JP3468512B2 - 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、及び磁気記録装置 - Google Patents
磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、及び磁気記録装置Info
- Publication number
- JP3468512B2 JP3468512B2 JP2001234284A JP2001234284A JP3468512B2 JP 3468512 B2 JP3468512 B2 JP 3468512B2 JP 2001234284 A JP2001234284 A JP 2001234284A JP 2001234284 A JP2001234284 A JP 2001234284A JP 3468512 B2 JP3468512 B2 JP 3468512B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic
- film
- magnetoresistive effect
- effect element
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
- H01F10/3268—Exchange 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
- H01F10/3272—Exchange 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 by use of anti-parallel coupled [APC] ferromagnetic layers, e.g. artificial ferrimagnets [AFI], artificial [AAF] or synthetic [SAF] anti-ferromagnets
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Mram Or Spin Memory Techniques (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は熱的に安定な磁気抵
抗磁気抵抗効果素子とこれを用いた磁気ヘッド、磁気記
録装置、及び磁気抵抗効果メモリ素子に関する。
抗磁気抵抗効果素子とこれを用いた磁気ヘッド、磁気記
録装置、及び磁気抵抗効果メモリ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、強磁性層（自由層）／非磁性層／
強磁性層（固定層）を含んでいる磁気抵抗効果素子にお
いて、この非磁性層にＣｕ等の金属膜を用いたＧＭＲの
研究、およびこの非磁性層にＡｌ2Ｏ3等の絶縁膜を用い
たＴＭＲと呼ばれるトンネル型磁気抵抗効果素子の研究
が盛んとなってきている（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａ
ｇｎｅｔｉｓｍ ａｎｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅ
ｒｉａｌｓ １３９ （１９９５）Ｌ２３１）。このＧ
ＭＲおよびＴＭＲは、磁気ヘッドおよびメモリー素子へ
の応用が検討されている（２０００ ＩＥＥＥ ＩＳＳ
ＣＣ ＴＡ７．２、 ＴＡ７．３）。ＧＭＲは、すでに
磁気ヘッドに応用されている。ＴＭＲは、室温で約４０
％の抵抗変化率を示し、高出力が期待されている。
強磁性層（固定層）を含んでいる磁気抵抗効果素子にお
いて、この非磁性層にＣｕ等の金属膜を用いたＧＭＲの
研究、およびこの非磁性層にＡｌ2Ｏ3等の絶縁膜を用い
たＴＭＲと呼ばれるトンネル型磁気抵抗効果素子の研究
が盛んとなってきている（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍａ
ｇｎｅｔｉｓｍ ａｎｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅ
ｒｉａｌｓ １３９ （１９９５）Ｌ２３１）。このＧ
ＭＲおよびＴＭＲは、磁気ヘッドおよびメモリー素子へ
の応用が検討されている（２０００ ＩＥＥＥ ＩＳＳ
ＣＣ ＴＡ７．２、 ＴＡ７．３）。ＧＭＲは、すでに
磁気ヘッドに応用されている。ＴＭＲは、室温で約４０
％の抵抗変化率を示し、高出力が期待されている。
【０００３】しかしながら、このような磁気抵抗効果素
子は層厚が数ｎｍの積層膜であるため、２５０℃−３０
０℃以上においては界面拡散が生じてその特性が劣化す
る課題がある。特に固定層がＦｅＭｎ、ＩｒＭｎ等のＭ
ｎを含有する反強磁性膜とこれを介して交換結合した強
磁性膜とを含む磁気抵抗効果素子においては２５０℃以
上になるとこのＭｎが拡散し、その特性が劣化するとい
う課題がある。
子は層厚が数ｎｍの積層膜であるため、２５０℃−３０
０℃以上においては界面拡散が生じてその特性が劣化す
る課題がある。特に固定層がＦｅＭｎ、ＩｒＭｎ等のＭ
ｎを含有する反強磁性膜とこれを介して交換結合した強
磁性膜とを含む磁気抵抗効果素子においては２５０℃以
上になるとこのＭｎが拡散し、その特性が劣化するとい
う課題がある。
【０００４】この課題を改善する方法として、固定層を
Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ等を含む交換結合用非磁性膜を介し
て反強磁性的に交換結合した二つの強磁性膜を含む［強
磁性膜／交換結合用非磁性膜／強磁性膜］という構成と
することによりＭｎの拡散をＲｕ、Ｉｒ、Ｒｈ等で止め
ようとする試みがなされている。
Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ等を含む交換結合用非磁性膜を介し
て反強磁性的に交換結合した二つの強磁性膜を含む［強
磁性膜／交換結合用非磁性膜／強磁性膜］という構成と
することによりＭｎの拡散をＲｕ、Ｉｒ、Ｒｈ等で止め
ようとする試みがなされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この場
合用いられる交換結合用非磁性膜の膜厚は０．６〜０．
８ｎｍ程度であるため、３００℃以上においてはこの交
換結合用非磁性膜の界面において拡散が生じて、特性の
劣化が生じ課題は未解決である。
合用いられる交換結合用非磁性膜の膜厚は０．６〜０．
８ｎｍ程度であるため、３００℃以上においてはこの交
換結合用非磁性膜の界面において拡散が生じて、特性の
劣化が生じ課題は未解決である。
【０００６】本発明は、熱的安定性の課題を改善して４
００℃においても安定な特性を示す磁気抵抗効果素子、
これを用いた磁気ヘッド、磁気記録装置、及びメモリー
素子を提供することを目的とする。
００℃においても安定な特性を示す磁気抵抗効果素子、
これを用いた磁気ヘッド、磁気記録装置、及びメモリー
素子を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係る磁気抵抗効
果素子は、外部磁界により容易に磁化回転する自由層
と、非磁性層と、該非磁性層に対して該自由層と反対側
に設けられ外部磁界により容易には磁化回転しない固定
層とを含む磁気抵抗効果素子であって、該固定層は、第
１交換結合用非磁性膜と、該第１交換結合用非磁性膜を
介して反強磁性的に交換結合した第１および第２磁性膜
とを含み、該第１交換結合用非磁性膜は、Ｒｕ、Ｉｒ、
Ｒｈ、Ｒｅのいずれかの酸化物を含み、そのことにより
上記目的が達成される。
果素子は、外部磁界により容易に磁化回転する自由層
と、非磁性層と、該非磁性層に対して該自由層と反対側
に設けられ外部磁界により容易には磁化回転しない固定
層とを含む磁気抵抗効果素子であって、該固定層は、第
１交換結合用非磁性膜と、該第１交換結合用非磁性膜を
介して反強磁性的に交換結合した第１および第２磁性膜
とを含み、該第１交換結合用非磁性膜は、Ｒｕ、Ｉｒ、
Ｒｈ、Ｒｅのいずれかの酸化物を含み、そのことにより
上記目的が達成される。
【０００８】前記磁気抵抗効果素子は、トンネル型の磁
気抵抗効果素子であってもよい。
気抵抗効果素子であってもよい。
【０００９】前記固定層と磁気的に交換結合した反強磁
性膜をさらに含んでもよい。
性膜をさらに含んでもよい。
【００１０】前記自由層は、第２交換結合用非磁性膜
と、該第２交換結合用非磁性膜を介して反強磁性的に交
換結合した第３および第４磁性膜とを含み、該第２交換
結合用非磁性膜は、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｅのいずれか
の酸化物を含み、該第３および第４磁性膜の磁化をＭ
１、Ｍ２、膜厚をｔ１、ｔ２とする時、それぞれの積Ｍ
１・ｔ１とＭ２・ｔ２は実質的に異なってもよい。
と、該第２交換結合用非磁性膜を介して反強磁性的に交
換結合した第３および第４磁性膜とを含み、該第２交換
結合用非磁性膜は、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｅのいずれか
の酸化物を含み、該第３および第４磁性膜の磁化をＭ
１、Ｍ２、膜厚をｔ１、ｔ２とする時、それぞれの積Ｍ
１・ｔ１とＭ２・ｔ２は実質的に異なってもよい。
【００１１】前記第１乃至第４磁性膜の少なくとも１つ
は、Ｃｏを主成分としてＢを含有してもよい。
は、Ｃｏを主成分としてＢを含有してもよい。
【００１２】前記第１および第２磁性膜の少なくとも１
つは、Ｃｏを主成分としてＢを含有してもよい。
つは、Ｃｏを主成分としてＢを含有してもよい。
【００１３】前記固定層と磁気的に交換結合した反強磁
性膜と、前記反強磁性膜に対して前記固定層と反対側に
設けられＮｉＦｅＣｒを主成分とする下地膜とをさらに
含んでいてもよい。
性膜と、前記反強磁性膜に対して前記固定層と反対側に
設けられＮｉＦｅＣｒを主成分とする下地膜とをさらに
含んでいてもよい。
【００１４】本発明に係る他の磁気抵抗効果素子は、外
部磁界により容易に磁化回転する自由層と、非磁性層
と、該非磁性層に対して該自由層と反対側に設けられ外
部磁界により容易には磁化回転しない固定層とを含む磁
気抵抗効果素子であって、該自由層は、第１交換結合用
非磁性膜と、該第１交換結合用非磁性膜を介して反強磁
性的に交換結合した第１および第２磁性膜とを含み、該
第１交換結合用非磁性膜は、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｅの
いずれかの酸化物を含み、該第１および第２磁性膜の磁
化をＭ１、Ｍ２、膜厚をｔ１、ｔ２とする時、それぞれ
の積Ｍ１・ｔ１とＭ２・ｔ２は実質的に異なり、そのこ
とにより上記目的が達成される。
部磁界により容易に磁化回転する自由層と、非磁性層
と、該非磁性層に対して該自由層と反対側に設けられ外
部磁界により容易には磁化回転しない固定層とを含む磁
気抵抗効果素子であって、該自由層は、第１交換結合用
非磁性膜と、該第１交換結合用非磁性膜を介して反強磁
性的に交換結合した第１および第２磁性膜とを含み、該
第１交換結合用非磁性膜は、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｅの
いずれかの酸化物を含み、該第１および第２磁性膜の磁
化をＭ１、Ｍ２、膜厚をｔ１、ｔ２とする時、それぞれ
の積Ｍ１・ｔ１とＭ２・ｔ２は実質的に異なり、そのこ
とにより上記目的が達成される。
【００１５】前記磁気抵抗効果素子は、トンネル型の磁
気抵抗効果素子であってもよい。
気抵抗効果素子であってもよい。
【００１６】前記固定層と磁気的に交換結合した反強磁
性膜と、前記反強磁性膜に対して前記固定層と反対側に
設けられＮｉＦｅＣｒを主成分とする下地膜とをさらに
含んでもよい。
性膜と、前記反強磁性膜に対して前記固定層と反対側に
設けられＮｉＦｅＣｒを主成分とする下地膜とをさらに
含んでもよい。
【００１７】本発明に係る磁気ヘッドは、記録媒体から
の信号磁界を検知する磁気ヘッドであって、磁性体を含
む二つのシールド部と、該二つのシールド部の間のギャ
ップ内に設けられる本発明の磁気抵抗効果素子とを備
え、そのことにより上記目的が達成される。
の信号磁界を検知する磁気ヘッドであって、磁性体を含
む二つのシールド部と、該二つのシールド部の間のギャ
ップ内に設けられる本発明の磁気抵抗効果素子とを備
え、そのことにより上記目的が達成される。
【００１８】本発明に係る他の磁気ヘッドは、磁性体を
含む磁束ガイド部と、該磁束ガイド部により導かれた信
号磁界を検知する本発明の磁気抵抗効果素子とを備え、
そのことにより上記目的が達成される。
含む磁束ガイド部と、該磁束ガイド部により導かれた信
号磁界を検知する本発明の磁気抵抗効果素子とを備え、
そのことにより上記目的が達成される。
【００１９】本発明に係る磁気記録装置は、記録媒体に
信号を記録する本発明の磁気ヘッドと、該磁気ヘッドを
搭載したアームと、該アームを駆動する駆動部と、該信
号を処理して該磁気ヘッドに供給する信号処理部とを備
え、そのことにより上記目的が達成される。
信号を記録する本発明の磁気ヘッドと、該磁気ヘッドを
搭載したアームと、該アームを駆動する駆動部と、該信
号を処理して該磁気ヘッドに供給する信号処理部とを備
え、そのことにより上記目的が達成される。
【００２０】本発明に係る磁気抵抗効果メモリー素子
は、外部磁界により容易に磁化回転する自由層と、非磁
性層と、該非磁性層に対して該自由層と反対側に設けら
れ外部磁界により容易には磁化回転しない固定層とを含
む磁気抵抗効果素子であって、該固定層は、交換結合用
非磁性膜と、該交換結合用非磁性膜を介して反強磁性的
に交換結合した第１および第２磁性膜とを含み、該交換
結合用非磁性膜は、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｅのいずれか
の酸化物を含む磁気抵抗効果素子と、該自由層の磁化反
転を起こすための磁界を発生するワード線と、該磁気抵
抗効果素子の抵抗変化を検知するセンス線とを備え、そ
のことにより上記目的が達成される。
は、外部磁界により容易に磁化回転する自由層と、非磁
性層と、該非磁性層に対して該自由層と反対側に設けら
れ外部磁界により容易には磁化回転しない固定層とを含
む磁気抵抗効果素子であって、該固定層は、交換結合用
非磁性膜と、該交換結合用非磁性膜を介して反強磁性的
に交換結合した第１および第２磁性膜とを含み、該交換
結合用非磁性膜は、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｅのいずれか
の酸化物を含む磁気抵抗効果素子と、該自由層の磁化反
転を起こすための磁界を発生するワード線と、該磁気抵
抗効果素子の抵抗変化を検知するセンス線とを備え、そ
のことにより上記目的が達成される。
【００２１】前記磁気抵抗効果素子は、前記固定層と磁
気的に交換結合した反強磁性膜をさらに含んでもよい。
気的に交換結合した反強磁性膜をさらに含んでもよい。
【００２２】前記自由層は、第２交換結合用非磁性膜
と、該第２交換結合用非磁性膜を介して反強磁性的に交
換結合した第３および第４磁性膜とを含み、該第２交換
