JP3461999B2 - 磁気抵抗効果素子 - Google Patents

磁気抵抗効果素子

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は磁気抵抗効果素子に
関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気抵抗効果は、外部磁界により強磁性
体の電気抵抗が変化する現象であり、高感度磁気センサ
ー（例えば磁気記録読み出し用ヘッド）としての応用が
検討されている。
【０００３】磁気抵抗効果は強磁性体自体が持つ異常磁
気抵抗効果（ＡＭＲ）が知られているが、高々数％程度
の抵抗変化率しか示さない。これに対し、非磁性導電体
層を介して積層された強磁性導電体層間の磁化の向きに
依存した磁気抵抗効果（ＧＭＲ）は１０％を越える抵抗
変化率を得ることができ、高感度磁気センサー、特に磁
気記録の読出ヘッドとして有望視されている。
【０００４】このようなＧＭＲタイプの磁気抵抗効果素
子としては、強磁性体層間に磁気的交換結合があるもの
（例えば金属磁性人工格子）と、強磁性体層間に実質的
に交換相互作用のない（例えばスピンバルブ）ものがあ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】読出ヘッド等の小磁界
を検出するためには、小さい磁界で大きな抵抗変化を得
る必要があり、抵抗変化率の大きさとともに、飽和磁界
（磁界印加による抵抗変化が飽和する磁界）の小さいこ
とが要求される。従ってＧＭＲタイプの磁気抵抗効果素
子においては、積層膜を構成する強磁性体層の軟磁性化
が要求される。
【０００６】このような軟磁性化を達成するためには磁
気的にソフトな材料を用いればよいが、材料によっては
抵抗変化率そのものが低下したり、また、素子作成時の
諸条件に耐えられなかったり、素子動作時の耐久性に問
題がある場合がある。
【０００７】例えばＮｉＦｅ合金（パーマロイなど）は
保磁力が小さく軟磁性材料の代表であるが、Ｃｏ合金系
に比べキュリー温度が低く耐熱性に劣る。一方Ｃｏ合金
は保磁力が大きく軟磁気特性に問題があり、飽和磁界が
大きくなってしまう。このように強磁性導電体層の材料
選択だけでは相反する特性を満足させることは困難であ
った。
【０００８】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、強磁性導電体層に保磁力の大きい材料を用いた場合
でも、飽和磁界を低減することのできる磁気抵抗効果素
子の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らはＣｏ合金の
耐熱性及び高い抵抗変化率に着目し、Ｃｏ合金を用いた
場合の軟磁性化について研究を進めた。その結果、強磁
性導電体層を強磁性膜の積層体とし、個々の強磁性膜の
容易軸を競合させることで軟磁性化が達成できることを
見出した。
【００１０】すなわち本発明は、第１の強磁性導電体層
と、この第１の強磁性導電体層上に積層された非磁性導
電体層と、この非磁性導電体層上に積層された第２の強
磁性導電体層とを備えた積層体と；この積層体に形成さ
れた一対の電極とを具備し、この第１及び第２の強磁性
導電体層の少なくとも一方が、磁化容易軸方向の異なる
第１及び第２の強磁性膜を含んでいることを特徴とする
磁気抵抗効果素子である。
【００１１】磁化容易軸方向の異なる複数の強磁性膜か
らなる強磁性導電体層は、強磁性膜間には直接交換結合
が生じており、強磁性導電体層全体としては磁化は一体
的に振る舞う。この中に容易軸方向の異なる強磁性膜が
存在することで、異方性エネルギーが打ち消しあい、全
体として低い飽和磁界を実現することができる。この打
ち消し合いの効果は、容易軸が略直交する場合にもっと
も効果的に現れる。
【００１２】
【発明の実施の形態】このような本発明をスピンバルブ
タイプの磁気抵抗効果素子に適用すると以下の構成にな
る。すなわち、膜面内方向に一軸磁気異方性が付与され
た強磁性導電体層からなり測定磁界により磁化方向が回
転するフリー層と、膜面内方向に一軸磁気異方性が付与
された強磁性導電体層からなり測定磁界により磁化方向
が実質的に回転しないピン層とが、非磁性導電層を介し
て積層された積層体を備え、前記フリー層とピン層との
磁化のなす角度による前記積層体の電気抵抗の変化によ
り測定磁界を検出する磁気抵抗効果素子において、前記
フリー層が互いに磁化容易軸方向の異なる第１及び第２
の強磁性膜を含み、前記フリー層全体として所定方向の
一軸磁気異方性を保持していることを特徴とする磁気抵
抗効果素子である。
【００１３】この膜構成を第１図（ａ）に示す。基板１
上にフリー層２，非磁性導電層３及びピン層４が形成さ
れている。このピン層の磁化は例えばＦｅＭｎの様な反
強磁性膜（図示せず）で固定されている。この積層膜に
一対の電極が付与される（図示せず）。
【００１４】このフリー層２を第１及び第２の強磁性膜
２−１，２−２で構成する。例えば非磁性導電層３に接
する側を第１の強磁性膜２−１とする。スピンバルブタ
イプの磁気抵抗効果素子ではピン層４は磁化が固定され
ているため、軟磁気特性は特には要求されない。軟磁気
特性が要求されるのはフリー層２のみである。従ってフ
リー層２のみが軟磁気特性が向上するように多層化・競
合磁化状態を実現すればよい。しかしながら必要に応じ
ピン層も多層化を行っても良いことは言うまでもない。
【００１５】ＧＭＲタイプの場合、非磁性層と磁性層の
界面が磁気抵抗効果に大きな影響を与える。従って抵抗
変化率が大きく、耐熱性に優れたＣｏ若しくはＣｏ合金
を用いる場合は、非磁性導電層に接する側（第１の強磁
性膜２−１）をＣｏ若しくはＣｏ合金とするようにフリ
ー層２中の層構成を構成すればよい。
【００１６】例えばピン層をＣｏ若しくはＣｏ合金層で
構成し、フリー層をＣｏ若しくはＣｏ合金からなる第１
の磁性膜と、パーマロイなどからなる第２の強磁性膜２
−２を積層したものとし、この第１及び第２の強磁性膜
の容易軸方向を例えば直交させることで実現できる。こ
の第１の強磁性膜は非磁性導電層に接する側に配置され
る。
【００１７】さてこのように競合した磁化状態の実現で
あるが、例えば、磁場中熱処理により付与することがで
きる。第１及び第２の強磁性膜を異なる材料で構成す
る。高温側から冷却する過程で印加磁界の方向を、例え
ば９０度、変化させるのである。印加磁界の方向を変え
る温度は膜構成（第１及び第２の強磁性膜の組み合わ
せ、積層状態などの諸条件により異なる）に依存する。
【００１８】適宜温度を設定することで、例えば、第１
の強磁性膜は初期の磁場方向、第２の強磁性膜には後半
の磁場方向に磁化容易軸が向くことになる。ただし膜全
体で見た場合、異方性を支配する膜の容易軸方向に一軸
磁気異方性は導入される。例えば磁化の大きさと膜厚と
異方性磁界の積の大きい膜に全体の異方性は支配される
ことになる。
【００１９】第２の強磁性膜の磁化が第１及び第２の強
磁性膜の積層膜の磁化を支配しているとすると、第２の
強磁性膜の容易軸方向がこの積層膜の一軸磁気異方性の
方向となる。従って、第１の強磁性膜の磁化も無磁場状
態では第２の磁性膜の容易軸方向を向くことになる。
【００２０】この様子を図１（ｂ）に示す。例えばピン
層４の容易軸方向と、第１の強磁性膜２−１の容易軸方
向が一致し、第２の強磁性膜２−２の容易軸がそれに直
交する様子を示す。第２の強磁性膜２−２がフリー層２
全体の異方性方向を支配し、結果的にフリー層２とピン
層４とは直交した異方性が導入される。
【００２１】スピンバルブタイプではピン層の磁化固定
