JP3137598B2 - Magnetoresistive element, magnetic transducer and antiferromagnetic film - Google Patents

Magnetoresistive element, magnetic transducer and antiferromagnetic film

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JP3137598B2
JP3137598B2 JP09219121A JP21912197A JP3137598B2 JP 3137598 B2 JP3137598 B2 JP 3137598B2 JP 09219121 A JP09219121 A JP 09219121A JP 21912197 A JP21912197 A JP 21912197A JP 3137598 B2 JP3137598 B2 JP 3137598B2
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3268Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録媒体等の
磁界強度を信号として読み取るための磁気抵抗効果素子
のうち、特に小さな磁場変化を大きな電気抵抗変化信号
として読み取ることのできる磁気抵抗効果素子および、
それを用いた磁気抵抗効果型ヘッド等の磁気変換素子に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetoresistive element for reading out a magnetic field strength of a magnetic recording medium or the like as a signal, and in particular, a magnetoresistive element capable of reading a small magnetic field change as a large electric resistance change signal. and,
The present invention relates to a magnetic transducer such as a magnetoresistive head using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】磁気記録の高密度化が進むなか、読み出
し専用ヘッドは、誘導型磁気ヘッドから磁気抵抗効果型
ヘッド(以下、単に『MRヘッド』と称する)にとって
代わられつつある。MRヘッドは、磁気抵抗効果を利用
するものであり、記録媒体からの磁束変化、つまり信号
磁界を抵抗の変化で感知するものである。出力電圧は抵
抗変化を感知する磁気抵抗効果素子(以下、単に『MR
素子』と称する)の抵抗変化と、MR素子を流れる感知
電流との積によって与えられる。従って、感知する出力
電圧を大きくとることができ、さらに感知電流の値によ
り出力電圧の値を自由に変化させられる。この点、誘導
型磁気ヘッドと異なり、出力電圧は、ヘッドセンサー部
と記録媒体との相対速度に依存しない。
2. Description of the Related Art As the density of magnetic recording increases, read-only heads are being replaced by magnetoresistive heads (hereinafter simply referred to as "MR heads"). The MR head utilizes the magnetoresistance effect, and senses a change in magnetic flux from a recording medium, that is, a signal magnetic field by a change in resistance. The output voltage is a magnetoresistive effect element (hereinafter simply referred to as “MR
Element) and the sense current flowing through the MR element. Therefore, the output voltage to be sensed can be increased, and the value of the output voltage can be freely changed according to the value of the sense current. In this respect, unlike the induction type magnetic head, the output voltage does not depend on the relative speed between the head sensor unit and the recording medium.

【0003】従来より、MRヘッドにおいては、記録媒
体からの磁束変化を感知して抵抗が変化するMR素子に
NiFe合金が用いられている。このNiFe合金は異
方性磁気抵抗効果(以下、単に『AMR』と称する)に
優れ、かつ軟磁性体であるため微小磁界での応答が良好
である。
Hitherto, in an MR head, a NiFe alloy has been used for an MR element whose resistance changes by sensing a change in magnetic flux from a recording medium. This NiFe alloy is excellent in anisotropic magnetoresistance effect (hereinafter, simply referred to as “AMR”), and has a good response in a small magnetic field because it is a soft magnetic material.

【0004】しかしながら、NiFe合金がMR素子と
して最適な作動をするためには、2つのバイアスが必要
とされる。すなわち、第1には、MR素子の磁界応答性
が線形になるように、磁気記録媒体面に垂直かつMR素
子平面に平行に与えられる横バイアスが必要とされる。
この横バイアスは、このNiFe合金の層と磁気分離層
(例えば、Ta等から構成される)を介して接着された
ソフトフィルムバイアス層(例えば、NiFeRh,N
iFeCr等から構成される)に感知電流が流されるこ
とにより発生する。
However, two biases are required for the NiFe alloy to operate optimally as an MR element. That is, first, a lateral bias applied perpendicular to the magnetic recording medium surface and parallel to the MR element plane is required so that the magnetic field response of the MR element becomes linear.
The lateral bias is applied to a soft film bias layer (for example, NiFeRh, N) bonded to the NiFe alloy layer via a magnetic separation layer (for example, composed of Ta or the like).
This is caused by the flow of a sensing current through iFeCr or the like.

【0005】第2には、MR素子内の多磁区が磁界への
応答により磁壁移動する際に生じるバルクハウゼンジャ
ンプノイズ(以下、単に『BHN』と称す)を抑制する
ための縦バイアスが必要とされる。この縦バイアスは、
例えば、MR素子としてNiFe合金と反強磁性材料
(例えば、FeMn)との積層膜により生じる交換結合
磁界(以下、単に『Hua』と称する)により与えられ
る。このHuaは、強磁性材料と反強磁性材料との接触面
において交換相互作用により生じる磁界である。
Second, a vertical bias is required to suppress Barkhausen jump noise (hereinafter simply referred to as “BHN”) generated when a multi-domain in the MR element moves a domain wall in response to a magnetic field. Is done. This vertical bias is
For example, the MR element is provided by an exchange coupling magnetic field (hereinafter simply referred to as “Hua”) generated by a laminated film of a NiFe alloy and an antiferromagnetic material (for example, FeMn). Hua is a magnetic field generated by the exchange interaction at the contact surface between the ferromagnetic material and the antiferromagnetic material.

【0006】この交換結合によりMR素子であるNiF
e合金に縦バイアスが働き、その結果NiFe合金の磁
区構造が単磁区に近づきBHNを制御する。
By this exchange coupling, the MR element NiF
A longitudinal bias acts on the e alloy, and as a result, the magnetic domain structure of the NiFe alloy approaches a single magnetic domain and controls BHN.

【0007】このようなAMRを用いたMRヘッドは、
MR素子がNiFe合金であるために、磁気抵抗変化率
(以下、単に『MR変化率』と称する)は、2〜3%程
度である。そのため最近では、このNiFeに変わる膜
として巨大磁気抵抗効果(以下、『GMR』と称する)
を示す人工格子膜や、スピンバルブ膜(例えば、PHYSIC
AL REVIEW B 43巻, 1297頁,1991年や、特開平4−35
8310号公報)が注目を集めている。GMRを示す膜
の中でも、特に、スピンバルブ膜は、人工格子膜に比べ
て構造が容易で、動作磁界も小さいことからさらに注目
を集めている。このスピンバルブ膜を磁気抵抗効果型再
生ヘッドの磁気抵抗効果素子として実際に検討した例も
IEEE TRANSACTION ON MAGNETICS 30 巻, 3801頁,1994
年に報告されている。この報告されているスピンバルブ
膜は、磁界に応答する軟磁性層(フリー層とも呼ばれN
iFe等から構成される)と、強磁性層(NiFe,C
oFe,CoFeNi等)および反強磁性層(FeM
n)の2層膜で構成される固着層とを非磁性材料(C
u,Au,Ag等)を介して接合した磁性多層膜であ
る。このスピンバルブ膜は、NiFe合金に比べて3〜
10%の非常に高いMR変化率を示す。このスピンバル
ブ膜のGMRは、磁界に対して自由に応答できる軟磁性
層の磁化(Mf )と、固着層(強磁性層と反強磁性層の
接触面で生じるHuaにより磁化方向が固定されている2
層膜)の磁化(Mp )が平行な場合にスピンバルブ膜の
抵抗が最小になる。この時の抵抗をR0 とする。また、
Mf とMp が反平行な場合には、スピンバルブ膜の抵抗
が最大になる。この時の抵抗をRm とする。この時のG
MR変化率は(Rm −R0 )/R0 で与えられる。
An MR head using such an AMR is
Since the MR element is a NiFe alloy, the magnetoresistance ratio (hereinafter, simply referred to as “MR ratio”) is about 2 to 3%. Therefore, recently, a giant magnetoresistive effect (hereinafter, referred to as "GMR") has been proposed as a film replacing NiFe.
An artificial lattice film or a spin valve film (for example, PHYSIC
AL REVIEW B 43, 1297, 1991, JP-A-4-35
No. 8310) has attracted attention. Among the films exhibiting GMR, the spin valve film has attracted much attention because of its easier structure and smaller operating magnetic field than the artificial lattice film. In some cases, this spin valve film was actually studied as a magnetoresistive element of a magnetoresistive read head.
IEEE TRANSACTION ON MAGNETICS Vol. 30, p. 3801, 1994
Reported in the year. The reported spin valve film has a soft magnetic layer (also called a free layer) which responds to a magnetic field.
iFe etc.) and a ferromagnetic layer (NiFe, C
oFe, CoFeNi, etc.) and antiferromagnetic layers (FeM
n) and the non-magnetic material (C)
u, Au, Ag, etc.). This spin valve film is 3 to 3 times thicker than the NiFe alloy.
It shows a very high MR change rate of 10%. The GMR of the spin valve film has a magnetization direction fixed by the magnetization (Mf) of the soft magnetic layer that can freely respond to a magnetic field and the pinned layer (Hua generated at the contact surface between the ferromagnetic layer and the antiferromagnetic layer). 2
When the magnetization (Mp) of the layer film is parallel, the resistance of the spin valve film is minimized. The resistance at this time is defined as R0. Also,
When Mf and Mp are antiparallel, the resistance of the spin valve film becomes maximum. The resistance at this time is defined as Rm. G at this time
The MR change rate is given by (Rm-R0) / R0.

【0008】両者の磁化の方向が平行な場合には、スピ
ンバルブ膜中を流れる電流は、非磁性層と軟磁性層との
界面および非磁性層と固着層との界面で電子がスピンに
よる散乱を受けることがなく、抵抗は最小となる。
When the magnetization directions are parallel to each other, the current flowing in the spin valve film causes electrons to be scattered by spin at the interface between the nonmagnetic layer and the soft magnetic layer and at the interface between the nonmagnetic layer and the pinned layer. And the resistance is minimal.

【0009】これとは反対に、磁化の方向が反平行な場
合には、スピンバルブ膜中を流れる電流は、非磁性層と
軟磁性層との界面および非磁性層と固着層との界面で電
子がスピンによる散乱を受け、抵抗が増大する。
Conversely, when the magnetization directions are antiparallel, the current flowing in the spin valve film is generated at the interface between the nonmagnetic layer and the soft magnetic layer and at the interface between the nonmagnetic layer and the pinned layer. Electrons are scattered by spin, and the resistance increases.

【0010】AMRを用いたMRヘッド、およびGMR
を用いたスピンバルブヘッド(MRヘッド)において
は、いずれの場合も強磁性膜と反強磁性膜とを積層・接
合させてHuaを生じさせる、いわゆるピン止め操作が必
要である。AMRを用いたMRヘッドにおいては、縦バ
イアス磁界を発生させBHNを制御するためにピン止め
を行うのであり、スピンバルブヘッドにおいては、磁化
を固定するためにピン止めを行う。
[0010] MR head using AMR and GMR
In any case, in a spin valve head (MR head) using a magnetic layer, a so-called pinning operation for generating Hua by laminating and joining a ferromagnetic film and an antiferromagnetic film is necessary. In an MR head using AMR, pinning is performed to generate a longitudinal bias magnetic field to control BHN. In a spin valve head, pinning is performed to fix magnetization.

【0011】Huaを生じさせる反強磁性膜の材料として
は従来よりγ−FeMn合金や(USP第410331
5号等)、NiOや、α−Fe23 や、Fe,Co,
Cu,Ge,Ni,Pt,Rhから選択された元素を含
有するMnガンマ相合金(特公昭60−32330号公
報)が知られている。また、FeMnにCrを添加した
ものも提案されている(USP第4755897号
等)。
As the material of the antiferromagnetic film that generates Hua, a γ-FeMn alloy or US Pat.
No. 5), NiO, α-Fe 2 O 3 , Fe, Co,
A Mn gamma phase alloy containing an element selected from Cu, Ge, Ni, Pt, and Rh (Japanese Patent Publication No. Sho 60-32330) is known. Further, a material in which Cr is added to FeMn has been proposed (US Pat. No. 4,755,897).

【0012】しかしながら上記の反強磁性膜の材料は、
耐食性あるいは熱安定性が十分であるとは言えず、腐食
によるHuaの劣化や、温度変化によるHuaの劣化という
問題が生じる。また、スピンバルブ膜においては、上記
の問題に加えて、ブロッキング温度(Huaが零になる温
度)が高いことが要望される。さらに製造過程におい
て、いわゆる直交化熱処理を行うためにブロッキング温
度がある範囲内にあり、ある程度任意にブロッキング温
度が選定できることも要望される。
However, the material of the antiferromagnetic film is
It cannot be said that the corrosion resistance or the thermal stability is sufficient, and problems such as deterioration of Hua due to corrosion and deterioration of Hua due to temperature change occur. In addition, the spin valve film is required to have a high blocking temperature (temperature at which Hua becomes zero) in addition to the above-mentioned problem. Furthermore, in the manufacturing process, it is also required that the blocking temperature is within a certain range for performing the so-called orthogonal heat treatment, and that the blocking temperature can be arbitrarily selected to some extent.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような実
状のものに創案されたものであって、その目的は、耐食
性および熱安定性に優れ、Huaの劣化がなく、かつブロ
ッキング温度が十分に高い反強磁性層(ピン止め層)の
提供と、この反強磁性層(ピン止め層)特性を生かし、
耐食性および熱安定性に優れ、磁場感度が高く、MR変
化率が大きい磁性多層膜を備えてなる磁気抵抗効果素
子、およびそれを用いた磁気抵抗効果型ヘッド等の磁気
変換素子を提供することにある。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such a situation, and has as its object to provide excellent corrosion resistance and thermal stability, no deterioration of Hua, and a sufficient blocking temperature. Providing a high antiferromagnetic layer (pinning layer) and utilizing the characteristics of this antiferromagnetic layer (pinning layer)
To provide a magnetoresistive element including a magnetic multilayer film having excellent corrosion resistance and thermal stability, high magnetic field sensitivity, and a large MR ratio, and a magnetic transducer such as a magnetoresistive head using the same. is there.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明は、磁気抵抗効果素子と、導体膜と、
電極部とを含む磁気変換素子であって、前記導体膜は、
前記電極部を介して前記磁気抵抗効果素子と導通してお
り、前記磁気抵抗効果素子は、非磁性金属層と、非磁性
金属層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属
層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の
磁化の向きをピン止めするために強磁性層の上(非磁性
金属層と接する面と反対側の面)に形成されたピン止め
層とを有する磁性多層膜を備えており、前記ピン止め層
は、Ruxy Mnz (MはRh,Pt,Pd,Au,
Ag,Reから選ばれた少なくとも1種であり、1≦x
≦30,1≦y≦30,69≦z≦90,10≦x+y
≦31(x,y,およびzの単位は原子%))から構成
される。
In order to solve such a problem, the present invention provides a magnetoresistive element, a conductive film,
A magnetic conversion element including an electrode portion, wherein the conductive film is
The magnetoresistance effect element is electrically connected to the magnetoresistance effect element through the electrode portion, and the magnetoresistance effect element includes a nonmagnetic metal layer, a ferromagnetic layer formed on one surface of the nonmagnetic metal layer, and a nonmagnetic metal layer. A soft magnetic layer formed on the other surface of the layer; and a soft magnetic layer formed on the ferromagnetic layer (the surface opposite to the surface in contact with the nonmagnetic metal layer) to pin the direction of magnetization of the ferromagnetic layer. pin includes a magnetic multilayer film having a seal layer, said pinned layer, Ru x M y Mn z ( M is Rh, Pt, Pd, Au,
At least one selected from Ag and Re, and 1 ≦ x
≦ 30, 1 ≦ y ≦ 30, 69 ≦ z ≦ 90, 10 ≦ x + y
≦ 31 (the unit of x, y, and z is atomic%)).

【0015】本発明の好適な態様として、前記ピン止め
層は、その層に含有される酸素濃度が5000原子pp
m以下、炭素濃度が5000原子ppm以下、硫黄濃度
が5000原子ppm以下、塩素濃度が5000原子p
pm以下となるように構成される。
In a preferred embodiment of the present invention, the pinning layer has an oxygen concentration of 5000 atomic pp.
m or less, carbon concentration of 5000 atomic ppm or less, sulfur concentration of 5000 atomic ppm or less, chlorine concentration of 5000 atomic p
pm or less.

【0016】本発明の好適な態様として、前記ピン止め
層は、Rux Rhy Mnz (1≦x≦30,1≦y≦3
0,69≦z≦90,10≦x+y≦31(x,y,お
よびzの単位は原子%))から構成される。
[0016] Preferred embodiments of the present invention, the pinning layer, Ru x Rh y Mn z ( 1 ≦ x ≦ 30,1 ≦ y ≦ 3
0, 69 ≦ z ≦ 90, 10 ≦ x + y ≦ 31 (x, y and z are in atomic%)).

【0017】本発明の好適な態様として、前記ピン止め
層は、Rux Pty Mnz (1≦x≦30,1≦y≦3
0,69≦z≦90,10≦x+y≦31(x,y,お
よびzの単位は原子%))から構成される。
[0017] Preferred embodiments of the present invention, the pinning layer, Ru x Pt y Mn z ( 1 ≦ x ≦ 30,1 ≦ y ≦ 3
0, 69 ≦ z ≦ 90, 10 ≦ x + y ≦ 31 (x, y and z are in atomic%)).

【0018】本発明の好適な態様として、前記ピン止め
層は、Ruxy Mnz (MはRh,Pt,Pd,A
u,Ag,Reから選ばれた少なくとも1種であり、1
≦x≦24,1≦y≦24,75≦z≦85,15≦x
+y≦25(x,y,およびzの単位は原子%))から
構成される。
[0018] Preferred embodiments of the present invention, the pinning layer, Ru x M y Mn z ( M is Rh, Pt, Pd, A
at least one selected from u, Ag, and Re;
≦ x ≦ 24, 1 ≦ y ≦ 24, 75 ≦ z ≦ 85, 15 ≦ x
+ Y ≦ 25 (x, y, and z are in atomic%)).

【0019】本発明の好適な態様として、前記ピン止め
層のブロッキング温度が160℃以上となるように構成
される。
In a preferred embodiment of the present invention, the pinning layer is configured to have a blocking temperature of 160 ° C. or higher.

【0020】本発明の好適な態様として、前記ピン止め
層と前記強磁性層との交換結合エネルギーは0.06e
rg/cm2 以上となるように構成される。
In a preferred aspect of the present invention, the exchange coupling energy between the pinned layer and the ferromagnetic layer is 0.06 e.
rg / cm 2 or more.

【0021】本発明の好適な態様として、前記ピン止め
層と前記強磁性層の温度−交換結合エネルギの関係にお
いて、80〜130℃の温度係数が−2×10-4〜−8
×10-4erg/cm2 ℃となるように構成される。
As a preferred embodiment of the present invention, the temperature coefficient of the temperature between 80 ° C. and 130 ° C. is −2 × 10 −4 to −8 in the relation between the temperature and the exchange coupling energy of the pinned layer and the ferromagnetic layer.
It is configured to be × 10 -4 erg / cm 2 ° C.

【0022】本発明の好適な態様として、前記磁性多層
膜は、巨大磁気抵抗を示すスピンバルブタイプの膜とし
て構成される。
In a preferred aspect of the present invention, the magnetic multilayer film is configured as a spin valve type film exhibiting a giant magnetoresistance.

【0023】本発明の好適な態様として、スピンバルブ
タイプの膜において、前記軟磁性層は、非磁性金属層側
からCoまたはCoを80重量%以上含む合金からなる
第1の軟磁性層と、(Nix Fe1-xy Co1-y
(0.7≦x≦0.9、0.5≦y≦0.8(xおよび
yの単位は重量%))からなる第2の軟磁性層を有して
構成され、前記非磁性金属層は、Au,AgおよびCu
の中から選ばれた少なくとも1種を含む材料から構成さ
れる。
As a preferred embodiment of the present invention, in the spin-valve type film, the soft magnetic layer comprises a first soft magnetic layer made of Co or an alloy containing 80% by weight or more of Co from the nonmagnetic metal layer side; (Ni x Fe 1-x ) y Co 1-y
(0.7 ≦ x ≦ 0.9, 0.5 ≦ y ≦ 0.8 (the unit of x and y is% by weight)), wherein the nonmagnetic metal The layers are Au, Ag and Cu
And at least one material selected from the group consisting of:

【0024】本発明の好適な態様として、前記磁性多層
膜は、異方性磁気抵抗効果を示す膜として構成される。
As a preferred embodiment of the present invention, the magnetic multilayer film is configured as a film exhibiting an anisotropic magnetoresistance effect.

【0025】本発明の好適な態様として、異方性磁気抵
抗効果を示す膜において、前記軟磁性層は、NiFe合
金にRh,Cr,Ta,Nb,ZrおよびHfの中から
少なくとも1種を含有し、横バイアス層として機能する
層であり、前記非磁性金属層は、Ta,Ti,Al2
3 またはSiO2 からなり、非磁性分離層として機能す
る層であるように構成される。
As a preferred embodiment of the present invention, in the film exhibiting an anisotropic magnetoresistance effect, the soft magnetic layer contains at least one of Rh, Cr, Ta, Nb, Zr and Hf in a NiFe alloy. And a layer functioning as a lateral bias layer, wherein the nonmagnetic metal layer is made of Ta, Ti, Al 2 O.
3 or SiO 2 and is configured to be a layer that functions as a nonmagnetic separation layer.

【0026】また、本発明は、磁気抵抗効果素子と、導
体膜と、電極部とを含む磁気変換素子であって、前記導
体膜は、前記電極部を介して前記磁気抵抗効果素子と導
通しており、前記磁気抵抗効果素子は、非磁性金属層
と、非磁性金属層の一方の面に形成された強磁性層と、
非磁性金属層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記
強磁性層の磁化の向きをピン止めするために強磁性層の
上(非磁性金属層と接する面と反対側の面)に形成され
たピン止め層とを有する磁性多層膜を備えており、前記
ピン止め層は、Ruxy Mnz (MはRh,Pt,P
d,Au,Ag,Reから選ばれた少なくとも1種であ
り、1≦x≦59,1≦y≦59,40≦z≦58,4
2≦x+y≦60(x,y,およびzの単位は原子
%))から構成される。
The present invention is also a magnetic transducer including a magnetoresistive element, a conductor film, and an electrode, wherein the conductor film is electrically connected to the magnetoresistive element via the electrode. The magnetoresistance effect element, a non-magnetic metal layer, a ferromagnetic layer formed on one surface of the non-magnetic metal layer,
A soft magnetic layer formed on the other surface of the non-magnetic metal layer, and an upper surface of the ferromagnetic layer (the surface opposite to the surface in contact with the non-magnetic metal layer) for pinning the magnetization direction of the ferromagnetic layer. comprises a magnetic multilayered film including a pinned layer formed on said pinned layer, Ru x M y Mn z ( M is Rh, Pt, P
at least one selected from d, Au, Ag, and Re, where 1 ≦ x ≦ 59, 1 ≦ y ≦ 59, 40 ≦ z ≦ 58, 4
2 ≦ x + y ≦ 60 (the unit of x, y, and z is atomic%)).

【0027】本発明の好適な態様として、前記ピン止め
層は、Rux Rhy Mnz (1≦x≦59,1≦y≦5
9,40≦z≦58,42≦x+y≦60(x,y,お
よびzの単位は原子%))から構成される。
[0027] Preferred embodiments of the present invention, the pinning layer, Ru x Rh y Mn z ( 1 ≦ x ≦ 59,1 ≦ y ≦ 5
9, 40 ≦ z ≦ 58, 42 ≦ x + y ≦ 60 (x, y, and z are in atomic%).

【0028】本発明の好適な態様として、前記ピン止め
層は、Rux Pty Mnz (1≦x≦59,1≦y≦5
9,40≦z≦58,42≦x+y≦60(x,y,お
よびzの単位は原子%))から構成される。
[0028] Preferred embodiments of the present invention, the pinning layer, Ru x Pt y Mn z ( 1 ≦ x ≦ 59,1 ≦ y ≦ 5
9, 40 ≦ z ≦ 58, 42 ≦ x + y ≦ 60 (x, y, and z are in atomic%).

【0029】本発明の好適な態様として、前記ピン止め
層は、Ruxy Mnz (MはRh,Pt,Pd,A
u,Ag,Reから選ばれた少なくとも1種であり、1
≦x≦54,1≦y≦54,45≦z≦54,46≦x
+y≦55(x,y,およびzの単位は原子%))から
構成される。
[0029] Preferred embodiments of the present invention, the pinning layer, Ru x M y Mn z ( M is Rh, Pt, Pd, A
at least one selected from u, Ag, and Re;
≤ x ≤ 54, 1 ≤ y ≤ 54, 45 ≤ z ≤ 54, 46 ≤ x
+ Y ≦ 55 (x, y and z are in atomic%)).

【0030】また、本発明は、磁気抵抗効果素子と、導
体膜と、電極部とを含む磁気変換素子であって、前記導
体膜は、前記電極部を介して前記磁気抵抗効果素子と導
通しており、前記磁気抵抗効果素子は、非磁性金属層
と、非磁性金属層の一方の面に形成された強磁性層と、
非磁性金属層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記
強磁性層の磁化の向きをピン止めするために強磁性層の
上(非磁性金属層と接する面と反対側の面)に形成され
たピン止め層とを有する磁性多層膜を備えており、前記
ピン止め層は、Rux Mn100-x (15≦x≦30(x
の単位は原子%))から構成される。
The present invention is also a magnetic transducer including a magnetoresistive element, a conductive film, and an electrode, wherein the conductive film is electrically connected to the magnetoresistive element via the electrode. The magnetoresistance effect element, a non-magnetic metal layer, a ferromagnetic layer formed on one surface of the non-magnetic metal layer,
A soft magnetic layer formed on the other surface of the non-magnetic metal layer, and an upper surface of the ferromagnetic layer (the surface opposite to the surface in contact with the non-magnetic metal layer) for pinning the magnetization direction of the ferromagnetic layer. And a pinned layer formed on the magnetic layer. The pinned layer is made of Ru x Mn 100-x (15 ≦ x ≦ 30 (x
Is composed of atomic%)).

