JP3137288B2 - 交換結合膜、磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果型ヘッドおよび磁気抵抗効果素子の製造方法 - Google Patents
交換結合膜、磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果型ヘッドおよび磁気抵抗効果素子の製造方法Info
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Landscapes
- Magnetic Heads (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は強磁性体の磁化方向
を固定するための交換結合膜、それを用いて構成される
低磁界で大きな磁気抵抗変化をおこす磁気抵抗効果素
子、それを用いて構成される高密度磁気記録再生に適し
た磁気抵抗効果型ヘッドおよび磁気抵抗効果素子の製造
方法に関するものである。
を固定するための交換結合膜、それを用いて構成される
低磁界で大きな磁気抵抗変化をおこす磁気抵抗効果素
子、それを用いて構成される高密度磁気記録再生に適し
た磁気抵抗効果型ヘッドおよび磁気抵抗効果素子の製造
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ハードディスクドライブの高密度
化は著しく、媒体に記録された磁化を読みとる再生磁気
ヘッドの進歩も著しい。中でも巨大磁気抵抗効果を利用
したスピンバルブと呼ばれる磁気抵抗効果素子（以下
「ＭＲ素子」という。）は、現在用いられている磁気抵
抗効果型ヘッド（以下「ＭＲヘッド」という。）の感度
を大幅に向上させるものとして盛んに研究されている。
化は著しく、媒体に記録された磁化を読みとる再生磁気
ヘッドの進歩も著しい。中でも巨大磁気抵抗効果を利用
したスピンバルブと呼ばれる磁気抵抗効果素子（以下
「ＭＲ素子」という。）は、現在用いられている磁気抵
抗効果型ヘッド（以下「ＭＲヘッド」という。）の感度
を大幅に向上させるものとして盛んに研究されている。
【０００３】ＭＲ素子は、非磁性層を介して２つの強磁
性体層が配置され、一方の強磁性体層（以下「固定層」
ともいう。）の磁化方向を磁化回転抑制層による交換バ
イアス磁界で固定し（この時の強磁性体層と磁化回転抑
制層とを合わせて「交換結合膜」という。）、他方の強
磁性体層（以下「自由層」ともいう。）の磁化方向を外
部磁界に応じて比較的自由に動かすことにより、固定層
の磁化方向と自由層の磁化方向との相対角度を変化させ
て、電気抵抗の変化を生じさせるものである。
性体層が配置され、一方の強磁性体層（以下「固定層」
ともいう。）の磁化方向を磁化回転抑制層による交換バ
イアス磁界で固定し（この時の強磁性体層と磁化回転抑
制層とを合わせて「交換結合膜」という。）、他方の強
磁性体層（以下「自由層」ともいう。）の磁化方向を外
部磁界に応じて比較的自由に動かすことにより、固定層
の磁化方向と自由層の磁化方向との相対角度を変化させ
て、電気抵抗の変化を生じさせるものである。
【０００４】ＭＲ素子に用いられる材料に関しては、強
磁性体層としてＮｉＦｅ、非磁性層としてＣｕ、磁化回
転抑制層としてＦｅ−Ｍｎを用いたもので磁気低抗変化
率（以下「ＭＲ比」という。）が約２％のものが提案さ
れた（ジャーナル オブ マグネティズム アンド マ
グネティック マテリアルズ ９３ 第１０１頁（１９
９１年）（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ
ａｎｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ９
３、ｐ１０１、１９９１））。このように、磁化回転抑
制層としてＦｅＭｎを用いたものはＭＲ比が小さく、ま
たブロッキング温度（磁化回転抑制層による固定層の磁
化固定効果が無くなる温度）が十分高くなく、またＦｅ
Ｍｎ自体の耐食性に難点があるので、ＦｅＭｎ以外の種
々の磁化回転抑制層を用いたＭＲ素子が提案されてい
る。
磁性体層としてＮｉＦｅ、非磁性層としてＣｕ、磁化回
転抑制層としてＦｅ−Ｍｎを用いたもので磁気低抗変化
率（以下「ＭＲ比」という。）が約２％のものが提案さ
れた（ジャーナル オブ マグネティズム アンド マ
グネティック マテリアルズ ９３ 第１０１頁（１９
９１年）（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ
ａｎｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ９
３、ｐ１０１、１９９１））。このように、磁化回転抑
制層としてＦｅＭｎを用いたものはＭＲ比が小さく、ま
たブロッキング温度（磁化回転抑制層による固定層の磁
化固定効果が無くなる温度）が十分高くなく、またＦｅ
Ｍｎ自体の耐食性に難点があるので、ＦｅＭｎ以外の種
々の磁化回転抑制層を用いたＭＲ素子が提案されてい
る。
【０００５】中でも、ＮｉＯや、α−Ｆｅ2Ｏ3等の酸化
物を磁化回転抑制層として用いたＭＲ素子は、ＭＲ比が
１５％以上と飛躍的に大きいものが期待できる。
物を磁化回転抑制層として用いたＭＲ素子は、ＭＲ比が
１５％以上と飛躍的に大きいものが期待できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＮｉＯ
はブロッキング温度が十分高くない。このため、ＮｉＯ
を用いたＭＲ素子の熱的安定性には問題がある。
はブロッキング温度が十分高くない。このため、ＮｉＯ
を用いたＭＲ素子の熱的安定性には問題がある。
【０００７】また、α−Ｆｅ2Ｏ3から成る磁化回転抑制
層を用いたＭＲ素子は、その磁化回転抑制層の厚さが薄
い場合は固定層の反転磁界が十分大きくならない。特に
デュアルスピンバルブ構造を有するＭＲ素子の場合や固
定層上にα−Ｆｅ2Ｏ3層を形成した構造を有するＭＲ素
子の場合には、上部のα−Ｆｅ2Ｏ3層において固定層の
反転磁界が十分大きくならないという傾向が顕著であ
る。又、ＮｉＯと同様の熱的安定性の課題があり、さら
に磁界中での成膜時や低温での磁界中熱処理における異
方性制御の課題があり実用的でない。
層を用いたＭＲ素子は、その磁化回転抑制層の厚さが薄
い場合は固定層の反転磁界が十分大きくならない。特に
デュアルスピンバルブ構造を有するＭＲ素子の場合や固
定層上にα−Ｆｅ2Ｏ3層を形成した構造を有するＭＲ素
子の場合には、上部のα−Ｆｅ2Ｏ3層において固定層の
反転磁界が十分大きくならないという傾向が顕著であ
る。又、ＮｉＯと同様の熱的安定性の課題があり、さら
に磁界中での成膜時や低温での磁界中熱処理における異
方性制御の課題があり実用的でない。
【０００８】本発明の目的は、熱的安定性が良好であ
り、大きなＭＲ比を示す交換結合膜、ＭＲ素子、ＭＲヘ
ッドおよびＭＲ素子の製造方法を得ることにある。
り、大きなＭＲ比を示す交換結合膜、ＭＲ素子、ＭＲヘ
ッドおよびＭＲ素子の製造方法を得ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る交換結合膜
は、基板と多層膜とから成り、該多層膜は、強磁性体層
と該強磁性体層に隣接して設けられ該強磁性体層の磁化
回転を抑制する磁化回転抑制層とを含んでいる交換結合
膜であって、該磁化回転抑制層は、（Ｆｅ 1-X Ｍ X ） 2 Ｏ 3
層（Ｍ＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、０．０１≦ｘ≦０．４）を
含んでおり、そのことにより上記目的が達成される。該
磁化回転抑制層は、ＮｉＯ層をさらに含んでいてもよ
い。該磁化回転抑制層は、Ｆｅ−Ｍ’−Ｏ層（Ｍ’＝Ａ
ｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｖ）をさらに含ん
でおり、該Ｆｅ−Ｍ’−Ｏ層と該Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層とは元
素の組成が異なっていてもよい。該多層膜の表面粗さが
概略０．５ｎｍ以下であってもよい。本発明に係る磁気
抵抗効果素子は、基板と多層膜とから成り、該多層膜
は、少なくとも２つの強磁性体層と非磁性層と該強磁性
体層の１つの磁化回転を抑制する磁化回転抑制層とを含
んでおり、該強磁性体層は該非磁性層を挟んで積層され
ており、該強磁性体層のうちの少なくとも１つは、該１
つの該強磁性体層に対して該非磁性層の反対側に他方の
該強磁性体層と接して設けられた該磁化回転抑制層によ
って磁化方向が固定された固定層であり、該強磁性体層
のうちの少なくとも１つは、磁化方向が自由に回転でき
る自由層であり、該固定層の磁化方向と該自由層の磁化
方向との相対角度の変化により電気抵抗が変化する磁気
抵抗効果素子であって、該磁化回転抑制層は、（Ｆｅ
1-X Ｍ X ） 2 Ｏ 3 層（Ｍ＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、０．０１≦ｘ
≦０．４）を含んでおり、そのことにより上記目的が達
成される。該磁化回転抑制層は、ＮｉＯ層をさらに含ん
でいてもよい。該磁化回転抑制層は、Ｆｅ−Ｍ’−Ｏ層
（Ｍ’＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｖ）を
さらに含んでおり、該Ｆｅ−Ｍ’−Ｏ層と該Ｆｅ−Ｍ−
Ｏ層とは元素の組成が異なっていてもよい。該多層膜の
表面粗さが概略０．５ｎｍ以下であってもよい。該多層
膜は、基板上に第１の磁化回転抑制層と、第１の固定層
と、第１の非磁性層と、強磁性体から成る自由層と、第
２の非磁性層と、第２の固定層と、第２の磁化回転抑制
層とを順次積層して成り、該第１の磁化回転抑制層は、
Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層（Ｍ＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、
Ｎｉ、Ｖ）を含んでおり、該第１の磁化回転抑制層は、
該第１の固定層の磁化方向を固定し、該第２の磁化回転
抑制層は、該第２の固定層の磁化方向を固定し、該第１
の磁化回転抑制層は、（Ｆｅ 1-X Ｍ X ） 2 Ｏ 3 層（Ｍ＝Ａ
ｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、０．０１≦ｘ≦０．４）を含んでいて
もよい。該第２の磁化回転抑制層は、ＮｉＯまたはＦｅ
−Ｍ−Ｏ層（Ｍ＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎ
ｉ、Ｖ）のいずれかを含んでいてもよい。該自由層は、
第３の非磁性層と、該第３の非磁性層を挟んで積層され
た２層以上の磁性層とを含んでもよい。該自由層は、第
３の非磁性層と、該第３の非磁性層を挟んで積層された
２層以上の磁性層とを含んでもよい。該固定層は、第３
の非磁性層と、該第３の非磁性層を介して反強磁性的に
交換結合した２つの磁性層とを含んでもよい。該少なく
とも一方の固定層は、第３の非磁性層と、該第３の非磁
性層を介して反強磁性的に交換結合した２つの磁性層と
を含んでもよい。本発明に係る磁気抵抗効果型ヘッド
は、本発明に係る磁気抵抗効果素子と、該磁気抵抗効果
素子とシールド部とを絶縁するシールドギャップ部とを
備え、そのことにより上記目的が達成される。本発明に
係る他の磁気抵抗効果型ヘッドは、本発明に係る磁気抵
抗効果素子と、該磁気抵抗効果素子へ検知すべき磁界を
導入するヨーク部とを備え、そのことにより上記目的が
達成される。本発明に係る磁気抵抗効果素子の製造方法
は、基板と多層膜とから成り、該多層膜は、少なくとも
２つの強磁性体層と非磁性層と該強磁性体層の磁化回転
を抑制する磁化回転抑制層とを含んでおり、該少なくと
も２つの強磁性体層は該非磁性層を挟んで積層されてお
り、該強磁性体層のうちの少なくとも１つは、該強磁性
体層に対して該非磁性層の反対側に該強磁性体層と接し
て設けられた該磁化回転抑制層によって、磁化方向が固
定された固定層であり、該強磁性体層のうちの少なくと
も１つは、磁化方向が自由に回転できる自由層であり、
該固定層の磁化方向と該自由層の磁化方向との相対角度
の変化により電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子の製
造方法であって、基板上に該磁化回転抑制層を形成する
第１工程と、該磁化回転抑制層上に該固定層、該非磁性
層および該自由層を順次積層する第２工程とを含んでお
り、該第１工程は、主な成分が（Ｆｅ 1-X Ｍ X ） 2 Ｏ 3 層
（Ｍ＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、０．０１≦ｘ≦０．４）から
成るターゲットをスパッタリングする工程を包含し、そ
のことにより上記目的が達成される。本発明に係る他の
磁気抵抗効果素子の製造方法は、基板上に第１の磁化回
転抑制層と、第１の固定層と、第１の非磁性層と、強磁
性体から成る自由層と、第２の非磁性層と、第２の固定
層と、第２の磁化回転抑制層とを順次積層して成る多層
膜を含み、該第１の磁化回転抑制層は該第１の固定層の
磁化方向を固定し、該第２の磁化回転抑制層は該第２の
固定層の磁化方向を固定し、該第１の固定層の磁化方向
および該第２の固定層の磁化方向と該自由層の磁化方向
との相対角度の変化により電気抵抗が変化する磁気抵抗
効果素子の製造方法であって、該基板上に該第１の磁化
回転抑制層を形成する第１工程と、該第１の磁化回転抑
制層上に該第１の固定層、該第１の非磁性層、該自由
層、該第２の非磁性層および該第２の固定層を順次積層
する第２工程と、該第２の固定層上に該第２の磁化回転
抑制層を形成する第３工程とを含んでおり、該第１工程
および該第３工程は、主な成分が（Ｆｅ 1-X Ｍ X ） 2 Ｏ 3 層
（Ｍ＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、０．０１≦ｘ≦０．４）から
成るターゲットをスパッタリングする工程を包含し、そ
のことにより上記目的が達成される。
は、基板と多層膜とから成り、該多層膜は、強磁性体層
と該強磁性体層に隣接して設けられ該強磁性体層の磁化
回転を抑制する磁化回転抑制層とを含んでいる交換結合
膜であって、該磁化回転抑制層は、（Ｆｅ 1-X Ｍ X ） 2 Ｏ 3
層（Ｍ＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、０．０１≦ｘ≦０．４）を
含んでおり、そのことにより上記目的が達成される。該
磁化回転抑制層は、ＮｉＯ層をさらに含んでいてもよ
い。該磁化回転抑制層は、Ｆｅ−Ｍ’−Ｏ層（Ｍ’＝Ａ
ｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｖ）をさらに含ん
でおり、該Ｆｅ−Ｍ’−Ｏ層と該Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層とは元
素の組成が異なっていてもよい。該多層膜の表面粗さが
概略０．５ｎｍ以下であってもよい。本発明に係る磁気
