JPH08235542A - 磁気抵抗効果素子 - Google Patents
磁気抵抗効果素子Info
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- JPH08235542A JPH08235542A JP7067085A JP6708595A JPH08235542A JP H08235542 A JPH08235542 A JP H08235542A JP 7067085 A JP7067085 A JP 7067085A JP 6708595 A JP6708595 A JP 6708595A JP H08235542 A JPH08235542 A JP H08235542A
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Landscapes
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- Magnetic Heads (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 トラック幅の制御が正確になるとともに、バ
ルクハウゼン・ノイズの抑制効果がより安定し、かつ高
い再生出力が安定的に得られるスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子の提供。 【構成】 縦バイアス層１１が第２強磁性金属層８と接
しているので、縦バイアス磁界が第２強磁性金属層８に
印加されその結果、単磁区化されることによりバルクハ
ウゼン・ノイズを抑制でき、縦バイアス層１１と第２強
磁性金属８との接触はその積層両端面のみなので、素子
の能動領域は縦バイアス層１１，１１によって挟まれた
第２強磁性金属層８の長さに限定されて、トラック幅の
正確な制御が可能となる。
ルクハウゼン・ノイズの抑制効果がより安定し、かつ高
い再生出力が安定的に得られるスピンバルブ型磁気抵抗
効果素子の提供。 【構成】 縦バイアス層１１が第２強磁性金属層８と接
しているので、縦バイアス磁界が第２強磁性金属層８に
印加されその結果、単磁区化されることによりバルクハ
ウゼン・ノイズを抑制でき、縦バイアス層１１と第２強
磁性金属８との接触はその積層両端面のみなので、素子
の能動領域は縦バイアス層１１，１１によって挟まれた
第２強磁性金属層８の長さに限定されて、トラック幅の
正確な制御が可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高密度磁気記録装置
用磁気ヘッドや、高感度磁気センサ等に利用されるスピ
ンバルブ型磁気抵抗効果素子の改良に係り、バルクハウ
ゼン・ノイズの抑制のために配置される磁性膜からなる
縦バイアス層が、当該４層構造素子を挟み第２強磁性金
属層とその積層両端面でのみ接続されることにより、ト
ラック幅の制御が正確になるとともに第１強磁性金属層
の磁化の向きに影響を与えずノイズの低減効果がより安
定した磁気抵抗効果素子に関する。
用磁気ヘッドや、高感度磁気センサ等に利用されるスピ
ンバルブ型磁気抵抗効果素子の改良に係り、バルクハウ
ゼン・ノイズの抑制のために配置される磁性膜からなる
縦バイアス層が、当該４層構造素子を挟み第２強磁性金
属層とその積層両端面でのみ接続されることにより、ト
ラック幅の制御が正確になるとともに第１強磁性金属層
の磁化の向きに影響を与えずノイズの低減効果がより安
定した磁気抵抗効果素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、磁気ディスク装置等の磁気記録装
置において記録密度の上昇はめざましく、従来の誘導型
の磁気ヘッドでは磁気記録媒体に高密度に記録された信
号の再生が難しくなってきており、それに変わる再生方
法として強磁性材料による磁気抵抗効果を利用する磁気
抵抗効果素子（ＭＲ素子）を再生用素子として用いた磁
気抵抗効果型ヘッドが使用されるようになっている。
置において記録密度の上昇はめざましく、従来の誘導型
の磁気ヘッドでは磁気記録媒体に高密度に記録された信
号の再生が難しくなってきており、それに変わる再生方
法として強磁性材料による磁気抵抗効果を利用する磁気
抵抗効果素子（ＭＲ素子）を再生用素子として用いた磁
気抵抗効果型ヘッドが使用されるようになっている。
【０００３】ＭＲ素子には、一般にパーマロイ（ＮｉＦ
ｅ）が磁気抵抗効果を示す材料として使われている。し
かし、ＮｉＦｅを用いたＭＲ素子の磁気抵抗変化率（Ｍ
Ｒ比）は高々２％程度であり、更なる記録密度の向上の
ためにはＭＲ比を向上させＭＲ素子の感度を高める必要
がある。
ｅ）が磁気抵抗効果を示す材料として使われている。し
かし、ＮｉＦｅを用いたＭＲ素子の磁気抵抗変化率（Ｍ
Ｒ比）は高々２％程度であり、更なる記録密度の向上の
ためにはＭＲ比を向上させＭＲ素子の感度を高める必要
がある。
【０００４】かかるＭＲ素子において、特開平４−３５
８３１０号公報により開示されているようなスピンバル
ブ型ＭＲ素子を使用することによって、感度を高めるこ
とができる。スピンバルブ型ＭＲ素子では、磁化固定層
／第１強磁性金属層／非磁性金属層／第２強磁性金属層
の４層構造が基本となっており、第１強磁性金属層は磁
化固定層により磁化の向きを固定されており、第２強磁
性金属層は外部からの信号磁場によって磁化の向きを変
化させ、２つの強磁性金属層の磁化がなす角度に依存し
て電気抵抗の変化が生じ、電気抵抗の変化を検出するた
めに素子端部に形成された１対の電極によって再生信号
が検出される。
８３１０号公報により開示されているようなスピンバル
ブ型ＭＲ素子を使用することによって、感度を高めるこ
とができる。スピンバルブ型ＭＲ素子では、磁化固定層
／第１強磁性金属層／非磁性金属層／第２強磁性金属層
の４層構造が基本となっており、第１強磁性金属層は磁
化固定層により磁化の向きを固定されており、第２強磁
性金属層は外部からの信号磁場によって磁化の向きを変
化させ、２つの強磁性金属層の磁化がなす角度に依存し
て電気抵抗の変化が生じ、電気抵抗の変化を検出するた
めに素子端部に形成された１対の電極によって再生信号
が検出される。
【０００５】このように、磁気抵抗効果は、磁気抵抗効
果を示す薄膜において、磁化方向とセンス電流の方向と
がなす角度によって抵抗値が変化することを利用するも
ので、磁束そのものを感知するため、従来の誘導型ヘッ
ドに代わるものとして期待されているが、不規則な磁壁
移動に起因するとされている所謂バルクハウゼン・ノイ
ズが発生する問題があった。
果を示す薄膜において、磁化方向とセンス電流の方向と
がなす角度によって抵抗値が変化することを利用するも
ので、磁束そのものを感知するため、従来の誘導型ヘッ
ドに代わるものとして期待されているが、不規則な磁壁
移動に起因するとされている所謂バルクハウゼン・ノイ
ズが発生する問題があった。
【０００６】また、前記スピンバルブ型ＭＲ素子におい
ても同様の問題が起こっている。特開平４−３５８３１
０号公報ではバルクハウゼン・ノイズの抑制の方法とし
て、従来のＭＲ素子でも使用されていた反強磁性膜ある
いは硬質強磁性膜を当該ＭＲ素子の積層端面に積層配置
して、縦バイアス磁場を印加する方法が記載されてい
る。
ても同様の問題が起こっている。特開平４−３５８３１
０号公報ではバルクハウゼン・ノイズの抑制の方法とし
て、従来のＭＲ素子でも使用されていた反強磁性膜ある
いは硬質強磁性膜を当該ＭＲ素子の積層端面に積層配置
して、縦バイアス磁場を印加する方法が記載されてい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】一方、「Ｊｏｕｒｎａ
ｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ 第６９巻
Ｎｏ．８， １９９１， ｐ． ５４０」で示されてい
るように、スピンバルブ型ＭＲ素子では素子の積層両端
面部から流入する磁束によっても電気抵抗が変化するた
め、電極間隔で決められるトラック幅よりも実際のトラ
ック幅は大きくなってしまうという問題がある。また、
記録密度の向上によってトラックのピッチも狭小になっ
てきていることから、周辺トラックからの影響でノイズ
が発生してしまうという問題も生じている。
ｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ 第６９巻
Ｎｏ．８， １９９１， ｐ． ５４０」で示されてい
るように、スピンバルブ型ＭＲ素子では素子の積層両端
面部から流入する磁束によっても電気抵抗が変化するた
め、電極間隔で決められるトラック幅よりも実際のトラ
ック幅は大きくなってしまうという問題がある。また、
記録密度の向上によってトラックのピッチも狭小になっ
てきていることから、周辺トラックからの影響でノイズ
が発生してしまうという問題も生じている。
【０００８】トラック幅の問題を解決するために、出願
人は先に特願平６−５９０８９号でスピンバルブ型ＭＲ
素子の両端面でのみ１対の電極が接触する構造を提案し
た。しかし、バルクハウゼン・ノイズの抑制効果に関し
ては同様であり、さらに、第１強磁性金属層の磁化の向
きに影響を与えずノイズ低減効果がより安定した構成が
求められる。
人は先に特願平６−５９０８９号でスピンバルブ型ＭＲ
素子の両端面でのみ１対の電極が接触する構造を提案し
た。しかし、バルクハウゼン・ノイズの抑制効果に関し
ては同様であり、さらに、第１強磁性金属層の磁化の向
きに影響を与えずノイズ低減効果がより安定した構成が
求められる。
【０００９】この発明は、スピンバルブ型ＭＲ素子にお
いて、トラック幅の制御が正確になるとともに、バルク
ハウゼン・ノイズの抑制効果がより安定し、かつ高い再
生出力が安定的に得られるスピンバルブ型磁気抵抗効果
素子の提供を目的としている。
いて、トラック幅の制御が正確になるとともに、バルク
ハウゼン・ノイズの抑制効果がより安定し、かつ高い再
生出力が安定的に得られるスピンバルブ型磁気抵抗効果
素子の提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】発明者は、スピンバルブ
型ＭＲ素子において、バルクハウゼン・ノイズの抑制効
果がより効果的に得られる構成を目的に、縦バイアス磁
場を印加するための縦バイアス層の積層位置を種々検討
した結果、縦バイアス層を第２強磁性金属層とその積層
両端面でのみ接続するよう積層高さなどを調整すること
により、第１強磁性金属層の磁化の向きに影響を与えず
ノイズ低減効果がより安定することを知見し、この発明
を完成した。
型ＭＲ素子において、バルクハウゼン・ノイズの抑制効
果がより効果的に得られる構成を目的に、縦バイアス磁
場を印加するための縦バイアス層の積層位置を種々検討
した結果、縦バイアス層を第２強磁性金属層とその積層
両端面でのみ接続するよう積層高さなどを調整すること
により、第１強磁性金属層の磁化の向きに影響を与えず
ノイズ低減効果がより安定することを知見し、この発明
を完成した。
【００１１】また、発明者は、縦バイアス層の積層配置
を最適化するために種々検討した結果、４層構造からな
る素子の積層両端面側に縦バイアス層を配置するに際
し、基板側から第１電極、縦バイアス層、第２電極の順
に積層することにより、縦バイアス層と第２強磁性金属
との接触はその両端のみなので、素子の能動領域は縦バ
イアス層によって挟まれた第２強磁性金属層の長さに限
定されて、トラック幅の正確な制御が可能になることを
知見し、この発明を完成した。
を最適化するために種々検討した結果、４層構造からな
る素子の積層両端面側に縦バイアス層を配置するに際
し、基板側から第１電極、縦バイアス層、第２電極の順
に積層することにより、縦バイアス層と第２強磁性金属
との接触はその両端のみなので、素子の能動領域は縦バ
イアス層によって挟まれた第２強磁性金属層の長さに限
定されて、トラック幅の正確な制御が可能になることを
知見し、この発明を完成した。
【００１２】すなわち、この発明は、磁化固定層／第１
強磁性金属層／非磁性金属層／第２強磁性金属層の４層
構造からなる素子に縦バイアス磁界を発生させるための
磁性膜からなる縦バイアス層を配置するスピンバルブ型
磁気抵抗効果素子において、該素子の積層両端面側に縦
バイアス層を配置し、かつ第２強磁性金属層の積層両端
面と接続させ、第１強磁性金属層と接しないように形成
されたことを特徴とする磁気抵抗効果素子である。
強磁性金属層／非磁性金属層／第２強磁性金属層の４層
構造からなる素子に縦バイアス磁界を発生させるための
磁性膜からなる縦バイアス層を配置するスピンバルブ型
磁気抵抗効果素子において、該素子の積層両端面側に縦
バイアス層を配置し、かつ第２強磁性金属層の積層両端
面と接続させ、第１強磁性金属層と接しないように形成
されたことを特徴とする磁気抵抗効果素子である。
【００１３】また、この発明は、上記の構成において、
縦バイアス層が第１電極と第２電極との間に積層されて
素子の両端面側に配置された磁気抵抗効果素子を併せて
提案する。
縦バイアス層が第１電極と第２電極との間に積層されて
素子の両端面側に配置された磁気抵抗効果素子を併せて
提案する。
【００１４】
【作用】この発明による磁気抵抗効果素子は、縦バイア
ス層が第２強磁性金属層と接しているので、縦バイアス
磁界が第２強磁性金属層に印加されその結果、単磁区化
されることによりバルクハウゼン・ノイズを抑制するこ
とができる。また、この発明による磁気抵抗効果素子
は、縦バイアス層と第２強磁性金属との接触はその積層
両端面のみなので、素子の能動領域は縦バイアス層によ
って挟まれた第２強磁性金属層の長さに限定されて、ト
ラック幅の正確な制御が可能となる。
ス層が第２強磁性金属層と接しているので、縦バイアス
磁界が第２強磁性金属層に印加されその結果、単磁区化
されることによりバルクハウゼン・ノイズを抑制するこ
とができる。また、この発明による磁気抵抗効果素子
は、縦バイアス層と第２強磁性金属との接触はその積層
両端面のみなので、素子の能動領域は縦バイアス層によ
って挟まれた第２強磁性金属層の長さに限定されて、ト
ラック幅の正確な制御が可能となる。
【００１５】この発明において、縦バイアス層が第１強
磁性金属層と接しないように形成されるのは次の理由に
よる。すなわち、スピンバルブＭＲ膜では磁化固定膜で
固定された第１強磁性金属層の磁化の向きは、素子の長
手方向に垂直すなわち外部からの信号磁界の方向に平行
である。スピンバルブＭＲ素子の動作を安定化させるに
は、第１強磁性金属層の磁化の固定を強固なものにする
必要がある。一方、縦バイアス磁界は第１強磁性金属層
の固定された磁化の向きと直行する方向に印加される。
したがって第１強磁性金属層の磁化は縦バイアス磁界の
方向に回転トルクを受け、磁化の固定が不安定となる。
第１強磁性金属層の磁化の向きが縦バイアス磁界の影響
を受けないためには、第１強磁性金属層が縦バイアス層
と接しなければよいことになる。
磁性金属層と接しないように形成されるのは次の理由に
よる。すなわち、スピンバルブＭＲ膜では磁化固定膜で
固定された第１強磁性金属層の磁化の向きは、素子の長
手方向に垂直すなわち外部からの信号磁界の方向に平行
である。スピンバルブＭＲ素子の動作を安定化させるに
は、第１強磁性金属層の磁化の固定を強固なものにする
必要がある。一方、縦バイアス磁界は第１強磁性金属層
の固定された磁化の向きと直行する方向に印加される。
したがって第１強磁性金属層の磁化は縦バイアス磁界の
方向に回転トルクを受け、磁化の固定が不安定となる。
第１強磁性金属層の磁化の向きが縦バイアス磁界の影響
を受けないためには、第１強磁性金属層が縦バイアス層
と接しなければよいことになる。
【００１６】この発明の作用を素子の一実施例を示す図
面に基づいて詳述する。図１はこの発明の磁気抵抗効果
素子の一実施例を示す正面縦断説明図である。図２は図
１の磁気抵抗効果素子と電極などの拡大縦断説明図であ
る。この発明によるＭＲ素子は図１に示すごとく、基板
１上に絶縁層２及び下部シールド３を介して積層された
下部ギャップ４上に構成され、第１強磁性金属層６、第
２強磁性金属層８、非磁性金属層７、及び磁化固定層５
と、縦バイアス層１１及び第１、第２電極層１０，１２
によって構成される出力取り出し用の一対の電極層１
０，１２を備え、これらの上部を上部ギャップ１３及び
上部シールド１４によって被覆している。
面に基づいて詳述する。図１はこの発明の磁気抵抗効果
素子の一実施例を示す正面縦断説明図である。図２は図
１の磁気抵抗効果素子と電極などの拡大縦断説明図であ
る。この発明によるＭＲ素子は図１に示すごとく、基板
１上に絶縁層２及び下部シールド３を介して積層された
下部ギャップ４上に構成され、第１強磁性金属層６、第
２強磁性金属層８、非磁性金属層７、及び磁化固定層５
と、縦バイアス層１１及び第１、第２電極層１０，１２
によって構成される出力取り出し用の一対の電極層１
０，１２を備え、これらの上部を上部ギャップ１３及び
上部シールド１４によって被覆している。
【００１７】基板１には、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）と炭化
チタン（ＴｉＣ）との焼結で作られるセラミック、いわ
ゆるアルチック（Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ）が用いられる。ま
た、下部シールド３及び上部シールド１４は、ＮｉＦｅ
系合金（パーマロイ）、Ｃｏ系アモルファス合金、鉄系
センダスト合金等の軟磁性材料の薄膜であり、めっき、
スパッタリング、真空蒸着等の方法で３μｍ程度の所定
厚さに形成され、外部からの磁気的ノイズを遮断する働
きがある。さらに下部ギャップ４及び上部ギャップ１３
は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、酸化珪素（ＳｉＯ2）等の
絶縁性材料の薄膜であり、０．１５μｍ程度の厚さを有
しており、下部シールド１０とＭＲ素子との間の絶縁を
確保するためのものである。
チタン（ＴｉＣ）との焼結で作られるセラミック、いわ
ゆるアルチック（Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ）が用いられる。ま
た、下部シールド３及び上部シールド１４は、ＮｉＦｅ
系合金（パーマロイ）、Ｃｏ系アモルファス合金、鉄系
センダスト合金等の軟磁性材料の薄膜であり、めっき、
スパッタリング、真空蒸着等の方法で３μｍ程度の所定
厚さに形成され、外部からの磁気的ノイズを遮断する働
きがある。さらに下部ギャップ４及び上部ギャップ１３
は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、酸化珪素（ＳｉＯ2）等の
絶縁性材料の薄膜であり、０．１５μｍ程度の厚さを有
しており、下部シールド１０とＭＲ素子との間の絶縁を
確保するためのものである。
【００１８】スピンバルブ型ＭＲ素子は、上述の下部ギ
ャップ４と上部ギャップ１３との間に、磁化固定層５、
第１強磁性金属層６、非磁性金属層７、第２強磁性金属
層８の順に積層成膜されている。磁化固定層５は、硬質
強磁性材料またはＮｉＯやＦｅＭｎなどの反強磁性材料
からなり、非磁性金属層７は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の非
磁性金属材料からなる。また、第１強磁性金属層６及び
第２強磁性金属層は、ＮｉＦｅ系合金（パーマロイ）、
ＣｏＦｅ系合金等の強磁性金属材料からなる。
ャップ４と上部ギャップ１３との間に、磁化固定層５、
第１強磁性金属層６、非磁性金属層７、第２強磁性金属
層８の順に積層成膜されている。磁化固定層５は、硬質
強磁性材料またはＮｉＯやＦｅＭｎなどの反強磁性材料
からなり、非磁性金属層７は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ等の非
磁性金属材料からなる。また、第１強磁性金属層６及び
第２強磁性金属層は、ＮｉＦｅ系合金（パーマロイ）、
ＣｏＦｅ系合金等の強磁性金属材料からなる。
【００１９】第１強磁性金属層６の磁化方向は、磁化固
定層５との接触によって受ける交換結合により固定され
る。この固定された磁化の方向は第１強磁性金属層６の
成膜中に一方向磁場を印加するかあるいは成膜後に一方
向磁場中で熱処理することにより、図２のように素子高
さ方向すなわち紙面に直交する方向に設定されている。
第２強磁性金属層８の磁化容易軸方向は、成膜中に一方
向磁場を印加するかあるいは成膜後に一方向磁場中で熱
処理することにより、図２で左右方向のトラック長さ方
向、すなわち、第１強磁性金属層６の磁化方向と交差す
る方向、望ましくは直交する方向に設定されている。
定層５との接触によって受ける交換結合により固定され
る。この固定された磁化の方向は第１強磁性金属層６の
成膜中に一方向磁場を印加するかあるいは成膜後に一方
向磁場中で熱処理することにより、図２のように素子高
さ方向すなわち紙面に直交する方向に設定されている。
第２強磁性金属層８の磁化容易軸方向は、成膜中に一方
向磁場を印加するかあるいは成膜後に一方向磁場中で熱
処理することにより、図２で左右方向のトラック長さ方
向、すなわち、第１強磁性金属層６の磁化方向と交差す
る方向、望ましくは直交する方向に設定されている。
【００２０】第２強磁性金属層８の磁化の向きは第１強
磁性金属層６とは異なり、外部からの信号磁場によって
磁化の向きを変える。その結果、第１強磁性金属層６と
第２強磁性金属層８の磁化が互いになす角が変化し、電
気抵抗が変化するスピンバルブＭＲ効果を示し、これに
より磁気検知部として動作して高い出力が得られる。
磁性金属層６とは異なり、外部からの信号磁場によって
磁化の向きを変える。その結果、第１強磁性金属層６と
第２強磁性金属層８の磁化が互いになす角が変化し、電
気抵抗が変化するスピンバルブＭＲ効果を示し、これに
より磁気検知部として動作して高い出力が得られる。
【００２１】一方、出力取り出し用の１対の電極１５
は、縦バイアス層１１及び第１、第２電極層１０，１２
で構成されている。縦バイアス磁界印加用の縦バイアス
層１１は、ＣｏＣｒＰｔ等の硬質磁性材料またはＦｅＭ
ｎ等の反強磁性材料からなり、第１電極層１０と第２電
極層１２との間に積層成膜され、第２強磁性金属層８に
その長さ方向の両端面で接触している。これにより縦バ
イアス層１１は、第２強磁性金属層８と接している端面
で磁気的に結合し、例えば、図２のように矢印の方向に
縦バイアス磁界を印加すると、第２強磁性金属層８は単
磁区化され、バルクハウゼン・ノイズは抑制される。
は、縦バイアス層１１及び第１、第２電極層１０，１２
で構成されている。縦バイアス磁界印加用の縦バイアス
層１１は、ＣｏＣｒＰｔ等の硬質磁性材料またはＦｅＭ
ｎ等の反強磁性材料からなり、第１電極層１０と第２電
極層１２との間に積層成膜され、第２強磁性金属層８に
その長さ方向の両端面で接触している。これにより縦バ
イアス層１１は、第２強磁性金属層８と接している端面
で磁気的に結合し、例えば、図２のように矢印の方向に
縦バイアス磁界を印加すると、第２強磁性金属層８は単
磁区化され、バルクハウゼン・ノイズは抑制される。
【００２２】また、縦バイアス層１１は、第１強磁性金
属層６と接触しないように第１電極層１０の厚みが制御
されているため、縦バイアス層１１と第１強磁性金属層
６との間には磁気的結合が作用せず、第１強磁性金属層
６に縦バイアス磁界は印加されない。その結果、磁化固
定層５による第１強磁性金属層６の磁化の固定は安定し
たものとなり、このスピンバルブ型ＭＲ素子は高出力で
安定的に作動し得る。この発明において、縦バイアス層
１１の厚みは必要な縦バイアス磁界が得られるように適
宜選定される。また、縦バイアス層１１は第１、第２電
極層１０，１２とともに素子を挟む１対の電極１５の一
部を構成しているので導電性の金属材料であることが望
ましい。
属層６と接触しないように第１電極層１０の厚みが制御
されているため、縦バイアス層１１と第１強磁性金属層
６との間には磁気的結合が作用せず、第１強磁性金属層
６に縦バイアス磁界は印加されない。その結果、磁化固
定層５による第１強磁性金属層６の磁化の固定は安定し
たものとなり、このスピンバルブ型ＭＲ素子は高出力で
安定的に作動し得る。この発明において、縦バイアス層
１１の厚みは必要な縦バイアス磁界が得られるように適
宜選定される。また、縦バイアス層１１は第１、第２電
極層１０，１２とともに素子を挟む１対の電極１５の一
部を構成しているので導電性の金属材料であることが望
ましい。
【００２３】第１、第２電極層１０，１２は、Ｔａ、
Ｗ、Ａｕ、Ｍｏ等を含む導電性金属材料からなり、図１
のように縦バイアス層１１を上下から挟むよう積層成膜
されている。第１電極層１０は、磁化固定層５、第１強
磁性金属層６、非磁性金属層７とこれらの長さ方向の両
端面で接しており、その厚みはこれら３つの層の厚みの
合計とほぼ等しくなるよう形成されている。第２電極層
１２は、縦バイアス層１１の上部にこれを被覆するよう
積層されており、その厚みは１対の電極１５が十分な導
通を有するように適宜選定され、また、これには縦バイ
アス層１１を保護する機能を有する。
Ｗ、Ａｕ、Ｍｏ等を含む導電性金属材料からなり、図１
のように縦バイアス層１１を上下から挟むよう積層成膜
されている。第１電極層１０は、磁化固定層５、第１強
磁性金属層６、非磁性金属層７とこれらの長さ方向の両
端面で接しており、その厚みはこれら３つの層の厚みの
合計とほぼ等しくなるよう形成されている。第２電極層
１２は、縦バイアス層１１の上部にこれを被覆するよう
積層されており、その厚みは１対の電極１５が十分な導
通を有するように適宜選定され、また、これには縦バイ
アス層１１を保護する機能を有する。
【００２４】かかる構成により１対の電極１５間には、
磁化固定層５、第１強磁性金属層６、非磁性金属層７、
第２強磁性金属層８からなる積層膜の全長に生ずる電気
抵抗の変化が出力として取り出され、図２中にＴｗとし
て示した前記積層膜の全長が能動領域として確定され、
この能動領域の両端部に接触して１対の電極１５が位置
することから、長手方向両端からの磁束の流入が有効的
に遮断されて前記能動領域に対応する実効トラック幅内
の磁場に感応した高出力が安定して得られる。
磁化固定層５、第１強磁性金属層６、非磁性金属層７、
第２強磁性金属層８からなる積層膜の全長に生ずる電気
抵抗の変化が出力として取り出され、図２中にＴｗとし
て示した前記積層膜の全長が能動領域として確定され、
この能動領域の両端部に接触して１対の電極１５が位置
することから、長手方向両端からの磁束の流入が有効的
に遮断されて前記能動領域に対応する実効トラック幅内
の磁場に感応した高出力が安定して得られる。
【００２５】なお、この発明において、磁化固定層５、
第１強磁性金属層６、第２強磁性金属層８、及び非磁性
金属層７の積層順は、図１に示すものと逆順、すなわち
下から第２強磁性金属層８、非磁性金属層７、第１強磁
性金属層６、磁化固定層５の順に積層配置することがで
きる。ただしこの際、縦バイアス層１１が第２強磁性金
属層８に接触して第１強磁性金属層６とは接触しないよ
うにするために、１対の電極１５の積層順を、例えば、
下から縦バイアス層１１、第１電極層６とし、第２電極
層７は使用せずに前記各層の厚みを適宜修正した構成と
する必要がある。
第１強磁性金属層６、第２強磁性金属層８、及び非磁性
金属層７の積層順は、図１に示すものと逆順、すなわち
下から第２強磁性金属層８、非磁性金属層７、第１強磁
性金属層６、磁化固定層５の順に積層配置することがで
きる。ただしこの際、縦バイアス層１１が第２強磁性金
属層８に接触して第１強磁性金属層６とは接触しないよ
うにするために、１対の電極１５の積層順を、例えば、
下から縦バイアス層１１、第１電極層６とし、第２電極
層７は使用せずに前記各層の厚みを適宜修正した構成と
する必要がある。
【００２６】また、この発明において、ＭＲ比の増加を
図るために第１強磁性金属層６、第２強磁性金属層８を
少なくとも２層以上の強磁性金属層を積層したものに置
き換えることができる。例えば、第２強磁性金属層をＮ
ｉＦｅ合金からＮｉＦｅ系合金とＣｏの積層膜に置き換
えてもよい。
図るために第１強磁性金属層６、第２強磁性金属層８を
少なくとも２層以上の強磁性金属層を積層したものに置
き換えることができる。例えば、第２強磁性金属層をＮ
ｉＦｅ合金からＮｉＦｅ系合金とＣｏの積層膜に置き換
えてもよい。
【００２７】
【実施例】上述した図１に示すこの発明による磁気抵抗
効果素子を図３に示す製造工程にて作製した。図３は図
１に示すスピンバルブ型ＭＲ素子の製造工程の一例を示
す縦断説明図である。なお、図３では下部ギャップ４の
下側の各層すなわち下部シールド３、絶縁層２、基板１
の図示を省略してある。まず、図１に示すごとく、スパ
ッタリング法等の成膜方法により、Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣか
らなる基板１の上に、ＳｉＯ2からなる絶縁層２、Ｎｉ
Ｆｅ系合金からなる下部シールド３、Ａｌ2Ｏ3からなる
下部ギャップ４をそれぞれ所定厚みで順次、成膜積層し
た。
効果素子を図３に示す製造工程にて作製した。図３は図
１に示すスピンバルブ型ＭＲ素子の製造工程の一例を示
す縦断説明図である。なお、図３では下部ギャップ４の
下側の各層すなわち下部シールド３、絶縁層２、基板１
の図示を省略してある。まず、図１に示すごとく、スパ
ッタリング法等の成膜方法により、Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣか
らなる基板１の上に、ＳｉＯ2からなる絶縁層２、Ｎｉ
Ｆｅ系合金からなる下部シールド３、Ａｌ2Ｏ3からなる
下部ギャップ４をそれぞれ所定厚みで順次、成膜積層し
た。
【００２８】次に、図３Ａに示すようにスパッタリング
法等の成膜方法により、下部ギャップ４の上面に、Ｎｉ
Ｏからなる磁化固定層５、ＮｉＦｅ系合金からなる第１
強磁性金属層６、Ｃｕからなる非磁性金属層７、ＮｉＦ
ｅ系合金からなる第２強磁性金属層８をそれぞれ所定厚
みで順次、成膜積層した。
法等の成膜方法により、下部ギャップ４の上面に、Ｎｉ
Ｏからなる磁化固定層５、ＮｉＦｅ系合金からなる第１
強磁性金属層６、Ｃｕからなる非磁性金属層７、ＮｉＦ
ｅ系合金からなる第２強磁性金属層８をそれぞれ所定厚
みで順次、成膜積層した。
【００２９】さらに、図３Ｂに示すように最上部に位置
する第２強磁性金属層８の所定の位置に残すべき形状、
すなわち長さ２μｍ、幅１μｍの矩形上にレジスト９を
パターニングした後、イオンミリングやリアクティブイ
オンエッチング等のドライエッチング法で、下部ギャッ
プ４上の磁化固定層５から第２強磁性金属層８の４層を
レジスト９で覆われた部分を残して除去する。
する第２強磁性金属層８の所定の位置に残すべき形状、
すなわち長さ２μｍ、幅１μｍの矩形上にレジスト９を
パターニングした後、イオンミリングやリアクティブイ
オンエッチング等のドライエッチング法で、下部ギャッ
プ４上の磁化固定層５から第２強磁性金属層８の４層を
レジスト９で覆われた部分を残して除去する。
【００３０】その後、図３Ｃに示すように、レジスト９
を残したまま１対の電極を形成すべく、Ａｕからなる第
１電極層１０、ＦｅＭｎからなる縦バイアス層１１、Ａ
ｕからなる第２電極層１２をそれぞれ所定厚みで順次、
成膜積層した。その後、リフトオフ法により上部を覆う
薄膜とともにレジスト９を除去することにより、図３Ｄ
に示すごとく、スピンバルブ型ＭＲ素子を得ることがで
きた。
を残したまま１対の電極を形成すべく、Ａｕからなる第
１電極層１０、ＦｅＭｎからなる縦バイアス層１１、Ａ
ｕからなる第２電極層１２をそれぞれ所定厚みで順次、
成膜積層した。その後、リフトオフ法により上部を覆う
薄膜とともにレジスト９を除去することにより、図３Ｄ
に示すごとく、スピンバルブ型ＭＲ素子を得ることがで
きた。
【００３１】スピンバルブ型ＭＲ素子は、図の左右方向
に２μｍの幅と紙面に直交する方向に１μｍの高さとを
有する短形形状をなし、磁化固定層５が２０ｎｍ程度、
第１強磁性金属層６が５ｎｍ程度、非磁性金属層７が３
ｎｍ程度、第２強磁性金属層８が１０ｎｍ程度の厚さを
それぞれ有し、下部ギャップ４上の所定の位置に長さ及
び幅方向に相互に整合する態様に積層されていた。
に２μｍの幅と紙面に直交する方向に１μｍの高さとを
有する短形形状をなし、磁化固定層５が２０ｎｍ程度、
第１強磁性金属層６が５ｎｍ程度、非磁性金属層７が３
ｎｍ程度、第２強磁性金属層８が１０ｎｍ程度の厚さを
それぞれ有し、下部ギャップ４上の所定の位置に長さ及
び幅方向に相互に整合する態様に積層されていた。
【００３２】さらに上部ギャップとしてＡｌ2Ｏ3を０．
１μｍ成膜し、めっきによりＮｉＦｅを２μｍ形成して
上部シールドとした。この後、端子部を形成し、Ａｌ2
Ｏ3の保護層を３０μｍ成膜してウェハプロセスを完了
した。端子出し加工後、金パッドを形成し、切断、研
磨、組立てを経て、磁気ヘッドを作製した。この磁気ヘ
ッドに１０ｍＡのセンス電流を流して、ＭＲリードライ
トテスタを用いリードライト特性を評価した。その結
果、得られた信号にはバルクハウゼン・ノイズは認めら
れなかった。
１μｍ成膜し、めっきによりＮｉＦｅを２μｍ形成して
上部シールドとした。この後、端子部を形成し、Ａｌ2
Ｏ3の保護層を３０μｍ成膜してウェハプロセスを完了
した。端子出し加工後、金パッドを形成し、切断、研
磨、組立てを経て、磁気ヘッドを作製した。この磁気ヘ
ッドに１０ｍＡのセンス電流を流して、ＭＲリードライ
トテスタを用いリードライト特性を評価した。その結
果、得られた信号にはバルクハウゼン・ノイズは認めら
れなかった。
【００３３】
【発明の効果】この発明は、スピンバルブ型ＭＲ素子に
おいて、縦バイアス層が第１強磁性金属層と接触するこ
となく第２強磁性金属層と接触しているので、第１強磁
性金属層の固定された磁化の向きを不安定化させること
なく、安定的に素子のバルクハウゼン・ノイズを抑える
ことができ、また、出力取り出し用の電極が素子の積層
両端面で接触しているため、素子を挟む１対の電極の間
隔で規定される素子の能動領域に対応する実効トラック
幅内の信号磁場に応じた高い再生出力を安定して得るこ
とができ、磁気記録装置の高記録密度化への対応が可能
となる。
おいて、縦バイアス層が第１強磁性金属層と接触するこ
となく第２強磁性金属層と接触しているので、第１強磁
性金属層の固定された磁化の向きを不安定化させること
なく、安定的に素子のバルクハウゼン・ノイズを抑える
ことができ、また、出力取り出し用の電極が素子の積層
両端面で接触しているため、素子を挟む１対の電極の間
隔で規定される素子の能動領域に対応する実効トラック
幅内の信号磁場に応じた高い再生出力を安定して得るこ
とができ、磁気記録装置の高記録密度化への対応が可能
となる。
【図１】この発明による磁気抵抗効果素子の一実施例を
示す正面縦断説明図である。
示す正面縦断説明図である。
【図２】図１の磁気抵抗効果素子における要部拡大縦断
説明図である。
説明図である。
【図３】この発明によるスピンバルブ型磁気抵抗効果素
子の製造工程の一例を示す縦断説明図である。
子の製造工程の一例を示す縦断説明図である。
１ 基板 ２ 絶縁層 ３ 下部シールド ４ 下部ギャップ ５ 磁化固定層 ６ 第１強磁性金属層 ７ 非磁性金属層 ８ 第２強磁性金属層 ９ レジスト １０ 第１電極層 １１ 縦バイアス層 １２ 第２電極層 １３ 上部ギャップ １４ 上部シールド
Claims (2)
- 【請求項１】 磁化固定層／第１強磁性金属層／非磁性
金属層／第２強磁性金属層の４層構造からなる素子に縦
バイアス磁界を発生させるための磁性膜からなる縦バイ
アス層を配置するスピンバルブ型磁気抵抗効果素子にお
いて、該素子の積層両端面側に縦バイアス層を配置しか
つ第２強磁性金属層の積層両端面と接続させ、第１強磁
性金属層と接触しないように形成されたことを特徴とす
る磁気抵抗効果素子。 - 【請求項２】 縦バイアス層が第１電極と第２電極との
間に積層されて素子の両端面側に配置されることを特徴
とする請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7067085A JPH08235542A (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | 磁気抵抗効果素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7067085A JPH08235542A (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | 磁気抵抗効果素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08235542A true JPH08235542A (ja) | 1996-09-13 |
Family
ID=13334698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7067085A Pending JPH08235542A (ja) | 1995-02-28 | 1995-02-28 | 磁気抵抗効果素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08235542A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0983039A (ja) * | 1995-09-14 | 1997-03-28 | Nec Corp | 磁気抵抗効果素子 |
| EP0831541A2 (en) * | 1996-09-19 | 1998-03-25 | TDK Corporation | Ferromagnetic tunnel junction, magnetoresistive element and magnetic head |
| JPH11316919A (ja) * | 1998-04-30 | 1999-11-16 | Hitachi Ltd | スピントンネル磁気抵抗効果型磁気ヘッド |
| US6094325A (en) * | 1997-12-25 | 2000-07-25 | Fujitsu Limited | Spin valve head reducing barkhausen noise |
| US6385018B1 (en) | 1999-05-18 | 2002-05-07 | Fujitsu Limited | Magnetoresistive read head having reduced barkhausen noise |
| US6538858B1 (en) * | 1999-01-27 | 2003-03-25 | Alps Electric Co., Ltd. | Spin-valve thin film element and method of manufacturing the same |
-
1995
- 1995-02-28 JP JP7067085A patent/JPH08235542A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0983039A (ja) * | 1995-09-14 | 1997-03-28 | Nec Corp | 磁気抵抗効果素子 |
| EP0831541A2 (en) * | 1996-09-19 | 1998-03-25 | TDK Corporation | Ferromagnetic tunnel junction, magnetoresistive element and magnetic head |
| EP0831541A3 (en) * | 1996-09-19 | 1999-05-06 | TDK Corporation | Ferromagnetic tunnel junction, magnetoresistive element and magnetic head |
| US6094325A (en) * | 1997-12-25 | 2000-07-25 | Fujitsu Limited | Spin valve head reducing barkhausen noise |
| JPH11316919A (ja) * | 1998-04-30 | 1999-11-16 | Hitachi Ltd | スピントンネル磁気抵抗効果型磁気ヘッド |
| US6538858B1 (en) * | 1999-01-27 | 2003-03-25 | Alps Electric Co., Ltd. | Spin-valve thin film element and method of manufacturing the same |
| US6385018B1 (en) | 1999-05-18 | 2002-05-07 | Fujitsu Limited | Magnetoresistive read head having reduced barkhausen noise |
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