JPH06200364A - 磁性多層膜および磁気抵抗効果素子 - Google Patents
磁性多層膜および磁気抵抗効果素子Info
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- JPH06200364A JPH06200364A JP4361376A JP36137692A JPH06200364A JP H06200364 A JPH06200364 A JP H06200364A JP 4361376 A JP4361376 A JP 4361376A JP 36137692 A JP36137692 A JP 36137692A JP H06200364 A JPH06200364 A JP H06200364A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【構成】 基板２上に下地層３を形成し、この下地層３
上に、非磁性薄膜４を介して積層された少なくとも２層
の磁性薄膜５を有する磁性多層膜１において、前記下地
層３が、ＮｉＦｅまたはＮｉＦｅＣｏにＺｒ、Ｎｂ、Ｈ
ｆおよびＴａのうち少なくとも一種が添加された材料で
形成されている。 【効果】 本発明によれば、小さい外部磁場で数％〜数
十％の大きい抵抗変化率をもつ磁性多層膜が得られる。
従って高感度のＭＲセンサおよび高密度磁気記録が可能
なＭＲヘッド等のすぐれた磁気抵抗変化素子を提供する
ことができる。
上に、非磁性薄膜４を介して積層された少なくとも２層
の磁性薄膜５を有する磁性多層膜１において、前記下地
層３が、ＮｉＦｅまたはＮｉＦｅＣｏにＺｒ、Ｎｂ、Ｈ
ｆおよびＴａのうち少なくとも一種が添加された材料で
形成されている。 【効果】 本発明によれば、小さい外部磁場で数％〜数
十％の大きい抵抗変化率をもつ磁性多層膜が得られる。
従って高感度のＭＲセンサおよび高密度磁気記録が可能
なＭＲヘッド等のすぐれた磁気抵抗変化素子を提供する
ことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁性多層膜、およびそ
れを用いた磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）に関するもの
である。
れを用いた磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】近年、磁気センサの高感度化や磁気記録
における高密度化が進められており、これに伴い磁気抵
抗変化を用いた磁気抵抗効果型磁気センサ（以下、ＭＲ
センサという。）や、磁気抵抗効果型磁気ヘッド（以
下、ＭＲヘッドという。）等のＭＲ素子の開発が盛んに
進められている。ＭＲセンサもＭＲヘッドも、磁性材料
を用いた読み取りセンサ部の抵抗変化により、外部磁界
信号を読み出すものであるが、特にＭＲヘッドでは、再
生出力が記録媒体との相対速度に依存しないことから、
高密度磁気記録においても高い出力が得られるという特
長がある。
における高密度化が進められており、これに伴い磁気抵
抗変化を用いた磁気抵抗効果型磁気センサ（以下、ＭＲ
センサという。）や、磁気抵抗効果型磁気ヘッド（以
下、ＭＲヘッドという。）等のＭＲ素子の開発が盛んに
進められている。ＭＲセンサもＭＲヘッドも、磁性材料
を用いた読み取りセンサ部の抵抗変化により、外部磁界
信号を読み出すものであるが、特にＭＲヘッドでは、再
生出力が記録媒体との相対速度に依存しないことから、
高密度磁気記録においても高い出力が得られるという特
長がある。
【０００３】従来の異方性磁気抵抗効果によるＮｉＦｅ
やＮｉＣｏ等磁性体を利用した磁性薄膜では、磁気抵抗
変化率はせいぜい２〜５％位と小さく、より大きな磁気
抵抗変化率を有する材料が望まれている。
やＮｉＣｏ等磁性体を利用した磁性薄膜では、磁気抵抗
変化率はせいぜい２〜５％位と小さく、より大きな磁気
抵抗変化率を有する材料が望まれている。
【０００４】ところで、金属の原子径オーダーの厚さの
薄膜が周期的に積層された構造をもついわゆる人工格子
は、バルク状の金属とは異なった特性を示すために、近
年注目されてきている。このような人工格子の１種とし
て、基板上に磁性金属薄膜と非磁性金属薄膜とを交互に
積層した磁性多層膜があり、このような磁性多層膜によ
り上記磁気抵抗効果膜を構成する試みがなされている。
薄膜が周期的に積層された構造をもついわゆる人工格子
は、バルク状の金属とは異なった特性を示すために、近
年注目されてきている。このような人工格子の１種とし
て、基板上に磁性金属薄膜と非磁性金属薄膜とを交互に
積層した磁性多層膜があり、このような磁性多層膜によ
り上記磁気抵抗効果膜を構成する試みがなされている。
【０００５】上記の磁性多層膜の構成としては、Ｃｏ−
Ｃｕ、ＣｏＦｅ−Ｃｕ、ＮｉＦｅ−Ｃｕ等の磁性多層膜
が知られており、大きな磁気抵抗変化率を示すことが報
告されている。
Ｃｕ、ＣｏＦｅ−Ｃｕ、ＮｉＦｅ−Ｃｕ等の磁性多層膜
が知られており、大きな磁気抵抗変化率を示すことが報
告されている。