抵抗効果素子は、基板と多層膜とから成り、該多層膜
は、少なくとも２つの強磁性体層と非磁性層と該強磁性
体層の１つの磁化回転を抑制する磁化回転抑制層とを含
んでおり、該強磁性体層は該非磁性層を挟んで積層され
ており、該強磁性体層のうちの少なくとも１つは、該１
つの該強磁性体層に対して該非磁性層の反対側に他方の
該強磁性体層と接して設けられた該磁化回転抑制層によ
って磁化方向が固定された固定層であり、該強磁性体層
のうちの少なくとも１つは、磁化方向が自由に回転でき
る自由層であり、該固定層の磁化方向と該自由層の磁化
方向との相対角度の変化により電気抵抗が変化する磁気
抵抗効果素子であって、該磁化回転抑制層は、（Ｆｅ
1-X Ｍ X ） 2 Ｏ 3 層（Ｍ＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、０．０１≦ｘ
≦０．４）を含んでおり、そのことにより上記目的が達
成される。該磁化回転抑制層は、ＮｉＯ層をさらに含ん
でいてもよい。該磁化回転抑制層は、Ｆｅ−Ｍ’−Ｏ層
（Ｍ’＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｖ）を
さらに含んでおり、該Ｆｅ−Ｍ’−Ｏ層と該Ｆｅ−Ｍ−
Ｏ層とは元素の組成が異なっていてもよい。該多層膜の
表面粗さが概略０．５ｎｍ以下であってもよい。該多層
膜は、基板上に第１の磁化回転抑制層と、第１の固定層
と、第１の非磁性層と、強磁性体から成る自由層と、第
２の非磁性層と、第２の固定層と、第２の磁化回転抑制
層とを順次積層して成り、該第１の磁化回転抑制層は、
Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層（Ｍ＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、
Ｎｉ、Ｖ）を含んでおり、該第１の磁化回転抑制層は、
該第１の固定層の磁化方向を固定し、該第２の磁化回転
抑制層は、該第２の固定層の磁化方向を固定し、該第１
の磁化回転抑制層は、（Ｆｅ 1-X Ｍ X ） 2 Ｏ 3 層（Ｍ＝Ａ
ｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、０．０１≦ｘ≦０．４）を含んでいて
もよい。該第２の磁化回転抑制層は、ＮｉＯまたはＦｅ
−Ｍ−Ｏ層（Ｍ＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎ
ｉ、Ｖ）のいずれかを含んでいてもよい。該自由層は、
第３の非磁性層と、該第３の非磁性層を挟んで積層され
た２層以上の磁性層とを含んでもよい。該自由層は、第
３の非磁性層と、該第３の非磁性層を挟んで積層された
２層以上の磁性層とを含んでもよい。該固定層は、第３
の非磁性層と、該第３の非磁性層を介して反強磁性的に
交換結合した２つの磁性層とを含んでもよい。該少なく
とも一方の固定層は、第３の非磁性層と、該第３の非磁
性層を介して反強磁性的に交換結合した２つの磁性層と
を含んでもよい。本発明に係る磁気抵抗効果型ヘッド
は、本発明に係る磁気抵抗効果素子と、該磁気抵抗効果
素子とシールド部とを絶縁するシールドギャップ部とを
備え、そのことにより上記目的が達成される。本発明に
係る他の磁気抵抗効果型ヘッドは、本発明に係る磁気抵
抗効果素子と、該磁気抵抗効果素子へ検知すべき磁界を
導入するヨーク部とを備え、そのことにより上記目的が
達成される。本発明に係る磁気抵抗効果素子の製造方法
は、基板と多層膜とから成り、該多層膜は、少なくとも
２つの強磁性体層と非磁性層と該強磁性体層の磁化回転
を抑制する磁化回転抑制層とを含んでおり、該少なくと
も２つの強磁性体層は該非磁性層を挟んで積層されてお
り、該強磁性体層のうちの少なくとも１つは、該強磁性
体層に対して該非磁性層の反対側に該強磁性体層と接し
て設けられた該磁化回転抑制層によって、磁化方向が固
定された固定層であり、該強磁性体層のうちの少なくと
も１つは、磁化方向が自由に回転できる自由層であり、
該固定層の磁化方向と該自由層の磁化方向との相対角度
の変化により電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子の製
造方法であって、基板上に該磁化回転抑制層を形成する
第１工程と、該磁化回転抑制層上に該固定層、該非磁性
層および該自由層を順次積層する第２工程とを含んでお
り、該第１工程は、主な成分が（Ｆｅ 1-X Ｍ X ） 2 Ｏ 3 層
（Ｍ＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、０．０１≦ｘ≦０．４）から
成るターゲットをスパッタリングする工程を包含し、そ
のことにより上記目的が達成される。本発明に係る他の
磁気抵抗効果素子の製造方法は、基板上に第１の磁化回
転抑制層と、第１の固定層と、第１の非磁性層と、強磁
性体から成る自由層と、第２の非磁性層と、第２の固定
層と、第２の磁化回転抑制層とを順次積層して成る多層
膜を含み、該第１の磁化回転抑制層は該第１の固定層の
磁化方向を固定し、該第２の磁化回転抑制層は該第２の
固定層の磁化方向を固定し、該第１の固定層の磁化方向
および該第２の固定層の磁化方向と該自由層の磁化方向
との相対角度の変化により電気抵抗が変化する磁気抵抗
効果素子の製造方法であって、該基板上に該第１の磁化
回転抑制層を形成する第１工程と、該第１の磁化回転抑
制層上に該第１の固定層、該第１の非磁性層、該自由
層、該第２の非磁性層および該第２の固定層を順次積層
する第２工程と、該第２の固定層上に該第２の磁化回転
抑制層を形成する第３工程とを含んでおり、該第１工程
および該第３工程は、主な成分が（Ｆｅ 1-X Ｍ X ） 2 Ｏ 3 層
（Ｍ＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、０．０１≦ｘ≦０．４）から
成るターゲットをスパッタリングする工程を包含し、そ
のことにより上記目的が達成される。
【００１０】該磁化回転抑制層は、（Ｆｅ1-XＭX）2Ｏ3
層（Ｍ＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｖ、
０．０１≦ｘ≦０．４）を含んでいてもよい。
層（Ｍ＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｖ、
０．０１≦ｘ≦０．４）を含んでいてもよい。
【００１１】該磁化回転抑制層は、ＮｉＯ層をさらに含
んでいてもよい。
んでいてもよい。
【００１２】該磁化回転抑制層は、Ｆｅ−Ｍ’−Ｏ層
（Ｍ’＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｖ）を
さらに含んでおり、該Ｆｅ−Ｍ’−Ｏ層と該Ｆｅ−Ｍ−
Ｏ層とは元素の組成が異なっていてもよい。
（Ｍ’＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｖ）を
さらに含んでおり、該Ｆｅ−Ｍ’−Ｏ層と該Ｆｅ−Ｍ−
Ｏ層とは元素の組成が異なっていてもよい。
【００１３】該多層膜の表面粗さが概略０．５ｎｍ以下
であってもよい。
であってもよい。
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】本発明に係る磁気抵抗効果素子は、基板と
多層膜とから成り、該多層膜は、少なくとも２つの強磁
性体層と非磁性層と該強磁性体層の１つの磁化回転を抑
制する磁化回転抑制層とを含んでおり、該強磁性体層は
該非磁性層を挟んで積層されており、該強磁性体層のう
ちの少なくとも１つは、該１つの強磁性体層に対して該
非磁性層の反対側に他方の該強磁性体層と接して設けら
れた該磁化回転抑制層によって磁化方向が固定された固
定層であり、該強磁性体層のうちの少なくとも１つは、
磁化方向が自由に回転できる自由層であり、該固定層の
磁化方向と該自由層の磁化方向との相対角度の変化によ
り電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子であって、該磁
化回転抑制層は、Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層（Ｍ＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃ
ｒ）を含んでおり、これにより上記目的が達成される。
多層膜とから成り、該多層膜は、少なくとも２つの強磁
性体層と非磁性層と該強磁性体層の１つの磁化回転を抑
制する磁化回転抑制層とを含んでおり、該強磁性体層は
該非磁性層を挟んで積層されており、該強磁性体層のう
ちの少なくとも１つは、該１つの強磁性体層に対して該
非磁性層の反対側に他方の該強磁性体層と接して設けら
れた該磁化回転抑制層によって磁化方向が固定された固
定層であり、該強磁性体層のうちの少なくとも１つは、
磁化方向が自由に回転できる自由層であり、該固定層の
磁化方向と該自由層の磁化方向との相対角度の変化によ
り電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子であって、該磁
化回転抑制層は、Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層（Ｍ＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃ
ｒ）を含んでおり、これにより上記目的が達成される。
【００１８】該磁化回転抑制層は、（Ｆｅ1-XＭX）2Ｏ3
層（Ｍ＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｖ、
０．０１≦ｘ≦０．４）を含んでいてもよい。
層（Ｍ＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｖ、
０．０１≦ｘ≦０．４）を含んでいてもよい。
【００１９】該磁化回転抑制層は、ＮｉＯ層をさらに含
んでいてもよい。
んでいてもよい。
【００２０】該磁化回転抑制層は、Ｆｅ−Ｍ’−Ｏ層
（Ｍ’＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｖ）を
さらに含んでおり、該Ｆｅ−Ｍ’−Ｏ層と該Ｆｅ−Ｍ−
Ｏ層とは元素の組成が異なっていてもよい。
（Ｍ’＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｖ）を
さらに含んでおり、該Ｆｅ−Ｍ’−Ｏ層と該Ｆｅ−Ｍ−
Ｏ層とは元素の組成が異なっていてもよい。
【００２１】該多層膜の表面粗さが概略０．５ｎｍ以下
であってもよい。
であってもよい。
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】該多層膜は、基板上に第１の磁化回転抑制
層と、第１の固定層と、第１の非磁性層と、強磁性体か
ら成る自由層と、第２の非磁性層と、第２の固定層と、
第２の磁化回転抑制層とを順次積層して成り、該第１の
磁化回転抑制層は、Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層（Ｍ＝Ａｌ、Ｔｉ、
Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｖ）を含んでおり、該第１の
磁化回転抑制層は、該第１の固定層の磁化方向を固定
し、該第２の磁化回転抑制層は、該第２の固定層の磁化
方向を固定してもよい。
層と、第１の固定層と、第１の非磁性層と、強磁性体か
ら成る自由層と、第２の非磁性層と、第２の固定層と、
第２の磁化回転抑制層とを順次積層して成り、該第１の
磁化回転抑制層は、Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層（Ｍ＝Ａｌ、Ｔｉ、
Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｖ）を含んでおり、該第１の
磁化回転抑制層は、該第１の固定層の磁化方向を固定
し、該第２の磁化回転抑制層は、該第２の固定層の磁化
方向を固定してもよい。
【００２６】該第１の磁化回転抑制層は、（Ｆｅ
1-XＭX）2Ｏ3層（Ｍ＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、
Ｎｉ、Ｖ、０．０１≦ｘ≦０．４）を含んでいてもよ
い。
1-XＭX）2Ｏ3層（Ｍ＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、
Ｎｉ、Ｖ、０．０１≦ｘ≦０．４）を含んでいてもよ
い。
【００２７】該第２の磁化回転抑制層は、ＮｉＯまたは
Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層（Ｍ＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、
Ｎｉ、Ｖ）のいずれかを含んでいてもよい。
Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層（Ｍ＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、
Ｎｉ、Ｖ）のいずれかを含んでいてもよい。
【００２８】該自由層は、第３の非磁性層と、該第３の
非磁性層を挟んで積層された２層以上の磁性層とを含ん
でいてもよい。
非磁性層を挟んで積層された２層以上の磁性層とを含ん
でいてもよい。
【００２９】該自由層は、第３の非磁性層と、該第３の
非磁性層を挟んで積層された２層以上の磁性層とを含ん
でいてもよい。
非磁性層を挟んで積層された２層以上の磁性層とを含ん
でいてもよい。
【００３０】該固定層は、第３の非磁性層と、該第３の
非磁性層を介して反強磁性的に交換結合した２つの磁性
層とを含んでいてもよい。
非磁性層を介して反強磁性的に交換結合した２つの磁性
層とを含んでいてもよい。
【００３１】該固定層は、第３の非磁性層と、該第３の
非磁性層を介して反強磁性的に交換結合した２つの磁性
層とを含んでいてもよい。
非磁性層を介して反強磁性的に交換結合した２つの磁性
層とを含んでいてもよい。
【００３２】本発明に係る磁気抵抗効果型ヘッドは、請
求項９に記載の磁気抵抗効果素子と、該磁気抵抗効果素
子とシールド部とを絶縁するシールドギャップ部とを備
えており、これにより上記目的が達成される。
求項９に記載の磁気抵抗効果素子と、該磁気抵抗効果素
子とシールド部とを絶縁するシールドギャップ部とを備
えており、これにより上記目的が達成される。
【００３３】本発明に係る他の磁気抵抗効果型ヘッド
は、請求項９に記載の磁気抵抗効果素子と、該磁気抵抗
効果素子へ検知すべき磁界を導入するヨーク部とを備え
ており、これにより上記目的が達成される。
は、請求項９に記載の磁気抵抗効果素子と、該磁気抵抗
効果素子へ検知すべき磁界を導入するヨーク部とを備え
ており、これにより上記目的が達成される。
【００３４】本発明に係る磁気抵抗効果素子の製造方法
は、基板と多層膜とから成り、該多層膜は、少なくとも
２つの強磁性体層と非磁性層と該強磁性体層の磁化回転
を抑制する磁化回転抑制層とを含んでおり、該少なくと
