JPH042185A - 磁気抵抗効果薄膜 - Google Patents
磁気抵抗効果薄膜Info
- Publication number
- JPH042185A JPH042185A JP2102449A JP10244990A JPH042185A JP H042185 A JPH042185 A JP H042185A JP 2102449 A JP2102449 A JP 2102449A JP 10244990 A JP10244990 A JP 10244990A JP H042185 A JPH042185 A JP H042185A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nife
- film
- larger
- thin film
- magnetic
- 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.)
- Pending
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 title claims description 6
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims abstract description 43
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 32
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910003266 NiCo Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 abstract description 23
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 4
- 238000010030 laminating Methods 0.000 abstract description 2
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002075 main ingredient Substances 0.000 abstract 2
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 229910017709 Ni Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003267 Ni-Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003271 Ni-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003262 Ni‐Co Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 1
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】
（産業上の利用分野）
本発明は強磁性磁気抵抗効果（以下、ＭＲ効果と略す）
を利用して磁界を検出する磁気抵抗効果素子（以下、Ｍ
Ｒ素子と略す）に用いる強磁性磁気抵抗効果薄膜（以下
、ＭＲ膜と略す）に関するものである。
を利用して磁界を検出する磁気抵抗効果素子（以下、Ｍ
Ｒ素子と略す）に用いる強磁性磁気抵抗効果薄膜（以下
、ＭＲ膜と略す）に関するものである。
（従来の技術）
ＭＲ効果を用いて磁界を検出するＭＲ素子は、磁気セン
サー、磁気ヘッド、回転検出素子、位置検出素子などと
して現在盛んに用いられている。
サー、磁気ヘッド、回転検出素子、位置検出素子などと
して現在盛んに用いられている。
般にＭＲ素子材料として用いられているＮｉＦｅは、異
方性磁界が４０ｅ程度と小さく非常に良好な軟磁気特性
を示す。このため、磁気記録において微弱な信号磁界を
読み出すＭＲヘッド用材料に適しているとされてきた。
方性磁界が４０ｅ程度と小さく非常に良好な軟磁気特性
を示す。このため、磁気記録において微弱な信号磁界を
読み出すＭＲヘッド用材料に適しているとされてきた。
しかし、今後さらに進展することが予想される高装置ｆ
ｉ密度化に対応するためには、より大きなＭＲ比を持つ
材料が必要である。ＮｉＦｅよりもＭＲ比が大きい材料
としてＮｉＣｏが挙げられるが、異方性磁界の値が大き
