JPH03144909A - 磁気抵抗センサ - Google Patents
磁気抵抗センサInfo
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- JPH03144909A JPH03144909A JP2269672A JP26967290A JPH03144909A JP H03144909 A JPH03144909 A JP H03144909A JP 2269672 A JP2269672 A JP 2269672A JP 26967290 A JP26967290 A JP 26967290A JP H03144909 A JPH03144909 A JP H03144909A
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- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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- G—PHYSICS
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- G—PHYSICS
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-
- G—PHYSICS
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
Ａ、産業上の利用分野
本発明は、磁気抵抗（ＭＲ）リード・センサに関し、特
に、改良された反強磁性層がセンサの強磁性ＭＲＪＩに
縦バイアス磁界を与えるＭＲリード・センサに関する。
に、改良された反強磁性層がセンサの強磁性ＭＲＪＩに
縦バイアス磁界を与えるＭＲリード・センサに関する。
Ｂ、従来の技術
従来の技術による磁気トランスデユーサは、磁気抵抗（
ＭＲ）センサまたはヘッドと呼ばれ、磁性面からデータ
を読み取るときの線密度が高いことが知られている。Ｍ
Ｒセンサは、磁気抵抗材料から作られたリード素子の抵
抗変化を通して磁界信号を検出する。抵抗変化は、ＭＲ
素子によって検出された磁束の大きさと方向の関数であ
る。
ＭＲ）センサまたはヘッドと呼ばれ、磁性面からデータ
を読み取るときの線密度が高いことが知られている。Ｍ
Ｒセンサは、磁気抵抗材料から作られたリード素子の抵
抗変化を通して磁界信号を検出する。抵抗変化は、ＭＲ
素子によって検出された磁束の大きさと方向の関数であ
る。
従来の技術では、ＭＲ素子の効率を最大にするためには
、二つのバイアス磁界をかける必要があるという。一般
に、材料にバイアスをかけて、磁束に対するバイアス変
化が線形になるようにするために横バイアス磁界が用い
られる。このバイアス磁界は、磁性体平面に対して直角
であり、平滑なＭＲ素子の表面に対して平行である。
、二つのバイアス磁界をかける必要があるという。一般
に、材料にバイアスをかけて、磁束に対するバイアス変
化が線形になるようにするために横バイアス磁界が用い
られる。このバイアス磁界は、磁性体平面に対して直角
であり、平滑なＭＲ素子の表面に対して平行である。
このほか、ＭＲ素子に用いられるバイアス磁界は、従来
の技術では、一般に縦バイアス磁界と呼ばれ、磁性体の
表面に対して平行に、ＭＲ素子の長手方向に対しても平
行に伸びる。縦バイアス磁界は、ＭＲ素子の多磁区性に
起因するバルクハウゼン・ノイズを仰えるようにはたら
く。
の技術では、一般に縦バイアス磁界と呼ばれ、磁性体の
表面に対して平行に、ＭＲ素子の長手方向に対しても平
行に伸びる。縦バイアス磁界は、ＭＲ素子の多磁区性に
起因するバルクハウゼン・ノイズを仰えるようにはたら
く。
米国特許第４１０３３１５号明細＠ （Ｈｅａｐｓｔｅ
ａｄ他）は、反強磁性と強磁性の交換結合によって、セ
ンサのＭＲＪＩに均一な縦バイアスが生じることを示し
ている。
ａｄ他）は、反強磁性と強磁性の交換結合によって、セ
ンサのＭＲＪＩに均一な縦バイアスが生じることを示し
ている。
米国特許第４６６３８８５号明細書では、ＦｅＭｎの反