結合用非磁性膜は、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｅのいずれか
の酸化物を含み、該第３および第４磁性膜の磁化をＭ
１、Ｍ２、膜厚をｔ１、ｔ２とする時、それぞれの積Ｍ
１×ｔ１とＭ２×ｔ２は実質的に異なってもよい。
と、該第２交換結合用非磁性膜を介して反強磁性的に交
換結合した第３および第４磁性膜とを含み、該第２交換
結合用非磁性膜は、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｅのいずれか
の酸化物を含み、該第３および第４磁性膜の磁化をＭ
１、Ｍ２、膜厚をｔ１、ｔ２とする時、それぞれの積Ｍ
１×ｔ１とＭ２×ｔ２は実質的に異なってもよい。
【００２３】前記第１乃至第４磁性膜の少なくとも１つ
は、Ｃｏを主成分としてＢを含有してもよい。
は、Ｃｏを主成分としてＢを含有してもよい。
【００２４】前記第１および第２磁性膜の少なくとも１
つは、Ｃｏを主成分としてＢを含有してもよい。
つは、Ｃｏを主成分としてＢを含有してもよい。
【００２５】前記磁気抵抗素子は、前記固定層と磁気的
に交換結合した反強磁性膜と、前記反強磁性膜に対して
前記固定層と反対側に設けられＮｉＦｅＣｒを主成分と
する下地膜とをさらに含んでもよい。
に交換結合した反強磁性膜と、前記反強磁性膜に対して
前記固定層と反対側に設けられＮｉＦｅＣｒを主成分と
する下地膜とをさらに含んでもよい。
【００２６】本発明に係る他の磁気抵抗効果メモリー素
子は、外部磁界により容易に磁化回転する自由層と、非
磁性層と、該非磁性層に対して該自由層と反対側に設け
られ外部磁界により容易には磁化回転しない固定層とを
含む磁気抵抗効果素子であって、該自由層は、第１交換
結合用非磁性膜と、該第１交換結合用非磁性膜を介して
反強磁性的に交換結合した第１および第２磁性膜とを含
み、該第１交換結合用非磁性膜は、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、
Ｒｅのいずれかの酸化物を含み、該第１および第２磁性
膜の磁化をＭ１、Ｍ２、膜厚をｔ１、ｔ２とする時、そ
れぞれの積Ｍ１×ｔ１とＭ２×ｔ２は実質的に異なる磁
気抵抗効果素子と、該自由層の磁化反転を起こすための
磁界を発生するワード線と、該磁気抵抗効果素子の抵抗
変化を検知するセンス線とを備え、そのことにより上記
目的が達成される。
子は、外部磁界により容易に磁化回転する自由層と、非
磁性層と、該非磁性層に対して該自由層と反対側に設け
られ外部磁界により容易には磁化回転しない固定層とを
含む磁気抵抗効果素子であって、該自由層は、第１交換
結合用非磁性膜と、該第１交換結合用非磁性膜を介して
反強磁性的に交換結合した第１および第２磁性膜とを含
み、該第１交換結合用非磁性膜は、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、
Ｒｅのいずれかの酸化物を含み、該第１および第２磁性
膜の磁化をＭ１、Ｍ２、膜厚をｔ１、ｔ２とする時、そ
れぞれの積Ｍ１×ｔ１とＭ２×ｔ２は実質的に異なる磁
気抵抗効果素子と、該自由層の磁化反転を起こすための
磁界を発生するワード線と、該磁気抵抗効果素子の抵抗
変化を検知するセンス線とを備え、そのことにより上記
目的が達成される。
【００２７】前記磁気抵抗素子は、前記固定層と磁気的
に交換結合した反強磁性膜と、前記反強磁性膜に対して
前記固定層と反対側に設けられＮｉＦｅＣｒを主成分と
する下地膜とをさらに含んでもよい。
に交換結合した反強磁性膜と、前記反強磁性膜に対して
前記固定層と反対側に設けられＮｉＦｅＣｒを主成分と
する下地膜とをさらに含んでもよい。
【００２８】本発明に係るメモリー素子は、本発明の磁
気抵抗効果メモリー素子をマトリックス状に配列して構
成され、そのことにより上記目的が達成される。
気抵抗効果メモリー素子をマトリックス状に配列して構
成され、そのことにより上記目的が達成される。
【００２９】前記磁気抵抗素子は、前記固定層と磁気的
に交換結合した反強磁性膜と、前記反強磁性膜に対して
前記固定層と反対側に設けられＮｉＦｅＣｒを主成分と
する下地膜とをさらに含んでもよい。
に交換結合した反強磁性膜と、前記反強磁性膜に対して
前記固定層と反対側に設けられＮｉＦｅＣｒを主成分と
する下地膜とをさらに含んでもよい。
【００３０】本発明のある局面に従えば、Ｒｕ、Ｉｒ、
Ｒｈ、Ｒｅの酸化膜を用いることにより交換結合用非磁
性膜界面での拡散が抑制され耐熱性を大幅に改善するこ
とが出来る。この磁気抵抗効果素子の固定層は硬質磁性
膜でも良いが、素子サイズが小さくなると固定層からの
磁界も自由層に影響を及ぼすので、固定層が反強磁性膜
と磁気的に交換結合した積層反強磁性結合膜より構成さ
れることが望ましい。
Ｒｈ、Ｒｅの酸化膜を用いることにより交換結合用非磁
性膜界面での拡散が抑制され耐熱性を大幅に改善するこ
とが出来る。この磁気抵抗効果素子の固定層は硬質磁性
膜でも良いが、素子サイズが小さくなると固定層からの
磁界も自由層に影響を及ぼすので、固定層が反強磁性膜
と磁気的に交換結合した積層反強磁性結合膜より構成さ
れることが望ましい。
【００３１】自由層が外部印加磁界方向に磁化回転する
ためには積層反強磁性結合膜を構成する二つの磁性膜の
磁化をＭ１、Ｍ２、膜厚をｔ１、ｔ２とする時、それぞ
れの積Ｍ１・ｔ１とＭ２・ｔ２は異なるようにする必要
がある。この積の値が等しいと磁界が印加されても自由
層のその方向への磁化回転に支障を来すからである。こ
れらの固定層は反強磁性膜と磁気的に交換結合した上記
積層反強磁性結合膜より構成されることが望ましい。
ためには積層反強磁性結合膜を構成する二つの磁性膜の
磁化をＭ１、Ｍ２、膜厚をｔ１、ｔ２とする時、それぞ
れの積Ｍ１・ｔ１とＭ２・ｔ２は異なるようにする必要
がある。この積の値が等しいと磁界が印加されても自由
層のその方向への磁化回転に支障を来すからである。こ
れらの固定層は反強磁性膜と磁気的に交換結合した上記
積層反強磁性結合膜より構成されることが望ましい。
【００３２】これら磁気抵抗効果素子の固定層あるいは
自由層、もしくは固定層と自由層の双方の磁性膜の一部
にＣｏを主成分としてＢを含有する磁性膜を用いても良
い。この様な構成とすることにより自由層の軟磁気特性
が改善され感度の良い素子が可能となる。
自由層、もしくは固定層と自由層の双方の磁性膜の一部
にＣｏを主成分としてＢを含有する磁性膜を用いても良
い。この様な構成とすることにより自由層の軟磁気特性
が改善され感度の良い素子が可能となる。
【００３３】磁性体より成る二つのシールド部を有し、
この二つのシールド部のギャップ内に上記の磁気抵抗効
果素子を設けることにより、熱的安定性に優れた信号磁
界を検知する再生ヘッド部を有する磁気ヘッドが可能と
なる。
この二つのシールド部のギャップ内に上記の磁気抵抗効
果素子を設けることにより、熱的安定性に優れた信号磁
界を検知する再生ヘッド部を有する磁気ヘッドが可能と
なる。
【００３４】磁性体より成る磁束ガイド（ヨーク）部を
有し、この磁束ガイド部により導かれた信号磁界を検知
する素子として上記の磁気抵抗効果素子を用いることに
より熱的安定性に優れた再生ヘッド部を有する磁気ヘッ
ドが可能となる。
有し、この磁束ガイド部により導かれた信号磁界を検知
する素子として上記の磁気抵抗効果素子を用いることに
より熱的安定性に優れた再生ヘッド部を有する磁気ヘッ
ドが可能となる。
【００３５】これらの磁気ヘッドとその駆動部、情報を
記録する磁気記録媒体部、及び信号処理部を用いて熱的
安定性に優れた磁気記録装置を構成することが可能とな
る。
記録する磁気記録媒体部、及び信号処理部を用いて熱的
安定性に優れた磁気記録装置を構成することが可能とな
る。
【００３６】上記の磁気抵抗効果素子部と、磁気抵抗効
果素子部の自由層の磁化反転を起こすための磁界を発生
するに設けられた導体線（ワード線）、磁気抵抗効果素
子部の抵抗変化を検知するための導体線（センス線）を
設けることにより熱的安定性に優れた磁気抵抗効果メモ
リー素子が可能となる。
果素子部の自由層の磁化反転を起こすための磁界を発生
するに設けられた導体線（ワード線）、磁気抵抗効果素
子部の抵抗変化を検知するための導体線（センス線）を
設けることにより熱的安定性に優れた磁気抵抗効果メモ
リー素子が可能となる。
【００３７】またこれらメモリー素子をマトリックス状
に配列し駆動回路を設ければ、熱的安定性に優れた（ラ
ンダムアクセス）メモリー素子が可能となる。
に配列し駆動回路を設ければ、熱的安定性に優れた（ラ
ンダムアクセス）メモリー素子が可能となる。
【００３８】
【発明の実施の形態】実施の形態に係る磁気抵抗効果素
子の一例を図１に示す。磁気抵抗効果素子１００は、外
部磁界により容易に磁化回転する自由層１０１と、非磁
性層１０３と、非磁性層１０３に対して自由層１０１と
反対側に設けられ外部磁界により容易には磁化回転しな
い固定層１０２とを含んでいる。固定層１０２は、交換
結合用非磁性膜１０４と、交換結合用非磁性膜１０４を
介して反強磁性的に交換結合した磁性膜１０５および１
０６とを含んでいる。交換結合用非磁性膜１０４は、Ｒ
ｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｅのいずれかの酸化物を含んでい
る。
子の一例を図１に示す。磁気抵抗効果素子１００は、外
部磁界により容易に磁化回転する自由層１０１と、非磁
性層１０３と、非磁性層１０３に対して自由層１０１と
反対側に設けられ外部磁界により容易には磁化回転しな
い固定層１０２とを含んでいる。固定層１０２は、交換
結合用非磁性膜１０４と、交換結合用非磁性膜１０４を
介して反強磁性的に交換結合した磁性膜１０５および１
０６とを含んでいる。交換結合用非磁性膜１０４は、Ｒ
ｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｅのいずれかの酸化物を含んでい
る。
【００３９】自由層１０１と固定層１０２とは、非磁性
層１０３により磁気的に分離されている。自由層１０１
は外部から印加される磁界によって自由に磁化回転し、
固定層１０２は外部から印加される磁界によって容易に
は磁化回転しない。
層１０３により磁気的に分離されている。自由層１０１
は外部から印加される磁界によって自由に磁化回転し、
固定層１０２は外部から印加される磁界によって容易に
は磁化回転しない。
【００４０】前述したように固定層１０２は、交換結合
用非磁性膜１０４を介して反強磁性的に交換結合した磁
性膜１０５および１０６を含んでいる。本発明は、この
反強磁性的な交換結合を実現する交換結合用非磁性膜１
０４にＲｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｅのいずれかの酸化膜を用
いることを特徴とする。二つの磁性膜を反強磁性的に交
換結合させる交換結合用非磁性膜としてはＣｕ，Ａｇ，
Ｃｒ，Ｒｕ，Ｉｒ等多数の金属が知られている。しかし
ながら、これらの金属の酸化膜または窒化膜を用いて、
反強磁性的な交換結合を実現出来る交換結合用非磁性膜
は知られていなかった。即ち、金属の酸化膜は二つの磁
性層を反強磁性的に交換結合させることができないとい
う見解が当業者の常識であり、二つの磁性層を反強磁性
的に交換結合させる交換結合用非磁性膜として酸化膜を
用いるということは、当業者にとって非常識な見解であ
った。
用非磁性膜１０４を介して反強磁性的に交換結合した磁
性膜１０５および１０６を含んでいる。本発明は、この
反強磁性的な交換結合を実現する交換結合用非磁性膜１
０４にＲｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｅのいずれかの酸化膜を用
いることを特徴とする。二つの磁性膜を反強磁性的に交
換結合させる交換結合用非磁性膜としてはＣｕ，Ａｇ，
Ｃｒ，Ｒｕ，Ｉｒ等多数の金属が知られている。しかし
ながら、これらの金属の酸化膜または窒化膜を用いて、
反強磁性的な交換結合を実現出来る交換結合用非磁性膜
は知られていなかった。即ち、金属の酸化膜は二つの磁
性層を反強磁性的に交換結合させることができないとい
う見解が当業者の常識であり、二つの磁性層を反強磁性
的に交換結合させる交換結合用非磁性膜として酸化膜を
用いるということは、当業者にとって非常識な見解であ
った。
【００４１】例えばＣｕ，Ａｇ，Ｃｒ等の酸化膜によっ
ては、二つの磁性膜を反強磁性的に交換結合させる反強
磁性的交換結合を実現することは出来ない。この理由と
しては以下の事項が知られている。
ては、二つの磁性膜を反強磁性的に交換結合させる反強
磁性的交換結合を実現することは出来ない。この理由と
しては以下の事項が知られている。
【００４２】二つの磁性膜の電子は通常ｄ電子と呼ばれ
ている。このｄ電子は、局在的な振る舞いをする。この
ため、二つの磁性膜を数原子層も離すとこの二つの磁性
膜の間の磁気的相互作用が急激に弱くなる。Ｃｕ，Ａ
ｇ，Ｃｒ，Ｒｕ，Ｉｒのような非磁性金属膜の電子は通
常ｓ電子と呼ばれている。二つの磁性膜の間にこのＣ
ｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｒｕ，Ｉｒのような非磁性金属膜を挿
入すると、このｓ電子は遍歴的な振る舞いをする。この
遍歴的な振る舞いをするｓ電子を介して二つの磁性膜の
ｄ電子同士の間において磁気的相互作用が強まる。その
結果、二つの磁性膜の距離（即ち非磁性金属膜の膜厚）
に依存して二つの磁性膜は反強磁性的にあるいは強磁性
的に交換結合する。この効果は、「ＲＫＫＹ相互作用」
として知られている。
ている。このｄ電子は、局在的な振る舞いをする。この
ため、二つの磁性膜を数原子層も離すとこの二つの磁性
膜の間の磁気的相互作用が急激に弱くなる。Ｃｕ，Ａ
ｇ，Ｃｒ，Ｒｕ，Ｉｒのような非磁性金属膜の電子は通
常ｓ電子と呼ばれている。二つの磁性膜の間にこのＣ
ｕ，Ａｇ，Ｃｒ，Ｒｕ，Ｉｒのような非磁性金属膜を挿
入すると、このｓ電子は遍歴的な振る舞いをする。この
遍歴的な振る舞いをするｓ電子を介して二つの磁性膜の
ｄ電子同士の間において磁気的相互作用が強まる。その
結果、二つの磁性膜の距離（即ち非磁性金属膜の膜厚）
に依存して二つの磁性膜は反強磁性的にあるいは強磁性
的に交換結合する。この効果は、「ＲＫＫＹ相互作用」
として知られている。
【００４３】しかしながら、この非磁性金属膜に酸化膜
を用いると、この酸化膜の電子は遍歴的な振る舞いをす
ることなく、局在的な振る舞いを示すため、二つの磁性
膜を反強磁性的に交換結合させることが困難となる。
を用いると、この酸化膜の電子は遍歴的な振る舞いをす
ることなく、局在的な振る舞いを示すため、二つの磁性
膜を反強磁性的に交換結合させることが困難となる。
【００４４】このように、交換結合用非磁性膜として酸
化膜を用いることは当業者にとって非常識な見解であっ
て、実際、酸化膜は交換結合用非磁性膜として使用され
ていなかった。Ａｌ2Ｏ3やＳｉＯ2等の代表的酸化膜を
二つの磁性膜の間に入れて交換結合用非磁性膜として用
いても、この二つの磁性膜は全く交換結合しないことが
知られている。ＣｕおよびＣｒの酸化膜についても同様
である。即ち、ＣｕまたはＣｒを介して反強磁性的に交
