JPH0950611A - 磁気抵抗効果膜及びその製造方法並びに磁気抵抗効果素子 - Google Patents

磁気抵抗効果膜及びその製造方法並びに磁気抵抗効果素子

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JPH0950611A
JPH0950611A JP34406695A JP34406695A JPH0950611A JP H0950611 A JPH0950611 A JP H0950611A JP 34406695 A JP34406695 A JP 34406695A JP 34406695 A JP34406695 A JP 34406695A JP H0950611 A JPH0950611 A JP H0950611A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゼロ磁場前後で直線的に抵抗変化し、しかも
耐食性に優れた磁気抵抗効果膜を提供する。 【解決手段】 基板４上に非磁性薄膜１を介して積層し
た複数の磁性薄膜２，３からなり、非磁性薄膜１を介し
て隣り合う一方の磁性薄膜３に反強磁性薄膜５が設けて
あり、この反強磁性薄膜５のバイアス磁界をＨｒ、他方
の磁性薄膜２の保磁力をＨｃ2 としたとき、Ｈｃ2 ＜Ｈ
ｒである磁気抵抗効果膜において、前記反強磁性薄膜５
の少なくとも一部がｆｃｔ構造のＮｉＭｎ又はＮｉＯ上
に１０〜４０オングストロームのＣｏＯを積層した２層
構造である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気媒体等におい
て、磁界強度を信号として読み取るための磁気抵抗効果
素子に用いる磁気抵抗効果膜に関し、特に、小さい外部
磁界で抵抗変化率が大きい磁気抵抗効果膜に関するもの
である。
【０００２】また、本発明は、磁気媒体に記録した情報
信号を読み取るための磁気センサーに関するものであ
る。
【０００３】
【従来の技術】近年、磁気センサーの高感度化及び磁気
記録における高密度化が進められており、これに伴い磁
気効果型磁気センサー（以下、ＭＲセンサーという）及
び磁気抵抗効果型磁気ヘッド（以下、ＭＲヘッドとい
う）の開発が盛んに進められている。ＭＲセンサーもＭ
Ｒヘッドも、磁性材料からなる読み取りセンサー部の抵
抗変化により、外部磁界信号を読み出すわけであるが、
ＭＲセンサー及びＭＲヘッドは記録媒体との相対速度が
再生出力に依存しないから、ＭＲセンサーでは高感度
が、ＭＲヘッドでは高密度磁気記録においても高い出力
が得られるという特徴がある。
【０００４】最近、非磁性薄膜を介して積層された少な
くとも２層の磁性薄膜を有しており、一方の軟磁性薄膜
に反強磁性薄膜を隣接して設けることで抗磁力を与え、
非磁性薄膜を介して隣接した他方の軟磁性薄膜と異なっ
た外部磁界で磁化回転させることで抵抗変化させる磁気
抵抗効果膜がある（フィジカル レビュー Ｂ（Ｐｈｙ
ｓ．Ｒｅｖ．Ｂ）第４３巻、第１２９７頁、１９９１
年、特開平４−３５８３１０号公報）。
【０００５】また、従来の技術では、ＭＲセンサー又は
ＭＲヘッドと呼ばれる磁気読み取り変換器が開示されて
おり、これは大きな線形密度で磁性表面からデータを読
み取れることが判明している。ＭＲセンサーは、読み取
り素子によって感知される磁束の強さと方向の関数とし
ての抵抗変化を介して磁界信号を検出する。こうした従
来の技術のＭＲセンサーは、読み取り素子の抵抗の１成
分が磁化方向と素子中を流れる感知電流の方向の間の角
度の余弦の２乗に比例して変化する、異方性磁気抵抗
（ＡＭＲ）効果に基づいて動作する。ＡＭＲ効果のより
詳しい説明は、Ｄ．Ａ．トムソン（Ｔｈｏｍｐｓｏｎ）
等の論文“Ｍｅｍｏｒｙ、Ｓｔｏｒａｇｅ、ａｎｄ Ｒ
ｅｌａｔｅｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ” ＩＥＥＥ
Ｔｒａｎｓ．ｏｎ Ｍａｇ．ＭＡＧ−１１、ｐ．１０
３９（１９７５）に記載されている。
【０００６】さらに最近には、積層磁気センサーの抵抗
変化が、非磁性層を介する磁性層間での伝導電子のスピ
ン依存性伝送、及びそれに付随する層界面でのスピン依
存性散乱に帰される、より顕著な磁気抵抗効果が記載さ
れている。この磁気抵抗効果は、“巨大磁気抵抗効果”
や“スピンバルブ効果”など様々な名称で呼ばれてい
る。このような磁気抵抗センサーは適当な材料で出来て
おり、ＡＭＲ効果を利用するセンサーで観察されるより
も、感度が改善され、抵抗変化が大きい。この種のＭＲ
センサーでは、非磁性層で分離された一対の強磁性体層
の間の平面内抵抗が、２つの層の磁化方向間の角度の余
弦に比例して変化する。
【０００７】１９８６年６月に優先権が主張されている
特開平２−６１５７２号公報には、磁性層内の磁化の反
平行配列によって生じる、高いＭＲ変化をもたらす積層
磁性構造が記載されている。積層構造で使用可能な材料
として、上記明細書には強磁性の遷移金属及び合金が挙
げられている。また、中間層により分離されている少な
くとも２層の強磁性層の一方に反強磁性層を付加した構
造及び反強磁性層としてＦｅＭｎが適当であることが、
開示されている。
【０００８】１９９０年１２月１１日に優先権主張され
ている、特開平４−３５８３１０号公報には、非磁性金
属体の薄膜層によって仕切られた強磁性体の２層の薄膜
層を有し、印加磁界が零である場合に２つの強磁性薄膜
層の磁化方向が直交し、２つの非結合強磁性体層間の抵
抗が２つの層の磁化方向間の角度の余弦に比例して変化
し、センサー中を流れる電流の方向とは独立なＭＲセン
サーが開示されている。
【０００９】１９９４年９月８日に本出願人により先に
出願されている特願平６−２１４８３７号では、基板上
に非磁性層を介して積層した複数の磁性薄膜からなり、
非磁性薄膜を介して隣り合う一方の軟磁性薄膜に反強磁
性薄膜が隣接して設けられており、この反強磁性薄膜の
バイアス磁界をＨｒ、他方の軟磁性薄膜の保磁力をＨｃ
2 とした時に、Ｈｃ2 ＜Ｈｒである磁気抵抗効果膜にお
いて、前記反強磁性層がＮｉＯ、Ｎｉx Ｃｏ1-x Ｏ、Ｃ
ｏＯから選ばれる少なくとも２種からなる超格子である
磁気抵抗効果素子が、開示されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記先願の磁
気抵抗効果素子においても、小さい外部磁場で動作する
とはいえ、実用的なセンサー、磁気ヘッドとして使用す
る場合、磁化容易軸方向に信号磁界が印加される必要が
あり、センサーとして用いる場合、ゼロ磁場前後で抵抗
変化を示さないこと、及びバルクハウゼンジャンプなど
の非直線性が現れるという問題があった。
【００１１】また、非磁性層を介して隣り合う磁性層間
に強磁性的な相互作用があり、Ｍ−Ｒ曲線における直線
域がゼロ磁場からシフトしてしまうという問題があっ
た。
【００１２】さらに、反強磁性薄膜としてＦｅＭｎとい
う耐食性の悪い材料を用いる必要があり、実用化に際し
て添加物を加えるか、又は保護膜をつけるなどの施策を
必要とする問題があった。
【００１３】基本的に磁性薄膜／非磁性薄膜／磁性薄膜
の３層における伝導電子の平均自由工程長の変化を利用
して抵抗変化を得る構造であるため、多層構造を有する
カップリング型と呼ばれる磁気抵抗効果膜に比較して、
抵抗変化率が小さいという問題があった。
【００１４】一方、反強磁性薄膜として耐食性の優れた
Ｎｉ酸化膜を用いる場合、バイアス磁界が小さく隣接す
る軟磁性膜の保磁力が大きくなり、磁性層間の磁化反平
行状態が得難いという問題があった。
【００１５】反強磁性薄膜として酸化物反強磁性膜を用
いる場合、熱処理をした時隣接する軟磁性膜が酸化し、
バイアス磁界さらには磁気抵抗効果膜の抵抗変化率が低
下してしまうという問題があった。
【００１６】反強磁性薄膜としてＮｉＯとＣｏＯの超格
子を用いる場合、大きな交換結合磁界が得られるもの
の、磁気抵抗効果膜として動作する上限温度であるブロ
ッキング温度が低下してしまうという問題があった。ま
た、生産コストが大きいという問題があった。
【００１７】反強磁性膜としてＮｉＯ上に１０から４０
オングストロームのＣｏＯを積層した二層膜を用いる場
合、ＣｏＯ反強磁性相を得るのが非常に難しいという問
題があった。
【００１８】基本的に磁性薄膜／非磁性薄膜／磁性薄膜
３層における伝導電子の平均自由行程長の変化を利用し
て抵抗変化を得る構造であるため、多層構造を有するカ
ップリング型と呼ばれる磁気抵抗効果膜に比較して、抵
抗変化率が小さいという問題があった。
【００１９】本発明の目的は、ゼロ磁場前後で直線的に
大きな抵抗変化を示し、Ｍ−Ｒ曲線におけるヒステリシ
スが小さく、しかも耐食性及び耐熱性に優れた磁気抵抗
効果膜を提供することにある。
【００２０】また、上記従来の技術では、スピンバルブ
構造を構成する反強磁性層として大気中で酸化しやすい
ＦｅＭｎが主に候補として挙げられており、実用化に際
しては、添加物を加える又は保護膜を用いる等が不可欠
である。しかも、このような対策を用いた後もなおプロ
セス加工時の特性劣化があり、完成素子の信頼性が十分
とは言えなかった。
【００２１】一方の強磁性層反転磁界を増大させる手段
として、耐食性の優れたＮｉ酸化物膜又はＣｏＰｔ膜を
用いた場合、その上に積層する磁性層／非磁性層／磁性
層サンドイッチ膜の結晶性が悪く、Ｒ−Ｈループ上にヒ
ステリシスが現れやすくなるという問題があった。
【００２２】ＳＶ効果を利用した磁気抵抗効果素子を磁
気抵抗効果センサーとして利用する場合は、従来のＡＭ
Ｒを用いた磁気抵抗センサーの場合同様、磁界零におけ
る動作ポイント（クロスポイント）で最適化することが
必要になる。また、ＳＶ効果を利用した磁気抵抗効果素
子では素子形状がヘッド再生出力に影響を及ぼす。さら
に、非導電材料を反強磁性材料に用いたＳＶ素子では反
強磁性材料の膜厚がシールド型磁気抵抗素子のギャップ
長に影響し、シールド型磁気抵抗効果ヘッドによる再生
信号のオフトラック特性に影響を及ぼす。
【００２３】本発明は、良好な、耐食性、交換結合磁
界、ヒステリシス特性、ＭＲ比、クロスポイント、及び
出力信号半値幅をもつ、磁気抵抗効果素子及び磁気検出
システムを提供することを目的とする。
【００２４】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明は、基板上に非磁性薄膜を介して積層した複
数の磁性薄膜からなり、非磁性薄膜を介して隣り合う一
方の軟磁性薄膜に反強磁性薄膜が設けてあり、この反強
磁性薄膜のバイアス磁界をＨｒ、他方の軟磁性薄膜の保
磁力をＨｃ2 としたとき、Ｈｃ2 ＜Ｈｒである磁気抵抗
効果膜であることを特徴とする磁気抵抗効果膜である。
【００２５】本発明の反強磁性薄膜に用いる反強磁性薄
体は、少なくとも一部がｆｃｔ構造のＮｉＭｎである。
前記ＮｉＭｎ合金のＭｎ原子含有率を４６から６０％の
範囲内にすることにより、熱処理を施した場合のｆｃｔ
構造への格子変態が実現される。ＮｉＭｎの下地層とし
ては、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ等のｈｃｐ金属が望まし
い。更に、反強磁性薄膜ＮｉＭｎ及びこれに隣接する軟
磁性薄膜を、３００℃以下の温度において熱処理するこ
とにより、ＮｉＭｎのｆｃｔ層が成長し、反強磁性層及
び強磁性層界面での交換結合に由来して、磁性層に一方
向異方性を付与することが可能である。また、ＮｉＭｎ
合金に１〜１０％の炭素（Ｃ）を添加することにより、
熱処理時のｆｃｔ格子変態を促進させることが可能であ
る。更に、ＮｉＭｎ合金に０〜１０％のクロミウム（Ｃ
ｒ）を添加することにより、耐食性を高めることが可能
である。
【００２６】成膜は、蒸着法、スパッタリング法、分子
線エピタキシー法（ＭＢＥ）等の方法で行う。また、基
板としては、ガラス、Ｓｉ、ＭｇＯ、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｓｉ
Ｃ、ＧａＡｓ、フェライト、ＣａＴｉ2 Ｏ3 、ＢａＴｉ
2 Ｏ3 、Ａ12Ｏ3 −ＴｉＣ等を用いることができる。
【００２７】本発明の反強磁性薄膜に用いる反強磁性薄
体は、具体的にはＮｉＯ上に１０〜４０オングストロー
ムのＣｏＯを積層した２層膜構造を有する。この２層膜
上に強磁性膜を積層し交換結合膜とした後、２００℃程
度で磁界中加熱を施すことにより、交換結合磁界は上昇
する。
【００２８】ＮｉＯの膜厚の上限は、１０００オングス
トロームである。一方、ＮｉＯ膜の厚さの下限は特にな
いが、反強磁性の結晶性が隣接する磁性層への交換結合
磁界の大きさに大きく影響するため、結晶性が良好とな
る１００オングストローム以上とすることが好ましい。
また、基板温度を１００〜３００℃として成膜すること
により、結晶性が改善されバイアス磁界が上昇する。成
膜は、蒸着法、スパッタリング法、分子線エピタキシー
法（ＭＢＥ）等の方法で行う。また、基板としては、ガ
ラス、Ｓｉ、ＭｇＯ、Ａｌ2 Ｏ3 、ＳｉＣ、ＧａＡｓ、
フェライト、ＣａＴｉ2 Ｏ3 、ＢａＴｉ2 Ｏ3 、Ａ12Ｏ
3 −ＴｉＣ等を用いることができる。
【００２９】本発明の磁性薄膜に用いる磁性体の種類は
特に制限されないが、具体的には、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、
Ｍｎ、Ｃｒ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｎｄ、Ｔｂ、Ｔｍ、Ｇｅ、Ｇ
ｄ等が好ましい。また、これらの元素を含む合金や化合
物としては、例えばＦｅ−Ｓｉ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃ
ｏ、Ｆｅ−Ｇｄ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｍ
ｏ、Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ（センダスト）、Ｆｅ−Ｙ、Ｆｅ
−Ｍｎ、Ｃｒ−Ｓｂ、Ｃｏ系アモルファス、Ｃｏ−Ｐ
ｔ、Ｆｅ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｃ、フェライト等が好ましい。
【００３０】本発明ではこれらの磁性体から選択して磁
性薄膜を形成する。特に、反強磁性薄膜と隣接していな
い磁性薄膜の異方性磁界Ｈｋ2 が保磁力Ｈｃ2 より大き
い材料を選択することにより実現できる。
【００３１】また、異方性磁界は膜厚を薄くすることに
よっても大きくできる。例えば、ＮｉＦｅを１０オング
ストローム程度の厚さにすると異方性磁界Ｈｋ2 を保磁
力Ｈｃ2 より大きくすることができる。
【００３２】さらに、このような磁気抵抗効果膜は磁性
薄膜の磁化容易軸が印加される信号磁界方向に対して垂
直方向になっていて、印加信号時間方向の保磁力がＨｃ
2 ＜Ｈｋ2 ＜Ｈｒになるように前記磁性薄膜を磁場中に
成膜することにより製造できる。具体的には反強磁性薄
膜と隣り合う軟磁性膜の磁化容易軸とこれと非磁性薄膜
を介して隣り合う磁性薄膜の磁化容易軸方向が直交する
ように成膜中印加磁界を９０度回転させるか、又は磁場
中で基板を９０度回転させることにより実現される。
【００３３】各磁性薄膜の膜厚は、２００オングストロ
ーム以下が望ましい。膜厚を２００オングストローム以
上としても効果は減少しないが、膜厚の増加に伴って効
果が増大することもなく、膜の作製上無駄が多く、不経
済である。一方、磁性薄膜の厚さの下限は特にないが、
３０オングストローム以下は伝導電子の表面散乱の効果
が大きくなり、磁気抵抗変化が小さくなる。また、厚さ
を３０オングストローム以上とすれば、膜厚を均一に保
つことが容易となり、特性も良好となる。また、飽和磁
化の大きさが小さくなりすぎることもない。
【００３４】更に、非磁性薄膜と磁性薄膜の界面にＣｏ
又はＣｏ系合金を挿入することにより、伝導電子の界面
散乱確率が上昇し、より大きな抵抗変化を得ることが可
能である。挿入する膜厚の下限は５オングストロームで
ある。これ以下では、挿入効果が減少すると共に、膜厚
制御も困難となる。挿入する膜厚の上限は特にないが、
３０オングストローム程度が望ましい。これ以上にする
と、磁気抵抗効果素子の動作範囲における出力にヒステ
リシスが現れる。
【００３５】更に、このような磁気抵抗効果膜におい
て、外部磁場を検知する磁性層、すなわち、反強磁性層
と隣接しない磁性層の容易磁化方向に反強磁性薄膜又は
永久磁石薄膜を隣接させることにより、磁区安定化が図
られ、バルクハウゼンジャンプ等の非直線的な出力が回
避される。磁区安定化に用いられる反強磁性薄膜として
は、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ＮｉＯ、ＣｏＯ、Ｆｅ
2 Ｏ3 、ＦｅＯ、ＣｒＯ、ＭｎＯなどが好ましい。ま
た、永久磁石薄膜としては、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＴａ、
ＣｏＣｒＴａＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＮｉＰｔ、Ｃｏ
ＮｉＣｒ、ＣｏＣｒＰｔＳｉ、ＦｅＣｏＣｒなどが好ま
しい。そして、これらの永久磁石薄膜の下地層として、
Ｃｒなどが用いられても良い。
【００３６】非磁性薄膜は、磁性薄膜間の磁気相互作用
を弱める役割を果たす材料であり、その種類に制限はな
く、各種金属ないし半金属非磁性体から適宜選択すれば
よい。
【００３７】金属磁性体としては、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、
Ｐｔ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｍｏ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｈ
ｆ、Ｓｂ、Ｚｒ、Ｇａ、Ｔｉ、Ｓｎ、Ｐｂ等及びこれら
の合金が好ましい。半金属非磁性体としては、Ｓｉ
Ｏ2 、ＳｉＮ、Ａｌ2 Ｏ3 、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＴｉＮな
ど及びこれらに別の元素を添加したものが好ましい。
【００３８】実験結果より非磁性薄膜の厚さは、２０〜
３５オングストロームが望ましい。一般的に膜厚が４０
オングストロームを越えると、非磁性薄膜により抵抗が
決まってしまい、スピンによる散乱効果が相対的に小さ
くなってしまい、その結果、磁気抵抗変化が小さくなっ
てしまう。一方、膜厚が２０オングストローム以下にな
ると、磁性薄膜間の磁気相互作用が大きくなりすぎ、ま
た磁気的な直接接触状態（ピンホール）の発生が避けら
れないので、両磁性薄膜の磁化方向が相異なる状態が生
じにくくなる。
【００３９】磁性又は非磁性薄膜の膜厚は、透過型電子
顕微鏡、走査型電子顕微鏡、オージェ電子分光分析など
により測定することができる。また、薄膜の結晶構造
は、Ｘ線回折や高速電子線回折等により確認することが
できる。
【００４０】本発明の磁気抵抗効果素子において、人工
格子膜の繰り返し積層回数Ｎに特に制限はなく目的とす
る磁気抵抗変化率などに応じて適宜選択すれば良い。
【００４１】なお、最上層の磁性薄膜の表面には、窒化
珪素、酸化珪素、酸化アルミ等の酸化防止膜が設けられ
ても良く、電極引き出しのための金属導電層が設けられ
てもよい。
【００４２】また、磁気抵抗効果素子中に存在する磁性
薄膜の磁気特性を直接測定することはできないので、通
常、下記のようにして測定する。測定すべき磁性薄膜
を、磁性薄膜の合計厚さが５００〜１０００オングスト
ローム程度になるまで非磁性薄膜と交互に成膜して測定
用サンプルを作製し、これについて磁気特性を測定す
る。この場合、磁性薄膜の厚さ、非磁性薄膜の厚さ及び
非磁性薄膜の組成は、磁気抵抗効果素子におけるものと
同じにする。
【００４３】
【作用】本発明の磁気抵抗効果膜では、一方の軟磁性薄
膜に隣接して反強磁性薄膜が形成されていて、交換バイ
アス力が働いていることが必須である。その理由は、本
発明の原理が隣り合った磁性薄膜の磁化の向きが互いに
逆向きに向いたとき、最大の抵抗を示すからである。
【００４４】図３は本発明の磁気抵抗効果膜の作動原理
を説明するＢ−Ｈ曲線である。
【００４５】すなわち、本発明では図３に示すごとく外
部磁場Ｈが磁性薄膜の異方性磁界Ｈｋ2 と一方の磁性薄
膜の抗磁力Ｈｒの間であるとき、すなわち、Ｈｋ2 ＜Ｈ
＜Ｈｒであるとき、隣り合った磁性薄膜の磁化の方向が
互いに逆向きになり、抵抗が増大する。
【００４６】図２は本発明の磁気抵抗効果膜を使用した
磁気抵抗センサーの概略構成を説明する展開斜視図であ
る。
【００４７】図２の磁気抵抗センサーは基板４上に形成
された人工格子膜７からなり、基板４上に形成された反
強磁性薄膜５の上に、非磁性薄膜１を介した磁性薄膜
２、３間の磁化容易方向を直交させ、磁気記録媒体８か
ら放出される信号磁界が磁性薄膜２の磁化容易方向に対
し垂直となるように設定する。
【００４８】このとき、磁性薄膜３は隣接する反強磁性
薄膜５により一方向異方性が付与されている。そして、
磁性薄膜２の磁化方向が、磁気記録媒体８の信号磁界の
大きさに応答して回転することにより、抵抗が変化し磁
場を検知する。
【００４９】ここで、外部磁場、保磁力及び磁化の方向
の関係を説明する。
【００５０】図３に示すように、交換バイアスされた軟
磁性薄膜の抗磁力をＨｒ、他方の軟磁性薄膜の保磁力を
Ｈｃ2 、異方性磁界をＨｋ2 とする（０＜Ｈｋ2 ＜Ｈ
ｒ）。最初、外部磁場ＨをＨ＜−Ｈｋ2 となるように印
加しておく（領域（Ａ））。このとき、磁性薄膜２、３
の磁化方向は、Ｈと同じ−（負）方向に向いている。次
に外部磁場を弱めていくと、−Ｈｋ2 ＜Ｈ＜Ｈｋ2 （領
域（Ｂ））において磁性薄膜２の磁化は＋方向に回転
し、Ｈｋ2 ＜Ｈ＜Ｈｒの領域（Ｃ）では、磁性薄膜２、
３の磁化方向は互いに逆向きになる。更に外部磁場を大
きくしたＨｒ＜Ｈの領域（Ｄ）では、磁性薄膜３の磁化
も反転し、磁性薄膜２、３の磁化方向は＋方向に揃って
向く。
【００５１】図４は本発明の磁気抵抗効果膜の作動原理
を説明するＲ−Ｈ曲線である。
【００５２】図４は縦軸に膜の抵抗Ｒ、横軸に磁界の強
さＨを示す。図４に示すように、この膜の抵抗は磁性薄
膜２、３の相対的な磁化方向によって変化し、領域
（Ｃ）で最大の値（Ｒmax ）をとるようになる。
【００５３】また、本発明は、基板上に非磁性薄膜を介
して積層した複数の磁性薄膜からなり、非磁性薄膜を介
して隣り合う一方の軟磁性薄膜に反強磁性薄膜が隣接し
て設けてあり、この反強磁性薄膜のバイアス磁界をＨ
ｒ、他方の軟磁性薄膜の保磁力をＨｃ2 としたとき、Ｈ
ｃ2 ＜Ｈｒであることを特徴とする磁気抵抗効果膜であ
る。
【００５４】本発明の反強磁性薄膜に用いる反強磁性体
は、Ｎｉ酸化膜上にＮｉx Ｃｏ1-x酸化膜（ｘ＝０〜
０．９）を１から３０オングストローム積層した２層膜
構造を有する。または、Ｎｉ酸化膜上にＮｉx Ｃｏ1-x
酸化膜をｘ＝０から０．９の範囲で組成変化させ１から
３０オングストローム積層した多層膜構造を有する。
【００５５】これにより、従来用いられていたＦｅＭｎ
反強磁性材料に比較して耐食性が著しく向上すると共
に、Ｎｉ酸化膜単層を用いた場合と比較して交換結合膜
の保磁力が著しく低下し、磁気抵抗効果素子の出力のヒ
ステリシスが著しく改善される。
【００５６】Ｎｉ酸化膜の膜厚は、１０００オングスト
ローム以下とすることが望ましい。これ以上の膜厚とし
ても効果が減少することはないが、磁気抵抗効果素子に
おける読み取り精度の観点から、膜厚が増加することに
より精度が低下することにつながる。一方、Ｎｉ酸化膜
の厚さの下限は、反強磁性層の結晶性が隣接する磁性層
への交換結合磁界の大きさに大きく影響するため、結晶
性が良好となる１００オングストローム以上とすること
が好ましい。また、基板温度を室温から３００℃として
成膜することにより、結晶性が改善されバイアス磁界が
上昇する。成膜は、蒸着法、スパッタリング法、分子線
エピタキシー法（ＭＢＥ）等の方法で行う。また、基板
としては、ガラス、Ｓｉ、ＭｇＯ、Ａｌ2 Ｏ3 、ＧａＡ
ｓ、フェライト、ＣａＴｉ2 Ｏ3 、ＢａＴｉ2 Ｏ3 、Ａ
ｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ等を用いることができる。
【００５７】本発明では、反強磁性薄膜と磁性薄膜との
間に３から３０オングストロームのＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ又
はこれらの合金層を挿入することにより、磁性膜の酸化
が抑制され、熱処理をしたときの交換結合磁界の低下さ
らには抵抗変化率の低下が著しく改善される。
【００５８】本発明では、反強磁性薄膜の表面粗さを２
から３０オングストロームとすることにより、その上に
積層する磁性層の磁区構造が変化し、交換結合膜におけ
る保磁力が低下する。
【００５９】本発明の磁性薄膜に用いる磁性体の種類
は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＦｅＣｏ、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅ
Ｃｏ又はこれらの合金が好ましい。これにより、非磁性
層／磁性層界面での伝導電子の散乱の効果が大きく現
れ、より大きな抵抗変化が得られる。
【００６０】各磁性薄膜の膜厚は、１５０オングストロ
ーム以下が望ましい。膜厚を１５０オングストローム以
上とすると、膜厚の増加に伴って電子散乱に寄与しない
領域が増加し、巨大磁気抵抗効果が小さくなってしま
う。一方、磁性薄膜の厚さの下限は特にないが、２０オ
ングストローム以下は、伝導電子の表面散乱の効果が大
きくなり、磁気抵抗変化が小さくなる。また、厚さを２
０オングストローム以上とすれば、膜厚を均一に保つこ
とが容易となり、特性も良好となる。また、飽和磁化の
大きさが小さくなりすぎることもない。
【００６１】また、反強磁性薄膜に隣接する磁性薄膜の
保磁力は、基板温度を室温から３００℃として反強磁性
薄膜と連続して成膜することにより小さくすることが可
能である。
【００６２】さらに、磁性薄膜／非磁性薄膜界面にＣ
ｏ、ＦｅＣｏ、ＮｉＣｏ又はＮｉＦｅＣｏを挿入するこ
とにより、伝導電子の界面散乱確率が上昇し、より大き
な抵抗変化を得ることが可能である。挿入する膜厚の下
限は１オングストロームである。これ以下では、挿入効
果が減少すると共に、膜厚制御も困難となる。挿入膜厚
の上限は特にないが、３０オングストローム程度が望ま
しい。これ以上にすると、磁気抵抗効果素子の動作範囲
における出力にヒステリシスが現れる。
【００６３】非磁性薄膜は、磁性薄膜間の磁気相互作用
を弱める役割を果す材料であり、高い磁気抵抗変化と優
れた耐熱性を得るためにＣｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｕ、Ｒｅ
又はこれらの合金が好ましい。
【００６４】また、本発明における酸化物反強磁性薄膜
を用いたスピンバルブ膜では、非磁性層厚に対して磁性
層間の相互作用が変化するため、非磁性層厚８から１２
オングストローム付近で２つの磁性層が反強磁性的に結
合し、ゼロ磁場前後で高い抵抗変化が得られる。
【００６５】本発明の磁気抵抗効果素子において、反強
磁性薄膜の比抵抗値が大きく、積層する効果が損なわれ
るため、反強磁性層／磁性層／非磁性層／磁性層／非磁
性層／磁性層／反強磁性層とする構造に置き換えられる
のが好ましい。
【００６６】続いて、本発明の磁気抵抗効果素子の前記
課題を解決するための手段は、反強磁性層／第１の強磁
性層／非磁性層／第２の強磁性層からなる磁気抵抗効果
素子、又は反強磁性層／第１の強磁性層／Ｃｏ層／非磁
性層／Ｃｏ層／第２の強磁性層からなる磁気抵抗効果素
子において、反強磁性層がＮｉ酸化物／Ｃｏ酸化物の２
層膜からなり、かつ、Ｎｉ酸化物膜厚が１０ｎｍ以上で
あり、なおかつ、Ｃｏ酸化物膜厚が０．３から３．０ｎ
ｍとすることによる。反強磁性層がＮｉ酸化物単層より
もＮｉ酸化物／Ｃｏ酸化物２層膜の方が良いのは、Ｃｏ
酸化物層の付与によりこれに隣接する第１の磁性層の保
磁力が低下し、反強磁性層から固定磁性層に付与される
交換結合磁界が固定磁性層保磁力を上回り、磁気抵抗効
果素子のＲ−Ｈ曲線上のヒステリシスが低減すると同時
にＭＲ比が増大するためである。この際、Ｎｉ酸化物中
のＮｉ原子数／（Ｎｉ原子数＋Ｏ原子数）が０．３〜
０．７であること、またＣｏ酸化物中のＣｏ原子数／
（Ｃｏ原子数＋Ｏ原子数）が０．３〜０．７であること
が望ましい。これは、Ｎｉ酸化物及びＣｏ酸化物が反強
磁性を示し、第１の磁性層に交換異方性を付与できる範
囲がこの範囲であるためである。さらには、Ｃｏ酸化物
層がスピネル構造であることが望ましい。これは、Ｃｏ
酸化物層がスピネル構造のときに反強磁性層から第１の
磁性層により有効に交換異方性を付与することができた
という実験結果によるものである。Ｎｉ酸化物／Ｃｏ酸
化物２層膜の表面粗さは、１０ｎｍ以下であることが望
ましい。これは、表面粗さが１０ｎｍ以上では第１の強
磁性層の保磁力増大により磁気抵抗効果素子のヒステリ
シスが増大するためである。第１及び第２強磁性層は、
ＮｉＦｅ又はＮｉＦｅＣｏを主成分とする材料からなる
ことが望ましい。さらには、第１の強磁性層がＣｏを主
成分とする材料、第２の強磁性層がＮｉＦｅ又はＮｉＦ
ｅＣｏを主成分とする材料を用いることもできる。非磁
性層にはＰｄ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｉｎ、Ｂ、Ｎｂ、Ｈ
ｆ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｇａ、Ｚｒ、Ｉｒ、
Ａｕ、Ａｇを添加することにより耐食性が向上する。非
磁性層にはＣｕ、Ａｇ又はＡｕからなるグループからな
る材料を用いることが望ましい。これは、Ｃｕ、Ａｇ又
はＡｕを用いたときに高いＭＲ比が得られるためであ
る。非磁性層にＡｇ添加Ｃｕ又はＲｅ添加Ｃｕを主成分
とする材料を用いることにより耐熱性が改善される。こ
れは、Ｃｕに非固溶のＡｇ又はＲｅが粒界に集まり、磁
性層のＣｕ層への粒界拡散を防ぐためである。強磁性層
膜厚は１〜１０ｎｍ、素子高さは０．１〜１μｍ、非磁
性層膜厚は２〜３ｎｍ、反強磁性層膜厚は１０〜７０ｎ
ｍであることが望ましい。これは、強磁性層膜厚を１０
ｎｍ以下とすることにより第１と第２の強磁性層間の静
磁結合を弱め、Ｒ−Ｈ曲線上のクロスポイント位置を改
善することができるからである。ただし、１ｎｍ以下で
は第１及び第２強磁性層の磁化方向が平行な場合と反平
行な場合とでの平均自由行程の差が減少するために、十
分なＭＲ比を得ることが難しくなる。成膜中印加磁界を
回転させることにより前記非磁性薄膜を介して隣り合う
磁性薄膜の磁化容易軸方向のなす角が７０度から９０度
の範囲にあることが望ましい。これは第２の磁性層の磁
化が困難軸に近い方向を向いているときに磁化反転が磁
化回転モード主導型になるために、第２の強磁性層の保
磁力を低減することができ、ヘッドとしたときのバルク
ハウゼンノイズの発生を低減できるためである。
【００６７】
【発明の実施の形態】まず、本発明の磁気抵抗効果膜に
ついて図面を参照して説明する。
【００６８】図１は、本発明の磁気抵抗効果膜を使用し
た磁気抵抗センサーの概略構成を説明する断面図であ
る。
【００６９】上述したように、磁気抵抗センサーは、基
板４上に形成された人工格子膜７からなり、人工格子膜
７は、反強磁性薄膜５を形成した基板４上に磁性薄膜
２，３を有し、これらの隣接する磁性薄膜２，３の間に
非磁性薄膜１を有する。また、磁性薄膜２には反強磁性
薄膜又は永久磁石薄膜６が隣接して積層されている。
【００７０】詳細な説明は、実施例の項で行う。
【００７１】次に、本発明の磁気抵抗効果膜及びその製
造方法については、詳細な説明を具体的な実験結果によ
り請求項で示した材料について全て実施例の項で行う。
【００７２】続いて、本発明の磁気抵抗効果素子につい
て図面を参照して説明する。
【００７３】本発明を適用したシールド型素子として
は、図２５及び図２６のような形のものを用いることが
できる。
【００７４】図２５のタイプでは基板１１上に下シール
ド層１２、下ギャップ層１３及び磁気抵抗効果素子１６
を積層させる。その上にギャップ規定絶縁層１７を積層
させることもある。シールド層１２は、適当な大きさに
ＰＲ工程によりパターン化されることが多い。磁気抵抗
効果素子１６は、ＰＲ工程により適当な大きさ形状にパ
ターン化されており、その端部に接するように縦バイア
ス層１４及び下電極層１５が順次積層されている。その
上に上ギャップ層１８、上シールド層１９が、順次積層
されている。
【００７５】図２６のタイプでは基板１１上に下シール
ド層１２、下ギャップ層１３及び磁気抵抗効果素子１６
を積層させる。下シールド層１２は、適当な大きさにＰ
Ｒ工程によりパターン化されることが多い。磁気抵抗効
果素子１６は、ＰＲ工程により適当な大きさ形状にパタ
ーン化されており、その上部に一部重なるように縦バイ
アス層１４及び下電極層１５が順次積層されている。そ
の上に上ギャップ層１８、上シールド層１９が順次積層
されている。
【００７６】図２５及び図２６のタイプの、下シールド
層としては、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒ系合金、ＦｅＡｌＳ
ｉ、窒化鉄系材料等を用いることができ、膜厚は０．５
〜１０μｍの範囲で適用可能である。下ギャップは、ア
ルミナ以外にも、ＳｉＯ2 、窒化アルミニウム、窒化シ
リコン等が適用可能である。０．０３〜０．２０μｍ範
囲での使用が望ましい。下電極としては、Ｚｒ、Ｔａ、
Ｍｏからなる単体、合金又は混合物が望ましい。膜厚範
囲は０．０１〜０．１０μｍがよい。縦バイアス層とし
ては、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒ、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＴ
ａ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、Ｎｉ酸化物、ＮｉＣｏ酸化物
等を用いることができる。ギャップ規定絶縁層として
は、アルミナ、ＳｉＯ2 、窒化アルミニウム、窒化シリ
コン等が適用可能である。０．００５〜０．０５μｍ範
囲での使用が望ましい。上ギャップは、アルミナ、Ｓｉ
Ｏ2 、窒化アルミニウム、窒化シリコン等が適用可能で
ある。０．０３〜０．２０μｍ範囲での使用が望まし
い。
【００７７】図２７及び図２８は、本発明に用いた磁気
抵抗効果素子の膜構成の概念図である。図２７の例は、
下地層２１上にＮｉ酸化物層２２、Ｃｏ酸化物層２３、
第１強磁性層２４、第１ＭＲエンハンス層２５、非磁性
層２６、第２ＭＲエンハンス層２７、第２強磁性層２８
及び保護層２９を順次積層した構造であり、図２８の例
は、下地層２１上に第２強磁性層２８、第２ＭＲエンハ
ンス層２７、非磁性層２６、第１ＭＲエンハンス層２
５、第１強磁性層２４、Ｃｏ酸化物層２３、Ｎｉ酸化物
層２２、および保護層２９を順次積層させた構造であ
る。
【００７８】この際、第１強磁性層としてはＮｉＦｅ、
ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＺｒ系材料、ＦｅＣｏＢ、センダス
ト、窒化鉄系材料、ＦｅＣｏ等を用いることができる。
膜厚は１〜１０ｎｍ程度が望ましい。第１ＭＲエンハン
ス層としてはＣｏ、ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ等を用いる
ことができる。膜厚は０．５〜２ｎｍ程度が望ましい。
第１ＭＲエンハンス層を用いない場合は、用いた場合に
比べて若干ＭＲ比が低下するが、用いない分だけ作製に
要する行程数は低減する。非磁性層としてはＣｕ、Ｃｕ
に１〜２０ａｔ％程度のＡｇを添加した材料、Ｃｕに１
〜２０ａｔ％程度のＲｅを添加した材料を用いることが
できる。膜厚は、２〜３ｎｍが望ましい。第２ＭＲエン
ハンス層としてはＣｏ、ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ等を用
いることができる。膜厚は、０．５〜２ｎｍ程度が望ま
しい。第２ＭＲエンハンス層を用いない場合は、用いた
場合に比べて若干ＭＲ比が低下するが、用いない分だけ
作製に要する行程数は低減する。第２強磁性層としては
ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＺｒ系材料、ＦｅＣｏ
Ｂ、センダスト、窒化鉄系材料、ＦｅＣｏ等を用いるこ
とができる。膜厚は、１〜１０ｎｍ程度が望ましい。第
１又は第２磁性層がＮｉＦｅ又はＮｉＦｅＣｏをベース
にした材料の場合には、下地層をＴａ、Ｈｆ、Ｚｒ等ｆ
ｃｃ構造を有する材料にすることにより、第１又は第２
強磁性層及び非磁性層の結晶性を良好にし、ＭＲ比を向
上させることができる。保護層としては、Ａｌ、Ｓｉ、
Ｔａ、Ｔｉからなるグループの酸化物又は窒化物、Ｃ
ｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｉｒ、Ｓｉ、Ｐ
ｔ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｌ、Ｃからなるグループ、又はそれ
らの混合物を用いることができる。用いることにより耐
食性は向上するが、用いない場合は逆に製造行程数が低
減し生産性が向上する。
【００７９】
【実施例】まず、本発明の磁気抵抗効果膜の２つの実施
例について説明する。
【００８０】（実施例１）図１において、基板としてガ
ラス基板４を用い、真空装置の中に入れ、１０-7Ｔｏｒ
ｒ台まで真空引きを行う。基板温度を室温に保ち、下地
層を１００オングストローム、ＮｉＭｎ薄膜を２００オ
ングストロームの厚さで形成し続いてＮｉＦｅを形成す
る。
【００８１】上記のように室温で交換結合膜を形成後、
２７０℃まで基板温度を上昇させ、１０時間程度保持す
る。基板温度を再び室温に戻し、非磁性層及び磁性層を
形成し磁気抵抗効果膜とする。
【００８２】成膜は具体的には、ガラス基板両脇にＮｄ
ＦｅＢ磁石を配置し、ガラス基板と平行に４００ Ｏｅ
程度の外部磁場が印加されているような状態で行った。
この試料のＢ−Ｈ曲線を測定すると、成膜中磁場印加方
向が人工格子ＮｉＦｅ層の磁化容易軸となる。
【００８３】そして、以下に示す人工格子膜は、約２．
２〜３．５オングストローム／秒の成膜速度で成膜を行
った。
【００８４】なお、例えばＺｒ（１００）／ＮｉＭｎ
（２００）／ＮｉＦｅ（６０）／Ｃｕ（２５）／ＮｉＦ
ｅ（６０）と表示されている場合、基板上にＺｒ薄膜を
１００オングストローム、ＮｉＭｎ薄膜を２００オング
ストローム積層した後、６０オングストローム厚のＮｉ
８０％−Ｆｅ２０％の合金薄膜、２５オングストローム
厚のＣｕ薄膜、６０オングストローム厚のＮｉ８０％−
Ｆｅ２０％の薄膜を順次成膜することを意味する。
【００８５】磁化の測定は、振動試料型磁力計により行
った。抵抗測定は、試料から１．０×１０ｍｍ2 の形状
のサンプルを作製し、外部磁界を面内に電流と垂直方向
になるようにかけながら、−５００〜５００ Ｏｅまで
変化させたときの抵抗計４端子法により測定し、その抵
抗から磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒを求めた。抵抗変化率Δ
Ｒ／Ｒは、最大抵抗値をＲmax 、最小抵抗値をＲmin と
し、下記の数１式により計算した。
【００８６】
【数１】 作製した人工格子は １．ｇｌａｓｓ／Ｔｉ（１００）／ＮｉＭｎ（２００）
／ＮｉＦｅ（６０）／Ｃｕ（２５）／ＮｉＦｅ（６０） ２．ｇｌａｓｓ／Ｈｆ（１００）／ＮｉＭｎ（２００）
／ＮｉＦｅ（６０）／Ｃｕ（２５）／ＮｉＦｅ（６０） ３．ｇｌａｓｓ／Ｚｒ（１００）／ＮｉＭｎ（２００）
／ＮｉＦｅ（６０）／Ｃｕ（２５）／ＮｉＦｅ（６０） ４．ｇｌａｓｓ／Ｙ（１００）／ＮｉＭｎ（２００）／
ＮｉＦｅ（６０）／Ｃｕ（２５）／ＮｉＦｅ（６０） ５．ｇｌａｓｓ／Ｃｒ（１００）／ＮｉＭｎ（２００）
／ＮｉＦｅ（６０）／Ｃｕ（２５）／ＮｉＦｅ（６０） ６．ｇｌａｓｓ／Ｔａ（１００）／ＮｉＭｎ（２００）
／ＮｉＦｅ（６０）／Ｃｕ（２５）／ＮｉＦｅ（６０） ７．ｇｌａｓｓ／Ｔｉ（１００）／ＮｉＭｎＣｒ（２０
０）／ＮｉＦｅ（６０）／Ｃｕ（２５）／ＮｉＦｅ（６
０） ８．ｇｌａｓｓ／ＺｒＨｆ（１００）／ＮｉＭｎ（２０
０）／ＮｉＦｅ（６０）／Ｃｕ（２５）／ＮｉＦｅ（６
０） ９．ｇｌａｓｓ／Ｈｆ（１００）／ＮｉＭｎＣｒ（２０
０）／ＮｉＦｅ（６０）／Ｃｕ（２５）／ＮｉＦｅ（６
０） 10．ｇｌａｓｓ／Ｚｒ（１００）／ＮｉＭｎＣｒ（２０
０）／ＮｉＦｅ（６０）／Ｃｕ（２５）／ＮｉＦｅ（６
０） 11．ｇｌａｓｓ／Ｙ（１００）／ＮｉＭｎＣｒ（２０
０）／ＮｉＦｅ（６０）／Ｃｕ（２５）／ＮｉＦｅ（６
０） 12．ｇｌａｓｓ／Ｃｒ（１００）／ＮｉＭｎＣｒ（２０
０）／ＮｉＦｅ（６０）／Ｃｕ（２５）／ＮｉＦｅ（６
０） 13．ｇｌａｓｓ／Ｔａ（１００）／ＮｉＭｎＣｒ（２０
０）／ＮｉＦｅ（６０）／Ｃｕ（２５）／ＮｉＦｅ（６
０） 14．ｇｌａｓｓ／ＺｒＨｆ（１００）／ＮｉＭｎＣｒ
（２００）／ＮｉＦｅ（６０）／Ｃｕ（２５）／ＮｉＦ
ｅ（６０） である。下地層をＴｉ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｙ、Ｃｒ、Ｔａ、
ＺｒＨｆとすることにより、２．８、３．２、３．０、
２．５、２．４、２．６、３．３％の抵抗変化が得ら
れ、ｆｃｔ構造へ格子変態させるのに必要な時間は２７
０℃の熱処理温度に対して、それぞれ、１２、８、１
０、１５、１６、１４時間であった。ＮｉＭｎにＣ（炭
素）を５％添加することにより、格子変態に要する時間
が２７０℃の熱処理温度に対して、２〜６時間に減少し
た。また、ＮｉＭｎにＣｒを添加することにより耐食性
が著しく向上し、その寿命は室温で１５年程度と見積も
られた。更に、磁性層（ＮｉＦｅ）／非磁性層（Ｃｕ）
界面にＣｏを挿入することにより、４．５％程度の抵抗
変化率が得られた。この人工格子膜（Ｎｏ．１）のＢ−
Ｈ曲線およびＭ−Ｒ曲線はそれぞれ図５、６のようにな
る。
【００８７】図５は縦軸にＭ／Ｍｓ（磁化／飽和磁化）
を、横軸にＨ（磁界の強さ）を示す本発明の磁気抵抗効
果膜のＢ−Ｈ曲線である。図６は縦軸にＭＲ（抵抗変化
率）を、横軸にＨ（磁界の強さ）を示す本発明の磁気抵
抗効果膜のＭ−Ｒ曲線である。
【００８８】これらの人工格子膜をＰＲ（フォトグラフ
ィー）工程により１〜３μｍ×２μｍにパターニング
し、ＣｏＰｔＣｒ膜で単磁区化することにより、ノイズ
が小さく、ゼロ磁場前後で直線的なＲＨ曲線を描いた。
【００８９】（実施例２）基板としてガラス基板４を用
い、真空装置の中に入れ、１０-7Ｔｏｒｒ台まで真空引
きを行う。基板温度を室温に保ち、ＮｉＯを３００オン
グストローム、ＣｏＯ薄膜を１０〜４０オングストロー
ムの厚さで形成し、続いて磁性層、非磁性層及び磁性層
を成膜する。
【００９０】成膜は具体的には、ガラス基板両脇にＮｄ
ＦｅＢ磁石を配置し、ガラス基板と平行に４００ Ｏｅ
程度の外部磁場が印加されているような状態で行った。
この試料のＢ−Ｈ曲線を測定すると、成膜中磁場印加方
向が人工格子ＮｉＦｅ層の磁化容易軸となる。
【００９１】そして、以下に示す人工格子膜は、約２．
２〜３．５オングストローム／秒の成膜速度で成膜を行
った。
【００９２】なお、例えばＮｉＯ（３００）／ＣｏＯ
（１０）／ＮｉＦｅ（１００）／Ｃｕ（２５）／ＮｉＦ
ｅ（１００）と表示されている場合、基板上にＮｉＯ薄
膜を３００オングストローム、ＣｏＯ薄膜を１０オング
ストローム積層して反強磁性層を形成した後、１００オ
ングストロームのＮｉ８０％−Ｆｅ２０％の合金薄膜、
２５オングストローム厚のＣｕ薄膜、１００オングスト
ローム厚のＮｉ８０％−Ｆｅ２０％の薄膜を順次成膜す
ることを意味する。
【００９３】磁化の測定は、実施例１と同様に実施し、
抵抗計化率ΔＲ／Ｒ、最大抵抗値をＲmax 、最小抵抗値
をＲmin を数１の式により計算した。
【００９４】作製した人工格子は １．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯ（３００）／ＣｏＯ（１０）／
ＮｉＦｅ（１００）／Ｃｕ（２５）／ＮｉＦｅ（１０
０） ２．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯ（３００）／ＣｏＯ（２０）／
ＮｉＦｅ（１００）／Ｃｕ（２５）／ＮｉＦｅ（１０
０） ３．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯ（３００）／ＣｏＯ（４０）／
ＮｉＦｅ（１００）／Ｃｕ（２５）／ＮｉＦｅ（１０
０） ４．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯ（３００）／ＣｏＯ（１０）／
ＮｉＦｅ（９０）／Ｃｏ（１０）／Ｃｕ（２５）／Ｃｏ
（１０）／ＮｉＦｅ（１００） である。非磁性層厚を２５オングストロームとすること
により３．８％程度の抵抗変化率が得られ、磁性層（Ｎ
ｉＦｅ）非磁性層（Ｃｕ）界面にＣｏを挿入することに
より、６％の抵抗変化率が得られた。また、ＣｏＯ膜厚
を２０オングストロームとすることにより、１５０Ｏｅ
程度の交換結合磁界が得られた。この人工格子膜（Ｎ
ｏ．１）のＢ−Ｈ曲線およびＭ−Ｒ曲線はそれぞれ図
７、８のようになる。また、これらの人工格子膜をＰＲ
工程により１〜２μｍ×２μｍにパターニングし、Ｃｏ
ＰｔＣｒ膜で単磁区化することにより、ヒステリシスが
小さく、バルクハウゼンノイズのないＲ−Ｈ曲線を描い
た。
【００９５】図７は縦軸にＭ／Ｍｓ（磁化／飽和磁化）
を、横軸にＨ（磁界の強さ）を示す本発明の磁気抵抗効
果膜のＢ−Ｈ曲線である。図８は縦軸にＭＲ（抵抗変化
率）を、横軸にＨ（磁界の強さ）を示す本発明の磁気抵
抗効果膜のＭ−Ｒ曲線である。
【００９６】次に、本発明の磁気抵抗効果膜及びその製
造方法の実施例について説明する。
【００９７】基板としてガラス基板４を用い真空装置の
中に入れ、１０-7Ｔｏｒｒ台まで真空引きを行う。基板
温度を室温〜３００℃に保ち、Ｎｉ酸化膜を１００〜６
００オングストローム、Ｃｏ酸化膜又はＮｉＣｏ酸化膜
又はＮｉＣｏ酸化多層膜を１から４０オングストローム
の厚さで形成し、続いて磁性層（ＮｉＦｅ、Ｃｏ、Ｆｅ
Ｃｏ、ＮｉＣｏ、ＮｉＦｅＣｏ）を成膜する。
【００９８】上記のように室温〜３００℃で交換結合膜
を形成後、基板温度を室温に戻し、非磁性層及び磁性層
を形成し磁気抵抗効果膜とする。
【００９９】そして、以下に示す人工格子膜は、酸化物
反強磁性膜については１．０〜１．４オングストローム
／秒、磁性薄膜及び非磁性薄膜については約２．２〜
３．５オングストローム／秒の成膜速度で成膜を行っ
た。
【０１００】なお、例えばＮｉＯx （３００）／ＣｏＯ
y （１０）／ＮｉＦｅ（６０）／Ｃｕ（２５）／ＮｉＦ
ｅ（６０）と表示されている場合、基板上にＮｉＯx 薄
膜を３００オングストローム、ＣｏＯy 薄膜を１０オン
グストローム積層して反強磁性層を形成した後、６０オ
ングストロームのＮｉ８０％−Ｆｅ２０％の合金薄膜、
２５オングストローム厚のＣｕ薄膜、６０オングストロ
ーム厚のＮｉ８０％−Ｆｅ２０％薄膜を順次成膜するこ
とを意味する。
【０１０１】作製したスピンバルブ膜を以下に示す。
【０１０２】１．非磁性層Ｃｕ （ａ）ＮｉＯx ／ＣｏＯy 系サンプル ｉ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／ＣｏＯ
y （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃｕ（８
〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｂ）ＮｉＯx ／ＮｉＣｏＯy 系サンプル ｉ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ii．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） iii.ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） iv．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ｖ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｃ）ＮｉＯx ／ＮｉＣｏＯy 多層膜系サンプル ｉ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃｕ（８〜４０）
／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ii．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃｕ（８〜４０）
／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） iii.ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃｕ（８〜４０）
／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） iv．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃｕ（８〜４０）
／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ｖ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0. 9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃｕ（８〜４０）
／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） vi．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃｕ（８〜４０）
／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ２．磁性ピンニング層Ｃｏ （ａ）ＮｉＯx ／ＣｏＯy 系サンプル ｉ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／ＣｏＯ
y （１〜４０）／Ｃｏ（２０〜１５０）／Ｃｕ（８〜４
０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｂ）ＮｉＯx ／ＮｉＣｏＯy 系サンプル ｉ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy （１〜４０）／Ｃｏ（２０〜１５０）
／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ii．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （１〜４０）／Ｃｏ（２０〜１５０）
／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） iii.ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （１〜４０）／Ｃｏ（２０〜１５０）
／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） iv．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （１〜４０）／Ｃｏ（２０〜１５０）
／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ｖ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （１〜４０）／Ｃｏ（２０〜１５０）
／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｃ）ＮｉＯx ／ＮｉＣｏＯy 多層膜系サンプル ｉ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy
（３）／Ｃｏ（２０〜１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／Ｎ
ｉＦｅ（２０〜１５０） ii．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／Ｃｏ（２０〜１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／Ｎ
ｉＦｅ（２０〜１５０） iii.ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／Ｃｏ（２０〜１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／Ｎ
ｉＦｅ（２０〜１５０） iv．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／Ｃｏ（２０〜１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／Ｎ
ｉＦｅ（２０〜１５０） ｖ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／Ｃｏ（２０〜１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／Ｎ
ｉＦｅ（２０〜１５０） vi．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／Ｃｏ（２０〜１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／Ｎ
ｉＦｅ（２０〜１５０） ３．非磁性層Ａｕ （ａ）ＮｉＯx ／ＣｏＯy 系サンプル ｉ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／ＣｏＯ
y （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ａｕ（８
〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｂ）ＮｉＯx ／ＮｉＣｏＯy 系サンプル ｉ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ａｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ii．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ａｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） iii.ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ａｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） iv．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ａｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ｖ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ａｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｃ）ＮｉＯx ／ＮｉＣｏＯy 多層膜系サンプル ｉ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ａｕ（８〜４０）
／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ii．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ａｕ（８〜４０）
／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） iii.ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ａｕ（８〜４０）
／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） iv．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ａｕ（８〜４０）
／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ｖ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ａｕ（８〜４０）
／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） vi．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ａｕ（８〜４０）
／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ４．非磁性層Ａｇ （ａ）ＮｉＯx ／ＣｏＯy 系サンプル ｉ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／ＣｏＯ
y （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ａｇ（８
〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｂ）ＮｉＯx ／ＮｉＣｏＯy 系サンプル ｉ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ａｇ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ii．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ａｇ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） iii.ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ａｇ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） iv．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ａｇ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ｖ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ａｇ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｃ）ＮｉＯx ／ＮｉＣｏＯy 多層膜系サンプル ｉ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ａｇ（８〜４０）
／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ii．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ａｇ（８〜４０）
／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） iii.ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ａｇ（８〜４０）
／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） iv．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ａｇ（８〜４０）
／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ｖ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ａｇ（８〜４０）
／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） vi．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ａｇ（８〜４０）
／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ５．非磁性層Ｒｕ （ａ）ＮｉＯx ／ＣｏＯy 系サンプル ｉ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／ＣｏＯ
y （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｒｕ（８
〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｂ）ＮｉＯx ／ＮｉＣｏＯy 系サンプル ｉ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ｒｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ii．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ｒｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） iii.ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ｒｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） iv．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ｒｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ｖ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ｒｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｃ）ＮｉＯx ／ＮｉＣｏＯy 多層膜系サンプル ｉ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｒｕ（８〜４０）
／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ii．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｒｕ（８〜４０）
／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） iii.ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｒｕ（８〜４０）
／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） iv．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｒｕ（８〜４０）
／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ｖ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｒｕ（８〜４０）
／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） vi．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｒｕ（８〜４０）
／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ６．非磁性層Ｒｅ （ａ）ＮｉＯx ／ＣｏＯy 系サンプル ｉ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／ＣｏＯ
y （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｒｅ（８
〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｂ）ＮｉＯx ／ＮｉＣｏＯy 系サンプル ｉ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ｒｅ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ii．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ｒｅ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） iii.ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ｒｅ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） iv．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ｒｅ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ｖ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ｒｅ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｃ）ＮｉＯx ／ＮｉＣｏＯy 多層膜系サンプル ｉ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｒｅ（８〜４０）
／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ii．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｒｅ（８〜４０）
／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） iii.ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｒｅ（８〜４０）
／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） iv．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｒｅ（８〜４０）
／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ｖ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｒｅ（８〜４０）
／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） vi．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｒｅ（８〜４０）
／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ７．非磁性層Ｃｕ1-x Ａｇx （ａ）ＮｉＯx ／ＣｏＯy 系サンプル ｉ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／ＣｏＯ
y （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃｕ1-x
Ａｇx （８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｂ）ＮｉＯx ／ＮｉＣｏＯy 系サンプル ｉ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ｃｕ1-x Ａｇx （８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０） ii．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ｃｕ1-x Ａｇx （８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０） iii.ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ｃｕ1-x Ａｇx （８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０） iv．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ｃｕ1-x Ａｇx （８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０） ｖ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ｃｕ1-x Ａｇx （８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０） （ｃ）ＮｉＯx ／ＮｉＣｏＯy 多層膜系サンプル ｉ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃｕ1-x Ａｇ
x （８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ii．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃｕ1-x Ａｇ
x （８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） iii.ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃｕ1-x Ａｇ
x （８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） iv．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃｕ1-x Ａｇ
x （８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ｖ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃｕ1-x Ａｇ
x （８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） vi．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃｕ1-x Ａｇ
x （８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ８．非磁性層Ｃｕ1-x Ｒｅx （ａ）ＮｉＯx ／ＣｏＯy 系サンプル ｉ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／ＣｏＯ
y （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃｕ1-x
Ｒｅx （８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｂ）ＮｉＯx ／ＮｉＣｏＯy 系サンプル ｉ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ｃｕ1-x Ｒｅx （８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０） ii．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ｃｕ1-x Ｒｅx （８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０） iii.ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ｃｕ1-x Ｒｅx （８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０） iv．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ｃｕ1-x Ｒｅx （８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０） ｖ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ｃｕ1-x Ｒｅx （８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０） （ｃ）ＮｉＯx ／ＮｉＣｏＯy 多層膜系サンプル ｉ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃｕ1-x Ｒｅ
x （８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ii．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃｕ1-x Ｒｅ
x （８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） iii.ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃｕ1-x Ｒｅ
x （８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） iv．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃｕ1-x Ｒｅ
x （８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ｖ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃｕ1-x Ｒｅ
x （８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） vi．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃｕ1-x Ｒｅ
x （８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ９．酸化防止層厚依存サンプル （ａ）ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｃｏ
Ｏy （１０）／Ｆｅ（３〜３０）／ＮｉＦｅ（２０〜１
５０）／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｂ）ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｃｏ
Ｏy （１０）／Ｎｉ（３〜３０）／ＮｉＦｅ（２０〜１
５０）／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｃ）ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｃｏ
Ｏy （１０）／Ｃｏ（３〜３０）／ＮｉＦｅ（２０〜１
５０）／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｄ）ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｃｏ
Ｏy （１０）／ＦｅＣｏ（３〜３０）／ＮｉＦｅ（２０
〜１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０） （ｅ）ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｃｏ
Ｏy （１０）／ＮｉＣｏ（３〜３０）／ＮｉＦｅ（２０
〜１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０） 10．磁性層／非磁性層界面Ｃｏ挿入 （ａ）ＮｉＯx ／ＣｏＯy 系サンプル ｉ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／ＣｏＯ
y （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃｏ（１
〜３０）／Ｃｕ（８〜４０）／Ｃｏ（１〜３０）／Ｎｉ
Ｆｅ（２０〜１５０） （ｂ）ＮｉＯx ／ＮｉＣｏＯy 系サンプル ｉ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ｃｏ（１〜３０）／Ｃｕ（８〜４０）／Ｃｏ（１
〜３０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ii．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ｃｏ（１〜３０）／Ｃｕ（８〜４０）／Ｃｏ（１
〜３０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） iii.ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ｃｏ（１〜３０）／Ｃｕ（８〜４０）／Ｃｏ（１
〜３０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） iv．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ｃｏ（１〜３０）／Ｃｕ（８〜４０）／Ｃｏ（１
〜３０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ｖ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （１〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／Ｃｏ（１〜３０）／Ｃｕ（８〜４０）／Ｃｏ（１
〜３０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｃ）ＮｉＯx ／ＮｉＣｏＯy 多層膜系サンプル ｉ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃｏ（１〜３０）
／Ｃｕ（８〜４０）／Ｃｏ（１〜３０）／ＮｉＦｅ（２
０〜１５０） ii．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃｏ（１〜３０）
／Ｃｕ（８〜４０）／Ｃｏ（１〜３０）／ＮｉＦｅ（２
０〜１５０） iii.ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃｏ（１〜３０）
／Ｃｕ（８〜４０）／Ｃｏ（１〜３０）／ＮｉＦｅ（２
０〜１５０） iv．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）／Ｎｉ0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃｏ（１〜３０）
／Ｃｕ（８〜４０）／Ｃｏ（１〜３０）／ＮｉＦｅ（２
０〜１５０） ｖ．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.7 Ｃｏ0.3 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃｏ（１〜３０）
／Ｃｕ（８〜４０）／Ｃｏ（１〜３０）／ＮｉＦｅ（２
０〜１５０） vi．ｇｌａｓｓ／ＮｉＯx （１５０〜５００）／Ｎｉ
0.5 Ｃｏ0.5 Ｏy （３）／Ｎｉ0.9 Ｃｏ0.1 Ｏy （３）
／Ｎｉ0.3 Ｃｏ0.7 Ｏy （３）／Ｎｉ0.1 Ｃｏ0.9 Ｏy
（３）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃｏ（１〜３０）
／Ｃｕ（８〜４０）／Ｃｏ（１〜３０）／ＮｉＦｅ（２
０〜１５０） である。
【０１０３】本発明のスピンバルブ膜の典型的なＢ−Ｈ
曲線及びＭ−Ｒ曲線は図９、１０のようになる。
【０１０４】図１１に抵抗変化率のＣｏ酸化層厚及びＮ
ｉＣｏ酸化層厚依存を示す。同様に図１２は、抵抗変化
率のＮｉＣｏ酸化多層膜厚依存性である。このようにＮ
ｉ酸化膜上にＣｏ酸化薄膜、ＮｉＣｏ酸化薄膜、ＮｉＣ
ｏ酸化多層膜を数オングストロームから数十オングスト
ローム積層することにより、抵抗変化率が緩やかに上昇
する。
【０１０５】図１３は、この時の交換結合層の交換結合
磁界と保磁力のＣｏ酸化層厚及びＮｉＣｏ酸化層厚依存
性を示したものである。交換結合磁界は数オングストロ
ームから数十オングストロームの範囲でそれ程変化しな
いのに対し、保磁力は大きく変化する。このように、Ｎ
ｉ酸化膜上にＣｏ酸化層又はＮｉＣｏ酸化層又はＮｉＣ
ｏ酸化多層膜層を積層することにより、スピンバルブ膜
のＭ−Ｒ曲線においてヒステリシスが大きく改善され
る。
【０１０６】図１４は、抵抗変化率と交換結合磁界のＮ
ｉ酸化層厚依存を示したものである。抵抗変化率はＮｉ
酸化層厚に殆ど影響されないが、交換結合磁界はＮｉ酸
化層厚に顕著に依存する。すなわち、Ｎｉ酸化層厚は１
００オングストローム以上必要となる。
【０１０７】下記の表１は、Ｎｉ酸化膜におけるＯ／Ｎ
ｉ比を示したものである。本発明のＮｉ酸化膜ではＮｉ
／Ｏ比が０．６〜１．５であり、酸素欠陥でも酸素過剰
でも同等の特性を示している。
【０１０８】
【表１】 また、図１５は、Ｏ／Ｎｉ比に対する交換結合磁界の変
化を示したものである。このようにＯ／Ｎｉ比が０．６
〜１．５のとき、１２０Ｏｅ以上の交換結合磁界が得ら
れた。
【０１０９】下記の表２は、Ｎｉ酸化／ＮｉＣｏ酸化二
層反強磁性膜においてＮｉＣｏ酸化膜におけるＯ／Ｎｉ
Ｃｏ比を示したものである。ＮｉＣｏに対して酸素量は
０．５以上の値を示している。
【０１１０】
【表２】 このときのＣｏ酸化膜のＸＰＳ結果を図１６に示す。Ｃ
ｏ２ｐピークはその価数によりピーク形状が異なるが
（ｒｅｆ．Ｎ．Ｓ．Ｍｃｌｎｔｙｒｅ ａｎｄＭ．Ｇ．
Ｃｏｏｋ，Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．Ｖｏｌ．４７，Ｎｏ．
１３，２２０８（１９７５））、図よりスピネル構造の
Ｃｏ酸化相が多く含まれる膜であることが判明する。こ
のようなスピネル構造のＣｏ酸化相は、室温成膜でも容
易に得られる。また、図１７は、Ｏ／ＮｉＣｏ比に対す
る交換結合層の保磁力と交換結合磁界の変化を示したも
のである。このようにＯ／ＮｉＣｏ比を０．５〜２．５
の範囲とすることにより、交換結合磁界＞保磁力とな
り、磁気抵抗効果素子の出力にヒステリシスが見られな
くなる。
【０１１１】図１８は交換結合層の保磁力を反強磁性層
の表面粗さに対して示したものである。交換結合層の保
磁力は、反強磁性層の表面組成だけではなく、表面粗さ
にも関係することが判明する。これは、表面粗さにより
上に積層する磁性層の磁区構造が影響されるためであ
り、３〜３０オングストロームの表面粗さのとき、保磁
力が極小となり、スピンバルブ膜としてのＭＲ特性が良
好となる。
【０１１２】図１９は、非磁性材料を変えたときの抵抗
変化率の熱処理温度依存を示したものである。抵抗変化
率は、非磁性材料をＣｕＡｇ合金又はＣｕＲｅ合金とす
ることにより、より高い温度まで維持されることが判明
する。これは、ＮｉとＣｕの合金化を、結晶粒界にＡｇ
又はＲｅが析出することにより抑制するからである。
【０１１３】図２０は、抵抗変化率の非磁性層厚依存を
示したものである。本発明のスピンバルブ膜では、この
ように非磁性層厚に対し、抵抗変化率はピークを二つ持
つ。これは磁性層間に反強磁性的相互作用が現れるため
である。抵抗変化率としては、非磁性層厚２０〜３０オ
ングストロームで６．５％、１０オングストロームで１
０％を得た。
【０１１４】図２１は、抵抗変化率の磁性層厚依存を示
したものである。抵抗変化率は、磁性層厚４０〜７０オ
ングストロームにおいて極値を示すことが判明する。ま
た、Ｃｏ系の強磁性材料を用いることにより磁性層／非
磁性層界面での電子散乱確率が上昇し、より高い抵抗変
化率（１０％）を得た。
【０１１５】図２２は、磁性層／非磁性層界面にＣｏ系
合金（Ｃｏ、ＦｅＣｏ、ＮｉＣｏ、ＮｉＦｅＣｏ）を挿
入したときの抵抗変化率の膜厚依存を示したものであ
る。１オングストローム以上の挿入により効果が現れ、
１０オングストローム以上ではその効果が飽和してしま
うことが判明する。このとき、磁界を検知する磁性層の
保磁力は、Ｃｏ挿入３０オングストローム以上では１０
Ｏｅ程度となり、スピンバルブ膜のＭＲ特性にヒステリ
シスが生じ易くなる。
【０１１６】図２３は、反強磁性薄膜と磁性薄膜の界面
にＦｅ、Ｎｉ、Ｃｏ又はこれらの合金を挿入したときの
交換結合磁界の熱処理温度依存を示したものである。酸
化物反強磁性薄膜と磁性薄膜との間に酸化防止膜を挿入
することにより、磁性層酸化による交換結合磁界低下が
抑制され、３００℃の熱処理に対しても１５０Ｏｅ程度
の交換結合磁界を維持した。
【０１１７】図２４は、本発明のスピンバルブ膜を素子
高さ１μｍ、素子幅１．２μｍとし、隣接して磁区安定
化膜としてＣｏＣｒＰｔ永久磁石膜を配置したときの素
子のＭＲ曲線を示したものである。これより、永久磁石
薄膜により磁区安定化が図られ、バルクハウゼンジャン
プなどの非直線的な出力が回避されると共に、通常の異
方性磁気抵抗効果と比較して６〜１０倍程度の出力が得
られた。
【０１１８】続いて、本発明の磁気抵抗効果素子の実施
例について説明する。
【０１１９】初めに、下記の表３に示した構成並びに各
層の材質及び膜厚の磁気抵抗効果素子を作製した。
【０１２０】
【表３】 このときの素子ＭＲ比とＮｉ酸化物膜厚との関係を図２
９に示す。ＭＲ比は、Ｎｉ酸化物膜厚の減少にともな
い、６０ｎｍまではほとんど変化しないが、それ以下で
は減少し、１０ｎｍを切るあたりでほとんど零になる。
磁気抵抗効果素子として用いるためにはＮｉ酸化物膜厚
が１０ｎｍ以上であることが必要であることが判明す
る。
【０１２１】次に、下記の表４に示した構成並びに各層
の材質及び膜厚の磁気抵抗効果素子を作製した。
【０１２２】
【表４】 このときの素子保磁力Ｈc 及び交換結合磁界ＨexとＣｏ
酸化物膜厚との関係を図３０に示す。Ｈc 、ＨexともＣ
ｏ酸化物層膜厚の増加にともない減少するが、Ｈc とＨ
exとでその減少の仕方が異なるため、Ｈex＞Ｈc となる
範囲は０．３〜３ｎｍである。本タイプの磁気抵抗効果
素子においてはＨex＞Ｈc となることが望ましいので、
Ｃｏ酸化物層膜厚は０．３〜３．０ｎｍにする必要があ
る。
【０１２３】次に、下記の表５に示した構成並びに各層
の材質及び膜厚の磁気抵抗効果素子を作製した。
【０１２４】
【表５】 図３１は、この素子におけるＮｉ酸化物層中のＮｉ原子
数／（Ｎｉ原子数＋Ｏ原子数）と交換結合磁界Ｈexとの
関係であり、図３２は、Ｃｏ酸化物層中のＣｏ原子数／
（Ｃｏ原子数＋Ｏ原子数）と交換結合磁界Ｈexとの関係
である。Ｎｉ酸化物層、Ｃｏ酸化物層の両方の場合にお
いて、０．３〜０．７の範囲でＨexが正の値を示し、こ
の範囲にあることが必要であることがわかる。Ｃｏ酸化
物層に関しては０．４付近でピークをとっているが、こ
の時の膜構造をＸ線電子分光法により調べたところ、Ｃ
ｏ3 Ｏ4 スピネルが主成分であることが判明した。
【０１２５】次に表５に示した構成および各層の材質及
び膜厚の磁気抵抗効果素子を作製し、Ｎｉ酸化物／Ｃｏ
酸化物成膜直後の表面粗さと保磁力Ｈc および交換結合
磁界Ｈexとの関係を調べた（図３３）。表面粗さの増大
にともない、Ｈc は増大し、Ｈexは減少する。磁気抵抗
効果素子として望ましいＨex＞Ｈc を満たす範囲は、表
面粗さが１０ｎｍ以下であることが判明する。
【０１２６】次に、アルミナ下地層／Ｎｉ酸化物（３０
ｎｍ）／Ｃｏ酸化物（０．９ｎｍ）／第１の強磁性層
（４ｎｍ）／Ｃｕ層（２．５ｎｍ）／第２の強磁性層
（６ｎｍ）／Ｔａ保護層（１．５ｎｍ）という構成で、
第１及び第２の強磁性層に種々の材料を用いて磁気抵抗
効果素子を試作した。それぞれの素子のＭＲ比を下記の
表６に示す。
【０１２７】
【表６】 次に、非磁性層として用いるＣｕに種々の元素を転化し
てその腐食電位を測定した。結果を下記の表７に示す。
いずれの元素の添加によっても腐食電位の値は、改善さ
れている。
【０１２８】
【表７】 次に、下記の表８の構成で磁気抵抗効果素子を作製し、
ＣｕへのＡｇ添加量を種々に変えて、１時間の熱処理に
よりＭＲ比が熱処理前の５０％に低下した熱処理温度Ｔ
を求めた。
【０１２９】
【表８】 下記の表９に示すように、Ｔは、Ａｇ添加量の増大に伴
い単調に増大した。
【０１３０】
【表９】 次に表８の構成で磁気抵抗効果素子を作製し、Ｃｕへの
Ｒｅ添加量を種々に変えて、１時間の熱処理によりＭＲ
比が熱処理前の５０％に低下した熱処理温度Ｔを求め
た。
【０１３１】下記表１０に示すように、ＴはＲｅ添加量
の増大に伴い単調に増大した。
【０１３２】
【表１０】 次に、第１の強磁性層と第２の強磁性層の容易軸のなす
角度θと第２の強磁性層の保磁力Ｈc との関係を調べた
（図３４）。膜構成は、下記の表１１に示したものを用
いた。
【０１３３】
【表１１】 θの増大に伴いＨc は単調に減少し、７０から９０度の
範囲で１Ｏｅ以下になった。この範囲が素子のヒステリ
シスを低減させ、ヘッドのバルクハウゼンノイズを低下
させる上で、より望ましい範囲であることが判明する。
【０１３４】次に図２６及び表１２のような構成、材質
および膜厚を用いてヘッドを試作した。
【０１３５】
【表１２】 この際、下記の表１３に示す構成の磁気抵抗効果素子を
用いた。
【０１３６】
【表１３】 図３５に上ギャップ層及び下ギャップ層膜厚を変えた場
合の、クロスポイントと第１強磁性層膜厚との関係、図
３６にクロスポイントが０．５になる第１強磁性層膜厚
と上ギャップ層及び下ギャップ層膜厚との関係を示す。
この際、上ギャップ層と下ギャップ層の膜厚は、等しく
なるように設定している。第２磁性層膜厚は、６ｎｍに
固定している。クロスポイントの定義は図３７に示す。
クロスポイントは、第１磁性層膜厚の増加にともない、
減少した。また、クロスポイント０．５を与える第１磁
性層の膜厚は、上ギャップ層及び下ギャップ層膜厚の増
加に伴い直線的に減少するが、このギャップ範囲ではい
ずれも１０ｎｍ以下になっている。
【０１３７】図３８に上ギャップ層および下ギャップ層
膜厚を変えた場合の、クロスポイントと第２強磁性層膜
厚との関係、図３９にクロスポイントが０．５になる第
１強磁性層膜厚と上ギャップ層及び下ギャップ層膜厚と
の関係を示す。この際、上ギャップ層と下ギャップ層の
膜厚は等しくなるように設定している。第１磁性層膜厚
は６ｎｍである。クロスポイントの定義は図３７に示
す。クロスポイントは第２磁性層膜厚の増加にともな
い、減少した。また、クロスポイント０．５を与える第
２磁性層の膜厚は、上ギャップ層及び下ギャップ層膜厚
の増加に伴い直線的に減少するが、このギャップ範囲で
はいずれも１０ｎｍ以下になっている。
【０１３８】下記の表１４は、第１反強磁性層膜厚を５
〜１００ｎｍで変えた場合の出力信号半値幅である。
【０１３９】
【表１４】 記録再生時の媒体の線速は、１０ｍ／ｓである。２Ｇｂ
／ｉｎ2 程度以上の高記録密度実現のためには、出力信
号半値幅は２５ｎｓ以下であることが必要であるが、こ
の条件は第１反強磁性層膜厚が３０ｎｍ以下で実現され
た。
【０１４０】図４０は、素子高さと出力電圧との関係で
ある。センス電流は２×１０7 Ａ／ｃｍ2 、トラック幅
は１μｍとした。素子高さが小さくなると、出力電圧は
大きくなる。一般に出力電圧としては４００μＶ程度が
必要とされているが、この条件を満たす素子高さの範囲
は１μｍ以下であることが判明する。
【０１４１】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ゼロ磁場前後で直線的に抵抗変化し、しかも
耐食性に優れたスピンバルブ多層膜を得ることができ
る。このとき交換結合層の保磁力も小さく、磁気抵抗効
果素子としたときのヒステリシスも著しく軽減される。
また、耐熱性も著しく改善され、３００℃の熱処理に対
してもほとんど特性変化が見られなくなる。
【０１４２】また、本発明によれば、良好な、耐食性、
交換結合磁界、ヒステリシス特性、ＭＲ比、クロスポイ
ント及び出力信号半値幅をもつ、磁気抵抗効果素子、シ
ールド型磁気抵抗効果センサ、磁気抵抗検出システム及
び磁気記憶システムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気抵抗効果膜を使用した磁気抵抗セ
ンサーの概略構成を説明する断面図である。
【図２】本発明の磁気抵抗効果膜を使用した磁気抵抗セ
ンサーの概略構成を説明する展開斜視図である。
【図３】本発明の磁気抵抗効果膜の作動原理を説明する
Ｂ−Ｈ曲線である。
【図４】本発明の磁気抵抗効果膜の作動原理を説明する
Ｒ−Ｈ曲線である。
【図５】本発明の磁気抵抗効果膜のＢ−Ｈ曲線である。
【図６】本発明の磁気抵抗効果膜のＭ−Ｒ曲線である。
【図７】本発明の磁気抵抗効果膜のＢ−Ｈ曲線である。
【図８】本発明の磁気抵抗効果膜のＭ−Ｒ曲線である。
【図９】本発明の磁気抵抗効果膜のＢ−Ｈ曲線である
【図１０】本発明の磁気抵抗効果膜のＭ−Ｒ曲線である
【図１１】本発明の磁気抵抗効果膜の抵抗変化率のＣｏ
酸化層厚及びＮｉＣｏ酸化層厚依存である。
【図１２】本発明の磁気抵抗効果膜の抵抗変化率のＮｉ
Ｃｏ酸化多層膜厚依存である。
【図１３】本発明の磁気抵抗効果膜の交換結合層の交換
結合磁界及び保磁力のＣｏ酸化層厚及びＮｉＣｏ酸化層
厚依存である。
【図１４】本発明の磁気抵抗効果膜の抵抗変化率及び交
換結合磁界のＮｉ酸化層厚依存である。
【図１５】本発明の磁気抵抗効果膜の交換結合磁界のＯ
／Ｎｉ比依存である。
【図１６】本発明の磁気抵抗効果膜のＣｏ酸化膜のＸＰ
Ｓ分析結果である。
【図１７】本発明の磁気抵抗効果膜の交換結合磁界及び
交換結合層の保磁力のＯ／ＮｉＣｏ比依存である。
【図１８】本発明の磁気抵抗効果膜の交換結合層の保磁
力の反強磁性体表面粗さ依存である。
【図１９】本発明の磁気抵抗効果膜の抵抗変化率の熱処
理温度依存である。
【図２０】本発明の磁気抵抗効果膜の抵抗変化率の非磁
性層厚依存である。
【図２１】本発明の磁気抵抗効果膜の抵抗変化率の酸性
層厚依存である。
【図２２】本発明の磁気抵抗効果膜の抵抗変化率のＣｏ
系合金挿入厚依存である。
【図２３】本発明の磁気抵抗効果膜の交換結合磁界の熱
処理温度依存である。
【図２４】本発明の磁気抵抗効果素子のＭ−Ｒ曲線であ
る。
【図２５】本発明のシールド型磁気抵抗効果センサーの
一実施形態の断面図である。
【図２６】本発明のシールド型磁気抵抗効果センサーの
他の一実施形態の断面図である。
【図２７】本発明の磁気抵抗効果素子の膜構成の一概念
図である。
【図２８】本発明の磁気抵抗効果素子の膜構成の他の一
概念図である。
【図２９】本発明の磁気抵抗効果素子のＮｉ酸化物層膜
厚とＭＲ比との関係を示すグラフである。
【図３０】本発明の磁気抵抗効果素子のＣｏ酸化物層膜
厚と第２強磁性層の保磁力Ｈｃ及び交換結合磁界Ｈｅｘ
との関係を示すグラフである。
【図３１】本発明の磁気抵抗効果素子のＮｉ酸化物層中
のＮｉ原子数／（Ｎｉ原子数＋Ｏ原子数）と交換結合磁
界Ｈexとの関係を示すグラフである。
【図３２】本発明の磁気抵抗効果素子のＣｏ酸化物層中
のＣｏ原子数／（Ｃｏ原子数＋Ｏ原子数）と交換結合磁
界Ｈexとの関係を示すグラフである。
【図３３】本発明の磁気抵抗効果素子の表面粗さと第２
強磁性層の保磁力Ｈc 及び交換結合磁界Ｈexとの関係を
示すグラフである。
【図３４】本発明の磁気抵抗効果素子の第１強磁性層と
第２強磁性層との容易軸がなす角度と第２強磁性層の保
磁力Ｈc との関係を示すグラフである。
【図３５】本発明の磁気抵抗効果素子の第１強磁性層膜
厚とクロスポイントとの関係を示すグラフである。
【図３６】本発明の磁気抵抗効果素子の上ギャップ層及
び下ギャップ層膜厚とクロスポイント０．５を与える第
１磁性層膜厚との関係を示すグラフである。
【図３７】本発明の磁気抵抗効果素子のクロスポイント
の定義を示す図である。
【図３８】本発明の磁気抵抗効果素子の第２強磁性層膜
厚とクロスポイントとの関係を示すグラフである。
【図３９】本発明の磁気抵抗効果素子の上ギャップ層及
び下ギャップ層膜厚とクロスポイント０．５を与える第
２磁性層膜厚との関係を示すグラフである。
【図４０】本発明の磁気抵抗効果素子の素子高さと出力
電圧との関係を示すグラフである。
【符号の説明】 １ 非磁性薄膜 ２ 磁性薄膜 ３ 磁性薄膜 ４ 基板 ５ 反強磁性薄膜 ６ 反強磁性薄膜又は永久磁石薄膜 ７ 人工格子膜 ８ 磁気記録媒体 １１ 基板（下地層） １２ 下シールド層 １３ 下ギャップ層 １４ 縦バイアス層 １５ 下電極層 １６ 磁気抵抗効果素子 １７ ギャップ規定絶縁層 １８ 上ギャップ層 １９ 上シールド層 ２１ 下地層 ２２ Ｎｉ酸化物層 ２３ Ｃｏ酸化物層 ２４ 第１強磁性層 ２５ 第１ＭＲハンス層 ２６ 非磁性層 ２７ 第２ＭＲハンス層 ２８ 第２強磁性層 ２９ 保護層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 英文 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 石原 邦彦 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内

Claims (48)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板上に非磁性薄膜を介して積層した複
    数の磁性薄膜からなり、非磁性薄膜を介して隣り合う一
    方の軟磁性薄膜に反強磁性薄膜が設けてあり、この反強
    磁性薄膜のバイアス磁界をＨｒ、他方の軟磁性薄膜の保
    磁力をＨｃ2としたとき、Ｈｃ2 ＜Ｈｒである磁気抵抗
    効果膜において、前記反強磁性薄膜の少なくとも一部が
    ｆｃｔ構造のＮｉＭｎであることを特徴とする磁気抵抗
    効果膜。
  2. 【請求項２】 基板上に非磁性薄膜を介して積層した複
    数の磁性薄膜からなり、非磁性薄膜を介して隣り合う一
    方の軟磁性薄膜に反強磁性薄膜が設けてあり、この反強
    磁性薄膜のバイアス磁界をＨｒ、他方の軟磁性薄膜の保
    磁力をＨｃ2としたとき、Ｈｃ2 ＜Ｈｒである磁気抵抗
    効果膜において、前記反強磁性薄膜がＮｉＯ上にＣｏＯ
    を１０から４０オングストローム積層した２層膜である
    ことを特徴とする磁気抵抗効果膜。
  3. 【請求項３】 前記ＮｉＭｎ合金のＭｎ原子含有率が、
    ４６から６０％の範囲内であることを特徴とする請求項
    １記載の磁気抵抗効果膜。
  4. 【請求項４】 前記ＮｉＭｎ合金に１〜１０％の炭素
    （Ｃ）を添加し、ｆｃｔ格子変態を誘起させることを特
    徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果膜。
  5. 【請求項５】 前記ＮｉＭｎ合金がＮｉとＭｎと選択さ
    れた耐食性材料との３相合金であることを特徴とする請
    求項１記載の磁気抵抗効果膜。
  6. 【請求項６】 前記耐食性材料がクロミウム（Ｃｒ）で
    あることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果膜。
  7. 【請求項７】 前記ＮｉＭｎの下地層として、Ｔｉ、Ｈ
    ｆ、Ｚｒ、Ｙ、Ｔａ、Ｃｒ又はこれらの合金を挿入する
    ことを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果膜。
  8. 【請求項８】 前記非磁性薄膜の厚みが２０〜３５オン
    グストロームであることを特徴とする請求項１又は２記
    載の磁気抵抗効果膜。
  9. 【請求項９】 前記反強磁性薄膜ＮｉＭｎ及びこれに隣
    接する軟磁性薄膜が、３００℃以下の温度において熱処
    理されることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果
    膜。
  10. 【請求項１０】 前記反強磁性薄膜のバイアス磁界をＨ
    ｒ、他方の軟磁性薄膜の保磁力をＨｃ2 、異方性磁界を
    Ｈｋ2 としたとき、Ｈｃ2 ＜Ｈｋ2 ＜Ｈｒであることを
    特徴とする請求項１又は２記載の磁気抵抗効果膜。
  11. 【請求項１１】 磁性体の種類がＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎ
    ｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ又はこれらの合金を主成分とする
    ことを特徴とする請求項１又は２記載の磁気抵抗効果
    膜。
  12. 【請求項１２】 前記非磁性薄膜と磁性薄膜の界面にＣ
    ｏ、ＦｅＣｏ、ＮｉＣｏ又はＮｉＦｅＣｏを５〜３０オ
    ングストローム挿入することを特徴とする請求項１又は
    ２記載の磁気抵抗効果膜。
  13. 【請求項１３】 成膜中印加磁界を９０度回転させるこ
    とにより前記非磁性薄膜を介して隣り合う磁性薄膜の磁
    化容易軸方向が直交していることを特徴とする請求項１
    又は２記載の磁気抵抗効果膜。
  14. 【請求項１４】 反強磁性薄膜と隣接しない一方の磁性
    薄膜が反強磁性薄膜又は永久磁石薄膜を用いて単磁区化
    されていることを特徴とする請求項１又は２記載の磁気
    抵抗効果膜。
  15. 【請求項１５】 基板上に非磁性薄膜を介して積層した
    複数の磁性薄膜からなり、非磁性薄膜を介して隣り合う
    一方の軟磁性薄膜に反強磁性薄膜が隣接して設けてあ
    り、この反強磁性薄膜のバイアス磁界をＨｒ、他方の軟
    磁性薄膜の保磁力をＨｃ2 としたとき、Ｈｃ2 ＜Ｈｒで
    ある磁気抵抗効果膜において、前記反強磁性体がＮｉ酸
    化膜上にＮｉx Ｃｏ1-x 酸化膜（ｘ＝０〜０．９）を１
    から３０オングストローム積層した２層膜であることを
    特徴とする磁気抵抗効果膜。
  16. 【請求項１６】 基板上に非磁性薄膜を介して積層した
    複数の磁性薄膜からなり、非磁性薄膜を介して隣り合う
    一方の軟磁性薄膜に反強磁性薄膜が隣接して設けてあ
    り、この反強磁性薄膜のバイアス磁界をＨｒ、他方の軟
    磁性薄膜の保磁力をＨｃ2 としたとき、Ｈｃ2 ＜Ｈｒで
    ある磁気抵抗効果膜において、前記反強磁性体がＮｉ酸
    化膜上にＮｉx Ｃｏ1-x 酸化膜をｘ＝０から０．９の範
    囲で組成変化させ、１から３０オングストローム積層し
    た多層膜であることを特徴とする磁気抵抗効果膜。
  17. 【請求項１７】 Ｎｉ酸化膜の膜厚が１００から５００
    オングストロームであることを特徴とする請求項１５又
    は１６記載の磁気抵抗効果膜。
  18. 【請求項１８】 Ｎｉ酸化膜中のＮｉに対するＯの組成
    比が０．５から１．５であることを特徴とする請求項１
    ５又は１６記載の磁気抵抗効果膜。
  19. 【請求項１９】 Ｎｉx Ｃｏ1-x 酸化膜（ｘ＝０〜０．
    ９）中のＮｉx Ｃｏ1-x に対するＯの組成比が０．５か
    ら２．５であることを特徴とする請求項１５又は１６記
    載の磁気抵抗効果膜。
  20. 【請求項２０】 Ｎｉx Ｃｏ1-x 酸化膜（ｘ＝０〜０．
    ９）中のＣｏ酸化相の結晶構造がスピネル構造を主成分
    とすることを特徴とする請求項１５又は１６記載の磁気
    抵抗効果膜。
  21. 【請求項２１】 反強磁性薄膜の表面粗さが２．０から
    ３０オングストロームであることを特徴とする請求項１
    ５又は１６記載の磁気抵抗効果膜。
  22. 【請求項２２】 非磁性薄膜の種類がＡｕ、Ａｇ、Ｃ
    ｕ、Ｒｕ、Ｒｅ又はこれらの合金であることを特徴とす
    る請求項１５又は１６記載の磁気抵抗効果膜。
  23. 【請求項２３】 基板上に非磁性薄膜を介して積層した
    複数の磁性薄膜からなり、非磁性薄膜を介して隣り合う
    一方の軟磁性薄膜に反強磁性薄膜が隣接して設けてあ
    り、この反強磁性薄膜のバイアス磁界をＨｒ、他方の軟
    磁性薄膜の保磁力をＨｃ2 としたとき、Ｈｃ2 ＜Ｈｒで
    ある磁気抵抗効果膜において、前記非磁性層の厚みが２
    ０から３５オングストロームであることを特徴とする請
    求項１５又は１６記載の磁気抵抗効果膜。
  24. 【請求項２４】 基板上に非磁性薄膜を介して積層した
    複数の磁性薄膜からなり、非磁性薄膜を介して隣り合う
    一方の軟磁性薄膜に反強磁性薄膜が隣接して設けてあ
    り、この反強磁性薄膜のバイアス磁界をＨｒ、他方の軟
    磁性薄膜の保磁力をＨｃ2 としたとき、Ｈｃ2 ＜Ｈｒで
    ある磁気抵抗効果膜において、前記非磁性層の厚みが８
    から１２オングストロームであることを特徴とする請求
    項１５又は１６記載の磁気抵抗効果膜。
  25. 【請求項２５】 反強磁性薄膜のバイアス磁界をＨｒ、
    他方の軟磁性薄膜の保磁力をＨｃ2 、異方性磁界をＨｋ
    2 としたとき、Ｈｃ2 ＜Ｈｋ2 ＜Ｈｒであることを特徴
    とする請求項１５又は１６記載の磁気抵抗効果膜。
  26. 【請求項２６】 磁性体の種類がＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｆ
    ｅＣｏ、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ又はこれらの合金を主
    成分とすることを特徴とする請求項１５又は１６記載の
    磁気抵抗効果膜。
  27. 【請求項２７】 磁性薄膜の膜厚が２０から１５０オン
    グストロームであることを特徴とする請求項１５又は１
    ６記載の磁気抵抗効果膜。
  28. 【請求項２８】 非磁性薄膜と磁性薄膜の界面にＣｏ、
    ＦｅＣｏ、ＮｉＣｏ又はＮｉＦｅＣｏを１〜３０オング
    ストローム挿入することを特徴とする請求項１５又は１
    ６記載の磁気抵抗効果膜。
  29. 【請求項２９】 反強磁性薄膜と磁性薄膜の界面にＦ
    ｅ、Ｎｉ、Ｃｏ又はこれらの合金を３〜３０オングスト
    ローム挿入することを特徴とする請求項１５又は１６記
    載の磁気抵抗効果膜。
  30. 【請求項３０】 基板温度を室温から３００℃として反
    強磁性薄膜及びそれに隣接する軟磁性薄膜を成膜するこ
    とを特徴とする請求項１５又は１６記載の磁気抵抗効果
    膜の製造方法。
  31. 【請求項３１】 非磁性薄膜を介して隣り合う磁性薄膜
    の磁化容易軸方向が直交するように、成膜中印加磁界を
    ９０度回転させることを特徴とする請求項１５又は１６
    記載の磁気抵抗効果膜の製造方法。
  32. 【請求項３２】 基板上に非磁性薄膜を介して積層した
    複数の磁性薄膜からなり、非磁性薄膜を介して隣り合う
    一方の軟磁性薄膜に反強磁性薄膜が隣接して設けてある
    請求項１５又は１６記載の磁気抵抗効果膜において、反
    強磁性薄膜と隣接しない一方の磁性薄膜を永久磁石薄膜
    を用いて単磁区化することを特徴とする磁気抵抗効果
    膜。
  33. 【請求項３３】 反強磁性層／第１の強磁性層／非磁性
    層／第２の強磁性層からなる磁気抵抗効果素子、又は反
    強磁性層／第１の強磁性層／第１のＭＲエンハンス層／
    非磁性層／第２のＭＲエンハンス層／第２の強磁性層か
    らなり、反強磁性層がＮｉ酸化物／Ｃｏ酸化物の２層膜
    であり、Ｎｉ酸化物膜厚が１０ｎｍ以上であり、かつ、
    Ｃｏ酸化物膜厚が０．３から３．０ｎｍである磁気抵抗
    効果素子において、Ｎｉ酸化物中のＮｉ原子数／（Ｎｉ
    原子数＋Ｏ原子数）が０．３〜０．７であり、かつ、Ｃ
    ｏ酸化物中のＣｏ原子数／（Ｃｏ原子数＋Ｏ原子数）が
    ０．３〜０．７であることを特徴とする磁気抵抗効果素
    子。
  34. 【請求項３４】 Ｃｏ酸化物層がスピネル構造であるこ
    とを特徴とする請求項３３記載の磁気抵抗効果素子。
  35. 【請求項３５】 Ｎｉ酸化物／Ｃｏ酸化物２層膜の表面
    粗さが１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項３３
    又は３４記載の磁気抵抗効果素子。
  36. 【請求項３６】 第１及び第２の強磁性層がＮｉＦｅ又
    はＮｉＦｅＣｏを主成分とする材料からなることを特徴
    とする請求項３３〜３５のいずれか１項記載の磁気抵抗
    効果素子。
  37. 【請求項３７】 第１の強磁性層がＣｏを主成分とする
    材料、第２の強磁性層がＮｉＦｅ又はＮｉＦｅＣｏを主
    成分とする材料からなることを特徴とする請求項３３〜
    ３６のいずれか１項記載の磁気抵抗効果素子。
  38. 【請求項３８】 非磁性層にＰｄ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔａ、
    Ｉｎ、Ｂ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、
    Ｇａ、Ｚｒ、Ｉｒ、Ａｕ、Ａｇを添加することを特徴と
    する請求項３３〜３７のいずれか１項記載の磁気抵抗効
    果素子。
  39. 【請求項３９】 非磁性層にＣｕ、Ａｇ又はＡｕからな
    るグループからなる材料を用いることを特徴とする請求
    項３３〜３８のいずれか１項記載の磁気抵抗効果素子。
  40. 【請求項４０】 非磁性層にＡｇ添加Ｃｕ又はＲｅ添加
    Ｃｕを主成分とする材料を用いることを特徴とする請求
    項３３〜３８のいずれか１項記載の磁気抵抗効果素子。
  41. 【請求項４１】 強磁性層膜厚が１〜１０ｎｍ、素子高
    さが０．１〜１μｍ、非磁性層膜厚が２〜３ｎｍ、反強
    磁性層膜厚が１０〜７０ｎｍであることを特徴とする請
    求項３３〜４０のいずれか１項記載の磁気抵抗効果素
    子。
  42. 【請求項４２】 成膜中印加磁界を回転させることによ
    り前記非磁性薄膜を介して隣り合う磁性薄膜の磁化容易
    軸方向のなす角が７０度から９０度の範囲にあることを
    特徴とする請求項３３〜４１のいずれか１項記載の磁気
    抵抗効果素子。
  43. 【請求項４３】 基板／下地層／強磁性層／非磁性層／
    強磁性層／Ｃｏ酸化物／Ｎｉ酸化物という構造の磁気抵
    抗効果素子において、下地層にｆｃｃ構造をもつ層を用
    いることを特徴とする請求項３３〜４２のいずれか１項
    記載の磁気抵抗効果素子。
  44. 【請求項４４】 基板／下地層／強磁性層／非磁性層／
    強磁性層／Ｃｏ酸化物／Ｎｉ酸化物という構造の磁気抵
    抗効果素子において、下地層にＴａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ
    からなるグループから選ばれた材料で形成されているこ
    とを特徴とする請求項３３〜４３のいずれか１項記載の
    磁気抵抗効果素子。
  45. 【請求項４５】 請求項３３〜４４のいずれか１項記載
    の磁気抵抗効果素子を用い、基板上に下シールド層、下
    ギャップ、及び磁気抵抗効果素子が積層されており、シ
    ールド層はパターン化されており、磁気抵抗効果素子は
    パターン化されており、その端部に接するように縦バイ
    アス層及び下電極層が順次積層されており、その上に上
    ギャップ層、上シールド層が順次積層されていることを
    特徴とするシールド型磁気抵抗効果センサー。
  46. 【請求項４６】 請求項３３〜４４のいずれか１項記載
    の磁気抵抗効果素子を用い、基板上に下シールド層、下
    ギャップ、及び磁気抵抗効果素子が積層されており、シ
    ールド層はパターン化されており、磁気抵抗効果素子は
    パターン化されており、その上部に一部重なるように縦
    バイアス層及び下電極層が順次積層されており、その上
    に上ギャップ層、上シールド層が順次積層されているこ
    とを特徴とするシールド型磁気抵抗効果センサー。
  47. 【請求項４７】 請求項４５又は４６記載の磁気抵抗効
    果センサーと、磁気抵抗センサーを通る電流を生じる手
    段と、検出される磁界の関数として上記磁気抵抗センサ
    ーの抵抗率変化を検出する手段とを備えたことを特徴と
    する磁気抵抗検出システム。
  48. 【請求項４８】 データ記録のための複数個のトラック
    を有する磁気記憶媒体と、磁気記憶媒体上にデータを記
    憶させるための磁気記録システムと、請求項４７記載の
    磁気抵抗検出システムと、磁気記録システム及び磁気抵
    抗検出システムを前記磁気記憶媒体の選択されたトラッ
    クへ移動させるために、磁気記録システム及び磁気抵抗
    変換システムとに結合されたアクチュエータ手段とから
    なることを特徴とする磁気記憶システム。
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