【０００６】上記のような要望を達成するため、基板上
に先ず下地層を形成し、この下地層上に非磁性薄膜を介
して、少なくとも２層の磁性層を形成することが試みら
れている。上記下地層としては、従来Ｆｅ膜（厚さ５０
Ａ）を用いたものが知られているが、このように下地層
としてＦｅ膜を用いると、磁気抵抗変化率が大きくなる
ものの、大きな動作磁場が必要となり、実質上、ＭＲ素
子として用いることができない。
に先ず下地層を形成し、この下地層上に非磁性薄膜を介
して、少なくとも２層の磁性層を形成することが試みら
れている。上記下地層としては、従来Ｆｅ膜（厚さ５０
Ａ）を用いたものが知られているが、このように下地層
としてＦｅ膜を用いると、磁気抵抗変化率が大きくなる
ものの、大きな動作磁場が必要となり、実質上、ＭＲ素
子として用いることができない。
【０００７】そこで、近年、動作磁場強度を低下させる
ため、下地層の材料として、Ｆｅより軟磁気特性の優れ
たＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ等を用いることが提案されて
いる。
ため、下地層の材料として、Ｆｅより軟磁気特性の優れ
たＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ等を用いることが提案されて
いる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように、下地層の材料としてＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏを
用いると、動作磁場強度を低下させることができるもの
の、今度はこれに伴って磁気抵抗変化率も低下してしま
うという問題があった。
ように、下地層の材料としてＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏを
用いると、動作磁場強度を低下させることができるもの
の、今度はこれに伴って磁気抵抗変化率も低下してしま
うという問題があった。
【０００９】本発明は、必要な動作磁場強度の低下を図
ることができるとともに、磁気抵抗変化率の向上も図る
ことのできる磁性多層膜とそれを用いた磁気抵抗変化素
子を提供することを目的とするものである。
ることができるとともに、磁気抵抗変化率の向上も図る
ことのできる磁性多層膜とそれを用いた磁気抵抗変化素
子を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（６）の本発明により達成される。 （１）基板上に下地層を形成し、この下地層上に、非磁
性薄膜を介して積層された少なくとも２層の磁性薄膜を
有する磁性多層膜において、前記下地層が、ＮｉＦｅま
たはＮｉＦｅＣｏにＺｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａのうち
少なくとも一種が添加された材料で形成されていること
を特徴とする磁性多層膜。 （２）前記Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａのうち少なくと
も一種の添加量の総計が、４〜７wt％の範囲に設定され
ている上記（１）の磁性多層膜。 （３）前記Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａのうち少なくと
も一種の添加量の総計が、５〜６wt％の範囲に設定され
ている上記（１）の磁性多層膜。 （４）前記Ｆｅの含有量が５〜５０wt% である上記
（１）〜（３）のいずれかの磁性多層膜。 （５）前記Ｃｏの含有量が０〜２５wt% である上記
（１）〜（４）のいずれかの磁性多層膜。 （６）上記（１）〜（５）のいずれかの磁性多層膜を有
することを特徴とする磁気抵抗効果素子。
（１）〜（６）の本発明により達成される。 （１）基板上に下地層を形成し、この下地層上に、非磁
性薄膜を介して積層された少なくとも２層の磁性薄膜を
有する磁性多層膜において、前記下地層が、ＮｉＦｅま
たはＮｉＦｅＣｏにＺｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａのうち
少なくとも一種が添加された材料で形成されていること
を特徴とする磁性多層膜。 （２）前記Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａのうち少なくと
も一種の添加量の総計が、４〜７wt％の範囲に設定され
ている上記（１）の磁性多層膜。 （３）前記Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａのうち少なくと
も一種の添加量の総計が、５〜６wt％の範囲に設定され
ている上記（１）の磁性多層膜。 （４）前記Ｆｅの含有量が５〜５０wt% である上記
（１）〜（３）のいずれかの磁性多層膜。 （５）前記Ｃｏの含有量が０〜２５wt% である上記
（１）〜（４）のいずれかの磁性多層膜。 （６）上記（１）〜（５）のいずれかの磁性多層膜を有