換結合している二つの磁性膜も、このＣｕまたはＣｒを
ＣｕまたはＣｒの酸化膜によって置き換えると反強磁性
的に交換結合しなくなる。
化膜を用いることは当業者にとって非常識な見解であっ
て、実際、酸化膜は交換結合用非磁性膜として使用され
ていなかった。Ａｌ2Ｏ3やＳｉＯ2等の代表的酸化膜を
二つの磁性膜の間に入れて交換結合用非磁性膜として用
いても、この二つの磁性膜は全く交換結合しないことが
知られている。ＣｕおよびＣｒの酸化膜についても同様
である。即ち、ＣｕまたはＣｒを介して反強磁性的に交
換結合している二つの磁性膜も、このＣｕまたはＣｒを
ＣｕまたはＣｒの酸化膜によって置き換えると反強磁性
的に交換結合しなくなる。
【００４５】本願発明者は、固定層に含まれる強磁性膜
の中に、厚さが１ｎｍ程度の超薄型の酸化膜を挿入する
と、電子がこの超薄型の酸化膜により鏡面反射されて大
幅に磁気抵抗効果が改善されることを報告した（Ｊｏｕ
ｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ ａｎｄ Ｍａｇ
ｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ２１０ （２００
０） Ｌ２０−２４）。
の中に、厚さが１ｎｍ程度の超薄型の酸化膜を挿入する
と、電子がこの超薄型の酸化膜により鏡面反射されて大
幅に磁気抵抗効果が改善されることを報告した（Ｊｏｕ
ｒｎａｌ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ ａｎｄ Ｍａｇ
ｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ２１０ （２００
０） Ｌ２０−２４）。
【００４６】そこで本願発明者らはこれらの事実に着目
して、電子の鏡面反射効果を実現すると同時に二つの磁
性膜間の反強磁性的な交換結合を実現することができる
酸化膜を求めて研究開発を行った。その結果、Ｒｕ，Ｉ
ｒ，Ｒｈ，Ｒｅの酸化膜は酸化膜でありながら例外的に
二つの磁性膜間の反強磁性的な交換結合を実現すること
ができるという事実を発見した。さらに、このＲｕ，Ｉ
ｒ，Ｒｈ，Ｒｅの酸化膜は、以下に述べる優れた熱的安
定性を示すことを発見した。
して、電子の鏡面反射効果を実現すると同時に二つの磁
性膜間の反強磁性的な交換結合を実現することができる
酸化膜を求めて研究開発を行った。その結果、Ｒｕ，Ｉ
ｒ，Ｒｈ，Ｒｅの酸化膜は酸化膜でありながら例外的に
二つの磁性膜間の反強磁性的な交換結合を実現すること
ができるという事実を発見した。さらに、このＲｕ，Ｉ
ｒ，Ｒｈ，Ｒｅの酸化膜は、以下に述べる優れた熱的安
定性を示すことを発見した。
【００４７】このＲｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｅの金属の酸化
膜は、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｅの金属膜よりも拡散しに
くい。即ち、４００℃以上においても交換結合用非磁性
膜１０４の界面において拡散が生じず、磁気抵抗効果素
子の特性が劣化することがない。また、このＲｕ、Ｉ
ｒ、Ｒｈ、Ｒｅのいずれかの酸化膜は、酸化膜でありな
がらこの膜を介して二つの磁性膜１０５および１０６を
反強磁性的に交換結合させることが可能である。このよ
うに、交換結合用非磁性膜１０４にＲｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、
Ｒｅのいずれかの酸化膜を用いると、４００℃以上にお
いても交換結合用非磁性膜１０４の界面において拡散が
生じず、磁気抵抗効果素子の特性が劣化することがない
磁気抵抗効果素子、即ち、熱的に安定な磁気抵抗効果素
子１００を得る事ができる。
膜は、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｅの金属膜よりも拡散しに
くい。即ち、４００℃以上においても交換結合用非磁性
膜１０４の界面において拡散が生じず、磁気抵抗効果素
子の特性が劣化することがない。また、このＲｕ、Ｉ
ｒ、Ｒｈ、Ｒｅのいずれかの酸化膜は、酸化膜でありな
がらこの膜を介して二つの磁性膜１０５および１０６を
反強磁性的に交換結合させることが可能である。このよ
うに、交換結合用非磁性膜１０４にＲｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、
Ｒｅのいずれかの酸化膜を用いると、４００℃以上にお
いても交換結合用非磁性膜１０４の界面において拡散が
生じず、磁気抵抗効果素子の特性が劣化することがない
磁気抵抗効果素子、即ち、熱的に安定な磁気抵抗効果素
子１００を得る事ができる。
【００４８】非磁性層１０３としてＣｕ等の金属膜を用
いるとＧＭＲとなる。このＧＭＲにおいては、図１に示
す多層膜の左右に電極を設けて磁気抵抗効果素子を構成
する。非磁性層１０３としてＡｌの酸化膜等の絶縁膜を
用いるとＴＭＲとなる。このＴＭＲにおいては、図１に
示す多層膜の上下に電極を設けて磁気抵抗効果素子を構
成する。
いるとＧＭＲとなる。このＧＭＲにおいては、図１に示
す多層膜の左右に電極を設けて磁気抵抗効果素子を構成
する。非磁性層１０３としてＡｌの酸化膜等の絶縁膜を
用いるとＴＭＲとなる。このＴＭＲにおいては、図１に
示す多層膜の上下に電極を設けて磁気抵抗効果素子を構
成する。
【００４９】このＧＭＲとＴＭＲとのいずれの場合も、
自由層１０１の磁化方向と固定層１０２に含まれる磁性
膜１０５の磁化方向とが反平行の場合には、この磁気抵
抗効果素子の抵抗が高く、平行の場合は抵抗が低くな
る。このＧＭＲとＴＭＲとにおいては、この抵抗変化率
（以下ＭＲ比と呼ぶ）が従来のＮｉＦｅ等を用いた磁気
抵抗効果素子より大きなものが得られる。
自由層１０１の磁化方向と固定層１０２に含まれる磁性
膜１０５の磁化方向とが反平行の場合には、この磁気抵
抗効果素子の抵抗が高く、平行の場合は抵抗が低くな
る。このＧＭＲとＴＭＲとにおいては、この抵抗変化率
（以下ＭＲ比と呼ぶ）が従来のＮｉＦｅ等を用いた磁気
抵抗効果素子より大きなものが得られる。
【００５０】図２は、実施の形態に係る他の磁気抵抗効
果素子２００の構成図である。図１を参照して前述した
磁気抵抗効果素子１００の構成要素と同一の構成要素に
は同一の参照符号を付している。これらの構成要素につ
いての詳細な説明は省略する。
果素子２００の構成図である。図１を参照して前述した
磁気抵抗効果素子１００の構成要素と同一の構成要素に
は同一の参照符号を付している。これらの構成要素につ
いての詳細な説明は省略する。
【００５１】図１に示す磁気抵抗効果素子と同様に、磁
気抵抗効果素子２００に含まれる固定層１０２は、交換
結合用非磁性膜１０４を介して反強磁性的に交換結合し
た磁性膜１０５および１０６を含んでいる。本発明は、
この反強磁性的な交換結合を実現する交換結合用非磁性
膜１０４にＲｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｅのいずれかの酸化膜
を用いることを特徴とする。交換結合用非磁性膜１０４
にＲｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｅのいずれかの酸化膜を用いる
と、４００℃以上においても交換結合用非磁性膜１０４
の界面において拡散が生じず、磁気抵抗効果素子の特性
が劣化することがない磁気抵抗効果素子、即ち、熱的に
安定な磁気抵抗効果素子２００を得る事ができる。
気抵抗効果素子２００に含まれる固定層１０２は、交換
結合用非磁性膜１０４を介して反強磁性的に交換結合し
た磁性膜１０５および１０６を含んでいる。本発明は、
この反強磁性的な交換結合を実現する交換結合用非磁性
膜１０４にＲｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｅのいずれかの酸化膜
を用いることを特徴とする。交換結合用非磁性膜１０４
にＲｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｅのいずれかの酸化膜を用いる
と、４００℃以上においても交換結合用非磁性膜１０４
の界面において拡散が生じず、磁気抵抗効果素子の特性
が劣化することがない磁気抵抗効果素子、即ち、熱的に
安定な磁気抵抗効果素子２００を得る事ができる。
【００５２】この磁気抵抗効果素子２００は、固定層１
０２と磁気的に交換結合した反強磁性膜２０１と、この
反強磁性膜２０１に対して１０２固定層と反対側に設け
られＮｉＦｅＣｒを主成分とする下地膜２０１Ａとをさ
らに含んでいる。
０２と磁気的に交換結合した反強磁性膜２０１と、この
反強磁性膜２０１に対して１０２固定層と反対側に設け
られＮｉＦｅＣｒを主成分とする下地膜２０１Ａとをさ
らに含んでいる。
【００５３】図１に於いて固定層１０２の磁化方向を更
に強力に固定するには、図２に示すように反強磁性膜２
０１と交換結合した構成とすることが望ましい。特にこ
の場合、反強磁性膜２０１用の下地膜２０１ＡとしてＮ
ｉＦｅＣｒを主成分とした膜を用いると反強磁性膜２０
１と固定層１０２との交換結合特性が改善される。この
場合反強磁性膜２０１の交換結合力が固定層１０２のみ
に及ぶためには下地膜２０１ＡとしてのＮｉＦｅＣｒは
非磁性膜であることが望ましい。
に強力に固定するには、図２に示すように反強磁性膜２
０１と交換結合した構成とすることが望ましい。特にこ
の場合、反強磁性膜２０１用の下地膜２０１ＡとしてＮ
ｉＦｅＣｒを主成分とした膜を用いると反強磁性膜２０
１と固定層１０２との交換結合特性が改善される。この
場合反強磁性膜２０１の交換結合力が固定層１０２のみ
に及ぶためには下地膜２０１ＡとしてのＮｉＦｅＣｒは
非磁性膜であることが望ましい。
【００５４】図２において反強磁性膜２０１の代わりに
硬質磁性膜を設けても良いが、磁気ヘッドやメモリー素
子への応用を考慮すると、微細な形状にパターニングし
た場合、この硬質磁性膜からの磁界が自由層１０１に影
響を及ぼすので、この影響のない反強磁性膜２０１を用
いることが望ましい。
硬質磁性膜を設けても良いが、磁気ヘッドやメモリー素
子への応用を考慮すると、微細な形状にパターニングし
た場合、この硬質磁性膜からの磁界が自由層１０１に影
響を及ぼすので、この影響のない反強磁性膜２０１を用
いることが望ましい。
【００５５】図３は、実施の形態に係るさらに他の磁気
抵抗効果素子３００の構成図である。図２を参照して前
述した磁気抵抗効果素子２００の構成要素と同一の構成
要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要
素についての詳細な説明は省略する。
抵抗効果素子３００の構成図である。図２を参照して前
述した磁気抵抗効果素子２００の構成要素と同一の構成
要素には同一の参照符号を付している。これらの構成要
素についての詳細な説明は省略する。
【００５６】図１に示す磁気抵抗効果素子と同様に、磁
気抵抗効果素子３００に含まれる固定層１０２は、交換
結合用非磁性膜１０４を介して反強磁性的に交換結合し
た磁性膜１０５および１０６を含んでいる。本発明は、
この反強磁性的な交換結合を実現する交換結合用非磁性
膜１０４にＲｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｅのいずれかの酸化膜
を用いることを特徴とする。交換結合用非磁性膜１０４
にＲｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｅのいずれかの酸化膜を用いる
と、４００℃以上においても交換結合用非磁性膜１０４
の界面において拡散が生じず、磁気抵抗効果素子の特性
が劣化することがない磁気抵抗効果素子、即ち、熱的に
安定な磁気抵抗効果素子３００を得る事ができる。
気抵抗効果素子３００に含まれる固定層１０２は、交換
結合用非磁性膜１０４を介して反強磁性的に交換結合し
た磁性膜１０５および１０６を含んでいる。本発明は、
この反強磁性的な交換結合を実現する交換結合用非磁性
膜１０４にＲｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｅのいずれかの酸化膜
を用いることを特徴とする。交換結合用非磁性膜１０４
にＲｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｅのいずれかの酸化膜を用いる
と、４００℃以上においても交換結合用非磁性膜１０４
の界面において拡散が生じず、磁気抵抗効果素子の特性
が劣化することがない磁気抵抗効果素子、即ち、熱的に
安定な磁気抵抗効果素子３００を得る事ができる。
【００５７】この磁気抵抗効果素子３００が図２を参照
して前述した磁気抵抗効果素子２００と異なる点は、自
由層１０１の替わりに自由層３０１を設けた点である。
自由層３０１は、交換結合用非磁性膜３０２と、交換結
合用非磁性膜３０２を介して反強磁性的に交換結合した
磁性膜３０３および３０４とを含んでいる。この交換結
合用非磁性膜３０２は、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｅのいず
れかの酸化物を含んでいる。磁性膜３０３および３０４
の磁化をＭ１、Ｍ２、その膜厚をｔ１、ｔ２とする時、
それぞれの積Ｍ１×ｔ１とＭ２×ｔ２は実質的に異なっ
ている。
して前述した磁気抵抗効果素子２００と異なる点は、自
由層１０１の替わりに自由層３０１を設けた点である。
自由層３０１は、交換結合用非磁性膜３０２と、交換結
合用非磁性膜３０２を介して反強磁性的に交換結合した
磁性膜３０３および３０４とを含んでいる。この交換結
合用非磁性膜３０２は、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｅのいず
れかの酸化物を含んでいる。磁性膜３０３および３０４
の磁化をＭ１、Ｍ２、その膜厚をｔ１、ｔ２とする時、
それぞれの積Ｍ１×ｔ１とＭ２×ｔ２は実質的に異なっ
ている。
【００５８】即ちこの構成では（Ｍ１×ｔ１−Ｍ２×ｔ
２）が零とならないように注意する必要がある。これを
実現するには同じ組成の二つの膜を用いる場合は膜厚に
差をつける必要があるし、二つの磁性膜の膜厚は同じで
も両者の磁化が異なれば良い。
２）が零とならないように注意する必要がある。これを
実現するには同じ組成の二つの膜を用いる場合は膜厚に
差をつける必要があるし、二つの磁性膜の膜厚は同じで
も両者の磁化が異なれば良い。
【００５９】図１あるいは図２に示した磁気抵抗効果素
子１００、２００において、膜厚を一定のまま磁気抵抗
効果素子の幅が小さくなると、即ち、素子が微細化する
と、一般には反転磁界は磁気抵抗効果素子の幅に逆比例
して大きくなる。この反転磁界が大きくなると、磁気抵
抗効果素子の感度が低下し、これを用いたメモリー素子
においてワード線の書き込み電流の増加を引き起こす。
しかしながら、本発明の場合はＭ１×ｔ１とＭ２×ｔ２
の値の差（Ｍ１×ｔ１−Ｍ２×ｔ２）が自由層３０１全
体の磁気的に有効な部分として動作するため、このＭ１
×ｔ１とＭ２×ｔ２の値の差を調整することにより、素
子の微細化による感度の低下の問題および書き込み電流
の増加の問題を解決することが出来る。
子１００、２００において、膜厚を一定のまま磁気抵抗
効果素子の幅が小さくなると、即ち、素子が微細化する
と、一般には反転磁界は磁気抵抗効果素子の幅に逆比例
して大きくなる。この反転磁界が大きくなると、磁気抵
抗効果素子の感度が低下し、これを用いたメモリー素子
においてワード線の書き込み電流の増加を引き起こす。
しかしながら、本発明の場合はＭ１×ｔ１とＭ２×ｔ２
の値の差（Ｍ１×ｔ１−Ｍ２×ｔ２）が自由層３０１全
体の磁気的に有効な部分として動作するため、このＭ１
×ｔ１とＭ２×ｔ２の値の差を調整することにより、素
子の微細化による感度の低下の問題および書き込み電流
の増加の問題を解決することが出来る。
【００６０】又磁気抵抗効果素子が微細化すると、メモ
リー素子の自由層に書き込まれた情報が熱揺らぎの影響
を受けるおそれがある。しかし、図３に示すように非磁
性膜（交換結合用非磁性膜）３０２を介して反強磁性的
に交換結合した二つの磁性膜３０３および３０４を含む
自由層３０１を設けることにより熱揺らぎに対して安定
なメモリー素子を実現することが出来る。この場合自由
層３０１を構成する二つの磁性膜３０３および３０４の
磁化と膜厚の積の差は０よりも大きく、２Ｔ（テスラ）
ｎｍ以下とすることが望ましい。
リー素子の自由層に書き込まれた情報が熱揺らぎの影響
を受けるおそれがある。しかし、図３に示すように非磁
性膜（交換結合用非磁性膜）３０２を介して反強磁性的
に交換結合した二つの磁性膜３０３および３０４を含む
自由層３０１を設けることにより熱揺らぎに対して安定
なメモリー素子を実現することが出来る。この場合自由
層３０１を構成する二つの磁性膜３０３および３０４の
磁化と膜厚の積の差は０よりも大きく、２Ｔ（テスラ）
ｎｍ以下とすることが望ましい。
【００６１】このように、非磁性膜３０２を介して交換
結合した二つの磁性膜３０３および３０４を含む自由層
３０１は、図４に示したように反強磁性的交換結合を保
ったまま自由層３０１の（Ｍ１×ｔ１−Ｍ２×ｔ２）の
磁化方向と外部磁界方向が平行となるように磁化回転す
る。自由層３０１を非磁性膜３０２を介して交換結合し
た二つの磁性膜３０３および３０４を含む構成として
も、図４に示したような動作をしないものは感度が悪
く、図４に示したような動作をするよう設計することが
大切である。
結合した二つの磁性膜３０３および３０４を含む自由層
３０１は、図４に示したように反強磁性的交換結合を保
ったまま自由層３０１の（Ｍ１×ｔ１−Ｍ２×ｔ２）の
磁化方向と外部磁界方向が平行となるように磁化回転す
る。自由層３０１を非磁性膜３０２を介して交換結合し
た二つの磁性膜３０３および３０４を含む構成として
も、図４に示したような動作をしないものは感度が悪
く、図４に示したような動作をするよう設計することが
大切である。
【００６２】更に図３に示したように固定層１０２が交
換結合用非磁性膜１０４を介して反強磁性的に交換結合
している二つの磁性膜１０５及び１０６を含む構成とす
ると、外部磁界に対してより磁化回転し難く、熱的にも
安定な磁気抵抗効果素子とすることが可能である。この
場合は自由層３０１と異なり磁性膜１０５と１０６の磁
化と膜厚とは同じでも良い。なお図３では固定層１０２
に反強磁性膜２０１を有するものを示したが、反強磁性
膜２０１は無い構成としても良い。
換結合用非磁性膜１０４を介して反強磁性的に交換結合
している二つの磁性膜１０５及び１０６を含む構成とす
ると、外部磁界に対してより磁化回転し難く、熱的にも
安定な磁気抵抗効果素子とすることが可能である。この
場合は自由層３０１と異なり磁性膜１０５と１０６の磁
化と膜厚とは同じでも良い。なお図３では固定層１０２
に反強磁性膜２０１を有するものを示したが、反強磁性
膜２０１は無い構成としても良い。
【００６３】磁気抵抗効果素子１００または２００に含
まれる固定層１０２の磁性膜１０５と１０６との少なく
とも一方にＣｏを主成分としてＢを５％以上３０％以下
含有するＣｏＦｅＢ、ＣｏＮｂＢ、ＣｏＦｅＮｂＢ等の
磁性膜を用いても良い。この様な構成とすることにより
自由層１０１または２０１の軟磁気特性が改善され感度
の良い素子が可能となる。
まれる固定層１０２の磁性膜１０５と１０６との少なく
とも一方にＣｏを主成分としてＢを５％以上３０％以下
含有するＣｏＦｅＢ、ＣｏＮｂＢ、ＣｏＦｅＮｂＢ等の
磁性膜を用いても良い。この様な構成とすることにより
自由層１０１または２０１の軟磁気特性が改善され感度
の良い素子が可能となる。
【００６４】同様に磁気抵抗効果素子３００に含まれる
固定層１０２の磁性膜１０５と１０６と自由層３０１に
含まれる磁性膜３０３と３０４との少なくとも１つにＣ
ｏを主成分としてＢを５％以上３０％以下含有するＣｏ
ＦｅＢ、ＣｏＮｂＢ、ＣｏＦｅＮｂＢ等の磁性膜を用い
ても良い。この様な構成とすることにより自由層３０１
の軟磁気特性が改善され感度の良い素子が可能となる。
固定層１０２の磁性膜１０５と１０６と自由層３０１に
含まれる磁性膜３０３と３０４との少なくとも１つにＣ
ｏを主成分としてＢを５％以上３０％以下含有するＣｏ
ＦｅＢ、ＣｏＮｂＢ、ＣｏＦｅＮｂＢ等の磁性膜を用い
ても良い。この様な構成とすることにより自由層３０１
の軟磁気特性が改善され感度の良い素子が可能となる。
【００６５】図１〜図３に示される固定層１０２に含ま
れる磁性膜１０５および１０６、ならびに図３に示され
る自由層３０１に含まれる磁性膜３０３および３０４と
してはＣｏ、Ｆｅ、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｆ
ｅ−Ｃｏ等の合金膜、あるいはこれらの積層膜とするこ
とが望ましい。自由層３０１に含まれる磁性膜３０３お
よび３０４としては軟磁気特性を示すものが望ましく、
Ｎｉ−Ｆｅ系やＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ系の磁性膜をその主構
成膜とすることが望ましい。
れる磁性膜１０５および１０６、ならびに図３に示され
る自由層３０１に含まれる磁性膜３０３および３０４と
してはＣｏ、Ｆｅ、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｆ
ｅ−Ｃｏ等の合金膜、あるいはこれらの積層膜とするこ
とが望ましい。自由層３０１に含まれる磁性膜３０３お
よび３０４としては軟磁気特性を示すものが望ましく、
Ｎｉ−Ｆｅ系やＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ系の磁性膜をその主構
成膜とすることが望ましい。
【００６６】図１〜図３に示す固定層１０２の磁性膜１
０５および１０６は硬質磁性膜でも良い。例えばＣｏＰ
ｔ系膜がその一例である。更にこの硬質磁性膜と磁性膜
とを積層したものでも良い。一例としてはＣｏＰｔ／Ｃ
ｏＦｅがあげられる。又固定層１０２は反強磁性膜２０
１と交換結合した磁性膜１０５および１０６を含んでも
良い。
０５および１０６は硬質磁性膜でも良い。例えばＣｏＰ
ｔ系膜がその一例である。更にこの硬質磁性膜と磁性膜
とを積層したものでも良い。一例としてはＣｏＰｔ／Ｃ
ｏＦｅがあげられる。又固定層１０２は反強磁性膜２０
１と交換結合した磁性膜１０５および１０６を含んでも
良い。
【００６７】図２および図３に示す反強磁性膜２０１と
しては、Ｔ−Ｍｎ（ＴはＮｉ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｒ
ｈ、Ｒｕ、Ｃｒから選ばれる１種もしくは２種以上の元
素）系の合金膜が望ましい。具体例ではＰｔＭｎ、Ｒｄ
ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ、ＩｒＭｎ、ＣｒＰｔＭｎ、ＲｕＲ
ｈＭｎ等が挙げられる。又これら反強磁性膜２０１の下
地膜２０１ＡにはＮｉＦｅＣｒを主成分とするものを用
いることが望ましい。この場合ＮｉＦｅＣｒは非磁性で
あることが望ましく、Ｃｒを２０原子％以上含有する組
成とすれば室温で非磁性とすることが可能である。更に
上述の自由層３０１の場合と同様に非磁性膜を介して反
強磁性的に交換結合した二つの磁性膜としても良い。
しては、Ｔ−Ｍｎ（ＴはＮｉ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｒ
ｈ、Ｒｕ、Ｃｒから選ばれる１種もしくは２種以上の元
素）系の合金膜が望ましい。具体例ではＰｔＭｎ、Ｒｄ
ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ、ＩｒＭｎ、ＣｒＰｔＭｎ、ＲｕＲ
ｈＭｎ等が挙げられる。又これら反強磁性膜２０１の下
地膜２０１ＡにはＮｉＦｅＣｒを主成分とするものを用
いることが望ましい。この場合ＮｉＦｅＣｒは非磁性で
あることが望ましく、Ｃｒを２０原子％以上含有する組
成とすれば室温で非磁性とすることが可能である。更に
上述の自由層３０１の場合と同様に非磁性膜を介して反
強磁性的に交換結合した二つの磁性膜としても良い。
【００６８】自由層と固定層を磁気的に分離する非磁性
層１０３としては、ＴＭＲを得るための絶縁膜について
は、ＡｌＯやＡｌＮ、ＡｌＮＯ、ＢＮ等を用いることが
望ましい。ＧＭＲを得るための金属膜（非磁性導電膜）
としてはＣｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｒｕ等を非磁性層１
０３に用いることが望ましい。非磁性層１０３と自由層
１０１または３０１との間、あるいは非磁性層１０３と
固定層１０２との間に、ハーフメタルでスピン分極率の
大きな膜を挿入することにより更に大きな磁気抵抗変化
率が得られる。このハーフメタルでスピン分極率の大き
な膜の一例としてはＦｅ3Ｏ4膜がそれであり、この場合
その膜厚を１ｎｍ以下とすることが望ましい。
層１０３としては、ＴＭＲを得るための絶縁膜について
は、ＡｌＯやＡｌＮ、ＡｌＮＯ、ＢＮ等を用いることが
望ましい。ＧＭＲを得るための金属膜（非磁性導電膜）
としてはＣｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｒｕ等を非磁性層１
０３に用いることが望ましい。非磁性層１０３と自由層
１０１または３０１との間、あるいは非磁性層１０３と
固定層１０２との間に、ハーフメタルでスピン分極率の
大きな膜を挿入することにより更に大きな磁気抵抗変化
率が得られる。このハーフメタルでスピン分極率の大き
な膜の一例としてはＦｅ3Ｏ4膜がそれであり、この場合
その膜厚を１ｎｍ以下とすることが望ましい。
【００６９】これらの本実施の形態に係る磁気抵抗効果
素子を用いれば、熱的安定性に優れた磁気ヘッドを得る
事が出来る。図５は、本実施の形態に係る磁気抵抗効果
素子を用いた磁気ヘッド５００の構成図である。磁気ヘ
ッド５００は、再生ヘッド部５０５を備えている。この
再生ヘッド部５０５は、上部シールド５０１と、下部シ
ールド５０２と、上部シールド５０１と下部シールド５
０２との間に形成された再生ギャップ５０３の中に設け
られた本実施の形態に係る磁気抵抗効果素子５０４とを
含んでいる。この二つのシールド５０１および５０２は
磁性体より成っている。
素子を用いれば、熱的安定性に優れた磁気ヘッドを得る
事が出来る。図５は、本実施の形態に係る磁気抵抗効果
素子を用いた磁気ヘッド５００の構成図である。磁気ヘ
ッド５００は、再生ヘッド部５０５を備えている。この
再生ヘッド部５０５は、上部シールド５０１と、下部シ
ールド５０２と、上部シールド５０１と下部シールド５
０２との間に形成された再生ギャップ５０３の中に設け
られた本実施の形態に係る磁気抵抗効果素子５０４とを
含んでいる。この二つのシールド５０１および５０２は
磁性体より成っている。
【００７０】巻き線部５０６に電流が流れると、記録ポ
ール５０７と上部シールド５０１との間に形成された記
録ギャップ５０８からの漏れ磁界により信号が記録媒体
（図示せず）に記録される。記録媒体（図示せず）から
の信号磁界を再生ギャップ５０３（シールドギャップ）
間に設けられた磁気抵抗効果素子５０４が読み取ること
により記録媒体に記録された信号が再生される。
ール５０７と上部シールド５０１との間に形成された記
録ギャップ５０８からの漏れ磁界により信号が記録媒体
（図示せず）に記録される。記録媒体（図示せず）から
の信号磁界を再生ギャップ５０３（シールドギャップ）
間に設けられた磁気抵抗効果素子５０４が読み取ること
により記録媒体に記録された信号が再生される。
【００７１】磁気抵抗効果素子５０４には図示しないリ
ード線部が接続される。磁気抵抗効果素子５０４がＧＭ
Ｒである場合は、二つのシールド５０１、５０２と絶縁
されたリード線部が磁気抵抗効果素子５０４の左右に接
続される。磁気抵抗効果素子５０４がＴＭＲである場合
は、磁気抵抗効果素子５０４の上下にリード線部が接続
される。磁気抵抗効果素子５０４がＴＭＲである場合
は、磁気抵抗効果素子５０４の上下に接続されたリード
線部を上部シールド５０１および下部シールド５０２と
それぞれ接続して、上部シールド５０１および下部シー
ルド５０２がリード線部を兼ねる構造としても良い。こ
の構造によれば再生ギャップ５０３をより狭くすること
が可能となる。
ード線部が接続される。磁気抵抗効果素子５０４がＧＭ
Ｒである場合は、二つのシールド５０１、５０２と絶縁
されたリード線部が磁気抵抗効果素子５０４の左右に接
続される。磁気抵抗効果素子５０４がＴＭＲである場合
は、磁気抵抗効果素子５０４の上下にリード線部が接続
される。磁気抵抗効果素子５０４がＴＭＲである場合
は、磁気抵抗効果素子５０４の上下に接続されたリード
線部を上部シールド５０１および下部シールド５０２と
それぞれ接続して、上部シールド５０１および下部シー
ルド５０２がリード線部を兼ねる構造としても良い。こ
の構造によれば再生ギャップ５０３をより狭くすること
が可能となる。
【００７２】このように本実施の形態によれば、熱的安
定性に優れた磁気抵抗効果素子５０４を備えた再生ヘッ
ド部５０５を有する磁気ヘッド５００を実現することが
できる。
定性に優れた磁気抵抗効果素子５０４を備えた再生ヘッ
ド部５０５を有する磁気ヘッド５００を実現することが
できる。
【００７３】図６は、本実施の形態に係る磁気抵抗効果
素子を用いた他の磁気ヘッド６００の構成図である。磁
気ヘッド６００は、上部シールド６０２と、下部シール
ド６０１と、上部シールド６０２と下部シールド６０１
との間に設けられた磁気抵抗効果素子５０４とを備えて
いる。下部シールド６０１は、磁性体より成り、ヨーク
部（磁束ガイド部）を兼ねている。図６ではＴＭＲとし
ての磁気抵抗効果素子５０４を用いた場合の構成を示し
ている。
素子を用いた他の磁気ヘッド６００の構成図である。磁
気ヘッド６００は、上部シールド６０２と、下部シール
ド６０１と、上部シールド６０２と下部シールド６０１
との間に設けられた磁気抵抗効果素子５０４とを備えて
いる。下部シールド６０１は、磁性体より成り、ヨーク
部（磁束ガイド部）を兼ねている。図６ではＴＭＲとし
ての磁気抵抗効果素子５０４を用いた場合の構成を示し
ている。
【００７４】図６に示すように、記録媒体（図示せず）
からの信号磁界は再生ギャップを経て下部シールド６０
１と兼用されたヨーク部に沿って磁気抵抗効果素子５０
４へ導かれ、ヨーク部６０１に接続された磁気抵抗効果
素子５０４により読み取られる。ＴＭＲとしての磁気抵
抗効果素子５０４には、上部リードが接続されている。
下部シールド６０１は、磁気抵抗効果素子５０４に接続
される下部リードをさらに兼用している。さらに、磁気
抵抗効果素子５０４に含まれる自由層全体、もしくはそ
の一部を下部シールド６０１と兼用しても良い。ＧＭＲ
として磁気抵抗効果素子５０４を用いた場合は、磁気抵
抗効果素子５０４とヨーク部６０１とを絶縁した構成と
する必要がある。
からの信号磁界は再生ギャップを経て下部シールド６０
１と兼用されたヨーク部に沿って磁気抵抗効果素子５０
４へ導かれ、ヨーク部６０１に接続された磁気抵抗効果
素子５０４により読み取られる。ＴＭＲとしての磁気抵
抗効果素子５０４には、上部リードが接続されている。
下部シールド６０１は、磁気抵抗効果素子５０４に接続
される下部リードをさらに兼用している。さらに、磁気
抵抗効果素子５０４に含まれる自由層全体、もしくはそ
の一部を下部シールド６０１と兼用しても良い。ＧＭＲ
として磁気抵抗効果素子５０４を用いた場合は、磁気抵
抗効果素子５０４とヨーク部６０１とを絶縁した構成と
する必要がある。
【００７５】このように本実施の形態によれば、熱的安
定性に優れた磁気抵抗効果素子５０４を備えたヨークを
有する磁気ヘッド６００を実現することができる。
定性に優れた磁気抵抗効果素子５０４を備えたヨークを
有する磁気ヘッド６００を実現することができる。
【００７６】図７は、本実施の形態に係る磁気抵抗効果
素子を備えた磁気ヘッドを用いた磁気記録再生装置７０
０の斜視図である。本実施の形態に係る再生ヘッドを有
する磁気ヘッドを用いてＨＤＤ等の磁気記録再生装置を
構成することが可能である。図７に示すように、磁気記
録再生装置７００は、磁気記録媒体７０３に情報を記録
再生する磁気ヘッド７０１と、磁気ヘッド７０１を搭載
したアーム７０５と、アーム７０５を駆動する駆動部７
０２と、磁気ヘッド７０１によって磁気記録媒体７０３
から再生された信号および磁気ヘッド７０１によって磁
気記録媒体７０３へ記録する信号を処理する信号処理部
７０４とを備えている。
素子を備えた磁気ヘッドを用いた磁気記録再生装置７０
０の斜視図である。本実施の形態に係る再生ヘッドを有
する磁気ヘッドを用いてＨＤＤ等の磁気記録再生装置を
構成することが可能である。図７に示すように、磁気記
録再生装置７００は、磁気記録媒体７０３に情報を記録
再生する磁気ヘッド７０１と、磁気ヘッド７０１を搭載
したアーム７０５と、アーム７０５を駆動する駆動部７
０２と、磁気ヘッド７０１によって磁気記録媒体７０３
から再生された信号および磁気ヘッド７０１によって磁
気記録媒体７０３へ記録する信号を処理する信号処理部
７０４とを備えている。
【００７７】駆動部７０２は、磁気記録媒体７０３上の
所定の位置に磁気ヘッド７０１を位置決めするようにア
ーム７０５を駆動する。再生動作においては、磁気ヘッ
ド７０１は、磁気記録媒体７０３に記録された信号を読
み出す。信号処理部７０４は、磁気ヘッド７０１によっ
て磁気記録媒体７０３から読み出された信号を再生処理
する。記録動作においては、信号処理部７０４は磁気記
録媒体７０３に記録すべき信号を記録処理する。磁気ヘ
ッド７０１は、信号処理部７０４によって記録処理され
た信号を磁気記録媒体７０３に記録する。このように本
実施の形態によれば、熱的安定性に優れた再生ヘッドを
有する磁気ヘッドを用いた磁気記録再生装置を構成する
ことができる。
所定の位置に磁気ヘッド７０１を位置決めするようにア
ーム７０５を駆動する。再生動作においては、磁気ヘッ
ド７０１は、磁気記録媒体７０３に記録された信号を読
み出す。信号処理部７０４は、磁気ヘッド７０１によっ
て磁気記録媒体７０３から読み出された信号を再生処理
する。記録動作においては、信号処理部７０４は磁気記
録媒体７０３に記録すべき信号を記録処理する。磁気ヘ
ッド７０１は、信号処理部７０４によって記録処理され
た信号を磁気記録媒体７０３に記録する。このように本
実施の形態によれば、熱的安定性に優れた再生ヘッドを
有する磁気ヘッドを用いた磁気記録再生装置を構成する
ことができる。
【００７８】更に本実施の形態に係る磁気抵抗効果素子
を用い、これに磁界を発生するワード線と磁気抵抗効果
素子の抵抗を読みとるセンス線とを設け図８および図９
に示すような構成とすれば、メモリー素子を得ることが
できる。
を用い、これに磁界を発生するワード線と磁気抵抗効果
素子の抵抗を読みとるセンス線とを設け図８および図９
に示すような構成とすれば、メモリー素子を得ることが
できる。
【００７９】図８は、本実施の形態に係る磁気抵抗効果
素子８０１をＧＭＲとして用いたメモリー素子８００の
構成図である。メモリー素子８００は、ＧＭＲとしての
磁気抵抗効果素子８０１を備えている。この磁気抵抗効
果素子８０１の左右には磁気抵抗効果素子８０１に記録
された情報を読み出すためのセンス線８０２が接続され
ている。メモリー素子８００には、磁気抵抗効果素子８
０１に情報を書き込むための２本のワード線８０３およ
び８０４が設けられている。
素子８０１をＧＭＲとして用いたメモリー素子８００の
構成図である。メモリー素子８００は、ＧＭＲとしての
磁気抵抗効果素子８０１を備えている。この磁気抵抗効
果素子８０１の左右には磁気抵抗効果素子８０１に記録
された情報を読み出すためのセンス線８０２が接続され
ている。メモリー素子８００には、磁気抵抗効果素子８
０１に情報を書き込むための２本のワード線８０３およ
び８０４が設けられている。
【００８０】このメモリー素子８００を複数個マトリッ
クス状に配列すると、二つのワード線８０３および８０
４からの合成磁界により複数個の磁気抵抗効果素子８０
１のうちの一つの磁気抵抗効果素子を選択して情報を書
き込むことが可能である。電流の流れる方向はワード線
８０３では紙面に垂直方向で、ワード線８０４では紙面
内の左右の方向である。
クス状に配列すると、二つのワード線８０３および８０
４からの合成磁界により複数個の磁気抵抗効果素子８０
１のうちの一つの磁気抵抗効果素子を選択して情報を書
き込むことが可能である。電流の流れる方向はワード線
８０３では紙面に垂直方向で、ワード線８０４では紙面
内の左右の方向である。
【００８１】図９は、本実施の形態に係る磁気抵抗効果
素子９０１をＴＭＲとして用いたメモリー素子９００の
構成図である。メモリー素子９００は、ＴＭＲとしての
磁気抵抗効果素子９０１を備えている。メモリー素子９
００には、磁気抵抗効果素子９０１に情報を書き込むた
めのワード線９０３が設けられている。磁気抵抗効果素
子９０１の上下には、センス線９０２とセンス線と兼用
のワード線９０４とが接続されている。
素子９０１をＴＭＲとして用いたメモリー素子９００の
構成図である。メモリー素子９００は、ＴＭＲとしての
磁気抵抗効果素子９０１を備えている。メモリー素子９
００には、磁気抵抗効果素子９０１に情報を書き込むた
めのワード線９０３が設けられている。磁気抵抗効果素
子９０１の上下には、センス線９０２とセンス線と兼用
のワード線９０４とが接続されている。
【００８２】これらメモリー素子９００を複数個マトリ
ックス状に配列すると、ワード線９０３とセンス線と兼
用のワード線９０４との合成磁界により複数個の磁気抵
抗効果素子９０１のうちの一つの磁気抵抗効果素子を選
択して情報を書き込むことが可能である。電流の流れる
方向はワード線９０３では紙面に垂直方向で、センス線
と兼用のワード線９０４では紙面内の左右の方向であ
る。
ックス状に配列すると、ワード線９０３とセンス線と兼
用のワード線９０４との合成磁界により複数個の磁気抵
抗効果素子９０１のうちの一つの磁気抵抗効果素子を選
択して情報を書き込むことが可能である。電流の流れる
方向はワード線９０３では紙面に垂直方向で、センス線
と兼用のワード線９０４では紙面内の左右の方向であ
る。
【００８３】図８に示すメモリ素子８００と図９に示す
メモリー素子９００との異なる点は、各メモリー素子を
複数個マトリックス状に配列した場合、図８のメモリ素
子８００においては各メモリー素子を直列にセンス線８
０２が繋ぐのに対して、図９のメモリー素子９００にお
いては各メモリー素子を並列にセンス線９０２が繋ぐ点
である。
メモリー素子９００との異なる点は、各メモリー素子を
複数個マトリックス状に配列した場合、図８のメモリ素
子８００においては各メモリー素子を直列にセンス線８
０２が繋ぐのに対して、図９のメモリー素子９００にお
いては各メモリー素子を並列にセンス線９０２が繋ぐ点
である。
【００８４】これらのメモリー素子８００および９００
においては、ワード線８０３および８０４ならびにワー
ド線９０３およびセンス線兼ワード線９０４に電流を流
して磁界を発生させ、この磁界により磁気抵抗効果素子
８０１および９０１にそれぞれ含まれる自由層の磁化を
反転させて情報の記録を行う。情報の読み出しはセンス
線８０２ならびにセンス線９０２およびセンス線兼ワー
ド線９０４を用いて、磁気抵抗効果素子８０１および９
０１にそれぞれ含まれる自由層の磁化方向と固定層の磁
化方向とが平行の場合は素子の抵抗が低く、反平行の場
合は素子の抵抗が高いことよりその磁気抵抗効果素子の
メモリー状態を読み取る。
においては、ワード線８０３および８０４ならびにワー
ド線９０３およびセンス線兼ワード線９０４に電流を流
して磁界を発生させ、この磁界により磁気抵抗効果素子
８０１および９０１にそれぞれ含まれる自由層の磁化を
反転させて情報の記録を行う。情報の読み出しはセンス
線８０２ならびにセンス線９０２およびセンス線兼ワー
ド線９０４を用いて、磁気抵抗効果素子８０１および９
０１にそれぞれ含まれる自由層の磁化方向と固定層の磁
化方向とが平行の場合は素子の抵抗が低く、反平行の場
合は素子の抵抗が高いことよりその磁気抵抗効果素子の
メモリー状態を読み取る。
【００８５】このメモリー素子８００および９００は磁
気メモリーであるので半導体メモリーのＤＲＡＭとは異
なり不揮発性であり、半導体のフラッシュメモリーとは
異なり、書き込み／読み出し回数が原理的には無限回で
かつ書き込み／消去時間もｎｓのオーダーで早く、非破
壊読み出しが可能であることがその特徴である。
気メモリーであるので半導体メモリーのＤＲＡＭとは異
なり不揮発性であり、半導体のフラッシュメモリーとは
異なり、書き込み／読み出し回数が原理的には無限回で
かつ書き込み／消去時間もｎｓのオーダーで早く、非破
壊読み出しが可能であることがその特徴である。
【００８６】なお以上は１ビットのメモリ素子について
の動作原理の説明であるが、実際のメモリー素子を構成
する場合はこれらのメモリ素子をマトリックス状に配置
する必要がある。その場合は各メモリ素子、例えば
（Ｎ、Ｍ）番地のメモリ素子上で直交する２本のワード
線により磁界を発生してその合成磁界により情報の書き
込みを行う。情報の読み出しは（Ｎ、Ｍ）番地に接続さ
れた素子の抵抗の大小を読みとることにより行われる。
の動作原理の説明であるが、実際のメモリー素子を構成
する場合はこれらのメモリ素子をマトリックス状に配置
する必要がある。その場合は各メモリ素子、例えば
（Ｎ、Ｍ）番地のメモリ素子上で直交する２本のワード
線により磁界を発生してその合成磁界により情報の書き
込みを行う。情報の読み出しは（Ｎ、Ｍ）番地に接続さ
れた素子の抵抗の大小を読みとることにより行われる。
【００８７】
【実施例】（実施例１）基板にＳｉ、ターゲットにＣ
ｒ、Ｐｔ、ＣｏＰｔ、Ｉｒ、ＣｏＦｅ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎ
ｉＦｅを用いてスパッタ法を用いて図１に示すような磁
気抵抗効果素子１００を作成した。まずＳｉ基板上に下
部電極用として厚さ５０ｎｍのＣｕ／Ｐｔ／Ｃｒ膜を成
膜し、この上に以下の構成の磁気抵抗効果素子を作成し
た。 実施例試料１：ＣｏＰｔ（２５）／ＣｏＦｅ（３）／Ｉ
ｒＯ（０．８）／ＣｏＦｅ（３）／ＡｌＯ（１．４）／
ＣｏＦｅ（１）／ＮｉＦｅ（３） ただし（）内は膜厚を示し、単位はｎｍである。またＩ
ｒＯとＡｌＯ膜はＩｒとＡｌを成膜後、自然酸化により
形成した。
ｒ、Ｐｔ、ＣｏＰｔ、Ｉｒ、ＣｏＦｅ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎ
ｉＦｅを用いてスパッタ法を用いて図１に示すような磁
気抵抗効果素子１００を作成した。まずＳｉ基板上に下
部電極用として厚さ５０ｎｍのＣｕ／Ｐｔ／Ｃｒ膜を成
膜し、この上に以下の構成の磁気抵抗効果素子を作成し
た。 実施例試料１：ＣｏＰｔ（２５）／ＣｏＦｅ（３）／Ｉ
ｒＯ（０．８）／ＣｏＦｅ（３）／ＡｌＯ（１．４）／
ＣｏＦｅ（１）／ＮｉＦｅ（３） ただし（）内は膜厚を示し、単位はｎｍである。またＩ
ｒＯとＡｌＯ膜はＩｒとＡｌを成膜後、自然酸化により
形成した。
【００８８】実施例試料１において、ＣｏＰｔおよびＣ
ｏＦｅは、図１に示す磁性膜１０６に対応する。ＩｒＯ
は交換結合用非磁性膜１０４に対応し、ＣｏＦｅは磁性
膜１０５に対応し、ＡｌＯは、非磁性層１０３に対応す
る。ＣｏＦｅおよびＮｉＦｅは、自由層１０１に対応す
る。
ｏＦｅは、図１に示す磁性膜１０６に対応する。ＩｒＯ
は交換結合用非磁性膜１０４に対応し、ＣｏＦｅは磁性
膜１０５に対応し、ＡｌＯは、非磁性層１０３に対応す
る。ＣｏＦｅおよびＮｉＦｅは、自由層１０１に対応す
る。
【００８９】実施例試料１の膜をホトリソグラフィーを
用いて幅１μｍ×１μｍの磁気抵抗効果素子とし、周囲
をＡｌＯで絶縁した後スルーホールを開けて、この上に
厚さ５０ｎｍのＣｕ／Ｐｔ膜を成膜して上部電極とし
た。この様にして作製した磁気抵抗効果素子を４００℃
まで熱処理し、室温で磁界を５００Ｏｅ印加して磁気抵
抗変化率（以下ＭＲ比と呼ぶ）を測定した。結果を（表
１）に示す。
用いて幅１μｍ×１μｍの磁気抵抗効果素子とし、周囲
をＡｌＯで絶縁した後スルーホールを開けて、この上に
厚さ５０ｎｍのＣｕ／Ｐｔ膜を成膜して上部電極とし
た。この様にして作製した磁気抵抗効果素子を４００℃
まで熱処理し、室温で磁界を５００Ｏｅ印加して磁気抵
抗変化率（以下ＭＲ比と呼ぶ）を測定した。結果を（表
１）に示す。
【００９０】
【表１】
この様に本発明の磁気抵抗効果素子１００は極めて熱的
安定性に優れていることがわかった。
安定性に優れていることがわかった。
【００９１】（実施例２）基板にＳｉ、ターゲットにＰ
ｔ、Ｒｕ、ＰｔＭｎ、ＣｏＦｅ、Ｃｕ、Ａｌ、ＮｉＦ
ｅ、ＮｉＦｅＣｒを用いてスパッタ法を用いて図２に示
すような磁気抵抗効果素子２００を作成した。まずＳｉ
基板上に下部電極用として厚さ５０ｎｍのＣｕ／Ｐｔ膜
を成膜し、この上に以下の構成の磁気抵抗効果素子を作
成した。 実施例試料２：ＰｔＭｎ（２５）／ＣｏＦｅ（３）／Ｒ
ｕＯ（０．８）／ＣｏＦｅ（３）／ＡｌＯ（１．４）／
ＣｏＦｅ（１）／ＮｉＦｅ（４）又ＰｔＭｎの下地膜と
してＮｉＦｅＣｒを用いたものも作成した。 実施例試料２Ａ：ＮｉＦｅＣｒ（４）／ＰｔＭｎ（２
５）／ＣｏＦｅ（３）／ＲｕＯ（０．８）／ＣｏＦｅ