も２つの強磁性体層は該非磁性層を挟んで積層されてお
り、該強磁性体層のうちの少なくとも１つは、該強磁性
体層に対して該非磁性層の反対側に該強磁性体層と接し
て設けられた該磁化回転抑制層によって、磁化方向が固
定された固定層であり、該強磁性体層のうちの少なくと
も１つは、磁化方向が自由に回転できる自由層であり、
該固定層の磁化方向と該自由層の磁化方向との相対角度
の変化により電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子の製
造方法であって、基板上に該磁化回転抑制層を形成する
第１工程と、該磁化回転抑制層上に該固定層、該非磁性
層および該自由層を順次積層する第２工程とを含んでお
り、該第１工程は、主な成分がＦｅ−Ｍ−Ｏ（Ｍ＝Ａ
ｌ、Ｔｉ、Ｃｒ）から成るターゲットをスパッタリング
する工程を包含しており、これにより上記目的が達成さ
れる。
は、基板と多層膜とから成り、該多層膜は、少なくとも
２つの強磁性体層と非磁性層と該強磁性体層の磁化回転
を抑制する磁化回転抑制層とを含んでおり、該少なくと
も２つの強磁性体層は該非磁性層を挟んで積層されてお
り、該強磁性体層のうちの少なくとも１つは、該強磁性
体層に対して該非磁性層の反対側に該強磁性体層と接し
て設けられた該磁化回転抑制層によって、磁化方向が固
定された固定層であり、該強磁性体層のうちの少なくと
も１つは、磁化方向が自由に回転できる自由層であり、
該固定層の磁化方向と該自由層の磁化方向との相対角度
の変化により電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子の製
造方法であって、基板上に該磁化回転抑制層を形成する
第１工程と、該磁化回転抑制層上に該固定層、該非磁性
層および該自由層を順次積層する第２工程とを含んでお
り、該第１工程は、主な成分がＦｅ−Ｍ−Ｏ（Ｍ＝Ａ
ｌ、Ｔｉ、Ｃｒ）から成るターゲットをスパッタリング
する工程を包含しており、これにより上記目的が達成さ
れる。
【００３５】本発明に係る磁気抵抗効果素子の製造方法
は、基板上に第１の磁化回転抑制層と、第１の固定層
と、第１の非磁性層と、強磁性体から成る自由層と、第
２の非磁性層と、第２の固定層と、第２の磁化回転抑制
層とを順次積層して成る多層膜を含み、該第１の磁化回
転抑制層は該第１の固定層の磁化方向を固定し、該第２
の磁化回転抑制層は該第２の固定層の磁化方向を固定
し、該第１の固定層の磁化方向および該第２の固定層の
磁化方向と該自由層の磁化方向との相対角度の変化によ
り電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子の製造方法であ
って、該基板上に該第１の磁化回転抑制層を形成する第
１工程と、該第１の磁化回転抑制層上に該第１の固定
層、該第１の非磁性層、該自由層、該第２の非磁性層お
よび該第２の固定層を順次積層する第２工程と、該第２
の固定層上に該第２の磁化回転抑制層を形成する第３工
程とを含んでおり、該第１工程および該第３工程は、主
な成分がＦｅ−Ｍ−Ｏ（Ｍ＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ）から成
るターゲットをスパッタリングする工程を包含してお
り、これにより上記目的が達成される。
は、基板上に第１の磁化回転抑制層と、第１の固定層
と、第１の非磁性層と、強磁性体から成る自由層と、第
２の非磁性層と、第２の固定層と、第２の磁化回転抑制
層とを順次積層して成る多層膜を含み、該第１の磁化回
転抑制層は該第１の固定層の磁化方向を固定し、該第２
の磁化回転抑制層は該第２の固定層の磁化方向を固定
し、該第１の固定層の磁化方向および該第２の固定層の
磁化方向と該自由層の磁化方向との相対角度の変化によ
り電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子の製造方法であ
って、該基板上に該第１の磁化回転抑制層を形成する第
１工程と、該第１の磁化回転抑制層上に該第１の固定
層、該第１の非磁性層、該自由層、該第２の非磁性層お
よび該第２の固定層を順次積層する第２工程と、該第２
の固定層上に該第２の磁化回転抑制層を形成する第３工
程とを含んでおり、該第１工程および該第３工程は、主
な成分がＦｅ−Ｍ−Ｏ（Ｍ＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ）から成
るターゲットをスパッタリングする工程を包含してお
り、これにより上記目的が達成される。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下本発明に係る交換結合膜、Ｍ
Ｒ素子およびＭＲヘッドを図面に基づいて説明する。
Ｒ素子およびＭＲヘッドを図面に基づいて説明する。
【００３７】図１に本発明の交換結合膜１００の構成を
示す。図１では、基板１上にＦｅ−Ｍ−Ｏ層２、強磁性
体層３が順次積層されている。本発明の特徴は、強磁性
体層３に交換バイアス磁界を作用させる磁化回転抑制層
として、Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層２を用いる点である。
示す。図１では、基板１上にＦｅ−Ｍ−Ｏ層２、強磁性
体層３が順次積層されている。本発明の特徴は、強磁性
体層３に交換バイアス磁界を作用させる磁化回転抑制層
として、Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層２を用いる点である。
【００３８】本発明に係るＦｅ−Ｍ−Ｏ層は、磁化回転
抑制層であるＦｅ−Ｏに、第三元素Ｍを添加したもので
あって、金属（ＦｅとＭを加えたもの）と酸素（Ｏ）の
原子組成比が１対１．２〜１．６であるものと定義す
る。
抑制層であるＦｅ−Ｏに、第三元素Ｍを添加したもので
あって、金属（ＦｅとＭを加えたもの）と酸素（Ｏ）の
原子組成比が１対１．２〜１．６であるものと定義す
る。
【００３９】磁化回転抑制層であるＦｅ−Ｏに第三元素
Ｍを原子組成比（Ｆｅ＋Ｍ）／Ｏが１／１．２〜１／
１．６となるように添加することにより、低温の熱処理
で、固定層の磁化のピン止め効果が良くなる。原子組成
比（Ｆｅ＋Ｍ）／Ｏ は、望ましくは１／１．３５〜１
／１．５５の範囲とする。
Ｍを原子組成比（Ｆｅ＋Ｍ）／Ｏが１／１．２〜１／
１．６となるように添加することにより、低温の熱処理
で、固定層の磁化のピン止め効果が良くなる。原子組成
比（Ｆｅ＋Ｍ）／Ｏ は、望ましくは１／１．３５〜１
／１．５５の範囲とする。
【００４０】金属（ＦｅとＭを加えたもの）と酸素
（Ｏ）の原子組成比（Ｆｅ＋Ｍ）／Ｏが１／１．２〜１
／１．６の範囲外であると、固定層の磁化のピン止め効
果は良くない。原子組成比（Ｆｅ＋Ｍ）／Ｏ が１／
１．２以上ではピン止め効果が劣化する。原子組成比
（Ｆｅ＋Ｍ）／Ｏ が１／１．６以下ではＦｅ−Ｍ−Ｏ
層が弱い強磁性体となりＭＲヘッドに用いる場合好まし
くない。
（Ｏ）の原子組成比（Ｆｅ＋Ｍ）／Ｏが１／１．２〜１
／１．６の範囲外であると、固定層の磁化のピン止め効
果は良くない。原子組成比（Ｆｅ＋Ｍ）／Ｏ が１／
１．２以上ではピン止め効果が劣化する。原子組成比
（Ｆｅ＋Ｍ）／Ｏ が１／１．６以下ではＦｅ−Ｍ−Ｏ
層が弱い強磁性体となりＭＲヘッドに用いる場合好まし
くない。
【００４１】次に、交換結合膜１００を用いたＭＲ素子
についてより詳しく説明する。
についてより詳しく説明する。
【００４２】図２に本発明のＭＲ素子２００の構成を示
す断面図の一例を示す。図２では、基板１上に、Ｆｅ−
Ｍ−Ｏ層２、固定層３、非磁性層４および自由層５が順
次積層されている。強磁性体である固定層３の磁化方向
は、Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層２による交換バイアス磁界によりピ
ン止めされている。一方の強磁性体である自由層５の磁
化方向は、非磁性層４により、固定層３から磁気的に分
離されているので、ＭＲ素子２００の外部からの磁界に
より比較的自由に動くことができる。
す断面図の一例を示す。図２では、基板１上に、Ｆｅ−
Ｍ−Ｏ層２、固定層３、非磁性層４および自由層５が順
次積層されている。強磁性体である固定層３の磁化方向
は、Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層２による交換バイアス磁界によりピ
ン止めされている。一方の強磁性体である自由層５の磁
化方向は、非磁性層４により、固定層３から磁気的に分
離されているので、ＭＲ素子２００の外部からの磁界に
より比較的自由に動くことができる。
【００４３】従って、固定層３の磁化方向と自由層５の
磁化方向の角度が相対的に変化することにより、ＭＲ素
子２００の電気抵抗が変化する。ＭＲ素子２００を磁気
抵抗センサーとして用いるときは、ＭＲ素子２００の外
部からの磁界により生じた電気抵抗の変化を電気信号と
して読みとることができる。
磁化方向の角度が相対的に変化することにより、ＭＲ素
子２００の電気抵抗が変化する。ＭＲ素子２００を磁気
抵抗センサーとして用いるときは、ＭＲ素子２００の外
部からの磁界により生じた電気抵抗の変化を電気信号と
して読みとることができる。
【００４４】本発明の特徴は、磁化回転抑制層として、
Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層２を用いる点である。従来例で述べたよ
うに、α−Ｆｅ2Ｏ3を用いたＭＲ素子は大きなＭＲ比を
示す。しかしながら、α−Ｆｅ2Ｏ3を用いたＭＲ素子で
は、固定層３のピン止め磁界の大きさが不十分で（特に
デュアル構造や上に固定層がある構造とした場合の上部
ピン止め用のα−Ｆｅ2Ｏ3層で著しい。）、かつ低温磁
界中熱処理による特性改善が容易ではない。
Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層２を用いる点である。従来例で述べたよ
うに、α−Ｆｅ2Ｏ3を用いたＭＲ素子は大きなＭＲ比を
示す。しかしながら、α−Ｆｅ2Ｏ3を用いたＭＲ素子で
は、固定層３のピン止め磁界の大きさが不十分で（特に
デュアル構造や上に固定層がある構造とした場合の上部
ピン止め用のα−Ｆｅ2Ｏ3層で著しい。）、かつ低温磁
界中熱処理による特性改善が容易ではない。
【００４５】この問題点を解決するために本発明では、
磁化回転抑制層として、Ｆｅの酸化層であるＦｅ−Ｏ層
においてＦｅ原子の一部をＡｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃ
ｒ、Ｎｉ、Ｖ等の原子で置換したＦｅ−Ｍ−Ｏ層を用い
る。
磁化回転抑制層として、Ｆｅの酸化層であるＦｅ−Ｏ層
においてＦｅ原子の一部をＡｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃ
ｒ、Ｎｉ、Ｖ等の原子で置換したＦｅ−Ｍ−Ｏ層を用い
る。
【００４６】この時、金属（ＦｅとＭを加えたもの）と
酸素（Ｏ）の原子組成比が概略１対１．２〜１．６とな
っているのが望ましい。Ｆｅ原子の一部をＡｌ、Ｔｉ、
Ｍｎ、Ｖ等で置換すると、１５０℃から３５０℃程度の
温度の熱処理後において、固定層３の磁化方向のピン止
め効果がより大きくなる。又Ｆｅ原子の一部をＣｏ、Ｎ
ｉ等で置換すると、ＭＲ素子の作製時や熱処理後におい
てより大きなピン止め磁界を有するＭＲ素子が得られ
る。
酸素（Ｏ）の原子組成比が概略１対１．２〜１．６とな
っているのが望ましい。Ｆｅ原子の一部をＡｌ、Ｔｉ、
Ｍｎ、Ｖ等で置換すると、１５０℃から３５０℃程度の
温度の熱処理後において、固定層３の磁化方向のピン止
め効果がより大きくなる。又Ｆｅ原子の一部をＣｏ、Ｎ
ｉ等で置換すると、ＭＲ素子の作製時や熱処理後におい
てより大きなピン止め磁界を有するＭＲ素子が得られ
る。
【００４７】上記において特にＭｎ、Ｃｏはより大きな
ＭＲ比を得るのに有効である。より大きなピン止め磁界
を得るのにはＣｏが特に有効である。より大きなピン止
め磁界を得るのに望ましい組成は、 （Ｆｅ1-xＭx）2Ｏ3（Ｍ＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃ
ｒ、Ｎｉ、Ｖ、０．０１≦ｘ≦０．４） である。
ＭＲ比を得るのに有効である。より大きなピン止め磁界
を得るのにはＣｏが特に有効である。より大きなピン止
め磁界を得るのに望ましい組成は、 （Ｆｅ1-xＭx）2Ｏ3（Ｍ＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃ
ｒ、Ｎｉ、Ｖ、０．０１≦ｘ≦０．４） である。
【００４８】ｘが小さすぎると効果がないし、あまり大
きくすると、かえってピン止め効果が低下したりして良
くない。また、Ｆｅ原子を上記したＡｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、
Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｖ以外の他の元素で置換するとフェ
リ磁性体となり、Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層に自発磁化を発生させ
るので、問題がある。
きくすると、かえってピン止め効果が低下したりして良
くない。また、Ｆｅ原子を上記したＡｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、
Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｖ以外の他の元素で置換するとフェ
リ磁性体となり、Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層に自発磁化を発生させ
るので、問題がある。
【００４９】Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層２の厚さがあまり薄すぎる
と固定層３の磁化方向のピン止め効果が弱くなるため、
Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層２の厚さは少なくとも５ｎｍ以上は必要
である。また、Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層２の厚さが厚すぎると表
面があれて、自由層５と固定層３との間に磁気的な結合
が発生しやすくなるので、Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層２の厚さは１
００ｎｍ以下、望ましくは５０ｎｍ以下とするのがよ
い。この条件は特にデュアル構造のＭＲ素子の場合に重
要である。
と固定層３の磁化方向のピン止め効果が弱くなるため、
Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層２の厚さは少なくとも５ｎｍ以上は必要
である。また、Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層２の厚さが厚すぎると表
面があれて、自由層５と固定層３との間に磁気的な結合