強磁性層の端部をいくつかに分けることで、交換バイア
スが、主としてＭＲ層の隣接する端部にかけられる。反
強磁性層と強磁性層との交換結合によって、強磁性層が
単磁区状態となり、磁区に伴ういわゆるバルクハウゼン
・ノイズが抑えられる。このために、ＭＲｌの交換バイ
アス効果を最大にすることが望まれる。
強磁性層の端部をいくつかに分けることで、交換バイア
スが、主としてＭＲ層の隣接する端部にかけられる。反
強磁性層と強磁性層との交換結合によって、強磁性層が
単磁区状態となり、磁区に伴ういわゆるバルクハウゼン
・ノイズが抑えられる。このために、ＭＲｌの交換バイ
アス効果を最大にすることが望まれる。
米国特許第４１０３３１５号明細書では、強磁性ＭＲＭ
としてニッケル鉄（Ｎ Ｉ 、、Ｆ Ｃ２，）を、反強
磁性層としてマンガン（Ｍｎ）合金の面心立方（ＦＣＣ
）相（ガンマ相）を提案している。ガンマＭｎ合金の中
では、マンガン鉄（Ｆｅｓ。
としてニッケル鉄（Ｎ Ｉ 、、Ｆ Ｃ２，）を、反強
磁性層としてマンガン（Ｍｎ）合金の面心立方（ＦＣＣ
）相（ガンマ相）を提案している。ガンマＭｎ合金の中
では、マンガン鉄（Ｆｅｓ。
Ｍｎ、。）がＮ ｉ Ｆ ｅＮに対して最大の交換結合
性を示すとみられる。
性を示すとみられる。
米国特許第３５８２９１２号明細書は、少なくとも１層
の強磁性材料と少なくとも１層の反強磁性材料から成る
磁性体を示している。反強磁性材料として鉄・ニッケル
・マンガン合金を提案しているが、成分元素の量は明ら
かにしていない。
の強磁性材料と少なくとも１層の反強磁性材料から成る
磁性体を示している。反強磁性材料として鉄・ニッケル
・マンガン合金を提案しているが、成分元素の量は明ら
かにしていない。
Ｃ１発明が解決しようとする課題
反強磁性層にＦｅ、。Ｍｎ５＠を用いる場合の問題とし
て、所望の交換バイアスを得るための領域が比較的小さ
くなることが挙げられる。記録密度が高くなると、この
領域は次第に小さくなる。所望の交換バイアスを得る領
域が小さいのは、Ｆｅ６゜Ｍｎ、。層の相安定性が、膜
厚が大きくなるにつれて失われることによる。１００な
いし１５０Ａ（オングストローム）のオーダの臨界厚み
を超える場合、Ｆｅ６゜Ｍｎ、。層は、所望の磁性ガン
マ相から（室温では）非磁性アルファ相に変化する。
て、所望の交換バイアスを得るための領域が比較的小さ
くなることが挙げられる。記録密度が高くなると、この
領域は次第に小さくなる。所望の交換バイアスを得る領
域が小さいのは、Ｆｅ６゜Ｍｎ、。層の相安定性が、膜
厚が大きくなるにつれて失われることによる。１００な
いし１５０Ａ（オングストローム）のオーダの臨界厚み
を超える場合、Ｆｅ６゜Ｍｎ、。層は、所望の磁性ガン
マ相から（室温では）非磁性アルファ相に変化する。
したがってＦｅ、。Ｍｎ５゜磁性相の膜厚には上限があ
り、これが製造プロセスを難しくする原因になっている
。さらに、交換バイアスが得られるのは、各層が所定の
順序で形成されるときだけである。
り、これが製造プロセスを難しくする原因になっている
。さらに、交換バイアスが得られるのは、各層が所定の
順序で形成されるときだけである。
００課題を解決するための手段
本発明は、改良された磁気抵抗（ＭＲ）センサを提供す
るものである。センサの反強ｒＩｎ性層は、ＭＲＩＩと
直に接して形成されるマンガン（Ｍｎ）と鉄（Ｆｅ）の
合金Ｆ ６ ＋＋−＊ｒＭ ｎ 、である（×は０．３
ないし０． ４の範囲）。反強磁性層の組成を改良する
ことにより、かなりのレベルの交換バイアスが得られ、
このバイアスは、ある実施例では、反強磁性層の厚みを
大きく変化させた場合でも影響を受けない。
るものである。センサの反強ｒＩｎ性層は、ＭＲＩＩと
直に接して形成されるマンガン（Ｍｎ）と鉄（Ｆｅ）の
合金Ｆ ６ ＋＋−＊ｒＭ ｎ 、である（×は０．３
ないし０． ４の範囲）。反強磁性層の組成を改良する
ことにより、かなりのレベルの交換バイアスが得られ、
このバイアスは、ある実施例では、反強磁性層の厚みを
大きく変化させた場合でも影響を受けない。
実施例として、交換バイアス・レベルが、反強磁性層の
厚みが大きく変化しても影響を受けないのは、反強磁性
層を面心立方（ＦＣＣ）構造に積層した構造である。Ｆ
