 and rotated by a motor (not shown) in response to a control signal from a drive device controller (not shown). The actuator arm 201 is fixed to the fixed shaft 213,
The suspension 202 and the head slider 203 at its tip are supported. When the magnetic disk 211 rotates, the medium facing surface of the head slider 203 is held in a state of being floated above the surface of the magnetic disk 211 by a predetermined amount, and information is recorded / reproduced. At the base end of the actuator arm 201, there is a voice coil motor 21 which is a kind of linear motor.
4 are provided. The voice coil motor 214 is composed of a drive coil (not shown) wound around the bobbin of the actuator arm 201, and a magnetic circuit including a permanent magnet and an opposing yoke that are arranged so as to face each other so as to sandwich the coil. The actuator arm 201 is held by ball bearings (not shown) provided above and below the fixed shaft 213.
A rotary slide 14 is provided.

【0160】さらに、本発明に係る磁気抵抗効果素子
は、磁気抵抗効果メモリ(MRAM)にも適用できる。
Furthermore, the magnetoresistive effect element according to the present invention can be applied to a magnetoresistive effect memory (MRAM).

【0161】[0161]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ス
ピンバルブ構造の垂直通電磁気抵抗素子において、スピ
ン依存伝導に関与する部分の抵抗値を上げ、ひいては抵
抗変化量を大きくすることができる。
As described above in detail, according to the present invention, in the perpendicularly-energized magnetoresistive element having the spin valve structure, the resistance value of the portion involved in spin-dependent conduction can be increased, and the resistance change amount can be increased. it can.

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

【図1】本発明の一実施形態に係る垂直通電磁気抵抗効
果素子の断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a perpendicularly flowing magnetoresistive effect element according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の他の実施形態に係る垂直通電磁気抵抗
効果素子の断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a perpendicular current-carrying magnetoresistive effect element according to another embodiment of the present invention.

【図3】本発明の他の実施形態に係る垂直通電磁気抵抗
効果素子の断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a perpendicular current-carrying magnetoresistive effect element according to another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の他の実施形態に係る垂直通電磁気抵抗
効果素子の断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a perpendicularly flowing magnetoresistive effect element according to another embodiment of the present invention.

【図5】垂直通電磁気抵抗効果素子の各部位の電気抵抗
を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing the electrical resistance of each part of the perpendicularly-energized magnetoresistive effect element.

【図6】本発明の第6の実施形態に係る垂直通電磁気抵
抗効果素子にCo−Fe合金を用いた場合の磁気抵抗変
化量のFe濃度依存性を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing the Fe concentration dependence of the amount of change in magnetoresistance when a Co—Fe alloy is used in the perpendicularly flowing magnetoresistive effect element according to the sixth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施形態に係る垂直通電磁気抵
抗効果素子にNi−Fe合金を用いた場合の磁気抵抗変
化量のNi濃度依存性を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing the Ni concentration dependence of the amount of change in magnetoresistance when a Ni—Fe alloy is used in the perpendicularly flowing magnetoresistive effect element according to the second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第3の実施形態に係る垂直通電磁気抵
抗効果素子にNi−Co合金を用いた場合の磁気抵抗変
化量のCo濃度依存性を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing the Co concentration dependence of the magnetoresistance change amount when a Ni—Co alloy is used in the perpendicularly flowing magnetoresistive effect element according to the third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第4の実施形態に係る垂直通電磁気抵
抗効果素子にFe−Co−Ni3元合金を用いた場合の
磁気抵抗変化量の測定点を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing the measurement points of the amount of change in magnetoresistance when a Fe—Co—Ni ternary alloy is used in the perpendicularly flowing magnetoresistive effect element according to the fourth embodiment of the present invention.

【図10】図9に示した合金組成と磁気抵抗変化量との
関係を示す図。
10 is a diagram showing the relationship between the alloy composition shown in FIG. 9 and the amount of change in magnetoresistance.

【図11】本発明の第5の実施形態に係る垂直通電磁気
抵抗効果素子にCo50Fe50にCuを添加した合金を用
いた場合の磁気抵抗変化量のCu濃度依存性を示す図。
FIG. 11 is a diagram showing the Cu concentration dependence of the magnetoresistance change amount when an alloy in which Cu is added to Co 50 Fe 50 is used for the perpendicularly flowing magnetoresistive effect element according to the fifth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第12の実施形態に係る垂直通電磁
気抵抗効果素子の断面図。
FIG. 12 is a cross-sectional view of a perpendicularly flowing magnetoresistive effect element according to a twelfth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第13の実施形態に係る垂直通電磁
気抵抗効果素子の断面図。
FIG. 13 is a cross-sectional view of a perpendicularly flowing magnetoresistive effect element according to a thirteenth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第14の実施形態に係る垂直通電磁
気抵抗効果素子の断面図。
FIG. 14 is a cross-sectional view of a perpendicularly flowing magnetoresistive effect element according to a fourteenth embodiment of the present invention.

【図15】本発明の第15の実施形態に係る垂直通電磁
気抵抗効果素子の断面図。
FIG. 15 is a cross-sectional view of a perpendicularly flowing magnetoresistive effect element according to a fifteenth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の一実施形態に係る磁気ヘッドアセン
ブリの斜視図、および磁気ディスク装置の内部構造を示
す斜視図。
FIG. 16 is a perspective view of a magnetic head assembly according to an embodiment of the present invention and a perspective view showing an internal structure of a magnetic disk device.

【図17】本発明の一実施形態に係る垂直通電磁気抵抗
効果素子の具体的な構造を示す断面図。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a specific structure of a perpendicular current-carrying magnetoresistive effect element according to an embodiment of the present invention.

【図18】本発明の他の実施形態に係る垂直通電磁気抵
抗効果素子の具体的な構造を示す断面図。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a specific structure of a perpendicular current-carrying magnetoresistive effect element according to another embodiment of the present invention.

【図19】本発明の第14の実施形態に係る垂直通電磁
気抵抗効果素子の磁化固着層および磁化自由層をCo50
Fe50層とCu層との積層構造とした場合の磁気抵抗変
化量のCu膜厚依存性を示す図。
[19] The magnetization pinned layer and the magnetization free layer of the perpendicular through the electromagnetic-resistive element according to a fourteenth embodiment of the present invention Co 50
Shows the Cu film thickness dependency of magnetoresistance change in the case of a laminated structure of the Fe 50 layer and Cu layer.

【図20】体心立方晶をなすFe−Co−Ni合金の組
成域を示す相図。
FIG. 20 is a phase diagram showing a composition region of a Fe—Co—Ni alloy forming a body-centered cubic crystal.

【図21】体心立方晶をなすCo−Mn−Fe合金の組
成域を示す相図。
FIG. 21 is a phase diagram showing a composition region of a Co—Mn—Fe alloy forming a body-centered cubic crystal.