【0031】本発明の好適な態様として、前記ピン止め
層は、Rux Mn100-x (18≦x≦27(xの単位は
原子%))から構成される。
In a preferred embodiment of the present invention, the pinning layer is composed of Ru x Mn 100-x (18 ≦ x ≦ 27 (x is in atomic%)).

【0032】また、本発明は、非磁性金属層と、非磁性
金属層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属
層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の
磁化の向きをピン止めするために強磁性層の上(非磁性
金属層と接する面と反対側の面)に形成されたピン止め
層とを有する磁性多層膜を備えてなる磁気抵抗効果素子
であって、前記ピン止め層はRuxy Mnz (MはR
h,Pt,Pd,Au,Ag,Reから選ばれた少なく
とも1種であり、1≦x≦30,1≦y≦30,69≦
z≦90,10≦x+y≦31(x,y,およびzの単
位は原子%))から構成される。
The present invention also provides a non-magnetic metal layer, a ferromagnetic layer formed on one surface of the non-magnetic metal layer, a soft magnetic layer formed on the other surface of the non-magnetic metal layer, A magnetic layer comprising a magnetic multilayer film having a pinning layer formed on the ferromagnetic layer (on the side opposite to the surface in contact with the nonmagnetic metal layer) to pin the direction of magnetization of the ferromagnetic layer a resistive element, the pinned layer is Ru x M y Mn z (M is R
at least one selected from h, Pt, Pd, Au, Ag, and Re, where 1 ≦ x ≦ 30, 1 ≦ y ≦ 30, 69 ≦
z ≦ 90, 10 ≦ x + y ≦ 31 (x, y and z are in atomic%)).

【0033】また、本発明は、非磁性金属層と、非磁性
金属層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属
層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の
磁化の向きをピン止めするために強磁性層の上(非磁性
金属層と接する面と反対側の面)に形成されたピン止め
層とを有する磁性多層膜を備えてなる磁気抵抗効果素子
であって、前記ピン止め層は、Ruxy Mnz (Mは
Rh,Pt,Pd,Au,Ag,Reから選ばれた少な
くとも1種であり、1≦x≦59,1≦y≦59,40
≦z≦58,42≦x+y≦60(x,y,およびzの
単位は原子%))から構成される。
The present invention also provides a non-magnetic metal layer, a ferromagnetic layer formed on one surface of the non-magnetic metal layer, a soft magnetic layer formed on the other surface of the non-magnetic metal layer, A magnetic layer comprising a magnetic multilayer film having a pinning layer formed on the ferromagnetic layer (on the side opposite to the surface in contact with the nonmagnetic metal layer) to pin the direction of magnetization of the ferromagnetic layer a resistive element, the pinned layer, Ru x M y Mn z ( M is at least one selected Rh, Pt, Pd, Au, Ag, from Re, 1 ≦ x ≦ 59,1 ≤y≤59,40
≦ z ≦ 58, 42 ≦ x + y ≦ 60 (x, y, and z are in atomic%)).

【0034】また、本発明は、非磁性金属層と、非磁性
金属層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属
層の他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の
磁化の向きをピン止めするために強磁性層の上(非磁性
金属層と接する面と反対側の面)に形成されたピン止め
層とを有する磁性多層膜を備えてなる磁気抵抗効果素子
であって、前記ピン止め層は、Rux Mn100-x (15
≦x≦30(xの単位は原子%))から構成される。
The present invention also provides a non-magnetic metal layer, a ferromagnetic layer formed on one surface of the non-magnetic metal layer, a soft magnetic layer formed on the other surface of the non-magnetic metal layer, A magnetic layer comprising a magnetic multilayer film having a pinning layer formed on the ferromagnetic layer (on the side opposite to the surface in contact with the nonmagnetic metal layer) to pin the direction of magnetization of the ferromagnetic layer In the resistance effect element, the pinning layer may be made of Ru x Mn 100-x (15
≤ x ≤ 30 (where x is in atomic%).

【0035】上記の本発明によれば、ピン止め層(反強
磁性層)をRu−Mn系またはRu−M−Mn系の組成
から構成し、(MはRh,Pt,Pd,Au,Ag,R
eから選ばれた少なくとも1種)さらには、ピン止め層
の不純物濃度も規定しているので耐食性および熱安定性
に優れ、磁場感度が高く、MR変化率が大きい磁性多層
膜を有する磁気抵抗効果素子、およびそれを用いた磁気
抵抗効果型ヘッド等の磁気変換素子の提供が実現でき
る。
According to the present invention, the pinning layer (antiferromagnetic layer) is composed of a Ru—Mn-based or Ru—M—Mn-based composition, where M is Rh, Pt, Pd, Au, Ag. , R
e) and the impurity concentration of the pinning layer is also specified, so that it is excellent in corrosion resistance and thermal stability, has high magnetic field sensitivity, and has a large MR change ratio. An element and a magnetic transducer such as a magnetoresistive head using the element can be provided.

【0036】[0036]

【発明の実施の態様】以下、本発明の具体的実施の態様
について詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail.

【0037】図1は、本発明の磁気抵抗効果素子3の好
適な一例を示す断面図である。この実施の態様におい
て、磁気抵抗効果素子3は、巨大磁気抵抗効果を示すス
ピンバルブ膜としての磁性多層膜(以下単に、磁性多層
膜1と称す)を備えてなる。図1に示されるように、磁
性多層膜1は、非磁性金属層30と、この非磁性金属層
30の一方の面に形成された強磁性層40と、非磁性金
属層30の他方の面に形成された軟磁性層20と、強磁
性層40の磁化の向きをピン止めするために強磁性層4
0の上(ここで言う『上』とは、非磁性金属層30と接
する面と反対側の面を意味する)に形成されたピン止め
層50を有する積層体構造をなしている。
FIG. 1 is a sectional view showing a preferred example of the magnetoresistance effect element 3 of the present invention. In this embodiment, the magnetoresistive effect element 3 includes a magnetic multilayer film (hereinafter, simply referred to as a magnetic multilayer film 1) as a spin valve film exhibiting a giant magnetoresistance effect. As shown in FIG. 1, the magnetic multilayer film 1 includes a non-magnetic metal layer 30, a ferromagnetic layer 40 formed on one surface of the non-magnetic metal layer 30, and another surface of the non-magnetic metal layer 30. And a ferromagnetic layer 4 for pinning the magnetization direction of the ferromagnetic layer 40.
The layered structure has a pinning layer 50 formed on the surface of the non-magnetic metal layer 30 (the surface opposite to the surface in contact with the nonmagnetic metal layer 30).

【0038】これらの積層体は、図1に示されるよう
に、通常、基板5の上に形成され、これらが基板5側か
ら、下地層7を介して、軟磁性層20、非磁性金属層3
0、強磁性層40、ピン止め層50の順に積層されてい
る。このピン止め層50の上には、図示のごとく、通
常、酸化防止のための保護層80が形成される。
As shown in FIG. 1, these laminates are usually formed on a substrate 5, and they are formed on the soft magnetic layer 20, the non-magnetic metal layer 3
0, a ferromagnetic layer 40, and a pinning layer 50 are stacked in this order. On this pinning layer 50, a protective layer 80 for preventing oxidation is usually formed as shown in the figure.

【0039】この実施の態様における磁性多層膜1(ス
ピンバルブ膜)では、外部から加わる信号磁界の向きに
応じて非磁性金属層30を介して、その両側に隣接して
形成された軟磁性層20と強磁性層40との互いの磁化
の向きが実質的に異なることが必要である。その理由
は、本発明の原理が、非磁性金属層30を介して形成さ
れた軟磁性層20と強磁性層40の磁化の向きがズレて
いるとき、伝導電子がスピンに依存した散乱を受け、抵
抗が増え、磁化の向きが互いに逆向きに向いたとき、最
大の抵抗を示すことにあるからである。すなわち、本発
明では、図2に示されるように外部からの信号磁場がプ
ラス(記録媒体90の記録面93から向かって上向き
(符号92で表される)であるとき、隣合った磁性層の
磁化の方向が互いに逆向きの成分が生じ、抵抗が増大す
るのである。
In the magnetic multilayer film 1 (spin valve film) in this embodiment, the soft magnetic layers formed adjacent to both sides of the nonmagnetic metal layer 30 via the nonmagnetic metal layer 30 according to the direction of the externally applied signal magnetic field. It is necessary that the magnetization directions of the ferromagnetic layer 20 and the ferromagnetic layer 40 are substantially different from each other. This is because the principle of the present invention is that when the magnetization directions of the soft magnetic layer 20 and the ferromagnetic layer 40 formed via the nonmagnetic metal layer 30 are misaligned, the conduction electrons undergo spin-dependent scattering. This is because when the resistance increases and the magnetization directions are opposite to each other, the maximum resistance is exhibited. That is, in the present invention, as shown in FIG. 2, when the external signal magnetic field is positive (upward from the recording surface 93 of the recording medium 90 (represented by reference numeral 92)), the adjacent magnetic layers Components in which the directions of magnetization are opposite to each other are generated, and the resistance increases.

【0040】ここで、本発明の磁気抵抗効果素子に用い
られる(スピンバルブ)磁性多層膜における、磁気記録
媒体からの外部信号磁場と、軟磁性層20と強磁性層4
0の互いの磁化の方向、及び電気抵抗の変化の関係を説
明する。
Here, the external signal magnetic field from the magnetic recording medium, the soft magnetic layer 20 and the ferromagnetic layer 4 in the (spin valve) magnetic multilayer film used in the magnetoresistive element of the present invention.
The relationship between the directions of the 0 magnetization and the change in the electrical resistance will be described.

【0041】今、本発明の理解を容易にするために、図
1に示されるごとく、1つの非磁性金属層30を介して
1組の軟磁性層20と強磁性層40とが存在する最もシ
ンプルな磁性多層膜の場合について、図2を参照しつつ
説明する。
Now, in order to facilitate understanding of the present invention, as shown in FIG. 1, one soft magnetic layer 20 and ferromagnetic layer 40 are interposed via one nonmagnetic metal layer 30. The case of a simple magnetic multilayer film will be described with reference to FIG.

【0042】図2に示されるように、強磁性層40は後
に述べる方法によって媒体面に向かって下向き方向にそ
の磁化をピン止めされている(符号41)。もう一方の
軟磁性層20は、非磁性金属層30を介して形成されて
いるので、その磁化方向は外部からの信号磁界によって
向きを変える(符号21)。このとき、軟磁性層20と
強磁性層40の磁化の相対角度は、磁気記録媒体90か
らの信号磁界の向きによって大きく変化する。その結
果、磁性層内に流れる伝導電子が散乱される度合いが変
化し、電気抵抗が大きく変化する。
As shown in FIG. 2, the magnetization of the ferromagnetic layer 40 is pinned in a downward direction toward the medium surface by a method described later (reference numeral 41). Since the other soft magnetic layer 20 is formed with the non-magnetic metal layer 30 interposed therebetween, its magnetization direction changes its direction by an externally applied signal magnetic field (reference numeral 21). At this time, the relative angle of the magnetization between the soft magnetic layer 20 and the ferromagnetic layer 40 greatly changes depending on the direction of the signal magnetic field from the magnetic recording medium 90. As a result, the degree of scattering of the conduction electrons flowing in the magnetic layer changes, and the electrical resistance greatly changes.

【0043】これによってパーマロイの異方性磁気抵抗
効果とはメカニズムが本質的に異なる大きなMR(Magn
eto-Resistance) 効果が得られる。
As a result, a large MR (Magn) having a mechanism essentially different from that of the anisotropic magnetoresistance effect of permalloy.
eto-Resistance) effect is obtained.

【0044】軟磁性層20,強磁性層40と、ピン止め
効果を示すピン止め層50の磁化の向きが外部磁場に対
して相対的に変化する。それらの磁化の向きの変化が磁
化曲線とMR曲線とに対応させて図3に示される。ここ
では、ピン止め層50により、強磁性層40の磁化は全
てマイナス方向(記録媒体90の記録面から向かって下
向き)に固定されている。外部信号磁場がマイナスの時
は軟磁性層20の磁化もマイナス方向を向く。いま、説
明を簡単にするために軟磁性層20,強磁性層40の保
磁力を0に近い値とする。信号磁場HがH<0の領域
(I)では、まだ軟磁性層20および強磁性層40の両
磁性層の磁化方向は一方向を向いている。
The magnetization directions of the soft magnetic layer 20, the ferromagnetic layer 40, and the pinning layer 50 exhibiting the pinning effect change relatively to an external magnetic field. FIG. 3 shows the change in the direction of magnetization corresponding to the magnetization curve and the MR curve. Here, the magnetization of the ferromagnetic layer 40 is fixed in the minus direction (downward from the recording surface of the recording medium 90) by the pinning layer 50. When the external signal magnetic field is negative, the magnetization of the soft magnetic layer 20 is also directed in the negative direction. Now, for the sake of simplicity, the coercive force of the soft magnetic layer 20 and the ferromagnetic layer 40 is set to a value close to zero. In the region (I) where the signal magnetic field H is H <0, the magnetization directions of both the soft magnetic layer 20 and the ferromagnetic layer 40 are still in one direction.

【0045】外部磁場を上げてHが軟磁性層20の保磁
力を超えると軟磁性層の磁化方向は信号磁場の方向に回
転し、軟磁性層20および強磁性層40のそれぞれの磁
化の向きが反平行となるのにつれて磁化と電気抵抗が増
加をする。そして一定値となる(領域(II)の状態)。
このときピン止め層50により、あるピン止め磁場Hua
が働いている。信号磁場がこのHuaを越えると強磁性層
40の磁化も信号磁場の方向に回転し、領域(III)で軟
磁性層20および強磁性層40のそれぞれの磁化方向
は、一方向に揃って向く。このとき、磁化はある一定値
に、MR曲線は0となる。
When the external magnetic field is increased and H exceeds the coercive force of the soft magnetic layer 20, the magnetization direction of the soft magnetic layer rotates in the direction of the signal magnetic field, and the respective magnetization directions of the soft magnetic layer 20 and the ferromagnetic layer 40 are changed. Become antiparallel, the magnetization and the electrical resistance increase. Then, it becomes a constant value (state of area (II)).
At this time, the pinning layer 50 causes a certain pinning magnetic field Hua.
Is working. When the signal magnetic field exceeds Hua, the magnetization of the ferromagnetic layer 40 also rotates in the direction of the signal magnetic field, and in the region (III), the respective magnetization directions of the soft magnetic layer 20 and the ferromagnetic layer 40 are aligned in one direction. . At this time, the magnetization becomes a certain value and the MR curve becomes 0.

【0046】逆に信号磁場Hが減少するときは、今まで
と同様に、軟磁性層20および強磁性層40の磁化反転
に伴い、領域(III)から(II)、(I)と順次変化する。
ここで領域(II)のはじめの部分で、伝導電子がスピン
に依存した散乱を受け、抵抗は大きくなる。領域(II)
のうち、強磁性層40はピン止めされているためほとん
ど磁化反転はしないが、軟磁性層20は直線的にその磁
化を増加させるため、軟磁性層20の磁化変化に対応
し、スピンに依存した散乱を受ける伝導電子の割合が徐
々に大きくなる。すなわち、軟磁性層20に例えばHc
の小さなNi0.8Fe0.2 を選び、適当な異方性磁場H
kを付与することにより、Hk付近以下の数Oe〜数10
Oeの範囲の小外部磁場で抵抗変化が直線的、かつ大きな
抵抗変化率を示す磁性多層膜が得られる。
Conversely, when the signal magnetic field H decreases, the regions (III) to (II) and (I) sequentially change in accordance with the magnetization reversal of the soft magnetic layer 20 and the ferromagnetic layer 40 as before. I do.
Here, at the beginning of the region (II), the conduction electrons are scattered depending on the spin, and the resistance increases. Area (II)
Among them, the ferromagnetic layer 40 is pinned and hardly reverses the magnetization, but the soft magnetic layer 20 linearly increases its magnetization. The proportion of the conduction electrons that undergo the scattering gradually increases. That is, for example, Hc is applied to the soft magnetic layer 20.
Ni 0.8 Fe 0.2 with a small anisotropic magnetic field H
By adding k, several Oe to several tens below Hk
With a small external magnetic field in the range of Oe, a magnetic multilayer film having a linear resistance change and a large resistance change rate can be obtained.

【0047】本発明において、各薄膜層の膜厚にはそれ
ぞれ好適な範囲がある。非磁性金属層の層厚は15〜4
0Åの範囲がよい。非磁性金属層の層厚が40Åより厚
くなると、この層内にのみ流れる伝導電子の割合が増え
てしまい、全体のMR変化が小さくなってしまうので都
合が悪い。また、この層厚が15Åより薄くなってしま
うと、軟磁性層20と強磁性層40間の強磁性的な磁気
結合が強くなってしまい、大きなMR効果を実現するた
めのスピンの反平行状態が得られなくなってしまう。一
方、伝導電子は非磁性金属層と軟磁性層20および強磁
性層40との界面部分で散乱を受けるので、これら2つ
の磁性層20,40の厚さが200Åより厚くなっても
実質的な効果の向上はない。むしろ全体の膜厚が厚くな
るので都合が悪い。これら2層の磁性層20,40の厚
さは16Å以上とすることが好ましい。これより薄くな
ると、耐熱性と加工耐性が劣化してしまう。
In the present invention, the thickness of each thin film layer has a suitable range. The thickness of the nonmagnetic metal layer is 15 to 4
A range of 0 ° is good. If the thickness of the non-magnetic metal layer is greater than 40 °, the proportion of conduction electrons flowing only in this layer increases, and the overall MR change is reduced, which is not convenient. On the other hand, if the thickness is smaller than 15 °, ferromagnetic coupling between the soft magnetic layer 20 and the ferromagnetic layer 40 becomes strong, and the anti-parallel spin state for realizing a large MR effect is obtained. Will not be obtained. On the other hand, conduction electrons are scattered at the interface between the non-magnetic metal layer and the soft magnetic layer 20 and the ferromagnetic layer 40. Therefore, even if the thicknesses of these two magnetic layers 20 and 40 are larger than 200 °, they are substantially reduced. There is no improvement in the effect. Rather, the overall film thickness is increased, which is not convenient. It is preferable that the thickness of these two magnetic layers 20 and 40 be 16 ° or more. If it is thinner than this, heat resistance and processing resistance will deteriorate.

【0048】以下、上述してきた磁気抵抗効果素子3の
各構成について詳細に説明する。この磁気抵抗効果素子
における第一の特徴点は、ピン止め層50の組成にあ
る。
Hereinafter, each configuration of the above-described magnetoresistive element 3 will be described in detail. The first feature of this magnetoresistive element is the composition of the pinning layer 50.

【0049】本発明のピン止め層50は、Ruxy
z 系(MはRh,Pt,Pd,Au,Ag,Reから
選ばれた少なくとも1種)またはRux Mn1-x 系から
なる。
The pinning layer 50 of the present invention, Ru x M y M
An nz system (M is at least one selected from Rh, Pt, Pd, Au, Ag, and Re) or a Ru x Mn 1-x system.

【0050】まず、最初にRuxy Mnz 系からなる
ピン止め層50について説明する。この系において、M
は上述したようにRh,Pt,Pd,Au,Ag,Re
から選ばれた少なくとも1種の元素であり、Mを1種の
み選定した場合には、3元系の組成となり、Mを2種以
上選定した場合には、4元系以上の組成となる。上記M
のすべての範囲において、本発明の効果を発現できる
が、中でも、特に、RhまたはPtを選定した3元系と
するのがよい。
[0050] First, described first pinning layer 50 made of Ru x M y Mn z system. In this system, M
Are Rh, Pt, Pd, Au, Ag, and Re as described above.
At least one element selected from the group consisting of: M is a ternary composition when only one is selected, and a quaternary composition when two or more are selected. M above
The effects of the present invention can be exhibited in all the ranges described above. In particular, it is preferable to use a ternary system in which Rh or Pt is selected.

【0051】Ruxy Mnz 系について、x,y,お
よびzは、それぞれ各元素の組成の割合を示し、単位は
原子%である。本発明のRuxy Mnz 系において
は、大きく分けて2つの好適な組成範囲が存在する。そ
の一つが、(1)1≦x≦30,1≦y≦30,69≦
z≦90,10≦x+y≦31で規定される範囲であ
り、もう一つが(2)1≦x≦59,1≦y≦59,4
0≦z≦58,42≦x+y≦60で規定される範囲で
ある。
[0051] The Ru x M y Mn z system, x, y, and z each represent the ratio of the composition of each element, and is in atomic%. In Ru x M y Mn z system of the present invention, roughly two preferred composition range is present. One of them is (1) 1 ≦ x ≦ 30, 1 ≦ y ≦ 30, 69 ≦
z ≦ 90, 10 ≦ x + y ≦ 31, and (2) 1 ≦ x ≦ 59, 1 ≦ y ≦ 59, 4
The range is defined by 0 ≦ z ≦ 58 and 42 ≦ x + y ≦ 60.

【0052】前記(1)1≦x≦30,1≦y≦30,
69≦z≦90,10≦x+y≦31で規定される範囲
において、好ましくは、1≦x≦24,1≦y≦24,
75≦z≦85,15≦x+y≦25で規定される範囲
であり、より好ましくは、1≦x≦22,1≦y≦2
2,77≦z≦82,18≦x+y≦23で規定される
範囲である。このような組成範囲において、zの値が6
9原子%未満となり、x+yの値が31原子%を超える
と、交換結合磁界Huaの値およびブロッキング温度Tb
(Huaの値が零となる温度として定義される)が共に低
下してしまうという不都合が生じる。また、zの値が9
0原子%を超えてx+yの値が10原子%未満となる
と、上記と同様に、交換結合磁界Huaの値およびブロッ
キング温度Tbが共に低下してしまい、さらにはMnの
増加にともない耐食性が低下するという不都合も生じ
る。この組成範囲においては、MとMnとの不規則合金
が形成され、そのため、ピン止め層50全体が反強磁性
を示し良好な交換結合磁界Huaが得られるものと考えら
れる。また、10≦x+y≦31の範囲で組成を調整す
ることによって、ブロッキング温度Tbの温度を、例え
ば、160℃〜250℃の範囲で任意に設定できる。こ
れによって、スピンバルブ膜に必要な磁化の直交化(軟
磁性層20の磁化と強磁性層40の磁化の直交化(外部
磁場零の時))がスムースに行える。
(1) 1 ≦ x ≦ 30, 1 ≦ y ≦ 30,
In a range defined by 69 ≦ z ≦ 90 and 10 ≦ x + y ≦ 31, preferably 1 ≦ x ≦ 24, 1 ≦ y ≦ 24,
It is a range defined by 75 ≦ z ≦ 85, 15 ≦ x + y ≦ 25, and more preferably 1 ≦ x ≦ 22, 1 ≦ y ≦ 2.
This range is defined by 2,77 ≦ z ≦ 82 and 18 ≦ x + y ≦ 23. In such a composition range, the value of z is 6
When the value of x + y exceeds 31 atomic%, the value of the exchange coupling magnetic field Hua and the blocking temperature Tb
(Defined as the temperature at which the value of Hua becomes zero). When the value of z is 9
When the value of x + y is less than 10 atomic% exceeding 0 atomic%, both the value of the exchange coupling magnetic field Hua and the blocking temperature Tb decrease as described above, and further, the corrosion resistance decreases with the increase of Mn. Inconvenience also arises. It is considered that in this composition range, an irregular alloy of M and Mn is formed, so that the entire pinning layer 50 exhibits antiferromagnetism and a good exchange coupling magnetic field Hua can be obtained. Further, by adjusting the composition within the range of 10 ≦ x + y ≦ 31, the temperature of the blocking temperature Tb can be arbitrarily set within a range of, for example, 160 ° C. to 250 ° C. Thereby, the orthogonalization of the magnetization required for the spin valve film (orthogonalization of the magnetization of the soft magnetic layer 20 and the magnetization of the ferromagnetic layer 40 (when the external magnetic field is zero)) can be performed smoothly.