ＣＣ構造は、ある実施例ではニッケル鉄合金のＭＲ層か
ら、ある実施例では銅またはパラジウムの補助層から成
る。
厚みが大きく変化しても影響を受けないのは、反強磁性
層を面心立方（ＦＣＣ）構造に積層した構造である。Ｆ
ＣＣ構造は、ある実施例ではニッケル鉄合金のＭＲ層か
ら、ある実施例では銅またはパラジウムの補助層から成
る。
また、ＦＣＣ構造以外の面に反強磁性層が積層される実
施例では、交換バイアス・レベルと反強磁性層の厚み感
度は、Ｆ ＣＣ４層造を峙つ而に積層される従来の構造
に匹敵するものとなる。
施例では、交換バイアス・レベルと反強磁性層の厚み感
度は、Ｆ ＣＣ４層造を峙つ而に積層される従来の構造
に匹敵するものとなる。
本発明は特に、実施が望ましい例とあわせて説明してい
るが、当業者には明らかなように、本発明の要締と範囲
から逸脱することなく様々な変形が可能である。
るが、当業者には明らかなように、本発明の要締と範囲
から逸脱することなく様々な変形が可能である。
Ｅ、実施例
第２図に示すとおり、代表的な薄膜磁気抵抗（ＭＲ）セ
ンサは、基板１０、横バイアス！Ａ１２、非磁性スペー
サＩｉ！１１４、ＭＲ層１５、および反強磁性層１８か
ら成る。ＭＲ１ＩＥ！は、Ｎｉ＠０Ｆｅ、ｏなどの強磁
性材料で形成され、導電体２０に接合されて出力電流を
与える。ＭＲｆ（１Ｅ！からの出力電流は、別の回路が
ＭＲＩＩの抵抗変化を検出するための信号となる。抵抗
変化は、ＭＲ層１５によって、磁気記憶媒体に記録され
たデータから遮蔽される磁界の関数である。
ンサは、基板１０、横バイアス！Ａ１２、非磁性スペー
サＩｉ！１１４、ＭＲ層１５、および反強磁性層１８か
ら成る。ＭＲ１ＩＥ！は、Ｎｉ＠０Ｆｅ、ｏなどの強磁
性材料で形成され、導電体２０に接合されて出力電流を
与える。ＭＲｆ（１Ｅ！からの出力電流は、別の回路が
ＭＲＩＩの抵抗変化を検出するための信号となる。抵抗
変化は、ＭＲ層１５によって、磁気記憶媒体に記録され
たデータから遮蔽される磁界の関数である。
横バイアス！１１２は、通常は媒体に対して垂直な磁界
をつくり、ＭＲＩＩ８の磁界を媒体に対して平行でない
方向へバイアスするものである。この横バイアスにより
、ＭＲＩｉ！ｌの線形応答モードが維持されるので、出
力電流は、実質上、抵抗変化の一次関数となる。従来か
ら知られているとおり、横バイアスは、シャント・バイ
アス、ソフト・フィルム◆バイアス、永久磁石バイアス
などによって得られる。
をつくり、ＭＲＩＩ８の磁界を媒体に対して平行でない
方向へバイアスするものである。この横バイアスにより
、ＭＲＩｉ！ｌの線形応答モードが維持されるので、出
力電流は、実質上、抵抗変化の一次関数となる。従来か
ら知られているとおり、横バイアスは、シャント・バイ
アス、ソフト・フィルム◆バイアス、永久磁石バイアス
などによって得られる。
ＭＲｊｌが一方向異方性を示すよろにするために、反強
磁性層が、ＭＲ層１５と原子レベルで直に接触するよう
に形成される。反強磁性層は、従来の技術ではＭｎ合金
のガンマ相が考えられ、強磁性のＭＲｌｌｉｅとの界面
で交換結合を生じる。これにより、ＭＲＪｌｌＢで縦交
換バイアス磁界が作られ、ＭＲ層１５は単磁区状態とな
る。ＭＲ層１５に単磁区状態が存在することが、複数の
磁区状帳を示すＭＲ材料に伴うバルクハウゼン・ノイズ
を抑える上で重要である。
磁性層が、ＭＲ層１５と原子レベルで直に接触するよう
に形成される。反強磁性層は、従来の技術ではＭｎ合金
のガンマ相が考えられ、強磁性のＭＲｌｌｉｅとの界面
で交換結合を生じる。これにより、ＭＲＪｌｌＢで縦交
換バイアス磁界が作られ、ＭＲ層１５は単磁区状態とな
る。ＭＲ層１５に単磁区状態が存在することが、複数の
磁区状帳を示すＭＲ材料に伴うバルクハウゼン・ノイズ
を抑える上で重要である。
反強磁性と強磁性の交換結合によってセンサのＭＲ層１
５に均一な縦バイアスを生成することについては、先に
挙げた米国特許第４１０３３１５号明細書に詳しい。こ
の明細書は、交換結合を得るために、反強磁性材料とし
て望ましいＦｅら。
５に均一な縦バイアスを生成することについては、先に
挙げた米国特許第４１０３３１５号明細書に詳しい。こ
の明細書は、交換結合を得るために、反強磁性材料とし
て望ましいＦｅら。
Ｍｎ５゜を、面心立方（ＦＣＣ）＋（１造の面に付着す
る必要があるとしている。ＦＣＣ構造としてはＮｉ８゜
Ｆ ｅ 、２゜が挙げられている。これは基本的には第
２図の構造である。これについて、ある処理条件下では
、交換バイアス磁界がピークに達するのは、Ｆｅａ。Ｍ
ｎｓ。の厚みが約１００Ａのときであり、厚みの増加に
つれて減少することが分かっている。バイアスが減少す
るのは、厚みが臨界厚みを超える場合は、所望の磁気ガ
ンマ相が非磁性アルファ相に変化するためと考えられる
。
る必要があるとしている。ＦＣＣ構造としてはＮｉ８゜
Ｆ ｅ 、２゜が挙げられている。これは基本的には第
２図の構造である。これについて、ある処理条件下では
、交換バイアス磁界がピークに達するのは、Ｆｅａ。Ｍ
ｎｓ。の厚みが約１００Ａのときであり、厚みの増加に
つれて減少することが分かっている。バイアスが減少す
るのは、厚みが臨界厚みを超える場合は、所望の磁気ガ
ンマ相が非磁性アルファ相に変化するためと考えられる
。
従来の技術による実施例を第３図に示す。ここでＦ Ｃ
Ｃ４１造は、銅、パラジウムなどの補助Ｊ！１２２によ
って形成される。補助層２２を加えることで、反強磁性
ｆｆ１８はＭＲｆｆ１８よりも先に付着できる。これは
補助層２２（実施例では銅）によって正しいＦＣＣ構造
が与えられるからである。
Ｃ４１造は、銅、パラジウムなどの補助Ｊ！１２２によ
って形成される。補助層２２を加えることで、反強磁性
ｆｆ１８はＭＲｆｆ１８よりも先に付着できる。これは
補助層２２（実施例では銅）によって正しいＦＣＣ構造
が与えられるからである。
この例では、スペーサ層１４と横バイアス層１２がＭＲ
Ｆ！Ｊｌ ８の後に付着される。先の米国特許第４１０
３３１５号明細ｔｔｔによると、反強磁性層１８を付着
するＦＣＣ構造が存在しない場合は交換結合が得られな
い。処理条件によって異なるが、第３図の構造にみられ
るバイアス磁界は、Ｆｅｅ。Ｍｎ６ｏの厚みが約１０Ｏ
Ａのときピークに達し、薄くなるにつれて急速に減少す
る。これはＦｅｚ。Ｍ ｎ Ｓｏ層の構造変化に関係す
る。第４図に、Ｆｅ６゜Ｍｎ％。の厚みの関数としての
交換異方性エネルギを示す。交換異方性エネルギは、実
施例の定数因子によって交換バイアスに関係する。
Ｆ！Ｊｌ ８の後に付着される。先の米国特許第４１０
３３１５号明細ｔｔｔによると、反強磁性層１８を付着
するＦＣＣ構造が存在しない場合は交換結合が得られな
い。処理条件によって異なるが、第３図の構造にみられ
るバイアス磁界は、Ｆｅｅ。Ｍｎ６ｏの厚みが約１０Ｏ
Ａのときピークに達し、薄くなるにつれて急速に減少す
る。これはＦｅｚ。Ｍ ｎ Ｓｏ層の構造変化に関係す
る。第４図に、Ｆｅ６゜Ｍｎ％。の厚みの関数としての
交換異方性エネルギを示す。交換異方性エネルギは、実
施例の定数因子によって交換バイアスに関係する。
ＭＲセンサの反強磁性層を改良するために、薄膜構造と
して、均一な磁界でのスパッタ蒸着によって各種のＦ
ｅ ＋１−ｍｌ Ｍ ｎ 、を作製した。基板にはガラ
ス、シリコン、サファイアなどを用いた。
して、均一な磁界でのスパッタ蒸着によって各種のＦ
ｅ ＋１−ｍｌ Ｍ ｎ 、を作製した。基板にはガラ
ス、シリコン、サファイアなどを用いた。
各構造の組成の違いについては後述するが、Ｆｅ６゜Ｍ
ｎ ４゜の反強磁性層では、従来のＦｅ、。Ｍｎ５゜構
造よりも優れた結果の得られることが確認された。これ
は、ＦｅＭｎＨＪの鉄成分が最大７０％の構造にも当て
はまるが、この組成では、臨界厚みが２０ＯＡのオーダ
を超える層で、アルファ鉄が析出する傾向がみられた。
ｎ ４゜の反強磁性層では、従来のＦｅ、。Ｍｎ５゜構
造よりも優れた結果の得られることが確認された。これ
は、ＦｅＭｎＨＪの鉄成分が最大７０％の構造にも当て
はまるが、この組成では、臨界厚みが２０ＯＡのオーダ
を超える層で、アルファ鉄が析出する傾向がみられた。
これらの構造の特性を基に、Ｆ ｅ Ｍ！−１） Ｍｎ
ｍ （ｘは０゜３ないし０．４の範囲）の反強磁性層を
使用することによって、実施結果が大きく改良されると
の結論を得た。
ｍ （ｘは０゜３ないし０．４の範囲）の反強磁性層を
使用することによって、実施結果が大きく改良されると
の結論を得た。
本発明によるＭＲセンサの実施例を第１図に示す。ＭＲ
センサは、適当な基板１０に積層した横バイアスＪ１１
２と、これをＭＲ１！ｌ １８から分離する非磁性スペ
ーサＪＩ１１４から成る。反強磁性層２４は、ＭＲ層１
５と原子レベルで直に接するように付着され、組成は、
Ｆ ｅ （１−＊） Ｍ ｎ Ｘ （ｘは０゜３ないし
０．４の範ＩＩ）である。こうして得られた交換異方性
エネルギを第５図に示す。第５図から分かるように、交
換異方性エネルギとこれに関係する交換バイアスは、約
１００Ａの厚みでは、ある値に達するまで急激に増加し
、反強磁性層２４の厚みが少なくとも８００Ａになるま
でその値にとどまる。
センサは、適当な基板１０に積層した横バイアスＪ１１
２と、これをＭＲ１！ｌ １８から分離する非磁性スペ
ーサＪＩ１１４から成る。反強磁性層２４は、ＭＲ層１
５と原子レベルで直に接するように付着され、組成は、
Ｆ ｅ （１−＊） Ｍ ｎ Ｘ （ｘは０゜３ないし
０．４の範ＩＩ）である。こうして得られた交換異方性
エネルギを第５図に示す。第５図から分かるように、交
換異方性エネルギとこれに関係する交換バイアスは、約
１００Ａの厚みでは、ある値に達するまで急激に増加し
、反強磁性層２４の厚みが少なくとも８００Ａになるま
でその値にとどまる。
交換バイアス特性（第Ｓ図）は、第２図と第３図に示し
た従来の技術による亭ｌ■造から得られる↑Ｓ性（第４
図）よりもはるかに優れている。交換バイアスは、反強
磁性層の厚みが大きく変化してもこれに影響を受けない
ため、ＭＲセンサの製造時にデバイス処理領域をかなり
広くとれる。
た従来の技術による亭ｌ■造から得られる↑Ｓ性（第４
図）よりもはるかに優れている。交換バイアスは、反強
磁性層の厚みが大きく変化してもこれに影響を受けない
ため、ＭＲセンサの製造時にデバイス処理領域をかなり
広くとれる。
本発明によるＭＲセンサの第２実施例を第６図に示す。
ＭＲセンサは、適当な基板１０に積層した補助層２２か
ら成る。補助Ｊｌ！２２は、ＦＣＣ構造の材料から形成
され、実施例では銅である５反強磁性層２４は、層２２
に積層され、Ｆｅ（１、、。
ら成る。補助Ｊｌ！２２は、ＦＣＣ構造の材料から形成
され、実施例では銅である５反強磁性層２４は、層２２
に積層され、Ｆｅ（１、、。
Ｍｎ、（ここでＸは０．３ないし０． ４の範囲）の組
成を持つ。次に、交換バイアスが得られるように、ＭＲ
層１Ｂが反強磁性層２４と直に接触して付着される。ス
ペーサ層１４と横バイアスＩｉ！１１２はＭＲ層１５の
後に付着される。第６図の例から得られた交換バイアス
を第７図に示す。ここで交１１バイアスは、約１００Ａ
の厚みでは、ある値に達するまで急激に増加し、反強磁
性層２４の厚みが少なくとも８００Ａになるまでその値
にとどま る。
成を持つ。次に、交換バイアスが得られるように、ＭＲ
層１Ｂが反強磁性層２４と直に接触して付着される。ス
ペーサ層１４と横バイアスＩｉ！１１２はＭＲ層１５の
後に付着される。第６図の例から得られた交換バイアス
を第７図に示す。ここで交１１バイアスは、約１００Ａ
の厚みでは、ある値に達するまで急激に増加し、反強磁
性層２４の厚みが少なくとも８００Ａになるまでその値
にとどま る。
第８図の交換バイアス特性は、第２図と第３図に示した
従来の技術による構造（第４図）から得られる特性より
もはるかに優れている。第１図と第６図から分かるとわ
り、異なる構造が得られる一方、反強磁性層の厚み範囲
が広くとも交換バイアスの独立性が保たれることから、
ＭＲ全センサ製造プロセスが大きく改善される。
従来の技術による構造（第４図）から得られる特性より
もはるかに優れている。第１図と第６図から分かるとわ
り、異なる構造が得られる一方、反強磁性層の厚み範囲
が広くとも交換バイアスの独立性が保たれることから、
ＭＲ全センサ製造プロセスが大きく改善される。
第８図は本発明の第３実施例である。第８図のＭＲ全セ
ンサ、基板上に直に付着した反強磁性層２４と、これと
直に接触して付着したＭＲＪｌｌ １８から成る。反強
磁性層２４はＦｅ（１−ｘ）Ｍｎ＊（×は０．３ないし
０． ４の範囲）である。先の米国特許第４１０３３１
５号明細書によると、反強磁性層がＦＣＣ構造の面に積
層されない場合、交換バイアスは生成されない、ただし
第８図に示した本発明の実施例では、反強磁性ｆｆ１２
４は、基板１０（アモルファス材料が使用できる）に直
に付着しても、第９図に示すように、ＭＲＦ！１８に交
換バイアスを生じる。図から分かるように、交換異方性
エネルギ、これに伴う交換バイアスのレベル、および厚
みに対するそれぞれの変化は、第４図に示した従来技術
による構造（第２図、第３図）のグラフに沿っている。
ンサ、基板上に直に付着した反強磁性層２４と、これと
直に接触して付着したＭＲＪｌｌ １８から成る。反強
磁性層２４はＦｅ（１−ｘ）Ｍｎ＊（×は０．３ないし
０． ４の範囲）である。先の米国特許第４１０３３１
５号明細書によると、反強磁性層がＦＣＣ構造の面に積
層されない場合、交換バイアスは生成されない、ただし
第８図に示した本発明の実施例では、反強磁性ｆｆ１２
４は、基板１０（アモルファス材料が使用できる）に直
に付着しても、第９図に示すように、ＭＲＦ！１８に交
換バイアスを生じる。図から分かるように、交換異方性
エネルギ、これに伴う交換バイアスのレベル、および厚
みに対するそれぞれの変化は、第４図に示した従来技術
による構造（第２図、第３図）のグラフに沿っている。
反強磁性層がＦＣＣ構造に積層されなくても交換バイア
スが生成されるということは、ＭＲ全センサ設計自由度
が高くなり、これに応じてＭＲ全センサ製造しゃすくな
るということである。
スが生成されるということは、ＭＲ全センサ設計自由度
が高くなり、これに応じてＭＲ全センサ製造しゃすくな
るということである。
本発明によるＭＲ全センサ第４実施例を第１０図に示し
た。この例の補助層２２、反強磁性層２４、およびＭＲ
層１５は、第６図の実施例のように形成される。ただし
第２反強磁性層２６は、ＭＲ［１１８に直に接して付着
される。この反強磁＋ｈ１ｉ２２もＦ ｅ （１−ｘ＋
Ｍ ｎ ｘ （ここでＸは０． ３ないし０． ４
の範囲）である。ここで交換バイアス磁界は、反強磁性
層２４と強磁性ＭＲ層１５との間および第２反強磁性層
２６と強磁性ＭＲ１１Ｂとの間の２ｗＡ所にある。この
例では、交換バイアスと厚みのグラフは、第７図のもの
と似ているが、交換バイアス◆レベルはかなり高い。補
助層は省略できる。その場合、交換バイアスと厚みのグ
ラフは第９図と同様になるが、交換バイアス−レベルが
かなり高くなる点は同じである。
た。この例の補助層２２、反強磁性層２４、およびＭＲ
層１５は、第６図の実施例のように形成される。ただし
第２反強磁性層２６は、ＭＲ［１１８に直に接して付着
される。この反強磁＋ｈ１ｉ２２もＦ ｅ （１−ｘ＋
Ｍ ｎ ｘ （ここでＸは０． ３ないし０． ４
の範囲）である。ここで交換バイアス磁界は、反強磁性
層２４と強磁性ＭＲ層１５との間および第２反強磁性層
２６と強磁性ＭＲ１１Ｂとの間の２ｗＡ所にある。この
例では、交換バイアスと厚みのグラフは、第７図のもの
と似ているが、交換バイアス◆レベルはかなり高い。補
助層は省略できる。その場合、交換バイアスと厚みのグ
ラフは第９図と同様になるが、交換バイアス−レベルが
かなり高くなる点は同じである。
Ｆ１発明の効果
本発明によれば、所望の交換バイアスを得るための領域
を大きくとれ、製造プロセスを容易にできる反強磁性層
を有する、改良された磁気抵抗センサが得られる。
を大きくとれ、製造プロセスを容易にできる反強磁性層
を有する、改良された磁気抵抗センサが得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による磁気抵抗（ＭＲ）センサの第１
実施例を示す端面図である。 第２図は、従来のＭＲ全センサ端面図である。 第３図は、従来のＭＲ全センサ実施例を示す端面図であ
る。 第４図は、第２図および第３図のＭＲ全センサ反強磁性
層の厚みの関数として交換異方４Ｌエネルギを示す図で
ある。 第５図は、第１図のＭＲ全センサ反強磁性層の厚みの関
数として交換異方性エネルギを示す図である。 第６図は、本発明によるＭＲ全センサ第２実施例を示す
端面図である。 第７図は、第６図のＭＲ全センサ反強磁性層の厚みの関
数として交換異方性エネルギを示す図である。 第８図は、本発明によるＭＲ全センサ第３実地例を示す
端面図である。 第９図は、第８図のＭＲ全センサ反強磁性層の厚みの関
数として交換異方性エネルギを示す図である。 第１０図は、本発明によるＭＲ全センサ第４実施例を示
す端面図である。 １０・◆・基板、 １２・◆◆構バイアス層、１４・・
・非磁性スペーサ層、１５・・−ＭＲ層、２０・・◆導
電体、２４・・・反強磁性層。 第２図 シリコン／１０ｏＡＣｕ／Ｆｅ６０Ｍｎ４０（ｔＭ６０
ムＮ！６１Ｆ６１ｇ／ １００Ａ ＣｕＦＩ１５０Ｍｎ
４０ 膜厚（人） 第７図 第８図
実施例を示す端面図である。 第２図は、従来のＭＲ全センサ端面図である。 第３図は、従来のＭＲ全センサ実施例を示す端面図であ
る。 第４図は、第２図および第３図のＭＲ全センサ反強磁性
層の厚みの関数として交換異方４Ｌエネルギを示す図で
ある。 第５図は、第１図のＭＲ全センサ反強磁性層の厚みの関
数として交換異方性エネルギを示す図である。 第６図は、本発明によるＭＲ全センサ第２実施例を示す
端面図である。 第７図は、第６図のＭＲ全センサ反強磁性層の厚みの関
数として交換異方性エネルギを示す図である。 第８図は、本発明によるＭＲ全センサ第３実地例を示す
端面図である。 第９図は、第８図のＭＲ全センサ反強磁性層の厚みの関
数として交換異方性エネルギを示す図である。 第１０図は、本発明によるＭＲ全センサ第４実施例を示
す端面図である。 １０・◆・基板、 １２・◆◆構バイアス層、１４・・
・非磁性スペーサ層、１５・・−ＭＲ層、２０・・◆導
電体、２４・・・反強磁性層。 第２図 シリコン／１０ｏＡＣｕ／Ｆｅ６０Ｍｎ４０（ｔＭ６０
ムＮ！６１Ｆ６１ｇ／ １００Ａ ＣｕＦＩ１５０Ｍｎ
４０ 膜厚（人） 第７図 第８図
Claims (15)
- （１）反強磁性層が磁気抵抗強磁性層に直に接して、該
強磁性層に縦バイアスを誘導する型の磁気抵抗センサに
於いて、反強磁性層をマンガンと鉄（Ｆｅ）の合金、Ｆ
ｅ＿（１＿−＿ｘ＿）Ｍｎ＿ｘとし、ｘが０．３ないし
０．４の範囲であることを特徴とする磁気抵抗センサ。 - （２）請求項（１）に記載の磁気抵抗センサであって、
強磁性層がニッケルと鉄の合金であるセンサ。 - （３）請求項（２）に記載の磁気抵抗センサであって、
合金が約８０％のニッケルと約２０％の鉄から成るセン
サ。 - （４）強磁性材料の磁気抵抗薄膜と、 上記磁気抵抗膜と直に接して該磁気抵抗膜に磁気交換バ
イアスを誘導する反強磁性材料の薄膜であって、マンガ
ン（Ｍｎ）と鉄（Ｆｅ）の合金、Ｆｅ＿（＿１＿−＿ｘ
＿）Ｍｎ＿ｘから成り、ｘが０．３ないし０．４の範囲
である上記反強磁性材料の薄膜と、上記磁気抵抗膜に横
バイアスを生成することによって、該磁気抵抗膜に検出
手段を接続したときに、該磁気抵抗膜の抵抗変化が、該
磁気抵抗膜によって遮蔽された磁界の関数として判定さ
れる手段とを含む、磁気抵抗リード・センサ。 - （５）請求項（４）に記載のセンサであって、磁気抵抗
膜がニッケルと鉄の合金であるセンサ。 - （６）請求項（５）に記載のセンサであって、合金が約
８０％のニッケルと約２０％の鉄から成るセンサ。 - （７）マンガン（Ｍｎ）と鉄（Ｆｅ）の合金、Ｆｅ＿（
＿１＿−＿ｘ＿）Ｍｎ＿ｘから成り、ｘが０．３ないし
０．４の範囲である反強磁性材料の薄膜と、 上記反強磁性膜と直に接して磁気交換バイアスが誘導さ
れる強磁性材料の磁気抵抗薄膜と、上記磁気抵抗膜に横
バイアスを生成することによって、該磁気抵抗膜に検出
手段を接続したときに、該磁気抵抗膜の抵抗変化が、該
磁気抵抗膜によって遮蔽された磁界の関数として判定さ
れる手段とを含む、磁気抵抗リード・センサ。 - （８）請求項（７）に記載のセンサであって、磁気抵抗
膜がニッケルと鉄の合金であるセンサ。 - （９）請求項（８）に記載のセンサであって、合金が約
８０％のニッケルと約２０％の鉄から成るセンサ。 - （１０）請求項（７）に記載のセンサであって、面心立
方構造を持つ材料から成る補助層が反強磁性材料の膜よ
りも先に形成されたセンサ。 - （１１）請求項（１０）に記載のセンサであって、補助
層が銅から成るセンサ。 - （１２）請求項（１０）に記載のセンサであって、マン
ガン（Ｍｎ）と鉄（Ｆｅ）の合金、Ｆｅ＿（＿１＿−＿
ｘ＿）Ｍｎ＿ｘから成り、ｘが０．３ないし０．４の範
囲である反強磁性材料であって、強磁性材料の膜と直に
接して、磁気抵抗膜に別に磁気交換バイアスを生成する
上記反強磁性材料の第２膜を含むセンサ。 - （１３）請求項（７）に記載のセンサであって、マンガ
ン（Ｍｎ）と鉄（Ｆｅ）の合金、Ｆｅ＿（＿１＿−＿ｘ
＿）Ｍｎ＿ｘから成り、ｘが０．３ないし０．４の範囲
である反強磁性材料であって、強磁性材料の膜と直に接
して、磁気抵抗膜に別に磁気交換バイアスを生成する上
記反強磁性材料の第２膜を含むセンサ。 - （１４）基板と、Ｆｅ＿（＿１＿−＿ｘ＿）Ｍｎ＿ｘか
ら成りｘが０．３ないし０．４の範囲である反強磁性材
料であって、上記基板に積層された上記反強磁性材料の
薄膜と、 上記反強磁性膜と直に接して磁気交換バイアスが誘導さ
れる反強磁性材料の磁気抵抗薄膜と、上記磁気抵抗膜に
横バイアスを生成することによって、該磁気抵抗膜に検
出手段を接続したときに、該磁気抵抗膜の抵抗変化が、
該磁気抵抗膜によって遮蔽された磁界の関数として判定
される手段とを含む、磁気抵抗リード・センサ。 - （１５）請求項（１４）に記載のセンサであって、基板
の表面が面心立方構造を持たず、反強磁性材料の薄膜が
該表面に積層されたセンサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/429,678 US5014147A (en) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | Magnetoresistive sensor with improved antiferromagnetic film |
| US429678 | 1989-10-31 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03144909A true JPH03144909A (ja) | 1991-06-20 |
Family
ID=23704273
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2269672A Pending JPH03144909A (ja) | 1989-10-31 | 1990-10-09 | 磁気抵抗センサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5014147A (ja) |
| EP (1) | EP0432890B1 (ja) |
| JP (1) | JPH03144909A (ja) |
| DE (1) | DE69019485T2 (ja) |
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| JPH07142783A (ja) * | 1992-11-06 | 1995-06-02 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 磁界検出装置 |
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- 1990-10-30 EP EP90311901A patent/EP0432890B1/en not_active Expired - Lifetime
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Patent Citations (3)
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| EP0432890B1 (en) | 1995-05-17 |
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| US5014147A (en) | 1991-05-07 |
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