く高感度ＭＲヘッドには適していない。そこで、ＮｉＦ
ｅと、ＮｉＣｏもしくはＣｏ系合金を互いに積層させて
高感度ＭＲ材料を得ることが試みられている（特開昭６
４−６４３８３号公報）。この公報では各層厚をＩｎｍ
から５０ｎｍの間に規定している。
ｉ密度化に対応するためには、より大きなＭＲ比を持つ
材料が必要である。ＮｉＦｅよりもＭＲ比が大きい材料
としてＮｉＣｏが挙げられるが、異方性磁界の値が大き
く高感度ＭＲヘッドには適していない。そこで、ＮｉＦ
ｅと、ＮｉＣｏもしくはＣｏ系合金を互いに積層させて
高感度ＭＲ材料を得ることが試みられている（特開昭６
４−６４３８３号公報）。この公報では各層厚をＩｎｍ
から５０ｎｍの間に規定している。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら実際に、規定された各層厚（１−５０ｎｍ
）を持つＮｉＦｅ／ＮｉＣｏ積層膜をいくつかの成膜条
件下で作製し、磁気特性、ＭＲ特性を測定したところ、
試料によっては実用上問題となる磁気異方性の分散カミ
ＮｉＦｅに比べて大きいことが判明した。ここで、磁気
異方性分散の指標として、次の量を定義した。
）を持つＮｉＦｅ／ＮｉＣｏ積層膜をいくつかの成膜条
件下で作製し、磁気特性、ＭＲ特性を測定したところ、
試料によっては実用上問題となる磁気異方性の分散カミ
ＮｉＦｅに比べて大きいことが判明した。ここで、磁気
異方性分散の指標として、次の量を定義した。
ＤＭＲ葺（Ｒｏ−Ｒヨ）／（Ｒ７７−Ｒ□）Ｒｏ：：外
部磁界がゼロの状態における電気抵抗値 Ｒよ：飽和させたときの磁化の方向と電流方向が直交す
る場合の電気抵抗値 Ｒ２７：飽和させたときの磁化の方向と電流方向が平行
である場合の電気抵抗値 ＤＭＲが１であるということは、ＲＯ” Ｒ７７である
から、外部磁界がゼロの状態において磁気異方性の分散
が無いことを意味している。ＤＭＲが１に比べて小さく
なるほど、その膜の磁気異方性の分散は大きい。磁気異
方性分散が大きい場合、外部磁界が印加されていない状
態においては、磁化が電流方向から大きくばらついてい
る。そのため膜の電気抵抗は最大値Ｒ／／（磁化が電流
方向と平行である場合の電気抵抗値）よりも小さくなり
、外部磁界変化による実質的な電気抵抗変化は磁気異方
性分散がない場合に比べて小さくなってしまう。さらに
、磁気異方性分散は、Ｒ−Ｈ特性（外部磁界に対して電
気抵抗が示す特性）におけるヒステリシスの原因となり
、出力の不安定化またはノイズ増加の原因となる。
部磁界がゼロの状態における電気抵抗値 Ｒよ：飽和させたときの磁化の方向と電流方向が直交す
る場合の電気抵抗値 Ｒ２７：飽和させたときの磁化の方向と電流方向が平行
である場合の電気抵抗値 ＤＭＲが１であるということは、ＲＯ” Ｒ７７である
から、外部磁界がゼロの状態において磁気異方性の分散
が無いことを意味している。ＤＭＲが１に比べて小さく
なるほど、その膜の磁気異方性の分散は大きい。磁気異
方性分散が大きい場合、外部磁界が印加されていない状
態においては、磁化が電流方向から大きくばらついてい
る。そのため膜の電気抵抗は最大値Ｒ／／（磁化が電流
方向と平行である場合の電気抵抗値）よりも小さくなり
、外部磁界変化による実質的な電気抵抗変化は磁気異方
性分散がない場合に比べて小さくなってしまう。さらに
、磁気異方性分散は、Ｒ−Ｈ特性（外部磁界に対して電
気抵抗が示す特性）におけるヒステリシスの原因となり
、出力の不安定化またはノイズ増加の原因となる。
上述した特開昭６４−６４３４３号公報では薄膜を構成
する微結晶粒の平均粒径に対する規定はないが、実際に
成膜基板温度を変えていくつかの平均粒径を持つ試料を
作製したところ、平均粒径が磁気異方性分散に大きな影
響を及ぼすことがわかった。
する微結晶粒の平均粒径に対する規定はないが、実際に
成膜基板温度を変えていくつかの平均粒径を持つ試料を
作製したところ、平均粒径が磁気異方性分散に大きな影
響を及ぼすことがわかった。
従って、磁気異方性分散の小さな積層膜を得るためには
、平均粒径を最適化しなければならない。
、平均粒径を最適化しなければならない。
本発明は、以上の点を鑑み、磁気異方性分散が小さく、
しかもＮｉＦｅよりも大きなＭＲ比を持つＭＲ膜を提供
しようとするものである。
しかもＮｉＦｅよりも大きなＭＲ比を持つＭＲ膜を提供
しようとするものである。
（課題を解決するための手段）
本発明においては、ＮｉＦｅを主成分とする合金層とＮ
ｉＣｏを主成分とする合金層とが交互に積み重なった積
層構造が形成されており、しかも積層膜を構成する微結
晶粒の平均粒径が２５ｎｍ以下であることを特徴として
いる。
ｉＣｏを主成分とする合金層とが交互に積み重なった積
層構造が形成されており、しかも積層膜を構成する微結
晶粒の平均粒径が２５ｎｍ以下であることを特徴として
いる。
（作用）
本発明のＭＲ膜においては、磁気異方性分散の小さいＮ
ｉＦｅ層と、ＮｉＦｅよりも大きなＭＲ比を示すが磁気
異方性分散の大きいＮｉＣｏ層を交互に積層させている
ために、ＭＲ比はＮｉＦｅ薄膜よりも大きい値を示す。
ｉＦｅ層と、ＮｉＦｅよりも大きなＭＲ比を示すが磁気
異方性分散の大きいＮｉＣｏ層を交互に積層させている
ために、ＭＲ比はＮｉＦｅ薄膜よりも大きい値を示す。
しかも膜を構成する微結晶粒の平均粒径を２５ｎｍ以下
に設定しているため各結晶粒の結晶磁気異方性が抑制さ
れ、磁気異方性分散がＮｉＦｅ薄膜と同程度に小さく抑
えられている。従って、安定した高出力のＭＲ素子に適
する薄膜として優れた特性を発揮するにいたる。
に設定しているため各結晶粒の結晶磁気異方性が抑制さ
れ、磁気異方性分散がＮｉＦｅ薄膜と同程度に小さく抑
えられている。従って、安定した高出力のＭＲ素子に適
する薄膜として優れた特性を発揮するにいたる。
ここで、本発明において、微結晶粒の平均粒径を上記の
如く限定した理由について述べる。
如く限定した理由について述べる。
第１図に、この積層膜におけるＤＭＲ＆結晶粒径（測定
はＸ線回折ピークの半値幅による。）の関係を示す。こ
の図によると、結晶粒径が２５ｎｍ以下の試料ではＤＭ
ｒｔは０．９以上の値を示しており、磁気異方性分散は
ＮｉＦｅと同程度に小さい。しかしながら結晶粒径が３
０ｎｍ以上になると、ＤＭＲは０．５程度の値となり磁
気異方性分散が急激に大きくなっていることがわかる。
はＸ線回折ピークの半値幅による。）の関係を示す。こ
の図によると、結晶粒径が２５ｎｍ以下の試料ではＤＭ
ｒｔは０．９以上の値を示しており、磁気異方性分散は
ＮｉＦｅと同程度に小さい。しかしながら結晶粒径が３
０ｎｍ以上になると、ＤＭＲは０．５程度の値となり磁
気異方性分散が急激に大きくなっていることがわかる。
以上の実験事実から、ＮｉＦｅを主成分とする合金層と
ＮｉＣｏを主成分とする合金層が交互に積み重なった積
層構造において、薄膜を構成する微結晶粒の平均粒径を
２５ｎｍ以下とすることによって、安定した高出力のＭ
Ｒ素子に適するＭＲ膜を得ることができる。
ＮｉＣｏを主成分とする合金層が交互に積み重なった積
層構造において、薄膜を構成する微結晶粒の平均粒径を
２５ｎｍ以下とすることによって、安定した高出力のＭ
Ｒ素子に適するＭＲ膜を得ることができる。
（実施例）
第２図に、本発明の実施例を示す。
第２図において、到達真空度１Ｏ−１０Ｔｏｒｒ台にて
、ガラス基板１上にＮｉ８□Ｆｅ１□（重量％）層とＮ
１５ｏＣＯ２０（重量％）層を交互に蒸着した。成膜基
板温度をそれぞれ２０°Ｃ１１５０’Ｃ，２５０°Ｃ１
３５０°Ｃ１４００°Ｃとし、成膜速度を約６ｋｔｓと
した。Ｎｉ８□Ｆｅ１□（重量％）層とＮ１５ｏＣＯ２
０（重量％）層の層厚比を１：１とし、積層周期（Ｎｉ
８□Ｆｅ１□層厚とＮ１５ｏＣＯ２０層厚との和）が６
ｎｍである多層膜を作製した。総膜厚は１５０ｎｍとし
た。
、ガラス基板１上にＮｉ８□Ｆｅ１□（重量％）層とＮ
１５ｏＣＯ２０（重量％）層を交互に蒸着した。成膜基
板温度をそれぞれ２０°Ｃ１１５０’Ｃ，２５０°Ｃ１
３５０°Ｃ１４００°Ｃとし、成膜速度を約６ｋｔｓと
した。Ｎｉ８□Ｆｅ１□（重量％）層とＮ１５ｏＣＯ２
０（重量％）層の層厚比を１：１とし、積層周期（Ｎｉ
８□Ｆｅ１□層厚とＮ１５ｏＣＯ２０層厚との和）が６
ｎｍである多層膜を作製した。総膜厚は１５０ｎｍとし
た。
このように作製された積層膜２において、結晶粒径およ
びＤＭＲを測定した結果を第１表に示す。ここで結晶粒
径の測定にはＸ線回折法を用い、（１１１）面回折ピー
クの半値幅から平均粒径を求めた。なお、Ｘ線回折法か
ら求めた平均粒径は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定
した平均粒径と良く一致していた。
びＤＭＲを測定した結果を第１表に示す。ここで結晶粒
径の測定にはＸ線回折法を用い、（１１１）面回折ピー
クの半値幅から平均粒径を求めた。なお、Ｘ線回折法か
ら求めた平均粒径は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定
した平均粒径と良く一致していた。
第１表
成膜基板温度が高い試料はど、結晶粒径は大きく、ＤＭ