することを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【００１１】
【具体的構成】以下、本発明の具体的構成について詳細
に説明する。
に説明する。
【００１２】図１は、本発明の実施例である磁性多層膜
１の断面図である。図１において、磁性多層膜１は、基
板２、この基板２上に配置された下地層３、およびこの
下地層３上に交互に周期的に設けられた磁性薄膜４と非
磁性薄膜５とを有する。すなわち、磁性薄膜と非磁性薄
膜を組み合わせたものが繰り返し積層されている。な
お、図１では、下地層３上に非磁性薄膜５が設けられた
構成のものを示したが、最初に磁性薄膜４を設けてもよ
いことは勿論である。
１の断面図である。図１において、磁性多層膜１は、基
板２、この基板２上に配置された下地層３、およびこの
下地層３上に交互に周期的に設けられた磁性薄膜４と非
磁性薄膜５とを有する。すなわち、磁性薄膜と非磁性薄
膜を組み合わせたものが繰り返し積層されている。な
お、図１では、下地層３上に非磁性薄膜５が設けられた
構成のものを示したが、最初に磁性薄膜４を設けてもよ
いことは勿論である。
【００１３】本発明の磁性薄膜４に用いる磁性体の種類
は特に制限されないが、具体的には、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃ
ｏ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｄｙ，Ｅｒ，Ｎｄ，Ｔｂ，Ｔｍ，Ｃ
ｅ，Ｇｄ等が好ましい。また、これらの元素を含む合金
や化合物としては、例えば、Ｆｅ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｎｉ，
Ｆｅ−Ｃｏ，Ｆｅ−Ａｌ，Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ（センダス
ト等），Ｆｅ−Ｙ等が好ましい。
は特に制限されないが、具体的には、Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃ
ｏ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｄｙ，Ｅｒ，Ｎｄ，Ｔｂ，Ｔｍ，Ｃ
ｅ，Ｇｄ等が好ましい。また、これらの元素を含む合金
や化合物としては、例えば、Ｆｅ−Ｓｉ，Ｆｅ−Ｎｉ，
Ｆｅ−Ｃｏ，Ｆｅ−Ａｌ，Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ（センダス
ト等），Ｆｅ−Ｙ等が好ましい。
【００１４】各磁性薄膜の膜厚の上限は、２００A であ
る。一方、磁性薄膜の厚さの下限は特にないが、４A 未
満ではキューリー点が室温より低くなって実用性がなく
なってくる。また、厚さを４A 以上とすれば、膜厚を均
一に保つことが容易となり、膜質も良好となる。また、
飽和磁化の大きさが小さくなりすぎることもない。膜厚
を２００A より大としても効果は落ちないが、膜厚の増
加に伴って効果が増大することもなく、膜の作製上無駄
が多く、不経済である。
る。一方、磁性薄膜の厚さの下限は特にないが、４A 未
満ではキューリー点が室温より低くなって実用性がなく
なってくる。また、厚さを４A 以上とすれば、膜厚を均
一に保つことが容易となり、膜質も良好となる。また、
飽和磁化の大きさが小さくなりすぎることもない。膜厚
を２００A より大としても効果は落ちないが、膜厚の増
加に伴って効果が増大することもなく、膜の作製上無駄
が多く、不経済である。
【００１５】用いる非磁性薄膜は、磁性薄膜間の磁気相
互作用を弱める役割をはたす材料であり、その種類に特
に制限はなく各種金属ないし半金属非磁性体や非金属非
磁性体から適宜選択すればよい。金属非磁性体として
は、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｍｏ，Ｚ
ｎ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，Ｈｆ，Ｓｂ，Ｚｒ，Ｇａ，Ｔｉ，
Ｓｎ，Ｐｂ等やこれらの合金が好ましい。半金属非磁性
体としては、Ｓｉ，Ｇｅ，Ｃ，Ｂ等やこれらに別の元素
を添加したものが好ましい。非金属非磁性体としては、
ＳｉＯ2 ，ＳｉＯ，ＳｉＮ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＺｎＯ，Ｍｇ
Ｏ，ＴｉＮ等やこれらに別の元素を添加したものが好ま
しい。
互作用を弱める役割をはたす材料であり、その種類に特
に制限はなく各種金属ないし半金属非磁性体や非金属非
磁性体から適宜選択すればよい。金属非磁性体として
は、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｔ，Ａｌ，Ｍｇ，Ｍｏ，Ｚ
ｎ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，Ｈｆ，Ｓｂ，Ｚｒ，Ｇａ，Ｔｉ，
Ｓｎ，Ｐｂ等やこれらの合金が好ましい。半金属非磁性
