JPH02266579A - 磁気抵抗効果素子 - Google Patents
磁気抵抗効果素子Info
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- JPH02266579A JPH02266579A JP1087104A JP8710489A JPH02266579A JP H02266579 A JPH02266579 A JP H02266579A JP 1087104 A JP1087104 A JP 1087104A JP 8710489 A JP8710489 A JP 8710489A JP H02266579 A JPH02266579 A JP H02266579A
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Landscapes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野〕
本発明は磁気抵抗効果を利用した磁界センサに関し、特
に磁界検出用センサや磁気ヘッドに好適な磁気抵抗効果
素子に関する。
に磁界検出用センサや磁気ヘッドに好適な磁気抵抗効果
素子に関する。
一般に、磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子は高
感度で比較的大きな出力が得られるため、磁界センサや
磁気ヘッドとして広（利用されている。このような磁界
センサや磁気ヘッドにおいては感度を高めるために及び
線形応答に近づけるためにバイアスとして直流磁界を印
加している。従来の磁気抵抗効果素子には、２％程度の
磁気抵抗変化率を示しかつ膜の磁化のし易さの目安とな
る異方性磁界が５ （Ｏｅ）程度と小さくバイアスがか
かり易いパーマロイ合金薄膜が広く用いられていた。
感度で比較的大きな出力が得られるため、磁界センサや
磁気ヘッドとして広（利用されている。このような磁界
センサや磁気ヘッドにおいては感度を高めるために及び
線形応答に近づけるためにバイアスとして直流磁界を印
加している。従来の磁気抵抗効果素子には、２％程度の
磁気抵抗変化率を示しかつ膜の磁化のし易さの目安とな
る異方性磁界が５ （Ｏｅ）程度と小さくバイアスがか
かり易いパーマロイ合金薄膜が広く用いられていた。
上述した従来の磁気抵抗効果素子にあっては、パーマロ
イ合金薄膜を使用していたため、以下の欠点があった。
イ合金薄膜を使用していたため、以下の欠点があった。
パーマロイ合金薄膜の磁気抵抗変化率は微弱な磁界を測
定するためには充分ではなく、磁界センサや磁気ヘッド
の感度を高めるためにはさらに磁気抵抗変化率の大きい
材料が必要である。このような材料の一つとして、Ｎｉ
Ｃｏ合金薄膜は４％以上の大きな磁気抵抗変化率を示し
注目されている（フジツウ サイエンス アンド テク
ニカルジャーナル、Ｆｕｊｉｔｓｕ ５ｃｉｅｎｃｅ
ａｎｄ ＴｅｃｈｎｉｃａｌＪｏｕｒｎａｌ 、１９７
４年、１２３頁）。しかし、ＮｉＣ。
定するためには充分ではなく、磁界センサや磁気ヘッド
の感度を高めるためにはさらに磁気抵抗変化率の大きい
材料が必要である。このような材料の一つとして、Ｎｉ
Ｃｏ合金薄膜は４％以上の大きな磁気抵抗変化率を示し
注目されている（フジツウ サイエンス アンド テク
ニカルジャーナル、Ｆｕｊｉｔｓｕ ５ｃｉｅｎｃｅ
ａｎｄ ＴｅｃｈｎｉｃａｌＪｏｕｒｎａｌ 、１９７
４年、１２３頁）。しかし、ＮｉＣ。
合金薄膜の異方性磁界は２０（Ｏｅ）以上とパーマロイ
にもて大きいため、直流バイアス磁界がかかりにくいと
いう問題があった。
にもて大きいため、直流バイアス磁界がかかりにくいと
いう問題があった。
本発明の目的は、上記従来の課題を解決し、磁気抵抗変
化率が大きくしかも異方性磁界の小さい高感度な磁気抵
抗効果素子を提供することにある。
化率が大きくしかも異方性磁界の小さい高感度な磁気抵
抗効果素子を提供することにある。
本発明の磁気抵抗効果素子は、
非磁性基板上に、強磁性磁気抵抗効果を有する第１の強
磁性金属薄膜と、非晶質軟磁性材料でなる第２の強磁性
金属薄膜とを交互に積層して形成した多層膜を備えてい
