JPH09129445A - 磁気抵抗効果型ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】大きな磁気抵抗変化率を有し、超高真空を用い
ない通常の薄膜形成装置で成膜しても十分に実用化する
ことができる磁気抵抗効果素子を用いた磁気抵抗効果型
ヘッドを提供することを目的とする。 【解決手段】磁気抵抗効果を発現する、非磁性層を介し
て積層された磁性層を具備し、前記磁性層がＦｅ_1-x Ｃ
ｏ_x （０．５≦ｘ＜１）で表されるＣｏ合金で構成され
たている磁気抵抗効果素子を備えたことを特徴としてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】この発明は、磁気抵抗効果を
発現する、非磁性層を介して積層された磁性層を具備し
た磁気抵抗素子を備えた磁気抵抗効果型ヘッドに関す
る。 【０００２】 【従来の技術】磁気抵抗効果は、印加磁界の強度により
抵抗が変化する効果である。このような磁気抵抗効果を
利用した磁気抵抗効果素子は、高感度であり比較的大き
な出力を得ることができるため、磁界センサや磁気ヘッ
ドとして広く利用されている。 【０００３】従来、磁気抵抗効果型素子としてはパ−マ
ロイ合金薄膜が広く用いられている。しかし、パ−マロ
イ合金薄膜の磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ：Ｒは無磁場で
の電気抵抗、ΔＲはＲから飽和磁界印加時の電気抵抗Ｒ
_S を引いた値）は２〜３％程度であり、十分な感度が得
られないという問題点がある。 【０００４】一方、最近、新しい磁気抵抗効果素子とし
て、数オングストロ−ムから数十オングストロ−ムの厚
さの磁性層と非磁性層とを交互に積層させた積層体、い
わゆる人工格子膜が注目されている。このような人工格
子膜としては、（Ｆｅ／Ｃｒ）_n （Phys.Rev.Lett.vol
61(21)(1988)2472）、（パ−マロイ／ Ｃｕ／Ｃｏ／Ｃ
ｕ）_n （J.Phys.SOC.Jap.vol 59(9)(1990)3061）、（Ｃ
ｏ／Ｃｕ）_n （J.Mag.Mag.Mat.94(1991)L1，Phys.Rev.L
ett.66(1991)2152）が知られている。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】このような人工格子膜
は従来のパ−マロイ薄膜と比較して格段に大きな磁気抵
抗効果を有する。しかし、十分大きな磁気抵抗効果は、
超高真空蒸着装置（ＵＨＶ）、分子線エピタキシ−（Ｍ
ＢＥ）装置など超高真空の処理が可能な装置を用いない
と達成することができず、通常の薄膜形成装置で形成さ
れた場合には、未だ要求を満足するに十分な値が得られ
ていないのが実情である。 【０００６】この発明はこのような状況を考慮してなさ
れたものであり、その目的は、大きな磁気抵抗変化率を
有し、超高真空を用いない通常の薄膜形成装置で成膜し
ても十分に実用化することができる磁気抵抗効果素子を
用いた磁気抵抗効果型ヘッド提供することにある。 【０００７】 【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題を
解決するために、磁気抵抗効果を発現する、非磁性層を
介して積層された磁性層を具備し、前記磁性層がＦｅ
_1-x Ｃｏ_x （０．５≦ｘ＜１）で表されるＣｏ合金で構
成されている磁気抵抗効果素子を備えたことを特徴とす
る磁気抵抗効果型ヘッドを提供する。 【０００８】本願発明者らは、上述のいわゆる人工格子
膜を用いてさらに大きい磁気抵抗効果を有する素子を得
るべく研究を重ねた結果、上述の（Ｃｏ／Ｃｕ）_n のＣ
ｏの一部をＦｅで置換した場合に、磁気抵抗効果が非常
に大きくなることを見出した。そして、磁場が実質的に
存在しない状態で隣合う磁性層が反強磁性的に結合して
いる場合に一層大きいことを見出したのである。本発明
