JPH09153650A - 磁気抵抗素子 - Google Patents

磁気抵抗素子

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Publication number
JPH09153650A
JPH09153650A JP7312307A JP31230795A JPH09153650A JP H09153650 A JPH09153650 A JP H09153650A JP 7312307 A JP7312307 A JP 7312307A JP 31230795 A JP31230795 A JP 31230795A JP H09153650 A JPH09153650 A JP H09153650A
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JP
Japan
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layer
magnetic
deposited
substrate
bias layer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP7312307A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihiko Seyama
喜彦 瀬山
Makoto Iijima
誠 飯島
Atsushi Tanaka
厚志 田中
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 大きな透磁率,小さな保磁力と結晶性の優れ
た磁気バイアス層を形成し,SN比を大きく出力を安定
させる。 【解決手段】 凹溝2を設けた基板1上に磁気バイアス
層4,非磁性層5,磁性層6を順次積層した磁気抵抗膜
10を有する。また,基板1と磁気バイアス層4の間に
Ta又はTiからなるバッファ層を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,大きな信号・雑音
比(SN比)が得られる磁気抵抗素子に関する。磁気抵
抗効果を利用して磁場強度を検出する磁気抵抗素子は,
電子情報処理装置を構成する磁気装置の磁気センサとし
て,例えば磁気デスク装置における磁気記録の読み取り
用の磁気ヘッドとして用いられる。磁気抵抗素子は,記
録媒体から発生する磁場を直接に検知するため,高速か
つ高感度の読み取りができる。このため,高密度・高速
の磁気記録装置に利用される。
【0002】しかし,記録密度の高集積化と読出速度の
高速化に伴う磁場強度の低下及び磁場変化の高速化は,
検出信号のSN比の劣化を招来し,磁気装置の信頼性を
損なわせる。このため,高いSN比を得ることができる
磁気抵抗素子が必要とされている。
【0003】
【従来の技術】従来の磁気抵抗素子について,磁気デス
ク装置に用いられる磁気ヘッドを例に説明する。
【0004】図2は,従来例斜視図であり,磁気ヘッド
の磁気検出部の構造を表している。なお,図2(a)は
磁気検出部の積層構造を,図1(b)はその使用状態を
表している。
【0005】図2(a)を参照して,従来の磁気ヘッド
に用いられる磁気抵抗素子は,非磁性・絶縁性の基板1
上に順に積層された磁気バイアス層4,薄い非磁性層5
及び磁性層6からなる磁気抵抗膜10を長方形に加工し
たパターンと,その長方形の磁気抵抗膜10の両端部上
にそれぞれ延在する2つの反強磁性層7とを備える。
【0006】磁性層6は,磁気抵抗効果を生ずる層であ
り,例えばFe−Ni合金から構成される。磁気バイア
ス層4は,流れる電流により磁場を発生して磁性層6に
バイアス磁場を印加するために設けられ,透磁率が大き
く保磁力が小さな磁性材料,例えばFe−Ni−Cr合
金から構成される。非磁性層5は非磁性の高抵抗導電
膜,例えばTa薄膜から構成される。2つの反強磁性層
7は,長方形の磁気抵抗膜10の両端部上にそれぞれ設
けられ,磁性層6へ磁化容易軸を付加する他,磁性層6
へ電流を流すための電極として用いられる。通常これら
の磁性材料はスパッタ法又は蒸着法により堆積される。
【0007】なお,非磁性・絶縁性の基板は,例えばガ
ラス基板1a上にAl2 3 からなるアルミナ層1bを
設けたものが使用される。また,上記の磁性層6及び反
強磁性層7を覆うAl2 3 からなる保護層8が設けら
れ,磁気抵抗膜10と保護層8とからなる積層膜11が
基板1表面に形成される。
【0008】図2(b)を参照して,上記積層膜11を
備えた基板1の上下に,狭い空間を隔てて基板1の表裏
面に対向する2枚の磁気シールド層9が設けられる。こ
のシールド層9は,その外側の磁場の影響を遮断し,磁
気記録面の1ビットが記録された狭い領域から発生する
磁場のみを検出するために設けられる。
【0009】しかし,上述した従来の磁気抵抗素子で
は,スパッタにより堆積された磁気バイアス層4の透磁
率が低くかつ保磁力が大きいため,この磁気バイアス層
4を用いた磁気抵抗素子では十分な検出感度を得ること
が難しい。また,磁気バイアス層4の磁化容易軸が設計
方向からずれることがあり,検出感度を一層低下させ
る。さらに,積層膜10パターン中の軟磁性膜に複数の
磁区が生成し,大きなバルクハウゼン効果を生ずる。こ
のため,従来の磁気抵抗素子では高いSN比を得ること
が難しい。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
磁気抵抗素子では,平坦な基板表面にアルミナ層を堆積
し,その上に堆積された磁気バイアス層が用いられてい
た。かかる磁気バイアス層は,透磁率及び保磁力の特性
が十分ではなく,また磁化容易軸方位のずれ及びバルク
ハウゼン効果を生ずる。このため,磁気バイアス層のこ
れらの劣悪な磁気特性のために,従来の磁気抵抗素子は
磁気検出感度が低くかつ雑音が大きいという問題があっ
た。
【0011】本発明は,基板表面のアルミナ層に凹溝を
もうけることにより,その上に堆積した磁気バイアス層
の磁気特性を改善し,SN比の良好な磁気抵抗素子を提
供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の実施形態
斜視図であり,磁気ヘッドに用いられる磁気抵抗素子を
表している。なお,図1(a)は磁気抵抗素子の基板表
面の形状を,図1(b)は磁気抵抗素子の磁気検出部の
積層構造を表している。
【0013】上記課題を解決するための本発明の第一の
構成は,図1を参照して,基板1表面上に磁気バイアス
層4,非磁性層5,磁性層6が順次積層された磁気抵抗
膜10を有する磁気抵抗素子において,該基板1表面に
凹溝2が設けられていることを特徴として構成し,及
び,第二の構成は,第一の構成の磁気抵抗素子におい
て,該基板1表面と該磁気バイアス層4との間にTa又
はTiからなるバッファ層3が設けられ,該磁気バイア
ス層4は該バッファ層3表面に堆積されたスパッタ膜又
は蒸着膜からなることを特徴として構成する。
【0014】本発明の第一の構成では,図1(a)及び
(b)を参照して,基板1表面に凹溝2が形成され,そ
の上に磁気バイアス層4が堆積される。本発明の発明者
は,かかる凹溝2を有する基板1上に堆積された磁気バ
イアス層4は,平坦な基板表面に堆積された場合に比
べ,透磁率が高くかつ保磁力が小さいことを実験により
明らかにした。
【0015】この透磁率の向上及び保磁力の低下の理由
は,磁気バイアス層4の結晶性又は配向度の向上による
ものと本発明の発明者は考えている。即ち,基板1表面
は通常は非晶質層,例えばスパッタにより形成されたア
ルミナ層1bから構成されている。このため,この非晶
質の基板1表面に堆積された磁気バイアス層4の結晶性
は劣悪であり,一般に配向度も劣悪である。これに対
し,磁気バイアス層としてNi─Feを凹溝が形成され
た基板上にスパッタにより堆積した実験では,この磁気
バイアス層のθ−2θ回転により観測される(111)
X線回折線のピーク強度は,平板上に堆積したものより
大きい。さらに,このピーク強度の大きさに対応して,
透磁率が向上し,かつ保磁力が低下した。さらに,凹溝
2を設けることにより,磁気抵抗素子の雑音も減少し,
また磁気バイアス層の磁化容易軸方向が安定する。この
実験結果は,基板表面の凹溝の存在が,磁気バイアス層
の結晶性を向上させ若しくは結晶の配向度を向上させ,
又はその両者により,磁気特性を変えたことを示唆して
いる。なお,雑音の低下は磁気バイアス層4の結晶性の
向上に伴う磁気バイアス層4中の磁区の減少によるバル
クハウゼン効果の減少,及び磁化容易軸を電流と直角方
向に向けて安定して形成できることによると考察してい
る。
【0016】本発明の発明者は,このような結晶性又は
配向度の変化は,磁気バイアス層が凹溝の底面及び側面
に結晶構造を整合させて成長するためと考えている。従
って,凹溝は,少なくとも底面の一部が基板表面に平行
であって,かつ少なくとも側面の一部が基板表面に垂直
であることが,磁気特性の改善のために望ましい。勿
論,長形断面の凹溝とすることもできる。なお,凹溝は
基板表面を完全に横断して延在する必要はなく,基板表
面の途中で途切れる溝であってもよい。また,平面形状
が長方形であっても差支えない。
【0017】本発明の第二の構成では,図1(b)を参
照して,凹溝2が形成された基板1表面に,Ta又はT
i層をバッファ層3として堆積し,その上に磁気バイア
ス層4をスパッタ法又は蒸着法により堆積する。Ta又
はTi層からなるバッファ層3を基板1と磁気バイアス
層4との間に介在することで,磁気バイアス層4の結晶
性及び配向度をより向上することができる。従って,磁
気バイアス層4は,透磁率がより大きくかつ保磁力がよ
り小さくなり,さらに単磁区となりやすいことから,磁
気抵抗効果が大きくかつ雑音が少なくなり,磁気抵抗素
子のSN比は優れたものとなる。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明を磁気ヘッドに適用した実
施形態を参照して,詳細に説明する。図1(a)を参照
して,ガラス基板1aの一面にアルミナ層1bをスパッ
タにより堆積する。堆積条件は,5mmTorrのAr中でR
F出力500Wとした。かかる方法で堆積されたアルミ
ナ層1bは,X線回折ピークが観察されず,非晶質であ
った。
【0019】次いで,凹溝2を画定するレジストパター
ンをアルミナ層1b表面にフォトリソグラフィにより形
成し,これをマスクとする逆スパッタによりアルミナ層
1b表面に凹溝2を形成した。凹溝2は,幅2μm,間
隔2μmで互いに平行する深さ5nmの平行溝とした。逆
スパッタは,5mmTorrのAr中でRF出力500Wの条
件下で1分間行い,5nmの深さの凹溝2を形成した。
【0020】次いで,バッファ層3として,厚さ5nmの
Ta層をスパッタ法により堆積した。堆積条件は,5mm
TorrのAr中でDC出力200Wである。なお,Taに
代えてTiとしても略同様の効果が得られる。また,こ
のバッファ層3の厚さは,磁気バイアス層4の結晶性及
び透磁率を改善する観点からは5nm以上あることが好ま
しく,一方,バッファ層に流れる電流を少なくして磁気
抵抗効果を大きくする観点からは10nm以下であること
が好ましい。
【0021】次いで,図1(b)を参照して,磁気バイ
アス層4として,厚さ20nmのNi−Fe−Cr層をス
パッタ法により堆積した。堆積条件は,5mmTorrのAr
中でDC出力200Wである。磁気バイアス層4の堆積
は,磁気バイアス層4に磁化容易軸を付加するため,基
板1面内方向の所定の方向,例えば凹溝2の延在方向に
磁場を印加した状態で行われる。
【0022】かかる条件で製造した磁気バイアス層4に
ついて,X線回折及び透磁率を測定した結果,Ni3
eのCuα(111)回折線のピーク強度は6000カ
ウント/分,透磁率は6500であった。これは,凹溝
2の無い従来のX線回折ピーク強度の300カウント/
分,透磁率3900と比較して,X線回折ピーク強度で
略22倍,透磁率で略1.5倍と改善されている。
【0023】次いで,非磁性層5として,厚さ10nmの
Ta層をスパッタ法により堆積した。次いで,磁性層6
となる厚さ20nmのNi−Fe層をスパッタ層により堆
積した。スパッタ条件はいずれも磁気バイアス層4の上
記堆積条件と同じである。
【0024】次いで,磁気バイアス層4,非磁性層5及
び磁性層6を積層した磁気抵抗膜10を長方形にパター
ニングした。次いで,磁気抵抗膜10のパターニングの
中央部をマスクで覆いFe−Mnをスパッタし,その両
端上面に反強磁性層7を形成する。スパッタ条件は,5
mmTorrのAr中でRF出力500Wである。この反強磁
性層7上には,通常の構成と同じく電極(図外)が設け
られ,さらに基板1上全面にAl2 3 からなる保護層
8が堆積される。また,その使用状態は従来法に説明し
たものと同様である。
【0025】本発明の第二実施形態は,図1(b)を参
照して,第一の実施形態におけるバッファ層3を除いた
構成に関する。本実施形態では,第一実施形態と同じ基
板1の表面に,バッファ層3を設けることなく,直接に
磁気バイアス層4を堆積する。その後の工程は全て第一
実施形態と同じである。
【0026】本実施形態により製造された磁気バイアス
層4のX線回折及び透磁率の測定結果は,Ni3 Feの
Cuα(111)回折線のピーク強度は3500カウン
ト/分,透磁率は4800であった。これは,凹溝2の
無い従来のX線回折ピーク強度の300カウント/分,
透磁率3900と比較して,X線回折ピーク強度で略1
2倍,透磁率で略1.2倍と改善されている。
【0027】上述した構造を有する第一及び第二実施形
態の磁気抵抗素子は,雑音が小さくかつ安定した出力が
得られた。
【0028】
【発明の効果】上述したように本発明によれば,バイア
ス磁場を印加する磁気バイアス層は,高い透磁率,小さ
な保磁力及び安定な磁化容易軸を有し,また雑音が小さ
い磁気抵抗効果を有するから,雑音が小さくかつ出力の
大きさが安定した磁気抵抗素子を提供することができる
ので,磁気装置の性能向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施形態斜視図
【図2】 従来例斜視図
【符号の説明】
1 基板 1a ガラス基板 1b アルミナ層 2 凹溝 3 バッファ層 4 磁気バイアス層 5 非磁性層 6 磁性層 7 反強磁性層 8 保護層 9 シールド層 10 磁気抵抗膜 11 積層膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板表面上に磁気バイアス層,非磁性
    層,磁性層が順次積層された磁気抵抗膜を有する磁気抵
    抗素子において,該基板表面に凹溝が設けられているこ
    とを特徴とする磁気抵抗素子。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の磁気抵抗素子において,
    該基板表面と該磁気バイアス層との間にTa又はTiか
    らなるバッファ層が設けられ,該磁気バイアス層は該バ
    ッファ層表面に堆積されたスパッタ膜又は蒸着膜からな
    ることを特徴とする磁気抵抗素子。
JP7312307A 1995-11-30 1995-11-30 磁気抵抗素子 Withdrawn JPH09153650A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7312307A JPH09153650A (ja) 1995-11-30 1995-11-30 磁気抵抗素子

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JP7312307A JPH09153650A (ja) 1995-11-30 1995-11-30 磁気抵抗素子

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JPH09153650A true JPH09153650A (ja) 1997-06-10

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ID=18027680

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JP7312307A Withdrawn JPH09153650A (ja) 1995-11-30 1995-11-30 磁気抵抗素子

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JP (1) JPH09153650A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7203038B2 (en) * 2003-09-24 2007-04-10 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. GMR enhancing seedlayer for self pinned spin valves

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7203038B2 (en) * 2003-09-24 2007-04-10 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. GMR enhancing seedlayer for self pinned spin valves

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A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20030204