【図22】本発明の第14の実施形態に係る垂直通電磁
気抵抗効果素子の磁化固着層および磁化自由層を形成す
る強磁性層と非磁性層との積層回数と磁気抵抗変化量と
の関係を示す図。
FIG. 22 is a diagram showing the relationship between the number of times of lamination of a ferromagnetic layer and a nonmagnetic layer forming the magnetization fixed layer and the magnetization free layer of the perpendicularly flowing magnetoresistive effect element according to the fourteenth embodiment of the present invention, and the amount of change in magnetoresistance. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…下部電極 12…下地層 13…反強磁性層 14…磁化固着層 15…非磁性中間層 16…磁化自由層 17…保護層 18…上部電極 21…磁化固着層 22…非磁性層 23…磁化固着層 24…磁化自由層 25…非磁性層 26…磁化自由層 31…強磁性層 32…非磁性層 33…第1の強磁性層 34…第2の強磁性層 51…Si基板 52…AlOx 53…下部電極 54…スピンバルブ膜 55…ハード膜 56…SiOx 57…上部電極 58…Au膜 201…アクチュエータアーム 202…サスペンション 203…ヘッドスライダ 204…リード線 205…電極パッド 211…磁気ディスク 212…スピンドル 213…固定軸 214…ボイスコイルモータ11 ... Lower electrode 12 ... Underlayer 13 ... Antiferromagnetic layer 14 ... Magnetization pinned layer 15 ... Nonmagnetic intermediate layer 16 ... Magnetization free layer 17 ... Protective layer 18 ... Upper electrode 21 ... Magnetization pinned layer 22 ... Nonmagnetic layer 23 ... Magnetization pinned layer 24 ... Magnetization free layer 25 ... Nonmagnetic layer 26 ... Magnetization free layer 31 ... Ferromagnetic layer 32 ... Nonmagnetic layer 33 ... First ferromagnetic layer 34 ... Second ferromagnetic layer 51 ... Si substrate 52 ... AlO x 53 ... lower electrode 54 ... spin valve film 55 ... hard film 56 ... SiO x 57 ... upper electrode 58 ... Au film 201 ... actuator arm 202 ... suspension 203 ... head slider 204 ... lead 205 ... electrode pad 211 ... magnetic disk 212 ... Spindle 213 ... Fixed shaft 214 ... Voice coil motor

───────────────────────────────────────────────────── 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 岩崎 仁志 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 上口 裕三 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 佐橋 政司 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Fターム(参考) 2G017 AA10 AD55 5D034 BA03 BA05 BA08 CA04 5E049 AA01 AA04 AA07 AC00 AC05 BA06 BA12 CB02 DB12 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H01L 43/10 G01R 33/06 R (72) Inventor Hitoshi Iwasaki 1 Komukai Toshiba-cho, Kawasaki City, Kanagawa Address Stock Company Toshiba Research & Development Center (72) Inventor Yuzo Kamiguchi 1 Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Stock Company Toshiba Research & Development Center (72) Inventor Masaji Sahashi Kawasaki, Kanagawa Prefecture Komukai Toshiba Town No. 1 F-term in Toshiba Research and Development Center, a stock company (reference) 2G017 AA10 AD55 5D034 BA03 BA05 BA08 CA04 5E049 AA01 AA04 AA07 AC00 AC05 BA06 BA12 CB02 DB12