ることを特徴とする。
磁性金属薄膜と、非晶質軟磁性材料でなる第２の強磁性
金属薄膜とを交互に積層して形成した多層膜を備えてい
ることを特徴とする。
強磁性磁気抵抗効果層と非晶質軟磁性層とを交互に積層
した多層膜においては、以下の作用により、大きな磁気
抵抗変化率と小さな異方性磁界が得られる。
した多層膜においては、以下の作用により、大きな磁気
抵抗変化率と小さな異方性磁界が得られる。
非晶質軟磁性層の磁気抵抗変化率は０．０５％以下と非
常に小さい。しかしその比抵抗は結晶質の強磁性磁気抵
抗効果層に比べて格段に大きいため、磁気抵抗効果測定
時の電流の大部分は強磁性磁気抵抗効果層に流れる。こ
の結果、膜全体の磁気抵抗変化率は殆ど低下しない。一
方、外部磁界の変化に対しては軟磁気特性に優れた非晶
質軟磁性層が敏恣に感応し、これに直接接している強磁
性磁気抵抗効果層の磁化も界面での磁気的相互作用によ
って非晶質軟磁性層に追従する。従って膜全体としては
軟磁性体として振舞い、異方性磁界は小さい値となる。
常に小さい。しかしその比抵抗は結晶質の強磁性磁気抵
抗効果層に比べて格段に大きいため、磁気抵抗効果測定
時の電流の大部分は強磁性磁気抵抗効果層に流れる。こ
の結果、膜全体の磁気抵抗変化率は殆ど低下しない。一
方、外部磁界の変化に対しては軟磁気特性に優れた非晶
質軟磁性層が敏恣に感応し、これに直接接している強磁
性磁気抵抗効果層の磁化も界面での磁気的相互作用によ
って非晶質軟磁性層に追従する。従って膜全体としては
軟磁性体として振舞い、異方性磁界は小さい値となる。
本発明の実施例について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例に係る磁気抵抗効果素子の縦
断面図である。
断面図である。
磁気抵抗効果素子は、非磁性基板１上に複数の強磁性磁
気抵抗効果Ｎ（第１の強磁性金属薄膜）２と非晶質軟磁
性層（第２の強磁性金属薄膜）３とを交互に積層した多
層構造となっている。
気抵抗効果Ｎ（第１の強磁性金属薄膜）２と非晶質軟磁
性層（第２の強磁性金属薄膜）３とを交互に積層した多
層構造となっている。
非磁性基板１は、ガラス、 Ｓ ｉ、 Ａｌｌ！２０
２゜Ｔ ｊＣ，Ｓ ｉ Ｃ，Ａｌ２．Ｏ，とＴｉＣとの
焼結体又はフェライト等で形成されている。
２゜Ｔ ｊＣ，Ｓ ｉ Ｃ，Ａｌ２．Ｏ，とＴｉＣとの
焼結体又はフェライト等で形成されている。
強磁性磁気抵抗効果層２は、ＮｉＣｏ、ＮｉＦｅ等の比
較的大きな強磁性磁気抵抗効果を有する強磁性合金又は
これらに添加物を加えた物質で形成されている。
較的大きな強磁性磁気抵抗効果を有する強磁性合金又は
これらに添加物を加えた物質で形成されている。
非晶質軟磁性層３は、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＮｂ。
ＣｏＺｒＭｏ、ＣｏＺｒＴａ、ＣｏＴａ等の非晶質軟磁
性体又はこれらの磁性体に添加物を加えた物質で形成さ
れている。
性体又はこれらの磁性体に添加物を加えた物質で形成さ
れている。
強磁性磁気抵抗効果層２と非晶質軟磁性層３を交互に積
層するには以下のように行う。
層するには以下のように行う。
強磁性磁気抵抗効果Ｎ２と非晶質軟磁性層３とを２基の
ターゲットを持つスパッタリング装置で蒸発させ、２基
の蒸発源のシャッタを交互に開閉したり、あるいは非磁
性基板１を２基の蒸発源上を交互に通過させることによ
り非磁性基板１上に強磁性磁気抵抗効果層２と非晶質軟
磁性層３とを交互に連続的に積層させる。スパッタリン
グ方法としては、例えばＡｒガス中でのｒｒマグネトロ
ンスパッタリングが用いられる。
ターゲットを持つスパッタリング装置で蒸発させ、２基
の蒸発源のシャッタを交互に開閉したり、あるいは非磁
性基板１を２基の蒸発源上を交互に通過させることによ
り非磁性基板１上に強磁性磁気抵抗効果層２と非晶質軟
磁性層３とを交互に連続的に積層させる。スパッタリン
グ方法としては、例えばＡｒガス中でのｒｒマグネトロ
ンスパッタリングが用いられる。
第１表は、成膜速度１人／秒、スパッタ電力１．３Ｗ／
ｃｎ＋” 、スパッタ圧力５×１０づＴｏｒｒの条件下
で上記積層方法を用いて成膜した６つの試料の成分と膜