【0053】前記(2)1≦x≦59,1≦y≦59,
40≦z≦58,42≦x+y≦60で規定される範囲
において、好ましくは、1≦x≦57,1≦y≦57,
42≦z≦57,43≦x+y≦58で規定される範囲
であり、より好ましくは、1≦x≦54,1≦y≦5
4,45≦z≦55,45≦x+y≦55、さらにより
好ましくは、1≦x≦54,1≦y≦54,45≦z≦
54,46≦x+y≦55で規定される範囲である。こ
のような組成範囲においては、極めて良好な交換結合磁
界Hua、ブロッキング温度Tb、および耐食性を示す。
このような組成範囲において、zの値が40原子%未満
となり、x+yの値が60原子%を超えると、交換結合
磁界Huaの値が急激に減少してしまうという不都合が生
じる。また、zの値が58原子%を超えてx+yの値が
42原子%未満となると、上記と同様に、交換結合磁界
Huaの値が急激に減少してしまうという不都合が生じ
る。この(2)1≦x≦59,1≦y≦59,40≦z
≦58,42≦x+y≦60で規定される範囲では、M
nと他の元素が略1:1の規則合金を形成するために、
極めて優れた交換結合磁界Hua、およびブロッキング温
度Tbを示すものと考えられる。さらにMn量が少ない
ために耐食性も極めて優れたものとなっている。また、
42≦x+y≦60の範囲で組成を調整することによっ
て、Tbの温度を、例えば、160℃〜400℃の範囲
で任意に設定できる。これによって、スピンバルブ膜に
必要な磁化の直交化(軟磁性層20の磁化と強磁性層4
0の磁化の直交化(外部磁場零の時))がスムースに行
える。
(2) 1 ≦ x ≦ 59, 1 ≦ y ≦ 59,
In a range defined by 40 ≦ z ≦ 58 and 42 ≦ x + y ≦ 60, preferably 1 ≦ x ≦ 57, 1 ≦ y ≦ 57,
42 ≦ z ≦ 57, 43 ≦ x + y ≦ 58, more preferably 1 ≦ x ≦ 54, 1 ≦ y ≦ 5
4, 45 ≦ z ≦ 55, 45 ≦ x + y ≦ 55, even more preferably 1 ≦ x ≦ 54, 1 ≦ y ≦ 54, 45 ≦ z ≦
The range is defined by 54, 46 ≦ x + y ≦ 55. In such a composition range, an extremely good exchange coupling magnetic field Hua, blocking temperature Tb, and corrosion resistance are exhibited.
In such a composition range, when the value of z is less than 40 at% and the value of x + y exceeds 60 at%, there is a disadvantage that the value of the exchange coupling magnetic field Hua sharply decreases. Further, when the value of z exceeds 58 at% and the value of x + y is less than 42 at%, there is a disadvantage that the value of the exchange coupling magnetic field Hua sharply decreases as described above. (2) 1 ≦ x ≦ 59, 1 ≦ y ≦ 59, 40 ≦ z
≦ 58, 42 ≦ x + y ≦ 60, M
n and other elements form an approximately 1: 1 ordered alloy,
It is considered that they show an extremely excellent exchange coupling magnetic field Hua and a blocking temperature Tb. Further, since the amount of Mn is small, the corrosion resistance is extremely excellent. Also,
By adjusting the composition in the range of 42 ≦ x + y ≦ 60, the temperature of Tb can be arbitrarily set in the range of 160 ° C. to 400 ° C., for example. This makes the magnetization orthogonal to the spin valve film (the magnetization of the soft magnetic layer 20 and the ferromagnetic layer 4
The orthogonalization of the magnetization of 0 (when the external magnetic field is zero) can be performed smoothly.

【0054】次いで、Rux Mn100-x 系からなるピン
止め層50について説明する。この2元系のピン止め層
50において、xの範囲(xの単位は原子%)は、15
≦x≦30、好ましくは18≦x≦27、より好ましく
は20≦x≦25に設定される。このxの値が、15原
子%未満となったり、30原子%を超えたりすると交換
結合磁界Huaが減少して好ましくない。なお、このRu
−Mn系に上記のMを添加させると、上述のごとくさら
に交換結合磁界Hua、ブロッキング温度Tbが向上す
る。
Next, the pinning layer 50 made of Ru x Mn 100-x will be described. In the binary pinning layer 50, the range of x (x is in atomic%) is 15
≦ x ≦ 30, preferably 18 ≦ x ≦ 27, more preferably 20 ≦ x ≦ 25. If the value of x is less than 15 atomic% or exceeds 30 atomic%, the exchange coupling magnetic field Hua is undesirably reduced. Note that this Ru
When the above-described M is added to the -Mn system, the exchange coupling magnetic field Hua and the blocking temperature Tb are further improved as described above.

【0055】上述してきたピン止め層50のブロッキン
グ温度Tbは、160℃以上、特に、160〜400℃
であり、極めて高い熱安定性を示す(ちなみに、従来よ
り用いられているFeMnは150℃程度である)。
The above-mentioned blocking temperature Tb of the pinning layer 50 is 160 ° C. or more, particularly 160 to 400 ° C.
And exhibit extremely high thermal stability (by the way, FeMn conventionally used is about 150 ° C.).

【0056】また、本発明で用いられるピン止め層50
と前記強磁性層40との交換結合エネルギーJkは、
0.06erg/cm2 以上、特に、0.08〜0.1
8erg/cm2 という極めて高い値を示す。この交換
結合エネルギーJkは、強磁性層40の磁化を固定する
(ピン止めする)強さを示しており、交換結合エネルギ
ーJkは、(強磁性層飽和磁化)×(Hua)×(膜厚)
で求められる。
The pinning layer 50 used in the present invention
And the exchange coupling energy Jk between the ferromagnetic layer 40 and
0.06 erg / cm 2 or more, especially 0.08 to 0.1
It shows an extremely high value of 8 erg / cm 2 . The exchange coupling energy Jk indicates a strength for fixing (pinning) the magnetization of the ferromagnetic layer 40, and the exchange coupling energy Jk is (ferromagnetic layer saturation magnetization) × (Hua) × (film thickness).
Is required.

【0057】さらに、ピン止め層50と強磁性層40の
温度−交換結合エネルギーの関係において、80〜13
0℃の温度係数Tcは、−2×10-4〜−8×10-4
rg/cm2 ℃の範囲にあるものが温度安定性の観点か
ら好ましい。この温度係数Tcは、以下のように定義す
る。すなわち、温度T−交換結合エネルギーJkの関係
を示すグラフにおいて、微分値d(Jk)/d(T)を
80〜130℃の範囲内で、80℃と130℃の2点求
め、求めた2点の値を算術平均して、この平均値を温度
係数Tc値として定義する。
Further, the relationship between the temperature and the exchange coupling energy between the pinning layer 50 and the ferromagnetic layer 40 is 80 to 13
The temperature coefficient Tc at 0 ° C. is −2 × 10 −4 to −8 × 10 −4 e
Those in the range of rg / cm 2 ° C are preferred from the viewpoint of temperature stability. This temperature coefficient Tc is defined as follows. That is, in the graph showing the relationship between the temperature T and the exchange coupling energy Jk, the differential value d (Jk) / d (T) was obtained at 80 ° C. and 130 ° C. within the range of 80 to 130 ° C. The point values are arithmetically averaged, and the average value is defined as a temperature coefficient Tc value.

【0058】さらにピン止め層50は、その層に含有さ
れる酸素濃度が5000原子ppm以下、好ましくは3
000原子ppm以下、炭素濃度が5000原子ppm
以下、好ましくは3000原子ppm以下、硫黄濃度が
5000原子ppm以下、好ましくは3000原子pp
m以下、塩素濃度が5000原子ppm以下、好ましく
は3000原子ppm以下であるように構成するのがよ
い。酸素濃度が高くなると、ピン止め層50に含有され
るMnが酸化され、反強磁性層としての特性(例えば、
Hua,Tb,Jkなど)が劣化する。また、このピン止
め層50と接して積層される強磁性層40の磁気特性も
劣化するし、耐熱性にも悪影響を及ぼす。同様に、ピン
止め層50中の炭素、硫黄、および塩素も、上記の濃度
を超えると反強磁性層としての特性を劣化させる。その
ため、上記の不純物濃度を超えないように薄膜形成条件
を設定する必要がある。なお、上記の不純物濃度の下限
に制限はなく、できるだけ零に近づけることが好まし
い。
Further, the pinning layer 50 has an oxygen concentration of 5000 atomic ppm or less, preferably 3 atomic ppm or less.
000 atomic ppm or less, carbon concentration 5000 atomic ppm
Or less, preferably 3000 atomic ppm or less, sulfur concentration of 5000 atomic ppm or less, preferably 3000 atomic pp
m and a chlorine concentration of 5000 atomic ppm or less, preferably 3000 atomic ppm or less. When the oxygen concentration increases, Mn contained in the pinning layer 50 is oxidized, and characteristics as an antiferromagnetic layer (for example,
Hua, Tb, Jk, etc.) deteriorate. In addition, the magnetic properties of the ferromagnetic layer 40 stacked in contact with the pinning layer 50 deteriorate, and the heat resistance is adversely affected. Similarly, carbon, sulfur, and chlorine in the pinning layer 50 also degrade the properties as an antiferromagnetic layer when the concentration exceeds the above range. Therefore, it is necessary to set the thin film forming conditions so as not to exceed the above impurity concentration. The lower limit of the impurity concentration is not limited, and it is preferable that the impurity concentration be as close to zero as possible.

【0059】このピン止め層50の厚さは、50Å〜1
000Å、好ましくは60Å〜800Å、より好ましく
は70Å〜500Å、更に好ましくは70Å〜300Å
の範囲とするのがよい。ピン止め層50の厚さが、50
Åより薄くなると交換結合磁界Huaやブロッキング温度
Tbが急激に小さくなってしまう。逆に厚い分は余り問
題がないが、あまり厚すぎるとMRヘッドとしてのギャ
ップ長(シールド−シールド間の長さ)が大きくなって
しまい、超高密度磁気記録に適さなくなってしまう。従
って、1000Åより小さいほうがよい。
The thickness of the pinning layer 50 is between 50 ° and 1
000 °, preferably 60 ° to 800 °, more preferably 70 ° to 500 °, even more preferably 70 ° to 300 °
It is good to be in the range of. The thickness of the pinning layer 50 is 50
If it becomes thinner, the exchange coupling magnetic field Hua and the blocking temperature Tb decrease sharply. Conversely, a thick portion does not cause much problem, but if it is too thick, the gap length (length between the shields) as the MR head becomes large, and it is not suitable for ultra-high density magnetic recording. Therefore, it is better to be smaller than 1000 °.

【0060】このようなピン止め層50は、イオンビー
ムスパッタ法、スパッタリング法、反応性蒸着法、分子
線エピタキシー法(MBE)等の方法を用いて形成され
る。これら、製膜方法に特に限定はない。
The pinning layer 50 is formed by using a method such as an ion beam sputtering method, a sputtering method, a reactive evaporation method, and a molecular beam epitaxy method (MBE). There is no particular limitation on these film forming methods.

【0061】前記強磁性層40は、Fe,Ni,Co,
Mn,Cr,Dy,Er,Nd,Tb,Tm,Ce,G
d等やこれらの元素を含む合金や化合物から構成される
が、特に、(Coz Ni1-zw Fe1-w (ただし、重
量で0.4≦z≦1.0、0.5≦w≦1.0である)
で表される組成で構成することが好ましい。これらの組
成範囲を外れると、大きな電気抵抗の変化が得られなく
なるという不都合が生じる。
The ferromagnetic layer 40 is made of Fe, Ni, Co,
Mn, Cr, Dy, Er, Nd, Tb, Tm, Ce, G
d, etc., and alloys and compounds containing these elements. Particularly, (Co z Ni 1 -z) w Fe 1 -w (where 0.4 ≦ z ≦ 1.0, 0.5 ≦ w ≦ 1.0)
It is preferable to configure the composition represented by the following formula. If the composition is out of these ranges, a large change in electric resistance cannot be obtained.

【0062】このような強磁性層40の厚さは、16〜
100Å、より好ましくは、20〜60Åとされる。こ
の値が、16Å未満となると、磁性層としての特性が失
われる。この一方で、この値が100Åを超えると、前
記ピン止め層50からのピン止め力が小さくなり、この
強磁性層のスピンのピン止め効果が十分に得られなくな
る。
The thickness of the ferromagnetic layer 40 is 16 to
100 °, more preferably 20 ° to 60 °. If this value is less than 16 °, the characteristics as a magnetic layer will be lost. On the other hand, when this value exceeds 100 °, the pinning force from the pinning layer 50 becomes small, and the effect of pinning the spin of the ferromagnetic layer cannot be sufficiently obtained.

【0063】このような強磁性層40は上述のごとくピ
ン止め層50と直接接しているため、両者に直接層間相
互作用が働き、強磁性層40の磁化回転が阻止される。
一方、後に詳述する軟磁性層20は、外部からの信号磁
場により、自由にその磁化を回転させることができる。
その結果、軟磁性層20と強磁性層40との両者の磁化
に相対的な角度が生み出され、この磁化の向きの違いに
起因した大きなMR効果が得られる。
Since the ferromagnetic layer 40 is in direct contact with the pinned layer 50 as described above, an interlayer interaction acts directly on the two, and the magnetization rotation of the ferromagnetic layer 40 is prevented.
On the other hand, the soft magnetic layer 20 described later can freely rotate its magnetization by a signal magnetic field from the outside.
As a result, a relative angle is generated in the magnetization of both the soft magnetic layer 20 and the ferromagnetic layer 40, and a large MR effect resulting from the difference in the direction of the magnetization is obtained.

【0064】前記軟磁性層20は、軟磁性特性を示すF
e,Ni,Co等やこれらの元素を含む合金や化合物か
ら構成されるが、保磁力Hcの小さな磁性層を用いた方が
MR曲線の立ち上がりが急峻となり、好ましい結果が得
られる。軟磁性層20を下記に示すような2層構造にす
ることは、特に好ましい態様である。すなわち、非磁性
金属層30側からCo(コバルト)単体あるいはCoを
80重量%以上含む合金より構成された第1の軟磁性層
と、(Nix Fe1-xy Co1-y (ただし、重量で
0.7≦x≦0.9、0.5≦y≦0.8)で表わされ
る組成である第2の軟磁性層との2層積層体として構成
する。このような構成とすることにより、Coリッチな
第1の軟磁性層が拡散ブロッキング層として働き、第2
の軟磁性層側から非磁性金属層30側へとNiの拡散を
防止することができる。また、Coリッチな第1の軟磁
性層は電子の散乱能力を増大させるため、MR変化率が
向上するという効果も発現する。なお、第2の軟磁性層
は、ソフト磁性を維持させるために上記組成範囲内で形
成される。
The soft magnetic layer 20 is made of F
e, Ni, Co, etc., and alloys and compounds containing these elements, but the use of a magnetic layer having a small coercive force Hc results in a steep rise of the MR curve, and preferable results can be obtained. It is a particularly preferred embodiment that the soft magnetic layer 20 has a two-layer structure as described below. That is, a first soft magnetic layer composed of Co (cobalt) alone or an alloy containing 80% by weight or more of Co and (Ni x Fe 1 -x ) y Co 1 -y (from the nonmagnetic metal layer 30 side) , 0.7 ≦ x ≦ 0.9, 0.5 ≦ y ≦ 0.8) as a two-layer laminate with the second soft magnetic layer. With this configuration, the Co-rich first soft magnetic layer functions as a diffusion blocking layer,
The diffusion of Ni from the soft magnetic layer side to the non-magnetic metal layer 30 side can be prevented. Further, the first Co-rich soft magnetic layer increases the ability to scatter electrons, and thus has the effect of improving the MR ratio. Note that the second soft magnetic layer is formed within the above composition range in order to maintain soft magnetism.

【0065】このような軟磁性層20の厚さは、20〜
150Å、好ましくは、30〜120Å、さらに好まし
くは、50〜100Åとされる。この値が、20Å未満
となると、良好な軟磁性層としての特性が得られない。
この一方で、この値が150Åを超えると、多層膜全体
の厚さが厚くなり、磁性多層膜全体の抵抗が大きくな
り、MR効果が減少してしまう。なお、軟磁性層20を
上記のように2層積層体とした場合には、Coリッチの
第1の軟磁性層の厚さを、4Å以上確保すればよい。
The soft magnetic layer 20 has a thickness of 20 to
The angle is set to 150 °, preferably 30 to 120 °, and more preferably 50 to 100 °. If this value is less than 20 °, good characteristics as a soft magnetic layer cannot be obtained.
On the other hand, when this value exceeds 150 °, the thickness of the entire multilayer film increases, the resistance of the entire magnetic multilayer film increases, and the MR effect decreases. In the case where the soft magnetic layer 20 is a two-layer laminate as described above, the thickness of the Co-rich first soft magnetic layer may be 4 mm or more.

【0066】このような軟磁性層20と前記強磁性層4
0との間に介在される非磁性金属層30は、効率的に電
子を導くために、伝導性のある金属が望ましい。より具
体的には、Au、Ag、およびCuの中から選ばれた少
なくとも1種、またはこれらの少なくとも1種以上を6
0wt%以上含む合金等が挙げられる。
The soft magnetic layer 20 and the ferromagnetic layer 4
The non-magnetic metal layer 30 interposed between 0 and 0 is preferably a conductive metal in order to efficiently guide electrons. More specifically, at least one selected from Au, Ag, and Cu, or at least one or more of
An alloy containing 0 wt% or more is exemplified.

【0067】このような非磁性金属層30の厚さは、1
5〜40Åであることが好ましい。この値が15Å以下
になると、このものを介して配置されている軟磁性層2
0と強磁性層40とが交換結合してしまい、軟磁性層2
0と強磁性層40とのスピンがそれぞれ独立に機能しな
くなってしまうという不都合が生じる。この値が40Å
を超えると、上下に位置する軟磁性層20と強磁性層4
0の界面で散乱される電子の割合が減少してしまい、M
R変化率の減少が起こってしまうという不都合が生じ
る。
The thickness of the non-magnetic metal layer 30 is 1
It is preferable that the angle is 5 to 40 °. When this value becomes 15 ° or less, the soft magnetic layer 2
0 and the ferromagnetic layer 40 are exchange-coupled, and the soft magnetic layer 2
There is a disadvantage that the spins of 0 and the ferromagnetic layer 40 do not function independently. This value is 40Å
Is exceeded, the upper and lower soft magnetic layers 20 and the ferromagnetic layers 4
0, the proportion of electrons scattered at the interface decreases, and M
There is an inconvenience that the R change rate decreases.

【0068】保護層80は、成膜プロセスの過程での磁
性多層膜表面の酸化を防止し、その上部に形成される電
極材料とのぬれ性や、密着強度の向上という目的のため
に形成され、このものは、Ti,Ta,W,Cr,H
f,Zr、Zn等の材料より形成される。厚さは、通
常、30〜300Å程度とされる。
The protective layer 80 is formed for the purpose of preventing the surface of the magnetic multilayer film from being oxidized in the course of the film forming process and improving the wettability with the electrode material formed thereon and the adhesion strength. This is Ti, Ta, W, Cr, H
It is formed of a material such as f, Zr, and Zn. The thickness is usually about 30 to 300 °.

【0069】基板5は、ガラス、ケイ素、MgO、Ga
As、フェライト、アルティック、CaTiO3 等の材
料により形成される。厚さは、通常、0.5〜10mm
程度とされる。
The substrate 5 is made of glass, silicon, MgO, Ga
It is formed of a material such as As, ferrite, Altic, and CaTiO 3 . The thickness is usually 0.5 to 10 mm
Degree.

【0070】各層の材質及び層厚を上記のように規定
し、さらに、少なくとも軟磁性層20の成膜時に、後述
する膜面内の一方向に外部磁場を印加して、異方性磁界
Hkを2〜20Oe、より好ましくは2〜16Oe、特に2
〜10Oe付与することが好ましい。
The material and thickness of each layer are defined as described above, and at least at the time of forming the soft magnetic layer 20, an external magnetic field is applied in one direction in the film plane, which will be described later, to obtain an anisotropic magnetic field Hk. From 2 to 20 Oe, more preferably from 2 to 16 Oe, especially 2
It is preferable to add 10 to 10 Oe.

【0071】軟磁性層の異方性磁界Hkが2Oe未満とな
ると、保磁力と同程度となってしまい、0磁場を中心と
した直線的なMR変化曲線が実質的に得られなくなるた
め、MR素子としての特性が劣化する。また20Oeより
大きいと、この膜をMRヘッド等に適用した場合、出力
が低下しやすく、かつ分解能が低下する。ここでこれら
のHkは、外部磁場として成膜時に10〜300Oeの磁
場を印加することで得られる。外部磁場が10Oe以下で
はHkを誘起するのに十分ではないし、また、300Oe
を越えても効果は変わらないが、磁場発生のためのコイ
ルが大きくなってしまい、費用もかさんで非効率的であ
る。
When the anisotropic magnetic field Hk of the soft magnetic layer is less than 2 Oe, the magnetic field becomes almost the same as the coercive force, and a linear MR change curve centered on the zero magnetic field cannot be substantially obtained. The characteristics as an element deteriorate. On the other hand, if it is larger than 20 Oe, when this film is applied to an MR head or the like, the output tends to decrease and the resolution decreases. Here, these Hk are obtained by applying a magnetic field of 10 to 300 Oe during film formation as an external magnetic field. If the external magnetic field is less than 10 Oe, it is not enough to induce Hk, and 300 Oe
Although the effect does not change even if it exceeds, the coil for generating the magnetic field becomes large, and it is inefficient at a high cost.

【0072】上述してきた磁性多層膜1をそれぞれ繰り
返し積層したものを、磁気抵抗効果素子とすることもで
きる。磁性多層膜の繰り返し積層回数nに特に制限はな
く、目的とする磁気抵抗変化率等に応じて適宜選択すれ
ばよい。昨今の磁気記録の超高密度化に対応するために
は、磁性多層膜の全層厚が薄いほど良い。しかし薄くな
ると通常、MR効果は同時に小さくなってしまうが、本
発明に用いられる磁性多層膜は、繰り返し積層回数nが
1の場合でも十分実用に耐えうる多層膜を得ることがで
きる。また、積層数を増加するに従って、抵抗変化率も
増加するが、生産性が悪くなり、さらにnが大きすぎる
と素子全体の抵抗が低くなりすぎて実用上の不便が生じ
ることから、通常、nを10以下とするのが好ましい。
nの好ましい範囲は1〜5である。
The above-described magnetic multilayer films 1 may be repeatedly laminated to form a magnetoresistive element. The number n of repeated laminations of the magnetic multilayer film is not particularly limited, and may be appropriately selected according to a target magnetoresistance change rate or the like. In order to cope with the recent ultra-high density of magnetic recording, the thinner the total thickness of the magnetic multilayer film, the better. However, when the thickness is reduced, the MR effect usually decreases at the same time, but the magnetic multilayer film used in the present invention can obtain a multilayer film that can sufficiently withstand practical use even when the number n of times of repeated lamination is one. In addition, as the number of layers increases, the rate of change in resistance also increases. However, productivity deteriorates. Further, if n is too large, the resistance of the entire element becomes too low, which causes practical inconvenience. Is preferably 10 or less.
The preferable range of n is 1-5.

【0073】前記磁性多層膜1の各層の成膜は、イオン
ビームスパッタ法、スパッタリング法、蒸着法、分子線
エピタキシー法(MBE)等の方法で行なわれる。磁性
多層膜1の成膜に際して(特に、強磁性層40およびピ
ン止め層50の成膜に際して)、真空成膜装置内の到達
圧力を1×10-7Torr以下とし、成膜中の水および
酸素分圧が1×10-7Torr以下の雰囲気中で成膜を
行うことが好ましい。このような成膜条件を設定するこ
とにより、交換結合磁界Huaの向上が実現できて好まし
い。基板5としては、前述したようにガラス、ケイ素、
MgO、GaAs、フェライト、アルティック、CaT
iO3 等を用いることができる。成膜に際しては、前述
したように軟磁性層20成膜時に、膜面内の一方向に1
0〜300Oeの外部磁場を印加することが好ましい。こ
れにより、軟磁性層20に異方性磁場Hkを付与するこ
とができる。なお、外部磁場の印加方法は、軟磁性層2
0成膜時のみ、磁場の印加時期を容易に制御できる。例
えば電磁石等を備えた装置を用いて印加し、ピン止め層
50成膜時は印加しない方法であってもよい。あるい
は、成膜時を通して常に一定の磁場を印加する方法であ
ってもよい。
Each layer of the magnetic multilayer film 1 is formed by a method such as an ion beam sputtering method, a sputtering method, a vapor deposition method, and a molecular beam epitaxy method (MBE). When forming the magnetic multilayer film 1 (particularly, when forming the ferromagnetic layer 40 and the pinning layer 50), the ultimate pressure in the vacuum film forming apparatus is set to 1 × 10 −7 Torr or less, and water and It is preferable to form a film in an atmosphere having an oxygen partial pressure of 1 × 10 −7 Torr or less. Setting such film-forming conditions is preferable because the exchange coupling magnetic field Hua can be improved. As the substrate 5, as described above, glass, silicon,
MgO, GaAs, ferrite, Altic, CaT
iO 3 or the like can be used. As described above, when forming the soft magnetic layer 20, one direction in the film plane is formed.
It is preferable to apply an external magnetic field of 0 to 300 Oe. Thereby, the anisotropic magnetic field Hk can be applied to the soft magnetic layer 20. The method of applying the external magnetic field is as follows.
Only at the time of zero film formation, the application time of the magnetic field can be easily controlled. For example, a method may be used in which the voltage is applied using an apparatus provided with an electromagnet or the like and is not applied when the pinning layer 50 is formed. Alternatively, a method of constantly applying a constant magnetic field throughout the film formation may be used.

【0074】また、前述したように、少なくとも軟磁性
層20の成膜時に膜面内の一方向に外部磁場を印加して
異方性磁場Hkを誘起することで、さらに高周波特性を
優れたものとすることができる。
As described above, an anisotropic magnetic field Hk is induced by applying an external magnetic field in at least one direction in the plane of the soft magnetic layer 20 at the time of forming the soft magnetic layer 20, thereby further improving the high frequency characteristics. It can be.