（３）／ＡｌＯ（１．４）／ＣｏＦｅ（１）／ＮｉＦｅ
（４） 比較のため従来構成の下記の試料も作成した。 従来例試料Ａ：ＰｔＭｎ（２５）／ＣｏＦｅ（６）／Ａ
ｌＯ（１．２）／ＣｏＦｅ（１）／ＮｉＦｅ（４） 実施例試料２において、ＰｔＭｎは、図２に示す反強磁
性膜２０１に対応する。ＣｏＦｅは磁性膜１０６に対応
し、ＲｕＯは交換結合用非磁性膜１０４に対応する。Ｃ
ｏＦｅは磁性膜１０５に対応し、ＡｌＯは非磁性層１０
３に対応する。ＣｏＦｅおよびＮｉＦｅは、自由層１０
１に対応する。実施例試料２Ａにおいて、ＮｉＦｅＣｒ
は、下地膜２０１Ａに対応する。その他は実施例試料２
と同様である。
ｔ、Ｒｕ、ＰｔＭｎ、ＣｏＦｅ、Ｃｕ、Ａｌ、ＮｉＦ
ｅ、ＮｉＦｅＣｒを用いてスパッタ法を用いて図２に示
すような磁気抵抗効果素子２００を作成した。まずＳｉ
基板上に下部電極用として厚さ５０ｎｍのＣｕ／Ｐｔ膜
を成膜し、この上に以下の構成の磁気抵抗効果素子を作
成した。 実施例試料２：ＰｔＭｎ（２５）／ＣｏＦｅ（３）／Ｒ
ｕＯ（０．８）／ＣｏＦｅ（３）／ＡｌＯ（１．４）／
ＣｏＦｅ（１）／ＮｉＦｅ（４）又ＰｔＭｎの下地膜と
してＮｉＦｅＣｒを用いたものも作成した。 実施例試料２Ａ：ＮｉＦｅＣｒ（４）／ＰｔＭｎ（２
５）／ＣｏＦｅ（３）／ＲｕＯ（０．８）／ＣｏＦｅ
（３）／ＡｌＯ（１．４）／ＣｏＦｅ（１）／ＮｉＦｅ
（４） 比較のため従来構成の下記の試料も作成した。 従来例試料Ａ：ＰｔＭｎ（２５）／ＣｏＦｅ（６）／Ａ
ｌＯ（１．２）／ＣｏＦｅ（１）／ＮｉＦｅ（４） 実施例試料２において、ＰｔＭｎは、図２に示す反強磁
性膜２０１に対応する。ＣｏＦｅは磁性膜１０６に対応
し、ＲｕＯは交換結合用非磁性膜１０４に対応する。Ｃ
ｏＦｅは磁性膜１０５に対応し、ＡｌＯは非磁性層１０
３に対応する。ＣｏＦｅおよびＮｉＦｅは、自由層１０
１に対応する。実施例試料２Ａにおいて、ＮｉＦｅＣｒ
は、下地膜２０１Ａに対応する。その他は実施例試料２
と同様である。
【００９２】ただしＲｕＯ膜とＡｌＯ膜はＲｕとＡｌを
成膜後自然酸化して形成した。これら試料を２８０℃で
２時間熱磁界中処理した後、実施例試料２及び従来例試
料Ａの膜をホトリソグラフィーを用いて幅１μｍ×１μ
ｍの磁気抵抗効果素子とし、周囲をＡｌＯで絶縁した後
スルーホールを開けて、この上に厚さ５０ｎｍのＣｕ／
Ｐｔ膜を成膜して上部電極とした。この様にして作製し
た磁気抵抗効果素子を４００℃まで熱処理し、室温で磁
界を５００Ｏｅ印可して磁気抵抗変化率（以下ＭＲ比と
呼ぶ）を測定した。結果を（表２）に示す。
成膜後自然酸化して形成した。これら試料を２８０℃で
２時間熱磁界中処理した後、実施例試料２及び従来例試
料Ａの膜をホトリソグラフィーを用いて幅１μｍ×１μ
ｍの磁気抵抗効果素子とし、周囲をＡｌＯで絶縁した後
スルーホールを開けて、この上に厚さ５０ｎｍのＣｕ／
Ｐｔ膜を成膜して上部電極とした。この様にして作製し
た磁気抵抗効果素子を４００℃まで熱処理し、室温で磁
界を５００Ｏｅ印可して磁気抵抗変化率（以下ＭＲ比と
呼ぶ）を測定した。結果を（表２）に示す。
【００９３】
【表２】
この様に本発明の磁気抵抗効果素子２００は従来の素子
と比較して熱的安定性に優れていることがわかった。
と比較して熱的安定性に優れていることがわかった。
【００９４】（実施例３）基板にＳｉ、ターゲットにＴ
ａ、ＮｉＦｅＣｒ、ＲｕＯ２、ＰｔＭｎ、ＣｏＦｅ、Ｃ
ｕ、ＣｏＦｅＢを用い、スパッタ法を用いて図２に示す
ような磁気抵抗効果素子２００を作成した。まずＳｉ基
板上に厚さ６ｎｍのＴａ／ＮｉＦｅＣｒ膜を成膜し、こ
の上に以下の構成の磁気抵抗効果素子を作成した。 実施例試料３：ＰｔＭｎ（１５）／ＣｏＦｅ（２）／Ｒ
ｕＯ（０．８）／ＣｏＦｅ（２）／Ｃｕ（２．４）／Ｃ
ｏＦｅ（２）／Ｃｕ（１）／Ｔａ（３） 実施例試料３Ａ：ＰｔＭｎ（１５）／ＣｏＦｅＢ（１）
／ＣｏＦｅ（１．５）／ＲｕＯ（０．８）／ＣｏＦｅ
（２）／Ｃｕ（２．４）／ＣｏＦｅ（２）／Ｃｕ（１）
／Ｔａ（３） （ただしＲｕＯ膜とはＲｕの酸化膜を示すものでありＲ
ｕとＯの比が１：１を意味するものではない。上述した
のＩｒＯ、 ＡｌＯも同様である。）比較のため従来構
成の下記の試料も作成した。 従来例試料Ｂ：ＰｔＭｎ（１５）／ＣｏＦｅ（４）／Ｃ
ｕ（２．４）／ＣｏＦｅ（２）／Ｃｕ（１）／Ｔａ
（３） 実施例試料３において、ＰｔＭｎは、図２に示す反強磁
性膜２０１に対応する。ＣｏＦｅは磁性膜１０６に対応
し、ＲｕＯは交換結合用非磁性膜１０４に対応する。Ｃ
ｏＦｅは磁性膜１０５に対応する。Ｃｕは、非磁性層１
０３に対応する。ＣｏＦｅは、自由層１０１に対応す
る。ＣｕおよびＴａは、図示しないキャップ膜である。
実施例試料３Ａにおいて、ＣｏＦｅＢおよびＣｏＦｅ
は、磁性膜１０６に対応する。その他は、実施例試料３
と同様である。
ａ、ＮｉＦｅＣｒ、ＲｕＯ２、ＰｔＭｎ、ＣｏＦｅ、Ｃ
ｕ、ＣｏＦｅＢを用い、スパッタ法を用いて図２に示す
ような磁気抵抗効果素子２００を作成した。まずＳｉ基
板上に厚さ６ｎｍのＴａ／ＮｉＦｅＣｒ膜を成膜し、こ
の上に以下の構成の磁気抵抗効果素子を作成した。 実施例試料３：ＰｔＭｎ（１５）／ＣｏＦｅ（２）／Ｒ
ｕＯ（０．８）／ＣｏＦｅ（２）／Ｃｕ（２．４）／Ｃ
ｏＦｅ（２）／Ｃｕ（１）／Ｔａ（３） 実施例試料３Ａ：ＰｔＭｎ（１５）／ＣｏＦｅＢ（１）
／ＣｏＦｅ（１．５）／ＲｕＯ（０．８）／ＣｏＦｅ
（２）／Ｃｕ（２．４）／ＣｏＦｅ（２）／Ｃｕ（１）
／Ｔａ（３） （ただしＲｕＯ膜とはＲｕの酸化膜を示すものでありＲ
ｕとＯの比が１：１を意味するものではない。上述した
のＩｒＯ、 ＡｌＯも同様である。）比較のため従来構
成の下記の試料も作成した。 従来例試料Ｂ：ＰｔＭｎ（１５）／ＣｏＦｅ（４）／Ｃ
ｕ（２．４）／ＣｏＦｅ（２）／Ｃｕ（１）／Ｔａ
（３） 実施例試料３において、ＰｔＭｎは、図２に示す反強磁
性膜２０１に対応する。ＣｏＦｅは磁性膜１０６に対応
し、ＲｕＯは交換結合用非磁性膜１０４に対応する。Ｃ
ｏＦｅは磁性膜１０５に対応する。Ｃｕは、非磁性層１
０３に対応する。ＣｏＦｅは、自由層１０１に対応す
る。ＣｕおよびＴａは、図示しないキャップ膜である。
実施例試料３Ａにおいて、ＣｏＦｅＢおよびＣｏＦｅ
は、磁性膜１０６に対応する。その他は、実施例試料３
と同様である。
【００９５】これら試料を２８０℃で２時間熱磁界中処
理した後、実施例試料３及び従来例試料Ｂの膜をホトリ
ソグラフィーを用いて幅０．５μｍ×１μｍの形状にし
て電極を付け磁気抵抗効果素子を作製した。これら磁気
抵抗効果素子のＭＲ比を室温で測定し、その自由層の保
磁力Ｈｃを調べた。結果を以下に示す。 実施例試料３ 実施例試料３Ａ 従来例試料Ｂ Ｈｃ（Ｏｅ） ６ １ ９ この様に固定層１０２の磁性膜１０６にＣｏＦｅＢを用
いたものは自由層１０１の軟磁気特性が大幅に改善され
ることがわかった。次に磁気抵抗効果素子を４００℃ま
で熱処理し、室温で磁界を５００Ｏｅ印可して磁気抵抗
変化率（以下ＭＲ比と呼ぶ）を測定した。結果を（表
３）に示す。
理した後、実施例試料３及び従来例試料Ｂの膜をホトリ
ソグラフィーを用いて幅０．５μｍ×１μｍの形状にし
て電極を付け磁気抵抗効果素子を作製した。これら磁気
抵抗効果素子のＭＲ比を室温で測定し、その自由層の保
磁力Ｈｃを調べた。結果を以下に示す。 実施例試料３ 実施例試料３Ａ 従来例試料Ｂ Ｈｃ（Ｏｅ） ６ １ ９ この様に固定層１０２の磁性膜１０６にＣｏＦｅＢを用
いたものは自由層１０１の軟磁気特性が大幅に改善され
ることがわかった。次に磁気抵抗効果素子を４００℃ま
で熱処理し、室温で磁界を５００Ｏｅ印可して磁気抵抗
変化率（以下ＭＲ比と呼ぶ）を測定した。結果を（表
３）に示す。
【００９６】
【表３】
この様に本発明の磁気抵抗効果素子は従来の素子と比較
して熱的安定性に優れていることがわかった。
して熱的安定性に優れていることがわかった。
【００９７】（実施例４）基板にＳｉ、ターゲットにＰ
ｔ、ＰｔＭｎ、ＣｏＦｅ、Ｒｕ、Ａｌ、Ｃｕ、ＮｉＦ
ｅ、ＮｉＦｅＣｒを用いてスパッタ法を用いて図３に示
すような磁気抵抗効果素子３００を作成した。まずＳｉ
基板上に下部電極用として厚さ５０ｎｍのＣｕ／Ｐｔ膜
を成膜し、この上に以下の構成の磁気抵抗効果素子を作
成した。 実施例試料４：ＰｔＭｎ（２５）／ＣｏＦｅ（３）／Ｒ
ｕＯ（０．８）／ＣｏＦｅ（３）／ＡｌＯ（１．４）／
ＮｉＦｅ（３）／ＲｕＯ（０．８）／ＮｉＦｅ（２） 更にＮｉＦｅＣｒを下地膜として有するものも作成し
た。 実施例試料４Ａ：ＮｉＦｅＣｒ（４）／ＰｔＭｎ（２
５）／ＣｏＦｅ（３）／ＲｕＯ（０．８）／ＣｏＦｅ
（３）／ＡｌＯ（１．４）／ＮｉＦｅ（３）／ＲｕＯ
（０．８）／ＮｉＦｅ（２） 又比較のため従来構成の以下の試料も作製した。 従来例試料Ｃ：ＰｔＭｎ（２５）／ＣｏＦｅ（３）／Ｒ
ｕ （０．７）／ＣｏＦｅ（３）／ＡｌＯ（１．４）／
ＮｉＦｅ（５） 実施例試料４において、ＰｔＭｎは図３に示す反強磁性
膜２０１に対応する。ＣｏＦｅは磁性膜１０６に対応
し、ＲｕＯは交換結合用非磁性膜１０４に対応する。Ｃ
ｏＦｅは磁性膜１０５に対応し、ＡｌＯは非磁性層１０
３に対応し、ＮｉＦｅは磁性膜３０４に対応し、ＲｕＯ
は交換結合用非磁性膜３０２に対応し、ＮｉＦｅは磁性
膜３０３に対応する。実施例試料４Ａにおいて、ＮｉＦ
ｅＣｒは下地膜２０１Ａに対応する。
ｔ、ＰｔＭｎ、ＣｏＦｅ、Ｒｕ、Ａｌ、Ｃｕ、ＮｉＦ
ｅ、ＮｉＦｅＣｒを用いてスパッタ法を用いて図３に示
すような磁気抵抗効果素子３００を作成した。まずＳｉ
基板上に下部電極用として厚さ５０ｎｍのＣｕ／Ｐｔ膜
を成膜し、この上に以下の構成の磁気抵抗効果素子を作
成した。 実施例試料４：ＰｔＭｎ（２５）／ＣｏＦｅ（３）／Ｒ
ｕＯ（０．８）／ＣｏＦｅ（３）／ＡｌＯ（１．４）／
ＮｉＦｅ（３）／ＲｕＯ（０．８）／ＮｉＦｅ（２） 更にＮｉＦｅＣｒを下地膜として有するものも作成し
た。 実施例試料４Ａ：ＮｉＦｅＣｒ（４）／ＰｔＭｎ（２
５）／ＣｏＦｅ（３）／ＲｕＯ（０．８）／ＣｏＦｅ
（３）／ＡｌＯ（１．４）／ＮｉＦｅ（３）／ＲｕＯ
（０．８）／ＮｉＦｅ（２） 又比較のため従来構成の以下の試料も作製した。 従来例試料Ｃ：ＰｔＭｎ（２５）／ＣｏＦｅ（３）／Ｒ
ｕ （０．７）／ＣｏＦｅ（３）／ＡｌＯ（１．４）／
ＮｉＦｅ（５） 実施例試料４において、ＰｔＭｎは図３に示す反強磁性
膜２０１に対応する。ＣｏＦｅは磁性膜１０６に対応
し、ＲｕＯは交換結合用非磁性膜１０４に対応する。Ｃ
ｏＦｅは磁性膜１０５に対応し、ＡｌＯは非磁性層１０
３に対応し、ＮｉＦｅは磁性膜３０４に対応し、ＲｕＯ
は交換結合用非磁性膜３０２に対応し、ＮｉＦｅは磁性
膜３０３に対応する。実施例試料４Ａにおいて、ＮｉＦ
ｅＣｒは下地膜２０１Ａに対応する。
【００９８】これら試料を２８０℃で２時間熱磁界中処
理した後、実施例試料４と従来例試料Ｃの膜をホトリソ
グラフィーを用いて幅０．２μｍ×０．３μｍの磁気抵
抗効果素子とし、周囲をＡｌＯで絶縁した後スルーホー
ルを開けて、この上に厚さ５０ｎｍのＣｕ／Ｐｔ膜を成
膜して上部電極とした。この様にして作製した磁気抵抗
効果素子を４００℃まで熱処理し、室温で磁界を５００
Ｏｅ印可して磁気抵抗変化率（以下ＭＲ比と呼ぶ）を測
定した。結果を（表４）に示す。
理した後、実施例試料４と従来例試料Ｃの膜をホトリソ
グラフィーを用いて幅０．２μｍ×０．３μｍの磁気抵
抗効果素子とし、周囲をＡｌＯで絶縁した後スルーホー
ルを開けて、この上に厚さ５０ｎｍのＣｕ／Ｐｔ膜を成
膜して上部電極とした。この様にして作製した磁気抵抗
効果素子を４００℃まで熱処理し、室温で磁界を５００
Ｏｅ印可して磁気抵抗変化率（以下ＭＲ比と呼ぶ）を測
定した。結果を（表４）に示す。
【００９９】
【表４】
この様に本発明の磁気抵抗効果素子は従来の素子と比較
して熱的安定性に優れていることがわかった。次にＭＲ
比の測定磁界Ｈに対する依存性を調べたところ下記のよ
うな結果が得られた。 Ｈ＝４０Ｏｅ Ｈ＝８０Ｏｅ Ｈ＝１２０Ｏｅ 実施例試料４ ＭＲ＝３９％ ＭＲ＝４０％ ＭＲ＝４１％ 実施例試料４Ａ ＭＲ＝３９％ ＭＲ＝４1％ ＭＲ＝４2％ 従来例試料Ｃ ＭＲ＝４％ ＭＲ＝２８％ ＭＲ＝３９％ この結果からわかるように本発明の磁気抵抗効果素子３
００は自由層３０１が非磁性層３０２を介して反強磁性
的に交換結合したものとなっており、自由層３０１のＮ
ｉＦｅ膜の外部磁界に対する実効的な膜厚は１ｎｍと考
えて良いので弱磁界でも十分大きなＭＲ比を示す。これ
に対して従来例試料ＣのＮｉＦｅの膜厚は５ｎｍである
ため、素子サイズがこの様に小さくなると反磁界が大き
くなり、測定磁界が小さくなると自由層の磁化回転が困
難となるため弱磁界では大きなＭＲ比が得られないと考
えられる。更にこれら磁気抵抗効果素子のＭＲ曲線の非
対称性を調べたところ、実施例試料４及び４Ａは殆ど非
対称性が見られなかったが、実施例試料来例試料Ｃは僅
かな非対称性が見られた。
して熱的安定性に優れていることがわかった。次にＭＲ
比の測定磁界Ｈに対する依存性を調べたところ下記のよ
うな結果が得られた。 Ｈ＝４０Ｏｅ Ｈ＝８０Ｏｅ Ｈ＝１２０Ｏｅ 実施例試料４ ＭＲ＝３９％ ＭＲ＝４０％ ＭＲ＝４１％ 実施例試料４Ａ ＭＲ＝３９％ ＭＲ＝４1％ ＭＲ＝４2％ 従来例試料Ｃ ＭＲ＝４％ ＭＲ＝２８％ ＭＲ＝３９％ この結果からわかるように本発明の磁気抵抗効果素子３
００は自由層３０１が非磁性層３０２を介して反強磁性
的に交換結合したものとなっており、自由層３０１のＮ
ｉＦｅ膜の外部磁界に対する実効的な膜厚は１ｎｍと考
えて良いので弱磁界でも十分大きなＭＲ比を示す。これ
に対して従来例試料ＣのＮｉＦｅの膜厚は５ｎｍである
ため、素子サイズがこの様に小さくなると反磁界が大き
くなり、測定磁界が小さくなると自由層の磁化回転が困
難となるため弱磁界では大きなＭＲ比が得られないと考
えられる。更にこれら磁気抵抗効果素子のＭＲ曲線の非
対称性を調べたところ、実施例試料４及び４Ａは殆ど非
対称性が見られなかったが、実施例試料来例試料Ｃは僅
かな非対称性が見られた。
【０１００】（実施例５）基板にＳｉ、ターゲットにＴ
ａ、 ＮｉＦｅＣｒ、 ＲｕＯ２、 ＰｔＭｎ、ＣｏＦ
ｅ、 Ｃｕ、 ＮｉＦｅを用いてスパッタ法を用いて図
３に示すような磁気抵抗効果素子３００を作成した。ま
ずＳｉ基板上に厚さ６ｎｍのＴａ／ＮｉＦｅＣｒ膜を成
膜し、この上に以下の構成の磁気抵抗効果素子を作成し
た。 実施例試料５：ＰｔＭｎ（１５）／ＣｏＦｅ（２）／Ｒ
ｕＯ（０．８）／ＣｏＦｅ（２）／Ｃｕ（２．４）／Ｃ
ｏＦｅ（１）／ＮｉＦｅ（１）／ＲｕＯ（０．８）／Ｎ
ｉＦｅ（１．５）／Ｔａ（３） 比較のため従来構成の下記の試料も作成した。 従来例試料Ｄ：ＰｔＭｎ（１５）／ＣｏＦｅ（２）／Ｒ
ｕ（０．７）／ＣｏＦｅ（２）／Ｃｕ（２．４）／Ｃｏ
Ｆｅ（１）／ＮｉＦｅ（２．５）／Ｔａ（３） 実施例試料５において、ＰｔＭｎは図３に示す反強磁性
膜２０１に対応する。ＣｏＦｅは磁性膜１０６に対応
し、ＲｕＯは交換結合用非磁性膜１０４に対応する。Ｃ
ｏＦｅは磁性膜１０５に対応し、Ｃｕは非磁性層１０３
に対応する。ＣｏＦｅおよびＮｉＦｅは、磁性膜３０４
に対応する。ＲｕＯは、交換結合用非磁性膜３０２に対
応する。ＮｉＦｅは、磁性膜３０３に対応する。Ｔａ
は、図示しないキャップである。