体としては、Ｓｉ，Ｇｅ，Ｃ，Ｂ等やこれらに別の元素
を添加したものが好ましい。非金属非磁性体としては、
ＳｉＯ2 ，ＳｉＯ，ＳｉＮ，Ａｌ2 Ｏ3 ，ＺｎＯ，Ｍｇ
Ｏ，ＴｉＮ等やこれらに別の元素を添加したものが好ま
しい。
【００１６】非磁性薄膜の厚さは、２００A 以下が望ま
しい。一般に膜厚が２００A を超えると、抵抗は非磁性
薄膜により決定してしまい、スピン散乱を設ける割合が
小さくなってしまい、その結果、磁気抵抗変化率が小さ
くなってしまう。一方、膜厚が小さすぎると、磁性薄膜
間の磁気相互作用が大きくなり過ぎ、両磁性薄膜の磁化
方向が相異なる状態が生じにくくなるとともに、連続膜
の形成が困難となるので、膜厚は４A 以上が好ましい。
なお、磁性薄膜や非磁性薄膜の膜厚は、透過型電子顕微
鏡、走査型電子顕微鏡、オージェ電子分光分析等により
測定することができる。また、薄膜の結晶構造は、Ｘ線
回折や高速電子線回折等により確認することができる。
しい。一般に膜厚が２００A を超えると、抵抗は非磁性
薄膜により決定してしまい、スピン散乱を設ける割合が
小さくなってしまい、その結果、磁気抵抗変化率が小さ
くなってしまう。一方、膜厚が小さすぎると、磁性薄膜
間の磁気相互作用が大きくなり過ぎ、両磁性薄膜の磁化
方向が相異なる状態が生じにくくなるとともに、連続膜
の形成が困難となるので、膜厚は４A 以上が好ましい。
なお、磁性薄膜や非磁性薄膜の膜厚は、透過型電子顕微
鏡、走査型電子顕微鏡、オージェ電子分光分析等により
測定することができる。また、薄膜の結晶構造は、Ｘ線
回折や高速電子線回折等により確認することができる。
【００１７】本発明の磁性多層膜において、磁性薄膜／
非磁性薄膜ユニットの繰り返し積層回数ｎに特に制限は
なく、目的とする磁気抵抗変化率等に応じて適宜選択す
ればよいが、十分な磁気抵抗変化率を得るためには、ｎ
を３以上にするのが好ましい。また、積層数を増加する
に従って、抵抗変化率も増加するが、生産性が悪くな
り、さらにｎが大きすぎると素子全体の抵抗が低くなり
すぎて実用上の不便が生じることから、通常、ｎを５０
以下とするのが好ましい。なお、長周期構造は、小角Ｘ
線回折パターンにて、くり返し周期に応じた１次２次ピ
ーク等の出現により確認することができる。
非磁性薄膜ユニットの繰り返し積層回数ｎに特に制限は
なく、目的とする磁気抵抗変化率等に応じて適宜選択す
ればよいが、十分な磁気抵抗変化率を得るためには、ｎ
を３以上にするのが好ましい。また、積層数を増加する
に従って、抵抗変化率も増加するが、生産性が悪くな
り、さらにｎが大きすぎると素子全体の抵抗が低くなり
すぎて実用上の不便が生じることから、通常、ｎを５０
以下とするのが好ましい。なお、長周期構造は、小角Ｘ
線回折パターンにて、くり返し周期に応じた１次２次ピ
ーク等の出現により確認することができる。
【００１８】用いる下地層３は、ＭＲ変化率の向上と動
作磁場強度の低下を同時に達成するためのものであり、
ＮｉＦｅまたはＮｉＦｅＣｏにＺｒ、Ｎｂ、Ｈｆおよび
Ｔａのうち少なくとも一種が添加された材料、すなわち
Ｎｉ−Ｆｅ−（Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａのうち少な
くとも一種）合金組成あるいはＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ−（Ｚ
ｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａのうち少なくとも一種）合金
組成を有するものである。添加物のうちでは、Ｎｂが最
も望ましい。
作磁場強度の低下を同時に達成するためのものであり、
ＮｉＦｅまたはＮｉＦｅＣｏにＺｒ、Ｎｂ、Ｈｆおよび
Ｔａのうち少なくとも一種が添加された材料、すなわち
Ｎｉ−Ｆｅ−（Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａのうち少な
くとも一種）合金組成あるいはＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏ−（Ｚ
ｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａのうち少なくとも一種）合金
組成を有するものである。添加物のうちでは、Ｎｂが最
も望ましい。
【００１９】上記組成のうち、Ｆｅの含有量、５〜５０
wt％の範囲であることが望ましい。これは、この範囲で
優れた軟磁気特性が得られるからである。
wt％の範囲であることが望ましい。これは、この範囲で
優れた軟磁気特性が得られるからである。
【００２０】また、Ｃｏの含有量は、２５wt% 以下、特
に３〜２５wt％の範囲であることが望ましい。これは、
やはりこの範囲で優れた軟磁気特性が得られるからであ
る。
に３〜２５wt％の範囲であることが望ましい。これは、
やはりこの範囲で優れた軟磁気特性が得られるからであ
る。
【００２１】更にまた、Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａの
うち少なくとも一種の添加量の総計は、好ましくは４〜
７wt％の範囲、特に５〜６wt％の範囲であることが望ま
しい。これは、少なすぎると、動作磁場を低減する効果
がなく、多すぎると膜の抵抗が大きくなるため、その結
果、磁気抵抗変化率も小さくなってしまうからである。
以上の効果は、特に上記した添加量５〜６wt％の範囲で
顕著である。この他、下地層には、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ等
の１種以上が５wt% 程度以下含有されていてもよい。
うち少なくとも一種の添加量の総計は、好ましくは４〜
７wt％の範囲、特に５〜６wt％の範囲であることが望ま
しい。これは、少なすぎると、動作磁場を低減する効果
がなく、多すぎると膜の抵抗が大きくなるため、その結
果、磁気抵抗変化率も小さくなってしまうからである。
以上の効果は、特に上記した添加量５〜６wt％の範囲で
顕著である。この他、下地層には、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｃｕ等
の１種以上が５wt% 程度以下含有されていてもよい。
【００２２】本発明における下地層３の厚さは、４〜２
００Ａの範囲とすることが望ましい。その理由は、４Ａ
未満では、均一な膜を形成することが困難であり、ま
た、２００Ａ以上では、機能に影響がないものの、膜の
作製上無駄が多く、不経済であるからである。
００Ａの範囲とすることが望ましい。その理由は、４Ａ
未満では、均一な膜を形成することが困難であり、ま
た、２００Ａ以上では、機能に影響がないものの、膜の
作製上無駄が多く、不経済であるからである。
【００２３】以上の各膜、層の形成方法には特に制限は
なく、真空蒸着法、スパッタ法、イオンビームスパッタ
法などで行なうことができる。
なく、真空蒸着法、スパッタ法、イオンビームスパッタ
法などで行なうことができる。
【００２４】基板２としては、ガラス、ケイ素、Ｔａ、
Ｔｉ、ＭｇＯ、ＧａＡｓ、フェライト、ＣａＴｉＯ3 、
Ａｌ2 Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ焼結体等を用いること
ができる。
Ｔｉ、ＭｇＯ、ＧａＡｓ、フェライト、ＣａＴｉＯ3 、
Ａｌ2 Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ焼結体等を用いること
ができる。
【００２５】図２、図３には、本発明の磁性多層膜を用
いて磁気抵抗変化素子、例えばＭＲヘッドを構成すると
きの例が示される。両図に示される磁気抵抗変化素子１
０は、上記の磁性多層膜１を絶縁層１１内に形成して、
磁性多層膜１に測定電流を流すための例えばＣｕ、Ａ
ｇ、Ａｕ、Ｗ、Ｔａ等の電極１２と、例えばＴｉ等のシ
ャント層１３とを接続している。さらに図４の例では、
例えばＣｏＺｒＭｏ、ＮｉＦｅＲｈ等の比抵抗の大きな
軟磁性材料のバイアス磁界印加層１４を設け、その上に
バイアス磁界印加層と磁性多層膜との磁気的結合をなく
すＴａ、Ｔｉ、ＳｉＯ2 等の非磁性層１５が設けられて
いる。
いて磁気抵抗変化素子、例えばＭＲヘッドを構成すると
きの例が示される。両図に示される磁気抵抗変化素子１
０は、上記の磁性多層膜１を絶縁層１１内に形成して、
磁性多層膜１に測定電流を流すための例えばＣｕ、Ａ
ｇ、Ａｕ、Ｗ、Ｔａ等の電極１２と、例えばＴｉ等のシ
ャント層１３とを接続している。さらに図４の例では、
例えばＣｏＺｒＭｏ、ＮｉＦｅＲｈ等の比抵抗の大きな
軟磁性材料のバイアス磁界印加層１４を設け、その上に
バイアス磁界印加層と磁性多層膜との磁気的結合をなく
すＴａ、Ｔｉ、ＳｉＯ2 等の非磁性層１５が設けられて
いる。
【００２６】このような磁気抵抗変化素子の製造にあた
っては、フォトリソグラフ、エッチング等の微細加工技
術を必要とする。
っては、フォトリソグラフ、エッチング等の微細加工技
術を必要とする。
【００２７】
【実施例】以下、本発明を具体的実施例によりさらに詳
細に説明する。
細に説明する。
【００２８】実施例１ イオンビームスパッタ装置を用い、以下の条件でコーニ
ング７０５９ガラス基板２上に、基板を水冷し、回転さ
せながら、下地層３、非磁性薄膜５、磁性薄膜４を形成
し、磁性多層膜１を作製した。
ング７０５９ガラス基板２上に、基板を水冷し、回転さ
せながら、下地層３、非磁性薄膜５、磁性薄膜４を形成
し、磁性多層膜１を作製した。
【００２９】直径７インチのターゲットを用い、ターゲ
ットの組成としては、磁性薄膜４用としてＮｉ−１８wt
％Ｆｅ、非磁性薄膜５用としてＣｕ、下地層３用として
Ｎｉ−１８wt％Ｆｅとし、その上に１０ｍｍ角のＮｂチ
ップを置いて、各々スパッタし、磁性多層膜を作製し
た。スパッタ室内は、先ず２×１０-7Torrまで排気した
後、Ａｒガスを導入し、１．４×１０-4Torrの圧力とし
た後スパッタを行なった。イオンビーム条件は、ビーム
電圧３００Ｖ、ビーム電流３０ｍＡとした。
ットの組成としては、磁性薄膜４用としてＮｉ−１８wt
％Ｆｅ、非磁性薄膜５用としてＣｕ、下地層３用として
