JPH07272224A - 磁気抵抗効果素子とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】多層膜を使用した磁気抵抗効果素子で、安定的
に高いＭＲ比を有しており、かつＭＲ比の減少に関する
耐熱性も優れている磁気抵抗効果素子とその製造方法の
提供。 【構成】(1) 強磁性金属層３と非磁性金属層１との間
に、両層の成分を含む混合層２が形成してある磁気抵抗
効果素子。 (2) 強磁性金属層３および非磁性金属層１を成膜する毎
に、それらの成膜初期において、基板に積層している金
属層に高エネルギービームを照射して、強磁性金属層３
と非磁性金属層１との間に両層の成分を含む混合層２を
形成する磁気抵抗効果素子の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高密度磁気記録装置に
記録される磁気記録を読み取る際に使用する磁気ヘッド
に用いる磁気抵抗効果素子とその製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置における磁気記録の密
度が高くなるにつれ、磁気ディスク装置用薄膜磁気ヘッ
ドの再生専用の素子として磁気抵抗効果素子が使われ始
めた。

【０００３】この磁気抵抗効果素子を使用した磁気ヘッ
ドは、従来のインダクティブ型薄膜磁気ヘッドよりも高
い再生出力を有しており、しかもその出力は磁気ディス
クの周速に依存しないので、インダクティブ型磁気ヘッ
ドを使用した場合と比較して磁気ディスク装置を小型化
することができる。

【０００４】現在、磁気抵抗効果素子として用いられて
いるNiFeの磁気抵抗変化率（以下、ＭＲ比と表す）は約
２％である。しかし、近年磁気ディスク装置に対してさ
らに高密度の記録性能が求められており、それを再生す
るために従来のものより大きなＭＲ比を有する磁気抵抗
効果素子の開発が求められている。

【０００５】パーマロイより大きなＭＲ比を有する材料
として強磁性金属層と非磁性金属層を交互に積層した金
属多層膜の使用が検討されている。この多層膜として例
えばCo/Cu 系やNiFe/Cu 系の膜がよく知られている（Co
/Cu 系多層膜の参考文献、Parkinら、フィジカル・レビ
ュー・レターズ、第66巻、第16号、2152〜2155ページ、
NiFe/Cu 系多層膜の参考文献、中谷ら、IEEEトランザク
ションズ・オン・マグネティックス、第28巻、第5 号、
2668〜2670ページ) 。

【０００６】しかし、これらの多層膜のＭＲ比は非磁性
金属層の厚みの関数として変化するので、その厚みを数
Å変化させるだけでＭＲ比は数〜数10％変化する。従っ
て、大きなＭＲ比を得るためには、非磁性金属層を積層
する毎にその厚みをÅのオーダーで制御しなければなら
ず、目的のＭＲ比を有する多層膜を使用した磁気抵抗効
果素子を歩留り良く製造することは非常に困難であっ
た。

【０００７】また、このような多層膜の各層の厚みは10
〜20Å程度であるために、薄膜磁気ヘッドを作製する際
のベーク処理などの高温下での処理によって、多層膜の
積層界面で原子の拡散が生じて積層構造の乱れによるＭ
Ｒ比の減少が起こるという欠点もあった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記のような
問題点を鑑みなされたものであり、その目的は多層膜を
使用した磁気抵抗効果素子であっても、製造された磁気
抵抗効果素子は、従来のものと比較して、安定的に高い
ＭＲ比を有しており、かつＭＲ比の減少に関する耐熱性
も優れている磁気抵抗効果素子とその製造方法を提供す
ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は次の(1)
の「磁気抵抗効果素子」および(2) の「磁気抵抗効果素
子の製造方法」にある。

【００１０】(1) 強磁性金属層と非磁性金属層とを交互
に積層した多層膜を備える磁気抵抗効果素子において、
強磁性金属層と非磁性金属層との間に両層の成分を含む
混合層が存在していることを特徴とする磁気抵抗効果素
子。

【００１１】(2) 基板上に強磁性金属層と非磁性金属層
とを交互に積層する磁気抵抗効果素子の製造方法におい
て、強磁性金属層および非磁性金属層を成膜する毎に、
それらの成膜初期において、基板に積層している金属層
に高エネルギービームを照射して、強磁性金属層と非磁
性金属層との間に両層の成分を含む混合層を形成させる
ことを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。

【００１２】

【作用】本発明者は、安定して高いＭＲ比を有し、かつ
薄膜磁気ヘッドの製造プロセスにおける高温処理を施し
た際にも、ＭＲ比が大きくは減少することのない磁気抵
抗効果素子について種々検討した結果、強磁性金属層と
非磁性金属層の間に両層の成分を含む混合層を存在させ
ることにより、その目的を達成することに成功した。以
下、本発明の磁気抵抗効果素子とその製造方法について
詳しく説明する。

【００１３】(1) 磁気抵抗効果素子について 図１は本発明の磁気抵抗効果素子の斜視図である。これ
を用いて本発明の磁気抵抗効果素子の構成を説明する。
本発明の磁気抵抗効果素子は、非磁性金属層１と強磁性
金属層３が交互に複数回積層されているものであって、
非磁性金属層１と強磁性金属層３の間に混合層２が存在
しているものである。なお、本発明の磁気抵抗効果素子
は、非磁性金属層１と強磁性金属層３が各々５〜20回程
度積層されているのが望ましい。

【００１４】非磁性金属層１は、従来から多層膜の構成
材料として使用されている金属を用いて形成されたもの
であるが、そのなかでも電気伝導度の大きな金属を用い
るのが望ましい。それらの例としてAu,Ag,Cu,Cr,Mo, Ｗ
およびRu等がある。また、非磁性金属層の１層の厚み
は、薄すぎると磁気抵抗効果素子の耐熱性を向上させる
効果が減少し、厚すぎると電子の平均自由行程を超えて
しまい、ＭＲ比が減少するので、20〜60Å程度とするの
が好ましい。

【００１５】強磁性金属層３は、従来から多層膜の構成
材料として使用されている金属を用いて形成されたもの
であるが、そのなかでも微小磁界において動作可能な軟
磁性金属を用いるのが望ましい。それらの例としてCo、
NiFe合金、NiFeCo合金およびNiCo合金等がある。また、
強磁性金属層３の１層の厚みは、薄すぎると強磁性金属
層としての働きがなく、また厚すぎても電子の平均自由
行程を超えてしまい、ＭＲ比が減少するので、10〜40Å
程度とするのが望ましい。

【００１６】強磁性金属層３は、１種類の層とするか、
あるいは後で示す図10のように、異なる種類の金属を採
用して第１強磁性金属層６および第２強磁性金属層７を
交互に形成したものでもよい。例えば、第１強磁性金属
層としてNiFe合金、第２強磁性金属層としてCoを用いる
ことができる。

【００１７】混合層２は、非磁性金属層１に使用されて
いる金属と強磁性金属層３に使用されている金属が混合
して形成したものである。あるいは、強磁性金属層とし
て異なる種類の金属を採用した場合は、混合層２は非磁
性金属層１と第１強磁性金属層６の両層の成分を持つも
のと非磁性金属層１と第２強磁性金属層７の両層の成分
を持つものの２種類となる。

【００１８】また、混合層２の構成材料として、非磁性
金属層１と強磁性金属層３に使用されている金属の他
に、窒素等の元素を0.1 wt% 程度含ませても構わない。
非磁性金属層や強磁性金属層に含まれていない元素を含
有させるのは、耐熱性の向上のために望ましいからであ
る。

【００１９】混合層２の１層の厚さは、１〜10Å程度が
望ましい。

【００２０】(2) 磁気抵抗効果素子の製造方法について 図２は本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法を模式的に
示した図である。これを用いて、本発明の磁気抵抗効果
素子の製造方法を説明する。

【００２１】基板11は通常の磁気抵抗効果素子を製造す
る際に用いられるものであって、例えば、ガラス、セラ
ミックス等を使用することができる。

【００２２】強磁性金属層と非磁性金属層を基板に交互
に成膜する方法としては、通常行われているスパッタリ
ング法や真空蒸着法を用いることができる。図２は、イ
オンビームスパッタリング法を用いて多層膜を積層する
例を示している。

【００２３】図２中の符号13は、基板照射用のイオン源
である。この例では基板を照射する高エネルギービーム
源としてイオンビーム源を使用しているが、電子ビー
ム、レーザービーム等の高エネルギービーム源も使用で
きる。

【００２４】ターゲット12は、強磁性金属層の構成材料
となる金属の面（ターゲット12-1）と非磁性金属層の構
成材料となる金属の面（ターゲット12-2）からなるもの
である。それらの原料については上記(1) で述べた。

【００２５】本発明方法は、まず多層膜形成用のスパッ
タ用イオン源14からイオンビームを発生させて、強磁性
金属層用ターゲット12-1若しくは非磁性金属層用ターゲ
ット12-2へ照射し、ターゲットの表面原子を飛び出させ
て基板11上に強磁性金属層若しくは非磁性金属層を形成
する（ここでは以下の説明が行いやすいように強磁性金
属層を始めに形成したものとする。）。

【００２６】次に非磁性金属形成用ターゲット12-2に、
スパッタ用イオン源14からのイオンビームが照射される
ように、ターゲット12を反転させてその位置を調整す
る。その後、イオンビームを非磁性金属形成用ターゲッ
ト12-2に向けて照射することにより非磁性金属の原子を
発生させて、基板11上の強磁性金属層の上に非磁性金属
層を形成する。

【００２７】この時、非磁性金属層の成膜開始と同時に
基板照射用のイオン源13からイオンビームを発生させ
て、基板11上に積層している強磁性金属層に向けて照射
する。

【００２８】この操作によって、基板11上に積層してい
た強磁性金属層の表面は逆スパッタリングされて、強磁
性金属原子が膜表面から抜け出す。抜け出した強磁性金
属原子は、成膜用のスパッタリングによって発生した非
磁性金属原子と混合しながら強磁性金属層の上に混合層
を形成していく。基板照射用のイオン源13の作動を停止
してからは、強磁性金属の原子が膜表面から抜け出すこ
とがなく、成膜のためのスパッタ用イオン源14からのイ
オンビームによって発生した非磁性金属原子が混合層の
上に積層して非磁性金属層を形成していく。

【００２９】ここまでの操作によって、強磁性金属層、
混合層および非磁性金属層を基板11の上に順次形成する
ことができる。さらに上記の操作を繰り返すことによっ
て、基板表面の非磁性金属層の上に混合層を積層し、そ
の上に強磁性金属層を積層することができる。このよう
にして強磁性金属層と非磁性金属層の間に混合層が存在
するものを任意の回数に積層した、本発明の磁気抵抗効
果素子を製造するのである。

【００３０】混合層に窒素を混合する場合は、基板照射
用イオン源13からのイオンビームとして窒素を含むイオ
ンビームを用いる。

【００３１】以下、本発明の磁気抵抗効果素子が安定し
て高いＭＲ比を有し、かつＭＲ比の減少に関する耐熱性
が高い理由を述べる。

【００３２】図３は本発明の磁気抵抗効果素子の一部縦
断面を拡大して示したものである。

【００３３】図中の強磁性金属層３の内部の矢印は、磁
化方向を示している。

【００３４】本発明の磁気抵抗効果素子には、混合層２
の形成のための、基板上の非磁性金属層１あるいは強磁
性金属層３への高エネルギービームの照射による逆スパ
ッタリング現象が起きている。この逆スパッタリング現
象を起こすと、強磁性金属層３から強磁性金属原子が飛
び出すので、強磁性金属層３の表面の荒さが増加する。
これにより強磁性金属層３は磁気的に小さな領域に分断
される（小さな領域とは図３中において強磁性金属層３
の点線で分断された領域を指している。）。

【００３５】また強磁性金属層３の界面には混合層２が
存在するために、強磁性金属層３の表面付近の磁気モー
メントは減少する。このため非磁性金属層１を介した強
磁性金属層３の間の相互作用力は弱められ交換結合は断
ち切られる。そうすると各強磁性金属層３の磁気的に小
さな領域同士は、静磁気的な相互作用を受け、強磁性金
属層３中の磁化は様々な方向を向く。つまり、多層膜中
において隣なり合う強磁性金属層３の互いの磁化の配置
は、非磁性金属層１および混合層２を挟んで磁化が反平
行になっている部分や平行になっている部分あるいは任
意の角度を持っている部分が混在する状態となる。

【００３６】この中で隣り合う強磁性金属層３の互いの
磁化の配置が反平行になっている部分、すなわち反強磁
性的配置の部分の電気抵抗は大きい。この部分が外部磁
場によって強磁性的配置になることによって電気抵抗は
減少する。この時に大きなＭＲ比が発現する。要するに
ＭＲ比を高めるには、隣り合う強磁性金属層同士の磁化
方向をなるべく反平行状態にしておくのが望ましいので
ある。

【００３７】一方、図４、５は従来の磁気抵抗効果素子
の断面を示した図である。図４は隣会う強磁性金属層３
の磁化が互いに反平行、すなわち反強磁性的配置のもの
を示している。図５は隣会う強磁性金属層３の磁化が互
いに平行、すなわち強磁性的配置のものを示している。
従来の磁気抵抗効果素子においては、ＭＲ比を大きくす
る手段として、隣り合う強磁性金属層の磁化が図４のよ
うに反平行となるように非磁性金属層の厚みを制御して
いた。しかし、従来の磁気抵抗効果素子に使用されてい
た多層膜は、非磁性金属層の膜厚の微妙な変化によっ
て、強磁性金属層間の相互作用が変化するという性質を
有しており、非磁性金属層を形成する際のÅのオーダー
の膜厚制御のずれにより、隣り合う強磁性金属層の磁化
は図５のように平行になっていた。このような平行な磁
化方向を有する多層膜では高いＭＲ比は得られない。

【００３８】しかし、本発明の磁気抵抗効果素子は、非
磁性金属層の膜厚を制御して強磁性金属層の磁化が互い
に反平行、すなわち反強磁性的配置にするのではなく、
強磁性金属層と非磁性金属層の間に混合層を存在させる
ことにより、反強磁性的配置を誘起しているので、従来
のような非磁性金属層の膜厚をÅのオーダーで制御する
必要はなく、安定して高いＭＲ比を有する磁気抵抗効果
素子となる。

【００３９】一方、本発明の磁気抵抗効果素子は従来の
ものと比較して、ＭＲ比の減少に関する耐熱性が高い。
従来の磁気抵抗効果素子の熱処理の際のＭＲ比の減少
は、各層の厚みが薄いことが原因となって生じる。例え
ば、従来の磁気抵抗効果素子に用いられているCo/Cu や
NiFe/Cu 多層膜において、最もＭＲ比が大きくなるのは
非磁性金属層であるCu層の厚みが10Åの場合であるが、
この程度の厚みでは薄膜磁気ヘッドの製造プロセスの高
温熱処理の際に、膜中の原子の拡散が起こり、多層構造
自体が崩れてしまってＭＲ比が大きく減少していた。

【００４０】しかし、本発明の磁気抵抗効果素子の非磁
性金属層は、Åのオーダーでその厚みを制御する必要は
なく、従来ものと比較して厚く成膜することができる。
また、本発明の磁気抵抗効果素子には、従来のそれには
ない混合層が非磁性金属層と強磁性金属層の間に必ず存
在しており、それらが非磁性金属層および強磁性金属層
を熱的に保護する働きをしている。すなわち、本発明の
磁気抵抗効果素子は、従来のものと比較して非磁性金属
層が厚いという点と、混合層が存在するという点におい
て、ＭＲ比の減少に関する耐熱性が高いのである。また
窒素イオン・ビームを使用して混合層を作成した場合に
は、強磁性金属層と非磁性金属層の成分の一部が窒素イ
オンによって窒化され、その金属窒化物が混合層に含ま
れるので、金属窒化物が原子の拡散を阻害し耐熱性がさ
らによくなる。

【００４１】本発明の磁気抵抗効果素子の感度をさらに
高め且つ出力信号の直線性を向上させるために、ソフト
バイアス、シャントバイアス、永久磁石バイアス、バー
バーポールバイアス、セルフバイアスのような横バイア
ス印可機構あるいはこれらを２つ以上組み合わせたもの
を付加することもできる。

【００４２】

【実施例１】本発明の磁気抵抗効果素子を作製し、ＭＲ
比とＭＲ比の減少に関する耐熱性を測定した。

【００４３】図１は作製した磁気抵抗効果素子の斜視図
を示したものである。まず、基板（図示していない）と
して用いたガラスの上に、イオン・ビーム・スパッタリ
ング装置を用いて、強磁性金属層３としてのNi₈₀Fe₂₀(a
t ％) と非磁性金属層１としてのCuを交互に成膜した。
NiFe層の１層の厚みは20Å、Cu層の１層の厚みは35Åと
し、それぞれ10回づつ成膜した。スパッタイオンビーム
には、Arを使用し、加速電圧300V、加速電流60mAの条件
で照射した。

【００４４】また、強磁性金属層３および非磁性金属層
１を成膜する際には、成膜開始時より10秒間だけ窒素イ
オン・ビームを基板に照射して、基板上の金属層を逆ス
パッタリングすることによって原子を飛び出させて、成
膜用スパッタリングによってターゲットから飛ばされて
きた金属原子と混合することによりNiFeとCuの混合層２
を形成した。この混合層２には窒素イオン・ビームを照
射した際の窒素が若干取り込まれており、その内部に金
属窒化物が形成されていた。照射した窒素イオン・ビー
ムの加速電圧と加速電流はそれぞれ300Vと20mAであっ
た。

【００４５】この操作によって、非磁性金属層１と強磁
性金属層３の間に混合層２が存在する本発明の磁気抵抗
効果素子を作製することができた。

【００４６】図６は上記の磁気抵抗効果素子を加工して
電極を付加したものを示したものである。成膜後の磁気
抵抗効果素子をフォトリソグラフィー法とイオンミリン
グ法を用いて100 μm ×３μm の矩形に加工した。その
後、電極５としてCuをスパッタリングで成膜し、フォト
リソグラフィー法とウエットエッチング法によって電極
５を加工して図６に示すような磁気抵抗効果素子を作製
した。このような磁気抵抗効果素子を50個作製し、ＭＲ
比とＭＲ比の減少に関する耐熱性を測定した。

【００４７】(1) ＭＲ比について ＭＲ比を測定する際の条件として、磁気抵抗効果素子の
長手方向と垂直な方向に±200 Ｏe の磁場を印加した。
また比較のために厚さ15ÅのNiFeと厚さ21ÅのCuをそれ
ぞれ10回づつ積層した従来の多層膜磁気抵抗効果素子を
50個作製し、同じ条件のもとでＭＲ比を測定した。

【００４８】図７は本発明の磁気抵抗効果素子50個につ
いてＭＲ比を測定した結果を示したものである。図８は
従来の磁気抵抗効果素子50個についてＭＲ比を測定した
結果を示したものである。

【００４９】本発明の磁気抵抗効果素子は、ほとんどの
素子においてそれらのＭＲ比が5.0％を中心に4.0 〜6.0
％の値を示していることより、安定的に高いＭＲ比を
持つ素子であることが図７から分かる。一方、混合層を
持たない従来の磁気抵抗効果素子は、ＭＲ比が3.0 ％付
近に分布の中心があるが、かなりその値がばらついてい
ることより、安定的に高いＭＲ比を持つ素子ではないこ
とが図８から分かる。

【００５０】(2) 耐熱性について 上記(1) の測定を終えた磁気抵抗効果素子に高真空中に
おいて温度 550℃までのアニール処理を施し、再びＭＲ
比を測定することによって耐熱性を評価した。

【００５１】図９は本発明の磁気抵抗効果素子（本発明
例）と従来のそれ（比較例）にアニール処理を施し、そ
の熱処理温度の違いによってＭＲ比が変化する様子を示
したものである。本発明の磁気抵抗効果素子では、約40
0 ℃の熱処理まではＭＲ比の値は変化せず、それ以上の
温度で熱処理を行うとＭＲ比は減少している。一方、従
来の磁気抵抗効果素子では、約200 ℃の熱処理を境にし
てそれ以上の温度で熱処理を行うとＭＲ比が減少し始め
約500 ℃の熱処理ではＭＲ比がほぼ０％になってしま
う。このように本発明の磁気抵抗効果素子は、従来のそ
れと比較してＭＲ比の減少に関する耐熱性に優れてい
る。

【００５２】

【実施例２】２種類の強磁性金属層と混合層を有する本
発明の磁気抵抗効果素子を作製し、ＭＲ比を測定した。
図10は作製した磁気抵抗効果素子の縦断面を示したもの
である。

【００５３】基板としてガラス（図示していない）を用
い、その上にイオンビームスパッタリング装置によって
多層膜を成膜した。まず、第１強磁性金属層６として厚
さ20ÅのNiFeを成膜し、その上に非磁性金属層１として
厚さ35ÅのCuを成膜した。なお、Cuの成膜を開始してか
ら10秒間は基板照射用のイオン源から窒素イオン・ビー
ムを発生させて基板上のNiFe層の逆スパッタリングを行
ったので、NiやFe原子とCu原子が混在した厚さ約３Åの
混合層２をNiFe層とCu層の間に成膜することができた。
照射した窒素イオン・ビームの加速電圧と加速電流は30
0Vと20mAであった。

【００５４】さらにその上に第２強磁性金属層７として
厚さ20ÅのCoを成膜した。なお、Coの成膜を開始してか
ら10秒間は基板照射用のイオン源から窒素イオン・ビー
ムを発生させて基板上の非磁性金属層１であるCu層の逆
スパッタリングを行ったので、Co原子やCu原子が混在し
た厚さ約４Åの混合層２をCo層とCu層の間に成膜するこ
とができた。

【００５５】これまでの操作によって第１強磁性金属層
６、混合層２、非磁性金属層１、混合層２、第２強磁性
金属層７を積層することができた。さらに同様の操作を
繰り返して、非磁性金属層１が４回積層した本発明の磁
気抵抗効果素子を作製した。

【００５６】なお、混合層２を形成する際に用いたイオ
ン・ビームとして、窒素イオン・ビームを採用したの
で、混合層２には窒素が若干量取り込まれてその内部に
金属窒化物が形成していた。

【００５７】上記のようにして作製した磁気抵抗効果素
子をフォトリソグラフィー法とイオンミリング法を用い
て100 μm ×3 μm の矩形に加工し、電極としてCuをス
パッタリングで成膜してフォトリソグラフィー法とウエ
ットエッチング法を用いて先に示した図６のように加工
した。このような素子を50個作製し、素子の長手方向と
垂直な方向に±200 Ｏe の磁場を印加した状態のもとで
ＭＲ比を測定した。その後、これらの磁気抵抗効果素子
を高真空中において350 ℃でアニール処理を行って、再
びＭＲ比を測定することによって耐熱性を評価した。比
較のために従来の磁気抵抗効果素子を50個作製し、本発
明の磁気抵抗効果素子と同様にＭＲ比と耐熱性を測定し
た。

【００５８】

【表１】

【００５９】表１は本発明の磁気抵抗効果素子と従来の
それのＭＲ比と耐熱性を測定した結果を示したものであ
る。なお、表１は、本発明の磁気抵抗効果素子と従来の
ものの各々50個についてＭＲ比の度数分布を求め、高い
頻度を示したＭＲ比を持つ素子の集団の中から無作為に
選択した各々３つの磁気抵抗効果素子の測定結果であ
る。熱処理前のＭＲ比については本発明の磁気抵抗効果
素子も従来のものもそれほど変わりない値を示した。し
かし、熱処理後のＭＲ比の結果から、本発明の磁気抵抗
効果素子のＭＲ比は従来のそれと比較してＭＲ比は減少
せず、従来のものよりも耐熱性が優れていることが分か
る。

【００６０】

【実施例３】強磁性金属層としてNiFeCoを用い、非磁性
金属層としてAgを用いた多層膜に、ソフトバイアスを付
加した本発明の磁気抵抗効果素子を作製した。図11は作
製した磁気抵抗効果素子の縦断面を表した図である。

【００６１】まず、表面を酸化して絶縁層を形成したSi
基板（図示していない）の上に、ＲＦマグネントロン・
スパッタリング装置を用いることにより、ソフバイアス
膜１０として厚さ２５０ ÅのCoZrMoアモルファス合金
と分離膜９として厚さ50ÅのTaを成膜した。次に強磁性
金属層としてNi₈₀Fe₅Co₁₅(at%)と非磁性金属層としてAg
を組み合わせた多層膜８をイオン・ビーム・スパッタリ
ング法で成膜した。なお、NiFeCo層の１層の厚さは20
Å、Ag層の１層の厚さは40Åとし、各々の層を６回積層
した。各層を成膜する際には混合層を作製するために、
前述したように成膜開始時より10秒間Arイオン・ビーム
を基板に積層した強磁性金属層あるいは非磁性金属層に
照射することによりNi、FeおよびAg原子が混在した混合
層を形成した。照射したArイオン・ビームの加速電圧と
加速電流は300Vと20mAであった。

【００６２】このようにして作製した本発明の磁気抵抗
効果素子をフォトリソグラフィー法とイオンミリング法
を用いて100 μm ×3 μm の矩形に加工した。さらに電
極としてCuをスパッタリングで成膜し、フォトリソグラ
フィー法とウエットエッチング法により先に示した図６
のように加工した。

【００６３】この磁気抵抗効果素子のＭＲ比を測定する
際には、素子の長手方向と垂直方向に±200 Ｏe の磁場
を印加した。その後これらの素子に高真空中において30
0 ℃のアニール処理を施して再びＭＲ比を測定すること
により耐熱性を評価した。

【００６４】図12は、熱処理を施す前の本発明の磁気抵
抗効果素子のＭＲ曲線を示したものであり、図13は熱処
理を施した後の磁気抵抗効果素子のＭＲ曲線を示したも
のである。なお、測定時のセンス電流は10mAに固定し
た。図12から、熱処理前のＭＲ曲線の中心は、磁場を増
加した場合においても磁場を減少した場合においても、
右にシフトしており、バイアス磁場が十分に磁気抵抗効
果素子に印加されていることがわかる。また、ＭＲ比は
約4.5 ％であり、この値はNiFe単層膜を多層膜の代わり
に使用した磁気抵抗効果素子のそれの約３倍の値を示し
ている。

【００６５】熱処理後の磁気抵抗効果素子のＭＲ比は約
4.2 ％であり、熱処理前のそれと比較してもそれほど減
少していない。また、ＭＲ曲線の形から、半値幅が若干
狭くなっている以外は、磁場を増加した場合においても
磁場を減少した場合においても、ＭＲ曲線の中心は右に
シフトしていてバイアス磁場の印加も良好であり、熱処
理の影響はあまり受けていないことが図13から分かる。

【００６６】

【発明の効果】本発明の磁気抵抗効果素子は、従来のも
のと比較して、安定的に高いＭＲ比を有し、かつＭＲ比
の減少に関して高い耐熱性を有する。また、本発明の磁
気抵抗効果素子の製造方法を用いれば、優れた性質を有
する磁気抵抗効果素子を容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気抵抗効果素子の斜視図である。

【図２】本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法を説明す
る模式図である。

【図３】本発明の磁気抵抗効果素子の縦断面図である。

【図４】従来の磁気抵抗効果素子の縦断面であって、反
強磁性的状態のものを示す図である。

【図５】従来の磁気抵抗効果素子の縦断面であって、強
磁性的状態のものを示す図である。

【図６】本発明の磁気抵抗効果素子に電極を付加したも
のを示す図である。

【図７】本発明の磁気抵抗効果素子のＭＲ比を測定した
結果を示す図である。

【図８】従来の磁気抵抗効果素子のＭＲ比を測定した結
果を示す図である。

【図９】本発明の磁気抵抗効果素子と従来のそれにおけ
る、ＭＲ比と熱処理温度との関係を示す図である。

【図10】２種類の強磁性金属層を有する本発明の磁気抵
抗効果素子の縦断面図である。

【図11】本発明の磁気抵抗効果素子にソフトバイアス膜
と磁気分離膜を付加したものを示す図である。

【図12】熱処理を施す前の本発明の磁気抵抗効果素子の
ＭＲ曲線を示す図である。

【図13】熱処理を施した後の本発明の磁気抵抗効果素子
のＭＲ曲線を示す図である。

【符号の説明】

1 非磁性金属層 2 混合層 3 強磁性金属層 4 磁気抵抗効果素
子 5 電極 6 第１強磁性金属
層 7 第２強磁性金属層 8 多層膜 9 分離膜 10 ソフトバイアス
膜 11 基板 12 ターゲット 12-1 強磁性金属層用ターゲット 12-2 非磁性金属
層用ターゲット 13 基板照射用イオン源 14 多層膜成膜用
スパッタイオン源

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】強磁性金属層と非磁性金属層とを交互に積
   層した多層膜を備える磁気抵抗効果素子において、強磁
   性金属層と非磁性金属層との間に両層の成分を含む混合
   層が存在していることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
2. 【請求項２】基板上に強磁性金属層と非磁性金属層とを
   交互に積層する磁気抵抗効果素子の製造方法において、
   強磁性金属層および非磁性金属層を成膜する毎に、それ
   らの成膜初期において、基板に積層している金属層に高
   エネルギービームを照射して、強磁性金属層と非磁性金
   属層との間に両層の成分を含む混合層を形成させること
   を特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。