JP4516954B2 - トンネル型磁気検出素子 - Google Patents
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Description
下から磁化方向が固定される固定磁性層、絶縁障壁層、及び、磁化方向が外部磁界に対して変動するフリー磁性層の順に、あるいは、下から前記フリー磁性層、前記絶縁障壁層、及び、前記固定磁性層の順に積層された積層部分を備える積層体を有し、
前記絶縁障壁層は、Mg−Oで形成され、
前記フリー磁性層は、積層されるNi86at%Fe14at%で形成された第1軟磁性層及び第2軟磁性層と、各軟磁性層間に介在するTaで形成された非磁性金属層と、前記絶縁障壁層側に設けられた前記第1軟磁性層と前記絶縁障壁層との間に位置して、前記第1軟磁性層よりもスピン分極率が高いFe50at%Co50at%で形成されたエンハンス層とで構成され、
各軟磁性層間は磁気的に結合されて、全ての前記軟磁性層は同一方向に磁化されており、
前記第1軟磁性層の平均膜厚は、10Åよりも大きく60Å以下であり、
前記エンハンス層の平均膜厚は、2Å以上30Å以下であり、
前記非磁性金属層の平均膜厚は、1Å以上4Å以下であり、
270℃で3時間40分のアニール処理が施されたものであることを特徴とするものである。
前記反強磁性層3上には固定磁性層4が形成されている。前記固定磁性層4は、下から第1固定磁性層4a、非磁性中間層4b、第2固定磁性層4cの順で積層された積層フェリ構造である。前記反強磁性層3との界面での交換結合磁界(Hex)及び非磁性中間層4bを介した反強磁性的交換結合磁界(RKKY的相互作用)により前記第1固定磁性層4aと第2固定磁性層4cの磁化方向は互いに反平行状態にされる。前記固定磁性層4を積層フェリ構造で形成することにより前記固定磁性層4の磁化を安定した状態にできる。また前記固定磁性層4と反強磁性層3との界面で発生する交換結合磁界を見かけ上大きくすることができる。なお前記第1固定磁性層4a及び第2固定磁性層4cは、夫々、例えば10〜40Å程度で形成され、非磁性中間層4bは8Å〜10Å程度で形成される。
前記フリー磁性層6上にはTa等で形成された保護層7が形成されている。
図2に示すように、前記フリー磁性層6は、下からエンハンス層12、第1軟磁性層13、非磁性金属層14及び第2軟磁性層15の順に積層されている。
前記非磁性金属層14は、前記第1軟磁性層13と前記第2軟磁性層15間が磁気的に結合され、前記第1軟磁性層13と前記第2軟磁性層15とが共に同じ方向に磁化されるように、薄い膜厚で形成される。例えば前記第1軟磁性層13及び前記第2軟磁性層15は共に図示X方向に磁化されている。このとき前記エンハンス層12も図示X方向に磁化されている。
前記第2軟磁性層15の平均膜厚T4は20Å以上60Å以下であることが好ましい。
以上により下地層1から保護層7までが積層された積層体10を形成する。
前記積層体を形成した後、270℃で3時間40分間、アニール処理を行った。
上記の実施例1の積層体から、エンハンス層12を除いたトンネル型磁気検出素子を製造した。
上記の実施例1の積層体から、非磁性金属層14を除いたトンネル型磁気検出素子を製造した。
前記積層体を形成した後、270℃で3時間40分間、アニール処理を行った。
前記積層体を形成した後、270℃で3時間40分間、アニール処理を行った。
上記の実施例3の積層体から、非磁性金属層14を除いたトンネル型磁気検出素子を製造した。そして、エンハンス層12の平均膜厚T1を変化させて、そのときの抵抗変化率(ΔR/R)を測定した。
前記積層体を形成した後、270℃で3時間40分間、アニール処理を行った。
上記の実施例4の積層体から、非磁性金属層14を除いたトンネル型磁気検出素子を製造した。また従来例3では、絶縁障壁層5を形成する際の膜厚を変化させた4種類のトンネル型磁気検出素子を製造した。そして、各トンネル型磁気抵抗効果素子のRAと抵抗変化率(ΔR/R)との関係を調べた。
4 固定磁性層
4a 第1固定磁性層
4b 非磁性中間層
4c 第2固定磁性層
5 絶縁障壁層
6 フリー磁性層
7 保護層
10 積層体
12、27 エンハンス層
13、25 第1軟磁性層
14 非磁性金属層
15 第2軟磁性層
17 下側絶縁障壁層
18 上側絶縁障壁層
22、24 絶縁層
23 ハードバイアス層
Claims (3)
- 下から磁化方向が固定される固定磁性層、絶縁障壁層、及び、磁化方向が外部磁界に対して変動するフリー磁性層の順に、あるいは、下から前記フリー磁性層、前記絶縁障壁層、及び、前記固定磁性層の順に積層された積層部分を備える積層体を有し、
前記絶縁障壁層は、Mg−Oで形成され、
前記フリー磁性層は、積層されるNi86at%Fe14at%で形成された第1軟磁性層及び第2軟磁性層と、各軟磁性層間に介在するTaで形成された非磁性金属層と、前記絶縁障壁層側に設けられた前記第1軟磁性層と前記絶縁障壁層との間に位置して、前記第1軟磁性層よりもスピン分極率が高いFe50at%Co50at%で形成されたエンハンス層とで構成され、
各軟磁性層間は磁気的に結合されて、全ての前記軟磁性層は同一方向に磁化されており、
前記第1軟磁性層の平均膜厚は、10Åよりも大きく60Å以下であり、
前記エンハンス層の平均膜厚は、2Å以上30Å以下であり、
前記非磁性金属層の平均膜厚は、1Å以上4Å以下であり、
270℃で3時間40分のアニール処理が施されたものであることを特徴とするトンネル型磁気検出素子。 - 前記第1軟磁性層の平均膜厚は20Åよりも小さい請求項1記載のトンネル型磁気検出素子。
- 前記エンハンス層の平均膜厚は10Å以上である請求項1又は2に記載のトンネル型磁気検出素子。
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