はこのような知見に基づいてなされたものである。 【０００９】 【発明の実施の形態】以下、この発明について詳細に説
明する。この発明に係る磁気抵抗効果素子は、磁性層と
非磁性層とを交互に積層してなる積層体であり、例えば
図１に示すように、基板１上に非磁性層２と磁性層３と
のペア４をｎ回積層することにより構成される。この場
合に、この図に示すように非磁性層を先に形成してもよ
いし、磁性層３を先に形成してもよい。また、基板１と
積層体との間に、Ｆｅ等のソフト磁性材料のバッファ層
を介在させてもよい。 【００１０】磁性層は、Ｆｅ_1-x Ｃｏ_x （０．５≦ｘ＜
１）で表されるＣｏ合金で構成されることが好ましく、
この中にはＮｉ等の他の元素が含まれていてもよい。例
えば、磁性層は、Ｆｅ，Ｃｏ及びＮｉのうち２種以上を
主体とするもの、すなわち、Ｆｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｎ
ｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｃｏ−Ｎｉ合金で構成
され、この中には他の元素が含まれていてもよい。この
中ではＦｅ−Ｃｏ合金が好ましい。また、Ｆｅ−Ｎｉ合
金としては、Ｎｉ_1-x Ｆｅ_x （ただし、０＜ｘ≦０．６
４）で表されるパ−マロイが好ましく、このＦｅの一部
を他の元素（例えば、Ｍｏ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｃｒなど）で
置換することにより、透磁率の向上や磁気抵抗変化率の
向上を図ることができる。磁性層は面内に一軸磁気異方
性を有していることが好ましい。 【００１１】隣合う磁性層は、実質的に磁場を印加しな
い状態で、反強磁性的に結合していることが好ましい。
ここでいう反強磁性的結合とは、磁性層の磁気モ−メン
トが、隣合う磁性層間で逆向きであるように結合してい
ることをいう。このように結合することにより、磁気抵
抗変化率を高めることができる。このように反強磁性的
結合力を有していることが好ましいが、その結合力は小
さいほうが好ましい。反強磁性的結合力が小さければ、
小さな磁場で磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を大きくする
ことができ、磁気ヘッドなどの用途に対して適したもの
となる。また、小さな磁場で磁気抵抗変化率（ΔＲ／
Ｒ）を大きくする観点からは、素子の飽和磁界Ｈ_S が小
さいことが好ましい。 【００１２】非磁性層は、磁気抵抗効果を発揮できる材
料で形成されていれば特に限定されない。非磁性層の例
としては、Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｕ，Ａｇ，Ｒｕなどがあり、
これら単体でも、これらを含む合金でも用いることがで
きる。非磁性層としてＣｕ−Ａｕ合金を用いた場合には
反強磁性的結合力を小さくする効果が得られる。 【００１３】磁性金属層と非磁性層との組み合わせに
は、種々のものが考えられるが、好ましい組み合わせと
しては、例えば磁性層を構成する合金がＦｅ_1-x Ｃｏ_x
で表され、ｘが０．５≦ｘ＜１の範囲であり、非磁性層
がＣｕであるものがあり、その組み合わせにより大きな
磁気抵抗効果を得ることができる。 【００１４】磁性金属層と非磁性層との組み合わせに
は、種々のものが考えられるが、好ましい組み合わせと
しては、例えば以下のようなものがあり、その組み合わ
せにより大きな磁気抵抗効果を得ることができる。 【００１５】１）磁性層を構成する合金がＦｅ_1-x Ｃｏ
_x で表され、ｘが０．５≦ｘ＜１の範囲であり、非磁性
層がＣｕであるもの。 ２）磁性層を構成する合金がＦｅ_1-x Ｃｏ_x で表され、
ｘが０＜ｘ≦０．８の範囲、好ましくは０＜ｘ≦０．５
の範囲であり、非磁性層がＣｒであるもの。 【００１６】３）磁性層を構成する合金がＮｉ_1-y （Ｆ
ｅ_1-x Ｃｏ_x ）_y で表され、０≦ｘ≦１かつ０＜ｙ＜１
であり、非磁性層がＣｕであるもの。 ４）磁性層を構成する合金がＮｉ_1-y （Ｆｅ_1-x Ｃｏ
_x ）_y で表され、０≦ｘ≦０．９かつ０．７≦ｙ＜１で
あり、非磁性層がＣｒであるもの。 【００１７】十分に大きな磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）
を得るためには、磁性層の厚さｔ_M（オングストロ−
ム；以下Ａで表す）を２Ａ≦ｔ_M ≦１００Ａ、非磁性層
の厚さｔ_N を２Ａ≦ｔ_N ≦１００Ａにすることが好まし
く、７Ａ≦ｔ_M ≦９０Ａ、９≦ｔ_N ≦５０Ａが一層好ま
しい。 【００１８】なお、非磁性層の厚さと磁気抵抗変化率と
は図２に示すような関係となり、磁気抵抗変化率が非磁
性層の厚さに対して振動するため、非磁性層の厚さｔ_N
は上述の範囲内で大きな磁気抵抗変化率が得られるよう
に規定することが好ましい。また、図３に示すように、
飽和磁界も非磁性層の厚さに対して振動し、そのピ−ク
の位置は、磁気抵抗変化率のピ−クの位置と重なってい
る。従って、用途に従って、磁気抵抗変化率と飽和磁界
とがバランスするように非磁性層の厚さを決定すること
が望ましい。なお、図２及び図３は、磁性層として厚さ
１０ＡのＦｅ_0.1 Ｃｏ_0.9 を用い、非磁性層として各厚
さのＣｕを用いて、このペアを１６回積層した積層体に
ついて室温で測定したものである。 【００１９】積層数ｎは一般的には５〜数１０程度であ
り、磁気抵抗効果を考慮すると大きいほうがよいが、余
り大きくても磁気抵抗効果が飽和してしまうため、飽和
する範囲までの間で適宜設定することが好ましい。 【００２０】本発明の積層体を形成するための基板は特
に限定されるものではない。例えば、ＳｉＯ，ＭｇＯ，
スピネル，Ｓｉなどを用いることができる。このような
積層体は、分子線エピタキシ−（ＭＢＥ）法、超真空ス
パッタ法など超高真空で行う処理はもちろんのこと、Ｒ
Ｆマグネトロンスパッタ法、イオンビ−ムスパッタ（Ｉ
ＢＳ）法、蒸着法など初期真空度が１０^-7Torr以下（す
なわち圧力が１０^-7Torr以上）の通常の薄膜形成技術で
形成した場合でも、大きな磁気抵抗変化率を得ることが
できる。 【００２１】従来の人工格子膜を利用した磁気抵抗効果
素子、例えば（Ｃｏ／Ｃｕ）_n 、（Ｆｅ／Ｃｒ）_n な
ど、磁性層として単一元素を用いた素子の場合には、Ｍ
ＢＥなどの超高真空装置で成膜すると２０〜５０％の磁
気抵抗変化率が得られるが、通常の初期真空度の成膜装
置を用いた場合には磁気抵抗変化率が数％と不十分であ
る。これに対して、本発明に係る磁気抵抗効果素子の場
合には、通常の成膜装置を用いても実用上十分な磁気抵
抗変化率を得ることができる。 【００２２】なお、積層体を構成する各層の組成及び膜
厚は同一である必要はない。以下に、この発明の実施例
について説明する。 （実施例１）この実施例においては、磁性層をＦｅ_0.1
Ｃｏ_0.9 とし、非磁性層をＣｕとして、イオンビ−ムス
パッタ法を用いて積層体を成膜した例について示す。 【００２３】先ず、チャンバ−内に石英基板をセット
し、チャンバ−内を５×１０^-7Torrまで排気した後、Ａ
ｒガスを１×１０^-4Torrになるまで導入し、加速電圧５
００Ｖ、ビ−ム電流３０ｍＡの条件にてスパッタリング
を実施した。タ−ゲットとしてＦｅ、Ｆｅ_0.1 Ｃｏ_0.9
合金及びＣｕを用い、最初にＦｅタ−ゲットをスパッタ
して石英基板上に５０ＡのＦｅバッファ層を形成し、続
けてＣｕタ−ゲット及びＦｅ_0.1 Ｃｏ_0.9 合金タ−ゲッ
トを交互にスパッタして、図１に示すように、膜厚９Ａ
のＣｕ非磁性層及び膜厚７ＡのＦｅ_0.1 Ｃｏ_0.9 磁性層
のペアを１５回積層した（積層数ｎ＝１５）。これを
（Ｆｅ_0.1 Ｃｏ_0.9 ７Ａ／Ｃｕ９Ａ）₁₅とする。 【００２４】なお、この実施例ではバッファ層を設けた
が、本発明の実施に際しバッファ層は必ずしも必要はな
い。次に、このようにして製造された積層体について、
この発明の分野で一般的に用いられる四端子法によって
磁気抵抗効果を測定した。その結果を図４に示す。図４
は横軸に磁場の大きさをとり、縦軸に磁場０の際の電気
抵抗を１として規格化した電気抵抗値（Ｒ／Ｒ（Ｈ＝
０））をとって、それらの関係を示すグラフであり、こ
のグラフから磁気抵抗効果の大きさを示す磁気抵抗変化
率ΔＲ／Ｒを求めた。その結果、磁気抵抗変化率ΔＲ／
Ｒは７．５％と大きな値となり、磁性層としてＦｅ_0.1
Ｃｏ_0.9 、非磁性層としてＣｕを用いた積層体が磁気抵
抗効果素子として適していることが確認された。 （実施例２）この実施例においては、磁性層をＦｅ_0.25
Ｃｏ_0.75とし、非磁性層をＣｕとして、イオンビ−ムス
パッタ法を用いて積層体を成膜した例について示す。 【００２５】実施例１と同一の成膜条件で、先ず石英基
板上にＦｅバッファ層を５０Ａの厚さで形成し、続けて
Ｃｕタ−ゲット及びＦｅ_0.25Ｃｏ_0.75合金タ−ゲットを
交互にスパッタして、図１に示すように、膜厚９ＡのＣ
ｕ非磁性層及び膜厚７ＡのＦｅ_0.25Ｃｏ_0.75磁性層のペ
アを１５回積層した（積層数ｎ＝１５）。これを、（Ｆ
ｅ_0.25Ｃｏ_0.75７Ａ／Ｃｕ９Ａ）₁₅とする。 【００２６】次に、このようにして製造された積層体に
ついて、四端子法によって磁気抵抗効果を測定した。そ
の結果を図５に示す。図５は図４と同様のグラフであ
り、このグラフから磁気抵抗効果の大きさを示す磁気抵
抗変化率ΔＲ／Ｒを求めた。その結果、磁気抵抗変化率
ΔＲ／Ｒは１１．１％と大きな値となり、磁性層として
Ｆｅ_0.25Ｃｏ_0.75、非磁性層としてＣｕを用いた積層体
が磁気抵抗効果素子として適していることが確認され
た。 （実施例３）この実施例においては、磁性層をＦｅ_0.1
Ｃｏ_0.9 とし、非磁性層をＣｕとして、イオンビ−ムス
パッタ法を用いて積層体を成膜した例について示す。な
お、基板としてはＳｉ上に１０００Ａ程度の酸化被膜を
有するものを用いた。 【００２７】実施例１と同一の成膜条件で、Ｃｕタ−ゲ
ット及びＦｅ_0.1 Ｃｏ_0.9 合金タ−ゲットを交互にスパ
ッタして、図１に示すように、膜厚９ＡのＣｕ非磁性層
及び膜厚１５ＡのＦｅ_0.1 Ｃｏ_0.9 磁性層のペアを１５
回積層した（積層数ｎ＝１５）。これを、（Ｆｅ_0.1 Ｃ
ｏ_0.9 １５Ａ／Ｃｕ９Ａ）₁₅とする。 【００２８】次に、このようにして製造された積層体に
ついて、四端子法によって磁気抵抗効果を測定した。そ
の結果を図６に示す。図６は図４と同様のグラフであ
り、このグラフから磁気抵抗効果の大きさを示す磁気抵
抗変化率ΔＲ／Ｒを求めた。その結果、磁気抵抗変化率
ΔＲ／Ｒは８．１５％と大きな値となり、この実施例で
製造した積層体が磁気抵抗効果素子として適しているこ
とが確認された。 （実施例４）この実施例においては、磁性層をＦｅ_0.75
Ｃｏ_0.25とし、非磁性層をＣｒとして、イオンビ−ムス
パッタ法を用いて積層体を成膜した例について示す。な
お、基板としては、ＭｇＯ（１００）単結晶を用いた。 【００２９】実施例１と同一の成膜条件で、ＭｇＯ（１
００）単結晶基板上に、Ｃｒタ−ゲット及びＦｅ_0.75Ｃ
ｏ_0.25合金タ−ゲットを交互にスパッタして、図１に示
すように、膜厚１３ＡのＣｒ非磁性層及び膜厚２０Ａの
Ｆｅ_0.75Ｃｏ_0.25磁性層のペアを１５回積層した（積層
数ｎ＝１５）。これを、（Ｆｅ_0.75Ｃｏ_0.25２０Ａ／Ｃ
ｕ１３Ａ）₁₅とする。 【００３０】次に、このようにして製造された積層体に
ついて、四端子法によって磁気抵抗効果を測定した。そ
の結果を図７に示す。図７は図４と同様のグラフであ
り、このグラフから磁気抵抗効果の大きさを示す磁気抵
抗変化率ΔＲ／Ｒを求めた。その結果、磁気抵抗変化率
ΔＲ／Ｒは６．８％と大きな値となり、この実施例で製
造した積層体が磁気抵抗効果素子として適していること
が確認された。 （実施例５）この実施例においては、磁性層をＮｉ_0.4
（Ｆｅ_0.5 Ｃｏ_0.5 ）_0.6 とし、非磁性層をＣｕとし
て、イオンビ−ムスパッタ法を用いて積層体を成膜した
例について示す。なお、基板としてはＳｉ上に１０００
Ａ程度の酸化被膜を有するものを用いた。 【００３１】実施例１と同一の成膜条件で、Ｃｕタ−ゲ
ット及びＮｉ_0.4 （Ｆｅ_0.5 Ｃｏ_0.5 ）_0.6 合金タ−ゲ
ットを交互にスパッタして、図１に示すように、膜厚９
ＡのＣｕ非磁性層及び膜厚１５ＡのＮｉ_0.4 （Ｆｅ_0.5
Ｃｏ_0.5 ）_0.6 磁性層のペアを１５回積層した（積層数
ｎ＝１５）。これを（Ｎｉ_0.4 （Ｆｅ_0.5 Ｃｏ_0.5 ）
_0.6 １５Ａ／Ｃｕ９Ａ）₁₅とする。 【００３２】次に、このようにして製造された積層体に
ついて、四端子法によって磁気抵抗効果を測定した。そ
の結果を図８に示す。図８は図４と同様のグラフであ
り、このグラフから磁気抵抗効果の大きさを示す磁気抵
抗変化率ΔＲ／Ｒを求めた。その結果、磁気抵抗変化率
ΔＲ／Ｒは７．８％と大きな値となり、この実施例で製
造した積層体が磁気抵抗効果素子として適していること
が確認された。 （実施例６）この実施例においては、磁性層をＮｉ_0.25
（Ｆｅ_0.75Ｃｏ_0.25）_0.75とし、非磁性層をＣｒとし
て、イオンビ−ムスパッタ法を用いて積層体を成膜した
例について示す。なお、基板としてはＭｇＯ（１００）
単結晶を用いた。 【００３３】実施例１と同一の成膜条件で、Ｃｒタ−ゲ
ット及びＮｉ_0.25（Ｆｅ_0.75Ｃｏ_0.25）_0.75合金タ−ゲ
ットを交互にスパッタして、図１に示すように、膜厚１
３ＡのＣｒ非磁性層及び膜厚２０ＡのＮｉ_0.25（Ｆｅ
_{0.75Co 0.25}）_0.75磁性層のペアを１５回積層した（積層
数ｎ＝１５）。これを、（Ｎｉ_0.25（Ｆｅ_0.75Ｃ
ｏ_0.25）_0.75２０Ａ／Ｃｕ１３Ａ）₁₅とする。 【００３４】次に、このようにして製造された積層体に
ついて、四端子法によって磁気抵抗効果を測定した。そ
の結果を図９に示す。図９は図４と同様のグラフであ
り、このグラフから磁気抵抗効果の大きさを示す磁気抵
抗変化率ΔＲ／Ｒを求めた。その結果、磁気抵抗変化率
ΔＲ／Ｒは５．７％と大きな値となり、この実施例で製
造した積層体が磁気抵抗効果素子として適していること
が確認された。 （比較例１）ここでは、磁性層をＣｏとし、非磁性層を
Ｃｕとして、イオンビ−ムスパッタ法を用いて積層体を
成膜した例について示す。なお、基板としては石英を用
いた。 【００３５】実施例１と同一の成膜条件で、先ず石英基
板上にＦｅバッファ層を５０Ａの厚さで形成し、続けて
Ｃｕタ−ゲット及びＣｏタ−ゲットを交互にスパッタし
て、図１に示すように、膜厚９ＡのＣｕ非磁性層及び膜
厚７ＡのＣｏ磁性層のペアを１５回積層した（積層数ｎ
＝１５）。これを、（Ｃｏ７Ａ／Ｃｕ９Ａ）₁₅とする。 【００３６】次に、このようにして製造された積層体に
ついて、四端子法によって磁気抵抗効果を測定した。そ
の結果を図１０に示す。図１０は図４と同様のグラフで
あり、このグラフから磁気抵抗効果の大きさを示す磁気
抵抗変化率ΔＲ／Ｒを求めた。その結果、磁気抵抗変化
率ΔＲ／Ｒは４．４％と実施例よりも小さいことが確認
された。 （比較例２）ここでは、磁性層をＦｅとし、非磁性層を
Ｃｒとして、イオンビ−ムスパッタ法を用いて積層体を
成膜した例について示す。なお、基板としてはＭｇＯ
（１００）単結晶を用いた。 【００３７】実施例１と同一の成膜条件で、Ｃｒタ−ゲ
ット及びＦｅタ−ゲットを交互にスパッタして、図１に
示すように、膜厚１３ＡのＣｒ非磁性層及び膜厚２０Ａ
のＦｅ磁性層のペアを１５回積層した（積層数ｎ＝１
５）。これを、（Ｆｅ２０Ａ／Ｃｒ１３Ａ）₁₅とする。 【００３８】次に、このようにして製造された積層体に
ついて、四端子法によって磁気抵抗効果を測定した。そ
の結果を図１１に示す。図１１は図４と同様のグラフで
あり、このグラフから磁気抵抗効果の大きさを示す磁気
抵抗変化率ΔＲ／Ｒを求めた。その結果、磁気抵抗変化
率ΔＲ／Ｒは２．４％と実施例よりも小さいことが確認
された。 （実施例７）この実施例においては、磁性層をＦｅ_0.1
Ｃｏ_0.9 とし、非磁性層をＣｕとして、イオンビ−ムス
パッタ法を用いて積層体を成膜するに際し、成膜条件を
実施例１とは異なる条件とした例について示す。 【００３９】本願発明者らは、磁気抵抗変化率が、成膜
の際の加速電圧に非常に敏感であることを見出した。こ
のため、この実施例では加速電圧を６００Ｖに上昇さ
せ、ビ−ム電流は３０ｍＡに維持して成膜を行った。到
達真空度及びＡｒ分圧は実施例１と同様にした。 【００４０】ＭｇＯ（１１０）単結晶基板上に、先ず、
Ｆｅ_0.1 Ｃｏ_0.9 磁性層を１０Ａの厚さで成膜し、その
上にＣｕ非磁性層を１０Ａの厚さで成膜し、このペアを
１６回積層して積層体を製造した。これを（Ｆｅ_0.1 Ｃ
ｏ_0.9 １０Ａ／Ｃｕ１０Ａ）₁₆とする。 【００４１】比較のため、磁性層をＣｏにした他は、上
と同様にして磁性層及び非磁性層のペアを１６回積層し
て積層体を製造した。これを（Ｃｏ１０Ａ／Ｃｕ１０
Ａ）₁₆とする。 【００４２】次に、このようにして製造された積層体に
ついて、実施例１と同様に、四端子法によって磁気抵抗
変化率ΔＲ／Ｒを測定した。その結果、（Ｆｅ_0.1 Ｃｏ
_0.9１０Ａ／Ｃｕ１０Ａ）₁₆ではΔＲ／Ｒが３９．４％
であり、（Ｃｏ１０Ａ／Ｃｕ１０Ａ）₁₆では３１．５％
であった。この結果から、磁性層を合金化した（Ｆｅ
_0.1 Ｃｏ_0.9 １０Ａ／Ｃｕ１０Ａ）₁₆のほうが磁気抵抗
変化率が高いことが確認された。 （実施例８）この実施例においては、磁性層をＦｅ_0.1
Ｃｏ_0.9 とし、非磁性層をＣｕＡｕとして、イオンビ−
ムスパッタ法を用いて積層体を成膜した例について示
す。 【００４３】成膜条件を実施例７と同様に設定して、先
ず石英基板上に厚さ５０ＡのＦｅバッファ層を成膜し、
次いでその上にＣｕＡｕ非磁性層を１０Ａの厚さで成膜
し、その上にＦｅ_0.1 Ｃｏ_0.9 磁性層を２０Ａの厚さで
成膜し、これら非磁性層及び磁性層のペアを１６回積層
して積層体を製造した。これを（Ｆｅ_0.1 Ｃｏ_0.9 ２０
Ａ／ＣｕＡｕ１０Ａ）₁₆とする。 【００４４】比較のため、磁性層をＣｏにした他は、上
と同様にして磁性層及び非磁性層のペアを１６回積層し
て積層体を製造した。これを（Ｃｏ２０Ａ／ＣｕＡｕ１
０Ａ）₁₆とする。 【００４５】次に、このようにして製造された積層体に
ついて、実施例１と同様に、四端子法によって磁気抵抗
変化率ΔＲ／Ｒを測定した。その結果、（Ｆｅ_0.1 Ｃｏ
_0.9２０Ａ／ＣｕＡｕ１０Ａ）₁₆ではΔＲ／Ｒが２０．
２％であり、（Ｃｏ２０Ａ／ＣｕＡｕ１０Ａ）₁₆では１
７．８％であった。この結果から、磁性層を合金化した
（Ｆｅ_0.1 Ｃｏ_0.9 ２０Ａ／ＣｕＡｕ１０Ａ）₁₆のほう
が磁気抵抗変化率が高いことが確認された。 （実施例９）この実施例においては、磁性層をＦｅ_0.1
Ｃｏ_0.9 とし、非磁性層をＡｕとして、イオンビ−ムス
パッタ法を用いて積層体を成膜した例について示す。 【００４６】成膜条件を実施例７と同様に設定して、先
ず、石英基板上に厚さ５０ＡのＦｅバッファ層を成膜
し、次いで、その上にＡｕ非磁性層を１０Ａの厚さで成
膜し、その上にＦｅ_0.1 Ｃｏ_0.9 磁性層を２０Ａの厚さ
で成膜し、これら非磁性層及び磁性層のペアを１６回積
層して積層体を製造した。これを（Ｆｅ_0.1 Ｃｏ_0.9 ２
０Ａ／Ａｕ１０Ａ）₁₆とする。 【００４７】比較のため、磁性層をＣｏにした他は、上
と同様にして磁性層及び非磁性層のペアを１６回積層し
て積層体を製造した。これを（Ｃｏ２０Ａ／Ａｕ１０
Ａ）₁₆とする。 【００４８】次に、このようにして製造された積層体に
ついて、実施例１と同様に、四端子法によって磁気抵抗
変化率ΔＲ／Ｒを測定した。その結果、（Ｆｅ_0.1 Ｃｏ
_0.9２０Ａ／Ａｕ１０Ａ）₁₆ではΔＲ／Ｒが１５．３％
であり、（Ｃｏ２０Ａ／Ａｕ１０Ａ）₁₆では１０．８％
であった。この結果から、磁性層を合金化した（Ｆｅ
_0.1 Ｃｏ_0.9 ２０Ａ／Ａｕ１０Ａ）₁₆のほうが磁気抵抗
変化率が高いことが確認された。 （実施例１０）この実施例においては、磁性層をＮｉ
_0.8 Ｆｅ_0.2 とし、非磁性層をＣｕとして、イオンビ−
ムスパッタ法を用いて積層体を成膜した例について示
す。 【００４９】成膜条件を実施例７と同様に設定して、先
ず、石英基板上に厚さ５０ＡのＦｅバッファ層を成膜
し、次いで、その上にＣｕ非磁性層を１０Ａの厚さで成
膜し、その上にＮｉ_0.8 Ｆｅ_0.2 磁性層を１０Ａの厚さ
で成膜し、これら非磁性層及び磁性層のペアを１６回積
層して積層体を製造した。これを（Ｎｉ_0.8 Ｆｅ_0.2 １
０Ａ／Ｃｕ１０Ａ）₁₆とする。 【００５０】比較のため、磁性層をＮｉにした他は、上
と同様にして磁性層及び非磁性層のペアを１６回積層し
て積層体を製造した。これを（Ｎｉ１０Ａ／Ａｕ１０
Ａ）_{１６とする。 【００５１】次に、このようにして製造された積層体に
ついて、実施例１と同様に、四端子法によって磁気抵抗
変化率ΔＲ／Ｒを測定した。その結果、（Ｎｉ ０．８}
Ｆｅ_0.2１０Ａ／Ｃｕ１０Ａ）₁₆ではΔＲ／Ｒが１８．
３％であり、（Ｎｉ１０Ａ／Ｃｕ１０Ａ）₁₆では１０．
１％であった。この結果から、磁性層を合金化した（Ｎ
ｉ_0.8 Ｆｅ_0.2 １０Ａ／Ｃｕ１０Ａ）₁₆のほうが磁気抵
抗変化率が高いことが確認された。 （実施例１１）この実施例においては、磁性層をＮｉ
_0.8 Ｆｅ_0.2 とし、非磁性層をＡｕとして、イオンビ−
ムスパッタ法を用いて積層体を成膜した例について示
す。 【００５２】成膜条件を実施例７と同様に設定して、先
ず、石英基板上に厚さ５０ＡのＦｅバッファ層を成膜
し、次いで、その上にＡｕ非磁性層を１０Ａの厚さで成
膜し、その上にＮｉ_0.8 Ｆｅ_0.2 磁性層を２０Ａの厚さ
で成膜し、これら非磁性層及び磁性層のペアを１６回積
層して積層体を製造した。これを（Ｎｉ_0.8 Ｆｅ_0.2 ２
０Ａ／Ａｕ１０Ａ）₁₆とする。 【００５３】比較のため、磁性層をＮｉにした他は、上
と同様にして磁性層及び非磁性層のペアを１６回積層し
て積層体を製造した。これを（Ｎｉ２０Ａ／Ａｕ１０
Ａ）₁₆とする。 【００５４】次に、このようにして製造された積層体に
ついて、実施例１と同様に、四端子法によって磁気抵抗
変化率ΔＲ／Ｒを測定した。その結果、（Ｎｉ_0.8 Ｆｅ
_0.2２０Ａ／Ａｕ１０Ａ）₁₆ではΔＲ／Ｒが１３．４％
であり、（Ｎｉ２０Ａ／Ｃｕ１０Ａ）₁₆では８．２％で
あった。この結果から、磁性層を合金化した（Ｎｉ_0.8
Ｆｅ_0.2 ２０Ａ／Ａｕ１０Ａ）₁₆のほうが磁気抵抗変化
率が高いことが確認された。 （実施例１２）この実施例においては、磁性層をＮｉ
_0.8 Ｆｅ_0.2 のパ−マロイとし、非磁性層をＣｕとし
て、イオンビ−ムスパッタ法を用いて積層体を成膜した
例について示す。 【００５５】先ず、チャンバ−内にＭｇＯ（１１０）単
結晶基板をセットし、チャンバ−内を５×１０^-7Torrま
で排気した後、Ａｒガスを１×１０^-4Torrになるまで導
入し、加速電圧７００Ｖ、ビ−ム電流３０ｍＡの条件に
てスパッタリングを実施した。タ−ゲットとしてＮｉ
_0.8 Ｆｅ_0.2 合金及びＣｕを用い、ＭｇＯ（１１０）単
結晶基板上に、最初にＮｉ_0.8 Ｆｅ_0.2 磁性層を１５Ａ
の厚さで成膜し、次いで、Ｃｕ非磁性層を１０Ａの厚さ
で成膜し、このペアを１６回積層して積層体を製造し
た。 【００５６】この積層体のトルク曲線を図１２に示す。
図１２に示すようにトルク曲線が２回対称であることか
ら、膜面内に一軸磁気異方性が付与されていることが確
認された。 【００５７】図１３に磁性層における磁化容易軸方向の
磁気抵抗効果を示す。この図から明らかなように、飽和
磁界Ｈ_S が１．２ｋＯｅと小さいことが確認された。ま
た、磁気抵抗変化率が１６．７％と高い値を示した。 【００５８】同様の積層膜をＳｉＯ₂ 基板上に同様の条
件で成膜した場合には、一軸磁気異方性は得られず、磁
気抵抗変化率が５．５％であった。また、図１３に示す
ように抵抗変化が１．０ｋＯｅ程度から始まり、２００
Ｏｅの小さな磁界変化で急速に飽和に達しており、その
傾きが非常に急峻であることが確認された。従って、こ
の領域を使用すれば非常に高感度の磁界センサを実現す
ることが可能となる。 【００５９】 【発明の効果】この発明によれば、大きな磁気抵抗変化
率を有し、超高真空を用いない通常の薄膜形成装置で成
膜しても十分に実用化することができる磁気抵抗効果素
子を用いた磁気抵抗効果型ヘッドが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一態様に係る磁気抵抗効果素子を示
す断面図。

【図２】非磁性層の厚さと磁気抵抗変化率との関係を示
す図。

【図３】非磁性層の厚さと飽和磁界との関係を示す図。

【図４】実施例１における磁気抵抗変化率を示す図。

【図５】実施例２における磁気抵抗変化率を示す図。

【図６】実施例３における磁気抵抗変化率を示す図。

【図７】実施例４における磁気抵抗変化率を示す図。

【図８】実施例５における磁気抵抗変化率を示す図。

【図９】実施例６における磁気抵抗変化率を示す図。

【図１０】比較例１における磁気抵抗変化率を示す図。

【図１１】比較例２における磁気抵抗変化率を示す図。

【図１２】実施例１２におけるトルク曲線図。

【図１３】実施例１２における磁気抵抗効果を示す図。

【符号の説明】

１……基板、２……非磁性層、３……磁性層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 進 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝総合研究所内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気抵抗効果を発現する、非磁性層を介
   して積層された磁性層を具備し、前記磁性層がＦｅ_1-x
   Ｃｏ_x （０．５≦ｘ＜１）で表されるＣｏ合金で構成さ
   れている磁気抵抗効果素子を備えたことを特徴とする磁
   気抵抗効果型ヘッド。
2. 【請求項２】 前記磁気抵抗効果素子は、前記多層構造
   を支持する基板をさらに具備する請求項１記載の磁気抵
   抗効果型ヘッド。
3. 【請求項３】 軟磁性材料からなり、前記基板と前記多
   層構造との間に設けられたバッファ層をさらに具備する
   請求項２記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
4. 【請求項４】 前記基板がＳｉＯ₂ ，ＭｇＯ，またはＳ
   ｉからなる請求項２記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
5. 【請求項５】 前記磁性層は２〜１００オングストロー
   ムの厚さを有する請求項１記載の磁気抵抗効果型ヘッ
   ド。
6. 【請求項６】 前記磁性層は７〜９０オングストローム
   の厚さを有する請求項１記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
7. 【請求項７】 前記非磁性層は２〜１００オングストロ
   ームの厚さを有する請求項１記載の磁気抵抗効果型ヘッ
   ド。
8. 【請求項８】 前記非磁性層は９〜５０オングストロー
   ムの厚さを有する請求項１記載の磁気抵抗効果型ヘッ
   ド。
9. 【請求項９】 前記磁性層は層内に一軸磁気異方性を有
   する請求項１記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
10. 【請求項１０】 前記磁性層はさらにＮｉを含む請求項
    １記載の磁気抵抗効果型ヘッド。
11. 【請求項１１】 前記非磁性層はＣｕを含む請求項１記
    載の磁気抵抗効果型ヘッド。