【0075】さらに、ピン止め層50を成膜する際に
は、軟磁性層20を成膜する際の印加磁場の方向と垂直
方向に磁場を印加すると良い。つまり磁性多層膜の膜面
内でかつ、測定電流と直角方向となる。ここで印加する
磁場の大きさは10〜300Oeの範囲にあればよい。こ
れにより、ピン止め層50により強磁性層40の磁化の
方向が確実に印加磁場方向(測定電流と直角方向)に固
着され、信号磁場によってその向きを容易に変えうる軟
磁性層20の磁化と最も合理的に反平行状態を作り出す
ことができる。もっともこれは必要条件ではなく、反強
磁性層を成膜する際、および軟磁性層を成膜する際に印
加する磁場の方向が同じ向きであっても良い。この時は
磁性多層膜の成膜後、工程中で200℃程度の熱処理を
行う際に、短冊短辺方向(軟磁性層20を成膜する際の
印加磁場の方向と垂直方向)に磁場を印加しながら、温
度を下げていくと良い。
Further, when forming the pinned layer 50, it is preferable to apply a magnetic field in a direction perpendicular to the direction of the applied magnetic field when forming the soft magnetic layer 20. In other words, the direction is in the plane of the magnetic multilayer film and perpendicular to the measured current. The magnitude of the applied magnetic field may be in the range of 10 to 300 Oe. As a result, the magnetization direction of the ferromagnetic layer 40 is reliably fixed in the direction of the applied magnetic field (perpendicular to the measurement current) by the pinning layer 50, and the magnetization of the soft magnetic layer 20 whose direction can be easily changed by the signal magnetic field. The most rational antiparallel state can be created. However, this is not a necessary condition, and the directions of the magnetic fields applied when forming the antiferromagnetic layer and when forming the soft magnetic layer may be the same. At this time, after performing the heat treatment at about 200 ° C. in the process after the formation of the magnetic multilayer film, a magnetic field is applied in the direction of the short side of the strip (perpendicular to the direction of the applied magnetic field when the soft magnetic layer 20 is formed). It is preferable to lower the temperature while applying the voltage.

【0076】次に、前記実施の態様で説明した、磁性多
層膜1を備える磁気抵抗効果素子3の発明を発展させ、
電子の流れる経路を詳細に検討し、磁気変換素子の発明
に至った。ここでいう磁気変換素子とは、磁気抵抗効果
素子、導電膜および電極部を含んでなるものであって、
より具体的には、磁気抵抗効果型ヘッド(MRヘッ
ド)、MRセンサ、強磁性メモリ素子、角度センサ等を
含む広い概念のものである。また、本発明における磁気
抵抗効果型ヘッド(MRヘッド)には、巨大磁気抵抗効
果(GMR)を示す磁性多層膜を備えるスピンバルブヘ
ッドや、異方性磁気抵抗効果(AMR)を示す磁性多層
膜を備えるMRヘッドが含まれる。
Next, the invention of the magnetoresistance effect element 3 including the magnetic multilayer film 1 described in the above embodiment is developed.
After examining in detail the path through which electrons flow, they came to the invention of the magnetic transducer. The magnetic conversion element referred to here includes a magnetoresistive element, a conductive film, and an electrode portion,
More specifically, it has a broad concept including a magnetoresistive head (MR head), an MR sensor, a ferromagnetic memory element, an angle sensor, and the like. The magnetoresistive head (MR head) according to the present invention includes a spin valve head including a magnetic multilayer film exhibiting a giant magnetoresistance effect (GMR) and a magnetic multilayer film exhibiting an anisotropic magnetoresistance effect (AMR). An MR head having the following is included.

【0077】ここでは、磁気変換素子の一例として、磁
気抵抗効果型ヘッド(MRヘッド)におけるスピンバル
ブヘッドを採り挙げて、以下、説明する。
Here, a spin valve head in a magnetoresistive head (MR head) will be described as an example of the magnetic transducer, and will be described below.

【0078】図4に示されるように磁気抵抗効果型ヘッ
ド(MRヘッド)150は、信号磁場を感磁するための
感磁部分としての磁気抵抗効果素子200と、この磁気
抵抗効果素子200の両端部200a,200aに形成
された電極部100,100とを有している。そして、
感磁部分としての磁気抵抗効果素子200の端部200
a,200aは、その両端部全体が電極部100,10
0に接する状態で接続されていることが好ましい。な
お、導体膜120,120は、前記電極部100,10
0を介して磁気抵抗効果素子200と導通している。本
発明では、後の説明をわかりやすくするために、便宜
上、導体膜120と電極部100とに分けているが、導
体膜120と電極部100は、本来一体的に薄膜形成法
により形成されている場合が多く、これらは一つ部材と
考えてもよいものである。
As shown in FIG. 4, a magneto-resistance effect type head (MR head) 150 has a magneto-resistance effect element 200 as a magneto-sensitive portion for sensing a signal magnetic field, and both ends of the magneto-resistance effect element 200. And the electrode portions 100, 100 formed in the portions 200a, 200a. And
End 200 of magnetoresistive element 200 as magneto-sensitive part
a, 200a have electrode portions 100, 10
It is preferable that they are connected in a state where they are in contact with zero. Note that the conductor films 120, 120 are provided on the electrode portions 100, 10
It is electrically connected to the magnetoresistive effect element 200 via 0. In the present invention, the conductor film 120 and the electrode portion 100 are divided into a conductor film 120 and an electrode portion 100 for the sake of simplicity in order to make the following description easy to understand. In many cases, these may be considered as one member.

【0079】MRヘッドにおける感磁部分としての磁気
抵抗効果素子200は、前記図1に示される磁性多層膜
1を有する磁気抵抗効果素子3と実質的に同様な積層構
造のものが用いられる。すなわち、磁気抵抗効果素子2
00は、図1に示される磁性多層膜を有する磁気抵抗効
果素子3に置換され、その結果、磁気抵抗効果素子20
0は、非磁性金属層30と、非磁性金属層30の一方の
面に形成された強磁性層40と、非磁性金属層30の他
方の面に形成された軟磁性層20と、前記強磁性層40
の磁化の向きをピン止めするために強磁性層40の上
(非磁性金属層30と接する面と反対側の面)に形成さ
れたピン止め層50とを有している。
The magnetoresistive element 200 as the magneto-sensitive portion in the MR head has a laminated structure substantially similar to the magnetoresistive element 3 having the magnetic multilayer film 1 shown in FIG. That is, the magnetoresistance effect element 2
00 is replaced by the magnetoresistive element 3 having the magnetic multilayer film shown in FIG.
0 denotes a non-magnetic metal layer 30, a ferromagnetic layer 40 formed on one surface of the non-magnetic metal layer 30, a soft magnetic layer 20 formed on the other surface of the non-magnetic metal layer 30, Magnetic layer 40
And a pinning layer 50 formed on the ferromagnetic layer 40 (on the side opposite to the surface in contact with the nonmagnetic metal layer 30) to pin the direction of magnetization of the ferromagnetic layer 40.

【0080】ここで重要な点は、以上のようにして形成
した磁気抵抗効果素子200は、いわゆるスピンバルブ
型の磁気抵抗変化を示すという点である。スピンバルブ
型の磁気抵抗変化とは、非磁性金属層30と、非磁性金
属層30の一方の面に形成された強磁性層40と、非磁
性金属層30の他方の面に形成された軟磁性層20と、
前記強磁性層40の磁化の向きをピン止めするために強
磁性層の上に形成されたピン止め層50とを有する磁性
多層膜において、外部の信号磁界が0の時に軟磁性層2
0とピン止めされた強磁性層40のスピンの成す角度
が、鋭角方向から見てほぼ、90度に近く設定されてい
るものをいう。実際は45〜90度の角度であることが
多いが、特に好ましくは90度(磁化の直交化)に設定
するのがよい。磁気抵抗効果曲線(MR曲線)が、外部
磁場が0のときを中心にしてプラス、マイナスの外部磁
場に対し、左右非対称となるようにするためである。
The important point here is that the magnetoresistance effect element 200 formed as described above exhibits a so-called spin valve type magnetoresistance change. The spin valve type magnetoresistive change includes a nonmagnetic metal layer 30, a ferromagnetic layer 40 formed on one surface of the nonmagnetic metal layer 30, and a soft magnetic layer formed on the other surface of the nonmagnetic metal layer 30. A magnetic layer 20,
A pinned layer 50 formed on the ferromagnetic layer for pinning the direction of magnetization of the ferromagnetic layer 40;
The angle formed by the spin of the ferromagnetic layer 40 pinned to 0 is set to be nearly 90 degrees when viewed from the acute angle direction. In practice, the angle is often 45 to 90 degrees, but it is particularly preferable to set the angle to 90 degrees (orthogonalization of magnetization). This is because the magnetoresistive effect curve (MR curve) is left-right asymmetric with respect to the plus and minus external magnetic fields with the center when the external magnetic field is 0.

【0081】この磁化の直交化を図るために、磁性多層
膜1をピン止め層50のブロッキング温度Tb以上で磁
場中で真空熱処理を行う必要がある。この処理を直交化
熱処理と呼び、この時の温度を直交化温度と呼ぶ。成膜
中に印加する磁場であらかじめ直交化させておくことに
よっても実現可能である。しかしながら、その後のヘッ
ド製造プロセスでうける不可避の熱によって、その直交
状態が乱されてしまう。従って、好ましくはヘッド製造
プロセスの最後に直交化熱処理を行うのがよい。この直
交化熱処理の際、ピン止め層50の磁化方向のみ変化さ
せることが望ましい。この直交化温度はブロッキング温
度Tbよりも高く、軟磁性層20の誘導磁気異方向性が
消失する温度よりも低いことが望ましい。従って、ブロ
ッキング温度Tbが、軟磁性層20の誘導磁気異方向性
が消失する温度よりも高い場合に、直交化熱処理を行う
と、軟磁性層20の磁化方向が外部磁界に対して磁化容
易軸方向となり、外部磁界に対する磁気抵抗効果曲線に
ヒステリシスを持ってしまい線形性に問題が生じる。ま
た、ブロッキング温度Tbが軟磁性層20の誘導磁気異
方向性が消失する温度よりも低過ぎる場合には、磁気記
録システム内のMRセンサ動作中、およびスピンバルブ
ヘッド作製プロセス時に加わる温度により交換結合磁界
Huaの劣化が生じ、スピンバルブ膜として機能できない
という問題がある。つまり、軟磁性層20の誘導磁気異
方向性が消失する温度よりも少し低い温度にブロッキン
グ温度Tbをもつピン止め層50を形成し、直交化熱処
理を行うことが好ましい。本発明においては、ピン止め
層50の組成を上述した範囲内で適宜設定することによ
り、160〜400℃の範囲のブロッキング温度Tbが
選定可能となる。直交化熱処理は、150〜410℃程
度の範囲で行われる。
In order to make the magnetization orthogonal, it is necessary to perform vacuum heat treatment of the magnetic multilayer film 1 in a magnetic field at a temperature equal to or higher than the blocking temperature Tb of the pinning layer 50. This processing is called orthogonal heat treatment, and the temperature at this time is called orthogonal temperature. This can also be realized by orthogonalizing the magnetic field applied during film formation in advance. However, the orthogonal state is disturbed by inevitable heat received in the subsequent head manufacturing process. Therefore, it is preferable to perform the orthogonalizing heat treatment at the end of the head manufacturing process. It is desirable to change only the magnetization direction of the pinning layer 50 during the orthogonal heat treatment. It is desirable that the orthogonalization temperature be higher than the blocking temperature Tb and lower than the temperature at which the induced magnetic anisotropy of the soft magnetic layer 20 disappears. Therefore, when the orthogonalizing heat treatment is performed when the blocking temperature Tb is higher than the temperature at which the induced magnetic anisotropy of the soft magnetic layer 20 disappears, the magnetization direction of the soft magnetic layer 20 becomes easy axis of magnetization with respect to the external magnetic field. Direction, and the magnetoresistive effect curve with respect to an external magnetic field has hysteresis, which causes a problem in linearity. When the blocking temperature Tb is too low than the temperature at which the induced magnetic anisotropy of the soft magnetic layer 20 disappears, the exchange coupling is caused by the temperature applied during the operation of the MR sensor in the magnetic recording system and during the spin valve head manufacturing process. There is a problem that the magnetic field Hua is deteriorated and cannot function as a spin valve film. That is, it is preferable to form the pinning layer 50 having the blocking temperature Tb at a temperature slightly lower than the temperature at which the induced magnetic anisotropy of the soft magnetic layer 20 disappears, and to perform the orthogonalization heat treatment. In the present invention, the blocking temperature Tb in the range of 160 to 400 ° C. can be selected by appropriately setting the composition of the pinning layer 50 within the above range. The orthogonalization heat treatment is performed in a range of about 150 to 410 ° C.

【0082】図4に示されるように磁気抵抗効果型ヘッ
ド(MRヘッド)150には、磁気抵抗効果素子200
および電極部100,100を上下にはさむようにシー
ルド層300,300が形成されるとともに、磁気抵抗
効果素子200とシールド層300,300との間の部
分には非磁性絶縁層400が形成される。
As shown in FIG. 4, a magneto-resistance effect type head (MR head) 150 includes a magneto-resistance effect element 200.
In addition, shield layers 300 are formed so as to sandwich the electrode portions 100 up and down, and a nonmagnetic insulating layer 400 is formed between the magnetoresistive element 200 and the shield layers 300. .

【0083】ここで感磁部分としての磁気抵抗効果素子
200に用いられる強磁性層40、非磁性金属層30、
軟磁性層20およびピン止め層50は、それぞれ、前記
磁性多層膜の実施例で述べたものと同様の材質、厚さの
ものを用いることが望ましい。
Here, the ferromagnetic layer 40, the non-magnetic metal layer 30, and the
The soft magnetic layer 20 and the pinning layer 50 are preferably made of the same material and thickness as those described in the embodiment of the magnetic multilayer film.

【0084】図4に示すように、電流を流す電極部10
0を磁気抵抗効果素子200の積層方向にその端部20
0a,200a全体が接する構造とする。すると、電子
は軟磁性層20と強磁性層40に挟まれた部分を中心に
流れつつ、軟磁性層20と強磁性層40とのスピンの方
向によって磁気散乱され、素子の抵抗が大きく変化す
る。したがって微小な外部磁場の変化を大きな電気抵抗
の変化として検出することができるのである。
As shown in FIG. 4, the electrode section 10 through which a current flows is provided.
0 is the end 20 of the magnetoresistive element 200 in the stacking direction.
0a and 200a are in contact with each other. Then, the electrons are magnetically scattered by the spin direction between the soft magnetic layer 20 and the ferromagnetic layer 40 while flowing around the portion sandwiched between the soft magnetic layer 20 and the ferromagnetic layer 40, and the resistance of the element is greatly changed. . Therefore, a minute change in the external magnetic field can be detected as a large change in electric resistance.

【0085】MR曲線の立ち上がり部分を規定するのは
軟磁性層20の磁化回転である。より急峻なMR曲線の
立ち上がりを得るためには、軟磁性層20が信号磁場に
対し、完全に磁化回転によりその磁化の向きを変えてい
くことが望ましい。しかし、実際は軟磁性層20に磁区
が発生してしまい、信号磁場に対し磁壁移動と磁化回転
が同時に起こってしまう。その結果、バルクハウゼンノ
イズが発生し、MRヘッド特性が安定しなくなってい
た。
The rising portion of the MR curve is determined by the magnetization rotation of the soft magnetic layer 20. In order to obtain a steeper rise of the MR curve, it is desirable that the soft magnetic layer 20 completely changes the direction of the magnetization by the rotation of the magnetization with respect to the signal magnetic field. However, actually, magnetic domains are generated in the soft magnetic layer 20, and domain wall movement and magnetization rotation occur simultaneously with respect to the signal magnetic field. As a result, Barkhausen noise occurred, and the MR head characteristics became unstable.

【0086】そこで発明者等は鋭意、研究を進めた結
果、図5に示されるように、感磁部分である磁気抵抗効
果素子200と測定電流を流すための電極部100との
間に、例えば、CoPtCrからなる厚さ50nmの連
結用硬磁性層500を、それぞれ介在させることによ
り、上記ノイズの改善が図られることを確認した。もち
ろん、この場合、連結用硬磁性層500と磁気抵抗効果
素子200の端部200a,200aの全体が連結用硬
磁性層500と接触する状態で接続されている。磁気抵
抗効果素子(磁性多層膜)に隣接して形成された連結用
硬磁性層500,500は、磁性多層膜を構成している
軟磁性層と磁気的に直接接触する。この付加された連結
用硬磁性層500は、磁性多層膜中の軟磁性層の磁区を
単磁区構造に近づけ、磁区構造を安定化する効果があ
る。その結果、磁性多層膜中の軟磁性層は信号磁場に対
し、磁化回転モードで動作し、ノイズのない、良好な特
性を得ることができる。なお、電極部100は、Ta,
Cu,W,Ti,およびAuを単体または複合させたも
のであり、単層ないしは多層の構造が採択される。
The inventors have conducted intensive studies and, as a result, as shown in FIG. 5, for example, between the magnetoresistive element 200, which is a magneto-sensitive part, and the electrode part 100 for flowing a measurement current, as shown in FIG. It was confirmed that the noise could be improved by interposing the connecting hard magnetic layer 500 having a thickness of 50 nm and made of CoPtCr. Needless to say, in this case, the connection hard magnetic layer 500 and the entire ends 200 a and 200 a of the magnetoresistive element 200 are connected in contact with the connection hard magnetic layer 500. The connecting hard magnetic layers 500 and 500 formed adjacent to the magnetoresistive element (magnetic multilayer film) are in direct magnetic contact with the soft magnetic layer constituting the magnetic multilayer film. The added connection hard magnetic layer 500 has the effect of bringing the magnetic domains of the soft magnetic layer in the magnetic multilayer film closer to a single magnetic domain structure and stabilizing the magnetic domain structure. As a result, the soft magnetic layer in the magnetic multilayer film operates in the magnetization rotation mode with respect to the signal magnetic field, and can obtain good characteristics without noise. In addition, the electrode part 100 is Ta,
It is a single or composite of Cu, W, Ti, and Au, and has a single-layer or multilayer structure.

【0087】また、本願発明のスピンバルブ膜を備える
MRヘッドは、図6に示されるようなヘッド構造とする
ことが特に好ましい。すなわち、感磁部分である磁気抵
抗効果素子200と測定電流を流すための電極部100
との間に、図示のごとく磁気抵抗効果素子200側から
連結用軟磁性層520および反強磁性層800(ないし
は硬磁性層800)を順次介在させる。しかも、連結用
軟磁性層520および反強磁性層800(ないしは硬磁
性層800)の一方端側は、磁気抵抗効果素子200の
上部200a(軟磁性層に近い方向)の一部分を覆うよ
うに、かつ他方端側は図示のごとく電極部100下面1
01まで潜り込んで形成される。さらに、電極部100
のヘッド中央側に位置する端部102は、磁気抵抗効果
素子200の上部200a(軟磁性層に近い方向)の一
部分を覆い、かつ、連結用軟磁性層520および反強磁
性層800の上部端部520a,800aをもそれぞれ
覆うように形成される。なお、連結用軟磁性層520と
しては、例えば、NiFe,NiFeCr,NiFeR
h,NiFeRu,CoZrNb,FeAlSi,Fe
ZrN等(厚さ10nm程度)が用いられ、反強磁性層
800としては、Ru5 Rh15Mn,NiMn,FeM
n,PtMn,α−Fe23 等(厚さ50nm程度)
が用いられ、硬磁性層800としては、CoPt,Co
PtCr等(厚さ50nm程度)が用いられる。
It is particularly preferable that the MR head provided with the spin valve film of the present invention has a head structure as shown in FIG. That is, the magnetoresistive effect element 200, which is a magnetically sensitive part, and the electrode part 100 for flowing a measurement current.
As shown, the connecting soft magnetic layer 520 and the antiferromagnetic layer 800 (or the hard magnetic layer 800) are sequentially interposed from the magnetoresistive element 200 side as shown. In addition, one end of the coupling soft magnetic layer 520 and the antiferromagnetic layer 800 (or the hard magnetic layer 800) covers a part of the upper part 200 a (in the direction close to the soft magnetic layer) of the magnetoresistive element 200. The other end side is the lower surface 1 of the electrode portion 100 as shown in the figure.
01 and is formed. Further, the electrode unit 100
The end 102 located on the center side of the head covers a part of the upper part 200 a (in the direction close to the soft magnetic layer) of the magnetoresistive element 200, and the upper end of the coupling soft magnetic layer 520 and the antiferromagnetic layer 800. The portions 520a and 800a are formed so as to cover the respective portions. In addition, as the soft magnetic layer 520 for connection, for example, NiFe, NiFeCr, NiFeR
h, NiFeRu, CoZrNb, FeAlSi, Fe
ZrN or the like (with a thickness of about 10 nm) is used, and as the antiferromagnetic layer 800, Ru 5 Rh 15 Mn, NiMn, FeM
n, PtMn, α-Fe 2 O 3 etc. (about 50 nm thick)
And the hard magnetic layer 800 is made of CoPt, Co
PtCr or the like (about 50 nm in thickness) is used.

【0088】このような構成とすることにより、磁気抵
抗効果素子200に形成される連結用軟磁性層520お
よび反強磁性層800の両方の効果によって極めて効率
的に縦バイアスを付与することができ、バルクハウゼン
ノイズを抑制したMRヘッド特性が得られる。また、電
極部100の端部102が、前述のように磁気抵抗効果
素子200を覆うように形成されていることにより、素
子端部での信号磁場の低下がなく、しかも1μm以下の
ような狭トラック幅の形成が容易なMRヘッドが提供で
きる。
With such a configuration, a vertical bias can be applied very efficiently by the effects of both the soft magnetic layer 520 for connection and the antiferromagnetic layer 800 formed in the magnetoresistive element 200. Thus, MR head characteristics in which Barkhausen noise is suppressed can be obtained. Further, since the end portion 102 of the electrode portion 100 is formed so as to cover the magnetoresistive effect element 200 as described above, the signal magnetic field at the element end portion is not reduced, and the width is as narrow as 1 μm or less. An MR head that can easily form a track width can be provided.

【0089】これらMRヘッドを製造する場合、その製
造工程の中でパターニング、平坦化等でベーキング、ア
ニーリング、レジストキュア等の熱処理が不可避であ
る。
When these MR heads are manufactured, heat treatments such as baking, annealing, and resist curing are inevitable during the manufacturing process, such as patterning and flattening.

【0090】一般的に、上述の磁性多層膜を有する磁気
抵抗効果素子では、構成する各層の厚さ故、耐熱性が問
題となる場合が多かった。本発明による磁気抵抗効果素
子(磁性多層膜)では磁場を印加し、磁性層に異方性磁
場を付与することにより、製膜後、300℃以下、一般
に100〜300℃、1時間程度の熱処理に十分対応で
きる。熱処理は通常、真空中、不活性ガス雰囲気中、大
気中等で行えばよいが、特に10-7Torr以下の真空(減
圧下)中で行なうことで特性劣化の極めて少ない磁気抵
抗効果素子(磁性多層膜)が得られる。また、加工工程
でのラッピングやポリッシングにおいてもMR特性が劣
化することはほとんどない。
Generally, in the magnetoresistive element having the above-described magnetic multilayer film, heat resistance often becomes a problem due to the thickness of each of the constituent layers. In the magnetoresistive element (magnetic multilayer film) according to the present invention, by applying a magnetic field and applying an anisotropic magnetic field to the magnetic layer, the film is heat-treated at 300 ° C. or less, generally at 100 to 300 ° C. for about 1 hour after film formation. I can cope enough. Usually, the heat treatment may be performed in a vacuum, in an inert gas atmosphere, in the air, or the like. Particularly, when the heat treatment is performed in a vacuum (under reduced pressure) of 10 −7 Torr or less, a magnetoresistive element (magnetic multilayer) with extremely little characteristic deterioration Film) is obtained. In addition, even in lapping and polishing in the processing step, the MR characteristics hardly deteriorate.

【0091】上述してきた磁気抵抗効果素子および磁気
変換素子においては、巨大磁気抵抗効果(GMR)を示
すスピンバルブタイプの膜(スピンバルブヘッド)を例
にとって説明してきたが、本発明は、異方性磁気抵抗効
果(AMR)を示す膜、すなわち、パーマロイを用いた
MRヘッドにも適用される。
In the above-described magnetoresistive element and magnetic transducer, a spin-valve type film (spin-valve head) exhibiting a giant magneto-resistance effect (GMR) has been described as an example. The invention is also applied to an MR head using a film exhibiting a magneto-resistance effect (AMR), that is, a permalloy.

【0092】このパーマロイを用いたMRヘッドは、基
板の上に、横バイアス層として機能する軟磁性層(ソフ
トフィルムバイアス層)、非磁性分離層として機能する
非磁性金属層、パーマロイ等の磁気抵抗効果層(強磁性
層)、磁気抵抗効果層に縦バイアスをかけて磁化を固定
する(ピン止めする)ための反強磁性層(ピン止め層)
を順次備えており、磁性多層膜の構成自体は、上述して
きたスピンバルブタイプの膜と同様である。反強磁性層
(ピン止め層)の作用も同じである。軟磁性層として
は、NiFe合金にRh,Cr,Ta,Nb,Zrおよ
びHfの中から少なくとも1種を含有し、横バイアス層
として機能する層、例えば、CoZrMo,NiFeR
h等の比抵抗の大きな軟磁性材料が用いられる。非磁性
金属層は、Ta,Ti,Al23 またはSiO2 から
なり、非磁性分離層として機能する。反強磁性層(ピン
止め層)としては、上述してきた本発明の範囲内の組成
のものが用いられる。この実施の形態は、後述する実施
例によりさらに明確に理解することができる。
The MR head using this permalloy has a soft magnetic layer (soft film bias layer) functioning as a lateral bias layer, a nonmagnetic metal layer functioning as a nonmagnetic separation layer, and a magnetoresistance such as permalloy on a substrate. Antiferromagnetic layer (pinning layer) for fixing (pinning) the magnetization by applying a longitudinal bias to the effect layer (ferromagnetic layer) and magnetoresistive layer
Are sequentially provided, and the configuration itself of the magnetic multilayer film is the same as that of the spin valve type film described above. The effect of the antiferromagnetic layer (pinning layer) is the same. The soft magnetic layer contains a NiFe alloy containing at least one of Rh, Cr, Ta, Nb, Zr, and Hf and functions as a lateral bias layer, for example, CoZrMo, NiFeR.
A soft magnetic material having a large specific resistance such as h is used. The non-magnetic metal layer is made of Ta, Ti, Al 2 O 3 or SiO 2 and functions as a non-magnetic separation layer. As the antiferromagnetic layer (pinning layer), a layer having a composition within the scope of the present invention described above is used. This embodiment can be more clearly understood from the examples described later.

