JP4790448B2 - 磁気抵抗効果素子及びその形成方法 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態の磁気抵抗効果素子の形成方法を用いて形成された磁気センサの構成の一例を示す図である。
図2中点線で示したのは、ソフト層の膜面と磁界印加の角度が20度の場合である。また、図2中実線で示したのは、ソフト層の膜面と磁界印加の角度が45度の場合である。このように、ソフト層に用いられる部材が同一であっても、角度によって、MHカーブ(磁化特性)が異なり、実効的な磁界と磁化の関係を示している。このように、角度によって実効的な磁界に差をつけることができるので、図2中の鎖線にて示すように、一点鎖線上に磁界を設定することが可能となる。
図3中点線で示したのは、ソフト層にパーマロイを用いた場合である。また、図2中実線で示したのは、ソフト層にCo−Feを用いた場合である。このように、ソフト層に用いられる材料を異ならせることで、実効的な磁界に差をつけることができるので、図2中の鎖線にて示すように、一点鎖線上に磁界を設定することが可能となる。なお、この場合には、パーマロイのみ磁化を飽和させることができる。
図4に示す一点鎖線上に磁界を設定した場合、パーマロイおよびCo−Feのどちらの部材においても、この磁界強度においては磁化が飽和することになるが、他のベクトル方向における磁化の流入角度によっては磁化の飽和は起きておらず、磁束が流れやすくなっているので、磁束の流れを変更させる場合には有効である。
図5は、本実施形態の磁気センサ1に用いられるTMR素子の構成を示す図である。
GMR素子としては、図6(a)に示すように、基板41上に、例えば、Mn−Irのような反強磁性層42、Coなどの磁性体層43、Cuなどの非磁性金属層44、Ni−Feのようなフリー磁性層45を積層する。そしてこの順番で積層された各層を、電極部46にて両側から挟持するようにして設け、電流を膜内に流す構成としている。また、図6(b)に示すような縦型GMR素子としてもよく、この場合には、一方の電極部46をフリー磁性層45の上部に配置し、もう一方の電極部46反強磁性層42および磁性体層43の側部に配置して、電流を膜面に垂直に流す構成となっている。
図7は、磁気抵抗効果素子の形成方法を示すフローチャートである。なお、本実施形態においては、基板上に所望の傾斜面が予め形成されていることとする。
図8は、本実施形態の磁気抵抗効果素子を有する磁気センサ6の素子部に、永久磁性体部材を用いた場合の構成を示す図である。図8(a)は、磁気センサ6を上部から見た場合を示す図であり、図8(b)は、磁気センサ6を側部から見た場合を示す図である。なお、ここでは、素子部にGMR素子を用い、このGMR素子には、各層の両側に電極を配置して膜内に電流を流す、いわゆる通常型のGMR素子を用いている。図8(a)に示すように、素子部7Aの両端には引き出し電極薄膜部86が設けられている。
本実施形態のGMR素子は、基板81上に、例えばTaなどの下地層82が設けられ、その上層に、永久磁性体層83が積層される。この永久磁性体層83に用いられる永久磁石材料としてはPt−Fe、Baフェライト等のフェライト磁石、Sm−Co磁石、ネオジム磁石等の薄膜などが適する。永久磁性体層83の上層には、Cu、Alのような非磁性金属などを用いた非磁性金属層84、Fe−Coなどで構成されるソフト層85が積層される。また、各層の両側に引き出し電極薄膜部である電極部86が設けられている。
図11は、磁気センサ6の形成方法を示すフローチャートである。なお、本実施形態においては、基板上に所望の傾斜面が形成されていることとする。
図15は、磁気センサをメサ形状に形成する場合の形成方法を示すフローチャートである。
2A〜2D,7A〜7D 素子部
21,36 ソフト層
22,34 PIN層
23,35 絶縁層
31,41 基板
32,42 反強磁性層
33,43 磁性層
44 非金属磁性層
45 フリー磁性層
46,86 電極部
9 磁界流入補助部材
Claims (6)
- 基板上に形成された傾斜面に配置され、
外部の磁界の方向に応じて磁化方向が変動するソフト層と、
磁性体層と反強磁性体層とを有して磁化方向が固定された磁化固定層と、を備え、
前記ソフト層の磁化方向と前記磁化固定層の磁化方向との相対角度により電気伝導が変化して磁気抵抗効果を生じさせる磁気抵抗効果素子の形成方法であって、
前記磁化固定層を薄膜内に形成する薄膜形成工程と、
前記基板の傾斜面に対して垂直以外の方向に磁場を印加して行う第1のアニール処理により前記磁化固定層の磁化方向を確定する第1の着磁工程と、
前記基板面に対して平行の方向に磁場を印加して行う第2のアニール処理により前記ソフト層の磁化方向を確定する第2の着磁工程と、
を含むことを特徴とする、磁気抵抗効果素子の形成方法。 - 前記ソフト層に、Co−Feを用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の形成方法。
- 前記磁化固定層は、前記磁性層と前記反強磁性層との界面にて交換結合磁界を印加して磁化状態を固定するスピンバルブ構造を有することを特徴とする請求項1又は2記載の磁気抵抗効果素子の形成方法。
- 前記磁気抵抗効果素子は、巨大磁気抵抗効果素子またはトンネル磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の磁気抵抗効果素子の形成方法。
- 前記薄膜形成工程にて形成される前記磁化固定層の膜厚は、1μm以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項記載の磁気抵抗効果素子の形成方法。
- 請求項1から5のいずれか1項記載の磁気抵抗効果素子の形成方法を用いて形成されたことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
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