Ｎｉ−１８wt％Ｆｅとし、その上に１０ｍｍ角のＮｂチ
ップを置いて、各々スパッタし、磁性多層膜を作製し
た。スパッタ室内は、先ず２×１０-7Torrまで排気した
後、Ａｒガスを導入し、１．４×１０-4Torrの圧力とし
た後スパッタを行なった。イオンビーム条件は、ビーム
電圧３００Ｖ、ビーム電流３０ｍＡとした。
【００３０】以上の条件で、厚さ５０Ａの下地層、１１
Ａの非磁性薄膜、および１１Ａの磁性薄膜をそれぞれ形
成し、非磁性薄膜と磁性薄膜のユニットを２０回繰り返
して積層して、磁性多層膜を作製した。下地層３の組成
を表１に示した。なお、下地層の組成は、上記と同条件
で１０００Ａ〜２０００Ａの試料を作製し、蛍光Ｘ線分
析で調べた。
Ａの非磁性薄膜、および１１Ａの磁性薄膜をそれぞれ形
成し、非磁性薄膜と磁性薄膜のユニットを２０回繰り返
して積層して、磁性多層膜を作製した。下地層３の組成
を表１に示した。なお、下地層の組成は、上記と同条件
で１０００Ａ〜２０００Ａの試料を作製し、蛍光Ｘ線分
析で調べた。
【００３１】
【表１】
【００３２】比較例１として、下地層３にＮｂを添加し
ないこと以外は、実施例１と同様にして磁性多層膜を形
成した。
ないこと以外は、実施例１と同様にして磁性多層膜を形
成した。
【００３３】上記実施例の試料について、抵抗値を測定
し、磁気抵抗変化率を算出するとともに、飽和磁界Ｈｓ
をも測定した。
し、磁気抵抗変化率を算出するとともに、飽和磁界Ｈｓ
をも測定した。
【００３４】抵抗測定は、実施例１の試料から０．５×
１０mmの形状のサンプルを作成し、外部磁界を面内に電
流と垂直方向になるようにかけながら、−２０ｋOe〜２
０ｋOeまで変化させたときの抵抗を直流４端子法により
測定し、その抵抗から磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒを求め
た。磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒは、最大抵抗値をＲmax 、
最小抵抗値をＲmin とし、次式により計算した：ΔＲ／
Ｒ＝（Ｒmax −Ｒmin ）×１００／Ｒmin （％）。ま
た、飽和磁界Ｈｓは、試料から１０ｍｍ角のサンプルを
作製し、ＶＳＭで測定したＢＨヒステリシスカーブか
ら、磁化が飽和するときの印加磁界の大きさとして求め
た。同様に、比較例１についても磁気抵抗変化率および
飽和磁界を求めた。それらの結果を表１に示した。
１０mmの形状のサンプルを作成し、外部磁界を面内に電
流と垂直方向になるようにかけながら、−２０ｋOe〜２
０ｋOeまで変化させたときの抵抗を直流４端子法により
測定し、その抵抗から磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒを求め
た。磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒは、最大抵抗値をＲmax 、
最小抵抗値をＲmin とし、次式により計算した：ΔＲ／
Ｒ＝（Ｒmax −Ｒmin ）×１００／Ｒmin （％）。ま
た、飽和磁界Ｈｓは、試料から１０ｍｍ角のサンプルを
作製し、ＶＳＭで測定したＢＨヒステリシスカーブか
ら、磁化が飽和するときの印加磁界の大きさとして求め
た。同様に、比較例１についても磁気抵抗変化率および
飽和磁界を求めた。それらの結果を表１に示した。
【００３５】この表から分かるように、下地層にＮｂを
加えた実施例１は、比較例１と比べて、磁気抵抗変化率
で３．５％増大し、飽和磁界で５５０Ｏｅ減少した。し
たがって、Ｎｂを添加することにより、磁気抵抗変化率
の増大と、動作磁場強度の低下を同時に達成することが
できる。
加えた実施例１は、比較例１と比べて、磁気抵抗変化率
で３．５％増大し、飽和磁界で５５０Ｏｅ減少した。し
たがって、Ｎｂを添加することにより、磁気抵抗変化率
の増大と、動作磁場強度の低下を同時に達成することが
できる。
【００３６】実施例２ 次に、下地層のためのターゲットをＮｉ80Ｆｅ15Ｃｏ5
にＮｂを添加したものとした以外は、上記実施例１と同
様にして実施例２の試料を作製した。下地層３の組成を
表１に示した。比較例２として、下地層３にＮｂを添加
しないこと以外は、実施例２と同様にして磁性多層膜を
作製した。
にＮｂを添加したものとした以外は、上記実施例１と同
様にして実施例２の試料を作製した。下地層３の組成を
表１に示した。比較例２として、下地層３にＮｂを添加
しないこと以外は、実施例２と同様にして磁性多層膜を
作製した。
【００３７】これらについて、上記同様に磁気抵抗変化
率と飽和磁界を求めた。その結果を表１に示した。
率と飽和磁界を求めた。その結果を表１に示した。
【００３８】上記表１から分かるように、下地層として
Ｎｉ80Ｆｅ15Ｃｏ5 にＮｂを加えた実施例２は、比較例
２と比べて、磁気抵抗変化率は４％増大し、飽和磁界は
６００Ｏｅ減少した。実施例１と同様に、Ｎｂを添加す
ることにより、磁気抵抗変化率の増大と、動作磁場強度
の低下を同時に達成することができる。なお、この実施
例２は、実施例１と比較しても特性が向上した。
Ｎｉ80Ｆｅ15Ｃｏ5 にＮｂを加えた実施例２は、比較例
２と比べて、磁気抵抗変化率は４％増大し、飽和磁界は
６００Ｏｅ減少した。実施例１と同様に、Ｎｂを添加す
ることにより、磁気抵抗変化率の増大と、動作磁場強度
の低下を同時に達成することができる。なお、この実施
例２は、実施例１と比較しても特性が向上した。
【００３９】実施例３ 次に、下地層のためのターゲットをＮｉ82Ｆｅ18にＮｂ
およびＭｏを添加したものとした以外は、上記実施例１
と同様にして実施例３の試料を作製した。Ｍｏは、上記
Ｎｂと同様ターゲット上に１０ｍｍチップを置いて添加
した。下地層３の組成を表１に示した。
およびＭｏを添加したものとした以外は、上記実施例１
と同様にして実施例３の試料を作製した。Ｍｏは、上記
Ｎｂと同様ターゲット上に１０ｍｍチップを置いて添加
した。下地層３の組成を表１に示した。
【００４０】この実施例についても、上記同様に磁気抵
抗変化率と飽和磁界を求めた。その結果を表１に示し
た。なお、この実施例の比較例としては、上記の比較例
１が好適である。この実施例においても、上の実施例と
同様の特性の傾向が得られた。
抗変化率と飽和磁界を求めた。その結果を表１に示し
た。なお、この実施例の比較例としては、上記の比較例
１が好適である。この実施例においても、上の実施例と
同様の特性の傾向が得られた。
【００４１】実施例４ 最後に、下地層のためのターゲットをＮｉ66Ｆｅ16Ｃｏ
18にＮｂおよびＭｏを添加したものとした以外は、上記
実施例１と同様にして実施例４の試料を作製した。下地
層３の組成を表１に示した。比較例３として、下地層３
にＮｂおよびＭｏを添加しないこと以外は、実施例４と
同様にして磁性多層膜を作製した。
18にＮｂおよびＭｏを添加したものとした以外は、上記
実施例１と同様にして実施例４の試料を作製した。下地
層３の組成を表１に示した。比較例３として、下地層３
にＮｂおよびＭｏを添加しないこと以外は、実施例４と
同様にして磁性多層膜を作製した。
【００４２】これらについて、上記同様に磁気抵抗変化
率と飽和磁界を求めた。その結果を表１に示した。
率と飽和磁界を求めた。その結果を表１に示した。
【００４３】なお、下地層のためのターゲットとして純
鉄を用いた以外は、上記実施例１と同様にして比較例４
の試料を作製した。
鉄を用いた以外は、上記実施例１と同様にして比較例４
の試料を作製した。
【００４４】この比較例４についても、磁気抵抗変化率
と飽和磁界を求め、表１に示した。この比較例４は、磁
気抵抗変化率が１３．５％と高いものの、飽和磁界が１
４００Ｏｅと本実施例のものと比較して約３倍程度高く
なってしまう。
と飽和磁界を求め、表１に示した。この比較例４は、磁
気抵抗変化率が１３．５％と高いものの、飽和磁界が１
４００Ｏｅと本実施例のものと比較して約３倍程度高く
なってしまう。
【００４５】以上と同様の実験を、Ｚｒ、ＨｆおよびＴ
ａを下地層３の添加物として用いて行なったところ、Ｎ
ｂの添加の場合と同様の結果が得られた。
ａを下地層３の添加物として用いて行なったところ、Ｎ
ｂの添加の場合と同様の結果が得られた。
【００４６】以上から分かるように、本発明は、下地層
を、ＮｉＦｅまたはＮｉＦｅＣｏにＮｂおよびＭｏのう
ち少なくともＮｂを添加して形成することにより、磁気
抵抗変化率の向上と、動作磁場強度の低下を同時に達成
した。
を、ＮｉＦｅまたはＮｉＦｅＣｏにＮｂおよびＭｏのう
ち少なくともＮｂを添加して形成することにより、磁気
抵抗変化率の向上と、動作磁場強度の低下を同時に達成
した。
【００４７】
【発明の効果】本発明によれば、小さい外部磁場で数％
〜数十％の大きい抵抗変化率をもつ磁性多層膜が得られ
る。従って高感度のＭＲセンサおよび高密度磁気記録が
可能なＭＲヘッド等のすぐれた磁気抵抗変化素子を提供
することができる。
〜数十％の大きい抵抗変化率をもつ磁性多層膜が得られ
る。従って高感度のＭＲセンサおよび高密度磁気記録が
可能なＭＲヘッド等のすぐれた磁気抵抗変化素子を提供
することができる。
【図１】本発明の磁性多層膜の一部省略断面図である。
【図２】本発明の磁気抵抗変化素子の１例を示す一部省
略正面図である。
略正面図である。
【図３】本発明の磁気抵抗変化素子の他の例を示す一部
省略正面図である。
省略正面図である。
１ 磁性多層膜 ２ 基板 ３ 下地層 ４ 非磁性薄膜 ５ 磁性薄膜 １０ 磁気抵抗変化素子
Claims (6)
- 【請求項１】 基板上に下地層を形成し、この下地層上
に、非磁性薄膜を介して積層された少なくとも２層の磁
性薄膜を有する磁性多層膜において、前記下地層が、Ｎ
ｉＦｅまたはＮｉＦｅＣｏにＺｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴ
ａのうち少なくとも一種が添加された材料で形成されて
いることを特徴とする磁性多層膜。 - 【請求項２】 前記Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａのうち
少なくとも一種の添加量の総計が、４〜７wt％の範囲に
設定されている請求項１の磁性多層膜。 - 【請求項３】 前記Ｚｒ、Ｎｂ、ＨｆおよびＴａのうち
少なくとも一種の添加量の総計が、５〜６wt％の範囲に
設定されている請求項２の磁性多層膜。 - 【請求項４】 前記Ｆｅの含有量が５〜５０wt% である
請求項１〜３のいずれかの磁性多層膜。 - 【請求項５】 前記Ｃｏの含有量が０〜２５wt% である
請求項１〜４のいずれかの磁性多層膜。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかの磁性多層膜を
有す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 |
|---|---|---|---|
| JP36137692A JP3337732B2 (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 磁気抵抗効果素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36137692A JP3337732B2 (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 磁気抵抗効果素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06200364A true JPH06200364A (ja) | 1994-07-19 |
| JP3337732B2 JP3337732B2 (ja) | 2002-10-21 |
Family
ID=18473324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36137692A Expired - Fee Related JP3337732B2 (ja) | 1992-12-28 | 1992-12-28 | 磁気抵抗効果素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3337732B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6639763B1 (en) * | 2000-03-15 | 2003-10-28 | Tdk Corporation | Magnetic transducer and thin film magnetic head |
| JP2007059553A (ja) * | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Tokai Rika Co Ltd | 磁気抵抗素子及びその製造方法 |
| JP2012049213A (ja) * | 2010-08-25 | 2012-03-08 | Mitsubishi Electric Corp | 磁気抵抗効果素子、それを用いた磁界検出器、位置検出器、回転検出器および電流検出器 |
| US8743511B2 (en) | 2011-08-31 | 2014-06-03 | HGST Netherlands B.V. | CPP-GMR sensor with corrosion resistent spacer layer and higher signal/noise ratio |
-
1992
- 1992-12-28 JP JP36137692A patent/JP3337732B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6639763B1 (en) * | 2000-03-15 | 2003-10-28 | Tdk Corporation | Magnetic transducer and thin film magnetic head |
| JP2007059553A (ja) * | 2005-08-23 | 2007-03-08 | Tokai Rika Co Ltd | 磁気抵抗素子及びその製造方法 |
| JP2012049213A (ja) * | 2010-08-25 | 2012-03-08 | Mitsubishi Electric Corp | 磁気抵抗効果素子、それを用いた磁界検出器、位置検出器、回転検出器および電流検出器 |
| US8743511B2 (en) | 2011-08-31 | 2014-06-03 | HGST Netherlands B.V. | CPP-GMR sensor with corrosion resistent spacer layer and higher signal/noise ratio |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3337732B2 (ja) | 2002-10-21 |
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