Claims (24)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】磁化の方向が実質的に一方向に固着された
磁化固着層と、磁化の方向が外部磁場に応じて変化する
磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との間
に形成された非磁性中間層と、前記磁化固着層、非磁性
中間層および磁化自由層の膜面に対して略垂直にセンス
電流を通電するための電極とを具備し、前記磁化固着層
および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実質的に
一般式(1)または(2) T1aT2b (1) FecCodNie (2) (ここで、T1およびT2は、Fe、CoおよびNiか
らなる群より選択される互いに異なる元素であり、25
at%≦a≦75at%、25at%≦b≦75at
%、a+b=100、0<c≦75at%、0<d≦7
5at%、0<e≦63at%、c+d+e=100) で表される2元合金または3元合金から形成されている
ことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
1. A magnetization pinned layer whose magnetization direction is pinned substantially in one direction, a magnetization free layer whose magnetization direction changes according to an external magnetic field, and said magnetization pinned layer and said magnetization free layer. A non-magnetic intermediate layer formed therebetween; and an electrode for passing a sense current substantially perpendicular to the film surfaces of the magnetization pinned layer, the non-magnetic intermediate layer and the magnetization free layer, the magnetization pinned layer And at least one of the magnetization free layers is substantially represented by the general formula (1) or (2) T1 a T2 b (1) Fe c Co d Ni e (2) (where T1 and T2 are Fe, 25, which are different elements selected from the group consisting of Co and Ni,
at% ≦ a ≦ 75 at%, 25 at% ≦ b ≦ 75 at
%, A + b = 100, 0 <c ≦ 75 at%, 0 <d ≦ 7
5 at%, 0 <e ≦ 63 at%, c + d + e = 100) A magnetoresistive effect element formed of a binary alloy or a ternary alloy.
【請求項2】磁化の方向が実質的に一方向に固着された
磁化固着層と、磁化の方向が外部磁場に応じて変化する
磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との間
に形成された非磁性中間層と、前記磁化固着層、非磁性
中間層および磁化自由層の膜面に対して略垂直にセンス
電流を通電するための電極とを具備し、前記磁化固着層
および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実質的に
下記一般式(3)または(4) (T1a/100T2b/100100-xM1x (3) (T1c/100T2d/100T3e/100100-xM1x (4) (ここで、T1、T2およびT3は、Fe、Coおよび
Niからなる群より選択される互いに異なる元素であ
り、M1はCr、V、Ta、Nb、Sc、Ti、Mn、
Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Hf、Y、Tc、R
e、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Ag、Au、B、
Al、In、C、Si、Sn、Ca、Sr、Ba、O、
NおよびFからなる群より選択される少なくとも1種の
元素であり、25at%≦a≦75at%、25at%
≦b≦75at%、a+b=100、5at%≦c≦9
0at%、5at%≦d≦90at%、5at%≦e≦
90at%、c+d+e=100、0.1at%≦x≦
30at%) で表される合金から形成されていることを特徴とする磁
気抵抗効果素子。
2. A magnetization pinned layer in which the magnetization direction is pinned substantially in one direction, a magnetization free layer in which the magnetization direction changes according to an external magnetic field, and the magnetization pinned layer and the magnetization free layer. A non-magnetic intermediate layer formed therebetween; and an electrode for passing a sense current substantially perpendicular to the film surfaces of the magnetization pinned layer, the non-magnetic intermediate layer and the magnetization free layer, the magnetization pinned layer And at least one layer of the magnetization free layer is substantially the following general formula (3) or (4) (T1 a / 100 T2 b / 100 ) 100-x M1 x (3) (T1 c / 100 T2 d / 100 T3 e / 100 ) 100-x M1 x (4) (where T1, T2 and T3 are different elements selected from the group consisting of Fe, Co and Ni, and M1 is Cr, V or Ta. , Nb, Sc, Ti, Mn,
Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, Hf, Y, Tc, R
e, Ru, Rh, Ir, Pd, Pt, Ag, Au, B,
Al, In, C, Si, Sn, Ca, Sr, Ba, O,
At least one element selected from the group consisting of N and F, and 25 at% ≦ a ≦ 75 at%, 25 at%
≦ b ≦ 75 at%, a + b = 100, 5 at% ≦ c ≦ 9
0 at%, 5 at% ≤ d ≤ 90 at%, 5 at% ≤ e ≤
90 at%, c + d + e = 100, 0.1 at% ≦ x ≦
30 at%) formed of an alloy.
【請求項3】磁化の方向が実質的に一方向に固着された
磁化固着層と、磁化の方向が外部磁場に応じて変化する
磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との間
に形成された非磁性中間層と、前記磁化固着層、非磁性
中間層および磁化自由層の膜面に対して略垂直にセンス
電流を通電するための電極とを具備し、前記磁化固着層
および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実質的に
一般式(5) Fe100-aT1a (5) (ここで、T1はCo、Cr、V、Ni、Rh、Ti、
Mo、W、Nb、Ta、Pd、Pt、ZrおよびHfか
らなる群より選択される少なくとも1種の元素であり、
0at%≦a<70at%) で表される合金から形成され、かつその結晶構造が体心
立方晶であることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
3. A magnetization pinned layer in which the magnetization direction is pinned substantially in one direction, a magnetization free layer in which the magnetization direction changes in accordance with an external magnetic field, and the magnetization pinned layer and the magnetization free layer. A non-magnetic intermediate layer formed therebetween; and an electrode for passing a sense current substantially perpendicular to the film surfaces of the magnetization pinned layer, the non-magnetic intermediate layer and the magnetization free layer, the magnetization pinned layer And at least one layer of the magnetization free layer is substantially represented by the general formula (5) Fe 100-a T1 a (5) (where T1 is Co, Cr, V, Ni, Rh, Ti,
At least one element selected from the group consisting of Mo, W, Nb, Ta, Pd, Pt, Zr and Hf,
A magnetoresistive effect element formed of an alloy represented by 0 at% ≦ a <70 at%) and having a crystal structure of body-centered cubic.
【請求項4】磁化の方向が実質的に一方向に固着された
磁化固着層と、磁化の方向が外部磁場に応じて変化する
磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との間
に形成された非磁性中間層と、前記磁化固着層、非磁性
中間層および磁化自由層の膜面に対して略垂直にセンス
電流を通電するための電極とを具備し、前記磁化固着層
および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実質的に
一般式(6) Fe100-aT1a (6) (ここで、T1がCoの場合0at%≦a≦80at
%、T1がCrの場合0at%≦a≦80at%、T1
がVの場合0at%≦a≦70at%、T1がNiの場
合0at%≦a≦20at%、T1がRhの場合0at
%≦a≦55at%、T1がTiの場合0at%≦a≦
51at%) で表される合金で形成され、かつその結晶構造が体心立
方晶であることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
4. A magnetization pinned layer whose magnetization direction is pinned substantially in one direction, a magnetization free layer whose magnetization direction changes according to an external magnetic field, and said magnetization pinned layer and said magnetization free layer. A non-magnetic intermediate layer formed therebetween; and an electrode for passing a sense current substantially perpendicular to the film surfaces of the magnetization pinned layer, the non-magnetic intermediate layer and the magnetization free layer, the magnetization pinned layer And at least one of the magnetization free layers is substantially represented by the general formula (6) Fe 100-a T1 a (6) (where T1 is Co, 0 at% ≤ a ≤ 80 at
%, When T1 is Cr, 0 at% ≦ a ≦ 80 at%, T1
When V is 0 at% ≤ a ≤ 70 at%, when T1 is Ni 0 at% ≤ a ≤ 20 at%, when T1 is Rh 0 at%
% ≤ a ≤ 55 at%, when T1 is Ti 0 at% ≤ a ≤
51 at%), and the crystal structure thereof is a body-centered cubic crystal.
【請求項5】磁化の方向が実質的に一方向に固着された
磁化固着層と、磁化の方向が外部磁場に応じて変化する
磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との間
に形成された非磁性中間層と、前記磁化固着層、非磁性
中間層および磁化自由層の膜面に対して略垂直にセンス
電流を通電するための電極とを具備し、前記磁化固着層
および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が、Fe−
Co−Ni合金、Co−Mn−Fe合金およびFe−C
r−Co合金からなる群より選択される3元合金から形
成され、かつその結晶構造が体心立方晶であることを特
徴とする磁気抵抗効果素子。
5. A magnetization pinned layer whose magnetization direction is pinned substantially in one direction, a magnetization free layer whose magnetization direction changes according to an external magnetic field, and said magnetization pinned layer and said magnetization free layer. A non-magnetic intermediate layer formed therebetween; and an electrode for passing a sense current substantially perpendicular to the film surfaces of the magnetization pinned layer, the non-magnetic intermediate layer and the magnetization free layer, the magnetization pinned layer And at least one of the magnetization free layers is Fe-
Co-Ni alloy, Co-Mn-Fe alloy and Fe-C
A magnetoresistive effect element formed of a ternary alloy selected from the group consisting of r-Co alloys, and having a crystal structure of body-centered cubic.
【請求項6】磁化の方向が実質的に一方向に固着された
磁化固着層と、磁化の方向が外部磁場に応じて変化する
磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との間
に形成された非磁性中間層と、前記磁化固着層、非磁性
中間層および磁化自由層の膜面に対して略垂直にセンス
電流を通電するための電極とを具備し、前記磁化固着層
および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実質的に
一般式(7)乃至(10) (Fe(100-a)/100T1a/100100-xx (7) (Fe−Co−Ni)100-xx (8) (Co−Mn−Fe)100-xx (9) (Fe−Cr−Co)100-xx (10) (ここで、T1はCo、Cr、V、Ni、Rh、Ti、
Mo、W、Nb、Ta、Pd、Pt、ZrおよびHfか
らなる群より選択される少なくとも1種の元素であり、
0at%≦a<70at%、Fe−Co−Niは体心立
方晶の組成域、Co−Mn−Feは体心立方晶の組成
域、Fe−Cr−Coは体心立方晶の組成域、MがM
n、Cu、Re、Ru、Pd、Pt、Ag、Auおよび
Alからなる群より選択される少なくとも1種の元素で
ある場合0.1at%≦x≦20at%、MがSc、Z
n、Ga、Ge、Zr、Hf、Y、Tc、B、In、
C、Si、Sn、Ca、Sr、Ba、O、FおよびNか
らなる群より選択される少なくとも1種の元素である場
合0.1at%≦x≦10at%) で表される合金から形成され、かつその結晶構造が体心
立方晶であることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
6. A magnetization pinned layer whose magnetization direction is pinned substantially in one direction, a magnetization free layer whose magnetization direction changes according to an external magnetic field, and said magnetization pinned layer and said magnetization free layer. A non-magnetic intermediate layer formed therebetween; and an electrode for passing a sense current substantially perpendicular to the film surfaces of the magnetization pinned layer, the non-magnetic intermediate layer and the magnetization free layer, the magnetization pinned layer And at least one layer of the magnetization free layer is substantially represented by the general formulas (7) to (10) (Fe (100-a) / 100 T1 a / 100 ) 100-x M x (7) (Fe-Co- Ni) 100-x Mx (8) (Co-Mn-Fe) 100-x Mx (9) (Fe-Cr-Co) 100-x Mx (10) (where T1 is Co, Cr, V, Ni, Rh, Ti,
At least one element selected from the group consisting of Mo, W, Nb, Ta, Pd, Pt, Zr and Hf,
0 at% ≤ a <70 at%, Fe-Co-Ni is a body-centered cubic composition range, Co-Mn-Fe is a body-centered cubic composition range, Fe-Cr-Co is a body-centered cubic composition range, M is M
When at least one element selected from the group consisting of n, Cu, Re, Ru, Pd, Pt, Ag, Au, and Al is 0.1 at% ≦ x ≦ 20 at%, M is Sc, Z
n, Ga, Ge, Zr, Hf, Y, Tc, B, In,
When it is at least one element selected from the group consisting of C, Si, Sn, Ca, Sr, Ba, O, F and N, 0.1 at% ≤ x ≤ 10 at%). And a magnetoresistive effect element having a crystal structure of body-centered cubic.
【請求項7】磁化の方向が実質的に一方向に固着された
磁化固着層と、磁化の方向が外部磁場に応じて変化する
磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との間
に形成された非磁性中間層と、前記磁化固着層、非磁性
中間層および磁化自由層の膜面に対して略垂直にセンス
電流を通電するための電極とを具備し、前記磁化固着層
および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実質的に
一般式(11) (Fe(100-a)/100T1a/100100-xx (11) (ここで、T1がCoの場合、0at%≦a≦80at
%、T1がCrの場合、0at%≦a≦80at%、T
1がVの場合、0at%≦a≦70at%、T1がNi
の場合、0at%≦a≦10at%、T1がRhの場
合、0at%≦a≦55at%、T1がTiの場合、0
at%≦a≦51at%、MがMn、Cu、Re、R
u、Pd、Pt、Ag、AuおよびAlからなる群より
選択される少なくとも1種の元素である場合、0.1a
t%≦x≦20at%、MがSc、Zn、Ga、Ge、
Zr、Hf、Y、Tc、B、In、C、Si、Sn、C
a、Sr、Ba、O、FおよびNからなる群より選択さ
れる少なくとも1種の元素である場合、0.1at%≦
x≦10at%) で表される合金から形成され、かつその結晶構造が体心
立方晶であることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
7. A magnetization pinned layer in which the magnetization direction is pinned substantially in one direction, a magnetization free layer in which the magnetization direction changes according to an external magnetic field, and the magnetization pinned layer and the magnetization free layer. A non-magnetic intermediate layer formed therebetween; and an electrode for passing a sense current substantially perpendicular to the film surfaces of the magnetization pinned layer, the non-magnetic intermediate layer and the magnetization free layer, the magnetization pinned layer And at least one of the magnetization free layers is substantially represented by the general formula (11) (Fe (100-a) / 100 T1 a / 100 ) 100-x M x (11) (where T1 is Co. , 0 at% ≤ a ≤ 80 at
%, When T1 is Cr, 0 at% ≦ a ≦ 80 at%, T
When 1 is V, 0 at% ≦ a ≦ 70 at% and T1 is Ni
0 at% ≦ a ≦ 10 at%, T1 is Rh, 0 at% ≦ a ≦ 55 at%, and T1 is Ti, 0
at% ≦ a ≦ 51 at%, M is Mn, Cu, Re, R
0.1a when at least one element selected from the group consisting of u, Pd, Pt, Ag, Au and Al
t% ≦ x ≦ 20 at%, M is Sc, Zn, Ga, Ge,
Zr, Hf, Y, Tc, B, In, C, Si, Sn, C
When it is at least one element selected from the group consisting of a, Sr, Ba, O, F and N, 0.1 at% ≦
x ≦ 10 at%), and a magnetoresistive effect element having a crystal structure of body-centered cubic.
【請求項8】磁化の方向が実質的に一方向に固着された
磁化固着層と、磁化の方向が外部磁場に応じて変化する
磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との間
に形成された非磁性中間層と、前記磁化固着層、非磁性
中間層および磁化自由層の膜面に対して略垂直にセンス
電流を通電するための電極とを具備し、前記磁化固着層
および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実質的に
一般式(12) (Fe(100-a)/100T1a/100100-xx (12) (ここで、T1はCo、Niのうち少なくとも1種の元
素であり、0at%≦a≦50at%、MはSc、T
i、Mn、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Hf、Y、
Tc、Re、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Ag、A
u、B、Al、In、C、Si、Sn、Ca、Sr、B
a、O、NおよびFからなる群より選択される少なくと
も1種の元素であり、0.1at%≦x≦30at%) で表される合金から形成されていることを特徴とする磁
気抵抗効果素子。
8. A magnetization pinned layer whose magnetization direction is pinned substantially in one direction, a magnetization free layer whose magnetization direction changes according to an external magnetic field, and said magnetization pinned layer and said magnetization free layer. A non-magnetic intermediate layer formed therebetween; and an electrode for passing a sense current substantially perpendicular to the film surfaces of the magnetization pinned layer, the non-magnetic intermediate layer and the magnetization free layer, the magnetization pinned layer And at least one of the magnetization free layers is substantially of the general formula (12) (Fe (100-a) / 100 T1 a / 100 ) 100-x M x (12) (where T1 is Co, Ni Of at least one element, 0 at% ≦ a ≦ 50 at%, M is Sc, T
i, Mn, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, Hf, Y,
Tc, Re, Ru, Rh, Ir, Pd, Pt, Ag, A
u, B, Al, In, C, Si, Sn, Ca, Sr, B
a, O, N and F, which is at least one element selected from the group consisting of 0.1 at% ≤ x ≤ 30 at%) and is formed from an alloy represented by element.
【請求項9】磁化の方向が実質的に一方向に固着された
磁化固着層と、磁化の方向が外部磁場に応じて変化する
磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との間
に形成された非磁性中間層と、前記磁化固着層、非磁性
中間層および磁化自由層の膜面に対して略垂直にセンス
電流を通電するための電極とを具備し、前記磁化固着層
および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実質的に
一般式(13) (Fe(100-a)/100T1a/100100-xx (13) (ここで、T1はCo、Niのうち少なくとも1種の元
素で0at%≦a≦50at%、MはCu、Znおよび
Gaからなる群より選択される少なくとも1種の元素で
あり、0.1at%≦x≦30at%)で表される合金
から形成されていることを特徴とする磁気抵抗効果素
子。
9. A magnetization pinned layer whose magnetization direction is pinned substantially in one direction, a magnetization free layer whose magnetization direction changes in accordance with an external magnetic field, and said magnetization pinned layer and said magnetization free layer. A non-magnetic intermediate layer formed therebetween; and an electrode for passing a sense current substantially perpendicular to the film surfaces of the magnetization pinned layer, the non-magnetic intermediate layer and the magnetization free layer, the magnetization pinned layer And at least one layer of the magnetization free layer is substantially represented by the general formula (13) (Fe (100-a) / 100 T1 a / 100 ) 100-x M x (13) (where T1 is Co, Ni 0 at% ≤ a ≤ 50 at% of at least one element, M is at least one element selected from the group consisting of Cu, Zn and Ga, and is represented by 0.1 at% ≤ x ≤ 30 at%). A magnetoresistive effect element characterized by being formed from an alloy.
【請求項10】磁化の方向が実質的に一方向に固着され
た磁化固着層と、磁化の方向が外部磁場に応じて変化す
る磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との
間に形成された非磁性中間層と、前記磁化固着層、非磁
性中間層および磁化自由層の膜面に対して略垂直にセン
ス電流を通電するための電極とを具備し、前記磁化固着
層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実質的
に一般式(14) Fe100-xx (14) (ここで、MはNi、Coからなる群より選択される少
なくとも1種の元素であり、0.1at%≦x≦5at
%) で表される合金から形成されていることを特徴とする磁
気抵抗効果素子。
10. A magnetization pinned layer in which the magnetization direction is pinned substantially in one direction, a magnetization free layer whose magnetization direction changes in accordance with an external magnetic field, and the magnetization pinned layer and the magnetization free layer. A non-magnetic intermediate layer formed therebetween; and an electrode for passing a sense current substantially perpendicular to the film surfaces of the magnetization pinned layer, the non-magnetic intermediate layer and the magnetization free layer, the magnetization pinned layer And at least one layer of the magnetization free layer is substantially represented by the general formula (14) Fe 100-x M x (14) (where M is at least one element selected from the group consisting of Ni and Co). Yes, 0.1 at% ≤ x ≤ 5 at
%) A magnetoresistive effect element characterized by being formed from an alloy represented by.
【請求項11】磁化の方向が実質的に一方向に固着され
た磁化固着層と、磁化の方向が外部磁場に応じて変化す
る磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との
間に形成された非磁性中間層と、前記磁化固着層、非磁
性中間層および磁化自由層の膜面に対して略垂直にセン
ス電流を通電するための電極とを具備し、前記磁化固着
層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実質的
に一般式(15) (Co(100-a)/100T1a/100100-xx (15) (ここで、T1はFe、Niのうち少なくとも1種の元
素であり、0at%≦a≦50at%、MはCr、V、
Ta、Nb、Sc、Ti、Mn、Cu、Zn、Ga、G
e、Zr、Hf、Y、Tc、Re、Ru、Rh、Ir、
Pd、Pt、Ag、Au、B、Al、In、C、Si、
Sn、Ca、Sr、Ba、O、NおよびFからなる群よ
り選択される少なくとも1種の元素であり、0.1at
%≦x≦30at%)で表される合金から形成されてい
ることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
11. A magnetization pinned layer in which the magnetization direction is pinned substantially in one direction, a magnetization free layer in which the magnetization direction changes according to an external magnetic field, and the magnetization pinned layer and the magnetization free layer. A non-magnetic intermediate layer formed therebetween; and an electrode for passing a sense current substantially perpendicular to the film surfaces of the magnetization pinned layer, the non-magnetic intermediate layer and the magnetization free layer, the magnetization pinned layer And at least one of the magnetization free layers is substantially of the general formula (15) (Co (100-a) / 100 T1 a / 100 ) 100-x M x (15) (where T1 is Fe, Ni Of at least one element, 0 at% ≦ a ≦ 50 at%, M is Cr, V,
Ta, Nb, Sc, Ti, Mn, Cu, Zn, Ga, G
e, Zr, Hf, Y, Tc, Re, Ru, Rh, Ir,
Pd, Pt, Ag, Au, B, Al, In, C, Si,
At least one element selected from the group consisting of Sn, Ca, Sr, Ba, O, N and F, and 0.1 at
% ≦ x ≦ 30 at%), which is formed of an alloy.
【請求項12】磁化の方向が実質的に一方向に固着され
た磁化固着層と、磁化の方向が外部磁場に応じて変化す
る磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との
間に形成された非磁性中間層と、前記磁化固着層、非磁
性中間層および磁化自由層の膜面に対して略垂直にセン
ス電流を通電するための電極とを具備し、前記磁化固着
層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実質的
に一般式(16) (Co(100-a)/100T1a/100100-xx (16) (ここで、T1はFe、Niのうち少なくとも1種の元
素であり、0at%≦a≦50at%、MはSc、T
i、Mn、CuおよびHfからなる群より選択される少
なくとも1種の元素であり、0.1at%≦x≦30a
t%) で表される合金から形成されていることを特徴とする磁
気抵抗効果素子。
12. A magnetization pinned layer in which the magnetization direction is pinned substantially in one direction, a magnetization free layer in which the magnetization direction changes according to an external magnetic field, and the magnetization pinned layer and the magnetization free layer. A non-magnetic intermediate layer formed therebetween; and an electrode for passing a sense current substantially perpendicular to the film surfaces of the magnetization pinned layer, the non-magnetic intermediate layer and the magnetization free layer, the magnetization pinned layer And at least one of the magnetization free layers is substantially of the general formula (16) (Co (100-a) / 100 T1 a / 100 ) 100-x M x (16) (where T1 is Fe, Ni Of at least one element, 0 at% ≦ a ≦ 50 at%, M is Sc, T
At least one element selected from the group consisting of i, Mn, Cu, and Hf, and 0.1 at% ≦ x ≦ 30a
A magnetoresistive effect element formed of an alloy represented by:
【請求項13】磁化の方向が実質的に一方向に固着され
た磁化固着層と、磁化の方向が外部磁場に応じて変化す
る磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との
間に形成された非磁性中間層と、前記磁化固着層、非磁
性中間層および磁化自由層の膜面に対して略垂直にセン
ス電流を通電するための電極とを具備し、前記磁化固着
層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実質的
に一般式(17) Co100-xx (17) (ここで、MはFe、Niから成る群より選択される少
なくとも1種の元素であり、0.1at%≦x≦5at
%) で表される合金から形成されていることを特徴とする磁
気抵抗効果素子。
13. A magnetization pinned layer in which the magnetization direction is pinned substantially in one direction, a magnetization free layer in which the magnetization direction changes according to an external magnetic field, and the magnetization pinned layer and the magnetization free layer. A non-magnetic intermediate layer formed therebetween; and an electrode for passing a sense current substantially perpendicular to the film surfaces of the magnetization pinned layer, the non-magnetic intermediate layer and the magnetization free layer, the magnetization pinned layer And at least one layer of the magnetization free layer is substantially represented by the general formula (17) Co 100-x M x (17) (wherein M is at least one element selected from the group consisting of Fe and Ni). Yes, 0.1 at% ≤ x ≤ 5 at
%) A magnetoresistive effect element characterized by being formed from an alloy represented by.
【請求項14】磁化の方向が実質的に一方向に固着され
た磁化固着層と、磁化の方向が外部磁場に応じて変化す
る磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との
間に形成された非磁性中間層と、前記磁化固着層、非磁
性中間層および磁化自由層の膜面に対して略垂直にセン
ス電流を通電するための電極とを具備し、前記磁化固着
層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実質的
に一般式(18) (Ni(100-a)/100T1a/100100-xx (18) (ここで、T1はCo、Feのうち少なくとも1種の元
素であり、0at%≦a≦50at%、MはCr、V、
Ta、Nb、Sc、Ti、Mn、Cu、Zn、Ga、G
e、Zr、Hf、Y、Tc、Re、Ru、Rh、Ir、
Pd、Pt、Ag、Au、B、Al、In、C、Si、
Sn、Ca、Sr、Ba、O、NおよびFからなる群よ
り選択される少なくとも1種の元素であり、0.1at
%≦x≦30at%) で表される合金から形成されていることを特徴とする磁
気抵抗効果素子。
14. A magnetization pinned layer in which the magnetization direction is pinned substantially in one direction, a magnetization free layer in which the magnetization direction changes according to an external magnetic field, and the magnetization pinned layer and the magnetization free layer. A non-magnetic intermediate layer formed therebetween; and an electrode for passing a sense current substantially perpendicular to the film surfaces of the magnetization pinned layer, the non-magnetic intermediate layer and the magnetization free layer, the magnetization pinned layer And at least one of the magnetization free layers is substantially of the general formula (18) (Ni (100-a) / 100 T1 a / 100 ) 100-x M x (18) (where T1 is Co, Fe Of at least one element, 0 at% ≦ a ≦ 50 at%, M is Cr, V,
Ta, Nb, Sc, Ti, Mn, Cu, Zn, Ga, G
e, Zr, Hf, Y, Tc, Re, Ru, Rh, Ir,
Pd, Pt, Ag, Au, B, Al, In, C, Si,
At least one element selected from the group consisting of Sn, Ca, Sr, Ba, O, N and F, and 0.1 at
% ≦ x ≦ 30 at%) formed from an alloy.
【請求項15】磁化の方向が実質的に一方向に固着され
た磁化固着層と、磁化の方向が外部磁場に応じて変化す
る磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との
間に形成された非磁性中間層と、前記磁化固着層、非磁
性中間層および磁化自由層の膜面に対して略垂直にセン
ス電流を通電するための電極とを具備し、前記磁化固着
層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実質的
に一般式(19) (Ni(100-a)/100T1a/100100-xx (19) (ここで、T1はFe、Coのうち少なくとも1種の元
素であり、0at%≦a≦50at%、MはSc、T
i、Mn、Zn、Ga、Ge、ZrおよびHfからなる
群より選択される少なくとも1種の元素であり、0.1
at%≦x≦30at%) で表される合金から形成されていることを特徴とする磁
気抵抗効果素子。
15. A magnetization pinned layer in which the magnetization direction is pinned substantially in one direction, a magnetization free layer in which the magnetization direction changes according to an external magnetic field, and the magnetization pinned layer and the magnetization free layer. A non-magnetic intermediate layer formed therebetween; and an electrode for passing a sense current substantially perpendicular to the film surfaces of the magnetization pinned layer, the non-magnetic intermediate layer and the magnetization free layer, the magnetization pinned layer And at least one of the magnetization free layers is substantially of the general formula (19) (Ni (100-a) / 100 T1 a / 100 ) 100-x M x (19) (where T1 is Fe, Co Of at least one element, 0 at% ≦ a ≦ 50 at%, M is Sc, T
at least one element selected from the group consisting of i, Mn, Zn, Ga, Ge, Zr and Hf, and 0.1
At% ≦ x ≦ 30 at%), a magnetoresistive effect element formed of an alloy represented by the following formula.
【請求項16】磁化の方向が実質的に一方向に固着され
た磁化固着層と、磁化の方向が外部磁場に応じて変化す
る磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との
間に形成された非磁性中間層と、前記磁化固着層、非磁
性中間層および磁化自由層の膜面に対して略垂直にセン
ス電流を通電するための電極とを具備し、前記磁化固着
層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実質的
に一般式(20) Ni100-xx (20) (ここで、MはFeおよびCoからなる群より選択され
る少なくとも1種の元素であり、0.1at%≦x≦5
at%) で表される合金から形成されていることを特徴とする磁
気抵抗効果素子。
16. A magnetization pinned layer in which the magnetization direction is pinned substantially in one direction, a magnetization free layer in which the magnetization direction changes according to an external magnetic field, and the magnetization pinned layer and the magnetization free layer. A non-magnetic intermediate layer formed therebetween; and an electrode for passing a sense current substantially perpendicular to the film surfaces of the magnetization pinned layer, the non-magnetic intermediate layer and the magnetization free layer, the magnetization pinned layer And at least one layer of the magnetization free layer is substantially represented by the general formula (20) Ni 100-x M x (20) (where M is at least one element selected from the group consisting of Fe and Co). Yes, 0.1 at% ≦ x ≦ 5
At%) is formed of an alloy.
【請求項17】磁化の方向が実質的に一方向に固着され
た磁化固着層と、磁化の方向が外部磁場に応じて変化す
る磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との
間に形成された非磁性中間層と、前記磁化固着層、非磁
性中間層および磁化自由層の膜面に対して略垂直にセン
ス電流を通電するための電極とを具備し、前記磁化固着
層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実質的
に一般式(21−a)または(21−b) (T1aT2b100-xx (21−a) (FecCodNid100-xx (21−b) (ここで、T1、T2およびT3は、Fe、Coおよび
Niからなる群より選択される互いに異なる元素であ
り、25at%≦a≦75at%、25at%≦b≦7
5at%、a+b=100、0<c≦75at%、0<
d≦75at%、0<e≦63at%、c+d+e=1
00、かつMはCr、V、Ta、Nb、Sc、Ti、M
n、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Hf、Y、Tc、
Re、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Ag、Au、
B、Al、In、C、Si、Sn、Ca、Sr、Ba、
O、NおよびFからなる群より選択される少なくとも1
種の元素であり、0.1原子%≦x≦20原子%) で表される2元合金または3元合金から形成されている
ことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
17. A magnetization pinned layer in which the magnetization direction is pinned substantially in one direction, a magnetization free layer in which the magnetization direction changes according to an external magnetic field, and the magnetization pinned layer and the magnetization free layer. A non-magnetic intermediate layer formed therebetween; and an electrode for passing a sense current substantially perpendicular to the film surfaces of the magnetization pinned layer, the non-magnetic intermediate layer and the magnetization free layer, the magnetization pinned layer And at least one of the magnetization free layers is substantially of the general formula (21-a) or (21-b) (T1 a T2 b ) 100-x M x (21-a) (Fe c Co d Ni d. ) 100-x M x (21-b) (wherein T1, T2 and T3 are different elements selected from the group consisting of Fe, Co and Ni, and 25 at% ≤ a ≤ 75 at%, 25 at% ≤b≤7
5 at%, a + b = 100, 0 <c ≦ 75 at%, 0 <
d ≦ 75 at%, 0 <e ≦ 63 at%, c + d + e = 1
00, and M is Cr, V, Ta, Nb, Sc, Ti, M
n, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, Hf, Y, Tc,
Re, Ru, Rh, Ir, Pd, Pt, Ag, Au,
B, Al, In, C, Si, Sn, Ca, Sr, Ba,
At least one selected from the group consisting of O, N and F
A magnetoresistive effect element, which is a binary element or a ternary alloy represented by 0.1 atomic% ≤ x ≤ 20 atomic%.
【請求項18】磁化の方向が実質的に一方向に固着され
た磁化固着層と、磁化の方向が外部磁場に応じて変化す
る磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との
間に形成された非磁性中間層と、前記磁化固着層、非磁
性中間層および磁化自由層の膜面に対して略垂直にセン
ス電流を通電するための電極とを具備し、前記磁化固着
層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実質的
に、(i)一般式(22−a)または(22−b) T1aT2b (22−a) FecCodNic (22−b) (ここで、T1、T2およびT3は、Fe、Coおよび
Niからなる群より選択される互いに異なる元素であ
り、25at%≦a≦75at%、25at%≦b≦7
5at%、a+b=100、0<c≦75at%、0<
d≦75at%、0<e≦63at%、c+d+e=1
00) で表される2元合金または3元合金から形成された1つ
以上の層と、(ii)Cr、V、Ta、Nb、Sc、T
i、Mn、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Hf、Y、
Tc、Re、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Ag、A
u、B、Al、In、C、Si、Sn、Ca、Sr、B
a、O、NおよびFからなる群より選択される少なくと
も1種の元素で形成された厚さ0.03nmから1nm
の1つ以上の層とを交互に積層した構造を有することを
特徴とする磁気抵抗効果素子。
18. A magnetization pinned layer in which the magnetization direction is pinned substantially in one direction, a magnetization free layer in which the magnetization direction changes according to an external magnetic field, and the magnetization pinned layer and the magnetization free layer. A non-magnetic intermediate layer formed therebetween; and an electrode for passing a sense current substantially perpendicular to the film surfaces of the magnetization pinned layer, the non-magnetic intermediate layer and the magnetization free layer, the magnetization pinned layer And at least one of the magnetization free layers is substantially (i) a general formula (22-a) or (22-b) T1 a T2 b (22-a) Fe c Co d Ni c (22-b). (Here, T1, T2, and T3 are different elements selected from the group consisting of Fe, Co, and Ni, and are 25 at% ≤ a ≤ 75 at% and 25 at% ≤ b ≤ 7).
5 at%, a + b = 100, 0 <c ≦ 75 at%, 0 <
d ≦ 75 at%, 0 <e ≦ 63 at%, c + d + e = 1
00) and one or more layers formed of a binary or ternary alloy, and (ii) Cr, V, Ta, Nb, Sc, T
i, Mn, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, Hf, Y,
Tc, Re, Ru, Rh, Ir, Pd, Pt, Ag, A
u, B, Al, In, C, Si, Sn, Ca, Sr, B
a thickness of 0.03 nm to 1 nm formed of at least one element selected from the group consisting of a, O, N and F
2. A magnetoresistive effect element having a structure in which one or more layers of the above are alternately laminated.
【請求項19】磁化の方向が実質的に一方向に固着され
た磁化固着層と、磁化の方向が外部磁場に応じて変化す
る磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との
間に形成された非磁性中間層と、前記磁化固着層、非磁
性中間層および磁化自由層の膜面に対して略垂直にセン
ス電流を通電するための電極とを具備し、前記磁化固着
層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実質的
に一般式(23)または(24) (NiaFebCoc100-xx (23) (NidFe100-d100-xx (24) (ここで、<a≦75原子%、0<b≦75原子%、0
<c≦75原子%、a+b+c=100原子%、75原
子%≦d≦85原子%、かつMはCr、V、Ta、N
b、Sc、Ti、Mn、Cu、Zn、Ga、Ge、Z
r、Hf、Y、Tc、Re、Ru、Rh、Ir、Pd、
Pt、Ag、Au、B、Al、In、C、Si、Sn、
Ca、Sr、Ba、O、NおよびFからなる群より選択
される少なくとも1種の元素であり、0.1原子%≦x
≦20原子%) で表される合金で形成されていることを特徴とする磁気
抵抗効果素子。
19. A magnetization pinned layer whose magnetization direction is pinned substantially in one direction, a magnetization free layer whose magnetization direction changes according to an external magnetic field, and said magnetization pinned layer and said magnetization free layer. A non-magnetic intermediate layer formed therebetween; and an electrode for passing a sense current substantially perpendicular to the film surfaces of the magnetization pinned layer, the non-magnetic intermediate layer and the magnetization free layer, the magnetization pinned layer And at least one of the magnetization free layers is substantially of the general formula (23) or (24) (Ni a Fe b Co c ) 100-x M x (23) (Ni d Fe 100-d ) 100-x M x (24) (where, <a ≦ 75 atomic%, 0 <b ≦ 75 atomic%, 0
<C ≦ 75 atomic%, a + b + c = 100 atomic%, 75 atomic% ≦ d ≦ 85 atomic%, and M is Cr, V, Ta, N
b, Sc, Ti, Mn, Cu, Zn, Ga, Ge, Z
r, Hf, Y, Tc, Re, Ru, Rh, Ir, Pd,
Pt, Ag, Au, B, Al, In, C, Si, Sn,
At least one element selected from the group consisting of Ca, Sr, Ba, O, N and F, and 0.1 atomic% ≤ x
A magnetoresistive effect element formed of an alloy represented by ≦ 20 atomic%).
【請求項20】磁化の方向が実質的に一方向に固着され
た磁化固着層と、磁化の方向が外部磁場に応じて変化す
る磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との
間に形成された非磁性中間層と、前記磁化固着層、非磁
性中間層および磁化自由層の膜面に対して略垂直にセン
ス電流を通電するための電極とを具備し、前記磁化固着
層および前記磁化自由層のうち少なくとも1層が実質的
に、(i)一般式(25)または(26) NiaFebCoc (25) NidFe100-d (26) (ここで、0<a≦75原子%、0<b≦75原子%、
0<c≦75原子%、a+b+c=100原子%、75
原子%≦d≦85原子%) で表される合金から形成された1つ以上の層と、(ii)
Cr、V、Ta、Nb、Sc、Ti、Mn、Cu、Z
n、Ga、Ge、Zr、Hf、Y、Tc、Re、Ru、
Rh、Ir、Pd、Pt、Ag、Au、B、Al、I
n、C、Si、Sn、Ca、Sr、Ba、O、Nおよび
Fからなる群より選択される少なくとも1種の元素で形
成された厚さ0.03nmから1nmの1つ以上の層と
を交互に積層した構造を有することを特徴とする磁気抵
抗効果素子。
20. A magnetization pinned layer in which the magnetization direction is pinned substantially in one direction, a magnetization free layer in which the magnetization direction changes according to an external magnetic field, and the magnetization pinned layer and the magnetization free layer. A non-magnetic intermediate layer formed therebetween; and an electrode for passing a sense current substantially perpendicular to the film surfaces of the magnetization pinned layer, the non-magnetic intermediate layer and the magnetization free layer, the magnetization pinned layer And at least one layer of the magnetization free layer is substantially (i) a general formula (25) or (26) Ni a Fe b Co c (25) Ni d Fe 100-d (26) (where 0 <A ≦ 75 atomic%, 0 <b ≦ 75 atomic%,