に反強磁性膜を用いることが多い。この場合の構成は、
例えば図２に示すようになる。すなわち、基板２１上
に、膜面内方向に一軸磁気異方性が付与された第１の強
磁性導電体層（ピン層２４）と；この第１の強磁性導電
体層上に積層された非磁性導電体層２３と；この非磁性
導電体層上に積層された膜面内方向に一軸磁気異方性が
付与された第２の強磁性導電体層（フリー層２２）と；
反強磁性体からなり、前記第１の強磁性導電体層上に積
層された磁化固着層２５とを備えた積層体が形成され、
この積層体に形成された一対の電極２６とを具備し、前
記第２の強磁性導電体層が、磁化容易軸方向の異なる第
１及び第２の強磁性膜２２−１，２２−２を含み、前記
第２の強磁性導電体層全体として所定方向の一軸磁気異
方性を保持していることを特徴とする磁気抵抗効果素子
である。
【００２２】図１（ｂ）で示したのと同様の異方性が導
入されている。この場合紙面平行面が媒体面となる。
尚、図２に示す構成ではフリー層２２にバイアス磁界を
付与するためＣｏＰｔ合金層のような硬質磁性層がフリ
ー層に接して形成されている。硬質磁性層は必須ではな
いものの、バルクハウゼンノイズ除去のためフリー層に
はバイアス磁界を印加することが好ましい。この方向は
フリー層の一軸磁気異方性の方向と平行方向である。
【００２３】またこの構成では電極を積層膜の上に設置
したが、基板と積層膜の間、若しくは硬質磁性層と積層
膜との間でも構わない。さらに一般的に反強磁性膜は耐
腐食性に劣るため、反強磁性層上に保護膜を形成しても
良い。
【００２４】通常フリー層の一軸磁気異方性は媒体面に
平行に、かつ、ピン層の一軸磁気異方性は媒体面に垂直
に設定される。従って、前述の磁場中熱処理において、
初期の印加磁場をピン層の一軸磁気異方性の方向とし、
後段の印加磁場をフリー層の一軸磁気異方性の方向とす
ればよい。すると例えば、フリー層を構成する第１の磁
性膜の磁化容易軸の方向とピン層のそれとが同方向とな
り、フリー層を構成する第２の磁性膜の磁化容易軸方向
はそれと直交する方向となる。
【００２５】この場合も磁気抵抗効果に大きく寄与する
のは非磁性導電膜に接する第１の強磁性膜であるため、
本発明の条件を満足して第２の強磁性膜を付加すること
で、第１の強磁性膜だけでは両立させにくい特性を両立
させることができる。
【００２６】本発明では第１及び第２の強磁性導電層の
少なくとも一方が複数の磁性膜を含んでいればよく、２
層以上の強磁性膜を含んでいても良いことは言うまでも
ない。
【００２７】ここでフリー層が２種の磁性層の積層膜か
らなり、各々の磁性層の活性化エネルギーがε１，ε２
（ｅＶ）であり、成膜を磁場中で行う若しくは活性化エ
ネルギーに比較して充分高温で長時間アニールを行う、
等の方法で、一方向に分散の小さな一軸異方性がついて
いる場合について説明する。
【００２８】一般に誘導磁気異方性が付与された磁性膜
に、容易軸と直交する方向に磁場をかけながら温度Ｔａ
でアニールした場合、異方性磁界は Ｈｋ＝２Ｈｋ０（ｅｘｐ｛−Ａｅｘｐ（−βε）ｔ｝−
０．５） という式に基づいて変化する。ここでＨｋ０は無限時間
アニールした場合の異方性磁界で、Ａは実験により求め
られる定数、ｔは熱処理時間、また β＝１／（ｋＢ・Ｔａ） で、ｋＢはボルツマン定数、Ｔａはアニール温度を表
す。
【００２９】ここで、ＣｏＮｂＺｒ膜の実験から求めた
値Ａは１１．６である。これを用いて活性エネルギーε
とアニール温度ＴａによるＨｋの依存性を計算した結果
を図５に示す。アニール時間は１０００秒である。
【００３０】この図から分かるように、同じ温度で直交
化熱処理を行っても活性化エネルギーが異なると最終的
なＨｋの値が異なっている。またある活性化エネルギー
に対して適切なアニール温度を選べばＨｋをほぼ０に近