ａ、 ＮｉＦｅＣｒ、 ＲｕＯ２、 ＰｔＭｎ、ＣｏＦ
ｅ、 Ｃｕ、 ＮｉＦｅを用いてスパッタ法を用いて図
３に示すような磁気抵抗効果素子３００を作成した。ま
ずＳｉ基板上に厚さ６ｎｍのＴａ／ＮｉＦｅＣｒ膜を成
膜し、この上に以下の構成の磁気抵抗効果素子を作成し
た。 実施例試料５：ＰｔＭｎ（１５）／ＣｏＦｅ（２）／Ｒ
ｕＯ（０．８）／ＣｏＦｅ（２）／Ｃｕ（２．４）／Ｃ
ｏＦｅ（１）／ＮｉＦｅ（１）／ＲｕＯ（０．８）／Ｎ
ｉＦｅ（１．５）／Ｔａ（３） 比較のため従来構成の下記の試料も作成した。 従来例試料Ｄ：ＰｔＭｎ（１５）／ＣｏＦｅ（２）／Ｒ
ｕ（０．７）／ＣｏＦｅ（２）／Ｃｕ（２．４）／Ｃｏ
Ｆｅ（１）／ＮｉＦｅ（２．５）／Ｔａ（３） 実施例試料５において、ＰｔＭｎは図３に示す反強磁性
膜２０１に対応する。ＣｏＦｅは磁性膜１０６に対応
し、ＲｕＯは交換結合用非磁性膜１０４に対応する。Ｃ
ｏＦｅは磁性膜１０５に対応し、Ｃｕは非磁性層１０３
に対応する。ＣｏＦｅおよびＮｉＦｅは、磁性膜３０４
に対応する。ＲｕＯは、交換結合用非磁性膜３０２に対
応する。ＮｉＦｅは、磁性膜３０３に対応する。Ｔａ
は、図示しないキャップである。
【０１０１】これら試料を２８０℃で２時間熱磁界中処
理した後、実施例試料５及び従来例試料Ｄの膜をホトリ
ソグラフィーを用いて幅０．２μｍ×０．３μｍの形状
にして電極を付け磁気抵抗効果素子を作製した。この様
にして作製した磁気抵抗効果素子を４００℃まで熱処理
し、室温で磁界を５００Ｏｅ印可して磁気抵抗変化率
（以下ＭＲ比と呼ぶ）を測定した。結果を（表５）に示
す。
理した後、実施例試料５及び従来例試料Ｄの膜をホトリ
ソグラフィーを用いて幅０．２μｍ×０．３μｍの形状
にして電極を付け磁気抵抗効果素子を作製した。この様
にして作製した磁気抵抗効果素子を４００℃まで熱処理
し、室温で磁界を５００Ｏｅ印可して磁気抵抗変化率
（以下ＭＲ比と呼ぶ）を測定した。結果を（表５）に示
す。
【０１０２】
【表５】
この様に本発明の磁気抵抗効果素子３００は従来の素子
と比較して熱的安定性に優れていることがわかった。次
にＭＲ比の測定磁界Ｈに対する依存性を調べたところ下
記のような結果が得られた。 Ｈ＝４０Ｏｅ Ｈ＝８０Ｏｅ Ｈ＝１２０Ｏｅ 実施例試料５ ＭＲ＝８％ ＭＲ＝９％ ＭＲ＝９％ 従来例試料Ｄ ＭＲ＝２％ ＭＲ＝６％ ＭＲ＝８％ この様に本発明の素子３００は従来素子に比較して微細
パターン形状での磁界感度が良いことがわかった。
と比較して熱的安定性に優れていることがわかった。次
にＭＲ比の測定磁界Ｈに対する依存性を調べたところ下
記のような結果が得られた。 Ｈ＝４０Ｏｅ Ｈ＝８０Ｏｅ Ｈ＝１２０Ｏｅ 実施例試料５ ＭＲ＝８％ ＭＲ＝９％ ＭＲ＝９％ 従来例試料Ｄ ＭＲ＝２％ ＭＲ＝６％ ＭＲ＝８％ この様に本発明の素子３００は従来素子に比較して微細
パターン形状での磁界感度が良いことがわかった。
【０１０３】（実施例６）実施例３で作製した実施例試
料３と従来例試料ＢのＧＭＲ膜を用いて図５に示した構
造の磁気ヘッド５００を作製した。ヘッド５００の記録
ポール５０７とシールド５０１、５０２にはＮｉＦｅメ
ッキ膜を用いた。再生ヘッド部５０５のＧＭＲ素子のト
ラック幅は０．３μｍ、ＭＲ高さも０．３μｍとした。
作製したヘッドの熱的安定性を調べるために、ヘッド５
００を１５０℃の恒温槽に入れて５ｍＡの電流を流して
５日間保持し、耐熱試験前と後の出力の比較を行った。
その結果実施例試料３を用いたヘッドの出力低下は約１
％であったのに対して、従来例試料Ｂを用いたヘッドの
出力低下は約３３％であった。これより本発明のヘッド
５００が従来のそれに比べて大幅に熱的安定性が改善さ
れていることがわかった。このヘッド５００を用いて、
ヘッドの駆動部、磁気記録媒体ディスク、信号処理部を
有する図７に示すような構成の磁気記録再生装置７００
を２０台作製した。作製した磁気記録再生装置７００の
耐熱試験を１３０℃の恒温槽を用いて行ったが、１台も
劣化するものは無いことがわかった。
料３と従来例試料ＢのＧＭＲ膜を用いて図５に示した構
造の磁気ヘッド５００を作製した。ヘッド５００の記録
ポール５０７とシールド５０１、５０２にはＮｉＦｅメ
ッキ膜を用いた。再生ヘッド部５０５のＧＭＲ素子のト
ラック幅は０．３μｍ、ＭＲ高さも０．３μｍとした。
作製したヘッドの熱的安定性を調べるために、ヘッド５
００を１５０℃の恒温槽に入れて５ｍＡの電流を流して
５日間保持し、耐熱試験前と後の出力の比較を行った。
その結果実施例試料３を用いたヘッドの出力低下は約１
％であったのに対して、従来例試料Ｂを用いたヘッドの
出力低下は約３３％であった。これより本発明のヘッド
５００が従来のそれに比べて大幅に熱的安定性が改善さ
れていることがわかった。このヘッド５００を用いて、
ヘッドの駆動部、磁気記録媒体ディスク、信号処理部を
有する図７に示すような構成の磁気記録再生装置７００
を２０台作製した。作製した磁気記録再生装置７００の
耐熱試験を１３０℃の恒温槽を用いて行ったが、１台も
劣化するものは無いことがわかった。
【０１０４】（実施例７）実施例２及び４で作製した実
施例試料２、２Ａ及び４と従来例試料Ａ及びＢの構成の
ＴＭＲ膜を用いて図６に示した構造の磁気ヘッド６００
を作製した。シールド６０１、６０２にはＮｉＦｅメッ
キ膜を用いた。ただしこの場合はシールドのＮｉＦｅ膜
をＣＭＰ研磨した後、ＴＭＲ膜は実施例とは逆にＮｉＦ
ｅ膜から成膜を始め、最後にＰｔＭｎ膜を成膜し、この
上に電極膜を形成した。再生ヘッド部のＴＭＲ素子の形
状は０．５μｍ×０．５μｍとした。作製したヘッド６
００の熱的安定性を調べるために、ヘッド６００を１５
０℃の恒温槽に入れてＴＭＲ素子に０．２Ｖの電圧を印
加して５日間保持し、耐熱試験前と後の出力の比較を行
った。その結果実施例試料２、２Ａ及び４を用いたヘッ
ドの出力低下は約４％であったのに対して、従来例試料
Ａ及びＢを用いたヘッドの出力低下は約２１％であっ
た。これより本発明のヘッド６００が従来のそれに比べ
て大幅に熱的安定性が改善されていることがわかった。
施例試料２、２Ａ及び４と従来例試料Ａ及びＢの構成の
ＴＭＲ膜を用いて図６に示した構造の磁気ヘッド６００
を作製した。シールド６０１、６０２にはＮｉＦｅメッ
キ膜を用いた。ただしこの場合はシールドのＮｉＦｅ膜
をＣＭＰ研磨した後、ＴＭＲ膜は実施例とは逆にＮｉＦ
ｅ膜から成膜を始め、最後にＰｔＭｎ膜を成膜し、この
上に電極膜を形成した。再生ヘッド部のＴＭＲ素子の形
状は０．５μｍ×０．５μｍとした。作製したヘッド６
００の熱的安定性を調べるために、ヘッド６００を１５
０℃の恒温槽に入れてＴＭＲ素子に０．２Ｖの電圧を印
加して５日間保持し、耐熱試験前と後の出力の比較を行
った。その結果実施例試料２、２Ａ及び４を用いたヘッ
ドの出力低下は約４％であったのに対して、従来例試料
Ａ及びＢを用いたヘッドの出力低下は約２１％であっ
た。これより本発明のヘッド６００が従来のそれに比べ
て大幅に熱的安定性が改善されていることがわかった。
【０１０５】（実施例８）実施例５で作製した実施例試
料５と従来例試料Ｄを用いて図８に示す磁気抵抗効果メ
モリー素子８００を作製した。実施例５で作製した実施
例試料５及び従来例試料Ｄの左右にセンス線８０２を接
続し、この上にＡｌＯ膜を成膜して絶縁した後、Ｃｕよ
り成るワード線８０４を形成し、又この上にＡｌＯ膜を
成膜して絶縁した後、Ｃｕより成るワード線８０３を形
成して図８の様な磁気抵抗効果メモリー素子８００を作
製した。作製したこれらメモリー素子を６４×６４のマ
トリック状に配置して磁気ランダムアクセスメモリー
（ＭＲＡＭ）の試作を行った。このＭＲＡＭを３８０℃
で水素シンター処理した後、ワード線８０３及び８０４
を用いて情報の書き込みと再生を試みた。その結果本発
明の実施例試料５を用いたものは再生信号の確認が出来
たが、従来例試料Ｄを用いたものは再生信号が得られな
かった。
料５と従来例試料Ｄを用いて図８に示す磁気抵抗効果メ
モリー素子８００を作製した。実施例５で作製した実施
例試料５及び従来例試料Ｄの左右にセンス線８０２を接
続し、この上にＡｌＯ膜を成膜して絶縁した後、Ｃｕよ
り成るワード線８０４を形成し、又この上にＡｌＯ膜を
成膜して絶縁した後、Ｃｕより成るワード線８０３を形
成して図８の様な磁気抵抗効果メモリー素子８００を作
製した。作製したこれらメモリー素子を６４×６４のマ
トリック状に配置して磁気ランダムアクセスメモリー
（ＭＲＡＭ）の試作を行った。このＭＲＡＭを３８０℃
で水素シンター処理した後、ワード線８０３及び８０４
を用いて情報の書き込みと再生を試みた。その結果本発
明の実施例試料５を用いたものは再生信号の確認が出来
たが、従来例試料Ｄを用いたものは再生信号が得られな
かった。
【０１０６】（実施例９）実施例４で作製した実施例試
料４及び４Ａと従来例試料Ｃを用いて磁気抵抗効果メモ
リー素子を作製した。実施例４で作製した実施例試料４
及び従来例試料Ｃの下部電極をセンス線兼ワード線９０
４として、又上部電極をセンス線９０２として用い、こ
の上にＡｌＯ膜を成膜して絶縁した後、この上にＣｕよ
り成るワード線９０３を形成し、図９の様な磁気抵抗効
果メモリー素子９００を作製した。得られた素子の抵抗
は約１０ｋΩであった。ワード線９０３と９０４に電流
を流して磁界を発生させ自由層の磁化反転を起こして情
報"１"を記録した。次にワード線９０３と９０４に反対
方向に電流を流し、自由層の磁化反転を起こして情報"
２"を記録した。センス線９０２と９０４の間にバイア
ス電圧を印可してセンス電流を０．０５ｍＡ流し、情
報"１"の状態と情報"２"の状態の素子出力を測定したと
ころ、その差として実施例試料４及び４Ａを用いた素子
で約１５０ｍＶ、従来例試料Ｃを用いた素子でも同様の
高出力が得られた。
料４及び４Ａと従来例試料Ｃを用いて磁気抵抗効果メモ
リー素子を作製した。実施例４で作製した実施例試料４
及び従来例試料Ｃの下部電極をセンス線兼ワード線９０
４として、又上部電極をセンス線９０２として用い、こ
の上にＡｌＯ膜を成膜して絶縁した後、この上にＣｕよ
り成るワード線９０３を形成し、図９の様な磁気抵抗効
果メモリー素子９００を作製した。得られた素子の抵抗
は約１０ｋΩであった。ワード線９０３と９０４に電流
を流して磁界を発生させ自由層の磁化反転を起こして情
報"１"を記録した。次にワード線９０３と９０４に反対
方向に電流を流し、自由層の磁化反転を起こして情報"
２"を記録した。センス線９０２と９０４の間にバイア
ス電圧を印可してセンス電流を０．０５ｍＡ流し、情
報"１"の状態と情報"２"の状態の素子出力を測定したと
ころ、その差として実施例試料４及び４Ａを用いた素子
で約１５０ｍＶ、従来例試料Ｃを用いた素子でも同様の
高出力が得られた。
【０１０７】次にこの素子を６４×６４のマトリックス
状に配置した磁気ランダムアクセスメモリー（ＭＲＡ
Ｍ）の試作を行った。まずスウィッチングトランジスタ
ー（ＳＷ−Ｔｒ）としてＣＭＯＳをマトリックス状に配
置し、ＣＭＰにより平坦化した後、上記のような磁気抵
抗効果メモリー素子を各ＣＭＯＳに対応してマトリック
ス状に設けた。最後に３８０℃で水素シンター処理を行
った。
状に配置した磁気ランダムアクセスメモリー（ＭＲＡ
Ｍ）の試作を行った。まずスウィッチングトランジスタ
ー（ＳＷ−Ｔｒ）としてＣＭＯＳをマトリックス状に配
置し、ＣＭＰにより平坦化した後、上記のような磁気抵
抗効果メモリー素子を各ＣＭＯＳに対応してマトリック
ス状に設けた。最後に３８０℃で水素シンター処理を行
った。
【０１０８】各（Ｎ、Ｍ）番地の素子への情報の記録は
（Ｎ、Ｍ）番地の素子で交差するワード線に電流を流
し、その合成磁界により行った。読み出しはＣＭＯＳの
ＳＷ−Ｔｒにより各素子を選択して各素子の抵抗値と参
照抵抗とを比較する方式で行った。その結果実施例試料
４及び４Ａを用いたＭＲＡＭでは単一メモリー素子の場
合と同様な素子大きな出力が得られたが、従来例試料Ｃ
を用いたＭＲＡＭはまったく出力が得られなかった。こ
れは３８０℃での水素シンター処理に本発明素子は耐え
られるものの、従来素子は耐えられないことに起因する
と考えられる。
（Ｎ、Ｍ）番地の素子で交差するワード線に電流を流
し、その合成磁界により行った。読み出しはＣＭＯＳの
ＳＷ−Ｔｒにより各素子を選択して各素子の抵抗値と参
照抵抗とを比較する方式で行った。その結果実施例試料
４及び４Ａを用いたＭＲＡＭでは単一メモリー素子の場
合と同様な素子大きな出力が得られたが、従来例試料Ｃ
を用いたＭＲＡＭはまったく出力が得られなかった。こ
れは３８０℃での水素シンター処理に本発明素子は耐え
られるものの、従来素子は耐えられないことに起因する
と考えられる。
【０１０９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、熱的安定
性の課題を改善して４００℃の熱処理に対しても安定な
磁気抵抗効果素子、これを用いた磁気ヘッド、磁気記録
装置、及びメモリー素子を提供することができる。
性の課題を改善して４００℃の熱処理に対しても安定な
磁気抵抗効果素子、これを用いた磁気ヘッド、磁気記録
装置、及びメモリー素子を提供することができる。
【図１】本発明の磁気抵抗効果素子の一例を示す図
【図２】本発明の磁気抵抗効果素子の一例を示す図
【図３】本発明の磁気抵抗効果素子の一例を示す図
【図４】本発明の磁気抵抗効果素子の外部磁界に対する
自由層の磁化回転機構を示す図
自由層の磁化回転機構を示す図
【図５】本発明の磁気抵抗効果素子を用いた、シールド
を有する磁気ヘッドの一例を示す図
を有する磁気ヘッドの一例を示す図
【図６】本発明の磁気抵抗効果素子を用いた、ヨークを
有する磁気ヘッドの一例を示す図
有する磁気ヘッドの一例を示す図
【図７】本発明の磁気抵抗効果素子を用いた磁気記録再
生装置の一例を示す図
生装置の一例を示す図
【図８】本発明のＧＭＲ膜を用いたメモリー素子の一例
を示す図
を示す図
【図９】本発明のＴＭＲ膜を用いたメモリー素子の一例
を示す図
を示す図
１００ 磁気抵抗効果素子
１０１ 自由層
１０２ 固定層
１０３ 固定層
１０４ 交換結合用非磁性膜
１０５、１０６ 磁性膜
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
早期審査対象出願
(56)参考文献 特開2001−345493（ＪＰ，Ａ)
特開2001−358380（ＪＰ，Ａ)
特開2000−91667（ＪＰ，Ａ)
特開2000−137906（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−86235（ＪＰ，Ａ)
米国特許5701223（ＵＳ，Ａ)
国際公開99／014760（ＷＯ，Ａ１)
(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
H01L 27/105
Claims (16)
- 【請求項１】 外部磁界により容易に磁化回転する自由
層と、金属膜からなる 非磁性層と、 該非磁性層に対して該自由層と反対側に設けられ外部磁
界により容易には磁化回転しない固定層とを含む磁気抵
抗効果素子であって、 該固定層は、第１交換結合用非磁性膜と、 該第１交換結合用非磁性膜を介して反強磁性的に交換結