0 <c ≦ 75 atom%, a + b + c = 100 atom%, 75
One or more layers formed of an alloy represented by: atomic% ≤ d ≤ 85 atomic%, (ii)
Cr, V, Ta, Nb, Sc, Ti, Mn, Cu, Z
n, Ga, Ge, Zr, Hf, Y, Tc, Re, Ru,
Rh, Ir, Pd, Pt, Ag, Au, B, Al, I
one or more layers having a thickness of 0.03 nm to 1 nm formed of at least one element selected from the group consisting of n, C, Si, Sn, Ca, Sr, Ba, O, N and F. A magnetoresistive effect element having a structure in which layers are alternately laminated.
【請求項21】磁化の方向が実質的に一方向に固着され
た磁化固着層と、磁化の方向が外部磁場に応じて変化す
る磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との
間に形成された非磁性中間層と、前記磁化固着層、非磁
性中間層および磁化自由層の膜面に対して略垂直にセン
ス電流を通電するための電極とを具備し、前記磁化固着
層が実質的に一般式(27)または(28) (FeaCobNicx100-x (27) (FedCo100-dx100-x (28) (ここで、0<a≦75原子%、0<b≦75原子%、
0<c≦75原子%、a+b+c=100原子%、45
原子%≦d≦55原子%、かつMはCr、V、Ta、N
b、Sc、Ti、Mn、Cu、Zn、Ga、Ge、Z
r、Hf、Y、Tc、Re、Ru、Rh、Ir、Pd、
Pt、Ag、Au、B、Al、In、C、Si、Sn、
Ca、Sr、Ba、O、NおよびFからなる群より選択
される少なく とも1種の元素であり、0.1原子%≦x≦20原子
%)で表される合金から形成され、前記磁化自由層が実
質的に一般式(29)または(30) (NieFefCogx100-x (29) (NihFe100-hx100-x (30) (ここで、60原子%≦e≦75原子%、12.5原子
%≦f≦20原子%、12.5原子%≦g≦20原子
%、e+f+g=100原子%、75原子%≦h≦85
原子%、かつMはCr、V、Ta、Nb、Sc、Ti、
Mn、Cu、Zn、Ga、Ge、Zr、Hf、Y、T
c、Re、Ru、Rh、Ir、Pd、Pt、Ag、A
u、B、Al、In、C、Si、Sn、Ca、Sr、B
a、O、NおよびFからなる群より選択される少なくと
も1種の元素であり、0.1原子%≦x≦20原子%) で表される合金から形成されていることを特徴とする磁
気抵抗効果素子。
21. A magnetization pinned layer whose magnetization direction is pinned substantially in one direction, a magnetization free layer whose magnetization direction changes in accordance with an external magnetic field, and said magnetization pinned layer and said magnetization free layer. A non-magnetic intermediate layer formed therebetween; and an electrode for passing a sense current substantially perpendicular to the film surfaces of the magnetization pinned layer, the non-magnetic intermediate layer and the magnetization free layer, the magnetization pinned layer Is substantially represented by the general formula (27) or (28) (Fe a Co b Ni c ) x M 100-x (27) (Fe d Co 100-d ) x M 100-x (28) (where 0 <A ≦ 75 atomic%, 0 <b ≦ 75 atomic%,
0 <c ≦ 75 atomic%, a + b + c = 100 atomic%, 45
Atomic% ≤ d ≤ 55 atomic%, and M is Cr, V, Ta, N
b, Sc, Ti, Mn, Cu, Zn, Ga, Ge, Z
r, Hf, Y, Tc, Re, Ru, Rh, Ir, Pd,
Pt, Ag, Au, B, Al, In, C, Si, Sn,
It is at least one element selected from the group consisting of Ca, Sr, Ba, O, N and F, and is formed from an alloy represented by 0.1 atomic% ≤ x ≤ 20 atomic%), and the magnetization free layer substantially formula (29) or (30) (Ni e Fe f Co g) x M 100-x (29) (Ni h Fe 100-h) x M 100-x (30) ( wherein, 60 atom% ≦ e ≦ 75 atom%, 12.5 atom% ≦ f ≦ 20 atom%, 12.5 atom% ≦ g ≦ 20 atom%, e + f + g = 100 atom%, 75 atom% ≦ h ≦ 85
Atomic% and M is Cr, V, Ta, Nb, Sc, Ti,
Mn, Cu, Zn, Ga, Ge, Zr, Hf, Y, T
c, Re, Ru, Rh, Ir, Pd, Pt, Ag, A
u, B, Al, In, C, Si, Sn, Ca, Sr, B
a, O, N, and F, which is at least one element selected from the group consisting of a, O, N, and F, and is formed from an alloy represented by 0.1 atomic% ≤ x ≤ 20 atomic%) Resistance effect element.
【請求項22】磁化の方向が実質的に一方向に固着され
た磁化固着層と、磁化の方向が外部磁場に応じて変化す
る磁化自由層と、前記磁化固着層と前記磁化自由層との
間に形成された非磁性中間層と、前記磁化固着層、非磁
性中間層および磁化自由層の膜面に対して略垂直にセン
ス電流を通電するための電極とを具備し、前記磁化固着
層が実質的に、(i)一般式(31)または(32) FeaCobNic (31) FedCo100-d (32) (ここで、0<a≦75原子%、0<b≦75原子%、
0<c≦75原子%、a+b+c=100原子%、45
原子%≦d≦55原子%) で表される合金から形成された1つ以上の層と、(ii)
Cr、V、Ta、Nb、Sc、Ti、Mn、Cu、Z
n、Ga、Ge、Zr、Hf、Y、Tc、Re、Ru、
Rh、Ir、Pd、Pt、Ag、Au、B、Al、I
n、C、Si、Sn、Ca、Sr、Ba、O、Nおよび
Fからなる群より選択される少なくとも1種の元素で形
成された厚さ0.03nmから1nmの1つ以上の層と
を交互に積層した構造を有し、前記磁化自由層強磁性層
が実質的に、(i)一般式(33)または(34) NieFefCog (33) NihFe100-h (34) (ここで、60原子%≦e≦75原子%、12.5原子
%≦f≦20原子%、12.5原子%≦g≦20原子
%、e+f+g=100原子%、75原子%≦h≦85
原子%) で表される合金から形成された1つ以上の層と、(ii)
Cr、V、Ta、Nb、Sc、Ti、Mn、Cu、Z
n、Ga、Ge、Zr、Hf、Y、Tc、Re、Ru、
Rh、Ir、Pd、Pt、Ag、Au、B、Al、I
n、C、Si、Sn、Ca、Sr、Ba、O、Nおよび
Fからなる群より選択される少なくとも1種の元素で形
成された厚さ0.03nmから1nmの1つ以上の層と
を交互に積層した構造を有することを特徴とする磁気抵
抗効果素子。
22. A magnetization pinned layer in which the magnetization direction is pinned substantially in one direction, a magnetization free layer in which the magnetization direction changes according to an external magnetic field, and the magnetization pinned layer and the magnetization free layer. A non-magnetic intermediate layer formed therebetween; and an electrode for passing a sense current substantially perpendicular to the film surfaces of the magnetization pinned layer, the non-magnetic intermediate layer and the magnetization free layer, the magnetization pinned layer There essentially, (i) the general formula (31) or (32) Fe a Co b Ni c (31) Fe d Co 100-d (32) ( where, 0 <a ≦ 75 atomic%, 0 <b ≤75 atom%,
0 <c ≦ 75 atomic%, a + b + c = 100 atomic%, 45
One or more layers formed from an alloy represented by: atomic% ≤ d ≤ 55 atomic%, (ii)
Cr, V, Ta, Nb, Sc, Ti, Mn, Cu, Z
n, Ga, Ge, Zr, Hf, Y, Tc, Re, Ru,
Rh, Ir, Pd, Pt, Ag, Au, B, Al, I
one or more layers having a thickness of 0.03 nm to 1 nm formed of at least one element selected from the group consisting of n, C, Si, Sn, Ca, Sr, Ba, O, N and F. has a laminate structure alternately, the magnetization free layer ferromagnetic layer are substantially, (i) the general formula (33) or (34) Ni e Fe f Co g (33) Ni h Fe 100-h (34 ) (Where, 60 atomic% ≤ e ≤ 75 atomic%, 12.5 atomic% ≤ f ≤ 20 atomic%, 12.5 atomic% ≤ g ≤ 20 atomic%, e + f + g = 100 atomic%, 75 atomic% ≤ h ≦ 85
One or more layers formed from an alloy represented by (atomic%), (ii)
Cr, V, Ta, Nb, Sc, Ti, Mn, Cu, Z
n, Ga, Ge, Zr, Hf, Y, Tc, Re, Ru,
Rh, Ir, Pd, Pt, Ag, Au, B, Al, I
one or more layers having a thickness of 0.03 nm to 1 nm formed of at least one element selected from the group consisting of n, C, Si, Sn, Ca, Sr, Ba, O, N and F. A magnetoresistive effect element having a structure in which layers are alternately laminated.
【請求項23】 請求項1乃至22のいずれかに記載の
磁気抵抗効果素子を具備したことを特徴とする磁気ヘッ
ド。
23. A magnetic head comprising the magnetoresistive effect element according to claim 1. Description:
【請求項24】 磁気記録媒体と、請求項1乃至22の
いずれかに記載の磁気抵抗効果素子を具備したことを特
徴とする磁気記録再生装置。
24. A magnetic recording / reproducing apparatus comprising a magnetic recording medium and the magnetoresistive effect element according to claim 1. Description:
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