づけることができることが分かる。
【００３１】しかしながら単一の膜でアニールを行った
場合は異方性分散が起きてしまうため、Ｈｋは小さくな
っても保磁力Ｈｃが大ききなってしまい、バルクハウゼ
ン・ノイズがでるなどの問題が生じてしまう。
【００３２】一方、フリー層が２種の磁性層の積層膜か
らなっており、活性化エネルギーεが異なっている場
合、ある温度Ｔａで直交化アニールを行うと、異方性磁
界の値は各層で異なってくる。
【００３３】ここでε１＝０．４２（ｅＶ），ε２＝
０．５２（ｅＶ）の磁性材料を用いて２層の磁性積層膜
を作成した場合を考える。また両層のＭｓ・ｄ積（Ｍｓ
は飽和磁化、ｄは膜厚）が１：１になるように膜厚を設
定したとする。
【００３４】すると２００℃で直交化熱処理を行った場
合、層１のＨｋは８（Ｏｅ）、層２のＨｋは２０（Ｏ
ｅ）となり、トータルのＨｋは平均値の１４（Ｏｅ）と
なる。これに対し２７０℃の処理では、それぞれ−１０
（Ｏｅ）、１４（Ｏｅ）となり、平均値として２（Ｏ
ｅ）と小さな値にすることができる。
【００３５】また各々の層についてみれば十分に大きな
異方性が付与されており、異方性分散の小さい膜となっ
ている。さらに３００℃で直交化熱処理を行うと、層１
が−１６（Ｏｅ）、層２が０（Ｏｅ）となり、平均して
−８（Ｏｅ）となる。この場合には、異方性が全体とし
て９０度回ってしまう、層２のＨｋが下がりすぎている
ため異方性分散が起こり、全体としての保磁力がでてし
まう、などの問題が生じる。
【００３６】従ってこのような場合は、２７０℃程度の
直交化熱処理温度が最適であることになる。直交する容
易軸（第１方向、第２方向）を有する複数の強磁性膜か
ら強磁性導電層が構成される場合、 Ｈｋ（ｔｏｔａｌ）＝［Σ1 （Ｍｓ・ｔ・Ｈｋ）−Σ2
（Ｍｓ・ｔ・Ｈｋ）］／Σ1,2 （Ｍｓ・ｔ） Ｍｓ：各１層の飽和磁束密度； ｔ : 各１層の層の膜厚； Ｈｋ：各１層の異方性磁界； Σ1 ：第１方向の容易軸を有する強磁性層についての総
和； Σ2 ：第２方向の容易軸を有する強磁性層についての総
和； Σ1,2 ：強磁性層全体についての総和； で示される値の絶対値の小さい方が軟磁気特性に優れて
いる。実用上は、この値を１０（Ｏｅ）以下にすること
が好ましい。この関係を満たすような温度などを選択す
ることになる。
【００３７】本発明に用いる強磁性導電体としては、Ｆ
ｅ，Ｃｏ，Ｎｉ及びそれらの合金が挙げられる。特にＣ
ｏ若しくはＣｏ合金を用いた場合は、耐熱性、高抵抗変
化率を得るうえで効果的である。例えばＦｅの含有量が
５から４０原子％程度のＣｏリッチのＣｏＦｅ合金など
が挙げられる。Ｐｔなどの添加元素を加えることもかま
わない。膜厚は５ｎｍから２０ｎｍ程度である。
【００３８】Ｃｏ合金を非磁性導電層に接する側の磁性
層として用い、他の磁性膜との積層により全体として軟
磁性化を達成することで、の高耐熱性（非磁性導電層へ
の拡散の低減など）・高抵抗変化率の特徴を最大限に生
かすことができる。
【００３９】また非磁性導電体としては、Ｃｕ，Ａｕ，
Ａｇなどが挙げられる。同じく膜厚は５ｎｍから２０ｎ
ｍ程度である。さらに反強磁性体としては、ＦｅＭｎ，
ＮｉＯ，ＩｒＭｎなどを用いることができる。
【００４０】磁気抵抗効果素子を磁気記録の読み出しヘ
ッドとして用いた場合、例えばシールドタイプで構成す
ることを考えると、図３に示す構造をとることができ
る。基板３１上には強磁性体からなる下部磁気シールド
層３２が形成され、絶縁体からなる下部磁気ギャップ層
３３を介してフリー層／非磁性導電層／ピン層／磁化固
着層の積層膜からなるＭＲ膜３４が形成される。
【００４１】ＭＲ膜には硬質磁性層３５によりバイアス
磁界が付与されている。硬質磁性層３５を介して、若し
くは直接ＭＲ膜３４に電極３６が形成され、これらを覆
う絶縁体からなる上部磁気ギャップ層３７を介して強磁
性体からなる上部磁気シールド層３８が形成されてい
る。
【００４２】絶縁体としてはアルミナなどを用いること
ができ、強磁性体としてはパーマロイ、ＣｏＺｒＮｂな
どのアモルファス磁性合金などを用いることができる。
この構成では、上下磁気シールド層間に媒体磁界が入
り、これをＭＲ膜が検知することになる。
【００４３】上記構成においては、電極，硬質磁性膜等
を基板に埋め込み、ＭＲ積層膜の部分を平坦化すること
も可能である。また上下を逆転させ、反強磁性膜を基板
側に配置することも可能である。
【００４４】録再一体のヘッドを構成する場合は、例え
ば上部磁気シールドを書き込み磁極に兼用して、この磁
極に薄膜コイルを形成すればよい。また、媒体磁界をヨ
ークにより吸い込みＭＲ膜で検出する構成もとることが
できる（図４参照）。例えば、媒体側に突出した部分
（４１−１）を設けたヨーク（４１）上にＭＲ部（４
２）を形成し、このヨーク部分から導入された媒体磁界
をＭＲ部で検出する構成である（図４（ａ））。この構
成を上下磁気シールド（図示せず）間に配置し、ヘッド
を構成することになる。
【００４５】図４（ａ）に示した構成では図の上下方向
に媒体が移動することになる。例えば図４（ｂ）に示す
ように、基板（４０１）上に磁気ギャップ（４０２）を
介して対向する一対のヨーク（４０３−１、２）を配置
し、この一対のヨーク間にＭＲ部（４０４）を配置し
て、図の左右方向に媒体を移動させる構成をとることも
できる。
【００４６】いずれの場合もＭＲ部分が媒体面から後退
しているので、耐腐食性、耐磨耗性などに優れた構成と
なる。また録再一体型ヘッドの場合は、誘導タイプの書
き込みヘッドを積層することも可能である。
【００４７】なおヘッドに限らず磁界センサーとしての
応用や、センサーではなく記録素子（いわゆるＭＲＡ
Ｍ）として用いることもできる。例えばスピンバルブ構
造でフリー層の磁化の向きで‘１’、‘０’を記録し、
ピン層との間の磁化の向きに依存した電気抵抗の違いに
よりこの情報を読み出す方式などである。その他、磁気
スピン依存散乱に起因する磁気抵抗効果を用いた素子に
本発明が応用できることは言うまでもない。
【００４８】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。表面に熱
酸化膜を有するＳｉ基板上に、基板側から Ｃｏ90Ｚｒ6 Ｎｂ4 非晶質磁性膜：１００Ａ（オングス
トローム） Ｎｉ80Ｆｅ20層：２０Ａ Ｃｏ90Ｆｅ10層：４０Ａ Ｃｕ層：３０Ａ Ｃｏ90Ｆｅ10層：４０Ａ ＦｅＭｎ層：１５０Ａ が順次積層された、いわゆる、スピンバルブタイプの磁
気抵抗効果素子を形成した。
【００４９】ここではピン層がＣｏＦｅ層の単層であ
り、フリー層がＣｏＺｒＮｂ層とＮｉＦｅ層が第２の磁
性層となり、ＣｏＦｅ層が第１の磁性層となった複合積
層膜となる。
【００５０】なおＦｅＭｎ層上にはＴｉ層５０Ａの保護
層を積層した。この積層膜に対し、以下の条件でアニー
ルを行った。 （１）２５０゜Ｃで１ｋＯｅの磁場を一方向ａにかけ１
時間保持し、磁場を印加したままで室温まで冷却。 （２）２５０゜Ｃで１ｋＯｅの磁場を一方向ａにかけ１
時間保持し、磁場を印加したままで２００゜Ｃまで冷
却。２００゜Ｃになった時点で磁場を９０度回転させ
（方向ｂ）そのまま室温まで冷却。 （３）２５０゜Ｃで１ｋＯｅの磁場を一方向ａにかけ１
時間保持し、磁場を印加したままで１５０゜Ｃまで冷
却。１５０゜Ｃになった時点で磁場を９０度回転させ
（方向ｂ）そのまま室温まで冷却。
【００５１】以上の３例についてフリー層の異方性磁界
をＶＳＭで測定した値を示す。参考までに各磁性層を単
独で形成した場合のＨk も併せて示す。また各磁性層の
容易軸方向を印加磁場方向で示した。
【００５２】 Ｈk （Ｏｅ） CoZrNb NiFe CoFe CoFe( ピン層) （１） １１ ７(a) ３(a) １３(a) ３００(a) （２） ３ ７(a) ３(a) １１(b) ３００(b) （３） １１ ７(a) ３(a) １３(a) ３００(b) いずれの場合もフリー層全体としては方向ａの一軸磁気
異方性の付与されていた。
【００５３】（１）の場合、フリー層においてはすべて
の層の異方性がａ方向であるため、フリー層全体として
も異方性磁界はその単純平均（膜厚、磁化を考慮した）
となり、１１Ｏｅと大きい値になっている。
【００５４】（２）の場合、ピン層の異方性はＦｅＭｎ
層とともにｂ方向を向いているが、フリー層においては
（１）と同様にａ方向一様であり、異方性磁界はやはり
１１Ｏｅと大きい値となっている。
【００５５】これに対し（３）の場合は、誘導磁気異方
性の向きが動きやすいフリー層中のＣｏＦｅ層の容易軸
方向がＣｏＺｒＮｂ層、ＮｉＦｅ層とは直交方向に向い
ており、ＣｏＦｅ単層では実現できない低異方性磁界３
Ｏｅが実現できている。
【００５６】実際に（２）の膜構成で、磁気抵抗効果素
子として磁界測定を行ったところ、１０％を越える抵抗
変化率を得ることができ、２００゜Ｃを越える耐熱性を
確認した。
【００５７】なお、前述の計算によるＨｋ（ｔｏｔａ
ｌ）の値は、測定値のＨｋとほぼ同等であり、（２）の
場合のみＨｋ（ｔｏｔａｌ）が１０以下の条件を満たし
ていた。
【００５８】磁気抵抗効果を比較したところ、（２）の
場合の感度が１．６％／Ｏｅであるのに対し、（１）は
０．４５％／Ｏｅ、（３）は０．４５％／Ｏｅであり、
（２）の高感度が確認された。
【００５９】このように本発明によれば、本来Ｃｏ合金
では実現できない軟磁性化が達成でき、Ｃｏ合金の高耐
熱性・高抵抗変化率を活かしつつ、小さい磁界で大きな
抵抗変化を得ることのできる磁気抵抗効果素子を得るこ
とができる。
【００６０】なおＣｏ合金以外を用いても同様の効果を
得ることができる。基板としてはＳｉ以外に、例えばア
ルミナ基板、必要に応じアルミナ膜などが付与されたＡ
ｌＴｉＣ基板などを用いることができる。
【００６１】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ｃ
ｏ合金のような高保磁力材料を用いた場合でも良好な軟
磁気特性が実現でき、高保磁力材料を用いても小さい磁
界で大きな抵抗変化を得ることのできる磁気抵抗効果素
子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の磁気抵抗効果素子を示す概略図。
【図２】 本発明の磁気抵抗効果素子を示す概略断面
図。
【図３】 本発明の磁気抵抗効果素子を示す概略断面
図。
【図４】 本発明の磁気抵抗効果素子を示す概略図。
【図５】 本発明を説明する特性図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福澤 英明 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝 研究開発センター内 (72)発明者 福家 ひろみ 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝 研究開発センター内 (72)発明者 佐橋 政司 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝 研究開発センター内 (56)参考文献 特開 平７−78313（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−169026（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−295420（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−77519（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 43/08 G01R 33/09 G11B 5/39 H01F 10/16 H01F 10/32

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】第１の強磁性導電体層と、この第１の強磁
    性導電体層上に積層された非磁性導電体層と、この非磁
    性導電体層上に積層された第２の強磁性導電体層とを備
    え、磁気抵抗効果を示す積層体と；この積層体に形成さ
    れた一対の電極とを具備し、この第１及び第２の強磁性
    導電体層の少なくとも一方が、磁化容易軸方向の異なる
    第１及び第２の強磁性膜を含んでいることを特徴とする
    磁気抵抗効果素子。
  2. 【請求項２】膜面内方向に一軸磁気異方性が付与された
    強磁性導電体層からなり測定磁界により磁化方向が回転
    するフリー層と、膜面内方向に一軸磁気異方性が付与さ
    れた強磁性導電体層からなり測定磁界により磁化方向が
    実質的に回転しないピン層とが、非磁性導電層を介して
    積層された積層体からなり、前記フリー層とピン層との
    磁化のなす角度による前記積層体の電気抵抗の変化によ
    り測定磁界を検出する磁気抵抗効果素子において、 前記フリー層が互いに磁化容易軸方向の異なる第１及び
    第２の強磁性層を含み、前記フリー層全体として所定方
    向の一軸磁気異方性を保持していることを特徴とする磁
    気抵抗効果素子。
  3. 【請求項３】 第１及び第２の強磁性膜の磁化容易軸が略
    直交していることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗
    効果素子。
  4. 【請求項４】 第１の強磁性膜がＣｏ若しくはＣｏ合金か
    らなり、第１の強磁性膜が非磁性導電層に接するように
    配置されていることを特徴とする請求項１記載の磁気抵
    抗効果素子。
  5. 【請求項５】膜面内方向に一軸磁気異方性が付与された
    第１の強磁性導電体層と；この第１の強磁性導電体層上
    に積層された非磁性導電体層と；この非磁性導電体層上
    に積層された膜面内方向に一軸磁気異方性が付与された
    第２の強磁性導電体層と；反強磁性体からなり、前記第
    １の強磁性導電体層上に積層された磁化固着層とを備え
    た積層体と； この積層体に形成された一対の電極とを具備し、 前記第２の強磁性導電体層が、磁化容易軸方向の異なる
    第１及び第２の強磁性膜を含み、前記第２の強磁性導電
    体層全体として所定方向の一軸磁気異方性を保持してい
    ることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
  6. 【請求項６】前記第１及び第２の強磁性導電体層の磁化
    容易軸が略直交し、前記第１及び第２の強磁性膜の一方
    の磁化容易軸と前記第１の強磁性導電体層の磁化容易軸
    とが略平行であることを特徴とする請求項５記載の磁気
    抵抗効果素子。
  7. 【請求項７】 前記第２の強磁性導電体層には外部磁界に
    対して磁化が回転できる程度の強さで第１の強磁性導電
    体層の磁化と直交する方向にバイアス磁界が付与されて
    いることを特徴とする請求項５記載の磁気抵抗効果素
    子。
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