厚を示す。ここでは、強磁性磁気抵抗効果層２としてＮ
ｉＣｏを主成分とする材料を用い、非晶質軟磁性層３と
して、ＣｏＺｒ材料又はＣｏＺｒを主成分とする材料を
用い、積層膜全体の厚さを１０００人に設定した。強磁
性磁気抵抗効果層２と非晶質軟磁性層３に各々ＮｉＣｏ
、ＣｏＺｒを用いることで特に大きな磁気抵抗効果と優
れた軟磁気特性を得ることができた。
ｃｎ＋” 、スパッタ圧力５×１０づＴｏｒｒの条件下
で上記積層方法を用いて成膜した６つの試料の成分と膜
厚を示す。ここでは、強磁性磁気抵抗効果層２としてＮ
ｉＣｏを主成分とする材料を用い、非晶質軟磁性層３と
して、ＣｏＺｒ材料又はＣｏＺｒを主成分とする材料を
用い、積層膜全体の厚さを１０００人に設定した。強磁
性磁気抵抗効果層２と非晶質軟磁性層３に各々ＮｉＣｏ
、ＣｏＺｒを用いることで特に大きな磁気抵抗効果と優
れた軟磁気特性を得ることができた。
次に、従来の合金薄膜（試料７．８）と本例の試料１〜
６との磁気抵抗変化率（％）と異方性磁界の強さ（Ｏｅ
）を比較した結果について説明する。
６との磁気抵抗変化率（％）と異方性磁界の強さ（Ｏｅ
）を比較した結果について説明する。
試料７は、試料１〜６と同一成膜条件でＮｉ８０重量％
、Ｆｅ５０重景％の合金をターゲットとして成膜したパ
ーマロイ合金薄膜試料である。これは、従来磁気抵抗効
果素子材料として広く用いられている組成のパーマロイ
合金薄膜である。また、試料８は、試料１〜６と同一成
膜条件でＮｉ８０重量％、Ｃｏ２０重量％の合金をター
ゲットとして成膜した厚さ１０００人のＮｉＣｏ合金薄
膜試料である。
、Ｆｅ５０重景％の合金をターゲットとして成膜したパ
ーマロイ合金薄膜試料である。これは、従来磁気抵抗効
果素子材料として広く用いられている組成のパーマロイ
合金薄膜である。また、試料８は、試料１〜６と同一成
膜条件でＮｉ８０重量％、Ｃｏ２０重量％の合金をター
ゲットとして成膜した厚さ１０００人のＮｉＣｏ合金薄
膜試料である。
これは既知の合金材料中で最大の磁気抵抗変化率を示す
組成のＮｉＣｏ合金薄膜である。
組成のＮｉＣｏ合金薄膜である。
これらの試料１〜８の磁気抵抗変化率を１ｋＯｅの回転
磁場中での４端子法によって測定した。
磁場中での４端子法によって測定した。
また、異方性磁界が試料振動型磁力計で測定した膜面内
でのＢ−Ｈヒステリシスループから求めた。
でのＢ−Ｈヒステリシスループから求めた。
第２表にその結果をまとめた。
第２表から明らかなように、強磁性磁気抵抗効果Ｗｉ２
と非晶質軟磁性Ｎ３とを交互に積層した試料１〜６の多
層膜においては、従来材料であるパーマロイ合金薄膜試
料７の２倍以上の磁気抵抗変化率が得られ、しかも異方
性磁界はパーマロイ合金薄膜試料７と同等の小さな値と
なっている。また、従来知られている合金材料での最大
の磁気抵抗変化率を示すＮｉＣｏ合金薄膜試料８と比較
しても、磁気抵抗変化率は僅かに劣るものの異方性磁界
が著しく減少しており、磁気抵抗効果素子に適した特性
になっている。
と非晶質軟磁性Ｎ３とを交互に積層した試料１〜６の多
層膜においては、従来材料であるパーマロイ合金薄膜試
料７の２倍以上の磁気抵抗変化率が得られ、しかも異方
性磁界はパーマロイ合金薄膜試料７と同等の小さな値と
なっている。また、従来知られている合金材料での最大
の磁気抵抗変化率を示すＮｉＣｏ合金薄膜試料８と比較
しても、磁気抵抗変化率は僅かに劣るものの異方性磁界
が著しく減少しており、磁気抵抗効果素子に適した特性
になっている。
第２表
尚、本実施例では非磁性基板１にまず強磁性磁気抵抗効
果層２を形成し、次に非晶質軟磁性層３を形成し、最後
の層も非晶質軟磁性Ｎ３で終わるように記しであるが、
これに限る趣旨ではない。
果層２を形成し、次に非晶質軟磁性層３を形成し、最後
の層も非晶質軟磁性Ｎ３で終わるように記しであるが、
これに限る趣旨ではない。
これらの層の積層順序を換えても磁気抵抗効果素子の特
性は同じであることは明らかである。
性は同じであることは明らかである。
本発明の磁気抵抗効果素子は、非磁性基板上に強磁性抵
抗効果を有する第１の強磁性金属薄膜と非晶質軟磁性材
料でなる第２の強磁性金属薄膜とを交互に積層した多層
構造をとっているため、磁気抵抗変化率が大きくしかも
異方性磁界の小さい高感度な磁気抵抗効果素子を得るこ
とができる効果がある。
抗効果を有する第１の強磁性金属薄膜と非晶質軟磁性材
料でなる第２の強磁性金属薄膜とを交互に積層した多層
構造をとっているため、磁気抵抗変化率が大きくしかも
異方性磁界の小さい高感度な磁気抵抗効果素子を得るこ
とができる効果がある。
第１図は本発明の一実施例に係る磁気抵抗効果素子を示
す縦断面図である。 １・・・・・非磁性基板 ２・・・・・強磁性磁気抵抗効果層 ３・・・・・非晶質軟磁性層
す縦断面図である。 １・・・・・非磁性基板 ２・・・・・強磁性磁気抵抗効果層 ３・・・・・非晶質軟磁性層
Claims (1)
- （１）非磁性基板上に、強磁性磁気抵抗効果を有する第
１の強磁性金属薄膜と、非晶質軟磁性材料でなる第２の
強磁性金属薄膜とを交互に積層して形成した多層膜を備
えていることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1087104A JPH02266579A (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 磁気抵抗効果素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1087104A JPH02266579A (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 磁気抵抗効果素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02266579A true JPH02266579A (ja) | 1990-10-31 |
Family
ID=13905638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1087104A Pending JPH02266579A (ja) | 1989-04-07 | 1989-04-07 | 磁気抵抗効果素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02266579A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5598308A (en) * | 1991-08-26 | 1997-01-28 | International Business Machines Corporation | Magnetoresistive sensor having multilayer thin film structure |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6328082A (ja) * | 1986-07-21 | 1988-02-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磁気抵抗合金膜 |
-
1989
- 1989-04-07 JP JP1087104A patent/JPH02266579A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6328082A (ja) * | 1986-07-21 | 1988-02-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 磁気抵抗合金膜 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5598308A (en) * | 1991-08-26 | 1997-01-28 | International Business Machines Corporation | Magnetoresistive sensor having multilayer thin film structure |
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