【0093】[0093]

【実施例】上述してきた磁気抵抗効果素子の発明、並び
にこれらを用いた磁気変換素子(例えばMRヘッド)の
発明を、以下に示す具体的実施例によりさらに詳細に説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The invention of the above-described magnetoresistive effect element and the invention of a magnetic transducer (for example, an MR head) using the same will be described in more detail with reference to the following specific examples.

【0094】実施例1 まず、最初に、交換結合磁界Huaの大きさを調べるため
の試作サンプルとして、図7に示されるような多層膜を
作製した。すなわち、ガラス基板5の上に下地層7、強
磁性層40、反強磁性層50、保護層80を順次積層し
た構成からなるサンプルを作製した(具体的サンプルの
組成等は後述する)。このサンプルは、RFスパッタ法
及びDCマグネトロンスパッタ法により作製し、成膜時
には一定方向に誘導磁場を与えて磁場中での成膜を行っ
た。交換結合磁界Huaは、振動試料型磁力計(VSM)
用いて1KOeの磁場にて磁化曲線を描き、この磁化曲
線より求めた。振動試料型磁力計(VSM)を用いて測
定した磁化曲線の代表例が図8に示されており、この図
において、磁化曲線Aは磁化容易軸方向(成膜時に磁場
を印加した方向)、磁化曲線Bは磁化困難軸方向を示し
ている。図8に示されるように、交換結合磁界Huaによ
って磁化容易軸方向の磁化曲線が原点0からシフトして
おり、原点FからシフトしたE点(C点とD点の中間)
の磁界をHuaと定義する。
Example 1 First, a multilayer film as shown in FIG. 7 was produced as a prototype sample for examining the magnitude of the exchange coupling magnetic field Hua. That is, a sample having a configuration in which an underlayer 7, a ferromagnetic layer 40, an antiferromagnetic layer 50, and a protective layer 80 were sequentially laminated on a glass substrate 5 was produced (specific composition of the sample will be described later). This sample was produced by an RF sputtering method and a DC magnetron sputtering method, and a film was formed in a magnetic field by applying an induction magnetic field in a fixed direction during film formation. The exchange coupling magnetic field Hua is a vibrating sample magnetometer (VSM).
A magnetization curve was drawn in a magnetic field of 1 KOe using the above method, and the magnetization curve was determined from the magnetization curve. FIG. 8 shows a typical example of a magnetization curve measured using a vibrating sample magnetometer (VSM). In this figure, the magnetization curve A indicates an easy axis direction (a direction in which a magnetic field was applied during film formation), The magnetization curve B indicates the direction of the hard axis. As shown in FIG. 8, the magnetization curve in the easy axis direction is shifted from the origin 0 by the exchange coupling magnetic field Hua, and is shifted from the origin F to a point E (between the points C and D).
Is defined as Hua.

【0095】図7に示される構造において、具体的サン
プルとして、ガラス基板5上に下地層7(Ta;厚さ5
nm)、強磁性層40(NiFe;厚さ10nm)、ピ
ン止め層としての反強磁性層50(Rux Mn100-x
厚さ15nm)、保護層80(Ta;厚さ5nm)を基
板側から順次積層したサンプルを作製した。なお、サン
プル作製にあたっては、反強磁性層50のRux Mn
1-x の組成比を種々変えた複数のサンプルを作製し、各
サンプルについて、交換結合磁界Huaを求めるとともに
この交換結合磁界Huaの値を交換結合エネルギーJkの
値に換算し、得られたJkの値と、反強磁性層50のR
u含有量との関係を図9に示した。図9に示される結果
より、Ruの含有比x(単位は原子%)が、15≦x≦
30、好ましくは18≦x≦27の範囲で良好な結果を
示すことがわかる。
In the structure shown in FIG. 7, as a specific sample, an underlayer 7 (Ta;
nm), a ferromagnetic layer 40 (NiFe; thickness 10 nm), the antiferromagnetic layer 50 as a pinning layer (Ru x Mn 100-x;
A sample in which a 15 nm thick layer and a protective layer 80 (Ta; 5 nm thick) were sequentially laminated from the substrate side was manufactured. In preparing the sample, Ru x Mn of the antiferromagnetic layer 50 was used.
A plurality of samples having various composition ratios of 1-x were prepared, an exchange coupling magnetic field Hua was determined for each sample, and the value of the exchange coupling magnetic field Hua was converted into a value of the exchange coupling energy Jk. And the R of the antiferromagnetic layer 50
FIG. 9 shows the relationship with the u content. From the results shown in FIG. 9, the Ru content ratio x (unit is atomic%) is 15 ≦ x ≦
It can be seen that good results are obtained in the range of 30, preferably 18 ≦ x ≦ 27.

【0096】なお、図10にRu23Mn77膜のX線回折
の結果を示しており、当該組成を示す組成のピークが確
認された。
FIG. 10 shows the result of X-ray diffraction of the Ru 23 Mn 77 film, and a composition peak indicating the composition was confirmed.

【0097】実施例2 図7に示される構造において、具体的サンプルとして、
ガラス基板5上に下地層7(Ta;厚さ5nm)、強磁
性層40(NiFe;厚さ10nm)、ピン止め層とし
ての反強磁性層50(Rux Rhy Mnz ;厚さ15n
m)、保護層80(Ta;厚さ5nm)を基板側から順
次積層したサンプルを作製した。なお、サンプル作製に
あたっては、反強磁性層50のRux Rhy Mnz の組
成比(x,y,およびzはそれぞれ原子%)を種々変え
た複数のサンプルを作製し、各サンプルについて、交換
結合磁界Huaを求め、図11に示されるようなRu−R
h−Mnの3元図における交換結合磁界Huaの分布図を
作成した。
Embodiment 2 In the structure shown in FIG. 7, as a specific sample,
Glass substrate 5 over the base layer 7 (Ta; thickness 5 nm), a ferromagnetic layer 40 (NiFe; thickness 10 nm), the antiferromagnetic layer 50 as a pinning layer (Ru x Rh y Mn z; thickness 15n
m), a sample in which a protective layer 80 (Ta; thickness 5 nm) was sequentially laminated from the substrate side was produced. In preparing the samples, a plurality of samples in which the composition ratio of Ru x Rh y M n z of the antiferromagnetic layer 50 (x, y, and z are each atomic%) were variously prepared, and each sample was replaced. The coupling magnetic field Hua is determined, and Ru-R as shown in FIG.
A distribution diagram of the exchange coupling magnetic field Hua in the ternary diagram of h-Mn was created.

【0098】図11に示されるRux Rhy Mnz の3
元図から、1≦x≦30,1≦y≦30,69≦z≦9
0,10≦x+y≦31(x,y,およびzの単位は原
子%))の範囲、および1≦x≦59,1≦y≦59,
40≦z≦58,42≦x+y≦60の範囲で好適な結
果が得られることがわかる。また、Ru−MnやRh−
Mnの2元系に第3成分としてのRhまたはRuを加え
ることで、Huaを向上させることができ、良好なHuaの
組成範囲が2元系に比べて広範囲になることがわかる。
[0098] Ru x Rh y Mn 3 of z as shown in Figure 11
From the original drawing, 1 ≦ x ≦ 30, 1 ≦ y ≦ 30, 69 ≦ z ≦ 9
0,10 ≦ x + y ≦ 31 (x, y, and z are in atomic%)) and 1 ≦ x ≦ 59, 1 ≦ y ≦ 59,
It can be seen that suitable results are obtained in the range of 40 ≦ z ≦ 58 and 42 ≦ x + y ≦ 60. In addition, Ru-Mn and Rh-
It can be seen that Hua can be improved by adding Rh or Ru as the third component to the Mn binary system, and the favorable Hua composition range becomes wider than that of the binary system.

【0099】さらに、上記の3元系のRhに変えて、R
h,Pt,Pd,Au,Ag,Reから選ばれた少なく
とも1種を用いた場合であっても、図11に示される3
元系と同様に良好な結果が得られることが確認された。
Further, instead of the above-mentioned ternary Rh, R
Even when at least one selected from h, Pt, Pd, Au, Ag, and Re is used, 3 shown in FIG.
It was confirmed that good results were obtained as in the original system.

【0100】次いで、図11の作成要領にしたがって、
Ru−Rh−Mnの3元図におけるブロッキング温度T
bの分布図を作成した。その結果を図12に示す。図1
2のRux Rhy Mnz の3元図から、1≦x≦30,
1≦y≦30,69≦z≦90,10≦x+y≦31
(x,y,およびzの単位は原子%))の範囲、および
1≦x≦59,1≦y≦59,40≦z≦58,42≦
x+y≦60の範囲で極めて高いブロッキング温度Tb
(約160〜325℃)が得られることがわかる。逆な
見方をすれば、上記組成範囲にてブロッキング温度Tb
を160〜325℃に制御することが可能である。な
お、図13にRu22Rh8 Mn70膜のX線回折の結果を
示しており、当該組成を示すピークが確認された。
Next, according to the creation procedure of FIG.
Blocking temperature T in the ternary diagram of Ru-Rh-Mn
The distribution map of b was created. FIG. 12 shows the result. FIG.
Ternary diagram of the second Ru x Rh y Mn z, 1 ≦ x ≦ 30,
1 ≦ y ≦ 30, 69 ≦ z ≦ 90, 10 ≦ x + y ≦ 31
(Where x, y, and z are in atomic%)) and 1 ≦ x ≦ 59, 1 ≦ y ≦ 59, 40 ≦ z ≦ 58, 42 ≦
Extremely high blocking temperature Tb in the range of x + y ≦ 60
(About 160 to 325 ° C.). In other words, the blocking temperature Tb in the above composition range
Can be controlled to 160 to 325 ° C. FIG. 13 shows the result of X-ray diffraction of the Ru 22 Rh 8 Mn 70 film, and a peak indicating the composition was confirmed.

【0101】実施例3 図7に示される構造において、まず、具体的サンプルと
して、ガラス基板5上に下地層7(Ta;厚さ5n
m)、強磁性層40(Ni81Fe19;厚さ10nm)、
ピン止め層としての反強磁性層50(Ruxy Mn
z ;厚さ15nm)、保護層80(Ta;厚さ5nm)
を基板側から順次積層したサンプルを作製した。なお、
サンプル作製にあたっては、反強磁性層50のRux
y Mnz の組成比を種々変えた複数のサンプルを作製
し、各サンプルについて、交換結合磁界Hua、ブロッキ
ング温度Tb、交換結合エネルギーJk、および交換結
合エネルギーの温度係数(Tc )をそれぞれ求めた。結
果を下記表1に示す。
Example 3 In the structure shown in FIG. 7, first, as a specific sample, an underlayer 7 (Ta;
m), a ferromagnetic layer 40 (Ni 81 Fe 19 ; thickness 10 nm),
The antiferromagnetic layer 50 as a pinning layer (Ru x M y Mn
z : thickness 15 nm), protective layer 80 (Ta; thickness 5 nm)
Were sequentially laminated from the substrate side to produce a sample. In addition,
In preparing the sample, the Ru x R of the antiferromagnetic layer 50 was used.
to prepare a h y Mn plurality of samples variously changed and the composition ratio of z, for each sample, the exchange coupling magnetic field Hua, the blocking temperature Tb, the exchange coupling energy Jk, and the temperature coefficient of the exchange coupling energy (Tc) was determined, respectively . The results are shown in Table 1 below.

【0102】[0102]

【表1】 なお、上記表1において、Ruxy Mnz に対応する
材料元素を(m1,m2,m3)として表わしている。
表1に示される結果より、本発明の範囲内の所定の組成
からなるピン止め層(反強磁性層)を用いることによ
り、良好な交換結合膜を提供できることがわかる。
[Table 1] In the above Table 1, represent the material elements corresponding to Ru x M y Mn z as (m1, m2, m3).
From the results shown in Table 1, it is understood that a good exchange-coupling film can be provided by using the pinning layer (antiferromagnetic layer) having a predetermined composition within the range of the present invention.

【0103】さらに、上記表1に示されるサンプルに追
加して、ピン止め層を4元系のRu10Rh5 Pt5 Mn
80に変えたサンプルを作製して、上記と同様な特性評価
をした。その結果、交換結合磁界Hua=150Oe、ブ
ロッキング温度Tb=260℃、交換結合エネルギーJ
k=0.12erg/cm2 、および交換結合エネルギーの温
度係数(Tc )=−7×10-4erg/cm2 ℃であった。
Further, in addition to the samples shown in Table 1 above, a pinning layer was added to a quaternary Ru 10 Rh 5 Pt 5 Mn.
A sample was changed to 80 , and the same characteristics were evaluated as described above. As a result, the exchange coupling magnetic field Hua = 150 Oe, the blocking temperature Tb = 260 ° C., and the exchange coupling energy J
k = 0.12 erg / cm 2 and the temperature coefficient of exchange coupling energy (Tc) =-7 × 10 −4 erg / cm 2 ° C.

【0104】また、上記表1中のサンプル1−3につい
て、交換結合エネルギーJkと温度との関係を調べ、そ
のグラフを図14に示した。比較例としてピン止め層
(反強磁性層)をFe−Mn系(厚さ15nm)に変え
た場合のグラフをも併記した。図14に示されるグラフ
より、本発明のサンプルは、Fe−Mn系と比べても極
めて大きなブロッキング温度Tb(250℃)を示して
いることがわかる(Fe−Mn系のTb=150℃)。
さらに、交換結合エネルギーJkと周囲温度のグラフの
傾き(温度係数Tc)に着目する。この温度係数Tcは
周囲温度に対する熱安定性を示しており、反強磁性層に
FeMnを用いたものは、80℃〜130℃での温度係
数Tcが−2.6×10-4erg/cm2 ℃であり、サ
ンプル1−3の温度係数Tcは、−5.1×10-4er
g/cm2 ℃となり、サンプル1−3が熱安定性に優れ
ていることがわかる。温度係数を80℃〜130℃間で
求めているのはMRヘッドをハードディスクドライブ内
で使用した場合の周囲温度を想定している。
Further, the relationship between the exchange coupling energy Jk and the temperature was examined for Samples 1-3 in Table 1 above, and the graph is shown in FIG. As a comparative example, a graph in the case where the pinning layer (antiferromagnetic layer) was changed to an Fe—Mn type (thickness: 15 nm) is also shown. From the graph shown in FIG. 14, it can be seen that the sample of the present invention has an extremely high blocking temperature Tb (250 ° C.) even compared to the Fe—Mn system (Tb of the Fe—Mn system = 150 ° C.).
Further, attention is paid to the gradient (temperature coefficient Tc) of the graph of the exchange coupling energy Jk and the ambient temperature. This temperature coefficient Tc indicates thermal stability with respect to the ambient temperature, and the temperature coefficient Tc at 80 ° C. to 130 ° C. of -2.6 × 10 −4 erg / cm for FeMn in the antiferromagnetic layer is used. 2 ° C., and the temperature coefficient Tc of the sample 1-3 was −5.1 × 10 −4 er
g / cm 2 ° C, indicating that Sample 1-3 is excellent in thermal stability. The reason why the temperature coefficient is determined between 80 ° C. and 130 ° C. is based on the ambient temperature when the MR head is used in a hard disk drive.

【0105】実施例4 上記実施例3において、サンプル1−3に示されるピン
止め層(反強磁性層)としてのRu10Rh10Mn80膜を
成膜するに際して、成膜時の雰囲気条件を種々変えてサ
ンプルを作製し(サンプルNo.2−1〜サンプルN
o.2−7)、不純物濃度が磁性膜の特性に及ぼす影響
を調べた。さらに、ピン止め層(反強磁性層)の組成を
種々変えるとともに、成膜時の雰囲気条件を種々変えて
サンプルを作製し(サンプルNo.2−8〜サンプルN
o.2−32)、不純物濃度が磁性膜の特性に及ぼす影
響を調べた。結果を下記表2に示す。
Example 4 In Example 3, when forming the Ru 10 Rh 10 Mn 80 film as the pinning layer (antiferromagnetic layer) shown in Sample 1-3, the atmosphere conditions during the film formation were changed. Samples were prepared with various changes (Sample Nos. 2-1 to N)
o. 2-7) The effect of the impurity concentration on the characteristics of the magnetic film was examined. Further, samples were prepared by changing the composition of the pinning layer (antiferromagnetic layer) in various ways and changing the atmosphere conditions during film formation in various ways (Sample Nos. 2-8 to Sample N).
o. 2-32) The influence of the impurity concentration on the characteristics of the magnetic film was examined. The results are shown in Table 2 below.

【0106】[0106]

【表2】 上記表2に示される結果より、酸素、炭素、硫黄、また
は塩素の濃度が高くなるにつれて、ブロッキング温度T
b、交換結合エネルギーJk、および交換結合エネルギ
ーJk傾きがそれぞれ劣化していくことがわかる。従っ
て、酸素濃度は5000原子ppm以下、炭素、硫黄お
よび塩素濃度は、それぞれ5000原子ppm以下とな
るように条件設定する必要がある。
[Table 2] From the results shown in Table 2 above, as the concentration of oxygen, carbon, sulfur, or chlorine increases, the blocking temperature T
It can be seen that b, the exchange coupling energy Jk, and the gradient of the exchange coupling energy Jk each deteriorate. Therefore, it is necessary to set the conditions so that the oxygen concentration is 5000 atomic ppm or less, and the carbon, sulfur and chlorine concentrations are each 5000 atomic ppm or less.

【0107】実施例5 上記実施例3において、サンプル1−3に示されるピン
止め層(反強磁性層)としてのRu10Rh10Mn80膜を
成膜するに際して、成膜装置内の到達圧力、および成膜
時の酸素分圧等の各条件を種々変えてサンプルを作製
し、これらの圧力条件が磁性膜の特性に及ぼす影響を調
べた。結果を下記表3に示す。
Example 5 In Example 3 above, when forming the Ru 10 Rh 10 Mn 80 film as the pinning layer (antiferromagnetic layer) shown in Sample 1-3, the ultimate pressure in the film forming apparatus Samples were prepared by changing various conditions such as the pressure and the oxygen partial pressure during film formation, and the effects of these pressure conditions on the properties of the magnetic film were examined. The results are shown in Table 3 below.

【0108】[0108]

【表3】 上記表3に示される結果より、到達圧力および酸素分圧
が上がるにつれてブロッキング温度Tb、交換結合エネ
ルギーJk、および交換結合エネルギーJk傾きがそれ
ぞれ劣化していくことがわかる。従って、到達圧力およ
び酸素分圧(および水分圧)を十分に下げた条件で成膜
を行う必要がある(到達圧力:1×10-7Torr以
下;成膜中の水及び酸素分圧が1×10-7Torr以
下)。
[Table 3] From the results shown in Table 3, it can be seen that as the ultimate pressure and the oxygen partial pressure increase, the blocking temperature Tb, the exchange coupling energy Jk, and the gradient of the exchange coupling energy Jk each deteriorate. Therefore, it is necessary to form a film under conditions where the ultimate pressure and the oxygen partial pressure (and the water pressure) are sufficiently reduced (attained pressure: 1 × 10 −7 Torr or less; × 10 -7 Torr or less).

【0109】実施例6 図1に示される形態のスピンバルブ型の磁気抵抗効果素
子を作製した。すなわち、基板5(Al23 付きのA
lTiC)の上に、下地層7(Ta;厚さ5nm)、軟
磁性層20、非磁性金属層30(Cu;厚さ2.5n
m)、強磁性層40、ピン止め層(反強磁性層)50、
および保護層80(Ta;厚さ5nm)を順次積層して
素子サンプルを作製した。素子サンプルの作製に際して
は、軟磁性層20、強磁性層40、およびピン止め層5
0の材料および層厚さを下記表4に示すように変えて、
種々のサンプルを作製した。サンプル作製において、成
膜時の印加磁場はサンプルの長手方向とした。このよう
なサンプルについて、MR変化率ΔR/R、交換結合磁
界Hua、およびブロッキング温度Tbをそれぞれ求め
た。結果を下記表4に示す。なお、抵抗測定は、表4に
示される構成の試料から0.4×6mmの形状のサンプル
を作成し、外部磁界を面内に電流と垂直方向になるよう
にかけながら、−300〜300Oeまで変化させたとき
の抵抗を4端子法により測定した。その抵抗からMR変
化率ΔR/Rを求めた。MR変化率ΔR/Rは、最大比
抵抗をρmax 、最小比抵抗をρsat とし、次式により計
算した:ΔR/R=(ρmax −ρsat )×100/ρsa
t (%)。
Example 6 A spin valve type magnetoresistive element having the form shown in FIG. 1 was manufactured. That is, the substrate 5 (A with Al 2 O 3
1TiC), an underlayer 7 (Ta; thickness 5 nm), a soft magnetic layer 20, and a nonmagnetic metal layer 30 (Cu; thickness 2.5 n).
m), ferromagnetic layer 40, pinned layer (antiferromagnetic layer) 50,
Then, a protective layer 80 (Ta; thickness: 5 nm) was sequentially laminated to produce a device sample. When fabricating an element sample, the soft magnetic layer 20, the ferromagnetic layer 40, and the pinning layer 5
0 and the layer thickness were changed as shown in Table 4 below.
Various samples were made. In the sample preparation, the applied magnetic field during film formation was set in the longitudinal direction of the sample. For such a sample, the MR change rate ΔR / R, the exchange coupling magnetic field Hua, and the blocking temperature Tb were determined. The results are shown in Table 4 below. In the resistance measurement, a sample having a shape of 0.4 × 6 mm was prepared from the sample having the configuration shown in Table 4, and an external magnetic field was applied in a direction perpendicular to the current in the plane, and the resistance was varied from −300 to 300 Oe. The resistance at this time was measured by a four-terminal method. The MR change rate ΔR / R was determined from the resistance. The MR change rate ΔR / R was calculated by the following equation, where ρmax is the maximum specific resistance and ρsat is the minimum specific resistance: ΔR / R = (ρmax−ρsat) × 100 / ρsa
t (%).

【0110】[0110]

【表4】 表4に示される結果より本発明のサンプルは良好なMR
変化率、交換結合磁界Hua、およびブロッキング温度T
bを示す。比較例であるサンプル4−10はピン止め層
がFeMnからなるため、ブロッキング温度Tbが14
5℃と低く好ましくない。また、表には示していないが
耐触性にも問題がある。比較例であるサンプル4−11
は、交換結合磁界Hua、ブロッキング温度Tb共に良好
な値を示すがピン止め層がNiMnからなるため、交換
結合磁界Huaを生じさせるために長時間高い温度により
熱処理が必要なためNiとCuの拡散によりMR変化率
が減少し、MR変化率が2.9%と低く好ましくない。
[Table 4] From the results shown in Table 4, the sample of the present invention has a good MR.
Rate of change, exchange coupling magnetic field Hua, and blocking temperature T
b. In the sample 4-10 as a comparative example, the blocking temperature Tb was 14 because the pinning layer was made of FeMn.
As low as 5 ° C, it is not preferable. Although not shown in the table, there is also a problem with the touch resistance. Sample 4-11 which is a comparative example
Shows good values for both the exchange coupling magnetic field Hua and the blocking temperature Tb, but since the pinning layer is made of NiMn, heat treatment is required at a high temperature for a long time to generate the exchange coupling magnetic field Hua, so that the diffusion of Ni and Cu As a result, the MR ratio decreases, and the MR ratio is as low as 2.9%, which is not preferable.

【0111】実施例7 10×20mmのガラス基板上に直接、下記表5に示さ
れる組成の反強磁性薄膜を100〜150Å厚さに形成
して耐食性評価のためのサンプルを作製した。表5に示
される各サンプルについて、Ag/AgClを基準電極
とし、溶液としてホウ酸緩衝溶液中に1mmモルのNa
Clを添加したものを用い、自然電極の測定(耐食性ア
ノード分極試験)を行った。結果を下記表5に示す。
Example 7 An antiferromagnetic thin film having the composition shown in Table 5 below was formed directly on a 10 × 20 mm glass substrate to a thickness of 100 to 150 ° to prepare a sample for corrosion resistance evaluation. For each sample shown in Table 5, Ag / AgCl was used as a reference electrode, and 1 mmol of Na in a borate buffer solution was used as a solution.
The measurement of the natural electrode (corrosion resistance anodic polarization test) was carried out using the one to which Cl was added. The results are shown in Table 5 below.

【0112】[0112]

【表5】 表5に示される結果より、本発明サンプルは、自然電位
が−150〜−40mVを示し、すべて良好な耐食性を
示していることがわかる。
[Table 5] From the results shown in Table 5, it can be seen that the samples of the present invention have a spontaneous potential of -150 to -40 mV, and all show good corrosion resistance.

【0113】一般に、貴金属は、正の自然電位となり、
耐食性に優れている。一方、比較的耐食性に優れている
といわれているパーマロイでも−150mV程度であ
る。比較例のFeMnは、−700mV程度とかなり負
に大きな値となっている。表5において、0mVに近い
程、耐食性に優れるといえる。
In general, a noble metal has a positive spontaneous potential,
Excellent corrosion resistance. On the other hand, even permalloy, which is said to be relatively excellent in corrosion resistance, has a value of about -150 mV. FeMn of the comparative example has a considerably negative value of about -700 mV. In Table 5, it can be said that the closer to 0 mV, the better the corrosion resistance.

【0114】実施例8 以下の要領で実際に、図15に示されるような異方性磁
気抵抗効果(AMR)タイプの磁気抵抗効果型ヘッドを
作製した。
Example 8 An anisotropic magnetoresistive (AMR) type magnetoresistive head as shown in FIG. 15 was actually manufactured in the following manner.

【0115】まず、Al23 下地膜を表面に形成した
AlTiC基板5の上に、下部シールドである磁性層、
およびAl23 ギャップ膜を順次形成した積層基板を
準備した。次いで、この積層基板の上に、MR素子に横
バイアスを与えるための軟磁性層20としてNiFeR
h(厚さ17nm)、非磁性金属層(非磁性分離層)3
0としてTa(厚さ10nm)、強磁性層(磁気抵抗効
果層)40としてNiFe(厚さ25nm)、保護層8
0としてTa(厚さ5nm)をマグネトロンスパッタ等
の薄膜形成技術により順次積層した。
First, a magnetic layer serving as a lower shield was formed on an AlTiC substrate 5 having an Al 2 O 3 underlayer formed on the surface.
And a laminated substrate on which an Al 2 O 3 gap film was sequentially formed. Next, on this laminated substrate, NiFeR is used as a soft magnetic layer 20 for applying a lateral bias to the MR element.
h (17 nm thick), nonmagnetic metal layer (nonmagnetic separation layer) 3
0 is Ta (thickness 10 nm), ferromagnetic layer (magnetoresistive layer) 40 is NiFe (thickness 25 nm), protective layer 8
As 0, Ta (thickness: 5 nm) was sequentially laminated by a thin film forming technique such as magnetron sputtering.

【0116】次いで、保護層80の上にフォトレジスト
を付着させた後、トラック幅にほぼ対応する中央能動領
域W1上を保護する様なパターンを形成し、しかる後、
マスクされていない端部受動領域W2,W3を逆スパッ
タや、イオンミリングの方法によりエッチング除去し
た。このエッチング処理時に、保護層80及び少量の強
磁性層(磁気抵抗効果層)40を除去した。その後、ピ
ン止め層(反強磁性層)50としてのRu15Rh5 Mn
80及び電極層100を形成した。ピン止め層(反強磁性
層)50及び電極層100の形成後、リフトオフ工程に
よりレジスト膜を除去し、図15に示されるような構造
の異方性磁気抵抗効果(AMR)タイプの磁気抵抗効果
型ヘッドを作製した。なお、図15には示していない
が、Al23 ギャップ膜を介して上部シールド層と下
部シールド層、更には上部シールド層の上にインダクテ
ィブヘッド部を形成した。
Next, after a photoresist is deposited on the protective layer 80, a pattern for protecting the central active area W1 substantially corresponding to the track width is formed.
The unmasked end passive regions W2 and W3 were removed by etching by reverse sputtering or ion milling. During this etching process, the protective layer 80 and a small amount of the ferromagnetic layer (magnetoresistive layer) 40 were removed. Then, Ru 15 Rh 5 Mn as a pinning layer (antiferromagnetic layer) 50
80 and the electrode layer 100 were formed. After the formation of the pinning layer (antiferromagnetic layer) 50 and the electrode layer 100, the resist film is removed by a lift-off process, and the anisotropic magnetoresistance effect (AMR) type magnetoresistance effect having a structure as shown in FIG. A mold head was made. Although not shown in FIG. 15, an inductive head portion was formed on the upper shield layer and the lower shield layer via the Al 2 O 3 gap film, and further on the upper shield layer.

【0117】実施例9 上記実施例8の変形例として、以下の要領で実際に図1
6に示されるような異方性磁気抵抗効果(AMR)タイ
プの磁気抵抗効果型ヘッドを作製した。
Embodiment 9 As a modification of the above-described Embodiment 8, FIG.
An anisotropic magnetoresistive (AMR) type magnetoresistive head as shown in FIG. 6 was produced.

【0118】まず、Al23 下地膜を表面に形成した
AlTiC基板5の上に、MR素子に横バイアスを与え
るための軟磁性層20としてNiFeRh(厚さ17n
m)、非磁性金属層(非磁性分離層)30としてTa
(厚さ10nm)、強磁性層(磁気抵抗効果層)40と
してNiFe(厚さ25nm)、ピン止め層(反強磁性
層)50としてのRu15Rh5 Mn80(厚さ20n
m)、保護層80としてTa(厚さ5nm)をマグネト
ロンスパッタ等の薄膜形成技術により順次積層した。
First, on the AlTiC substrate 5 having an Al 2 O 3 base film formed on the surface, NiFeRh (thickness: 17 n) was used as a soft magnetic layer 20 for applying a lateral bias to the MR element.
m), a nonmagnetic metal layer (nonmagnetic separation layer) 30 of Ta
(Thickness 10 nm), NiFe (thickness 25 nm) as a ferromagnetic layer (magnetoresistive layer) 40, Ru 15 Rh 5 Mn 80 (thickness 20 n) as a pinning layer (antiferromagnetic layer) 50
m) Ta (5 nm thick) was sequentially laminated as a protective layer 80 by a thin film forming technique such as magnetron sputtering.

【0119】次いで、保護層80の上にフォトレジスト
を付着させた後、トラック幅にほぼ対応する中央能動領
域W1上を保護する様なパターンを形成し、しかる後、
マスクされていない端部受動領域W2,W3を逆スパッ
タや、イオンミリングの方法によりエッチング除去し
た。この時、アバットジャンクション構造が形成され、
その後、ミリング等で除去した端部に電極層100を形
成後、リフトオフ工程によりレジスト膜を除去し、図1
6に示されるような構造の異方性磁気抵抗効果(AM
R)タイプの磁気抵抗効果型ヘッドを作製した。なお、
図16には示していないが、Al23 ギャップ膜を介
して上部シールド層と下部シールド層、更には上部シー
ルド層の上にインダクティブヘッド部を形成した。
Next, after depositing a photoresist on the protective layer 80, a pattern for protecting the central active area W1 substantially corresponding to the track width is formed.
The unmasked end passive regions W2 and W3 were removed by etching by reverse sputtering or ion milling. At this time, an abut junction structure is formed,
Then, after the electrode layer 100 is formed on the end portion removed by milling or the like, the resist film is removed by a lift-off process.
Anisotropic magnetoresistance effect (AM) having a structure as shown in FIG.
An R) type magnetoresistive head was manufactured. In addition,
Although not shown in FIG. 16, an inductive head portion was formed on the upper shield layer, the lower shield layer, and the upper shield layer via an Al 2 O 3 gap film.

【0120】実施例10 以下の要領で実際に、図6に示されるようなスピンバル
ブ(SV)タイプの磁気抵抗効果型ヘッドを作製した。
Example 10 A spin valve (SV) type magnetoresistive head as shown in FIG. 6 was actually manufactured in the following manner.

【0121】まず、最初にスピンバルブ型の磁気抵抗効
果素子を作製した。すなわち、基板5(Al23 付き
のAlTiC)の上に、下地層7(Ta;厚さ5n
m)、軟磁性層20(NiFe;厚さ7nm)、非磁性
金属層30(Cu;厚さ2.5nm)、強磁性層40
(Co;厚さ3nm)、ピン止め層(反強磁性層)50
(Ru10Rh10Mn80;厚さ10nm)、および保護層
80(Ta;厚さ5nm)を順次積層して素子サンプル
を作製した。なお、この素子サンプルには、Al23
ギャップ膜を介して上部シールド層と下部シールド層が
形成されている。
First, a spin-valve type magnetoresistive element was manufactured. That is, an underlayer 7 (Ta; thickness of 5 n) is formed on a substrate 5 (AlTiC with Al 2 O 3 ).
m), soft magnetic layer 20 (NiFe; thickness 7 nm), nonmagnetic metal layer 30 (Cu; thickness 2.5 nm), ferromagnetic layer 40
(Co; thickness 3 nm), pinning layer (antiferromagnetic layer) 50
(Ru 10 Rh 10 Mn 80 ; thickness: 10 nm) and a protective layer 80 (Ta; thickness: 5 nm) were sequentially laminated to produce an element sample. Note that this element sample includes Al 2 O 3
An upper shield layer and a lower shield layer are formed via a gap film.

【0122】この素子サンプルに、図6に示されるよう
なインダクティブヘッド部を形成した。すなわち、連結
用軟磁性層520としてNiFeを厚さ10nmに形成
し、この連結用軟磁性層520の上に、反強磁性層80
0としてRu5 Rh15Mn20を厚さ10nmに形成し、
この上に、さらに、Taからなる電極部100を形成し
て図6に示される構成のスピンバルブ(SV)タイプの
磁気抵抗効果型ヘッドを作製した。その後、10-7Torr
の真空中で、測定電流方向と直角かつ面内方向に200
Oeの磁界を印加しながら200℃から冷却し、強磁性層
のピン止め効果を誘起した。磁気抵抗効果型ヘッドのト
ラック幅は2μmとした。このときのMR素子高さは1
μm、感知電流は4mAとした。
An inductive head as shown in FIG. 6 was formed on this element sample. That is, NiFe is formed to a thickness of 10 nm as the soft magnetic layer 520 for connection, and the antiferromagnetic layer 80 is formed on the soft magnetic layer 520 for connection.
Ru 5 Rh 15 Mn 20 is formed to a thickness of 10 nm as 0,
An electrode section 100 made of Ta was further formed thereon to produce a spin valve (SV) type magnetoresistive head having the configuration shown in FIG. Then 10 -7 Torr
In a vacuum at a right angle to the measurement current direction and in the in-plane direction
The substrate was cooled from 200 ° C. while applying a magnetic field of Oe to induce a pinning effect of the ferromagnetic layer. The track width of the magnetoresistive head was 2 μm. The height of the MR element at this time is 1
μm and the sensing current was 4 mA.

【0123】この磁気抵抗効果型ヘッドを用いて、印加
磁場と出力電圧の関係を調べたとこと、図17に示され
るようなグラフが得られた。このグラフは、上下のシー
ルド層を形成してないタイプのヘッドを用いて得られた
ものではあるが、良好な線形性を有し高い出力でバルク
ハウゼンノイズの無いトランスファーカーブとなってい
ることが確認できた。
Using this magnetoresistive head, the relationship between the applied magnetic field and the output voltage was examined, and the graph shown in FIG. 17 was obtained. Although this graph was obtained using a type of head without upper and lower shield layers, it was found that the transfer curve had good linearity, high output, and no Barkhausen noise. It could be confirmed.

【0124】実施例11 図18には、本発明の磁気抵抗効果素子をヨーク型MR
ヘッドに応用した例が示される。ここでは、磁束を導く
ヨーク600、600の一部に切り欠きを設け、その間
に磁気抵抗効果素子200が薄い絶縁膜400を介して
形成されている。この磁気抵抗効果素子200には、ヨ
ーク600、600で形成される磁路の方向と平行また
は直角方向に電流を流すための電極(図示せず)が形成
されている。
Embodiment 11 FIG. 18 shows that a magnetoresistive element according to the present invention is a yoke type MR.
An example applied to a head is shown. Here, notches are provided in some of the yokes 600 for guiding the magnetic flux, and the magnetoresistive element 200 is formed therebetween with a thin insulating film 400 interposed therebetween. The magnetoresistive element 200 is provided with electrodes (not shown) for flowing current in a direction parallel or perpendicular to the direction of the magnetic path formed by the yokes 600.

【0125】実施例12 図19には、本発明における磁気抵抗効果素子をフラッ
クスガイド型MRヘッドに応用した1例が示される。磁
気抵抗効果素子200は、高比抵抗、高透磁率なフラッ
クスガイド層700,710と磁気的に結合して形成さ
れている。このフラッスガイド層700,710が間接
的に信号磁界を磁気抵抗効果素子200に伝導する。ま
た、非磁性絶縁層400を介して、フラックスバックガ
イド層600(磁気抵抗効果素子200を通った磁束の
逃げ道)が形成される。また、フラックスバックガイド
層600は、非磁性絶縁層400を介して磁気抵抗効果
素子200の両側に設置されても良い。このヘッドの特
徴は、記録媒体に磁界検出部をほぼ接触に近いレベルま
で接近させることができ、高い出力を得ることができる
ことにある。
Embodiment 12 FIG. 19 shows an example in which the magnetoresistance effect element according to the present invention is applied to a flux guide type MR head. The magnetoresistive element 200 is formed by magnetically coupling with the flux guide layers 700 and 710 having high specific resistance and high magnetic permeability. The flash guide layers 700 and 710 indirectly conduct a signal magnetic field to the magnetoresistive element 200. In addition, a flux back guide layer 600 (an escape path for magnetic flux passing through the magnetoresistive element 200) is formed via the nonmagnetic insulating layer 400. In addition, the flux back guide layer 600 may be provided on both sides of the magnetoresistive element 200 via the nonmagnetic insulating layer 400. The feature of this head is that the magnetic field detector can be brought close to the recording medium to a level close to contact, and a high output can be obtained.

【0126】[0126]

【発明の効果】上記の結果より本発明の効果は明らかで
ある。すなわち、本発明は、ピン止め層(反強磁性層)
をRu−Mn系またはRu−M−Mn系の組成から構成
し(MはRh,Pt,Pd,Au,Ag,Reから選ば
れた少なくとも1種)、さらにはピン止め層の不純物濃
度を規定しているので、耐食性および熱安定性に優れ、
磁場感度が高く、MR変化率が大きい磁性多層膜を有す
る磁気抵抗効果素子、およびそれを用いた磁気抵抗効果
型ヘッド等の磁気変換素子の提供が実現できる。
The effects of the present invention are clear from the above results. That is, the present invention provides a pinning layer (antiferromagnetic layer)
Is composed of a Ru-Mn-based or Ru-M-Mn-based composition (M is at least one selected from Rh, Pt, Pd, Au, Ag, and Re), and further defines the impurity concentration of the pinning layer. It has excellent corrosion resistance and heat stability,
It is possible to provide a magnetoresistive element having a magnetic multilayer film having high magnetic field sensitivity and a large MR change rate, and a magnetic transducer such as a magnetoresistive head using the same.

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

【図1】図1は、本発明の磁気抵抗効果素子の断面図で
ある。
FIG. 1 is a sectional view of a magnetoresistive element according to the present invention.

【図2】図2は、本発明の作用を説明するための磁気抵
抗効果素子、特に磁性多層膜の構造の模式図である。
FIG. 2 is a schematic view of the structure of a magnetoresistive element, particularly a magnetic multilayer film, for explaining the operation of the present invention.

【図3】図3は、本発明の作用を説明するための磁化曲
線とMR曲線の模式図である。
FIG. 3 is a schematic diagram of a magnetization curve and an MR curve for explaining the operation of the present invention.

【図4】図4は、本発明の磁気変換素子の1例を示す一
部省略断面図である。
FIG. 4 is a partially omitted cross-sectional view showing one example of the magnetic transducer of the present invention.

【図5】図5は、本発明の磁気変換素子の磁気抵抗効果
素子(磁性多層膜)と電極部の構造を示す断面図であ
る。
FIG. 5 is a sectional view showing the structure of a magnetoresistive element (magnetic multilayer film) and an electrode section of the magnetic transducer of the present invention.

【図6】図6は、本発明の磁気変換素子の磁気抵抗効果
素子(磁性多層膜)と電極部との好適な接続状態を示す
概略斜視図である。
FIG. 6 is a schematic perspective view showing a preferred connection state between a magnetoresistive element (magnetic multilayer film) and an electrode part of the magnetic transducer of the present invention.

【図7】図7は、本発明の交換結合膜のサンプルの概略
断面図である。
FIG. 7 is a schematic sectional view of a sample of the exchange-coupling membrane of the present invention.

【図8】図8は、本発明のM−Hループを示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing an MH loop of the present invention.

【図9】図9は、Ru量がJkに及ぼす影響を示すグラ
フである。
FIG. 9 is a graph showing the effect of Ru amount on Jk.

【図10】図10は、本発明のRu23Mn77からなるピ
ン止め層のX線回折パターンを示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing an X-ray diffraction pattern of a pinned layer made of Ru 23 Mn 77 of the present invention.

【図11】図11は、Ru−Rh−Mnの3元図におけ
る交換結合磁界Huaの分布を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a distribution of an exchange coupling magnetic field Hua in a ternary diagram of Ru-Rh-Mn.

【図12】図12は、Ru−Rh−Mnの3元図におけ
るブロッキング温度Tbの分布を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing a distribution of a blocking temperature Tb in a ternary diagram of Ru-Rh-Mn.

【図13】図13は、本発明のRu22Rh8 Mn70から
なるピン止め層のX線回折パターンを示すグラフであ
る。
FIG. 13 is a graph showing an X-ray diffraction pattern of a pinned layer made of Ru 22 Rh 8 Mn 70 of the present invention.

【図14】図14は、本発明の磁気抵抗効果素子(磁性
多層膜)において、交換結合エネルギーJkと温度との
関係を示すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing a relationship between exchange coupling energy Jk and temperature in the magnetoresistive element (magnetic multilayer film) of the present invention.

【図15】図15は、本発明の異方性磁気抵抗効果(A
MR)タイプの磁気抵抗効果型ヘッドを示す断面図であ
る。
FIG. 15 shows the anisotropic magnetoresistance effect (A) of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an MR) type magnetoresistive head.

【図16】図16は、本発明の異方性磁気抵抗効果(A
MR)タイプの磁気抵抗効果型ヘッドを示す断面図であ
る。
FIG. 16 shows the anisotropic magnetoresistance effect (A) of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an MR) type magnetoresistive head.

【図17】図17は、本発明の磁気変換素子の印加磁場
と出力電圧の関係を示すグラフである。
FIG. 17 is a graph showing a relationship between an applied magnetic field and an output voltage of the magnetic transducer of the present invention.

【図18】図18は、本発明の磁気抵抗効果素子(磁性
多層膜)をヨーク型MRヘッドに応用した1例を示す一
部省略断面図である。
FIG. 18 is a partially omitted cross-sectional view showing an example in which the magnetoresistance effect element (magnetic multilayer film) of the present invention is applied to a yoke type MR head.

【図19】図19は、本発明の磁気抵抗効果素子(磁性
多層膜)をフラックスガイド型MRヘッドに応用した1
例を示す一部省略断面図である。
FIG. 19 is a diagram in which a magnetoresistive element (magnetic multilayer film) of the present invention is applied to a flux guide type MR head 1
It is a partially-omitted sectional view showing an example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…磁性多層膜 3…磁気抵抗効果素子 5…基板 20…軟磁性層 30…非磁性金属層 40…強磁性層 50…ピン止め層 80…保護層 90…記録媒体 93…記録面 150…磁気抵抗効果型ヘッド 200…磁気抵抗効果素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Magnetic multilayer film 3 ... Magnetoresistance effect element 5 ... Substrate 20 ... Soft magnetic layer 30 ... Non-magnetic metal layer 40 ... Ferromagnetic layer 50 ... Pinning layer 80 ... Protective layer 90 ... Recording medium 93 ... Recording surface 150 ... Magnetic Resistance effect type head 200 ... Magnetoresistance effect element

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 恭之 東京都中央区日本橋一丁目13番1号 テ ィーディーケイ株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−283619(JP,A) 特開 平9−35212(JP,A) 国際公開98/22636(WO,A1) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 43/08 G11B 5/39 H01F 10/14 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yasuyuki Yamamoto 1-1-13 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo Inside TDK Corporation (56) References JP-A-10-283619 (JP, A) JP-A-9 −35212 (JP, A) WO 98/22636 (WO, A1) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 43/08 G11B 5/39 H01F 10/14

Claims (57)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 磁気抵抗効果素子と、導体膜と、電極部
とを含む磁気変換素子であって、 前記導体膜は、前記電極部を介して前記磁気抵抗効果素
子と導通しており、 前記磁気抵抗効果素子は、非磁性金属層と、非磁性金属
層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の
他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化
の向きをピン止めするために強磁性層の上(非磁性金属
層と接する面と反対側の面)に形成されたピン止め層と
を有する磁性多層膜を備えており、 前記ピン止め層は、RuxyMnz (MはRh,Pt,
Pd,Au,Ag,Reから選ばれた少なくとも1種で
あり、1≦x≦30,1≦y≦30,69≦z≦90,
10≦x+y≦31(x,y,およびzの単位は原子
%))から構成され、当該ピン止め層に含有される酸素濃度が5000原子p
pm以下、炭素濃度が5000原子ppm以下、硫黄濃
度が5000原子ppm以下、塩素濃度が5000原子
ppm以下であることを特徴とする磁気変換素子。
A magnetic transducer including a magnetoresistive element, a conductive film, and an electrode, wherein the conductive film is electrically connected to the magnetoresistive element via the electrode; The magnetoresistive element includes a nonmagnetic metal layer, a ferromagnetic layer formed on one surface of the nonmagnetic metal layer, a soft magnetic layer formed on the other surface of the nonmagnetic metal layer, And a pinned layer formed on the ferromagnetic layer (on the side opposite to the surface in contact with the nonmagnetic metal layer) to pin the direction of magnetization of the magnetic layer. layer, Ru x M y Mn z ( M is Rh, Pt,
At least one selected from Pd, Au, Ag, and Re, where 1 ≦ x ≦ 30, 1 ≦ y ≦ 30, 69 ≦ z ≦ 90,
10 ≦ x + y ≦ 31 (the unit of x, y, and z is atom%)), and the oxygen concentration contained in the pinning layer is 5000 atom p.
pm or less, carbon concentration of 5000 atomic ppm or less, sulfur concentration
Degree of 5000 ppm or less, chlorine concentration of 5000 atoms
ppm.
【請求項2】 前記ピン止め層は、RuxRhyMnz
(1≦x≦30,1≦y≦30,69≦z≦90,10
≦x+y≦31(x,y,およびzの単位は原子%))
から構成される請求項1に記載の磁気変換素子。
Wherein said pinning layer is, Ru x Rh y Mn z
(1 ≦ x ≦ 30, 1 ≦ y ≦ 30, 69 ≦ z ≦ 90, 10
≤ x + y ≤ 31 (x, y, and z are in atomic%))
2. The magnetic transducer according to claim 1, comprising:
【請求項3】 前記ピン止め層は、RuxPtyMnz
(1≦x≦30,1≦y≦30,69≦z≦90,10
≦x+y≦31(x,y,およびzの単位は原子%))
から構成される請求項1に記載の磁気変換素子。
Wherein the pinned layer, Ru x Pt y Mn z
(1 ≦ x ≦ 30, 1 ≦ y ≦ 30, 69 ≦ z ≦ 90, 10
≤ x + y ≤ 31 (x, y, and z are in atomic%))
2. The magnetic transducer according to claim 1, comprising:
【請求項4】 前記ピン止め層は、RuxyMnz(M
はRh,Pt,Pd,Au,Ag,Reから選ばれた少
なくとも1種であり、1≦x≦24,1≦y≦24,7
5≦z≦85,15≦x+y≦25(x,y,およびz
の単位は原子%))から構成される請求項1に記載の磁
気変換素子。
Wherein said pinning layer is, Ru x M y Mn z ( M
Is at least one selected from Rh, Pt, Pd, Au, Ag, and Re, where 1 ≦ x ≦ 24, 1 ≦ y ≦ 24, 7
5 ≦ z ≦ 85, 15 ≦ x + y ≦ 25 (x, y, and z
The magnetic conversion element according to claim 1, wherein the unit of (a) is atomic%)).
【請求項5】 前記ピン止め層のブロッキング温度が1
60℃以上である請求項1ないし請求項4のいずれかに
記載の磁気変換素子。
5. The blocking temperature of the pinning layer is 1
The magnetic transducer according to claim 1, wherein the temperature is 60 ° C. or higher.
【請求項6】 前記ピン止め層と前記強磁性層との交換
結合エネルギーが0.06erg/cm2以上である請
求項1ないし請求項5のいずれかに記載の磁気変換素
子。
6. The magnetic transducer according to claim 1, wherein an exchange coupling energy between the pinned layer and the ferromagnetic layer is 0.06 erg / cm 2 or more.
【請求項7】 前記ピン止め層と前記強磁性層の温度−
交換結合エネルギの関係において、80〜130℃の温
度係数が−2×10-4〜−8×10-4erg/cm2
である請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の磁気
変換素子。
7. The temperature of the pinned layer and the ferromagnetic layer,
Regarding the exchange coupling energy, the temperature coefficient at 80 to 130 ° C. is −2 × 10 −4 to −8 × 10 −4 erg / cm 2 ° C.
The magnetic transducer according to claim 1, wherein:
【請求項8】 前記磁性多層膜は、巨大磁気抵抗効果を
示すスピンバルブタイプの膜である請求項1ないし請求
項7のいずれかに記載の磁気変換素子。
8. The magnetic transducer according to claim 1, wherein the magnetic multilayer film is a spin-valve type film exhibiting a giant magnetoresistance effect.
【請求項9】 前記軟磁性層は、非磁性金属層側からC
oまたはCoを80重量%以上含む合金からなる第1の
軟磁性層と、(NixFe1-xyCo1-y(0.7≦x≦
0.9、0.5≦y≦0.8(xおよびyの単位は重量
%))からなる第2の軟磁性層を有して構成され、 前記非磁性金属層は、Au,AgおよびCuの中から選
ばれた少なくとも1種を含む材料からなる請求項8に記
載の磁気変換素子。
9. The soft magnetic layer according to claim 1, wherein the soft magnetic layer has C
a first soft magnetic layer made of an alloy containing at least 80% by weight of o or Co, and (Ni x Fe 1-x ) y Co 1-y (0.7 ≦ x ≦
0.9, 0.5 ≦ y ≦ 0.8 (the unit of x and y is weight%)), and the non-magnetic metal layer is made of Au, Ag and 9. The magnetic transducer according to claim 8, comprising a material containing at least one selected from Cu.
【請求項10】 前記磁性多層膜は、異方性磁気抵抗効
果を示す膜である請求項1ないし請求項7のいずれかに
記載の磁気変換素子。
10. The magnetic transducer according to claim 1, wherein the magnetic multilayer film is a film exhibiting an anisotropic magnetoresistance effect.
【請求項11】 前記軟磁性層は、NiFe合金にR
h,Cr,Ta,Nb,ZrおよびHfの中から少なく
とも1種を含有し、横バイアス層として機能する層であ
り、前記非磁性金属層は、金属酸化物をも含めて非磁性分離
層として機能する層であり、Ta,Ti,Al 2 3 また
はSiO 2 からなる 請求項10に記載の磁気変換素子。
11. The soft magnetic layer according to claim 1, wherein the NiFe alloy is made of R
a layer containing at least one of h, Cr, Ta, Nb, Zr, and Hf and functioning as a lateral bias layer, wherein the nonmagnetic metal layer includes a nonmagnetic separation layer including a metal oxide.
This layer functions as a layer, and is made of Ta, Ti, Al 2 O 3 or
Magnetic transducer of claim 10 consisting of SiO 2 is.
【請求項12】 磁気抵抗効果素子と、導体膜と、電極12. A magnetoresistive element, a conductive film, and an electrode
部とを含む磁気変換素子であって、And a magnetic conversion element including: 前記導体膜は、前記電極部を介して前記磁気抵抗効果素The conductor film is provided with the magnetoresistive element through the electrode portion.
子と導通しており、With the child, 前記磁気抵抗効果素子は、非磁性金属層と、非磁性金属The magneto-resistance effect element includes a non-magnetic metal layer, a non-magnetic metal
層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層のThe ferromagnetic layer formed on one side of the layer and the nonmagnetic metal layer
他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化A soft magnetic layer formed on the other surface, and a magnetization of the ferromagnetic layer.
の向きをピン止めするために強磁性層の上(非磁性金属Over the ferromagnetic layer to pin the orientation of
層と接する面と反対側の面)に形成されたピン止め層とPinning layer formed on the surface opposite to the surface in contact with the layer)
を有する磁性多層膜を備えており、Comprising a magnetic multilayer film having 前記ピン止め層は、RuThe pinning layer is Ru xx M yy MnMn zz (MはRh,Pt, (M is Rh, Pt,
Pd,Au,Ag,RPd, Au, Ag, R eから選ばれた少なくとも1種でe at least one selected from
あり、1≦x≦30,1≦y≦30,69≦z≦90,Yes, 1 ≦ x ≦ 30, 1 ≦ y ≦ 30, 69 ≦ z ≦ 90,
10≦x+y≦31(x,y,およびzの単位は原子10 ≦ x + y ≦ 31 (the unit of x, y, and z is an atom
%))から構成され、%)), 前記磁性多層膜は、巨大磁気抵抗効果を示すスピンバルThe magnetic multilayer film has a spin balance exhibiting a giant magnetoresistance effect.
ブタイプの膜であり、Type membrane. 前記軟磁性層は、非磁性金属層側からCoまたはCoをThe soft magnetic layer contains Co or Co from the nonmagnetic metal layer side.
80重量%以上含む合金からなる第1の軟磁性層と、A first soft magnetic layer made of an alloy containing 80% by weight or more;
(Ni(Ni xx FeFe 1-x1-x ) yy CoCo 1-y1-y (0.7≦x≦0.9、0.(0.7 ≦ x ≦ 0.9, 0.
5≦y≦0.8(xおよびyの単位は重量%))からな5 ≦ y ≦ 0.8 (x and y are in% by weight))
る第2の軟磁性層を有して構成され、A second soft magnetic layer, 前記非磁性金属層は、Au,AgおよびCuの中から選The nonmagnetic metal layer is selected from Au, Ag and Cu.
ばれた少なくとも1種を含む材料からなることを特徴とCharacterized by being made of a material containing at least one of
する磁気変換素子。Magnetic transducer.
【請求項13】 磁気抵抗効果素子と、導体膜と、電極
部とを含む磁気変換素子であって、 前記導体膜は、前記電極部を介して前記磁気抵抗効果素
子と導通しており、 前記磁気抵抗効果素子は、非磁性金属層と、非磁性金属
層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の
他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化
の向きをピン止めするために強磁性層の上(非磁性金属
層と接する面と反対側の面)に形成されたピン止め層と
を有する磁性多層膜を備えており、 前記ピン止め層は、RuxyMnz(MはRh,Pt,
Pd,Au,Ag,Reから選ばれた少なくとも1種で
あり、1≦x≦59,1≦y≦59,40≦z≦58,
42≦x+y≦60(x,y,およびzの単位は原子
%))から構成され、当該ピン止め層に含有される酸素濃度が5000原子p
pm以下、炭素濃度が5000原子ppm以下、硫黄濃
度が5000原子ppm以下、塩素濃度が5000原子
ppm以下であることを特徴とする磁気変換素子。
13. A magnetic transducer including a magnetoresistive element, a conductive film, and an electrode, wherein the conductive film is electrically connected to the magnetoresistive element via the electrode. The magnetoresistive element includes a nonmagnetic metal layer, a ferromagnetic layer formed on one surface of the nonmagnetic metal layer, a soft magnetic layer formed on the other surface of the nonmagnetic metal layer, And a pinned layer formed on the ferromagnetic layer (on the side opposite to the surface in contact with the nonmagnetic metal layer) to pin the direction of magnetization of the magnetic layer. layer, Ru x M y Mn z ( M is Rh, Pt,
At least one selected from Pd, Au, Ag, and Re, where 1 ≦ x ≦ 59, 1 ≦ y ≦ 59, 40 ≦ z ≦ 58,
42 ≦ x + y ≦ 60 (the unit of x, y, and z is atomic%)), and the oxygen concentration contained in the pinning layer is 5000 atom p.
pm or less, carbon concentration of 5000 atomic ppm or less, sulfur concentration
Degree of 5000 ppm or less, chlorine concentration of 5000 atoms
ppm.
【請求項14】 前記ピン止め層は、RuxRhyMnz
(1≦x≦59,1≦y≦59,40≦z≦58,42
≦x+y≦60(x,y,およびzの単位は原子%))
から構成される請求項13に記載の磁気変換素子。
14. The pinning layer, Ru x Rh y Mn z
(1 ≦ x ≦ 59, 1 ≦ y ≦ 59, 40 ≦ z ≦ 58, 42
≦ x + y ≦ 60 (x, y and z are in atomic%))
14. The magnetic transducer according to claim 13, comprising:
【請求項15】 前記ピン止め層は、RuxPtyMnz
(1≦x≦59,1≦y≦59,40≦z≦58,42
≦x+y≦60(x,y,およびzの単位は原子%))
から構成される請求項13に記載の磁気変換素子。
15. The pinning layer, Ru x Pt y Mn z
(1 ≦ x ≦ 59, 1 ≦ y ≦ 59, 40 ≦ z ≦ 58, 42
≦ x + y ≦ 60 (x, y and z are in atomic%))
14. The magnetic transducer according to claim 13, comprising:
【請求項16】 前記ピン止め層は、RuxyMn
z(MはRh,Pt,Pd,Au,Ag,Reから選ば
れた少なくとも1種であり、1≦x≦54,1≦y≦5
4,45≦z≦54,46≦x+y≦55(x,y,お
よびzの単位は原子%))から構成される請求項13に
記載の磁気変換素子。
16. The pinning layer, Ru x M y Mn
z (M is at least one member selected from the group consisting of Rh, Pt, Pd, Au, Ag, and Re, where 1 ≦ x ≦ 54, 1 ≦ y ≦ 5
14. The magnetic transducer according to claim 13, wherein 4,45≤z≤54 and 46≤x + y≤55 (where x, y, and z are in atomic%).
【請求項17】 前記ピン止め層のブロッキング温度が
160℃以上である請求項13ないし請求項16のいず
れかに記載の磁気変換素子。
17. The magnetic transducer according to claim 13, wherein a blocking temperature of the pinning layer is 160 ° C. or higher.
【請求項18】 前記ピン止め層と前記強磁性層との交
換結合エネルギーが0.06erg/cm2以上である
請求項13ないし請求項17のいずれかに記載の磁気変
換素子。
18. The magnetic transducer according to claim 13, wherein an exchange coupling energy between the pinned layer and the ferromagnetic layer is 0.06 erg / cm 2 or more.
【請求項19】 前記ピン止め層と前記強磁性層の温度
−交換結合エネルギの関係において、80〜130℃の
温度係数が−2×10-4〜−8×10-4erg/cm2
℃である請求項13ないし請求項18のいずれかに記載
の磁気変換素子。
19. A temperature coefficient of 80 to 130 ° C. in a relationship between temperature and exchange coupling energy between the pinned layer and the ferromagnetic layer is −2 × 10 −4 to −8 × 10 −4 erg / cm 2.
The magnetic transducer according to any one of claims 13 to 18, wherein the temperature is ° C.
【請求項20】 前記磁性多層膜は、巨大磁気抵抗効果
を示すスピンバルブタイプの膜である請求項13ないし
請求項19のいずれかに記載の磁気変換素子。
20. The magnetic transducer according to claim 13, wherein the magnetic multilayer film is a spin-valve type film exhibiting a giant magnetoresistance effect.
【請求項21】 前記軟磁性層は、非磁性金属層側から
CoまたはCoを80重量%以上含む合金からなる第1
の軟磁性層と、(NixFe1-xyCo1-y(0.7≦x
≦0.9、0.5≦y≦0.8(xおよびyの単位は重
量%))からなる第2の軟磁性層を有して構成され、 前記非磁性金属層は、Au,AgおよびCuの中から選
ばれた少なくとも1種を含む材料からなる請求項20に
記載の磁気変換素子。
21. The soft magnetic layer is composed of Co or an alloy containing 80% by weight or more of Co from a nonmagnetic metal layer side.
And a soft magnetic layer of (Ni x Fe 1-x ) y Co 1-y (0.7 ≦ x
≦ 0.9, 0.5 ≦ y ≦ 0.8 (the unit of x and y is% by weight)), and the nonmagnetic metal layer is made of Au, Ag. 21. The magnetic transducer according to claim 20, comprising a material containing at least one selected from Cu and Cu.
【請求項22】 前記磁性多層膜は、異方性磁気抵抗効
果を示す膜である請求項13ないし請求項19のいずれ
かに記載の磁気変換素子。
22. The magnetic transducer according to claim 13, wherein the magnetic multilayer film is a film exhibiting an anisotropic magnetoresistance effect.
【請求項23】 前記軟磁性層は、NiFe合金にR
h,Cr,Ta,Nb,ZrおよびHfの中から少なく
とも1種を含有し、横バイアス層として機能する層であ
り、前記非磁性金属層は、金属酸化物をも含めて非磁性分離
層として機能する層で あり、Ta,Ti,Al 2 3 また
はSiO 2 からなる 請求項22に記載の磁気変換素子。
23. The soft magnetic layer according to claim 1, wherein the NiFe alloy is made of R
a layer containing at least one of h, Cr, Ta, Nb, Zr, and Hf and functioning as a lateral bias layer, wherein the nonmagnetic metal layer includes a nonmagnetic separation layer including a metal oxide.
This layer functions as a layer, and is made of Ta, Ti, Al 2 O 3 or
Magnetic transducer of claim 22 consisting of SiO 2 is.
【請求項24】 磁気抵抗効果素子と、導体膜と、電極24. A magnetoresistive element, a conductive film, and an electrode
部とを含む磁気変換素子であって、And a magnetic conversion element including: 前記導体膜は、前記電極部を介して前記磁気抵抗効果素The conductor film is provided with the magnetoresistive element through the electrode portion.
子と導通しており、With the child, 前記磁気抵抗効果素子は、非磁性金属層と、非磁性金属The magneto-resistance effect element includes a non-magnetic metal layer, a non-magnetic metal
層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層のThe ferromagnetic layer formed on one side of the layer and the nonmagnetic metal layer
他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化A soft magnetic layer formed on the other surface, and a magnetization of the ferromagnetic layer.
の向きをピン止めするために強磁性層の上(非磁性金属Over the ferromagnetic layer to pin the orientation of
層と接する面と反対側の面)に形成されたピン止め層とPinning layer formed on the surface opposite to the surface in contact with the layer)
を有する磁性多層膜を備えており、Comprising a magnetic multilayer film having 前記ピン止め層は、RuThe pinning layer is Ru xx M yy MnMn zz (MはRh,Pt,(M is Rh, Pt,
Pd,Au,Ag,Reから選ばれた少なくとも1種でAt least one selected from Pd, Au, Ag, and Re
あり、1≦x≦59,1≦y≦59,40≦z≦58,Yes, 1 ≦ x ≦ 59, 1 ≦ y ≦ 59, 40 ≦ z ≦ 58,
42≦x+y≦60(x,y,およびzの単位は原子42 ≦ x + y ≦ 60 (x, y, and z are in atoms
%))から構成され、%)), 前記磁性多層膜は、巨大磁気抵抗効果を示すスピンバルThe magnetic multilayer film has a spin balance exhibiting a giant magnetoresistance effect.
ブタイプの膜であり、Type membrane. 前記軟磁性層は、非磁性金属層側からCoまたはCoをThe soft magnetic layer contains Co or Co from the nonmagnetic metal layer side.
80重量%以上含む合金からなる第1の軟磁性層と、A first soft magnetic layer made of an alloy containing 80% by weight or more;
(Ni(Ni xx FeFe 1-x1-x ) yy CoCo 1-y1-y (0.7≦x≦0.9、0.(0.7 ≦ x ≦ 0.9, 0.
5≦y≦0.8(xおよびyの単位は重量%))からな5 ≦ y ≦ 0.8 (x and y are in% by weight))
る第2の軟磁性層を有して構成され、A second soft magnetic layer, 前記非磁性金属層は、Au,AgおよびCuの中から選The nonmagnetic metal layer is selected from Au, Ag and Cu.
ばれた少なくとも1種を含む材料からなることを特徴とCharacterized by being made of a material containing at least one of
する磁気変換素子。Magnetic transducer.
【請求項25】 磁気抵抗効果素子と、導体膜と、電極
部とを含む磁気変換素子であって、 前記導体膜は、前記電極部を介して前記磁気抵抗効果素
子と導通しており、 前記磁気抵抗効果素子は、非磁性金属層と、非磁性金属
層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の
他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化
の向きをピン止めするために強磁性層の上(非磁性金属
層と接する面と反対側の面)に形成されたピン止め層と
を有する磁性多層膜を備えており、 前記ピン止め層は、RuxMn100-x(15≦x≦30
(xの単位は原子%))から構成され、当該ピン止め層に含有される酸素濃度が5000原子p
pm以下、炭素濃度が5000原子ppm以下、硫黄濃
度が5000原子ppm以下、塩素濃度が5000原子
ppm以下であることを特徴とする磁気変換素子。
25. A magnetic transducer comprising a magnetoresistive element, a conductive film, and an electrode, wherein the conductive film is electrically connected to the magnetoresistive element via the electrode. The magnetoresistive element includes a nonmagnetic metal layer, a ferromagnetic layer formed on one surface of the nonmagnetic metal layer, a soft magnetic layer formed on the other surface of the nonmagnetic metal layer, And a pinned layer formed on the ferromagnetic layer (on the side opposite to the surface in contact with the nonmagnetic metal layer) to pin the direction of magnetization of the magnetic layer. The layer is made of Ru x Mn 100-x (15 ≦ x ≦ 30
(The unit of x is atomic%)), and the oxygen concentration contained in the pinning layer is 5,000 atoms p.
pm or less, carbon concentration of 5000 atomic ppm or less, sulfur concentration
Degree of 5000 ppm or less, chlorine concentration of 5000 atoms
ppm.
【請求項26】 前記ピン止め層は、RuxMn
100-x(18≦x≦27(xの単位は原子%))から構
成される請求項25に記載の磁気変換素子。
26. The pinning layer is made of Ru x Mn.
26. The magnetic transducer according to claim 25, wherein the magnetic transducer is composed of 100-x (18 ≦ x ≦ 27 (x is in atomic%)).
【請求項27】 前記ピン止め層のブロッキング温度が
160℃以上である請求項25または請求項26に記載
の磁気変換素子。
27. The magnetic transducer according to claim 25, wherein the blocking temperature of the pinning layer is 160 ° C. or higher.
【請求項28】 前記ピン止め層と前記強磁性層との交
換結合エネルギーが0.06erg/cm2以上である
請求項25ないし請求項27のいずれかに記載の磁気変
換素子。
28. The magnetic transducer according to claim 25, wherein the exchange coupling energy between the pinned layer and the ferromagnetic layer is 0.06 erg / cm 2 or more.
【請求項29】 前記ピン止め層と前記強磁性層の温度
−交換結合エネルギの関係において、80〜130℃の
温度係数が−2×10-4〜−8×10-4erg/cm2
℃である請求項25ないし請求項28のいずれかに記載
の磁気変換素子。
29. In the relationship between temperature and exchange coupling energy between the pinned layer and the ferromagnetic layer, the temperature coefficient at 80 to 130 ° C. is −2 × 10 −4 to −8 × 10 −4 erg / cm 2.
The magnetic transducer according to any one of claims 25 to 28, wherein the temperature is ℃.
【請求項30】 前記磁性多層膜は、巨大磁気抵抗効果
を示すスピンバルブタイプの膜である請求項25ないし
請求項29のいずれかに記載の磁気変換素子。
30. The magnetic transducer according to claim 25, wherein the magnetic multilayer film is a spin valve type film exhibiting a giant magnetoresistance effect.
【請求項31】 前記軟磁性層は、非磁性金属層側から
CoまたはCoを80重量%以上含む合金からなる第1
の軟磁性層と、(NixFe1-xyCo1-y(0.7≦x
≦0.9、0.5≦y≦0.8(xおよびyの単位は重
量%))からなる第2の軟磁性層を有して構成され、 前記非磁性金属層は、Au,AgおよびCuの中から選
ばれた少なくとも1種を含む材料からなる請求項30に
記載の磁気変換素子。
31. The soft magnetic layer is composed of Co or an alloy containing 80% by weight or more of Co from the nonmagnetic metal layer side.
And a soft magnetic layer of (Ni x Fe 1-x ) y Co 1-y (0.7 ≦ x
≦ 0.9, 0.5 ≦ y ≦ 0.8 (the unit of x and y is% by weight)), and the nonmagnetic metal layer is made of Au, Ag. 31. The magnetic transducer according to claim 30, comprising a material containing at least one selected from Cu and Cu.
【請求項32】 前記磁性多層膜は、異方性磁気抵抗効
果を示す膜である請求項25ないし請求項29のいずれ
かに記載の磁気変換素子。
32. The magnetic transducer according to claim 25, wherein the magnetic multilayer film is a film exhibiting an anisotropic magnetoresistance effect.
【請求項33】 前記軟磁性層は、NiFe合金にR
h,Cr,Ta,Nb,ZrおよびHfの中から少なく
とも1種を含有し、横バイアス層として機能する層であ
り、前記非磁性金属層は、金属酸化物をも含めて非磁性分離
層として機能する層 であり、Ta,Ti,Al 2 3 また
はSiO 2 からなる 請求項32に記載の磁気変換素子。
33. The soft magnetic layer according to claim 1, wherein the NiFe alloy is made of R
a layer containing at least one of h, Cr, Ta, Nb, Zr, and Hf and functioning as a lateral bias layer, wherein the nonmagnetic metal layer includes a nonmagnetic separation layer including a metal oxide.
This layer functions as a layer , and is made of Ta, Ti, Al 2 O 3 or
Magnetic transducer of claim 32 consisting of SiO 2 is.
【請求項34】 磁気抵抗効果素子と、導体膜と、電極
部とを含む磁気変換素子であって、 前記導体膜は、前記電極部を介して前記磁気抵抗効果素
子と導通しており、 前記磁気抵抗効果素子は、非磁性金属層と、非磁性金属
層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の
他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化
の向きをピン止めするために強磁性層の上(非磁性金属
層と接する面と反対側の面)に形成されたピン止め層と
を有する磁性多層膜を備えており、 前記ピン止め層は、RuxMn100-x(15≦x≦30
(xの単位は原子%))から構成され、前記磁性多層膜は、巨大磁気抵抗効果を示すスピンバル
ブタイプの膜であり、 前記軟磁性層は、非磁性金属層側からCoまたはCoを
80重量%以上含む合金からなる第1の軟磁性層と、
(Ni x Fe 1-x y Co 1-y (0.7≦x≦0.9、0.
5≦y≦0.8(xおよびyの単位は重量%))からな
る第2の軟磁性層を有して構成され、 前記非磁性金属層は、Au,AgおよびCuの中から選
ばれた少なくとも1種を含む材料からなることを特徴と
する磁気変換素子。
34. A magnetic transducer including a magnetoresistive element, a conductive film, and an electrode, wherein the conductive film is electrically connected to the magnetoresistive element via the electrode. The magnetoresistive element includes a nonmagnetic metal layer, a ferromagnetic layer formed on one surface of the nonmagnetic metal layer, a soft magnetic layer formed on the other surface of the nonmagnetic metal layer, And a pinned layer formed on the ferromagnetic layer (on the side opposite to the surface in contact with the nonmagnetic metal layer) to pin the direction of magnetization of the magnetic layer. The layer is made of Ru x Mn 100-x (15 ≦ x ≦ 30
(The unit of x is atomic%)), and the magnetic multilayer film has a spin balance exhibiting a giant magnetoresistance effect.
The soft magnetic layer is made of Co or Co from the nonmagnetic metal layer side.
A first soft magnetic layer made of an alloy containing 80% by weight or more;
(Ni x Fe 1-x ) y Co 1-y (0.7 ≦ x ≦ 0.9, 0.
5 ≦ y ≦ 0.8 (x and y are in% by weight))
The nonmagnetic metal layer is selected from Au, Ag and Cu.
Characterized by being made of a material containing at least one of
Magnetic transducer.
【請求項35】 非磁性金属層と、非磁性金属層の一方
の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の他方の面
に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きを
ピン止めするために強磁性層の上(非磁性金属層と接す
る面と反対側の面)に形成されたピン止め層とを有する
磁性多層膜を備えてなる磁気抵抗効果素子であって、 前記ピン止め層はRuxyMnz(MはRh,Pt,P
d,Au,Ag,Reから選ばれた少なくとも1種であ
り、1≦x≦30,1≦y≦30,69≦z≦90,1
0≦x+y≦31(x,y,およびzの単位は原子
%))から構成され、当該ピン止め層に含有される酸素濃度が5000原子p
pm以下、炭素濃度が5000原子ppm以下、硫黄濃
度が5000原子ppm以下、塩素濃度が50 00原子
ppm以下であることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
35. A non-magnetic metal layer, a ferromagnetic layer formed on one surface of the non-magnetic metal layer, a soft magnetic layer formed on the other surface of the non-magnetic metal layer, A magnetoresistive element comprising a magnetic multilayer film having a pinning layer formed on a ferromagnetic layer (on a surface opposite to a surface in contact with a nonmagnetic metal layer) to pin the direction of magnetization. there are, the pinning layer is Ru x M y Mn z (M is Rh, Pt, P
at least one selected from d, Au, Ag, and Re, where 1 ≦ x ≦ 30, 1 ≦ y ≦ 30, 69 ≦ z ≦ 90, 1
0 ≦ x + y ≦ 31 (the unit of x, y, and z is atom%)), and the oxygen concentration contained in the pinning layer is 5000 atom p.
pm or less, carbon concentration of 5000 atomic ppm or less, sulfur concentration
The degree is 5000 atomic ppm or less, and the chlorine concentration is 5000 atoms.
A magnetoresistive effect element characterized by being at most ppm.
【請求項36】 前記ピン止め層は、RuxRhyMnz
(1≦x≦30,1≦y≦30,69≦z≦90,10
≦x+y≦31(x,y,およびzの単位は原子%))
から構成される請求項35に記載の磁気抵抗効果素子。
36. The pinning layer, Ru x Rh y Mn z
(1 ≦ x ≦ 30, 1 ≦ y ≦ 30, 69 ≦ z ≦ 90, 10
≤ x + y ≤ 31 (x, y, and z are in atomic%))
36. The magnetoresistance effect element according to claim 35, comprising:
【請求項37】 前記ピン止め層は、RuxPtyMnz
(1≦x≦30,1≦y≦30,69≦z≦90,10
≦x+y≦31(x,y,およびzの単位は原子%))
から構成される請求項35に記載の磁気抵抗効果素子。
37. The pinning layer comprises Ru x Pt y Mn z
(1 ≦ x ≦ 30, 1 ≦ y ≦ 30, 69 ≦ z ≦ 90, 10
≤ x + y ≤ 31 (x, y, and z are in atomic%))
36. The magnetoresistance effect element according to claim 35, comprising:
【請求項38】 非磁性金属層と、非磁性金属層の一方38. One of a non-magnetic metal layer and a non-magnetic metal layer
の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の他方の面The ferromagnetic layer formed on one surface and the other surface of the nonmagnetic metal layer
に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きをAnd the direction of magnetization of the soft magnetic layer formed in
ピン止めするために強磁性層の上(非磁性金属層と接すAbove the ferromagnetic layer for pinning (contact with non-magnetic metal layer
る面と反対側の面)に形成されたピン止め層とを有するAnd a pinning layer formed on the opposite side).
磁性多層膜を備えてなる磁気抵抗効果素子であって、A magnetoresistive effect element comprising a magnetic multilayer film, 前記ピン止め層はRuThe pinning layer is Ru xx M yy MnMn zz (MはRh,Pt,P(M is Rh, Pt, P
d,Au,Ag,Reから選ばれた少なくとも1種であat least one selected from d, Au, Ag, and Re
り、1≦x≦30,1≦y≦30,69≦z≦90,11 ≦ x ≦ 30, 1 ≦ y ≦ 30, 69 ≦ z ≦ 90, 1
0≦x+y≦31(x,y,およびzの単位は原子0 ≦ x + y ≦ 31 (x, y, and z are in atoms
%))から構成され、%)), 前記磁性多層膜は、巨大磁気抵抗効果を示すスピンバルThe magnetic multilayer film has a spin balance exhibiting a giant magnetoresistance effect.
ブタイプの膜であり、Type membrane. 前記軟磁性層は、非磁性金属層側からCoまたはCoをThe soft magnetic layer contains Co or Co from the nonmagnetic metal layer side.
80重量%以上含む合金からなる第1の軟磁性層と、A first soft magnetic layer made of an alloy containing 80% by weight or more;
(Ni(Ni xx FeFe 1-x1-x ) yy CoCo 1-y1-y (0.7≦x≦0.9、0.(0.7 ≦ x ≦ 0.9, 0.
5≦y≦0.8(xおよびyの単位は重量%))からな5 ≦ y ≦ 0.8 (x and y are in% by weight))
る第2の軟磁性層を有して構成され、A second soft magnetic layer, 前記非磁性金属層は、Au,AgおよびCuの中から選The nonmagnetic metal layer is selected from Au, Ag and Cu.
ばれた少なくとも1種を含む材料からなることを特徴とCharacterized by being made of a material containing at least one of
する磁気抵抗効果素子。Magnetoresistive element.
【請求項39】 非磁性金属層と、非磁性金属層の一方
の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の他方の面
に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きを
ピン止めするために強磁性層の上(非磁性金属層と接す
る面と反対側の面)に形成されたピン止め層とを有する
磁性多層膜を備えてなる磁気抵抗効果素子であって、 前記ピン止め層は、RuxyMnz(MはRh,Pt,
Pd,Au,Ag,Reから選ばれた少なくとも1種で
あり、1≦x≦59,1≦y≦59,40≦z≦58,
42≦x+y≦60(x,y,およびzの単位は原子
%))から構成され、当該ピン止め層に含有される酸素濃度が5000原子p
pm以下、炭素濃度が5000原子ppm以下、硫黄濃
度が5000原子ppm以下、塩素濃度が5000原子
ppm以下であることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
39. A non-magnetic metal layer, a ferromagnetic layer formed on one surface of the non-magnetic metal layer, a soft magnetic layer formed on the other surface of the non-magnetic metal layer, A magnetoresistive element comprising a magnetic multilayer film having a pinning layer formed on a ferromagnetic layer (on a surface opposite to a surface in contact with a nonmagnetic metal layer) to pin the direction of magnetization. there, the pinning layer, Ru x M y Mn z ( M is Rh, Pt,
At least one selected from Pd, Au, Ag, and Re, where 1 ≦ x ≦ 59, 1 ≦ y ≦ 59, 40 ≦ z ≦ 58,
42 ≦ x + y ≦ 60 (the unit of x, y, and z is atomic%)), and the oxygen concentration contained in the pinning layer is 5000 atom p.
pm or less, carbon concentration of 5000 atomic ppm or less, sulfur concentration
Degree of 5000 ppm or less, chlorine concentration of 5000 atoms
A magnetoresistive effect element characterized by being at most ppm.
【請求項40】 前記ピン止め層は、RuxRhyMnz
(1≦x≦59,1≦y≦59,40≦z≦58,42
≦x+y≦60(x,y,およびzの単位は原子%))
から構成される請求項39に記載の磁気抵抗効果素子。
40. The pinning layer, Ru x Rh y Mn z
(1 ≦ x ≦ 59, 1 ≦ y ≦ 59, 40 ≦ z ≦ 58, 42
≦ x + y ≦ 60 (x, y and z are in atomic%))
40. The magnetoresistance effect element according to claim 39, comprising:
【請求項41】 前記ピン止め層は、RuxPtyMnz
(1≦x≦59,1≦y≦59,40≦z≦58,42
≦x+y≦60(x,y,およびzの単位は原子%))
から構成される請求項39に記載の磁気抵抗効果素子。
41. The pinning layer, Ru x Pt y Mn z
(1 ≦ x ≦ 59, 1 ≦ y ≦ 59, 40 ≦ z ≦ 58, 42
≦ x + y ≦ 60 (x, y and z are in atomic%))
40. The magnetoresistance effect element according to claim 39, comprising:
【請求項42】 前記ピン止め層は、RuxyMn
z(MはRh,Pt,Pd,Au,Ag,Reから選ば
れた少なくとも1種であり、1≦x≦54,1≦y≦5
4,45≦z≦54,46≦x+y≦55(x,y,お
よびzの単位は原子%))から構成される請求項39に
記載の磁気抵抗効果素子。
42. The pinning layer, Ru x M y Mn
z (M is at least one member selected from the group consisting of Rh, Pt, Pd, Au, Ag, and Re, where 1 ≦ x ≦ 54, 1 ≦ y ≦ 5
40. The magnetoresistance effect element according to claim 39, wherein the magnetoresistance effect element comprises 4,45≤z≤54, 46≤x + y≤55 (where x, y, and z are in atomic%).
【請求項43】 非磁性金属層と、非磁性金属層の一方
の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の他方の面
に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きを
ピン止めするために強磁性層の上(非磁性金属層と接す
る面と反対側の面)に形成されたピン止め層とを有する
磁性多層膜を備えてなる磁気抵抗効果素子であって、 前記ピン止め層は、RuxyMnz(MはRh,Pt,
Pd,Au,Ag,Reから選ばれた少なくとも1種で
あり、1≦x≦59,1≦y≦59,40≦z≦58,
42≦x+y≦60(x,y,およびzの単位は原子
%))から構成され、前記磁性多層膜は、巨大磁気抵抗効果を示すスピンバル
ブタイプの膜であり、 前記軟磁性層は、非磁性金属層側からCoまたはCoを
80重量%以上含む合金からなる第1の軟磁性層と、
(Ni x Fe 1-x y Co 1-y (0.7≦x≦0.9、0.
5≦y≦0.8(xおよびyの単位は重量%))からな
る第2の軟磁性層 を有して構成され、 前記非磁性金属層は、Au,AgおよびCuの中から選
ばれた少なくとも1種を含む材料からなることを特徴と
する磁気抵抗効果素子。
43. A non-magnetic metal layer, a ferromagnetic layer formed on one surface of the non-magnetic metal layer, a soft magnetic layer formed on the other surface of the non-magnetic metal layer, A magnetoresistive element comprising a magnetic multilayer film having a pinning layer formed on a ferromagnetic layer (on a surface opposite to a surface in contact with a nonmagnetic metal layer) to pin the direction of magnetization. there, the pinning layer, Ru x M y Mn z ( M is Rh, Pt,
At least one selected from Pd, Au, Ag, and Re, where 1 ≦ x ≦ 59, 1 ≦ y ≦ 59, 40 ≦ z ≦ 58,
42 ≦ x + y ≦ 60 (the unit of x, y, and z is atomic%)), and the magnetic multilayer film has a spin balance exhibiting a giant magnetoresistance effect.
The soft magnetic layer is made of Co or Co from the nonmagnetic metal layer side.
A first soft magnetic layer made of an alloy containing 80% by weight or more;
(Ni x Fe 1-x ) y Co 1-y (0.7 ≦ x ≦ 0.9, 0.
5 ≦ y ≦ 0.8 (x and y are in% by weight))
That it is configured to have a second soft magnetic layer, the nonmagnetic metal layer, selected from among Au, Ag and Cu
Characterized by being made of a material containing at least one of
Magnetoresistive element.
【請求項44】 非磁性金属層と、非磁性金属層の一方
の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の他方の面
に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きを
ピン止めするために強磁性層の上(非磁性金属層と接す
る面と反対側の面)に形成されたピン止め層とを有する
磁性多層膜を備えてなる磁気抵抗効果素子であって、 前記ピン止め層は、RuxMn100-x (15≦x≦30
(xの単位は原子%))から構成され、当該ピン止め層に含有される酸素濃度が5000原子p
pm以下、炭素濃度が5000原子ppm以下、硫黄濃
度が5000原子ppm以下、塩素濃度が5000原子
ppm以下であることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
44. A non-magnetic metal layer, a ferromagnetic layer formed on one surface of the non-magnetic metal layer, a soft magnetic layer formed on the other surface of the non-magnetic metal layer, A magnetoresistive element comprising a magnetic multilayer film having a pinning layer formed on a ferromagnetic layer (on a surface opposite to a surface in contact with a nonmagnetic metal layer) to pin the direction of magnetization. The pinning layer is made of Ru x Mn 100-x (15 ≦ x ≦ 30
(The unit of x is atomic%)), and the oxygen concentration contained in the pinning layer is 5,000 atoms p.
pm or less, carbon concentration of 5000 atomic ppm or less, sulfur concentration
Degree of 5000 ppm or less, chlorine concentration of 5000 atoms
A magnetoresistive effect element characterized by being at most ppm.
【請求項45】 前記ピン止め層は、RuxMn
100-x(18≦x≦27(xの単位は原子%))から構
成される請求項44に記載の磁気抵抗効果素子。
45. The pinning layer is made of Ru x Mn.
45. The magnetoresistance effect element according to claim 44, wherein the magnetoresistance effect element is constituted by 100-x (18 ≦ x ≦ 27 (the unit of x is atomic%)).
【請求項46】 非磁性金属層と、非磁性金属層の一方
の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の他方の面
に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きを
ピン止めするために強磁性層の上(非磁性金属層と接す
る面と反対側の面)に形成されたピン止め層とを有する
磁性多層膜を備えてなる磁気抵抗効果素子であって、 前記ピン止め層は、RuxMn100-x (15≦x≦30
(xの単位は原子%))から構成され、前記磁性多層膜は、巨大磁気抵抗効果を示すスピンバル
ブタイプの膜であり、 前記軟磁性層は、非磁性金属層側からCoまたはCoを
80重量%以上含む合金からなる第1の軟磁性層と、
(Ni x Fe 1-x y Co 1-y (0.7≦x≦0.9、0.
5≦y≦0.8(xおよびyの単位は重量%))からな
る第2の軟磁性層を有して構成され、 前記非磁性金属層は、Au,AgおよびCuの中から選
ばれた少なくとも1種を含む材料からなることを特徴と
する磁気抵抗効果素子。
46. A non-magnetic metal layer, a ferromagnetic layer formed on one surface of the non-magnetic metal layer, a soft magnetic layer formed on the other surface of the non-magnetic metal layer, A magnetoresistive element comprising a magnetic multilayer film having a pinning layer formed on a ferromagnetic layer (on a surface opposite to a surface in contact with a nonmagnetic metal layer) to pin the direction of magnetization. The pinning layer is made of Ru x Mn 100-x (15 ≦ x ≦ 30
(The unit of x is atomic%)), and the magnetic multilayer film has a spin balance exhibiting a giant magnetoresistance effect.
The soft magnetic layer is made of Co or Co from the nonmagnetic metal layer side.
A first soft magnetic layer made of an alloy containing 80% by weight or more;
(Ni x Fe 1-x ) y Co 1-y (0.7 ≦ x ≦ 0.9, 0.
5 ≦ y ≦ 0.8 (x and y are in% by weight))
The nonmagnetic metal layer is selected from Au, Ag and Cu.
Characterized by being made of a material containing at least one of
Magnetoresistive element.
【請求項47】 磁気抵抗効果素子と、導体膜と、電極
部とを含む磁気変換素子であって、 前記導体膜は、前記電極部を介して前記磁気抵抗効果素
子と導通しており、 前記磁気抵抗効果素子は、非磁性金属層と、非磁性金属
層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の
他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化
の向きをピン止めするために強磁性層の上(非磁性金属
層と接する面と反対側の面)に形成されたピン止め層と
を有する磁性多層膜を備えており、 前記ピン止め層は、RuxyMnz (MはRh,Pt,
Pd,Au,Ag,Reから選ばれた少なくとも1種で
あり、1≦x≦30,1≦y≦30,69≦z≦90,
10≦x+y≦31(x,y,およびzの単位は原子
%))から構成され、 前記磁性多層膜は、異方性磁気抵抗効果を示す膜であ
り、 前記軟磁性層は、NiFe合金にRh,Cr,Ta,N
b,ZrおよびHfの中から少なくとも1種を含有し、
横バイアス層として機能する層であり、前記非磁性金属層は、金属酸化物をも含めて非磁性分離
層として機能する層であり、Ta,Ti,Al 2 3 また
はSiO 2 からなることを特徴とする磁気変換素子。
47. A magnetic transducer including a magnetoresistive element, a conductor film, and an electrode, wherein the conductor film is electrically connected to the magnetoresistive element through the electrode. The magnetoresistive element includes a nonmagnetic metal layer, a ferromagnetic layer formed on one surface of the nonmagnetic metal layer, a soft magnetic layer formed on the other surface of the nonmagnetic metal layer, And a pinned layer formed on the ferromagnetic layer (on the side opposite to the surface in contact with the nonmagnetic metal layer) to pin the direction of magnetization of the magnetic layer. layer, Ru x M y Mn z ( M is Rh, Pt,
At least one selected from Pd, Au, Ag, and Re, where 1 ≦ x ≦ 30, 1 ≦ y ≦ 30, 69 ≦ z ≦ 90,
10 ≦ x + y ≦ 31 (where x, y, and z are in atomic%)), wherein the magnetic multilayer film is a film exhibiting an anisotropic magnetoresistance effect, and the soft magnetic layer is formed of a NiFe alloy. Rh, Cr, Ta, N
b, containing at least one of Zr and Hf;
A layer functioning as a lateral bias layer, wherein the non-magnetic metal layer includes a non-magnetic separation layer including a metal oxide.
This layer functions as a layer, and is made of Ta, Ti, Al 2 O 3 or
Is a magnetic transducer made of SiO 2 .
【請求項48】 磁気抵抗効果素子と、導体膜と、電極
部とを含む磁気変換素子であって、 前記導体膜は、前記電極部を介して前記磁気抵抗効果素
子と導通しており、 前記磁気抵抗効果素子は、非磁性金属層と、非磁性金属
層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の
他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化
の向きをピン止めするために強磁性層の上(非磁性金属
層と接する面と反対側の面)に形成されたピン止め層と
を有する磁性多層膜を備えており、 前記ピン止め層は、RuxyMnz(MはRh,Pt,
Pd,Au,Ag,Reから選ばれた少なくとも1種で
あり、1≦x≦59,1≦y≦59,40≦z≦58,
42≦x+y≦60(x,y,およびzの単位は原子
%))から構成され、 前記磁性多層膜は、異方性磁気抵抗効果を示す膜であ
り、 前記軟磁性層は、NiFe合金にRh,Cr,Ta,N
b,ZrおよびHfの中から少なくとも1種を含有し、
横バイアス層として機能する層であり、前記非磁性金属層は、金属酸化物をも含めて非磁性分離
層として機能する層であり、Ta,Ti,Al 2 3 また
はSiO 2 からなることを特徴とする磁気変換素子。
48. A magnetic transducer including a magnetoresistive element, a conductor film, and an electrode, wherein the conductor film is electrically connected to the magnetoresistive element via the electrode. The magnetoresistive element includes a nonmagnetic metal layer, a ferromagnetic layer formed on one surface of the nonmagnetic metal layer, a soft magnetic layer formed on the other surface of the nonmagnetic metal layer, And a pinned layer formed on the ferromagnetic layer (on the side opposite to the surface in contact with the nonmagnetic metal layer) to pin the direction of magnetization of the magnetic layer. layer, Ru x M y Mn z ( M is Rh, Pt,
At least one selected from Pd, Au, Ag, and Re, where 1 ≦ x ≦ 59, 1 ≦ y ≦ 59, 40 ≦ z ≦ 58,
42 ≦ x + y ≦ 60 (where x, y, and z are in atomic%)), the magnetic multilayer film is a film exhibiting an anisotropic magnetoresistance effect, and the soft magnetic layer is formed of a NiFe alloy. Rh, Cr, Ta, N
b, containing at least one of Zr and Hf;
A layer functioning as a lateral bias layer, wherein the non-magnetic metal layer includes a non-magnetic separation layer including a metal oxide.
This layer functions as a layer, and is made of Ta, Ti, Al 2 O 3 or
Is a magnetic transducer made of SiO 2 .
【請求項49】 磁気抵抗効果素子と、導体膜と、電極
部とを含む磁気変換素子であって、 前記導体膜は、前記電極部を介して前記磁気抵抗効果素
子と導通しており、 前記磁気抵抗効果素子は、非磁性金属層と、非磁性金属
層の一方の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の
他方の面に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化
の向きをピン止めするために強磁性層の上(非磁性金属
層と接する面と反対側の面)に形成されたピン止め層と
を有する磁性多層膜を備えており、 前記ピン止め層は、RuxMn100-x(15≦x≦30
(xの単位は原子%))から構成され、 前記磁性多層膜は、異方性磁気抵抗効果を示す膜であ
り、 前記軟磁性層は、NiFe合金にRh,Cr,Ta,N
b,ZrおよびHfの中から少なくとも1種を含有し、
横バイアス層として機能する層であり、 前記非磁性金属層は、金属酸化物をも含めて非磁性分離
層として機能する層であり、Ta,Ti,Al23また
はSiO2 からなることを特徴とする磁気変換素子。
49. A magnetic transducer including a magnetoresistive element, a conductive film, and an electrode, wherein the conductive film is electrically connected to the magnetoresistive element via the electrode. The magnetoresistive element includes a nonmagnetic metal layer, a ferromagnetic layer formed on one surface of the nonmagnetic metal layer, a soft magnetic layer formed on the other surface of the nonmagnetic metal layer, And a pinned layer formed on the ferromagnetic layer (on the side opposite to the surface in contact with the nonmagnetic metal layer) to pin the direction of magnetization of the magnetic layer. The layer is made of Ru x Mn 100-x (15 ≦ x ≦ 30
(The unit of x is atomic%)), the magnetic multilayer film is a film exhibiting an anisotropic magnetoresistance effect, and the soft magnetic layer is made of a NiFe alloy made of Rh, Cr, Ta, N
b, containing at least one of Zr and Hf;
The non-magnetic metal layer is a layer that functions as a non-magnetic separation layer including a metal oxide, and is made of Ta, Ti, Al 2 O 3 or SiO 2. Characteristic magnetic transducer.
【請求項50】 非磁性金属層と、非磁性金属層の一方
の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の他方の面
に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きを
ピン止めするために強磁性層の上(非磁性金属層と接す
る面と反対側の面)に形成されたピン止め層とを有する
磁性多層膜を備えてなる磁気抵抗効果素子であって、 前記ピン止め層は、RuxPtyMnz(1≦x≦30,
1≦y≦30,69≦z≦90,10≦x+y≦31
(x,y,およびzの単位は原子%))から構成される
ことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
50. A non-magnetic metal layer, a ferromagnetic layer formed on one surface of the non-magnetic metal layer, a soft magnetic layer formed on the other surface of the non-magnetic metal layer, A magnetoresistive element comprising a magnetic multilayer film having a pinning layer formed on a ferromagnetic layer (on a surface opposite to a surface in contact with a nonmagnetic metal layer) to pin the direction of magnetization. there, the pinning layer, Ru x Pt y Mn z ( 1 ≦ x ≦ 30,
1 ≦ y ≦ 30, 69 ≦ z ≦ 90, 10 ≦ x + y ≦ 31
(Where x, y, and z are in atomic%)).
【請求項51】 非磁性金属層と、非磁性金属層の一方
の面に形成された強磁性層と、非磁性金属層の他方の面
に形成された軟磁性層と、前記強磁性層の磁化の向きを
ピン止めするために強磁性層の上(非磁性金属層と接す
る面と反対側の面)に形成されたピン止め層とを有する
磁性多層膜を備えてなる磁気抵抗効果素子であって、 前記ピン止め層は、RuxPtyMnz(1≦x≦59,
1≦y≦59,40≦z≦58,42≦x+y≦60
(x,y,およびzの単位は原子%))から構成される
ことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
51. A non-magnetic metal layer, a ferromagnetic layer formed on one surface of the non-magnetic metal layer, a soft magnetic layer formed on the other surface of the non-magnetic metal layer, A magnetoresistive element comprising a magnetic multilayer film having a pinning layer formed on a ferromagnetic layer (on a surface opposite to a surface in contact with a nonmagnetic metal layer) to pin the direction of magnetization. there, the pinning layer, Ru x Pt y Mn z ( 1 ≦ x ≦ 59,
1 ≦ y ≦ 59, 40 ≦ z ≦ 58, 42 ≦ x + y ≦ 60
(Where x, y, and z are in atomic%)).
【請求項52】 Ru x y Mn z (MはRh,Pt,P
d,Au,Ag,Reから選ばれた少なくとも1種であ
り、1≦x≦30,1≦y≦30,69≦z≦90,1
0≦x+y≦31(x,y,およびzの単位は原子
%))から構成され、酸素濃度が5000原子ppm以
下、炭素濃度が5000原子ppm以下、硫黄濃度が5
000原子ppm以下、塩素濃度が5000原子ppm
以下であることを特徴とする反強磁性膜。
52. Ru x M y Mn z (M is Rh, Pt, P
at least one selected from d, Au, Ag, and Re
1 ≦ x ≦ 30, 1 ≦ y ≦ 30, 69 ≦ z ≦ 90, 1
0 ≦ x + y ≦ 31 (x, y, and z are in atoms
%)), And the oxygen concentration is 5000 atomic ppm or less.
Below, the carbon concentration is less than 5000 atomic ppm,
000 atomic ppm or less, chlorine concentration 5000 atomic ppm
An antiferromagnetic film characterized by the following.
【請求項53】 Ru x y Mn z (MはRh,Pt,P
d,Au,Ag,Reから選ばれた少なくとも1種であ
り、1≦x≦59,1≦y≦59,40≦z≦58,4
2≦x+y≦60(x,y,およびzの単位は原子
%))から構成され、酸素濃度が5000原子ppm以
下、炭素濃度が5000原子ppm以下、硫黄濃度が5
000原子ppm以下、塩素濃度が5000原子ppm
以下であることを特徴とする反強磁性膜。
53. Ru x M y Mn z (M is Rh, Pt, P
at least one selected from d, Au, Ag, and Re
1 ≦ x ≦ 59, 1 ≦ y ≦ 59, 40 ≦ z ≦ 58, 4
2 ≦ x + y ≦ 60 (x, y, and z are in atoms
%)), And the oxygen concentration is 5000 atomic ppm or less.
Below, the carbon concentration is less than 5000 atomic ppm,
000 atomic ppm or less, chlorine concentration 5000 atomic ppm
An antiferromagnetic film characterized by the following.
【請求項54】 Ru x Mn 100-x (15≦x≦30(x
の単位は原子%))から構成され、酸素濃度が5000
原子ppm以下、炭素濃度が5000原子ppm以下、
硫黄濃度が5000原子ppm以下、塩素濃度が500
0原子ppm以下であることを特徴とする反強磁性膜。
54. Ru x Mn 100-x (15 ≦ x ≦ 30 (x
Is composed of atomic%)) and the oxygen concentration is 5000
Atomic ppm or less, carbon concentration 5000 atomic ppm or less,
Sulfur concentration is less than 5000 atomic ppm, chlorine concentration is 500
An antiferromagnetic film characterized by being at most 0 atomic ppm.
【請求項55】 隣接配置される強磁性膜との関係で交
換結合磁界を発生させる請求項52、請求項53、また
は請求項54に記載の反強磁性膜。
55. Interchange in relation to a ferromagnetic film disposed adjacently.
52. A commutation magnetic field is generated.
55. The antiferromagnetic film according to claim 54.
【請求項56】 イオンビームスパッタ法、スパッタリ
ング法、反応性蒸着法、または分子線エピタキシー法で
形成される請求項52、請求項53、または請求項54
に記載の反強磁性膜。
56. An ion beam sputtering method,
, Reactive evaporation, or molecular beam epitaxy
Claim 52, Claim 53, or Claim 54 formed.
2. The antiferromagnetic film according to 1.
【請求項57】 膜厚が50Å〜1000Åである請求
項52、請求項 53、または請求項54に記載の反強磁
性膜。
57. A film having a thickness of 50 ° to 1000 °.
55. The antiferromagnetic material according to claim 52, 53, or 54.
Membrane.
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