合した第１および第２磁性膜とを含み、 該第１交換結合用非磁性膜は、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｅ
のいずれかの酸化物を含む磁気抵抗効果素子。 - 【請求項２】 前記固定層と磁気的に交換結合した反強
磁性膜をさらに含む、請求項１に記載の磁気抵抗効果素
子。 - 【請求項３】 前記自由層は、第２交換結合用非磁性膜
と、 該第２交換結合用非磁性膜を介して反強磁性的に交換結
合した第３および第４磁性膜とを含み、 該第２交換結合用非磁性膜は、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｅ
のいずれかの酸化物を含み、 該第３および第４磁性膜の磁化をＭ１、Ｍ２、膜厚をｔ
１、ｔ２とする時、それぞれの積Ｍ１×ｔ１とＭ２×ｔ
２は実質的に異なる、請求項１記載の磁気抵抗効果素
子。 - 【請求項４】 前記第１乃至第４磁性膜の少なくとも１
つは、Ｃｏを主成分としてＢを含有する、請求項３記載
の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項５】 前記第１および第２磁性膜の少なくとも
１つは、Ｃｏを主成分としてＢを含有する、請求項１記
載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項６】 前記固定層と磁気的に交換結合した反強
磁性膜と、 前記反強磁性膜に対して前記固定層と反対側に設けられ
ＮｉＦｅＣｒを主成分とする下地膜とをさらに含む、請
求項１記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項７】 外部磁界により容易に磁化回転する自由
層と、金属膜からなる 非磁性層と、 該非磁性層に対して該自由層と反対側に設けられ外部磁
界により容易には磁化回転しない固定層とを含む磁気抵
抗効果素子であって、 該自由層は、第１交換結合用非磁性膜と、 該第１交換結合用非磁性膜を介して反強磁性的に交換結
合した第１および第２磁性膜とを含み、 該第１交換結合用非磁性膜は、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｅ
のいずれかの酸化物を含み、 該第１および第２磁性膜の磁化をＭ１、Ｍ２、膜厚をｔ
１、ｔ２とする時、それぞれの積Ｍ１×ｔ１とＭ２×ｔ
２は実質的に異なる磁気抵抗効果素子。 - 【請求項８】 前記固定層と磁気的に交換結合した反強
磁性膜と、 前記反強磁性膜に対して前記固定層と反対側に設けられ
ＮｉＦｅＣｒを主成分とする下地膜とをさらに含む、請
求項７に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項９】 記録媒体からの信号磁界を検知する磁気
ヘッドであって、 磁性体を含む二つのシールド部と、 該二つのシールド部の間のギャップ内に設けられる請求
項１に記載の磁気抵抗効果素子とを備える磁気ヘッド。 - 【請求項１０】 記録媒体からの信号磁界を検知する磁
気ヘッドであって、 磁性体を含む二つのシールド部と、 該二つのシールド部の間のギャップ内に設けられる請求
項７に記載の磁気抵抗効果素子とを備える磁気ヘッド。 - 【請求項１１】 磁性体を含む磁束ガイド部と、 該磁束ガイド部により導かれた信号磁界を検知する請求
項１に記載の磁気抵抗効果素子とを備える磁気ヘッド。 - 【請求項１２】 磁性体を含む磁束ガイド部と、 該磁束ガイド部により導かれた信号磁界を検知する請求
項７に記載の磁気抵抗効果素子とを備える磁気ヘッド。 - 【請求項１３】 磁性体を含む二つのシールド部と、該
二つのシールド部の間のギャップ内に設けられる請求項
１に記載の磁気抵抗効果素子とを備え、記録媒体に信号
を記録する磁気ヘッドと、 該磁気ヘッドを搭載したアームと、 該アームを駆動する駆動部と、 該信号を処理して該磁気ヘッドに供給する信号処理部と
を備える磁気記録装置。 - 【請求項１４】 磁性体を含む二つのシールド部と、該
二つのシールド部の間のギャップ内に設けられる請求項
７に記載の磁気抵抗効果素子とを備え、記録媒体に信号
を記録する磁気ヘッドと、 該磁気ヘッドを搭載したアームと、 該アームを駆動する駆動部と、 該信号を処理して該磁気ヘッドに供給する信号処理部と
を備える磁気記録装置。 - 【請求項１５】 磁性体を含む磁束ガイド部と、該磁束
ガイド部により導かれた信号磁界を検知する請求項１に
記載の磁気抵抗効果素子とを備え、記録媒体に信号を記
録する磁気ヘッドと、 該磁気ヘッドを搭載したアームと、 該アームを駆動する駆動部と、 該信号を処理して該磁気ヘッドに供給する信号処理部と
を備える磁気記録装置。 - 【請求項１６】 磁性体を含む磁束ガイド部と、該磁束
ガイド部により導かれた信号磁界を検知する請求項７に
記載の磁気抵抗効果素子とを備え、記録媒体に信号を記
録する磁気ヘッドと、 該磁気ヘッドを搭載したアームと、 該アームを駆動する駆動部と、 該信号を処理して該磁気ヘッドに供給する信号処理部と
を備える磁気記録装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001234284A JP3468512B2 (ja) | 2000-08-04 | 2001-08-01 | 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、及び磁気記録装置 |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000-237817 | 2000-08-04 | ||
| JP2000237817 | 2000-08-04 | ||
| JP2000-309895 | 2000-10-10 | ||
| JP2000309895 | 2000-10-10 | ||
| JP2001234284A JP3468512B2 (ja) | 2000-08-04 | 2001-08-01 | 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、及び磁気記録装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002190630A JP2002190630A (ja) | 2002-07-05 |
| JP3468512B2 true JP3468512B2 (ja) | 2003-11-17 |
Family
ID=27344274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001234284A Expired - Fee Related JP3468512B2 (ja) | 2000-08-04 | 2001-08-01 | 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、及び磁気記録装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3468512B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4082274B2 (ja) | 2003-05-22 | 2008-04-30 | 株式会社日立製作所 | 磁気センサ及びそれを備える磁気ヘッド |
| JP4128938B2 (ja) | 2003-10-28 | 2008-07-30 | 株式会社日立製作所 | 磁気ヘッド及び磁気記録再生装置 |
| US6925000B2 (en) * | 2003-12-12 | 2005-08-02 | Maglabs, Inc. | Method and apparatus for a high density magnetic random access memory (MRAM) with stackable architecture |
| US7466525B2 (en) | 2004-09-03 | 2008-12-16 | Tdk Corporation | Magnetic sensing element including laminated film composed of half-metal and NiFe alloy as free layer |
| JP4507932B2 (ja) * | 2005-03-23 | 2010-07-21 | ヤマハ株式会社 | 巨大磁気抵抗効果素子を備える磁気センサ |
| JP4970113B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2012-07-04 | 株式会社東芝 | 磁気抵抗素子及び磁気メモリ |
| JP2010219177A (ja) * | 2009-03-16 | 2010-09-30 | Nec Corp | 磁気トンネル接合素子、磁気ランダムアクセスメモリ |
| JP2011027633A (ja) * | 2009-07-28 | 2011-02-10 | Tdk Corp | 磁気センサおよびその製造方法 |
| JP5598575B2 (ja) * | 2013-06-19 | 2014-10-01 | ソニー株式会社 | 磁気抵抗効果素子及び磁気メモリ装置 |
-
2001
- 2001-08-01 JP JP2001234284A patent/JP3468512B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002190630A (ja) | 2002-07-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100436952B1 (ko) | 자기저항 효과 소자, 자기 헤드, 자기 기록 장치, 및메모리 소자 | |
| JP4088641B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリ、磁気ディスク装置、磁気メモリセルおよび電流センサ | |
| JP2771128B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子、これを用いた磁気抵抗効果型ヘッド、メモリー素子、及び増幅素子 | |
| JP3916908B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子、磁気メモリ及び磁気ヘッド | |
| JP2001331913A (ja) | 磁気トンネル接合型読み取りヘッド、その製造方法および磁場検出装置 | |
| JP2007273504A (ja) | 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、磁気記録装置、磁気ランダムアクセスメモリ | |
| JP2001156357A (ja) | 磁気抵抗効果素子および磁気記録素子 | |
| US7719799B2 (en) | Magnetoresistive element, magnetic head and magnetic recording/reproducing apparatus | |
| JP2007299880A (ja) | 磁気抵抗効果素子，および磁気抵抗効果素子の製造方法 | |
| JP2004146688A (ja) | 磁気抵抗効果素子、磁気メモリ、及び磁気ヘッド | |
| JP4690675B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、および磁気記録再生装置 | |
| JP3697369B2 (ja) | 磁気素子、磁気メモリ装置、磁気抵抗効果ヘッド、磁気ヘッドジンバルアッセンブリ、及び磁気記録システム | |
| WO2004068607A1 (ja) | Ｃｐｐ型巨大磁気抵抗素子及びそれを用いた磁気部品並びに磁気装置 | |
| JP3468512B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、及び磁気記録装置 | |
| JP2001156358A (ja) | 磁気抵抗効果素子および磁気メモリ素子 | |
| JP3357649B2 (ja) | 磁気再生ヘッド、磁気ヘッド組立体および磁気ディスク駆動装置 | |
| KR100833260B1 (ko) | 스핀 밸브 구조의 제조방법 | |
| JP2004103806A (ja) | 交換結合膜、スピンバルブ膜、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置 | |
| JPH10177706A (ja) | スピンバルブ型薄膜素子 | |
| JP3524486B2 (ja) | 磁気抵抗素子及び該素子を用いたメモリ素子 | |
| JP3836779B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子及び磁気メモリ | |
| CN100367352C (zh) | 磁阻磁头以及磁记录-复制装置 | |
| US6452762B1 (en) | Magneto-resistive element and production method thereof, magneto-resistive head, and magnetic recording/reproducing apparatus | |
| JP2001076479A (ja) | 磁気メモリ素子 | |
| US6552882B1 (en) | Information reproduction head apparatus and information recording/reproduction system |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20030825 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080905 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080905 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090905 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090905 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100905 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110905 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120905 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130905 Year of fee payment: 10 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |