JPH0745884A - 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド - Google Patents
磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドInfo
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- JPH0745884A JPH0745884A JP5186016A JP18601693A JPH0745884A JP H0745884 A JPH0745884 A JP H0745884A JP 5186016 A JP5186016 A JP 5186016A JP 18601693 A JP18601693 A JP 18601693A JP H0745884 A JPH0745884 A JP H0745884A
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- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
- H01F10/3268—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn
Abstract
(57)【要約】
【目的】 室温状態で微小磁界で動作可能な金属人工格
子薄膜の主に厚さ方向の磁気抵抗効果を用いることによ
り、磁界に対する感度が高く、磁気抵抗変化率が大きな
気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドを実現する。 【構成】 第１の磁性薄膜層１１ａと金属非磁性薄膜層
１２と第２の磁性薄膜層１１ｂと反強磁性層１３を順次
積層した構造を一つの構成要素として、この構成要素間
の磁気的結合を弱めるべく設けられた金属非磁性層１４
を介してこれら構成単位を複数回、望ましくは３回以上
積層して成る磁気抵抗効果素子の主に垂直方向の磁気抵
抗効果を用いた磁気抵抗効果型薄膜ヘッド。
子薄膜の主に厚さ方向の磁気抵抗効果を用いることによ
り、磁界に対する感度が高く、磁気抵抗変化率が大きな
気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドを実現する。 【構成】 第１の磁性薄膜層１１ａと金属非磁性薄膜層
１２と第２の磁性薄膜層１１ｂと反強磁性層１３を順次
積層した構造を一つの構成要素として、この構成要素間
の磁気的結合を弱めるべく設けられた金属非磁性層１４
を介してこれら構成単位を複数回、望ましくは３回以上
積層して成る磁気抵抗効果素子の主に垂直方向の磁気抵
抗効果を用いた磁気抵抗効果型薄膜ヘッド。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気記録再生装置に用
いられる薄膜磁気ヘッド、特に人工格子薄膜の主に厚さ
方向の磁気抵抗効果を用いた高感度を要求される磁気抵
抗効果型薄膜磁気ヘッドに関するものである。
いられる薄膜磁気ヘッド、特に人工格子薄膜の主に厚さ
方向の磁気抵抗効果を用いた高感度を要求される磁気抵
抗効果型薄膜磁気ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】磁気抵抗効果素子は、磁気抵抗効果（磁
場の強さに応じて端子間抵抗が変化する現象）を利用し
た素子であり、用途としては磁気センサ、特に情報処理
装置のメモリとして使われる磁気記録装置の読みとりヘ
ッドとして多く使われている。特に記録媒体が低速で走
行する磁気記録装置においては、再生出力が速度に依存
しない磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドが使用されてい
る。また、近年、記録媒体の高記録密度化、データの高
転送速度化、多チャンネル化が進み、より高感度、すな
わち再生出力が高い磁気ヘッド（例えば薄膜ヘッド）が
要望されている。
場の強さに応じて端子間抵抗が変化する現象）を利用し
た素子であり、用途としては磁気センサ、特に情報処理
装置のメモリとして使われる磁気記録装置の読みとりヘ
ッドとして多く使われている。特に記録媒体が低速で走
行する磁気記録装置においては、再生出力が速度に依存
しない磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドが使用されてい
る。また、近年、記録媒体の高記録密度化、データの高
転送速度化、多チャンネル化が進み、より高感度、すな
わち再生出力が高い磁気ヘッド（例えば薄膜ヘッド）が
要望されている。
【０００３】以下に従来の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッ
ドについて図面を参照しながら説明する。
ドについて図面を参照しながら説明する。
【０００４】図９は従来の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッ
ドを示すものである。磁性基板９０上に、ギャップ絶縁
層９１、Ｎｉ0.8−Ｆｅ0.2合金薄膜等の磁気抵抗効果素
子９２、一対の電流端子９３ａ、９３ｂ、及び磁気テー
プ摺動面９４から磁気テープ信号磁束を磁気抵抗効果素
子に導くためのフロントヨーク９５及びバックヨーク９
６等が絶縁層（図示せず）を介して順次積層されてい
る。現在、磁気抵抗素子として人工格子薄膜を用いたも
の（例えば特開平４−２４７６０７号公報）が数多く発
明されている。また、人工格子薄膜の厚さ方向に電極を
配置したものとしては、人工格子薄膜としてＦｅ／Ｃｒ
が報告されているが、このＦｅ／Ｃｒ人工格子薄膜の磁
気抵抗効果、すなわち抵抗変化率（Δρ／ρ）は低温で
は大きな値を示すが、常温では数％と小さく、しかも飽
和磁界（以後Ｈｓと示す）が１５ＫＯｅと大きく、その
結果として、磁気抵抗効果素子及び磁気抵抗効果型薄膜
磁気ヘッドとしては感度が上がらなかった（特開平４−
１２３３０６号公報）。
ドを示すものである。磁性基板９０上に、ギャップ絶縁
層９１、Ｎｉ0.8−Ｆｅ0.2合金薄膜等の磁気抵抗効果素
子９２、一対の電流端子９３ａ、９３ｂ、及び磁気テー
プ摺動面９４から磁気テープ信号磁束を磁気抵抗効果素
子に導くためのフロントヨーク９５及びバックヨーク９
６等が絶縁層（図示せず）を介して順次積層されてい
る。現在、磁気抵抗素子として人工格子薄膜を用いたも
の（例えば特開平４−２４７６０７号公報）が数多く発
明されている。また、人工格子薄膜の厚さ方向に電極を
配置したものとしては、人工格子薄膜としてＦｅ／Ｃｒ
が報告されているが、このＦｅ／Ｃｒ人工格子薄膜の磁
気抵抗効果、すなわち抵抗変化率（Δρ／ρ）は低温で
は大きな値を示すが、常温では数％と小さく、しかも飽
和磁界（以後Ｈｓと示す）が１５ＫＯｅと大きく、その
結果として、磁気抵抗効果素子及び磁気抵抗効果型薄膜
磁気ヘッドとしては感度が上がらなかった（特開平４−
１２３３０６号公報）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の磁気抵抗効果型
薄膜磁気ヘッドにおいて安定した高感度の出力を得るこ
と、及び磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの課題である外
乱磁場に対する安定性、バルクハウゼンノイズの問題等
があった。外乱磁場に対する安定性やバルクハウゼンノ
イズの低減を実現するためには磁気抵抗効果素子を単軸
構造にする等の対策が取られている。しかし、磁気抵抗
効果型薄膜磁気ヘッドの出力は磁気抵抗効果素子がもつ
素子本来の抵抗変化率（Δρ／ρ）とＨｓで主に決定さ
れるため磁気抵抗効果素子の抵抗変化率（Δρ／ρ）を
向上させるとともに飽和磁界を小さくする必要がある。
磁気抵抗効果素子に一般使用されているＮｉ0.8Ｆｅ0.2
合金薄膜では抵抗変化率（Δρ／ρ）が最大で2.5％、
Ｎｉ0.8Ｃｏ0.2合金薄膜で最大5.8％であるため、これ
以上の高再生出力を得ることができないという課題があ
った。一方、人工格子薄膜を用いた磁気抵抗効果素子
（Ｆｅ／Ｃｒ人工格子薄膜の厚さ方向に電極を配置した
磁気抵抗効果素子）では抵抗変化率（Δρ／ρ）は大き
いが、Ｈｓが大きく感度が上がらないため磁気抵抗効果
素子及び磁気抵抗効果型薄膜ヘッドとしては応用できな
いという課題があった。
薄膜磁気ヘッドにおいて安定した高感度の出力を得るこ
と、及び磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドの課題である外
乱磁場に対する安定性、バルクハウゼンノイズの問題等
があった。外乱磁場に対する安定性やバルクハウゼンノ
イズの低減を実現するためには磁気抵抗効果素子を単軸
構造にする等の対策が取られている。しかし、磁気抵抗
効果型薄膜磁気ヘッドの出力は磁気抵抗効果素子がもつ
素子本来の抵抗変化率（Δρ／ρ）とＨｓで主に決定さ
れるため磁気抵抗効果素子の抵抗変化率（Δρ／ρ）を
向上させるとともに飽和磁界を小さくする必要がある。
磁気抵抗効果素子に一般使用されているＮｉ0.8Ｆｅ0.2
合金薄膜では抵抗変化率（Δρ／ρ）が最大で2.5％、
Ｎｉ0.8Ｃｏ0.2合金薄膜で最大5.8％であるため、これ
以上の高再生出力を得ることができないという課題があ
った。一方、人工格子薄膜を用いた磁気抵抗効果素子
（Ｆｅ／Ｃｒ人工格子薄膜の厚さ方向に電極を配置した
磁気抵抗効果素子）では抵抗変化率（Δρ／ρ）は大き
いが、Ｈｓが大きく感度が上がらないため磁気抵抗効果
素子及び磁気抵抗効果型薄膜ヘッドとしては応用できな
いという課題があった。
【０００６】従って、このような金属人工格子膜を磁気
ヘッドに使用するには更に印加磁界が小さくても動作す
るものが求められている。微小印加磁界で動作するもの
としては図２に示したようなFe-MnをNi-Fe/Cu/Ni-Feに
つけたスピンバルブ型のものが提案されている（シ゛ャーナル
オフ゛ マク゛ネティス゛ム アント゛ マク゛ネティック マテリアルス゛ 93 第101項(19
91年) (Journal of Magnetism and Magnetic Materials
93,p101,1991)）。図２において２０は基板、２１はＦ
ｅＮｉ層、２２はＣｕ層、２３はＦｅＭｎ層を示す。こ
の場合動作磁界は確かに小さいもののＭＲ比は約２％と
小さい欠点がある。上記のようにNi-Fe(-Co)/Cuは巨大
磁気抵抗効果（以下ＧＭＲと呼ぶ）を示すので、Fe-Mn
をＭＲ比が１５％の人工格子膜[Ni-Fe-Co/Cu]等に直接
つけて微小磁界動作でＧＭＲを示す素子を得ようとして
も、この場合やはりＭＲ比は２％程度となってしまう問
題点があった。
ヘッドに使用するには更に印加磁界が小さくても動作す
るものが求められている。微小印加磁界で動作するもの
としては図２に示したようなFe-MnをNi-Fe/Cu/Ni-Feに
つけたスピンバルブ型のものが提案されている（シ゛ャーナル
オフ゛ マク゛ネティス゛ム アント゛ マク゛ネティック マテリアルス゛ 93 第101項(19
91年) (Journal of Magnetism and Magnetic Materials
93,p101,1991)）。図２において２０は基板、２１はＦ
ｅＮｉ層、２２はＣｕ層、２３はＦｅＭｎ層を示す。こ
の場合動作磁界は確かに小さいもののＭＲ比は約２％と
小さい欠点がある。上記のようにNi-Fe(-Co)/Cuは巨大
磁気抵抗効果（以下ＧＭＲと呼ぶ）を示すので、Fe-Mn
をＭＲ比が１５％の人工格子膜[Ni-Fe-Co/Cu]等に直接
つけて微小磁界動作でＧＭＲを示す素子を得ようとして
も、この場合やはりＭＲ比は２％程度となってしまう問
題点があった。
【０００７】本発明は、このような課題を解決するもの
で、微小印加磁界で動作する磁気ヘッドを供給すること
を目的とするものである。
で、微小印加磁界で動作する磁気ヘッドを供給すること
を目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】磁気抵抗素子は図１に示
したように、基板１５上に、厚さ5〜100Åの第１の磁性
薄膜層１１ａと、厚さ5〜100Åの金属非磁性薄膜層１２
と、厚さ5〜100Åの第１２の磁性薄膜層１ｂと、厚さ10
〜100Åの反強磁性層１３とを順次積層した構造を一つ
の構成要素として、この構成要素と構成要素間の磁気的
結合を弱めるべく設けられた金属非磁性層１４よりなる
構成単位を複数回、望ましくは３回以上積層して成るこ
とを特徴とするもので、この構成により微小磁界動作で
ＭＲ比が大きい磁気抵抗効果素子が可能となる。
したように、基板１５上に、厚さ5〜100Åの第１の磁性
薄膜層１１ａと、厚さ5〜100Åの金属非磁性薄膜層１２
と、厚さ5〜100Åの第１２の磁性薄膜層１ｂと、厚さ10
〜100Åの反強磁性層１３とを順次積層した構造を一つ
の構成要素として、この構成要素と構成要素間の磁気的
結合を弱めるべく設けられた金属非磁性層１４よりなる
構成単位を複数回、望ましくは３回以上積層して成るこ
とを特徴とするもので、この構成により微小磁界動作で
ＭＲ比が大きい磁気抵抗効果素子が可能となる。
【０００９】特に反強磁性層３としてはFe-Mnが望まし
く、・第１の磁性薄膜層１１ａ及び第１２の磁性薄膜層
１１ｂは主成分が (NiXCo1-X)X'Fe1-X' （１） でX,X'はそれぞれ原子組成比で 0.6≦X≦1.0, 0.7≦X'≦1.0 （２） で、金属非磁性薄膜層１２及び金属非磁性層１４はCu,A
g,Auのいずれかで、特にCuが望ましい。
く、・第１の磁性薄膜層１１ａ及び第１２の磁性薄膜層
１１ｂは主成分が (NiXCo1-X)X'Fe1-X' （１） でX,X'はそれぞれ原子組成比で 0.6≦X≦1.0, 0.7≦X'≦1.0 （２） で、金属非磁性薄膜層１２及び金属非磁性層１４はCu,A
g,Auのいずれかで、特にCuが望ましい。
【００１０】又上記のもの以外では ・第１の磁性薄膜層１１ａ及び第２の磁性薄膜層１１ｂ
は主成分が (CoYNi1-Y)ZFe1-Z （３） でY,Zはそれぞれ原子組成比で 0.4≦Y≦1.0、0.8≦Z≦1.0 （４） で、金属非磁性薄膜層１２及び金属非磁性層１４はCu,A
g,AuのいずれかでCuが好ましい。
は主成分が (CoYNi1-Y)ZFe1-Z （３） でY,Zはそれぞれ原子組成比で 0.4≦Y≦1.0、0.8≦Z≦1.0 （４） で、金属非磁性薄膜層１２及び金属非磁性層１４はCu,A
g,AuのいずれかでCuが好ましい。
【００１１】更に ・第１の磁性薄膜層１１ａと第２の磁性薄膜層１１ｂは
それぞれ主成分が異なる組み合わせの上記（１）もしく
は（３）より成るものでもよい。
それぞれ主成分が異なる組み合わせの上記（１）もしく
は（３）より成るものでもよい。
【００１２】ここに第１の磁性薄膜層１１ａ、第２の磁
性薄膜層１１ｂは磁歪が小さくい磁性材料で、（２）
式、（４）式はこの条件を満足するのに必要な組成範囲
である。第１の磁性薄膜層１１ａ、第２の磁性薄膜層１
１ｂとしては上記の様な３元系でなくともNi-FeやNi-Co
系等の２元系磁性薄膜層でもよい。
性薄膜層１１ｂは磁歪が小さくい磁性材料で、（２）
式、（４）式はこの条件を満足するのに必要な組成範囲
である。第１の磁性薄膜層１１ａ、第２の磁性薄膜層１
１ｂとしては上記の様な３元系でなくともNi-FeやNi-Co
系等の２元系磁性薄膜層でもよい。
【００１３】以上、上記で示した構成の人工格子薄膜を
用い、しかも磁気抵抗効果素子に接続する電流端子を人
工格子薄膜の上層部と下層部に設け、人工格子薄膜の主
に厚さ方向の磁気抵抗効果を利用した。これにより、磁
気抵抗効果は面内で用いた場合の約２〜３倍となり、そ
の上Ｈｓは殆ど変化せず小さな値を示す。その上パター
ニングをして磁気抵抗効果素子のパターンを増やしてや
ることにより電流端子部分の影響が抑えられ、高感度な
磁気抵抗効果素子が可能となる。
用い、しかも磁気抵抗効果素子に接続する電流端子を人
工格子薄膜の上層部と下層部に設け、人工格子薄膜の主
に厚さ方向の磁気抵抗効果を利用した。これにより、磁
気抵抗効果は面内で用いた場合の約２〜３倍となり、そ
の上Ｈｓは殆ど変化せず小さな値を示す。その上パター
ニングをして磁気抵抗効果素子のパターンを増やしてや
ることにより電流端子部分の影響が抑えられ、高感度な
磁気抵抗効果素子が可能となる。
【００１４】なお、上記磁気抵抗効果素子とそれを用い
た磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドは磁気抵抗効果素子の
パターン及び製造法によらず、膜面に対して厚さ方向の
磁気抵抗効果を用いることができるパターンもしくはパ
ターン製造法であれば同様な効果を有することは言うま
でもない。
た磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドは磁気抵抗効果素子の
パターン及び製造法によらず、膜面に対して厚さ方向の
磁気抵抗効果を用いることができるパターンもしくはパ
ターン製造法であれば同様な効果を有することは言うま
でもない。
【００１５】
【作用】第２の磁性薄膜層１１ｂは反強磁性層１３と磁
気的に結合して一方向異方性を示し、ある方向のスピン
回転が抑制される。これに対して第１の磁性薄膜層１１
ａは金属非磁性薄膜層１２によって第２の磁性薄膜層１
１ｂと隔てられているため微小磁界が印加された時第１
の磁性薄膜層１１ａのスピンは磁界方向に回転し、第２
の磁性薄膜層１１ｂは上記の反強磁性層１３との結合に
よりスピンの回転が抑制され、両磁性層のスピンの向き
が反平行となり磁気抵抗が大きくなる。磁界がある程度
大きくなれば両スピンは平行となり磁気抵抗は低下する
ため磁気抵抗変化が得られる。このような[1a]/[2]/[1
b]/[3]といった積層膜を単に積層するだけではより大き
なＭＲ効果は得られないが、これら構成要素間の磁気的
結合を金属非磁性層１４で弱めた{[1a]/[2]/[1b]/[3]}/
[4]より成る構成単位を複数回積層することにより微小
磁界で動作するＭＲ比の大きな磁気抵抗効果素子が得ら
れる（[]内は各符号の膜を表わす）。金属磁性層１４に
より各要素間の磁気的結合が弱まったか否かは素子のＭ
Ｒ曲線より判断でき、弱まった場合は微小磁界で反強磁
性層１３と接していない第１の磁性薄膜層の磁化反転が
生じ大きなＭＲ効果が得られるのに対し、そうでない場
合は微小磁界で第１の磁性薄膜層の磁化反転は起こらず
大きなＭＲ効果は得られない。
気的に結合して一方向異方性を示し、ある方向のスピン
回転が抑制される。これに対して第１の磁性薄膜層１１
ａは金属非磁性薄膜層１２によって第２の磁性薄膜層１
１ｂと隔てられているため微小磁界が印加された時第１
の磁性薄膜層１１ａのスピンは磁界方向に回転し、第２
の磁性薄膜層１１ｂは上記の反強磁性層１３との結合に
よりスピンの回転が抑制され、両磁性層のスピンの向き
が反平行となり磁気抵抗が大きくなる。磁界がある程度
大きくなれば両スピンは平行となり磁気抵抗は低下する
ため磁気抵抗変化が得られる。このような[1a]/[2]/[1
b]/[3]といった積層膜を単に積層するだけではより大き
なＭＲ効果は得られないが、これら構成要素間の磁気的
結合を金属非磁性層１４で弱めた{[1a]/[2]/[1b]/[3]}/
[4]より成る構成単位を複数回積層することにより微小
磁界で動作するＭＲ比の大きな磁気抵抗効果素子が得ら
れる（[]内は各符号の膜を表わす）。金属磁性層１４に
より各要素間の磁気的結合が弱まったか否かは素子のＭ
Ｒ曲線より判断でき、弱まった場合は微小磁界で反強磁
性層１３と接していない第１の磁性薄膜層の磁化反転が
生じ大きなＭＲ効果が得られるのに対し、そうでない場
合は微小磁界で第１の磁性薄膜層の磁化反転は起こらず
大きなＭＲ効果は得られない。
【００１６】このような構成の人工格子薄膜を厚さ方向
で用いることで、磁化の配列による電子散乱の他に磁性
層と非磁性層の界面での散乱の影響も大きくなるため
に、面内よりも大きな抵抗変化率（Δρ／ρ）が得られ
る。その上、外部磁場は面内方向に印加するためＨｓは
殆ど変化しない。
で用いることで、磁化の配列による電子散乱の他に磁性
層と非磁性層の界面での散乱の影響も大きくなるため
に、面内よりも大きな抵抗変化率（Δρ／ρ）が得られ
る。その上、外部磁場は面内方向に印加するためＨｓは
殆ど変化しない。
【００１７】従って、微少な印加磁界で動作可能な磁気
抵抗効果型薄膜磁気ヘッドが実現される。
抵抗効果型薄膜磁気ヘッドが実現される。
【００１８】
【実施例】（１）のNi-richのNi-Co-Fe系合金はその組
成比が（２）式を満足するとき磁歪が小さく軟磁性を示
す。その代表的なものはNi0.8Co0.1Fe0.1, Ni0.8Fe0.2,
Ni 0.8Co0.2等である。又更に軟磁性を改良したり耐摩耗
性及び耐食性を改良するために（１）の組成に Nb,Mo,C
r,W,Ru等を添加しても良い。一方（３）を満足するCo-r
ichのCo-Ni-Fe系合金は（４）式を満足するときやはり
低磁歪となる。その代表的なものはCo0.9Fe0.1等であ
る。これら磁性薄膜層は組成によっては異なるが一般的
にはその厚さが5Å未満ではキュリ−温度の低下により
室温での磁化の低下等が問題となり、又実用上磁気抵抗
素子は全膜厚が数百Åで用いられるため、本発明のよう
に積層効果を利用するには各磁性薄膜層を100Å以下に
する必要があり、従来材料のＭＲ特性を大幅に上回るに
は20〜40Åにすることが望ましい。
成比が（２）式を満足するとき磁歪が小さく軟磁性を示
す。その代表的なものはNi0.8Co0.1Fe0.1, Ni0.8Fe0.2,
Ni 0.8Co0.2等である。又更に軟磁性を改良したり耐摩耗
性及び耐食性を改良するために（１）の組成に Nb,Mo,C
r,W,Ru等を添加しても良い。一方（３）を満足するCo-r
ichのCo-Ni-Fe系合金は（４）式を満足するときやはり
低磁歪となる。その代表的なものはCo0.9Fe0.1等であ
る。これら磁性薄膜層は組成によっては異なるが一般的
にはその厚さが5Å未満ではキュリ−温度の低下により
室温での磁化の低下等が問題となり、又実用上磁気抵抗
素子は全膜厚が数百Åで用いられるため、本発明のよう
に積層効果を利用するには各磁性薄膜層を100Å以下に
する必要があり、従来材料のＭＲ特性を大幅に上回るに
は20〜40Åにすることが望ましい。
【００１９】第１の磁性薄膜層１１ａ、第２の磁性薄膜
層１１ｂは低磁歪の膜であることが必要である。これは
実用上弱磁界で動作することが必要なのと、ＭＲヘッド
等に用いた場合磁歪が大きいとノイズの原因になるため
である。この条件を満足するものには上記（１）、
（２）式で示されるNi-richのNi-Fe-Co系膜がある。又
これとは異なる上記（３）、（４）式で示される低磁歪
のCo-richのCo-Ni-Fe膜を用いても良いし、これと上記
の（１）、（２）式の磁性薄膜層とを組み合わせて用い
ても良い。
層１１ｂは低磁歪の膜であることが必要である。これは
実用上弱磁界で動作することが必要なのと、ＭＲヘッド
等に用いた場合磁歪が大きいとノイズの原因になるため
である。この条件を満足するものには上記（１）、
（２）式で示されるNi-richのNi-Fe-Co系膜がある。又
これとは異なる上記（３）、（４）式で示される低磁歪
のCo-richのCo-Ni-Fe膜を用いても良いし、これと上記
の（１）、（２）式の磁性薄膜層とを組み合わせて用い
ても良い。
【００２０】これらの第１の磁性薄膜層１１ａ、第２の
磁性薄膜層１１ｂとの間に介在させる金属薄膜層１２は
上記（１）から（４）で示された組成の磁性薄膜層との
界面での反応が少なく、かつ非磁性であることが必要
で、Cu,Ag,Au等が適しており、特にＭＲ特性的にはCuが
望ましい。金属非磁性薄膜層１２の厚さが100Åより厚
くなると素子全体のＭＲ比が低下し、又金属非磁性薄膜
層２が無い場合や厚さが5Å未満となると第１の磁性薄
膜層１１ａ、第２の磁性薄膜層１１ｂとが互いに強磁性
的に結合してしまい大きな磁気抵抗効果は得られない。
又従来材料のＭＲ特性を大幅に上回るには5〜30Åであ
ることが望ましい。
磁性薄膜層１１ｂとの間に介在させる金属薄膜層１２は
上記（１）から（４）で示された組成の磁性薄膜層との
界面での反応が少なく、かつ非磁性であることが必要
で、Cu,Ag,Au等が適しており、特にＭＲ特性的にはCuが
望ましい。金属非磁性薄膜層１２の厚さが100Åより厚
くなると素子全体のＭＲ比が低下し、又金属非磁性薄膜
層２が無い場合や厚さが5Å未満となると第１の磁性薄
膜層１１ａ、第２の磁性薄膜層１１ｂとが互いに強磁性
的に結合してしまい大きな磁気抵抗効果は得られない。
又従来材料のＭＲ特性を大幅に上回るには5〜30Åであ
ることが望ましい。
【００２１】反強磁性層１３との磁気的絶縁を目的とす
る金属非磁性層１４は通常5〜10Å程度で磁気的結合を
弱めることが可能であるが、膜の平坦性等によってこの
値は異なる。又膜厚の上限は上記金属非磁性薄膜層１２
同様の理由で膜厚は100Å以下であることが必要で、Ｍ
Ｒ特性の観点からは金属非磁性薄膜層と同様5〜30Åで
あることが望ましい。
る金属非磁性層１４は通常5〜10Å程度で磁気的結合を
弱めることが可能であるが、膜の平坦性等によってこの
値は異なる。又膜厚の上限は上記金属非磁性薄膜層１２
同様の理由で膜厚は100Å以下であることが必要で、Ｍ
Ｒ特性の観点からは金属非磁性薄膜層と同様5〜30Åで
あることが望ましい。
【００２２】反強磁性層１３も上記と同様の理由で厚さ
がやはり100Å以下であることが必要で、磁性層１１ｂ
と磁気的に結合して十分な一方向異方性を出すには膜厚
が通常10Å以上必要であり、ＭＲ特性の観点からは10〜
60Åであることが望ましい。
がやはり100Å以下であることが必要で、磁性層１１ｂ
と磁気的に結合して十分な一方向異方性を出すには膜厚
が通常10Å以上必要であり、ＭＲ特性の観点からは10〜
60Åであることが望ましい。
【００２３】従って、本発明では上記の構成の金属人工
格子薄膜を使用し、磁気抵抗効果素子に接続する電流端
子を人工格子薄膜の上層部と下層部に設け、前記人工格
子薄膜の主に厚さ方向の磁気抵抗効果を測定した。以下
にその具体的な実施例を示す。
格子薄膜を使用し、磁気抵抗効果素子に接続する電流端
子を人工格子薄膜の上層部と下層部に設け、前記人工格
子薄膜の主に厚さ方向の磁気抵抗効果を測定した。以下
にその具体的な実施例を示す。
【００２４】（実施例１）図３は本発明の第１の実施例
である。特に磁気抵抗効果素子部の構成について図示し
ている。本実施例では、ガラス基板３０上に、人工格子
薄膜の磁気抵抗効果素子３１及び、駆動電流を印加する
たの下層部電流端子３２、上層部電流端子３３から形成
されている。成膜には多元スパッタ装置を用い以下に示
す構成の磁気抵抗効果素子を形成した。 Ａ': Ni-Co-Fe(30)/Cu(20)/Co-Fe(30)/Fe-Mn(50) この構成要素Ａ’を単に繰り返し積層しただけでは磁気
抵抗効果は殆ど改善されないため、この構成要素Ａ'間
の磁気的結合を弱めるべく、各Ａ'間にCu層を挿入して
５回積層し Ａ：[Ａ'/Cu(30)]5 （( )内は厚さ(Å)を表わす）を作製した。
である。特に磁気抵抗効果素子部の構成について図示し
ている。本実施例では、ガラス基板３０上に、人工格子
薄膜の磁気抵抗効果素子３１及び、駆動電流を印加する
たの下層部電流端子３２、上層部電流端子３３から形成
されている。成膜には多元スパッタ装置を用い以下に示
す構成の磁気抵抗効果素子を形成した。 Ａ': Ni-Co-Fe(30)/Cu(20)/Co-Fe(30)/Fe-Mn(50) この構成要素Ａ’を単に繰り返し積層しただけでは磁気
抵抗効果は殆ど改善されないため、この構成要素Ａ'間
の磁気的結合を弱めるべく、各Ａ'間にCu層を挿入して
５回積層し Ａ：[Ａ'/Cu(30)]5 （( )内は厚さ(Å)を表わす）を作製した。
【００２５】なお、タ−ゲットにはそれぞれ直径80mmの
Ni0.8Co0.1Fe0.1(第１の磁性層１ａ),Cu(非磁性金属層
２), Co0.9Fe0.1(第２の磁性層１ｂ), Fe50Mn50(反強磁
性層３)を用い、各膜厚はシャッタ−により制御した。
図４に垂直方向の磁気抵抗効果素子の形成方法を示す。
ガラス基板４０上にＣｒ／Ａｕ薄膜の下層部電流端子４
２をスパッタ装置で形成する（図４（Ａ））。下層部電
流端子４２の上に上記構成の磁気抵抗効果素子４１を形
成し（図４（Ｂ）、その上に、Ｃｒ／Ａｕ上層部電流端
子４３をスパッタ法で形成する（図４（Ｃ））。本発明
の第１の実施例では、下層部電流端子４２と上層部電流
端子４３が磁気抵抗効果素子４１を挟み込むように形成
されている（図３）ため駆動電流は主に膜面に対して厚
さ方向に流れる。
Ni0.8Co0.1Fe0.1(第１の磁性層１ａ),Cu(非磁性金属層
２), Co0.9Fe0.1(第２の磁性層１ｂ), Fe50Mn50(反強磁
性層３)を用い、各膜厚はシャッタ−により制御した。
図４に垂直方向の磁気抵抗効果素子の形成方法を示す。
ガラス基板４０上にＣｒ／Ａｕ薄膜の下層部電流端子４
２をスパッタ装置で形成する（図４（Ａ））。下層部電
流端子４２の上に上記構成の磁気抵抗効果素子４１を形
成し（図４（Ｂ）、その上に、Ｃｒ／Ａｕ上層部電流端
子４３をスパッタ法で形成する（図４（Ｃ））。本発明
の第１の実施例では、下層部電流端子４２と上層部電流
端子４３が磁気抵抗効果素子４１を挟み込むように形成
されている（図３）ため駆動電流は主に膜面に対して厚
さ方向に流れる。
【００２６】得られた膜のＭＲ特性を室温、印加磁界10
0 Oeで測定した結果を示す。駆動電流が面内方向に流れ
る場合、すなわち膜面に対して平行方向の抵抗変化率
（Δρ／ρ）は１０％、Ｈｓは３Ｏｅであり、駆動電流
が面内に対して垂直方向、すなわち膜面に対して厚さ方
向の抵抗変化率（Δρ／ρ）は３０％が得られ、膜面よ
り膜面に対して垂直方向の抵抗変化率（Δρ／ρ）が約
３倍に上がった。その上、Ｈｓは全く変化なく、約３Ｏ
ｅであった。
0 Oeで測定した結果を示す。駆動電流が面内方向に流れ
る場合、すなわち膜面に対して平行方向の抵抗変化率
（Δρ／ρ）は１０％、Ｈｓは３Ｏｅであり、駆動電流
が面内に対して垂直方向、すなわち膜面に対して厚さ方
向の抵抗変化率（Δρ／ρ）は３０％が得られ、膜面よ
り膜面に対して垂直方向の抵抗変化率（Δρ／ρ）が約
３倍に上がった。その上、Ｈｓは全く変化なく、約３Ｏ
ｅであった。
【００２７】なお、上記の実験でCu層の厚さを50, 100
ÅにするとＭＲ比はそれぞれ５％、３％に低下し、垂直
方向のＭＲ比も１５％、８％になった。また、磁性層の
厚さを10, 50ÅにするとＭＲ比はそれぞれ４％、５％に
低下し、垂直方向のＭＲ比は１１％、１６％であった。
反強磁性層の厚さを70ÅにするとＭＲ比は５％に低下
し、垂直方向のＭＲ比は１０％であった。
ÅにするとＭＲ比はそれぞれ５％、３％に低下し、垂直
方向のＭＲ比も１５％、８％になった。また、磁性層の
厚さを10, 50ÅにするとＭＲ比はそれぞれ４％、５％に
低下し、垂直方向のＭＲ比は１１％、１６％であった。
反強磁性層の厚さを70ÅにするとＭＲ比は５％に低下
し、垂直方向のＭＲ比は１０％であった。
【００２８】（実施例２）実施例１と同様にタ−ゲット
に直径80mmの Fe50Mn50(反強磁性層３), Ni0.8Co 0.05Fe
0.15(磁性層１ａ、１ｂ), Ni0.8Co0.2(磁性層１ａ、１
ｂ), Cu(非磁性金属層２、４)を用いて Ｂ: [{Ni-Co-Fe(20)/Cu(20)/Ni-Co-Fe(20)/Fe-Mn(50)}/Cu(40)]3 Ｃ: [{Ni-Co(40)/Cu(20)/Ni-Co(40)/Fe-Mn(50)}/Cu(20)]4 （( )内は厚さ(Å)を表わす）を作製してそのＭＲ特性
を測定したところＭＲ比がそれぞれ６％、８％で、垂直
方向のＭＲ比は１５％、２１％が得られ、ＭＲ変化に要
する磁界幅は面内、垂直方向どちらもそれぞれ 2 Oe, 1
0 Oeであった。
に直径80mmの Fe50Mn50(反強磁性層３), Ni0.8Co 0.05Fe
0.15(磁性層１ａ、１ｂ), Ni0.8Co0.2(磁性層１ａ、１
ｂ), Cu(非磁性金属層２、４)を用いて Ｂ: [{Ni-Co-Fe(20)/Cu(20)/Ni-Co-Fe(20)/Fe-Mn(50)}/Cu(40)]3 Ｃ: [{Ni-Co(40)/Cu(20)/Ni-Co(40)/Fe-Mn(50)}/Cu(20)]4 （( )内は厚さ(Å)を表わす）を作製してそのＭＲ特性
を測定したところＭＲ比がそれぞれ６％、８％で、垂直
方向のＭＲ比は１５％、２１％が得られ、ＭＲ変化に要
する磁界幅は面内、垂直方向どちらもそれぞれ 2 Oe, 1
0 Oeであった。
【００２９】（実施例３）実施例１と同様にタ−ゲット
に直径80mmの Ni0.8Fe0.15Co0.05(第１の磁性層１ａ),
Cu(非磁性金属層２、４), Co0.9Fe0.1(第２の磁性層１
ｂ), Fe50Mn50(反強磁性層３)を用いて Ｄ：[{Ni-Fe-Co(20)/Cu(10)/Co-Fe(20)/Fe-Mn(50)}/Cu(10)]N （( )内は厚さ(Å)を表わす）を作製し、そのＭＲ特性
の積層回数(N)依存性を調べた。結果を（表１）に示
す。
に直径80mmの Ni0.8Fe0.15Co0.05(第１の磁性層１ａ),
Cu(非磁性金属層２、４), Co0.9Fe0.1(第２の磁性層１
ｂ), Fe50Mn50(反強磁性層３)を用いて Ｄ：[{Ni-Fe-Co(20)/Cu(10)/Co-Fe(20)/Fe-Mn(50)}/Cu(10)]N （( )内は厚さ(Å)を表わす）を作製し、そのＭＲ特性
の積層回数(N)依存性を調べた。結果を（表１）に示
す。
【００３０】
【表１】
【００３１】この結果より積層回数は３回以上であるこ
とが望ましいことがわかった。 （実施例４）図５に本発明の第４の実施例を示す。図１
と同様、特に磁気抵抗効果素子部の構成について図示し
ている。本実例では、ガラス基板５０、磁気抵抗効果素
子５１及び、駆動電流を印加するためのＣｒ下層部電流
端子５２、Ａｕ上層部電流端子５３、絶縁層（レジス
ト）５４から形成されている。磁気抵抗効果素子の構成
は、実施例１と同様に構成単位[{Ni-Co-Fe(30)/Cu(20)/
Co-Fe(30)/Fe-Mn(50)}/Cu(30)]を５回積層した。パター
ンの形成方法を以下図６に示す。ガラス基板６０上にＣ
ｒ下層部電流端子６２をスッパタ法で形成（図６
（Ａ））した後、磁気抵抗効果素子６１を下層部電流端
子の上に形成（図６（Ｂ））する。その後、レジストを
塗りフォトリソグラフィ技術を用いてマスク６５をする
（図６（Ｃ））。ドライエッチング法でで下層部電流端
子６２の厚さまでエッチングし（図６（Ｄ））、再びレ
ジストを塗り、マスク６４を形成後、イオンミリング法
で磁気抵抗果素子６１の厚さまで平坦化する（図６
（Ｅ））。その上から、上層部電流端子６３をスパッタ
法で形成する（６図（Ｆ））。 本発明の第４の実施例
では、磁気抵抗効果素子６１、下層部電流端子６２、上
層部電流端子６３をパターン化（図６）して下層部電流
端子６２、上層部電流端子６３の影響を少なくしてい
る。磁気抵抗効果素子をパターニングしない場合、その
抵抗変化率（Δρ／ρ）は３０％であり、磁気抵抗効果
素子をパターニングした場合の抵抗変化率（Δρ／ρ）
は３５％が得られ、パターニングしない場合よりも パ
ターニングした場合の方が電流端子の影響が低減され、
約５％大きな抵抗変化率（Δρ／ρ）が得られ、Ｈｓも
変化なく約３Ｏｅであった。
とが望ましいことがわかった。 （実施例４）図５に本発明の第４の実施例を示す。図１
と同様、特に磁気抵抗効果素子部の構成について図示し
ている。本実例では、ガラス基板５０、磁気抵抗効果素
子５１及び、駆動電流を印加するためのＣｒ下層部電流
端子５２、Ａｕ上層部電流端子５３、絶縁層（レジス
ト）５４から形成されている。磁気抵抗効果素子の構成
は、実施例１と同様に構成単位[{Ni-Co-Fe(30)/Cu(20)/
Co-Fe(30)/Fe-Mn(50)}/Cu(30)]を５回積層した。パター
ンの形成方法を以下図６に示す。ガラス基板６０上にＣ
ｒ下層部電流端子６２をスッパタ法で形成（図６
（Ａ））した後、磁気抵抗効果素子６１を下層部電流端
子の上に形成（図６（Ｂ））する。その後、レジストを
塗りフォトリソグラフィ技術を用いてマスク６５をする
（図６（Ｃ））。ドライエッチング法でで下層部電流端
子６２の厚さまでエッチングし（図６（Ｄ））、再びレ
ジストを塗り、マスク６４を形成後、イオンミリング法
で磁気抵抗果素子６１の厚さまで平坦化する（図６
（Ｅ））。その上から、上層部電流端子６３をスパッタ
法で形成する（６図（Ｆ））。 本発明の第４の実施例
では、磁気抵抗効果素子６１、下層部電流端子６２、上
層部電流端子６３をパターン化（図６）して下層部電流
端子６２、上層部電流端子６３の影響を少なくしてい
る。磁気抵抗効果素子をパターニングしない場合、その
抵抗変化率（Δρ／ρ）は３０％であり、磁気抵抗効果
素子をパターニングした場合の抵抗変化率（Δρ／ρ）
は３５％が得られ、パターニングしない場合よりも パ
ターニングした場合の方が電流端子の影響が低減され、
約５％大きな抵抗変化率（Δρ／ρ）が得られ、Ｈｓも
変化なく約３Ｏｅであった。
【００３２】（実施例５）図７に本発明の第５の実施例
を示す。図３、図５と同様、特に磁気抵抗効果素子部の
構成について図示している。本実施例ではガラス基板７
０、磁気抵抗効果素子７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ
及び駆動電流を印加するためのＣｒ下層部電流端子７２
ａ、７２ｂ、Ａｕ上層部電流端子７３ａ、７３ｂ、７３
ｃ、絶縁層（レジスト）７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４
ｄ、７４ｅから形成されている。磁気抵抗効果素子の構
成は、実施例１、または実施例４と同様で、構成単位
[{Ni-Co-Fe(30)/Cu(20)/Co-Fe(30)/Fe-Mn(50)}/Cu(30)]
を５回積層した。図８に示す。基板８０上にＣｒ下層部
電流端子８２をスッパタ法で形成（図８（Ａ））した
後、前記構成の磁気抵抗効果素子８１を下層部電流端子
８２の上にスパッタ法で形成（図８（Ｂ））する。その
後、レジストを塗りフォトリソグラフィ技術を用いてマ
スク８５ａ、８５ｂ、８５ｃ、８５ｄを形成する（図８
（Ｃ））。ドライエッチング法で下層部電流端子８２の
厚さまでエッチングし、磁気抵抗効果素子８１ａ、８１
ｂ、８１ｃ、８１ｄを形成する（図８（Ｄ））。再びレ
ジストを塗り、フォトリソグラフィ技術を用いてマスク
８６ａ、８６ｂを形成し（図８（Ｅ））、ドライエッチ
ング法を用いて不要な下層電流端子部分８７ａ、８７
ｂ、８７ｃを取り除き、下層部電流端子８２ａ、８２ｂ
を形成する（図８（Ｆ））。再びレジストを塗り、イオ
ンミリング法で磁気抵抗果素子８１ａ、８１ｂ、８１
ｃ、８１ｄの厚さまで平坦化し、絶縁層（レジスト）８
４ａ、８４ｂ、８４ｃ、８４ｄ、８４ｅを形成する（図
８（Ｇ））。Ａｕ上層部電流端子８３をスパッタで形成
する（図８（Ｈ））。再びレジストを塗り、フォトリソ
グラフィ技術でマスク８８ａ、８８ｂ、８８ｃを形成す
る（図８（Ｉ））。その後、ドライエッチング法で不要
な電流端子部分８９ａ、８９ｂを取り除く（図８
（Ｊ））。最後に、マスク８８ａ、８８ｂ、８８ｃを取
り除く（図８（Ｋ））。第５の実施例では、磁気抵抗効
果素子を分割し、それに接続する電流端子部分を駆動電
流ができるだけ多くの磁気抵抗効果素子の厚さ方向を流
れるように形成し（図７）、膜面に対して厚さ方向の磁
気抵抗効果をできるだけ多く利用できる様に形成した。
磁気抵抗効果素子のパターンが単一場合の抵抗変化率
（Δρ／ρ）は３５％であり、磁気抵抗効果素子のパタ
ーンが分割している場合の抵抗変化率（Δρ／ρ）は４
０％が得られ、磁気抵抗効果素子のパターンが単一のも
のより分割されている方が抵抗変化率（Δρ／ρ）は約
５％大きくなる。しかも、Ｈｓは約３Ｏｅと変化しなか
った。
を示す。図３、図５と同様、特に磁気抵抗効果素子部の
構成について図示している。本実施例ではガラス基板７
０、磁気抵抗効果素子７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ
及び駆動電流を印加するためのＣｒ下層部電流端子７２
ａ、７２ｂ、Ａｕ上層部電流端子７３ａ、７３ｂ、７３
ｃ、絶縁層（レジスト）７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４
ｄ、７４ｅから形成されている。磁気抵抗効果素子の構
成は、実施例１、または実施例４と同様で、構成単位
[{Ni-Co-Fe(30)/Cu(20)/Co-Fe(30)/Fe-Mn(50)}/Cu(30)]
を５回積層した。図８に示す。基板８０上にＣｒ下層部
電流端子８２をスッパタ法で形成（図８（Ａ））した
後、前記構成の磁気抵抗効果素子８１を下層部電流端子
８２の上にスパッタ法で形成（図８（Ｂ））する。その
後、レジストを塗りフォトリソグラフィ技術を用いてマ
スク８５ａ、８５ｂ、８５ｃ、８５ｄを形成する（図８
（Ｃ））。ドライエッチング法で下層部電流端子８２の
厚さまでエッチングし、磁気抵抗効果素子８１ａ、８１
ｂ、８１ｃ、８１ｄを形成する（図８（Ｄ））。再びレ
ジストを塗り、フォトリソグラフィ技術を用いてマスク
８６ａ、８６ｂを形成し（図８（Ｅ））、ドライエッチ
ング法を用いて不要な下層電流端子部分８７ａ、８７
ｂ、８７ｃを取り除き、下層部電流端子８２ａ、８２ｂ
を形成する（図８（Ｆ））。再びレジストを塗り、イオ
ンミリング法で磁気抵抗果素子８１ａ、８１ｂ、８１
ｃ、８１ｄの厚さまで平坦化し、絶縁層（レジスト）８
４ａ、８４ｂ、８４ｃ、８４ｄ、８４ｅを形成する（図
８（Ｇ））。Ａｕ上層部電流端子８３をスパッタで形成
する（図８（Ｈ））。再びレジストを塗り、フォトリソ
グラフィ技術でマスク８８ａ、８８ｂ、８８ｃを形成す
る（図８（Ｉ））。その後、ドライエッチング法で不要
な電流端子部分８９ａ、８９ｂを取り除く（図８
（Ｊ））。最後に、マスク８８ａ、８８ｂ、８８ｃを取
り除く（図８（Ｋ））。第５の実施例では、磁気抵抗効
果素子を分割し、それに接続する電流端子部分を駆動電
流ができるだけ多くの磁気抵抗効果素子の厚さ方向を流
れるように形成し（図７）、膜面に対して厚さ方向の磁
気抵抗効果をできるだけ多く利用できる様に形成した。
磁気抵抗効果素子のパターンが単一場合の抵抗変化率
（Δρ／ρ）は３５％であり、磁気抵抗効果素子のパタ
ーンが分割している場合の抵抗変化率（Δρ／ρ）は４
０％が得られ、磁気抵抗効果素子のパターンが単一のも
のより分割されている方が抵抗変化率（Δρ／ρ）は約
５％大きくなる。しかも、Ｈｓは約３Ｏｅと変化しなか
った。
【００３３】
【発明の効果】以上のように本発明は、Ｈｓが小さな人
工格子薄膜からなる磁気抵抗効果素子の膜面に対して厚
さ方向の磁気抵抗効果を用いることにより、抵抗変化率
（Δρ／ρ）が膜面に対して平行方向の磁気抵抗効果の
抵抗変化率（Δρ／ρ）よりも大きな抵抗変化率（Δρ
／ρ）が得られる。その上、Ｈｓが殆ど変化しないの
で、微小印加磁界で大きな磁気抵抗効果が得られる金属
人工格子薄膜を用いる事により小さな印加磁界範囲で大
きな磁気抵抗効果を得る事ができる。そして、磁気抵抗
効果素子とそれにを接続する電流端子をパターニングす
ることでパターニングしないで用いるよりも電流端子部
分の影響を抑えられ、また膜面に対して厚さ方向を用い
るため従来より小型化する事ができ、小型化しても従来
よりも大きな抵抗変化率（Δρ／ρ）が得られる。そし
て、パターニングしてできるだけ多くの厚さ方向の磁気
抵抗効果を利用することでさらに高い感度が得られる。
以上の理由から微小印加磁界で動作可能な磁気抵抗効果
型薄膜磁気ヘッドを実現するものである。
工格子薄膜からなる磁気抵抗効果素子の膜面に対して厚
さ方向の磁気抵抗効果を用いることにより、抵抗変化率
（Δρ／ρ）が膜面に対して平行方向の磁気抵抗効果の
抵抗変化率（Δρ／ρ）よりも大きな抵抗変化率（Δρ
／ρ）が得られる。その上、Ｈｓが殆ど変化しないの
で、微小印加磁界で大きな磁気抵抗効果が得られる金属
人工格子薄膜を用いる事により小さな印加磁界範囲で大
きな磁気抵抗効果を得る事ができる。そして、磁気抵抗
効果素子とそれにを接続する電流端子をパターニングす
ることでパターニングしないで用いるよりも電流端子部
分の影響を抑えられ、また膜面に対して厚さ方向を用い
るため従来より小型化する事ができ、小型化しても従来
よりも大きな抵抗変化率（Δρ／ρ）が得られる。そし
て、パターニングしてできるだけ多くの厚さ方向の磁気
抵抗効果を利用することでさらに高い感度が得られる。
以上の理由から微小印加磁界で動作可能な磁気抵抗効果
型薄膜磁気ヘッドを実現するものである。
【図１】本発明の磁気抵抗効果素子の構成図
【図２】従来例のスピンバルブの構成図
【図３】本発明の実施例１を示す磁気抵抗効果素子の斜
視図
視図
【図４】本発明の実施例１を示す磁気抵抗効果素子部の
形成法の断面図
形成法の断面図
【図５】本発明の実施例４を示す磁気抵抗効果素子の斜
視図
視図
【図６】本発明の実施例４を示す磁気抵抗効果素子部の
形成法の断面図
形成法の断面図
【図７】本発明の実施例５を示す磁気抵抗効果素子部の
斜面図
斜面図
【図８】本発明の実施例５を示す磁気抵抗効果素子の形
成行程の断面図
成行程の断面図
【図９】従来の磁気抵抗効果型薄膜ヘッドの外観図
１１ａ 第一の磁性薄膜層 １１ｂ 第二の磁性薄膜層 １２ 金属非磁性薄膜層 １３ 反磁性層 １４ 磁気的結合を弱めるべく設けられた金属非磁性層 ２０ 基板 ２１ ＦｅＮｉ層 ２２ Ｃｕ層 ２３ ＦｅＭｎ層 ３０ 基板 ３１ 人工格子薄膜の磁気抵抗効果素子 ３２ 下層部電流端子 ３３ 上層部電流端子 ４０ 基板 ４１ 人工格子薄膜の磁気抵抗効果素子 ４２ 下層部電流端子 ４３ 上層部電流端子 ４４ 絶縁層（レジスト） ５０ 基板 ５１ 人工格子薄膜の磁気抵抗効果素子 ５２ 下層部電流端子 ５３ 上層部電流端子 ５４ 絶縁層（レジスト） ５５ マスク ６１ 基板 ６２ 人工格子薄膜の磁気抵抗効果素子 ６３ 下層部電流端子 ６４ 上層部電流端子 ６５ 絶縁層（レジスト） ７０ マスク ７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ 人工格子薄膜の磁気
抵抗効果素子 ７２ａ、７２ｂ 下層部電流端子 ７３ａ、７３ｂ、７３ｃ 上層部電流端子 ７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄ、７４ｅ 絶縁層（レ
ジスト） ８０ 基板 ８１、８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ 人工格子薄膜
の磁気抵抗効果素子 ８２、８２ａ、８２ｂ 下層部電流端子 ８３、８３ａ、８３ｂ、８３ｃ 上層部電流端子 ８４ａ、８４ｂ、８４ｃ、８４ｄ、８４ｅ 絶縁層（レ
ジスト） ８５ａ、８５ｂ、８５ｃ、８５ｄ マスク（磁気抵抗効
果素子加工用） ８６ａ、８６ｂ マスク（下層部電流端子加工用） ８７ａ、８７ｂ、８７ｃ 不要な下層部電流端子部分
（エッチング部分） ８８ａ、８８ｂ、８８ｃ マスク（上層部電流端子加工
用） ８９ａ、８９ｂ 不要な上層部電流端子部分（エッチン
グ部分） ９０ 磁性基板 ９１ ギャップ絶縁層 ９２ 磁気抵抗効果素子 ９３ａ、９３ｂ 電流端子 ９４ 磁気テープ摺動面 ９５ フロントヨーク ９６ バックヨーク
抵抗効果素子 ７２ａ、７２ｂ 下層部電流端子 ７３ａ、７３ｂ、７３ｃ 上層部電流端子 ７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄ、７４ｅ 絶縁層（レ
ジスト） ８０ 基板 ８１、８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ 人工格子薄膜
の磁気抵抗効果素子 ８２、８２ａ、８２ｂ 下層部電流端子 ８３、８３ａ、８３ｂ、８３ｃ 上層部電流端子 ８４ａ、８４ｂ、８４ｃ、８４ｄ、８４ｅ 絶縁層（レ
ジスト） ８５ａ、８５ｂ、８５ｃ、８５ｄ マスク（磁気抵抗効
果素子加工用） ８６ａ、８６ｂ マスク（下層部電流端子加工用） ８７ａ、８７ｂ、８７ｃ 不要な下層部電流端子部分
（エッチング部分） ８８ａ、８８ｂ、８８ｃ マスク（上層部電流端子加工
用） ８９ａ、８９ｂ 不要な上層部電流端子部分（エッチン
グ部分） ９０ 磁性基板 ９１ ギャップ絶縁層 ９２ 磁気抵抗効果素子 ９３ａ、９３ｂ 電流端子 ９４ 磁気テープ摺動面 ９５ フロントヨーク ９６ バックヨーク
Claims (7)
- 【請求項１】感磁部と電流端子を有する磁気抵抗効果型
磁気ヘッドであって、前記感磁部を構成する磁気抵抗素
子において、厚さ5〜100Åの第１の磁性薄膜層と厚さ5
〜100Åの金属非磁性薄膜層と厚さ5〜100Åの第２の磁
性薄膜層と厚さ10〜100Åの反強磁性層とを順次積層し
た構造を一つの構成要素として、この構成要素間の磁気
的結合を弱めるべく設けられた金属非磁性層を介して複
数個積層して成る人工格子薄膜の主に厚さ方向の磁気抵
抗効果を用いることを特徴とする磁気抵抗効果型薄膜磁
気ヘッド。 - 【請求項２】感磁部と電流端子を有する磁気抵抗効果型
磁気ヘッドであって、前記感磁部を構成する磁気抵抗素
子において、厚さ5〜100Åの第１の磁性薄膜層と厚さ5
〜100Åの金属非磁性薄膜層と厚さ5〜100Åの第２の磁
性薄膜層と厚さ10〜100Åの反強磁性層とを順次積層し
た構造を一つの構成要素として、この構成要素間の磁気
的結合を弱めるべく設けられた金属非磁性層を介して複
数個積層して成る人工格子薄膜とその人工格子薄膜を接
続する電流端子のパターンで、前記人工格子薄膜の主に
厚さ方向の磁気抵抗効果を用いるために、少なくとも一
つの前記人工格子薄膜に対して少なくとも一対の前記電
流端子が前記人工格子薄膜の下層部分と上層部分に形成
されていることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効
果型薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項３】感磁部と電流端子を有する磁気抵抗効果型
磁気ヘッドであって、前記感磁部を構成する磁気抵抗素
子において、厚さ5〜100Åの第１の磁性薄膜層と厚さ5
〜100Åの金属非磁性薄膜層と厚さ5〜100Åの第２の磁
性薄膜層と厚さ10〜100Åの反強磁性層とを順次積層し
た構造を一つの構成要素として、この構成要素間の磁気
的結合を弱めるべく設けられた金属非磁性層を介して複
数個積層して成る人工格子薄膜とその人工格子薄膜を接
続する電流端子をフォトリソグラフィ技術によってパタ
ーニングし、一対の電極と複数個の導体により、複数個
の前記人工格子薄膜を連ね、主に厚さ方向の磁気抵抗効
果を用いることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効
果型薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項４】磁性層が（ＮｉX−Ｃｏ1-X）X'Ｆｅ1-X'を
主成分とし、Ｘ＝0.4〜1.0、Ｘ’＝0.8〜1.0であること
を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の磁気抵抗
効果型薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項５】磁性層が（ＣｏYＮｉ1-Y）Y'Ｆｅ1-Y'を主
成分とし、Ｙ＝0.4〜1.0,Ｙ’＝0.8〜1.0であることを
特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の磁気抵抗効
果型薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項６】反強磁性層がFe-Mn合金膜であることを特
徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の磁気抵抗効果
型薄膜ヘッド。 - 【請求項７】金属非磁性薄膜層及び金属非磁性層がCuで
あることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の
磁気抵抗効果型薄膜ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5186016A JPH0745884A (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5186016A JPH0745884A (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0745884A true JPH0745884A (ja) | 1995-02-14 |
Family
ID=16180916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5186016A Pending JPH0745884A (ja) | 1993-07-28 | 1993-07-28 | 磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0745884A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0800161A2 (en) * | 1996-04-04 | 1997-10-08 | Fujitsu Limited | Spin valve magnetoresistive head and method of manufacturing the same and magnetic memory apparatus |
| US6124711A (en) * | 1996-01-19 | 2000-09-26 | Fujitsu Limited | Magnetic sensor using tunnel resistance to detect an external magnetic field |
| JP2006086508A (ja) * | 2004-08-17 | 2006-03-30 | Toshiba Corp | 磁性発信素子、磁気ヘッド、および磁気記録再生装置 |
| JP2008177535A (ja) * | 2007-01-19 | 2008-07-31 | Northern Lights Semiconductor Corp | 電気エネルギを蓄積する装置 |
| US8411394B2 (en) | 2004-08-17 | 2013-04-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magneto resistive effect element with a magnetic film generating spin fluctuation of conduction electrons |
-
1993
- 1993-07-28 JP JP5186016A patent/JPH0745884A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6124711A (en) * | 1996-01-19 | 2000-09-26 | Fujitsu Limited | Magnetic sensor using tunnel resistance to detect an external magnetic field |
| EP0800161A2 (en) * | 1996-04-04 | 1997-10-08 | Fujitsu Limited | Spin valve magnetoresistive head and method of manufacturing the same and magnetic memory apparatus |
| EP0800161A3 (en) * | 1996-04-04 | 1998-07-01 | Fujitsu Limited | Spin valve magnetoresistive head and method of manufacturing the same and magnetic memory apparatus |
| JP2006086508A (ja) * | 2004-08-17 | 2006-03-30 | Toshiba Corp | 磁性発信素子、磁気ヘッド、および磁気記録再生装置 |
| US8411394B2 (en) | 2004-08-17 | 2013-04-02 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magneto resistive effect element with a magnetic film generating spin fluctuation of conduction electrons |
| JP2008177535A (ja) * | 2007-01-19 | 2008-07-31 | Northern Lights Semiconductor Corp | 電気エネルギを蓄積する装置 |
| JP4694551B2 (ja) * | 2007-01-19 | 2011-06-08 | ノーザン ライツ セミコンダクター コーポレイション | 電気エネルギを蓄積する装置 |
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