が発生しやすくなるので、Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層２の厚さは１
００ｎｍ以下、望ましくは５０ｎｍ以下とするのがよ
い。この条件は特にデュアル構造のＭＲ素子の場合に重
要である。
【００５０】なお、磁化回転抑制層は通常反強磁性体で
あるが、Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層２の役割としては、固定層３の
磁化方向を一定方向に固定できれば良く、磁化回転抑制
層の全体が完全な反強磁性体とならなくてもよい。例え
ば磁化回転抑制層の一部が弱い強磁性体、常磁性体、フ
ェリ磁性体となっても、固定層３の磁化方向の固定効果
が有ればよい。
あるが、Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層２の役割としては、固定層３の
磁化方向を一定方向に固定できれば良く、磁化回転抑制
層の全体が完全な反強磁性体とならなくてもよい。例え
ば磁化回転抑制層の一部が弱い強磁性体、常磁性体、フ
ェリ磁性体となっても、固定層３の磁化方向の固定効果
が有ればよい。
【００５１】通常、ＭＲヘッドの自由層５としては、Ｎ
ｉ−Ｃｏ−Ｆｅ合金が適している。Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ層
の原子組成比としては、ＮｉxＣｏyＦｅZ ０．６≦ｘ≦０．９ ０≦ｙ≦０．４ ０≦ｚ≦０．３ のＮｉ−ｒｉｃｈの軟磁性層、もしくは、Ｎｉx'Ｃｏy'
Ｆｅz' ０≦ｘ’≦０．４ ０．２≦ｙ’≦０．９５ ０≦ｚ’≦０．５ のＣｏ−ｒｉｃｈ層を用いるのが望ましい。これらの組
成の層はセンサーやＭＲヘッド用として要求される低磁
歪特性（１×１０-5）を有する。
ｉ−Ｃｏ−Ｆｅ合金が適している。Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅ層
の原子組成比としては、ＮｉxＣｏyＦｅZ ０．６≦ｘ≦０．９ ０≦ｙ≦０．４ ０≦ｚ≦０．３ のＮｉ−ｒｉｃｈの軟磁性層、もしくは、Ｎｉx'Ｃｏy'
Ｆｅz' ０≦ｘ’≦０．４ ０．２≦ｙ’≦０．９５ ０≦ｚ’≦０．５ のＣｏ−ｒｉｃｈ層を用いるのが望ましい。これらの組
成の層はセンサーやＭＲヘッド用として要求される低磁
歪特性（１×１０-5）を有する。
【００５２】また自由層５の他の材料としては、Ｃｏ−
Ｍｎ−Ｂ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ、Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚｒ、Ｃｏ−
Ｎｂ−Ｂ等のアモルファス層、あるいはこのアモルファ
ス層と上記のＮｉ−Ｃｏ−Ｆｅ層との積層膜でも良い。
Ｍｎ−Ｂ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ、Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚｒ、Ｃｏ−
Ｎｂ−Ｂ等のアモルファス層、あるいはこのアモルファ
ス層と上記のＮｉ−Ｃｏ−Ｆｅ層との積層膜でも良い。
【００５３】自由層５の厚さは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下
がよい。自由層５が厚いとシャント効果でＭＲ比が低下
する。自由層５が薄すぎると軟磁気特性が劣化する。よ
り望ましくは２ｎｍ以上７ｎｍ以下がよい。
がよい。自由層５が厚いとシャント効果でＭＲ比が低下
する。自由層５が薄すぎると軟磁気特性が劣化する。よ
り望ましくは２ｎｍ以上７ｎｍ以下がよい。
【００５４】固定層３としては、ＣｏまたはＣｏ−Ｆ
ｅ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ合金等の材料が優れている。特に
ＣｏまたはＣｏ−Ｆｅ合金が大きなＭＲ比を得るのに良
い。又大きな交換結合を得るにはＮｉ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｆ
ｅ−Ｃｏ系が望ましい。従ってＦｅ−Ｍ−Ｏ層２との界
面にはＮｉ系膜を、Ｃｕ等の非磁性層４との界面にはＣ
ｏ系膜を用いるのが望ましい。
ｅ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ合金等の材料が優れている。特に
ＣｏまたはＣｏ−Ｆｅ合金が大きなＭＲ比を得るのに良
い。又大きな交換結合を得るにはＮｉ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｆ
ｅ−Ｃｏ系が望ましい。従ってＦｅ−Ｍ−Ｏ層２との界
面にはＮｉ系膜を、Ｃｕ等の非磁性層４との界面にはＣ
ｏ系膜を用いるのが望ましい。
【００５５】固定層３の厚みは１ｎｍ以上１０ｎｍ以下
がよい。固定層３が厚すぎても薄すぎてもＭＲ比が低下
する。より望ましくは１ｎｍ以上５ｎｍ以下とするのが
よい。
がよい。固定層３が厚すぎても薄すぎてもＭＲ比が低下
する。より望ましくは１ｎｍ以上５ｎｍ以下とするのが
よい。
【００５６】固定層３には非磁性層４を介して反強磁性
的に交換結合した２つの磁性層より成る多層膜を用いて
も良い。具体的にはＣｏ／Ｒｕ／Ｃｏがその一例として
あげられる。ただしこの時Ｒｕの厚みは２つのＣｏが反
強磁性的に交換結合する厚みとする必要があり、この場
合は約０．６ｎｍである。通常のＭＲ素子ではＭＲ素子
が極めて小さくなった場合固定層３の端面に発生する磁
極により自由層５に好ましくないバイアス磁界が印加さ
れる問題がある。固定層３を反強磁性的に交換結合した
２つの磁性層よりなる構成とすることにより、バイアス
磁界は自由層５には印加されず、上記の問題が解決され
る。
的に交換結合した２つの磁性層より成る多層膜を用いて
も良い。具体的にはＣｏ／Ｒｕ／Ｃｏがその一例として
あげられる。ただしこの時Ｒｕの厚みは２つのＣｏが反
強磁性的に交換結合する厚みとする必要があり、この場
合は約０．６ｎｍである。通常のＭＲ素子ではＭＲ素子
が極めて小さくなった場合固定層３の端面に発生する磁
極により自由層５に好ましくないバイアス磁界が印加さ
れる問題がある。固定層３を反強磁性的に交換結合した
２つの磁性層よりなる構成とすることにより、バイアス
磁界は自由層５には印加されず、上記の問題が解決され
る。
【００５７】自由層５と固定層３との間の非磁性層４と
しては、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕなどがあるが、特にＣ
ｕが優れている。非磁性層４の厚みは、強磁性体層（固
定層３と自由層５）間の相互作用を弱くするために少な
くとも０．９ｎｍ以上は必要である。また非磁性層４が
厚くなるとＭＲ比が低下してしまうので、非磁性層４の
厚みは１０ｎｍ以下、望ましくは３ｎｍ以下とするべき
である。
しては、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕなどがあるが、特にＣ
ｕが優れている。非磁性層４の厚みは、強磁性体層（固
定層３と自由層５）間の相互作用を弱くするために少な
くとも０．９ｎｍ以上は必要である。また非磁性層４が
厚くなるとＭＲ比が低下してしまうので、非磁性層４の
厚みは１０ｎｍ以下、望ましくは３ｎｍ以下とするべき
である。
【００５８】また、ＭＲ比を更に大きくするために、強
磁性体層（固定層３または自由層５）と非磁性層４の界
面に界面磁性層を挿入するのも有効である。界面磁性層
が厚いと、ＭＲ比の磁界感度が低下するので、界面磁性
層の厚みは２ｎｍ以下、望ましくは１．８ｎｍ以下とす
る必要がある。またこの界面磁性層が有効に働くために
は、少なくとも０．２ｎｍ上の厚みは必要であり、望ま
しくは０．８ｎｍ以上の厚みがよい。界面磁性層の材料
としては、ＣｏまたはＣｏ高濃度のＣｏ−Ｆｅ合金が優
れている。
磁性体層（固定層３または自由層５）と非磁性層４の界
面に界面磁性層を挿入するのも有効である。界面磁性層
が厚いと、ＭＲ比の磁界感度が低下するので、界面磁性
層の厚みは２ｎｍ以下、望ましくは１．８ｎｍ以下とす
る必要がある。またこの界面磁性層が有効に働くために
は、少なくとも０．２ｎｍ上の厚みは必要であり、望ま
しくは０．８ｎｍ以上の厚みがよい。界面磁性層の材料
としては、ＣｏまたはＣｏ高濃度のＣｏ−Ｆｅ合金が優
れている。
【００５９】基板１としては、ガラス、ＭｇＯ、Ｓｉ、
Ａ１2Ｏ3−ＴｉＣ基板等表面の比較的平滑なものを用い
る。ＭＲヘッドを作製する場合には、Ａ１2Ｏ3−ＴｉＣ
基板が適している。
Ａ１2Ｏ3−ＴｉＣ基板等表面の比較的平滑なものを用い
る。ＭＲヘッドを作製する場合には、Ａ１2Ｏ3−ＴｉＣ
基板が適している。
【００６０】また、ＭＲ比を更に大きくする方法の一つ
としては、自由層５の上に更に金属反射層を形成するの
もよい。金属反射膜の材料としては、Ａｇ、Ａｕなどが
優れている。
としては、自由層５の上に更に金属反射層を形成するの
もよい。金属反射膜の材料としては、Ａｇ、Ａｕなどが
優れている。
【００６１】金属反射層が厚すぎるとシャント効果でＭ
Ｒ比が低下するので、１０ｎｍ以下、望ましくは３ｎｍ
以下とするのがよい。また薄すぎると効果がないので少
なくとも０．５ｎｍ以上の厚み、望ましくは１ｎｍ以上
とするのがよい。
Ｒ比が低下するので、１０ｎｍ以下、望ましくは３ｎｍ
以下とするのがよい。また薄すぎると効果がないので少
なくとも０．５ｎｍ以上の厚み、望ましくは１ｎｍ以上
とするのがよい。
【００６２】以上、図２の場合には、Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層２
から順に積層する場合について述べたが、逆に基板上に
直接または下地層を介して自由層５／非磁性層４／固定
層３／Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層２の順に積層しても良い。この構
造は、図２の構成に比べるとピン止め効果はやや小さく
なるが、素子の構成によってはこのような構成が有効な
場合があり、ＭＲ素子として用いることが可能である。
から順に積層する場合について述べたが、逆に基板上に
直接または下地層を介して自由層５／非磁性層４／固定
層３／Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層２の順に積層しても良い。この構
造は、図２の構成に比べるとピン止め効果はやや小さく
なるが、素子の構成によってはこのような構成が有効な
場合があり、ＭＲ素子として用いることが可能である。
【００６３】また以上は通常のＭＲ素子の場合について
説明したが、更に大きなＭＲ比を得るためには図３に示
すようなデュアルスピンバルブの構成を有するＭＲ素子
３００もよい。この場合、最上層の磁化回転抑制層６と
してはＦｅ−Ｍ−Ｏ層またはＮｉＯあるいはこれらの複
合層（積層膜）を用いてもよい。望ましくはより大きな
ＭＲ比を得るためにはＦｅ−Ｍ−Ｏ層を用いるのが適当
である。ＭＲ素子の電極形成やＭＲヘッド形成の観点か
らはＦｅ−Ｍｎ、Ｎｉ−Ｍｎ、Ｐｄ−Ｍｎ、Ｐｔ−Ｍ
ｎ、Ｉｒ−Ｍｎ、Ｆｅ−ｌｒ等の金属反強磁性体を用い
るのが適当である。この中では熱安定性の観点からＰｔ
−Ｍｎが最もよい。ＰｔZＭｎ1-Z層の適当な組成として
は、原子組成比で、０．４≦ｚ≦０．６がよい。
説明したが、更に大きなＭＲ比を得るためには図３に示
すようなデュアルスピンバルブの構成を有するＭＲ素子
３００もよい。この場合、最上層の磁化回転抑制層６と
してはＦｅ−Ｍ−Ｏ層またはＮｉＯあるいはこれらの複
合層（積層膜）を用いてもよい。望ましくはより大きな
ＭＲ比を得るためにはＦｅ−Ｍ−Ｏ層を用いるのが適当
である。ＭＲ素子の電極形成やＭＲヘッド形成の観点か
らはＦｅ−Ｍｎ、Ｎｉ−Ｍｎ、Ｐｄ−Ｍｎ、Ｐｔ−Ｍ
ｎ、Ｉｒ−Ｍｎ、Ｆｅ−ｌｒ等の金属反強磁性体を用い
るのが適当である。この中では熱安定性の観点からＰｔ
−Ｍｎが最もよい。ＰｔZＭｎ1-Z層の適当な組成として
は、原子組成比で、０．４≦ｚ≦０．６がよい。
【００６４】一方、図３の構成例ではＦｅ−Ｍ−Ｏ層２
から構成する場合について説明したが、Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層
２と磁化回転抑制層６とを逆に構成してもよい。
から構成する場合について説明したが、Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層
２と磁化回転抑制層６とを逆に構成してもよい。
【００６５】上記においてＮｉＯとα−Ｆｅ2Ｏ3を用い
る場合は基板１上にＮｉＯを形成し、ＮｉＯ上にα−Ｆ
ｅ2Ｏ3を形成し、固定層３はα−Ｆｅ2Ｏ3によりピン止
めされているのが熱的安定性や膜の平坦性の観点から望
ましい。更にこの場合ＮｉＯ膜は１０ｎｍ程度で良い
が、α−Ｆｅ2Ｏ3膜はこれより厚いことが望ましい。
る場合は基板１上にＮｉＯを形成し、ＮｉＯ上にα−Ｆ
ｅ2Ｏ3を形成し、固定層３はα−Ｆｅ2Ｏ3によりピン止
めされているのが熱的安定性や膜の平坦性の観点から望
ましい。更にこの場合ＮｉＯ膜は１０ｎｍ程度で良い
が、α−Ｆｅ2Ｏ3膜はこれより厚いことが望ましい。
【００６６】なお以上述べた各層の形成方法としては、
スパッタリング法が適している。スパッタリング法とし
てはＤＣスパッタリング法、ＲＦスパッタリング法、イ
オンビームスパッタリング法などがあるが、いずれの方
法でも本発明のＭＲ素子を作製できる。
スパッタリング法が適している。スパッタリング法とし
てはＤＣスパッタリング法、ＲＦスパッタリング法、イ
オンビームスパッタリング法などがあるが、いずれの方
法でも本発明のＭＲ素子を作製できる。
【００６７】以上述べたような本発明のＭＲ素子を用い
て、ＭＲヘッドを構成することができる。図５にＭＲヘ
ッド３０の構成の一例を示す。図５を矢印Ａの方向から
見た図が、図４であり、点線Ｂで示した平面で切った断
面が図６に示してある。以下、図４を中心にして説明す
る。
て、ＭＲヘッドを構成することができる。図５にＭＲヘ
ッド３０の構成の一例を示す。図５を矢印Ａの方向から
見た図が、図４であり、点線Ｂで示した平面で切った断
面が図６に示してある。以下、図４を中心にして説明す
る。
【００６８】図４ではＭＲ素子部９は上部および下部の
シールドギャップ１４、１１に挟まれるように構成され
ている。シールドギャップ材としては、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ
Ｏ2等の絶縁膜が使われる。シールドギャップ１４、１
１の更に外側は上部および下部のシールド１５、１０が
あるがこれはＮｉ−Ｆｅ合金などの軟磁性膜が使われ
る。ＭＲ素子部９の磁区制御のためにＣｏ−Ｐｔ合金等
のハードバイアス部１２によるバイアス磁界を加える。
ここでは、バイアスの印加方法としてはハード膜を用い
る場合について説明したが、Ｆｅ−Ｍｎ等の反強磁性体
を用いた場合も同様である。ＭＲ素子部９はシールドキ
ャップ１１、１４によってシールド１０、１５等と絶縁
されており、リード部１３を介して電流を流すことによ
り、ＭＲ素子部９の抵抗変化を読みとる。
シールドギャップ１４、１１に挟まれるように構成され
ている。シールドギャップ材としては、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ
Ｏ2等の絶縁膜が使われる。シールドギャップ１４、１
１の更に外側は上部および下部のシールド１５、１０が
あるがこれはＮｉ−Ｆｅ合金などの軟磁性膜が使われ
る。ＭＲ素子部９の磁区制御のためにＣｏ−Ｐｔ合金等
のハードバイアス部１２によるバイアス磁界を加える。
ここでは、バイアスの印加方法としてはハード膜を用い
る場合について説明したが、Ｆｅ−Ｍｎ等の反強磁性体
を用いた場合も同様である。ＭＲ素子部９はシールドキ
ャップ１１、１４によってシールド１０、１５等と絶縁
されており、リード部１３を介して電流を流すことによ
り、ＭＲ素子部９の抵抗変化を読みとる。
【００６９】またＭＲヘッドは読みとり専用ヘッドなの
で、通常書き込み用の誘導型ヘッドと組み合わせて用い
られる。図６および図７には読みとりヘッド部３２だけ
でなく、書き込みヘッド部３１も併せて描かれている。
図４にさらに書き込みヘッド部３１を形成した場合の図
が、図７Ａである。書き込みヘッド部３１としては、上
部シールド１５上に記録ギャップ層４０を介して形成さ
れた上部コア１６がある。
で、通常書き込み用の誘導型ヘッドと組み合わせて用い
られる。図６および図７には読みとりヘッド部３２だけ
でなく、書き込みヘッド部３１も併せて描かれている。
図４にさらに書き込みヘッド部３１を形成した場合の図
が、図７Ａである。書き込みヘッド部３１としては、上
部シールド１５上に記録ギャップ層４０を介して形成さ
れた上部コア１６がある。
【００７０】なお、図７Ａでは従来のアバティッド接合
（ａｂｕｔｔｅｄ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）によるＭＲヘッ
ド構造について説明したが、高密度化による狭トラック
化に伴い、トラック幅４１の規制がより精密にできる、
図７Ｂに示したオーバーレイ（ｏｖｅｒｌａｉｄ）構造
を用いたＭＲヘッド構造も有効である。
（ａｂｕｔｔｅｄ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）によるＭＲヘッ
ド構造について説明したが、高密度化による狭トラック
化に伴い、トラック幅４１の規制がより精密にできる、
図７Ｂに示したオーバーレイ（ｏｖｅｒｌａｉｄ）構造
を用いたＭＲヘッド構造も有効である。
【００７１】次に、ＭＲヘッド５０の記録再生のメカニ
ズムを図６を用いて説明する。図６に示すように、記録
する際には、コイル１７に流した電流により発生した磁
束が、上部コア１６と上部シールド１５との間より漏
れ、磁気ディスク２１に記録することができる。ＭＲヘ
ッド３０は、ディスク２１に対して相対的に矢印ｃの方
向に進むので、コイル１７に流す電流を反転させること
により、記録磁化の方向２３を反転させることができ
る。また、高密度化に伴い、記録長２２が短くなるの
で、それにともない記録キャップ長１９を小さくする必
要がある。
ズムを図６を用いて説明する。図６に示すように、記録
する際には、コイル１７に流した電流により発生した磁
束が、上部コア１６と上部シールド１５との間より漏
れ、磁気ディスク２１に記録することができる。ＭＲヘ
ッド３０は、ディスク２１に対して相対的に矢印ｃの方
向に進むので、コイル１７に流す電流を反転させること
により、記録磁化の方向２３を反転させることができ
る。また、高密度化に伴い、記録長２２が短くなるの
で、それにともない記録キャップ長１９を小さくする必
要がある。
【００７２】再生する場合には、磁気ディスク２１の記
録磁化部から漏れた磁束２４が、シールド１０、１５に
挟まれたＭＲ素子部９に作用して、ＭＲ素子部９の抵抗
を変化させる。ＭＲ素子部９には、リード部１３を介し
て電流が流れているので、抵抗の変化を電圧の変化（出
力）として読みとることができる。
録磁化部から漏れた磁束２４が、シールド１０、１５に
挟まれたＭＲ素子部９に作用して、ＭＲ素子部９の抵抗
を変化させる。ＭＲ素子部９には、リード部１３を介し
て電流が流れているので、抵抗の変化を電圧の変化（出
力）として読みとることができる。
【００７３】図８は、本発明のＭＲ素子を用いたヨーク
型ヘッドの構成を示す。ヨーク型ヘッド８０は、ＭＲ素
子部９とヨーク部８１と絶縁膜部８２と記録ポール部１
８と巻き線部８３とを備えている。ヨーク部８１と記録
ポール部１８とは記録再生ギャップ２０を形成してい
る。
型ヘッドの構成を示す。ヨーク型ヘッド８０は、ＭＲ素
子部９とヨーク部８１と絶縁膜部８２と記録ポール部１
８と巻き線部８３とを備えている。ヨーク部８１と記録
ポール部１８とは記録再生ギャップ２０を形成してい
る。
【００７４】次に、ＭＲヘッドの製造方法は概略、図９
のように説明できる。
のように説明できる。
【００７５】すなわち、図４に示すように、まず、基板
上に適当な処理を施した後、下部シールド膜１０を形成
する（Ｓ８０１）。さらに、下部シールドギャップ１１
を形成した後（Ｓ８０２）、ＭＲ素子部９を形成する
（Ｓ８０３）。次に、ＭＲ索子部９をパターニングした
後（Ｓ８０４）、ハードバイアス部１２、リード部１３
を形成する（Ｓ８０５、Ｓ８０６）。次に上部シールド
ギャップ１４、上部シールド１５を形成する（Ｓ８０
７、Ｓ８０８）。この後、図７Ａに示すような書き込み
ヘッド部３１を形成して、ＭＲヘッド３０が完成する
（Ｓ８０９）。
上に適当な処理を施した後、下部シールド膜１０を形成
する（Ｓ８０１）。さらに、下部シールドギャップ１１
を形成した後（Ｓ８０２）、ＭＲ素子部９を形成する
（Ｓ８０３）。次に、ＭＲ索子部９をパターニングした
後（Ｓ８０４）、ハードバイアス部１２、リード部１３
を形成する（Ｓ８０５、Ｓ８０６）。次に上部シールド
ギャップ１４、上部シールド１５を形成する（Ｓ８０
７、Ｓ８０８）。この後、図７Ａに示すような書き込み
ヘッド部３１を形成して、ＭＲヘッド３０が完成する
（Ｓ８０９）。
【００７６】図１０を参照して、Ｓ８０３で説明したＭ
Ｒ素子部９の製造方法をさらに詳しく説明する。図２に
示すように非磁性基板１上にＦｅ−Ｍ−Ｏより成るター
ゲットをスパッタリングすることにより、Ｆｅ−Ｍ−Ｏ
層２が形成される（Ｓ９０１）。次に、Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層
２上に、固定層３、非磁性層４および自由層５が順次積
層され、ＭＲ素子部９が形成される（Ｓ９０２）。
Ｒ素子部９の製造方法をさらに詳しく説明する。図２に
示すように非磁性基板１上にＦｅ−Ｍ−Ｏより成るター
ゲットをスパッタリングすることにより、Ｆｅ−Ｍ−Ｏ
層２が形成される（Ｓ９０１）。次に、Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層
２上に、固定層３、非磁性層４および自由層５が順次積
層され、ＭＲ素子部９が形成される（Ｓ９０２）。
【００７７】なお、図３に示すＭＲ素子３００を製造す
る場合は、自由層５上にさらに非磁性層４、固定層３お
よび磁化回転抑制層６が順次積層され、ＭＲ素子部が形
成される。
る場合は、自由層５上にさらに非磁性層４、固定層３お
よび磁化回転抑制層６が順次積層され、ＭＲ素子部が形
成される。
【００７８】将来のハードディスクドライブの高密度化
を考慮すると、記録波長を短くする必要性があり、その
ためには図４に示したシールド間の距離ｄ（図６の距離
１８）を短くする必要がある。そのためには図４から明
らかな様に、ＭＲ素子部９を薄くする必要があり、反強
磁性体層を除いたＭＲ素子部９の膜厚は少なくとも２０
ｎｍ以下とするのが望ましい。また本発明に係る反強磁
性体であるＦｅ−Ｍ−Ｏ層２は絶縁体なので、絶縁体の
一部として図４でシールドギャップ１１の一部として存
在する場合には、厚みに関する制限は少ない。しかし、
Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層２がＭＲ素子部９の一部として存在する
場合、なるべく薄いのが望ましく、４０ｎｍ以下、望ま
しくは２０ｎｍ以下とするべきである。
を考慮すると、記録波長を短くする必要性があり、その
ためには図４に示したシールド間の距離ｄ（図６の距離
１８）を短くする必要がある。そのためには図４から明
らかな様に、ＭＲ素子部９を薄くする必要があり、反強
磁性体層を除いたＭＲ素子部９の膜厚は少なくとも２０
ｎｍ以下とするのが望ましい。また本発明に係る反強磁
性体であるＦｅ−Ｍ−Ｏ層２は絶縁体なので、絶縁体の
一部として図４でシールドギャップ１１の一部として存
在する場合には、厚みに関する制限は少ない。しかし、
Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層２がＭＲ素子部９の一部として存在する
場合、なるべく薄いのが望ましく、４０ｎｍ以下、望ま
しくは２０ｎｍ以下とするべきである。
【００７９】またＭＲ素子部９においては、軟磁性膜の
磁化反転時にバルクハウゼンノイズの発生を押さえるた
めに、図２、３の自由層５の磁化容易軸は、検知すべき
信号磁界方向に概略垂直となるように構成されているの
がよい。
磁化反転時にバルクハウゼンノイズの発生を押さえるた
めに、図２、３の自由層５の磁化容易軸は、検知すべき
信号磁界方向に概略垂直となるように構成されているの
がよい。
【００８０】
【実施例】本発明の交換結合膜、ＭＲ素子およびＭＲヘ
ッドについて以下具体的な実施例を用いて説明する。
ッドについて以下具体的な実施例を用いて説明する。
【００８１】（実施例１）実施例１に示すような交換結
合膜の作製には、多元スパッタリング装置を用いた。タ
ーゲットには、Ｆｅ2Ｏ3およびＣｏ0.9Ｆｅ0.1を用い
た。Ｆｅ2Ｏ3ターゲットの上にＴｉ2Ｏ3のチップを置き
（Ｆｅ1-XＴｉX）2Ｏ3膜を形成した。
合膜の作製には、多元スパッタリング装置を用いた。タ
ーゲットには、Ｆｅ2Ｏ3およびＣｏ0.9Ｆｅ0.1を用い
た。Ｆｅ2Ｏ3ターゲットの上にＴｉ2Ｏ3のチップを置き
（Ｆｅ1-XＴｉX）2Ｏ3膜を形成した。
【００８２】真空チャンバー内を１×１０-8Ｔｏｒｒ以
下まで排気した後、Ａｒガスを約０．８ｍＴｏｒｒにな
るように流しながら、ガラス基板上に、スパッタリング
法を用いて図１の構成の交換結合膜１００を作製した。
各層の厚み等の試料の詳細は以下に示す。ここで、かっ
こ内は各層の厚みをｎｍ単位で示している。カソードと
しては、Ｆｅ2Ｏ3の場合にはｒｆカソードを用い、その
他の場合にはＤＣカソードを用いた。
下まで排気した後、Ａｒガスを約０．８ｍＴｏｒｒにな
るように流しながら、ガラス基板上に、スパッタリング
法を用いて図１の構成の交換結合膜１００を作製した。
各層の厚み等の試料の詳細は以下に示す。ここで、かっ
こ内は各層の厚みをｎｍ単位で示している。カソードと
しては、Ｆｅ2Ｏ3の場合にはｒｆカソードを用い、その
他の場合にはＤＣカソードを用いた。
【００８３】作製した交換結合膜を、真空中約８０ｋＡ
／ｍ（１ｋＯｅ）の磁界を印加しながら２５０℃の温度
に１時間保持した。その後、室温で、振動試料型磁力計
を用い、磁化曲線を測定した。
／ｍ（１ｋＯｅ）の磁界を印加しながら２５０℃の温度
に１時間保持した。その後、室温で、振動試料型磁力計
を用い、磁化曲線を測定した。
【００８４】Ａ１：（Ｆｅ1-XＴｉX）2Ｏ3（５０）／Ｃ
ｏ0.9Ｆｅ0.1（１０）測定された磁化曲線の形状を模式
的に図１１に示す。磁化回転抑制層の（Ｆｅ 1-XＴｉX）
2Ｏ3層は殆ど磁化がないので、Ｃｏ0.9Ｆｅ0.1は交換結
合膜１００の磁化曲線を見ていることになる。図１１の
磁化曲線では原点より重心がシフトしているがこのシフ
ト量をＨｕａとする。シフト量Ｈｕａは、交換バイアス
の強さを表している。また、磁化曲線の印加磁界軸との
交点の幅の半分で、シフト量Ｈｃを定義する。シフト量
Ｈｃも、酸化物の磁化回転抑制層を用いた場合には交換
バイアス磁界により大きくなる傾向がある。
ｏ0.9Ｆｅ0.1（１０）測定された磁化曲線の形状を模式
的に図１１に示す。磁化回転抑制層の（Ｆｅ 1-XＴｉX）
2Ｏ3層は殆ど磁化がないので、Ｃｏ0.9Ｆｅ0.1は交換結
合膜１００の磁化曲線を見ていることになる。図１１の
磁化曲線では原点より重心がシフトしているがこのシフ
ト量をＨｕａとする。シフト量Ｈｕａは、交換バイアス
の強さを表している。また、磁化曲線の印加磁界軸との
交点の幅の半分で、シフト量Ｈｃを定義する。シフト量
Ｈｃも、酸化物の磁化回転抑制層を用いた場合には交換
バイアス磁界により大きくなる傾向がある。
【００８５】交換結合膜１００の磁化曲線より求めたＨ
ｕａおよびＨｃの値を図１２に示す。横軸のｘは、（Ｆ
ｅ1-xＭx）2Ｏ3における原子組成比ｘを示す。しかも、
Ｍ＝Ｔｉである。
ｕａおよびＨｃの値を図１２に示す。横軸のｘは、（Ｆ
ｅ1-xＭx）2Ｏ3における原子組成比ｘを示す。しかも、
Ｍ＝Ｔｉである。
【００８６】図１２より、Ｔｉを導入することにより、
Ｈｕａが増大していることがわかる。これはＴｉの導入
により、比較的低温の熱処理でも、一方向異方性が誘起
されるようになったことを意味している。ただし、Ｔｉ
を過度に導入すると逆にＨｕａは低下している。
Ｈｕａが増大していることがわかる。これはＴｉの導入
により、比較的低温の熱処理でも、一方向異方性が誘起
されるようになったことを意味している。ただし、Ｔｉ
を過度に導入すると逆にＨｕａは低下している。
【００８７】又、以上は（Ｆｅ1-XＴｉX）2Ｏ3膜の製膜
方法として、Ｆｅ2Ｏ3ターゲットの上にＴｉ2Ｏ3のチッ
プを置く場合について説明したが、合金ターゲットを用
いることも可能である。又、ＴｉのチップをＦｅ2Ｏ3タ
ーゲットの上におく方法でもよい。ただしこの場合に
は、原子組成比（Ｆｅ＋Ｔｉ）／Ｏが概略１／１．２〜
１／１．６となるように、スパッタガスとしてＡｒガス
だけでなく酸素ガスを混ぜるなどして、とくに注意する
必要がある。
方法として、Ｆｅ2Ｏ3ターゲットの上にＴｉ2Ｏ3のチッ
プを置く場合について説明したが、合金ターゲットを用
いることも可能である。又、ＴｉのチップをＦｅ2Ｏ3タ
ーゲットの上におく方法でもよい。ただしこの場合に
は、原子組成比（Ｆｅ＋Ｔｉ）／Ｏが概略１／１．２〜
１／１．６となるように、スパッタガスとしてＡｒガス
だけでなく酸素ガスを混ぜるなどして、とくに注意する
必要がある。
【００８８】図１１で、ｘ＞０．４の組成領域でＨｕ
ａ、Ｈｃともに大きく低下しているがこの原因の一つ
は、（Ｆｅ1-XＴｉX）2Ｏ3層に磁化が発生し、フェリ磁
性体となっている可能性がある。
ａ、Ｈｃともに大きく低下しているがこの原因の一つ
は、（Ｆｅ1-XＴｉX）2Ｏ3層に磁化が発生し、フェリ磁
性体となっている可能性がある。
【００８９】原子組成比（Ｆｅ＋Ｔｉ）／Ｏが１／１．
２〜１／１．６からずれている場合も磁化が発生する可
能性があり、この時にもＨｕａが低下する。また、（Ｆ
ｅ1-XＴｉX）2Ｏ3膜が磁化を持つと、そこから磁束が発
生し、交換結合膜１００の利用に支障を来すことがあ
る。
２〜１／１．６からずれている場合も磁化が発生する可
能性があり、この時にもＨｕａが低下する。また、（Ｆ
ｅ1-XＴｉX）2Ｏ3膜が磁化を持つと、そこから磁束が発
生し、交換結合膜１００の利用に支障を来すことがあ
る。
【００９０】以上はＴｉを置換元素として添加した場合
について説明したが、α−Ｆｅ2Ｏ3膜のＦｅ原子をＡ
ｌ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｖ等で置換した膜の試料
Ａ２も同様に作製した。また熱処理もＴｉの場合と同様
に行った。
について説明したが、α−Ｆｅ2Ｏ3膜のＦｅ原子をＡ
ｌ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｖ等で置換した膜の試料
Ａ２も同様に作製した。また熱処理もＴｉの場合と同様
に行った。
【００９１】Ａ２：（Ｆｅ0.9Ｍ0.1）2Ｏ3（５０）／Ｃ
ｏ0.9Ｆｅ0.1（１０） この交換結合膜のＨｕａおよびＨｃの値をＡｌと同様に
して評価した。その結果を、（表１）に示す。
ｏ0.9Ｆｅ0.1（１０） この交換結合膜のＨｕａおよびＨｃの値をＡｌと同様に
して評価した。その結果を、（表１）に示す。
【００９２】
【表１】
【００９３】（表１）に示すように、Ｆｅ2Ｏ3膜のＦｅ
原子をＡｌ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｖ等で置換する
ことにより、Ｈｕａが増加していることがわかる。
原子をＡｌ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｖ等で置換する
ことにより、Ｈｕａが増加していることがわかる。
【００９４】また、同様にして、比較例として、Ｆｅ2
Ｏ3膜のＦｅ原子をＳｎ、Ｓｂ、Ｇｅで置換した交換結
合膜１００を作成した。ただしこの場合も（Ｆｅ＋Ｍ）
／Ｏ＝１／１．２〜１．６（ＭはＳｎ、Ｓｂ、Ｇｅの内
いすれか）となるように組成を調整した。
Ｏ3膜のＦｅ原子をＳｎ、Ｓｂ、Ｇｅで置換した交換結
合膜１００を作成した。ただしこの場合も（Ｆｅ＋Ｍ）
／Ｏ＝１／１．２〜１．６（ＭはＳｎ、Ｓｂ、Ｇｅの内
いすれか）となるように組成を調整した。
【００９５】この結果、Ｈｕａは増加せず、Ｈｃが低下
しただけで、固定層である強磁性体層３のピン止め効果
は低下した。
しただけで、固定層である強磁性体層３のピン止め効果
は低下した。
【００９６】（実施例２） 実施例１と同様に、多元スパッタリング装置を用い、図
２に示すようなＭＲ素子を作製した。基板１としてＳｉ
基板を用い、磁化回転制御層としてＦｅ−Ａｌ−Ｏ層
２、固定層３の強磁性層としてＣｏ、非磁性層４として
Ｃｕ、自由層５としてＮｉ0.58Ｆｅ0.20Ｃｏ0.12を用い
た。この場合、Ｆｅ−Ａｌ−Ｏ層の原子組成比として
は、Ａｌ／（Ｆｅ＋Ａｌ）＝０．０５／１とし、概略
（Ｆｅ＋Ａｌ）／Ｏ＝１／１．２〜１／１．６となるよ
うにした。各層の厚み等は以下のようにした。
２に示すようなＭＲ素子を作製した。基板１としてＳｉ
基板を用い、磁化回転制御層としてＦｅ−Ａｌ−Ｏ層
２、固定層３の強磁性層としてＣｏ、非磁性層４として
Ｃｕ、自由層５としてＮｉ0.58Ｆｅ0.20Ｃｏ0.12を用い
た。この場合、Ｆｅ−Ａｌ−Ｏ層の原子組成比として
は、Ａｌ／（Ｆｅ＋Ａｌ）＝０．０５／１とし、概略
（Ｆｅ＋Ａｌ）／Ｏ＝１／１．２〜１／１．６となるよ
うにした。各層の厚み等は以下のようにした。
【００９７】Ｂ１：Ｆｅ−Ａｌ−Ｏ（３５）／Ｃｏ
（２）／Ｃｕ（２）／Ｎｉ0.68Ｆｅ0.20Ｃｏ0.12（５） このようにして作製したＭＲ素子を実施例１と同様の方
法で、２５０℃で３０分熱処理した。
（２）／Ｃｕ（２）／Ｎｉ0.68Ｆｅ0.20Ｃｏ0.12（５） このようにして作製したＭＲ素子を実施例１と同様の方
法で、２５０℃で３０分熱処理した。
【００９８】このようにして作製したＭＲ素子Ｂ１のＭ
Ｒ特性を室温で最高４０ｋＡ／ｍの磁界を印加して、直
流４端子法で評価した。その結果を表２に示す。比較の
ために、Ｆｅ−Ａｌ−Ｏ層の代わりにＦｅ2Ｏ3層を用
い、全く同様にして作成したＭＲ素子の試料Ｂ０も、同
様の方法でＭＲ特性を評価した。
Ｒ特性を室温で最高４０ｋＡ／ｍの磁界を印加して、直
流４端子法で評価した。その結果を表２に示す。比較の
ために、Ｆｅ−Ａｌ−Ｏ層の代わりにＦｅ2Ｏ3層を用
い、全く同様にして作成したＭＲ素子の試料Ｂ０も、同
様の方法でＭＲ特性を評価した。
【００９９】
【表２】
【０１００】（表２）の試料のＭＲ曲線は、概略、図１
３に示すような形となる。図１３で最初マイナス側に大
きな磁界を印加すると自由層５と固定層３の磁化方向は
ともに揃った方向を向く（ａ）。これより次第に磁界を
減少させていき、＋側に反転すると、まず自由層５の磁
化方向が反転し、抵抗が上昇する（ｂ）。更に外部磁界
を増加させると、今度は固定層３の磁化方向も反転し、
（ｃ）の状態となり、抵抗は低下し、もとのレベルとな
る。この反転磁界をＨｐとし、上記の試料について測定
した結果を表２にＭＲ比と併せて示す。
３に示すような形となる。図１３で最初マイナス側に大
きな磁界を印加すると自由層５と固定層３の磁化方向は
ともに揃った方向を向く（ａ）。これより次第に磁界を
減少させていき、＋側に反転すると、まず自由層５の磁
化方向が反転し、抵抗が上昇する（ｂ）。更に外部磁界
を増加させると、今度は固定層３の磁化方向も反転し、
（ｃ）の状態となり、抵抗は低下し、もとのレベルとな
る。この反転磁界をＨｐとし、上記の試料について測定
した結果を表２にＭＲ比と併せて示す。
【０１０１】（表２）の結果より、本発明の試料Ｂ１は
従来例の試料Ｂ０に比べて、ＭＲ比の点では遜色なく、
かつ高いピン止め磁界ＨＰを有していることがわかる。
従来例の試料Ｂ０に比べて、ＭＲ比の点では遜色なく、
かつ高いピン止め磁界ＨＰを有していることがわかる。
【０１０２】また、試料Ｂ１と全く同様にして、自由層
５が非磁性層４を介した複数の磁性層からなる試料Ｂ２
を作成する。
５が非磁性層４を介した複数の磁性層からなる試料Ｂ２
を作成する。
【０１０３】Ｂ２：Ｆｅ−Ａｌ−Ｏ（３５）／Ｃｏ
（２）／Ｃｕ（２）／Ｎｉ0.68Ｆｅ0.20Ｃｏ0.12（２）
／Ｃｕ（１）／Ｎｉ0.68Ｆｅ0.20Ｃｏ0.12（２） 試料Ｂ２を試料Ｂ１と同様の方法にて評価した。その結
果、本発明の試料Ｂ２は、試料Ｂ１に比べてＭＲ比やＨ
ｐは殆ど変化がないが、自由層５の軟磁気特性が改善さ
れ、軟磁性層の保磁力が、約８００Ａ／ｍから４００Ａ
／ｍまで下がった。このように、自由層５を非磁性層４
を介して積層された２層以上の磁性層から構成すること
により、自由層５の軟磁気特性を改善し、ＭＲ素子の磁
界感度を向上させることができる。
（２）／Ｃｕ（２）／Ｎｉ0.68Ｆｅ0.20Ｃｏ0.12（２）
／Ｃｕ（１）／Ｎｉ0.68Ｆｅ0.20Ｃｏ0.12（２） 試料Ｂ２を試料Ｂ１と同様の方法にて評価した。その結
果、本発明の試料Ｂ２は、試料Ｂ１に比べてＭＲ比やＨ
ｐは殆ど変化がないが、自由層５の軟磁気特性が改善さ
れ、軟磁性層の保磁力が、約８００Ａ／ｍから４００Ａ
／ｍまで下がった。このように、自由層５を非磁性層４
を介して積層された２層以上の磁性層から構成すること
により、自由層５の軟磁気特性を改善し、ＭＲ素子の磁
界感度を向上させることができる。
【０１０４】また試料Ｂ１と全く同様にして、固定層３
としてＣｏ（２）のかわりに反強磁性交換結合したＣｏ
（２）／Ｒｕ（０．６）／Ｃｏ（２）を用いたＢ３：Ｆ
ｅ−Ａｌ−Ｏ（３５）／Ｃｏ（２）／Ｒｕ（０．６）／
Ｃｏ（２）／Ｎｉ0.68Ｆｅ0.20Ｃｏ0.12（５） を作製し、試料Ｂ１と同様の方法にて評価した。この本
発明の試料Ｂ３は試料Ｂ１に比べてＭＲ比は２．１％低
下したが、Ｈｐは４０ｋＡ／ｍ以上となり、かつ固定層
３の端面に発生する磁極による自由層５へのバイアスの
影響がまったく無いことがわかった。
としてＣｏ（２）のかわりに反強磁性交換結合したＣｏ
（２）／Ｒｕ（０．６）／Ｃｏ（２）を用いたＢ３：Ｆ
ｅ−Ａｌ−Ｏ（３５）／Ｃｏ（２）／Ｒｕ（０．６）／
Ｃｏ（２）／Ｎｉ0.68Ｆｅ0.20Ｃｏ0.12（５） を作製し、試料Ｂ１と同様の方法にて評価した。この本
発明の試料Ｂ３は試料Ｂ１に比べてＭＲ比は２．１％低
下したが、Ｈｐは４０ｋＡ／ｍ以上となり、かつ固定層
３の端面に発生する磁極による自由層５へのバイアスの
影響がまったく無いことがわかった。
【０１０５】次に本発明の試料Ｂ１および比較例の試料
Ｂ０をＭＲ素子９を用いて、図５に示すようなＭＲヘッ
ド３０を構成して、特性を評価した。この場合、基板と
してはＡｌ2Ｏ3−ＴｉＣ基板を用い、シールド１０、１
５材にはＮｉ0.8Ｆｅ0.2合金を用い、シールドギャップ
１１、１４にはＡｌ2Ｏ3を用いた。またハードバイアス
部１２にはＣｏ−Ｐｔ合金を用い、リード部１３をＡｕ
で構成した。また、自由層５の磁化容易方向が検知すべ
き信号磁界方向と垂直になるように、固定層３の磁化容
易軸の方向が検知すべき信号磁界方向と平行になるよう
に磁性層（自由層５および固定層３）に異方性を付与し
た。この方法は、ＭＲ素子を作成後、まず、磁界中２７
０℃で熱処理して、固定層３の磁化容易軸の方向を規定
した後、更に、１８０℃で熱処理して、自由層５の磁化
容易軸の方向を規定して行った。
Ｂ０をＭＲ素子９を用いて、図５に示すようなＭＲヘッ
ド３０を構成して、特性を評価した。この場合、基板と
してはＡｌ2Ｏ3−ＴｉＣ基板を用い、シールド１０、１
５材にはＮｉ0.8Ｆｅ0.2合金を用い、シールドギャップ
１１、１４にはＡｌ2Ｏ3を用いた。またハードバイアス
部１２にはＣｏ−Ｐｔ合金を用い、リード部１３をＡｕ
で構成した。また、自由層５の磁化容易方向が検知すべ
き信号磁界方向と垂直になるように、固定層３の磁化容
易軸の方向が検知すべき信号磁界方向と平行になるよう
に磁性層（自由層５および固定層３）に異方性を付与し
た。この方法は、ＭＲ素子を作成後、まず、磁界中２７
０℃で熱処理して、固定層３の磁化容易軸の方向を規定
した後、更に、１８０℃で熱処理して、自由層５の磁化
容易軸の方向を規定して行った。
【０１０６】これらのＭＲヘッドに、センス電流として
直流電流を流し、約３ｋＡ／ｍの交流信号磁界を印加し
て両ヘッドの出力を評価した。その結果、本発明の試料
Ｂ１のＭＲ素子を用いたＭＲヘッドの出力は、試料Ｂ０
のＭＲ素子を用いた従来のＭＲヘッドとほぼ同等であっ
た。ただし、測定中１５ｋＡ／ｍの直流磁界をいったん
印加して取り除くと、比較例の試料Ｂ０を用いたＭＲヘ
ッドは出力が不安定になったのに対し、本発明のＢ１を
用いた磁気ヘッドは直流磁界印加後も出力が安定であっ
た。
直流電流を流し、約３ｋＡ／ｍの交流信号磁界を印加し
て両ヘッドの出力を評価した。その結果、本発明の試料
Ｂ１のＭＲ素子を用いたＭＲヘッドの出力は、試料Ｂ０
のＭＲ素子を用いた従来のＭＲヘッドとほぼ同等であっ
た。ただし、測定中１５ｋＡ／ｍの直流磁界をいったん
印加して取り除くと、比較例の試料Ｂ０を用いたＭＲヘ
ッドは出力が不安定になったのに対し、本発明のＢ１を
用いた磁気ヘッドは直流磁界印加後も出力が安定であっ
た。
【０１０７】（実施例３）実施例２と同様の方法で、図
２の構成のＭＲ素子２００を作成した。ただし、Ａｌ／
（Ｆｅ＋Ａｌ）＝０．１／１、Ｔｉ／（Ｆｅ＋Ｔｉ）＝
０．１／１、Ｍｎ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）＝０．２／１、Ｃｒ
／（Ｆｅ＋Ｃｏ）＝０．２／１、Ｃｒ／（Ｆｅ＋Ｃｒ）
＝０．１／１とした。この場合、磁化回転抑制層とし
て、以下に示すような複合タイプのものも作成した。最
後に付けたＣｕ層は酸化防止膜である。 Ｃ１：Ｆｅ−Ａｌ−Ｏ（２０）／Ｃｏ0.85Ｆｅ
0.15（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（５）／Ｃｕ（１） Ｃ２：Ｆｅ−Ｃｏ−Ｏ（２０）／Ｃｏ0.85Ｆｅ
0.15（２）／Ｃｕ（２．２）／Ｃｏ0.85Ｆｅ0.15（１）
／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2／Ｃｕ（１） Ｃ３：Ｆｅ−Ｃｒ−Ｏ（２０）／Ｃｏ0.85Ｆｅ
0.15（２）／Ｃｕ（２．２）／Ｃｏ0.85Ｆｅ0.15（１）
／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（５）／Ｃｕ（１） Ｃ４：ＮｉＯ（１０）／Ｆｅ−Ａｌ−Ｏ（１０）／Ｃｏ
0.85Ｆｅ0.15（２）／Ｃｕ（２．２）／Ｃｏ0.85Ｆｅ
0.15（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（５）／Ｃｕ（１） Ｃ５：Ｆｅ−Ｔｉ−Ｏ（１０）／Ｆｅ−Ｃｏ−Ｏ（１
０）／Ｃｏ0.85Ｆｅ0.15 （２）／Ｃｕ（２．２）／Ｃｏ
0.85Ｆｅ0.15（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（５）／Ｃｕ
（１） Ｃ６：Ｆｅ−Ｍｎ−Ｏ（２０）／Ｃｏ0.85Ｆｅ
0.15（２）／Ｃｕ（２．２）／Ｃｏ0.85Ｆｅ0.15（１）
／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（５）／Ｃｕ（１） Ｃ７：Ｆｅ−Ｔｉ−Ｏ（１０）／Ｆｅ−Ａｌ−Ｏ（１
０）／Ｃｏ0.85Ｆｅ0.15 （２）／Ｃｕ（２．２）／Ｃｏ
0.85Ｆｅ0.15（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2 （５）／Ｃｕ
（１） Ｃ８：Ｆｅ2Ｏ3（２０）／Ｃｏ0.85Ｆｅ0.15（２）／Ｃ
ｕ（２．２）／Ｃｏ0.85Ｆｅ0.15（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ
0.2（５）／Ｃｕ（１） Ｃ９：ＮｉＯ／Ｃｏ0.85Ｆｅ0.15（２）／Ｃｕ（２．
２）／Ｃｏ0.85Ｆｅ0.15（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2／Ｃｕ
（１） Ｃ１０：（Ｆｅ0.9Ａｌ0.1）2Ｏ3（１０）／ＮｉＯ（１
０）／Ｃｏ0.85Ｆｅ0.15（２）／Ｃｕ（２．２）／Ｃｏ
0.85Ｆｅ0.15（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2／Ｃｕ（１） 作成したＭＲ素子を実施例１と同様の方法で２５０℃で
３０分間熱処理した。
２の構成のＭＲ素子２００を作成した。ただし、Ａｌ／
（Ｆｅ＋Ａｌ）＝０．１／１、Ｔｉ／（Ｆｅ＋Ｔｉ）＝
０．１／１、Ｍｎ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）＝０．２／１、Ｃｒ
／（Ｆｅ＋Ｃｏ）＝０．２／１、Ｃｒ／（Ｆｅ＋Ｃｒ）
＝０．１／１とした。この場合、磁化回転抑制層とし
て、以下に示すような複合タイプのものも作成した。最
後に付けたＣｕ層は酸化防止膜である。 Ｃ１：Ｆｅ−Ａｌ−Ｏ（２０）／Ｃｏ0.85Ｆｅ
0.15（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（５）／Ｃｕ（１） Ｃ２：Ｆｅ−Ｃｏ−Ｏ（２０）／Ｃｏ0.85Ｆｅ
0.15（２）／Ｃｕ（２．２）／Ｃｏ0.85Ｆｅ0.15（１）
／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2／Ｃｕ（１） Ｃ３：Ｆｅ−Ｃｒ−Ｏ（２０）／Ｃｏ0.85Ｆｅ
0.15（２）／Ｃｕ（２．２）／Ｃｏ0.85Ｆｅ0.15（１）
／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（５）／Ｃｕ（１） Ｃ４：ＮｉＯ（１０）／Ｆｅ−Ａｌ−Ｏ（１０）／Ｃｏ
0.85Ｆｅ0.15（２）／Ｃｕ（２．２）／Ｃｏ0.85Ｆｅ
0.15（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（５）／Ｃｕ（１） Ｃ５：Ｆｅ−Ｔｉ−Ｏ（１０）／Ｆｅ−Ｃｏ−Ｏ（１
０）／Ｃｏ0.85Ｆｅ0.15 （２）／Ｃｕ（２．２）／Ｃｏ
0.85Ｆｅ0.15（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（５）／Ｃｕ
（１） Ｃ６：Ｆｅ−Ｍｎ−Ｏ（２０）／Ｃｏ0.85Ｆｅ
0.15（２）／Ｃｕ（２．２）／Ｃｏ0.85Ｆｅ0.15（１）
／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（５）／Ｃｕ（１） Ｃ７：Ｆｅ−Ｔｉ−Ｏ（１０）／Ｆｅ−Ａｌ−Ｏ（１
０）／Ｃｏ0.85Ｆｅ0.15 （２）／Ｃｕ（２．２）／Ｃｏ
0.85Ｆｅ0.15（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2 （５）／Ｃｕ
（１） Ｃ８：Ｆｅ2Ｏ3（２０）／Ｃｏ0.85Ｆｅ0.15（２）／Ｃ
ｕ（２．２）／Ｃｏ0.85Ｆｅ0.15（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ
0.2（５）／Ｃｕ（１） Ｃ９：ＮｉＯ／Ｃｏ0.85Ｆｅ0.15（２）／Ｃｕ（２．
２）／Ｃｏ0.85Ｆｅ0.15（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2／Ｃｕ
（１） Ｃ１０：（Ｆｅ0.9Ａｌ0.1）2Ｏ3（１０）／ＮｉＯ（１
０）／Ｃｏ0.85Ｆｅ0.15（２）／Ｃｕ（２．２）／Ｃｏ
0.85Ｆｅ0.15（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2／Ｃｕ（１） 作成したＭＲ素子を実施例１と同様の方法で２５０℃で
３０分間熱処理した。
【０１０８】実施例２と全く同様の方法でＭＲ特性を評
価した。その結果を表３に示す。
価した。その結果を表３に示す。
【０１０９】
【表３】
【０１１０】以上示したように、本発明の試料Ｃ１−Ｃ
７およびＣ１０は、従来例の試料Ｃ８、Ｃ９に比べて、
交換バイアス磁界Ｈｐが大きいため、磁化の反平行状態
を実現できやすく、ＭＲ比が大きくなる。特にＭＲ比で
はＦｅ−Ｍｎ−Ｏ層、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｏ層が有効である。
また試料Ｃ１およびＣ１０に比べて試料Ｃ２−Ｃ７はＨ
ｐが大きい。特にＨｐではＦｅ−Ｃｏ−Ｏ層が有効であ
る。
７およびＣ１０は、従来例の試料Ｃ８、Ｃ９に比べて、
交換バイアス磁界Ｈｐが大きいため、磁化の反平行状態
を実現できやすく、ＭＲ比が大きくなる。特にＭＲ比で
はＦｅ−Ｍｎ−Ｏ層、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｏ層が有効である。
また試料Ｃ１およびＣ１０に比べて試料Ｃ２−Ｃ７はＨ
ｐが大きい。特にＨｐではＦｅ−Ｃｏ−Ｏ層が有効であ
る。
【０１１１】以上は本発明のＭＲ素子について説明した
が、上記実施例から、ＭＲ素子を構成する交換結合膜に
おいても、本発明の交換結合膜は、従来の交換結合膜よ
りも優れた交換バイアス特性を示すことは明らかであ
る。
が、上記実施例から、ＭＲ素子を構成する交換結合膜に
おいても、本発明の交換結合膜は、従来の交換結合膜よ
りも優れた交換バイアス特性を示すことは明らかであ
る。
【０１１２】（実施例４）実施例１と同様の方法で、図
３に示すデュアルスピンバルブ膜のＭＲ素子３００を作
成した。
３に示すデュアルスピンバルブ膜のＭＲ素子３００を作
成した。
【０１１３】この場合、概略、Ａｌ／（Ｆｅ＋Ａｌ）＝
０．０５／１、（Ｆｅ＋Ａｌ）／０＝１．２〜１．６、
Ｔｉ／（Ｆｅ＋Ｔｉ）＝０．０５／１、（Ｆｅ＋Ｔｉ）
／０＝１．２〜１．６、Ｍｎ／（Ｆｅ＋Ｍｎ）＝０．０
２／１、Ｃｏ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）＝０．２／１とした。 Ｄ１：Ｆｅ2Ｏ3（３０）／Ｃｏ（３）／Ｃｕ（２．５）
／Ｃｏ（１）／Ｎｉ0.8 Ｆｅ0.2／Ｃｏ（１）／Ｃｕ
（２．５）／Ｃｏ（３）／Ｉｒ−Ｍｎ（８） Ｄ２：Ｆｅ−Ａｌ−Ｏ（３０）／Ｃｏ（３）／Ｃｕ
（２．５）／Ｃｏ（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（５）／Ｃｏ
（１）／Ｃｕ（２．５）／Ｃｏ（３）／Ｉｒ−Ｍｎ
（８） Ｄ３：Ｆｅ−Ａｌ−Ｏ（３０）／Ｃｏ（３）／Ｃｕ
（２．５）／Ｃｏ（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（５）／Ｃｏ
（１）／Ｃｕ（２．５）／Ｃｏ（３）／Ｆｅ−Ｃｏ−Ｏ
（３０） Ｄ４：Ｆｅ−Ｍｎ−Ｏ（３０）／Ｃｏ（３）／Ｃｕ
（２．５）／Ｃｏ（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（５）／Ｃｏ
（１）／Ｃｕ（２．５）／Ｃｏ（３）／Ｆｅ−Ｃｏ−Ｏ
（３０） Ｄ５：ＮｉＯ（１０）／Ｆｅ−Ｃｏ−Ｏ（２０）／Ｃｏ
（３）／Ｃｕ（２．５）／Ｃｏ（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2
／Ｃｏ（１）／Ｃｕ（２．５）／Ｃｏ（３）／Ｆｅ−Ｃ
ｏ−Ｏ（３０） Ｄ６：Ｆｅ−Ｔｉ−Ｏ（３０）／Ｃｏ（３）／Ｃｕ
（２．５）／Ｃｏ（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2／Ｃｏ（１）
／Ｃｕ（２．５）／Ｃｏ（３）／Ｉｒ−Ｍｎ（８） Ｄ７：Ｆｅ−Ｔｉ−Ｏ（３０）／Ｃｏ（３）／Ｃｕ
（２．５）／Ｃｏ（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（５）／Ｃｏ
（１）／Ｃｕ（２．５）／Ｃｏ（３）／Ｆｅ−Ｔｉ−Ｏ
（３０） Ｄ８：Ｆｅ−Ｔｉ−Ｏ（３０）／Ｃｏ（３）／Ｃｕ
（２．５）／Ｃｏ（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（５）／Ｃｏ
（１）／Ｃｕ（２．５）／Ｃｏ（３）／Ｆｅ−Ｃｏ−Ｏ
（３０） Ｄ９：Ｆｅ−Ｔｉ−Ｏ（３０）／Ｃｏ（３）／Ｃｕ
（２．５）／Ｃｏ（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（５）／Ｃｏ
（１）／Ｃｕ（２．５）／Ｃｏ（３）／ＮｉＯ（３０） Ｄ１１：Ｆｅ−Ａｌ−Ｏ（３０）／Ｃｏ（３）／Ｃｕ
（２．５）／Ｃｏ（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（５）／Ｃｏ
（１）／Ｃｕ（２．５）／Ｃｏ（３）／ＰｔＭｎ（２
０） 以上のＭＲ素子に関して、実施例１と同様の方法で熱処
理した後、実施例２と同様の方法でＭＲ効果を測定し
た。その結果を表４に示す。
０．０５／１、（Ｆｅ＋Ａｌ）／０＝１．２〜１．６、
Ｔｉ／（Ｆｅ＋Ｔｉ）＝０．０５／１、（Ｆｅ＋Ｔｉ）
／０＝１．２〜１．６、Ｍｎ／（Ｆｅ＋Ｍｎ）＝０．０
２／１、Ｃｏ／（Ｆｅ＋Ｃｏ）＝０．２／１とした。 Ｄ１：Ｆｅ2Ｏ3（３０）／Ｃｏ（３）／Ｃｕ（２．５）
／Ｃｏ（１）／Ｎｉ0.8 Ｆｅ0.2／Ｃｏ（１）／Ｃｕ
（２．５）／Ｃｏ（３）／Ｉｒ−Ｍｎ（８） Ｄ２：Ｆｅ−Ａｌ−Ｏ（３０）／Ｃｏ（３）／Ｃｕ
（２．５）／Ｃｏ（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（５）／Ｃｏ
（１）／Ｃｕ（２．５）／Ｃｏ（３）／Ｉｒ−Ｍｎ
（８） Ｄ３：Ｆｅ−Ａｌ−Ｏ（３０）／Ｃｏ（３）／Ｃｕ
（２．５）／Ｃｏ（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（５）／Ｃｏ
（１）／Ｃｕ（２．５）／Ｃｏ（３）／Ｆｅ−Ｃｏ−Ｏ
（３０） Ｄ４：Ｆｅ−Ｍｎ−Ｏ（３０）／Ｃｏ（３）／Ｃｕ
（２．５）／Ｃｏ（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（５）／Ｃｏ
（１）／Ｃｕ（２．５）／Ｃｏ（３）／Ｆｅ−Ｃｏ−Ｏ
（３０） Ｄ５：ＮｉＯ（１０）／Ｆｅ−Ｃｏ−Ｏ（２０）／Ｃｏ
（３）／Ｃｕ（２．５）／Ｃｏ（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2
／Ｃｏ（１）／Ｃｕ（２．５）／Ｃｏ（３）／Ｆｅ−Ｃ
ｏ−Ｏ（３０） Ｄ６：Ｆｅ−Ｔｉ−Ｏ（３０）／Ｃｏ（３）／Ｃｕ
（２．５）／Ｃｏ（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2／Ｃｏ（１）
／Ｃｕ（２．５）／Ｃｏ（３）／Ｉｒ−Ｍｎ（８） Ｄ７：Ｆｅ−Ｔｉ−Ｏ（３０）／Ｃｏ（３）／Ｃｕ
（２．５）／Ｃｏ（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（５）／Ｃｏ
（１）／Ｃｕ（２．５）／Ｃｏ（３）／Ｆｅ−Ｔｉ−Ｏ
（３０） Ｄ８：Ｆｅ−Ｔｉ−Ｏ（３０）／Ｃｏ（３）／Ｃｕ
（２．５）／Ｃｏ（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（５）／Ｃｏ
（１）／Ｃｕ（２．５）／Ｃｏ（３）／Ｆｅ−Ｃｏ−Ｏ
（３０） Ｄ９：Ｆｅ−Ｔｉ−Ｏ（３０）／Ｃｏ（３）／Ｃｕ
（２．５）／Ｃｏ（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（５）／Ｃｏ
（１）／Ｃｕ（２．５）／Ｃｏ（３）／ＮｉＯ（３０） Ｄ１１：Ｆｅ−Ａｌ−Ｏ（３０）／Ｃｏ（３）／Ｃｕ
（２．５）／Ｃｏ（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（５）／Ｃｏ
（１）／Ｃｕ（２．５）／Ｃｏ（３）／ＰｔＭｎ（２
０） 以上のＭＲ素子に関して、実施例１と同様の方法で熱処
理した後、実施例２と同様の方法でＭＲ効果を測定し
た。その結果を表４に示す。
【０１１４】
【表４】
【０１１５】従来例の試料Ｄ１に比べて、本発明の実施
例のＭＲ素子の試料Ｄ２−Ｄ１０は大きなＭＲ比を示
す。
例のＭＲ素子の試料Ｄ２−Ｄ１０は大きなＭＲ比を示
す。
【０１１６】これは図３でＦｅ−Ｍ−Ｏ層２の磁化回転
抑制層のピン止め効果が大きいため固定層３の磁化方向
が固定され、自由層５との間で磁化の反平行状態が良く
実現されるためと考えられる。また試料Ｄ２、Ｄ６、Ｄ
１１はＭＲ比がやや小さいが試料Ｄ３−Ｄ５、試料Ｄ７
−Ｄ９に比べて磁化回転抑制層６のピン止め効果が大き
い。
抑制層のピン止め効果が大きいため固定層３の磁化方向
が固定され、自由層５との間で磁化の反平行状態が良く
実現されるためと考えられる。また試料Ｄ２、Ｄ６、Ｄ
１１はＭＲ比がやや小さいが試料Ｄ３−Ｄ５、試料Ｄ７
−Ｄ９に比べて磁化回転抑制層６のピン止め効果が大き
い。
【０１１７】また、試料Ｄ３と全く同様にして、自由層
５が非磁性層４を介した３層の磁性層からなるタイプの
以下に示すＭＲ素子を作成した。 Ｄ１０：Ｆｅ−Ａｌ−Ｏ（３０）／Ｃｏ（３）／Ｃｕ
（２．５）／Ｃｏ（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（１．５）／
Ｃｕ（０．６）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（１．５）／Ｃｕ
（０．６）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（１．５）／Ｃｏ（１）／
Ｃｕ（２．５）／Ｃｏ（３）／Ｆｅ−Ｃｏ−Ｏ（３０） 試料Ｄ１０を試料Ｄ３と同様の方法にて評価した。その
結果、本発明の試料Ｄ１０は、試料Ｄ３に比べてＭＲ比
やＨｐは殆ど変化がないが、自由層５の軟磁気特性が改
善され、軟磁性層の保磁力が、約８００Ａ／ｍから２５
０Ａ／ｍまで下がった。このように、自由層５を非磁性
層４を介して積層された２層以上の磁性層から構成する
ことにより、自由層５の軟磁気特性を改善し、ＭＲ素子
の磁界感度を向上させることができる。
５が非磁性層４を介した３層の磁性層からなるタイプの
以下に示すＭＲ素子を作成した。 Ｄ１０：Ｆｅ−Ａｌ−Ｏ（３０）／Ｃｏ（３）／Ｃｕ
（２．５）／Ｃｏ（１）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（１．５）／
Ｃｕ（０．６）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（１．５）／Ｃｕ
（０．６）／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（１．５）／Ｃｏ（１）／
Ｃｕ（２．５）／Ｃｏ（３）／Ｆｅ−Ｃｏ−Ｏ（３０） 試料Ｄ１０を試料Ｄ３と同様の方法にて評価した。その
結果、本発明の試料Ｄ１０は、試料Ｄ３に比べてＭＲ比
やＨｐは殆ど変化がないが、自由層５の軟磁気特性が改
善され、軟磁性層の保磁力が、約８００Ａ／ｍから２５
０Ａ／ｍまで下がった。このように、自由層５を非磁性
層４を介して積層された２層以上の磁性層から構成する
ことにより、自由層５の軟磁気特性を改善し、ＭＲ素子
の磁界感度を向上させることができる。
【０１１８】また試料Ｄ１１と全く同様にして固定層と
してＣｏ（３）のかわりに反強磁性結合したＣｏ（２）
／Ｒｕ（０．７）／Ｃｏ（３）を用いた下記のＤ１２を
作成し、試料Ｄ１１と同様に評価したところ、ＭＲ比
は、３．５％低下したが、ＨｐはＤ１１の約３倍となっ
た。 Ｄ１２：Ｆｅ−Ａｌ−Ｏ（３０）／Ｃｏ（２）／Ｒｕ
（０．７）／Ｃｏ（３）／Ｃｕ（２．５）／Ｃｏ（１）
／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（５）／Ｃｏ（１）／Ｃｕ（２．５）
／Ｃｏ（３）／Ｒｕ（０．７）／Ｃｏ（２）／Ｐｔ−Ｍ
ｎ（２０）
してＣｏ（３）のかわりに反強磁性結合したＣｏ（２）
／Ｒｕ（０．７）／Ｃｏ（３）を用いた下記のＤ１２を
作成し、試料Ｄ１１と同様に評価したところ、ＭＲ比
は、３．５％低下したが、ＨｐはＤ１１の約３倍となっ
た。 Ｄ１２：Ｆｅ−Ａｌ−Ｏ（３０）／Ｃｏ（２）／Ｒｕ
（０．７）／Ｃｏ（３）／Ｃｕ（２．５）／Ｃｏ（１）
／Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2（５）／Ｃｏ（１）／Ｃｕ（２．５）
／Ｃｏ（３）／Ｒｕ（０．７）／Ｃｏ（２）／Ｐｔ−Ｍ
ｎ（２０）
【０１１９】（実施例５）まず、ガラス基板を様々な条
件でイオンビームを用いて表面処理し、表面粗さを変化
させた。この様にして処理したガラス基板上に実施例２
と全く同様の方法で、以下に示すＭＲ素子を作製した。
件でイオンビームを用いて表面処理し、表面粗さを変化
させた。この様にして処理したガラス基板上に実施例２
と全く同様の方法で、以下に示すＭＲ素子を作製した。
【０１２０】Ｅ：Ｆｅ−Ｃｏ−Ｏ（８）／Ｃｏ0.85Ｆｅ
0.15（２）／Ｃｕ（２）／Ｎｉ0. 68Ｆｅ0.20Ｃｏ
0.12（３） 作成した試料の表面粗さとＭＲ比を表５に示す。この場
合の表面粗さは、ＳＴＭ（Scanning Tunneling microsc
ope）を用いて評価した。１０ｍｍ角の試料の表面上
で、無作為に１０ｎｍ×１０ｎｍのエリアを１０カ所選
び、各エリアで最も高い点と低い点の差をそのエリアの
表面粗さとし、それを１０カ所で平均してその試料の表
面粗さとした。
0.15（２）／Ｃｕ（２）／Ｎｉ0. 68Ｆｅ0.20Ｃｏ
0.12（３） 作成した試料の表面粗さとＭＲ比を表５に示す。この場
合の表面粗さは、ＳＴＭ（Scanning Tunneling microsc
ope）を用いて評価した。１０ｍｍ角の試料の表面上
で、無作為に１０ｎｍ×１０ｎｍのエリアを１０カ所選
び、各エリアで最も高い点と低い点の差をそのエリアの
表面粗さとし、それを１０カ所で平均してその試料の表
面粗さとした。
【０１２１】
【表５】
【０１２２】表５の結果から、表面粗さが０．５ｎｍ以
下のものは大きなＭＲ比を示すことが分かる。
下のものは大きなＭＲ比を示すことが分かる。
【０１２３】（実施例６）実施例４で前述した試料Ｄ７
を用いて図８に示したヨーク型ＭＲヘッド８０を作製し
た。
を用いて図８に示したヨーク型ＭＲヘッド８０を作製し
た。
【０１２４】この場合図８の絶縁膜１７にはプラズマ酸
化法で作製した厚さ２ｎｍのＡｌ−Ｏ超薄膜を用いた。
又ヨーク部１６には高透磁率のＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒ系アモ
ルファス合金膜を用いた。このようにして作製したヨー
ク型ＭＲヘッドの出力と、ＭＲ素子として実施例５の試
料Ｄ１を用いて、全く同様の方法で作成したＭＲヘッド
との出力を比較したところ約＋３ｄｂの出力アップが実
現されることがわかった。
化法で作製した厚さ２ｎｍのＡｌ−Ｏ超薄膜を用いた。
又ヨーク部１６には高透磁率のＣｏ−Ｎｂ−Ｚｒ系アモ
ルファス合金膜を用いた。このようにして作製したヨー
ク型ＭＲヘッドの出力と、ＭＲ素子として実施例５の試
料Ｄ１を用いて、全く同様の方法で作成したＭＲヘッド
との出力を比較したところ約＋３ｄｂの出力アップが実
現されることがわかった。
【０１２５】
【発明の効果】本発明の酸化物の磁化回転抑制層を用い
た交換結合膜は従来のものに比べて大きな交換バイアス
磁界を強磁性体に与える。その結果、固定層の磁化方向
が安定し、熱的安定性が良好で大きなＭＲ比を示す交換
結合膜、ＭＲ素子およびＭＲヘッドを得ることができ
る。
た交換結合膜は従来のものに比べて大きな交換バイアス
磁界を強磁性体に与える。その結果、固定層の磁化方向
が安定し、熱的安定性が良好で大きなＭＲ比を示す交換
結合膜、ＭＲ素子およびＭＲヘッドを得ることができ
る。
【図１】本発明の交換結合膜の断面の模式図。
【図２】本発明のＭＲ素子の断面の模式図。
【図３】本発明の別のＭＲ素子の断面の模式図。
【図４】本発明のＭＲヘッドの断面図の一例を示す図。
【図５】本発明のＭＲヘッドの立体図。
【図６】本発明のＭＲヘッドと磁気ディスクの一断面
図。
図。
【図７Ａ】本発明の記録ヘッド一体型ＭＲヘッドの一断
面図。
面図。
【図７Ｂ】本発明の他のＭＲヘッドの一断面図。
【図８】本発明のさらに他のＭＲヘッドの断面図。
【図９】本発明のＭＲヘッドの製造工程を示すフローチ
ャートの一例。
ャートの一例。
【図１０】本発明のＭＲ素子部９の製造工程を示すフロ
ーチャートの一例。
ーチャートの一例。
【図１１】本発明の交換結合膜の磁化曲線の一例を示す
図。
図。
【図１２】（Ｆｅ1-xＴｉx）2Ｏ3（５０）／Ｃｏ0.9Ｆ
ｅ0.1（１０）膜のＨｃとＨｕａのｘ依存性を示す図。
ｅ0.1（１０）膜のＨｃとＨｕａのｘ依存性を示す図。
【図１３】本発明のＭＲ素子のＭＲ曲線の一例を示す
図。
図。
１ 基板 ２ Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層 ３ 強磁性体層（固定層） ４ 非磁性層 ５ 自由層 ６ 磁化回転抑制層 ９ ＭＲ素子部 １０ 下部シールド １１ 下部シールドギャップ １２ ハードバイアス部 １３ リード部 １４ 上部シールドギャップ １５ 上部シールド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉田 康成 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−262529（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−223336（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−169026（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−205234（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−220246（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−98219（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−275233（ＪＰ，Ａ) 特表 平７−509811（ＪＰ，Ａ) 特表 平７−509812（ＪＰ，Ａ) 国際公開97／5664（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 43/08 G11B 5/39 H01F 10/08
Claims (18)
- 【請求項１】 基板と多層膜とから成り、 該多層膜は、強磁性体層と該強磁性体層に隣接して設け
られ該強磁性体層の磁化回転を抑制する磁化回転抑制層
とを含んでいる交換結合膜であって、該磁化回転抑制層は、（Ｆｅ 1-X Ｍ X ） 2 Ｏ 3 層（Ｍ＝Ａ
ｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、０．０１≦ｘ≦０．４）を含んでいる
交換結合膜。 - 【請求項２】 該磁化回転抑制層は、ＮｉＯ層をさらに
含んでいる、請求項１に記載の交換結合膜。 - 【請求項３】 該磁化回転抑制層は、Ｆｅ−Ｍ’−Ｏ層
（Ｍ’＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｖ）を
さらに含んでおり、 該Ｆｅ−Ｍ’−Ｏ層と該Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層とは元素の組成
が異なっている、請求項１に記載の交換結合膜。 - 【請求項４】 該多層膜の表面粗さが概略０．５ｎｍ以
下である、請求項１に記載の交換結合膜。 - 【請求項５】 基板と多層膜とから成り、 該多層膜は、少なくとも２つの強磁性体層と非磁性層と
該強磁性体層の１つの磁化回転を抑制する磁化回転抑制
層とを含んでおり、 該強磁性体層は該非磁性層を挟んで積層されており、 該強磁性体層のうちの少なくとも１つは、該１つの該強
磁性体層に対して該非磁性層の反対側に他方の該強磁性
体層と接して設けられた該磁化回転抑制層によって磁化
方向が固定された固定層であり、 該強磁性体層のうちの少なくとも１つは、磁化方向が自
由に回転できる自由層であり、 該固定層の磁化方向と該自由層の磁化方向との相対角度
の変化により電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子であ
って、該磁化回転抑制層は、（Ｆｅ 1-X Ｍ X ） 2 Ｏ 3 層（Ｍ＝Ａ
ｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、０．０１≦ｘ≦０．４）を含んでいる
磁気抵抗効果素子。 - 【請求項６】 該磁化回転抑制層は、ＮｉＯ層をさらに
含んでいる、請求項５に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項７】 該磁化回転抑制層は、Ｆｅ−Ｍ’−Ｏ層
（Ｍ’＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｖ）を
さらに含んでおり、 該Ｆｅ−Ｍ’−Ｏ層と該Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層とは元素の組成
が異なっている、請求項５に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項８】 該多層膜の表面粗さが概略０．５ｎｍ以
下である、請求項５に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項９】 該多層膜は、基板上に第１の磁化回転抑
制層と、第１の固定層と、第１の非磁性層と、強磁性体
から成る自由層と、第２の非磁性層と、第２の固定層
と、第２の磁化回転抑制層とを順次積層して成り、 該第１の磁化回転抑制層は、Ｆｅ−Ｍ−Ｏ層（Ｍ＝Ａ
ｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｖ）を含んでお
り、 該第１の磁化回転抑制層は、該第１の固定層の磁化方向
を固定し、 該第２の磁化回転抑制層は、該第２の固定層の磁化方向
を固定し、 該第１の磁化回転抑制層は、（Ｆｅ 1-X Ｍ X ） 2 Ｏ 3 層（Ｍ
＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、０．０１≦ｘ≦０．４）を含んで
いる 、請求項５に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項１０】 該第２の磁化回転抑制層は、ＮｉＯま
たはＦｅ−Ｍ−Ｏ層（Ｍ＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃ
ｒ、Ｎｉ、Ｖ）のいずれかを含んでいる、請求項９に記
載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項１１】 該自由層は、第３の非磁性層と、該第
３の非磁性層を挟んで積層された２層以上の磁性層とを
含む、請求項５に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項１２】 該自由層は、第３の非磁性層と、該第
３の非磁性層を挟んで積層された２層以上の磁性層とを
含む、請求項９に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項１３】 該固定層は、第３の非磁性層と、該第
３の非磁性層を介して反強磁性的に交換結合した２つの
磁性層とを含む、請求項５に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項１４】 該少なくとも一方の固定層は、第３の
非磁性層と、該第３の非磁性層を介して反強磁性的に交
換結合した２つの磁性層とを含む、請求項９に記載の磁
気抵抗効果素子。 - 【請求項１５】 請求項５に記載の磁気抵抗効果素子
と、 該磁気抵抗効果素子とシールド部とを絶縁するシールド
ギャップ部とを備えている磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項１６】 請求項５に記載の磁気抵抗効果素子
と、 該磁気抵抗効果素子へ検知すべき磁界を導入するヨーク
部とを備えている磁気抵抗効果型ヘッド。 - 【請求項１７】 基板と多層膜とから成り、 該多層膜は、少なくとも２つの強磁性体層と非磁性層と
該強磁性体層の磁化回転を抑制する磁化回転抑制層とを
含んでおり、 該少なくとも２つの強磁性体層は該非磁性層を挟んで積
層されており、 該強磁性体層のうちの少なくとも１つは、該強磁性体層
に対して該非磁性層の反対側に該強磁性体層と接して設
けられた該磁化回転抑制層によって、磁化方向が固定さ
れた固定層であり、 該強磁性体層のうちの少なくとも１つは、磁化方向が自
由に回転できる自由層であり、 該固定層の磁化方向と該自由層の磁化方向との相対角度
の変化により電気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子の製
造方法であって、 基板上に該磁化回転抑制層を形成する第１工程と、 該磁化回転抑制層上に該固定層、該非磁性層および該自
由層を順次積層する第２工程とを含んでおり、 該第１工程は、主な成分が（Ｆｅ 1-X Ｍ X ） 2 Ｏ 3 層（Ｍ＝
Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、０．０１≦ｘ≦０．４）から成るタ
ーゲットをスパッタリングする工程を包含する磁気抵抗
効果素子の製造方法。 - 【請求項１８】 基板上に第１の磁化回転抑制層と、第
１の固定層と、第１の非磁性層と、強磁性体から成る自
由層と、第２の非磁性層と、第２の固定層と、第２の磁
化回転抑制層とを順次積層して成る多層膜を含み、 該第１の磁化回転抑制層は該第１の固定層の磁化方向を
固定し、 該第２の磁化回転抑制層は該第２の固定層の磁化方向を
固定し、 該第１の固定層の磁化方向および該第２の固定層の磁化
方向と該自由層の磁化方向との相対角度の変化により電
気抵抗が変化する磁気抵抗効果素子の製造方法であっ
て、 該基板上に該第１の磁化回転抑制層を形成する第１工程
と、 該第１の磁化回転抑制層上に該第１の固定層、該第１の
非磁性層、該自由層、該第２の非磁性層および該第２の
固定層を順次積層する第２工程と、 該第２の固定層上に該第２の磁化回転抑制層を形成する
第３工程とを含んでおり、 該第１工程および該第３工程は、主な成分が（Ｆｅ 1-X
Ｍ X ） 2 Ｏ 3 層（Ｍ＝Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、０．０１≦ｘ≦
０．４）から成るターゲットをスパッタリングする工程
を包含する磁気抵抗効果素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10327327A JP3137288B2 (ja) | 1997-11-17 | 1998-11-17 | 交換結合膜、磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果型ヘッドおよび磁気抵抗効果素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31494097 | 1997-11-17 | ||
| JP35261497 | 1997-12-22 | ||
| JP9-314940 | 1998-01-16 | ||
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