□は小さくなる（磁気異方性分散が大きくなる）傾向が
みられる。第１図はこれらの結晶粒径とＤＭＲの関係を
示したものである。結晶粒径が２５ｎｍ以下の試料（成
膜基板温度が２０°Ｃ〜２５０°Ｃの試料）においては
、ＤＭＲは０．９以上の値を示しており、磁気異方性分
散はＮｉＦｅと同程度に小さい。しかしながら結晶粒径
が３５ｎｍの試料（成膜基板温度が３５０°Ｃ１４００
°Ｃの試料）では、ＤＭＲは０．５程度の値となり磁気
異方性分数が急激に大きくなっていることがわかる。
□は小さくなる（磁気異方性分散が大きくなる）傾向が
みられる。第１図はこれらの結晶粒径とＤＭＲの関係を
示したものである。結晶粒径が２５ｎｍ以下の試料（成
膜基板温度が２０°Ｃ〜２５０°Ｃの試料）においては
、ＤＭＲは０．９以上の値を示しており、磁気異方性分
散はＮｉＦｅと同程度に小さい。しかしながら結晶粒径
が３５ｎｍの試料（成膜基板温度が３５０°Ｃ１４００
°Ｃの試料）では、ＤＭＲは０．５程度の値となり磁気
異方性分数が急激に大きくなっていることがわかる。
次に、磁気異方性分散が小さくＭＲ素子に適している結
晶粒径２５ｎｍ以下の積層膜上にＡｕ３を蒸着した（膜
厚は２４０ｎｍ）。さらに、このＡｕ蒸着膜上にフォト
レジストパターンを形成し、Ａｒガス雰囲気中でイオン
エツチングを行い、感磁部分である矩形状のパターン４
およびセンス電流を供給するための電極パターン５を形
成した。ここで、エツチング条件は、加速電圧：５００
Ｖ、 Ａｒガス圧カニＩ Ｘ １０ ’Ｔｏｒｒである
。さらに、このパターン上にマスクとなるフォトレジス
トパターンを形成し選択化学エツチングを行うことによ
って、積層膜を長さ２ｍｍ、幅５０μｍの矩形状のパタ
ーンに露出させ、ＭＲ素子を作製した。
晶粒径２５ｎｍ以下の積層膜上にＡｕ３を蒸着した（膜
厚は２４０ｎｍ）。さらに、このＡｕ蒸着膜上にフォト
レジストパターンを形成し、Ａｒガス雰囲気中でイオン
エツチングを行い、感磁部分である矩形状のパターン４
およびセンス電流を供給するための電極パターン５を形
成した。ここで、エツチング条件は、加速電圧：５００
Ｖ、 Ａｒガス圧カニＩ Ｘ １０ ’Ｔｏｒｒである
。さらに、このパターン上にマスクとなるフォトレジス
トパターンを形成し選択化学エツチングを行うことによ
って、積層膜を長さ２ｍｍ、幅５０μｍの矩形状のパタ
ーンに露出させ、ＭＲ素子を作製した。
この素子を用いて磁界を検出したところ、電気抵抗変化
が最大で４．５％となり（ＮｉＦｅの場合、２．０％）
、しかもＲ−Ｈ（電気抵抗−印加磁界）特性にヒステリ
シスやバルクハウゼンジャンプの全くない優れたＭＲ素
子が得られた。
が最大で４．５％となり（ＮｉＦｅの場合、２．０％）
、しかもＲ−Ｈ（電気抵抗−印加磁界）特性にヒステリ
シスやバルクハウゼンジャンプの全くない優れたＭＲ素
子が得られた。
（発明の効果）
上述したように、本発明のＮｉＦｅ／ＮｉＣｏ積層膜に
おいては磁気異方性分散が非常に小さく、しかもＭＲ比
が大きいため、この膜を用いることによって安定した高
出力のＭＲ素子を実現することができる。
おいては磁気異方性分散が非常に小さく、しかもＭＲ比
が大きいため、この膜を用いることによって安定した高
出力のＭＲ素子を実現することができる。
第１図は本発明にかかわる積層膜の磁気異方性分散の結
晶粒径依存性を示す図である。また第２図は本発明の実
施例を示す図である。 第２図において、 １・・・ガラス基板、２−Ｎｉ−Ｆｅ／Ｎｉ−Ｃｏ積層
膜（ＭＲ膜）、３・・・Ａｕ膜、
晶粒径依存性を示す図である。また第２図は本発明の実
施例を示す図である。 第２図において、 １・・・ガラス基板、２−Ｎｉ−Ｆｅ／Ｎｉ−Ｃｏ積層
膜（ＭＲ膜）、３・・・Ａｕ膜、
Claims (1)
- ＮｉＦｅを主成分とする合金層とＮｉＣｏを主成分と
する合金層とが交互に積み重なった積層膜において、積
層膜を構成する微結晶粒の平均粒径が２５ｎｍ以下であ
ることを特徴とする磁気抵抗効果薄膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2102449A JPH042185A (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | 磁気抵抗効果薄膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2102449A JPH042185A (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | 磁気抵抗効果薄膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH042185A true JPH042185A (ja) | 1992-01-07 |
Family
ID=14327782
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2102449A Pending JPH042185A (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | 磁気抵抗効果薄膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH042185A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05235435A (ja) * | 1992-02-21 | 1993-09-10 | Ckd Corp | 磁気抵抗素子 |
| CN111740010A (zh) * | 2020-06-18 | 2020-10-02 | 电子科技大学 | 一种基于多层磁性复合结构的各向异性磁电阻 |
-
1990
- 1990-04-18 JP JP2102449A patent/JPH042185A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05235435A (ja) * | 1992-02-21 | 1993-09-10 | Ckd Corp | 磁気抵抗素子 |
| CN111740010A (zh) * | 2020-06-18 | 2020-10-02 | 电子科技大学 | 一种基于多层磁性复合结构的各向异性磁电阻 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2654316B2 (ja) | 磁気抵抗センサ | |
| JPH04247607A (ja) | 磁気抵抗効果素子 | |
| JPH04103014A (ja) | 磁気ヘッド | |
| JP3466470B2 (ja) | 薄膜磁気抵抗素子 | |
| JPH1187804A (ja) | 薄膜磁界センサ | |
| JP3527786B2 (ja) | 多層磁気抵抗効果膜および磁気ヘッド | |
| JPH0870149A (ja) | 磁気抵抗素子 | |
| JPH0963021A (ja) | スピンバルブ構造を有する磁気抵抗効果素子及びその製造方法 | |
| JPH042185A (ja) | 磁気抵抗効果薄膜 | |
| JPH04280483A (ja) | 磁気抵抗効果材料およびその製造方法 | |
| JP2545935B2 (ja) | 磁気抵抗効果薄膜およびその製造方法 | |
| JP2504234B2 (ja) | 磁気抵抗効果薄膜およびその製造方法 | |
| JP3028585B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子 | |
| JP2850584B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子の製造方法 | |
| JPH04211106A (ja) | 反強磁性膜及びこれを用いた磁気ヘッド | |
| JPH0240972A (ja) | 磁気抵抗効果薄膜 | |
| JP2806549B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子 | |
| JPH02294083A (ja) | 磁気抵抗効果薄膜およびその製造方法 | |
| JPH0642566B2 (ja) | 磁気低抗効果素子の製造方法 | |
| JPH0629589A (ja) | 磁気抵抗効果素子 | |
| JPH08279116A (ja) | 巨大磁気抵抗材料膜および磁気抵抗材料膜の磁化の調整方法 | |
| JP2000173026A (ja) | 磁気抵抗効果素子および磁気ヘッド | |
| JPH10326920A (ja) | 磁気抵抗効果センサー及びその製造方法 | |
| JPH05335655A (ja) | 磁気抵抗効果薄膜 | |
| JPH06302877A (ja) | 磁気抵抗効果素子及びそれを用いた磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド |