JPH10154618A - 磁気抵抗効果素子及びその製造方法 - Google Patents
磁気抵抗効果素子及びその製造方法Info
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- JPH10154618A JPH10154618A JP9240938A JP24093897A JPH10154618A JP H10154618 A JPH10154618 A JP H10154618A JP 9240938 A JP9240938 A JP 9240938A JP 24093897 A JP24093897 A JP 24093897A JP H10154618 A JPH10154618 A JP H10154618A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
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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
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高出力かつ高耐蝕性のスピンバルブ膜を提供
する。 【解決手段】 第一の磁性層の上下両側に非磁性層を介
して第二の磁性層があり、更にその上下両側に前記第二
の磁性層と接する形で反強磁性層が設けられる構造を持
つ二重構造の磁気抵抗効果素子において、反強磁性層の
少なくとも一方をＰｄＰｔＭｎ合金とする。また，Ｐｄ
ＰｔＭｎ反強磁性層の上下両側に，第二の磁性層，非磁
性層，第一の磁性層を上下対称に設けて，スピンバルブ
膜を薄くしてもよい。
する。 【解決手段】 第一の磁性層の上下両側に非磁性層を介
して第二の磁性層があり、更にその上下両側に前記第二
の磁性層と接する形で反強磁性層が設けられる構造を持
つ二重構造の磁気抵抗効果素子において、反強磁性層の
少なくとも一方をＰｄＰｔＭｎ合金とする。また，Ｐｄ
ＰｔＭｎ反強磁性層の上下両側に，第二の磁性層，非磁
性層，第一の磁性層を上下対称に設けて，スピンバルブ
膜を薄くしてもよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気センサ，磁気
ヘッド等に用いられる磁気抵抗効果素子（スピンバル
ブ）の構造及びその製造方法に関する。
ヘッド等に用いられる磁気抵抗効果素子（スピンバル
ブ）の構造及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、磁気センサ，磁気ヘッドの高感度
化に伴い、より大きな出力が得られる巨大磁気抵抗効果
膜が注目されている。その中でもスピンバルブ膜は、比
較的容易に作製でき低磁場での電気抵抗の変化率も大き
いため、最近特に注目されている。スピンバルブ効果は
外部磁場の変化によって生じる２つの磁性薄膜層の磁化
方向のなす角の変化が電気抵抗を変化させる現象で、磁
性薄膜層としてはＮｉＦｅなどの軟磁性薄膜が、また外
部磁場の変化によって２つの磁性薄膜層の磁化方向に変
化を生じさせるため、一方の磁性薄膜層上にＦｅＭｎ反
強磁性層を形成しその磁性薄膜層バイアス磁界を印加し
ている。このスピンバルブ膜を、バイアス磁界が印加さ
れない側の磁性薄膜を共有する形で複数層積層した場
合、電子の平均自由行程内で電子のスピン依存散乱を担
う磁性層／非磁性層界面の数が増すため、非磁性層など
を介して単純に積層した場合に比べより大きな出力を得
ることができる。
化に伴い、より大きな出力が得られる巨大磁気抵抗効果
膜が注目されている。その中でもスピンバルブ膜は、比
較的容易に作製でき低磁場での電気抵抗の変化率も大き
いため、最近特に注目されている。スピンバルブ効果は
外部磁場の変化によって生じる２つの磁性薄膜層の磁化
方向のなす角の変化が電気抵抗を変化させる現象で、磁
性薄膜層としてはＮｉＦｅなどの軟磁性薄膜が、また外
部磁場の変化によって２つの磁性薄膜層の磁化方向に変
化を生じさせるため、一方の磁性薄膜層上にＦｅＭｎ反
強磁性層を形成しその磁性薄膜層バイアス磁界を印加し
ている。このスピンバルブ膜を、バイアス磁界が印加さ
れない側の磁性薄膜を共有する形で複数層積層した場
合、電子の平均自由行程内で電子のスピン依存散乱を担
う磁性層／非磁性層界面の数が増すため、非磁性層など
を介して単純に積層した場合に比べより大きな出力を得
ることができる。
【０００３】一般に該反強磁性材料としてはＦｅＭｎが
用いられているが，しかしＦｅＭｎは耐蝕性が悪く、ま
たＦｅＭｎは磁性層上部に形成した場合のみ磁性層にバ
イアス磁界を印加できるといった特性を持つ為、層の一
部を共有する形で積層されるスピンバルブ膜に用いるに
は問題があった。また、ＦｅＭｎの上部に磁性層を形成
した場合、バイアス磁界はＦｅＭｎの結晶状態に大きく
左右されるため、ＦｅＭｎの結晶性を上げる為に１００
０Å以上のバッファ層を必要とし、逆にＭＲ特性を下げ
る結果となっていた。
用いられているが，しかしＦｅＭｎは耐蝕性が悪く、ま
たＦｅＭｎは磁性層上部に形成した場合のみ磁性層にバ
イアス磁界を印加できるといった特性を持つ為、層の一
部を共有する形で積層されるスピンバルブ膜に用いるに
は問題があった。また、ＦｅＭｎの上部に磁性層を形成
した場合、バイアス磁界はＦｅＭｎの結晶状態に大きく
左右されるため、ＦｅＭｎの結晶性を上げる為に１００
０Å以上のバッファ層を必要とし、逆にＭＲ特性を下げ
る結果となっていた。
【０００４】これらの問題のあるＦｅＭｎ反強磁性膜に
代わるものとして、ＮｉＭｎ反強磁性膜（日本公開特許
公報 特開平６−７６２４７号），ＰｄＭｎ反強磁性膜
（日本特許出願 特願平８−７３７８２号）の検討も行
われているが、ＮｉＭｎはバイアス磁界を得るためには
熱処理が必要でその処理温度が２６０℃以上と高いた
め、特に比較的大きな磁気抵抗効果が得られるＮｉＦｅ
を磁性膜に，Ｃｕを非磁性膜に用いたスピンバルブ膜，
人工格子膜は特性が劣化し、磁気抵抗効果が得られない
といった問題があった。また、ＰｄＭｎは２３０℃前後
の比較的低い温度での熱処理によってバイアス磁界が得
られるものの、得られるバイアス値がＦｅＭｎ，ＮｉＭ
ｎに比較して小さいという問題があった。
代わるものとして、ＮｉＭｎ反強磁性膜（日本公開特許
公報 特開平６−７６２４７号），ＰｄＭｎ反強磁性膜
（日本特許出願 特願平８−７３７８２号）の検討も行
われているが、ＮｉＭｎはバイアス磁界を得るためには
熱処理が必要でその処理温度が２６０℃以上と高いた
め、特に比較的大きな磁気抵抗効果が得られるＮｉＦｅ
を磁性膜に，Ｃｕを非磁性膜に用いたスピンバルブ膜，
人工格子膜は特性が劣化し、磁気抵抗効果が得られない
といった問題があった。また、ＰｄＭｎは２３０℃前後
の比較的低い温度での熱処理によってバイアス磁界が得
られるものの、得られるバイアス値がＦｅＭｎ，ＮｉＭ
ｎに比較して小さいという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述したように，スピ
ンバルブ膜の反強磁性材料をＦｅＭｎとしたのでは，耐
蝕性が劣り，かつ積層膜の下層には適用できないという
問題がある。また，ＮｉＭｎ反強磁性膜では高温処理が
必要で，その結果人工格子膜の特性が劣化するという問
題がある。さらに，ＰｄＭｎはバイアス値が不十分とい
う欠点がある。
ンバルブ膜の反強磁性材料をＦｅＭｎとしたのでは，耐
蝕性が劣り，かつ積層膜の下層には適用できないという
問題がある。また，ＮｉＭｎ反強磁性膜では高温処理が
必要で，その結果人工格子膜の特性が劣化するという問
題がある。さらに，ＰｄＭｎはバイアス値が不十分とい
う欠点がある。
【０００６】本発明は，スピンバルブ膜の反強磁性膜を
Ｐｄ−Ｐｔ−Ｍｎ合金とすることで，積層膜の下層に十
分なバイアス値を得られる反強磁性膜を有する磁気抵抗
素子を提供することを目的とする。
Ｐｄ−Ｐｔ−Ｍｎ合金とすることで，積層膜の下層に十
分なバイアス値を得られる反強磁性膜を有する磁気抵抗
素子を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記の課題
を解決するために、以下の構成を手段とする。すなわ
ち、第一の構成については、１つ以上の磁性膜からなる
第一の磁性層があり、該第一の磁性層の上下両側に非磁
性層を介して１つ以上の磁性膜からなる第二の磁性層が
あり、更に該第一の磁性層，該非磁性層及び該第二の磁
性層を含む積層の上下両側に前記第二の磁性層と接する
形で反強磁性層が設けられる構造を持つ二重構造の磁気
抵抗効果素子において、前記反強磁性層の少なくとも一
方がＰｄ−Ｐｔ−Ｍｎ合金であることを特徴とする磁気
抵抗効果素子を手段とする。
を解決するために、以下の構成を手段とする。すなわ
ち、第一の構成については、１つ以上の磁性膜からなる
第一の磁性層があり、該第一の磁性層の上下両側に非磁
性層を介して１つ以上の磁性膜からなる第二の磁性層が
あり、更に該第一の磁性層，該非磁性層及び該第二の磁
性層を含む積層の上下両側に前記第二の磁性層と接する
形で反強磁性層が設けられる構造を持つ二重構造の磁気
抵抗効果素子において、前記反強磁性層の少なくとも一
方がＰｄ−Ｐｔ−Ｍｎ合金であることを特徴とする磁気
抵抗効果素子を手段とする。
【０００８】また，本発明の第二の構成については、Ｐ
ｄ−Ｐｔ−Ｍｎ合金からなる反強磁性層と、前記反強磁
性層の上下両側にそれぞれ密接して設けられた１つ以上
の磁性膜からなる第二の磁性層と、前記第二の磁性層の
前記反強磁性層と接する面の反対面上に、それぞれ非磁
性層を介して設けられた１つ以上の磁性膜からなる第一
の磁性層とを備えた二重構造を持つことを特徴とする磁
気抵抗効果素子を手段とする。
ｄ−Ｐｔ−Ｍｎ合金からなる反強磁性層と、前記反強磁
性層の上下両側にそれぞれ密接して設けられた１つ以上
の磁性膜からなる第二の磁性層と、前記第二の磁性層の
前記反強磁性層と接する面の反対面上に、それぞれ非磁
性層を介して設けられた１つ以上の磁性膜からなる第一
の磁性層とを備えた二重構造を持つことを特徴とする磁
気抵抗効果素子を手段とする。
【０００９】なお、上記の第一又は第二の構成におい
て、上記のそれぞれの要件に加えて、前記二重構造を複
数積層してもよい。あるいは、上記の要件に加えて、磁
場中にて加熱処理を行って、前記反強磁性層と接する前
記第二の磁性層の磁化方向を、前記反強磁性層と接しな
い前記第一の磁性層の磁化方向と直交する方向に向ける
こととしてもよい。さらに、これに付加して、第一の構
成の下層の反強磁性槽をＰｄ−Ｐｔ−Ｍｎ合金とし、少
なくとも前記反強磁性層と接しない前記磁性層に対して
は、前記熱処理を行なわないこととしてもよい。また，
第二の構成の上側の前記反強磁性層と接しない前記磁性
層に対して前記熱処理を行わなくてもよい。
て、上記のそれぞれの要件に加えて、前記二重構造を複
数積層してもよい。あるいは、上記の要件に加えて、磁
場中にて加熱処理を行って、前記反強磁性層と接する前
記第二の磁性層の磁化方向を、前記反強磁性層と接しな
い前記第一の磁性層の磁化方向と直交する方向に向ける
こととしてもよい。さらに、これに付加して、第一の構
成の下層の反強磁性槽をＰｄ−Ｐｔ−Ｍｎ合金とし、少
なくとも前記反強磁性層と接しない前記磁性層に対して
は、前記熱処理を行なわないこととしてもよい。また，
第二の構成の上側の前記反強磁性層と接しない前記磁性
層に対して前記熱処理を行わなくてもよい。
【００１０】あるいは、上記のいずれかの手段にさらに
付加して、前記反強磁性層の組成がＰｔ１０〜４０原子
量％，Ｍｎ４７〜５３原子量％であるとしてもよい。本
発明の第三の構成については、１つ以上の磁性膜からな
る第一の磁性層があり、その上下両側に非磁性層を介し
て１つ以上の磁性膜からなる第二の磁性層があり、更に
その上下両側に前記第二の磁性層と接する形で少なくと
も一方がＰｄ−Ｐｔ−Ｍｎ合金からなる反強磁性層が設
けられる構造を持つ二重構造の磁気抵抗効果素子（スピ
ンバルブ）の製造方法において、前記反強磁性層と接す
る前記第二の磁性層の磁化方向を、前記反強磁性層と接
しない前記第一の磁性層の磁化方向と直交する方向に向
けるため、磁場中にて加熱処理を行うことを特徴とする
磁気抵抗効果素子の製造方法を手段とする。
付加して、前記反強磁性層の組成がＰｔ１０〜４０原子
量％，Ｍｎ４７〜５３原子量％であるとしてもよい。本
発明の第三の構成については、１つ以上の磁性膜からな
る第一の磁性層があり、その上下両側に非磁性層を介し
て１つ以上の磁性膜からなる第二の磁性層があり、更に
その上下両側に前記第二の磁性層と接する形で少なくと
も一方がＰｄ−Ｐｔ−Ｍｎ合金からなる反強磁性層が設
けられる構造を持つ二重構造の磁気抵抗効果素子（スピ
ンバルブ）の製造方法において、前記反強磁性層と接す
る前記第二の磁性層の磁化方向を、前記反強磁性層と接
しない前記第一の磁性層の磁化方向と直交する方向に向
けるため、磁場中にて加熱処理を行うことを特徴とする
磁気抵抗効果素子の製造方法を手段とする。
【００１１】また，本発明の第四の構成については、Ｐ
ｄ−Ｐｔ−Ｍｎ合金からなる反強磁性層と、前記反強磁
性層の上下両側にそれぞれ密接して設けられた１つ以上
の磁性膜からなる第二の磁性層と、前記第二の磁性層の
前記反強磁性層と接する面の反対面上に、それぞれ非磁
性層を介して設けられた１つ以上の磁性膜からなる第一
の磁性層とを備えた二重構造を持つ磁気抵抗効果素子の
製造方法において、前記反強磁性層と接する前記第二の
磁性層の磁化方向を、前記反強磁性層と接しない前記第
一の磁性層の磁化方向と直交する方向に向けるため、磁
場中にて加熱処理を行うことを特徴とする磁気抵抗効果
素子の製造方法を手段とする。
ｄ−Ｐｔ−Ｍｎ合金からなる反強磁性層と、前記反強磁
性層の上下両側にそれぞれ密接して設けられた１つ以上
の磁性膜からなる第二の磁性層と、前記第二の磁性層の
前記反強磁性層と接する面の反対面上に、それぞれ非磁
性層を介して設けられた１つ以上の磁性膜からなる第一
の磁性層とを備えた二重構造を持つ磁気抵抗効果素子の
製造方法において、前記反強磁性層と接する前記第二の
磁性層の磁化方向を、前記反強磁性層と接しない前記第
一の磁性層の磁化方向と直交する方向に向けるため、磁
場中にて加熱処理を行うことを特徴とする磁気抵抗効果
素子の製造方法を手段とする。
【００１２】この要件に加えて、第三の構成では、下層
側の反強磁性層をＰｄ−Ｐｔ−Ｍｎ合金とし、少なくと
も前記反強磁性層と接しない前記磁性層に対しては、前
記熱処理を行なわないこととしてもよく，また，第四の
構成では，上側の前記反強磁性層と接しない前記磁性層
に対しては、前記熱処理を行なわないこととしてもよ
い。
側の反強磁性層をＰｄ−Ｐｔ−Ｍｎ合金とし、少なくと
も前記反強磁性層と接しない前記磁性層に対しては、前
記熱処理を行なわないこととしてもよく，また，第四の
構成では，上側の前記反強磁性層と接しない前記磁性層
に対しては、前記熱処理を行なわないこととしてもよ
い。
【００１３】図１はＮｉＦｅ／Ｐｄ３２Ｐｔ１７Ｍｎ５
１積層膜を２３０℃で１時間熱処理した場合のＭ−Ｈ曲
線を、図２はＰｄ３２Ｐｔ１７Ｍｎ５１／ＮｉＦｅ積層
膜を２３０℃で１時間熱処理した場合のＭ−Ｈ曲線を示
したものである。図１，図２共に、積層膜は大きなＨｕ
ａを示した。
１積層膜を２３０℃で１時間熱処理した場合のＭ−Ｈ曲
線を、図２はＰｄ３２Ｐｔ１７Ｍｎ５１／ＮｉＦｅ積層
膜を２３０℃で１時間熱処理した場合のＭ−Ｈ曲線を示
したものである。図１，図２共に、積層膜は大きなＨｕ
ａを示した。
【００１４】この様にＰｄＰｔＭｎはその上下層どちら
に磁性膜を積層してもバイアス磁界を得ることができ、
２重構造型のスピンバルブを実現することができるとと
もに、２３０℃以下の低温熱処理でＨｕａが得られる
為、ＮｉＦｅ／Ｃｕ型のスピンバルブにおいても素子の
特性を劣化させることなく用いることができる。また、
ＦｅＭｎと比較して耐蝕性があるため、素子の信頼性を
向上することができる。
に磁性膜を積層してもバイアス磁界を得ることができ、
２重構造型のスピンバルブを実現することができるとと
もに、２３０℃以下の低温熱処理でＨｕａが得られる
為、ＮｉＦｅ／Ｃｕ型のスピンバルブにおいても素子の
特性を劣化させることなく用いることができる。また、
ＦｅＭｎと比較して耐蝕性があるため、素子の信頼性を
向上することができる。
【００１５】さらに，第二の構成では，ＰｄＰｔＭｎか
らなる反強磁性層を中心とし，その上下にそれぞれピン
ド層及びフリー層となる第二及び第一の磁性層及び非磁
性層を配置する。この構成では，反強磁性層が一層とな
る。反強磁性層はこれと接する第二の磁性層をピンドと
して機能させるために，磁性層及び非磁性層よりも十分
に厚く形成する必要がある。従って，反強磁性層が一層
の第二の構成の磁気抵抗効果素子は，反強磁性層が上下
に二層必要とする第一の構成のものより薄くすることが
できる。
らなる反強磁性層を中心とし，その上下にそれぞれピン
ド層及びフリー層となる第二及び第一の磁性層及び非磁
性層を配置する。この構成では，反強磁性層が一層とな
る。反強磁性層はこれと接する第二の磁性層をピンドと
して機能させるために，磁性層及び非磁性層よりも十分
に厚く形成する必要がある。従って，反強磁性層が一層
の第二の構成の磁気抵抗効果素子は，反強磁性層が上下
に二層必要とする第一の構成のものより薄くすることが
できる。
【００１６】
第１の実施の形態 図３にＰｄＰｔＭｎを下層に形成したスピンバルブの実
施例を示す。
施例を示す。
【００１７】試料は、ＤＣマグネトロンスパッタ法によ
る成静止対向スパッタで、３０Ｏｅの磁界を印加しなが
らシリコン基板に成膜した。膜構成は、基板１上に下部
バッファ層２０としてＮｂ層２を５０Å及びＮｉＦｅ層
３を５０Å，反強磁性層４としてＰｄＰｔＭｎ層を２５
０Å，ピンド層５としてＮｉＦｅ層を４０Å，中間層６
としてＣｕ層を３５Å，フリー層８としてＮｉＦｅ層を
１００Å，キャップ層９としてＮｂ層を１００Åの順に
積層した。ＰｄＰｔＭｎはＰｄ５０Ｍｎ５０合金ターゲ
ット上にＰｔ, Ｍｎチップを配置し、合金膜組成がＰｄ
３３Ｐｔ１７Ｍｎ５０となるようにして作製した。Ｐｄ
ＰｔＭｎ反強磁性層４の下のＮｂ層２およびＮｉＦｅ層
３はＰｄＰｔＭｎの結晶配向性を高めるためのバッファ
層であり、最上層のＮｂ層はＮｉＦｅの酸化防止のため
のキャップ層９である。成膜後その後、真空炉において
真空中で２５００Ｏｅ程度の磁界を印加しながら２３０
℃で１時間処理を行った。図４にこの様にして得られた
スピンバルブ膜の磁気抵抗変化曲線（ＭＲ曲線）を示
す。
る成静止対向スパッタで、３０Ｏｅの磁界を印加しなが
らシリコン基板に成膜した。膜構成は、基板１上に下部
バッファ層２０としてＮｂ層２を５０Å及びＮｉＦｅ層
３を５０Å，反強磁性層４としてＰｄＰｔＭｎ層を２５
０Å，ピンド層５としてＮｉＦｅ層を４０Å，中間層６
としてＣｕ層を３５Å，フリー層８としてＮｉＦｅ層を
１００Å，キャップ層９としてＮｂ層を１００Åの順に
積層した。ＰｄＰｔＭｎはＰｄ５０Ｍｎ５０合金ターゲ
ット上にＰｔ, Ｍｎチップを配置し、合金膜組成がＰｄ
３３Ｐｔ１７Ｍｎ５０となるようにして作製した。Ｐｄ
ＰｔＭｎ反強磁性層４の下のＮｂ層２およびＮｉＦｅ層
３はＰｄＰｔＭｎの結晶配向性を高めるためのバッファ
層であり、最上層のＮｂ層はＮｉＦｅの酸化防止のため
のキャップ層９である。成膜後その後、真空炉において
真空中で２５００Ｏｅ程度の磁界を印加しながら２３０
℃で１時間処理を行った。図４にこの様にして得られた
スピンバルブ膜の磁気抵抗変化曲線（ＭＲ曲線）を示
す。
【００１８】同図に見られる様にＰｄＰｔＭｎをスピン
バルブの下層に形成した場合でもＰｄＰｔＭｎ反強磁性
層を下層に用いた場合でも磁性層の磁化方向を固定する
ことが可能であり、抵抗変化が約１．７％の良好な特性
を得ることができた。
バルブの下層に形成した場合でもＰｄＰｔＭｎ反強磁性
層を下層に用いた場合でも磁性層の磁化方向を固定する
ことが可能であり、抵抗変化が約１．７％の良好な特性
を得ることができた。
【００１９】また、本実施例において、下部バッファ層
をＮｂ及びＮｉＦｅとしているが、これはＰｄＰｔＭｎ
からなる反強磁性材料の結晶性を良くするためのもので
あり材料としてはこの限りでは無く、例えばＴａ，Ｎｂ
などの非磁性材料や、ＮｉＦｅ，ＣｏＦｅ，ＣｏＮｉＦ
ｅなどの軟磁性膜などでも可能である。
をＮｂ及びＮｉＦｅとしているが、これはＰｄＰｔＭｎ
からなる反強磁性材料の結晶性を良くするためのもので
あり材料としてはこの限りでは無く、例えばＴａ，Ｎｂ
などの非磁性材料や、ＮｉＦｅ，ＣｏＦｅ，ＣｏＮｉＦ
ｅなどの軟磁性膜などでも可能である。
【００２０】同様にピンド層、フリー層として用いられ
る磁性膜についても、このＮｉＦｅの限りではなく、Ｃ
ｏＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ，Ｃｏなどの磁性材料の単層及び
それらの積層膜を用いることが可能である。
る磁性膜についても、このＮｉＦｅの限りではなく、Ｃ
ｏＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ，Ｃｏなどの磁性材料の単層及び
それらの積層膜を用いることが可能である。
【００２１】中間層として用いているＣｕについても、
他にＡｇ，Ａｕなどの非磁性材料を用いることも出来
る。 第２の実施の形態 図５にＰｄＰｔＭｎを下層に形成したスピンバルブのも
うひとつの実施例を示す。
他にＡｇ，Ａｕなどの非磁性材料を用いることも出来
る。 第２の実施の形態 図５にＰｄＰｔＭｎを下層に形成したスピンバルブのも
うひとつの実施例を示す。
【００２２】試料は、第１の実施例同様ＤＣマグネトロ
ンスパッタ法による成静止対向スパッタで、３０Ｏｅの
磁界を印加しながらシリコン基板に成膜した。膜構成
は、基板１上にバッファ層２０としてＮｂ層２を５０Å
及びＮｉＦｅ層３を５０Å，反強磁性層４としてＰｄＰ
ｔＭｎ層を２５０Å，ピンド層１０としてＣｏＦｅ層を
３５Å，中間層６としてＣｕ層を３５Å，フリー層とし
てＣｏＦｅ層１１を１００Å及びＮｉＦｅ層１２，キャ
ップ層９としてＮｂ層を１００Åの順に積層した。Ｐｄ
ＰｔＭｎはＰｄ５０Ｍｎ５０合金ターゲット上にＰｔ,
Ｍｎチップを配置し、合金膜組成がＰｄ３３Ｐｔ１７Ｍ
ｎ５０となるようにして作製した。ＰｄＰｔＭｎ反強磁
性層４の下のＮｂ層２及びＮｉＦｅ層３はＰｄＰｔＭｎ
の結晶配向性を高めるためのバッファ層２０であり、最
上層のＮｂ層はＮｉＦｅの酸化防止のためのキャップ層
９である。成膜後、真空炉において真空中で２５００Ｏ
ｅ程度の磁界を印加しながら２３０℃で１時間処理を行
った。図６にこの様にして得られたスピンバルブ膜の磁
気抵抗変化曲線（ＭＲ曲線）を示す。
ンスパッタ法による成静止対向スパッタで、３０Ｏｅの
磁界を印加しながらシリコン基板に成膜した。膜構成
は、基板１上にバッファ層２０としてＮｂ層２を５０Å
及びＮｉＦｅ層３を５０Å，反強磁性層４としてＰｄＰ
ｔＭｎ層を２５０Å，ピンド層１０としてＣｏＦｅ層を
３５Å，中間層６としてＣｕ層を３５Å，フリー層とし
てＣｏＦｅ層１１を１００Å及びＮｉＦｅ層１２，キャ
ップ層９としてＮｂ層を１００Åの順に積層した。Ｐｄ
ＰｔＭｎはＰｄ５０Ｍｎ５０合金ターゲット上にＰｔ,
Ｍｎチップを配置し、合金膜組成がＰｄ３３Ｐｔ１７Ｍ
ｎ５０となるようにして作製した。ＰｄＰｔＭｎ反強磁
性層４の下のＮｂ層２及びＮｉＦｅ層３はＰｄＰｔＭｎ
の結晶配向性を高めるためのバッファ層２０であり、最
上層のＮｂ層はＮｉＦｅの酸化防止のためのキャップ層
９である。成膜後、真空炉において真空中で２５００Ｏ
ｅ程度の磁界を印加しながら２３０℃で１時間処理を行
った。図６にこの様にして得られたスピンバルブ膜の磁
気抵抗変化曲線（ＭＲ曲線）を示す。
【００２３】この実施例に示される様にＰｄＰｔＭｎか
らなる反強磁性層４を下層に用いた場合でも磁性層の磁
化方向を固定することが可能であり、また非磁性層界面
にＣｏ系磁性材料を接する形に形成することにより、抵
抗変化が約６％といったより大きな磁気抵抗効果を得る
ことが出来る。
らなる反強磁性層４を下層に用いた場合でも磁性層の磁
化方向を固定することが可能であり、また非磁性層界面
にＣｏ系磁性材料を接する形に形成することにより、抵
抗変化が約６％といったより大きな磁気抵抗効果を得る
ことが出来る。
【００２４】また、本実施例において、下部バッファ層
２０をＮｂ及びＮｉＦｅとしているが、これはＰｄＰｔ
Ｍｎからなる反強磁性材料の結晶性を良くするためのも
のであり材料としてはこの限りでは無く、例えばＴａ，
Ｎｂなどの非磁性材料や、ＮｉＦｅ，ＣｏＦｅ，ＣｏＮ
ｉＦｅなどの軟磁性膜などでも可能である。
２０をＮｂ及びＮｉＦｅとしているが、これはＰｄＰｔ
Ｍｎからなる反強磁性材料の結晶性を良くするためのも
のであり材料としてはこの限りでは無く、例えばＴａ，
Ｎｂなどの非磁性材料や、ＮｉＦｅ，ＣｏＦｅ，ＣｏＮ
ｉＦｅなどの軟磁性膜などでも可能である。
【００２５】同様にピンド層、フリー層として用いられ
る磁性膜についても、このＣｏＦｅの限りではなく、Ｃ
ｏＮｉＦｅ，Ｃｏなどの磁性材料の単層及びそれらの積
層膜を用いることが可能である。
る磁性膜についても、このＣｏＦｅの限りではなく、Ｃ
ｏＮｉＦｅ，Ｃｏなどの磁性材料の単層及びそれらの積
層膜を用いることが可能である。
【００２６】中間層として用いているＣｕについても、
他にＡｇ、Ａｕなどの非磁性材料を用いることも出来
る。 第３の実施の形態 図７に本発明をＮｉＦｅを磁性層に持つ２重構造スピン
バルブ膜に用いた場合の実施例を示す。試料は、第１の
実施例同様ＤＣマグネトロンスパッタ法による成静止対
向スパッタで、シリコン基板に成膜した。膜構成は、基
板１上にバッファ層２０としてＮｂ層２を５０Å及びＮ
ｉＦｅ層３を５０Å，反強磁性層４としてＰｄ３２Ｐｔ
１７Ｍｎ５１層を２５０Å，ピンド層５としてＮｉＦｅ
層を４０Å，中間層６としてＣｕ層を３５Å，フリー層
７としてＮｉＦｅ層を９０Åの順に積層し、このＮｉＦ
ｅフリー層７を共有する形でこれまでとは逆に中間Ｃｕ
層６，ＮｉＦｅピンド層５，Ｐｄ３２Ｐｔ１７Ｍｎ５１
反強磁性層４を同じ厚さに形成した。下層側のＰｄＰｔ
Ｍｎ反強磁性層の下のＮｂ層及びＮｉＦｅ層はＰｄＰｔ
Ｍｎの結晶配向性を高めるためのバッファ層２０であ
る。またこの例の場合、スピンバルブ膜の最上層に耐蝕
性に優れた材料であるＰｄＰｔＭｎ反強磁性層４が形成
されるため、前２例の様な酸化防止キャップ層を設ける
必要は無い。その後、真空炉において真空中で２５００
Ｏｅ程度の磁界を印加しながら２３０℃で１時間処理を
行った。図８にこの様にして得られたスピンバルブ膜の
磁気抵抗変化曲線（ＭＲ曲線）を示す。今回得られた２
重構造スピンバルブ膜の最大ＭＲ比は単純構造型のもの
に比較して２倍以上の値を示しており、大きな出力が得
られることがわかる。
他にＡｇ、Ａｕなどの非磁性材料を用いることも出来
る。 第３の実施の形態 図７に本発明をＮｉＦｅを磁性層に持つ２重構造スピン
バルブ膜に用いた場合の実施例を示す。試料は、第１の
実施例同様ＤＣマグネトロンスパッタ法による成静止対
向スパッタで、シリコン基板に成膜した。膜構成は、基
板１上にバッファ層２０としてＮｂ層２を５０Å及びＮ
ｉＦｅ層３を５０Å，反強磁性層４としてＰｄ３２Ｐｔ
１７Ｍｎ５１層を２５０Å，ピンド層５としてＮｉＦｅ
層を４０Å，中間層６としてＣｕ層を３５Å，フリー層
７としてＮｉＦｅ層を９０Åの順に積層し、このＮｉＦ
ｅフリー層７を共有する形でこれまでとは逆に中間Ｃｕ
層６，ＮｉＦｅピンド層５，Ｐｄ３２Ｐｔ１７Ｍｎ５１
反強磁性層４を同じ厚さに形成した。下層側のＰｄＰｔ
Ｍｎ反強磁性層の下のＮｂ層及びＮｉＦｅ層はＰｄＰｔ
Ｍｎの結晶配向性を高めるためのバッファ層２０であ
る。またこの例の場合、スピンバルブ膜の最上層に耐蝕
性に優れた材料であるＰｄＰｔＭｎ反強磁性層４が形成
されるため、前２例の様な酸化防止キャップ層を設ける
必要は無い。その後、真空炉において真空中で２５００
Ｏｅ程度の磁界を印加しながら２３０℃で１時間処理を
行った。図８にこの様にして得られたスピンバルブ膜の
磁気抵抗変化曲線（ＭＲ曲線）を示す。今回得られた２
重構造スピンバルブ膜の最大ＭＲ比は単純構造型のもの
に比較して２倍以上の値を示しており、大きな出力が得
られることがわかる。
【００２７】また、本実施例において、下部バッファ層
をＮｂ及びＮｉＦｅとしているが、これはＰｄＰｔＭｎ
は反強磁性材料の結晶性を良くするためのものであり材
料としてはこの限りでは無く、例えばＴａ，Ｎｂなどの
非磁性材料や、ＮｉＦｅ，ＣｏＦｅ，ＣｏＮｉＦｅなど
の軟磁性膜などでも可能である。
をＮｂ及びＮｉＦｅとしているが、これはＰｄＰｔＭｎ
は反強磁性材料の結晶性を良くするためのものであり材
料としてはこの限りでは無く、例えばＴａ，Ｎｂなどの
非磁性材料や、ＮｉＦｅ，ＣｏＦｅ，ＣｏＮｉＦｅなど
の軟磁性膜などでも可能である。
【００２８】同様にピンド層、フリー層として用いられ
る磁性膜についても、このＮｉＦｅの限りではなく、Ｃ
ｏＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ，Ｃｏなどの磁性材料の単層及び
それらの積層膜を用いることが可能である。
る磁性膜についても、このＮｉＦｅの限りではなく、Ｃ
ｏＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ，Ｃｏなどの磁性材料の単層及び
それらの積層膜を用いることが可能である。
【００２９】中間層として用いているＣｕについても、
他にＡｇ，Ａｕなどの非磁性材料を用いることも出来
る。 第４の実施の形態 図９に本発明をＣｏＦｅを磁性層に持つ２重構造スピン
バルブ膜に用いた場合の実施例を示す。試料は、第１の
実施例同様ＤＣマグネトロンスパッタ法による成静止対
向スパッタで、シリコン基板に成膜した。膜構成は、基
板１上にバッファ層２０としてＮｂ層２を５０Å及びＮ
ｉＦｅ層３を５０Å，反強磁性層４としてＰｄＰｔＭｎ
層を２５０Å，ピンド層１０としてＣｏＦｅ層を３５
Å，中間層６としてＣｕ層を３５Å，フリー層２１とし
てＣｏＦｅ層１１を１００Å及びＮｉＦｅ層１２の順に
積層し、このフリー層２１のＮｉＦｅ層１２を共有する
形でこれまでとは逆にフリー層２１のＣｏＦｅ層１１，
Ｃｕ中間層６，ＣｏＦｅピンド層１０，Ｐｄ３２Ｐｔ１
７Ｍｎ５１反強磁性層４を同じ厚さに形成した。この例
の場合、スピンバルブ膜の最上層に耐蝕性に優れた材料
であるＰｄＰｔＭｎが形成されるため、前２例の様な酸
化防止キャップ層を設ける必要は無い。その後、真空炉
において真空中で２５００Ｏｅ程度の磁界を印加しなが
ら２３０℃で１時間処理を行った。
他にＡｇ，Ａｕなどの非磁性材料を用いることも出来
る。 第４の実施の形態 図９に本発明をＣｏＦｅを磁性層に持つ２重構造スピン
バルブ膜に用いた場合の実施例を示す。試料は、第１の
実施例同様ＤＣマグネトロンスパッタ法による成静止対
向スパッタで、シリコン基板に成膜した。膜構成は、基
板１上にバッファ層２０としてＮｂ層２を５０Å及びＮ
ｉＦｅ層３を５０Å，反強磁性層４としてＰｄＰｔＭｎ
層を２５０Å，ピンド層１０としてＣｏＦｅ層を３５
Å，中間層６としてＣｕ層を３５Å，フリー層２１とし
てＣｏＦｅ層１１を１００Å及びＮｉＦｅ層１２の順に
積層し、このフリー層２１のＮｉＦｅ層１２を共有する
形でこれまでとは逆にフリー層２１のＣｏＦｅ層１１，
Ｃｕ中間層６，ＣｏＦｅピンド層１０，Ｐｄ３２Ｐｔ１
７Ｍｎ５１反強磁性層４を同じ厚さに形成した。この例
の場合、スピンバルブ膜の最上層に耐蝕性に優れた材料
であるＰｄＰｔＭｎが形成されるため、前２例の様な酸
化防止キャップ層を設ける必要は無い。その後、真空炉
において真空中で２５００Ｏｅ程度の磁界を印加しなが
ら２３０℃で１時間処理を行った。
【００３０】図１０に同様にして作成された単純構造ス
ピンバルブ膜の磁気抵抗曲線を示す。本例の二重構造ス
ピンバルブ膜のＭＲ比は実施例１に示す単純構造型のも
のに比較して約１３０％向上した。
ピンバルブ膜の磁気抵抗曲線を示す。本例の二重構造ス
ピンバルブ膜のＭＲ比は実施例１に示す単純構造型のも
のに比較して約１３０％向上した。
【００３１】また、本実施例において、下部バッファ層
をＮｂ及びＮｉＦｅとしているが、これはＰｄＰｔＭｎ
は反強磁性材料の結晶性を良くするためのものであり材
料としてはこの限りでは無く、例えばＴａ，Ｎｂなどの
非磁性材料や、ＮｉＦｅ，ＣｏＦｅ，ＣｏＮｉＦｅなど
の軟磁性膜などでも可能である。
をＮｂ及びＮｉＦｅとしているが、これはＰｄＰｔＭｎ
は反強磁性材料の結晶性を良くするためのものであり材
料としてはこの限りでは無く、例えばＴａ，Ｎｂなどの
非磁性材料や、ＮｉＦｅ，ＣｏＦｅ，ＣｏＮｉＦｅなど
の軟磁性膜などでも可能である。
【００３２】同様にピンド層、フリー層として用いられ
る磁性膜についても、このＣｏＦｅの限りではなく、Ｃ
ｏＮｉＦｅ，Ｃｏなどの磁性材料の単層及びそれらの積
層膜を用いることが可能である。
る磁性膜についても、このＣｏＦｅの限りではなく、Ｃ
ｏＮｉＦｅ，Ｃｏなどの磁性材料の単層及びそれらの積
層膜を用いることが可能である。
【００３３】中間層として用いているＣｕについても、
他にＡｇ，Ａｕなどの非磁性材料を用いることも出来
る。 第５の実施の形態 図１１に第４の実施形態例の磁気抵抗効果素子を磁気ヘ
ッド用として用いた場合の実施例を示す。成膜は第４の
実施形態例と同一とし、熱処理についても第４の実施形
態例と同様、真空炉において真空中で２５００Ｏｅ程度
の磁界を印加しながら２３０℃で１時間処理を行ってい
るが、処理中に印加する磁場の方向は成膜時に印加した
磁場方向と直交する方向に向けている。これを、一般的
な薄膜パターニングにより２μｍの奥行きと１００μｍ
の長さの素子形状にエッチングし、その後図１１に示さ
れる形の端子部を形成する。この端子の材料としては30
00ÅのＡｕを用いた。測定は図１１に示される通り、ピ
ンド層の磁化方向と同一方向に磁場を印加し、その抵抗
率の変化を直流４端子法で測定した。
他にＡｇ，Ａｕなどの非磁性材料を用いることも出来
る。 第５の実施の形態 図１１に第４の実施形態例の磁気抵抗効果素子を磁気ヘ
ッド用として用いた場合の実施例を示す。成膜は第４の
実施形態例と同一とし、熱処理についても第４の実施形
態例と同様、真空炉において真空中で２５００Ｏｅ程度
の磁界を印加しながら２３０℃で１時間処理を行ってい
るが、処理中に印加する磁場の方向は成膜時に印加した
磁場方向と直交する方向に向けている。これを、一般的
な薄膜パターニングにより２μｍの奥行きと１００μｍ
の長さの素子形状にエッチングし、その後図１１に示さ
れる形の端子部を形成する。この端子の材料としては30
00ÅのＡｕを用いた。測定は図１１に示される通り、ピ
ンド層の磁化方向と同一方向に磁場を印加し、その抵抗
率の変化を直流４端子法で測定した。
【００３４】図１２に同様にして形成されたスピンバル
ブ素子のＭＲ曲線を示す。図に見られる様に抵抗変化が
８％以上といった優れたＭＲ特性を得ることが出来た。 第６の実施の形態 図１３に第４の実施形態例と同様にスピンバルブ膜の外
側に反強磁性層が配置され，かつＣｏＦｅを磁性層に持
つ２重構造スピンバルブ膜の他の実施形態例を示す。試
料は、第４の実施形態例同様ＤＣマグネトロンスパッタ
法による成静止対向スパッタで、（１００）シリコン基
板に成膜した。膜構成は、基板１上にバッファ層２０と
してＴａ層を５０Å，反強磁性層４としてＰｄＰｔＭｎ
層を２５０Å，ピンド層１０としてＣｏＦｅ層を３５
Å，中間層６としてＣｕ層を３５Å，フリー層２１とし
てＣｏＦｅ層１１を３５Å及びＮｉＦｅ層１２を２０Å
の順に積層し、このフリー層２１のＮｉＦｅ層１２を共
有する形でこれまでとは逆にフリー層２１のＣｏＦｅ層
１１，Ｃｕ中間層６，ＣｏＦｅピンド層１０，Ｐｄ３２
Ｐｔ１７Ｍｎ５１反強磁性層４を同じ厚さに形成した。
その他の製造方法及び条件は，第４の実施形態例と同様
である。
ブ素子のＭＲ曲線を示す。図に見られる様に抵抗変化が
８％以上といった優れたＭＲ特性を得ることが出来た。 第６の実施の形態 図１３に第４の実施形態例と同様にスピンバルブ膜の外
側に反強磁性層が配置され，かつＣｏＦｅを磁性層に持
つ２重構造スピンバルブ膜の他の実施形態例を示す。試
料は、第４の実施形態例同様ＤＣマグネトロンスパッタ
法による成静止対向スパッタで、（１００）シリコン基
板に成膜した。膜構成は、基板１上にバッファ層２０と
してＴａ層を５０Å，反強磁性層４としてＰｄＰｔＭｎ
層を２５０Å，ピンド層１０としてＣｏＦｅ層を３５
Å，中間層６としてＣｕ層を３５Å，フリー層２１とし
てＣｏＦｅ層１１を３５Å及びＮｉＦｅ層１２を２０Å
の順に積層し、このフリー層２１のＮｉＦｅ層１２を共
有する形でこれまでとは逆にフリー層２１のＣｏＦｅ層
１１，Ｃｕ中間層６，ＣｏＦｅピンド層１０，Ｐｄ３２
Ｐｔ１７Ｍｎ５１反強磁性層４を同じ厚さに形成した。
その他の製造方法及び条件は，第４の実施形態例と同様
である。
【００３５】本実施形態例のスピンバルブ膜の厚さは，
磁性層及び中間層の厚さ２３０Åに，上下の合計５００
Åの反強磁性層４の厚さを加えた７３０Åとなる。一般
に，スピンバルブ膜の膜厚は薄いことが望ましい。なぜ
なら，スピンバルブ膜が厚い場合には，このスピンバル
ブ膜を使用した磁気ヘッドのギャプが大きくなるため，
媒体に記録された磁区幅を広くせざるを得ず媒体の信号
記録密度が低下するからである。さらに，反強磁性層４
が厚いと，スピンバルブ膜に占める磁気抵抗効果に寄与
しない反強磁性層４の割合が高くなるため，シャント効
果が大きくなり磁気抵抗効果が低下するという弊害を生
ずる。従って，反強磁性層４は薄いことが望ましい。し
かし，反強磁性層４が２５０Åより薄くては，ピンド層
１０の磁化方位を適切に保持できない。これらの理由か
ら，本実施形態例における反強磁性層４の厚さは，２５
０Åとすることが好ましい。
磁性層及び中間層の厚さ２３０Åに，上下の合計５００
Åの反強磁性層４の厚さを加えた７３０Åとなる。一般
に，スピンバルブ膜の膜厚は薄いことが望ましい。なぜ
なら，スピンバルブ膜が厚い場合には，このスピンバル
ブ膜を使用した磁気ヘッドのギャプが大きくなるため，
媒体に記録された磁区幅を広くせざるを得ず媒体の信号
記録密度が低下するからである。さらに，反強磁性層４
が厚いと，スピンバルブ膜に占める磁気抵抗効果に寄与
しない反強磁性層４の割合が高くなるため，シャント効
果が大きくなり磁気抵抗効果が低下するという弊害を生
ずる。従って，反強磁性層４は薄いことが望ましい。し
かし，反強磁性層４が２５０Åより薄くては，ピンド層
１０の磁化方位を適切に保持できない。これらの理由か
ら，本実施形態例における反強磁性層４の厚さは，２５
０Åとすることが好ましい。
【００３６】図１５に本発明の第６実施形態例のスピン
バルブのＭＲ曲線を示す。第４実施形態例と同様に８％
以上のＭＲ比が実現されている。 第７の実施の形態 本発明の第７の実施形態例は，反強磁性層を中心に，そ
の上下に上下対称に磁性層及び中間層を積層したスピン
バブル膜に関する。
バルブのＭＲ曲線を示す。第４実施形態例と同様に８％
以上のＭＲ比が実現されている。 第７の実施の形態 本発明の第７の実施形態例は，反強磁性層を中心に，そ
の上下に上下対称に磁性層及び中間層を積層したスピン
バブル膜に関する。
【００３７】図１４に第７の実施形態例の２重構造型ス
ピンバルブの断面構造を示す。図１４を参照して，（１
００）面を主面とするＳｉ基板１上に，バッファ層２０
として５０ÅのＴａ層，フリー層２１として２０ÅのＮ
ｉＦｅ層１２の上に５５ÅのＣｏＦｅ層１１を積層した
磁性層，非磁性の中間層６として３５ÅのＣｕ層，ピン
ド層１０として３５ÅのＣｏＦｅ層を，この順に積層し
た。次いで，前記のピンド層１０上に反強磁性層４とし
て２５０ÅのＰｄ33Ｐｔ17Ｍｎ50を堆積した。次いで，
反強磁性層４上に，ピンド層１０として３５ÅのＣｏＦ
ｅ層，中間層６として３５ÅのＣｕ層，フリー層２１と
して２０ÅのＮｉＦｅ層１２の上に５５ÅのＣｏＦｅ層
１１を積層した磁性層をこの順に積層した。これによ
り，反強磁性層４を中心とする上下対称の２重構造が形
成された。さらに，酸化を防止するために，キャップ層
９として５０ÅのＴａ層を堆積した。なお，これらの層
の堆積方法及び条件は第４の実施形態例と同様であり，
３０Ｏｅの磁界中でなされた。次いで，２０００Ｏｅの
磁界中で２３０℃，３時間の真空熱処理をし，ＰｄＰｔ
Ｍｎ反強磁性層４の規則格子化を進行させた。なお，本
実施形態例のスピンバルブ膜の膜厚は，２５０Åの反強
磁性層４が一層と，その上下に対称に配置された上下そ
れぞれ１４５Åの厚さの中間層及びフリー層及びピンド
層とを合わせた，合計５４０Åである。
ピンバルブの断面構造を示す。図１４を参照して，（１
００）面を主面とするＳｉ基板１上に，バッファ層２０
として５０ÅのＴａ層，フリー層２１として２０ÅのＮ
ｉＦｅ層１２の上に５５ÅのＣｏＦｅ層１１を積層した
磁性層，非磁性の中間層６として３５ÅのＣｕ層，ピン
ド層１０として３５ÅのＣｏＦｅ層を，この順に積層し
た。次いで，前記のピンド層１０上に反強磁性層４とし
て２５０ÅのＰｄ33Ｐｔ17Ｍｎ50を堆積した。次いで，
反強磁性層４上に，ピンド層１０として３５ÅのＣｏＦ
ｅ層，中間層６として３５ÅのＣｕ層，フリー層２１と
して２０ÅのＮｉＦｅ層１２の上に５５ÅのＣｏＦｅ層
１１を積層した磁性層をこの順に積層した。これによ
り，反強磁性層４を中心とする上下対称の２重構造が形
成された。さらに，酸化を防止するために，キャップ層
９として５０ÅのＴａ層を堆積した。なお，これらの層
の堆積方法及び条件は第４の実施形態例と同様であり，
３０Ｏｅの磁界中でなされた。次いで，２０００Ｏｅの
磁界中で２３０℃，３時間の真空熱処理をし，ＰｄＰｔ
Ｍｎ反強磁性層４の規則格子化を進行させた。なお，本
実施形態例のスピンバルブ膜の膜厚は，２５０Åの反強
磁性層４が一層と，その上下に対称に配置された上下そ
れぞれ１４５Åの厚さの中間層及びフリー層及びピンド
層とを合わせた，合計５４０Åである。
【００３８】図１６に本発明の第７実施形態例のスピン
バルブのＭＲ曲線を示す。本実施形態例のスピンバルブ
膜は，１２％以上の磁気抵抗効果を有する。これを，図
１５に示す第６実施形態例の中間層，フリー層及びピン
ド層の積層した層の外側に反強磁性層を配置するスピン
バルブのＭＲ曲線と比較すると，４％改善されている。
さらに，本第７実施形態例のスピンバルブ膜は，５４０
Åと第６実施形態例の７３０Åより９０Å薄い。従っ
て，本第７実施形態例のスピンバルブ膜を使用した磁気
ヘッドは，検出感度が高くかつ高密度の磁区を検出する
ことができるから，高密度の磁気記録媒体の読み出し用
ヘッドとして優れた特性を有する。
バルブのＭＲ曲線を示す。本実施形態例のスピンバルブ
膜は，１２％以上の磁気抵抗効果を有する。これを，図
１５に示す第６実施形態例の中間層，フリー層及びピン
ド層の積層した層の外側に反強磁性層を配置するスピン
バルブのＭＲ曲線と比較すると，４％改善されている。
さらに，本第７実施形態例のスピンバルブ膜は，５４０
Åと第６実施形態例の７３０Åより９０Å薄い。従っ
て，本第７実施形態例のスピンバルブ膜を使用した磁気
ヘッドは，検出感度が高くかつ高密度の磁区を検出する
ことができるから，高密度の磁気記録媒体の読み出し用
ヘッドとして優れた特性を有する。
【００３９】
【発明の効果】本発明の反強磁性膜を用いることによ
り、高出力で高信頼性の磁気抵抗効果素子を得ることが
できる。
り、高出力で高信頼性の磁気抵抗効果素子を得ることが
できる。
【図１】はＮｉＦｅ／ Ｐｄ３２Ｐｔ１７Ｍｎ５１積層
膜のＭ−Ｈ曲線。
膜のＭ−Ｈ曲線。
【図２】はＰｄ３２Ｐｔ１７Ｍｎ５１／ＮｉＦｅ積層膜
のＭ−Ｈ曲線。
のＭ−Ｈ曲線。
【図３】はＮｉＦｅを磁性層に用いた逆構造型スピンバ
ルブの実施形態例。
ルブの実施形態例。
【図４】はＮｉＦｅを磁性層に用いた逆構造型スピンバ
ルブのＭＲ曲線。
ルブのＭＲ曲線。
【図５】はＣｏＦｅを磁性層に用いた逆構造型スピンバ
ルブの実施形態例。
ルブの実施形態例。
【図６】はＣｏＦｅを磁性層に用いた逆構造型スピンバ
ルブのＭＲ曲線。
ルブのＭＲ曲線。
【図７】はＮｉＦｅを磁性層に用いた２重構造型スピン
バルブの実施形態例。
バルブの実施形態例。
【図８】はＮｉＦｅを磁性層に用いた２重構造型スピン
バルブのＭＲ曲線。
バルブのＭＲ曲線。
【図９】はＣｏＦｅを磁性層に用いた２重構造型スピン
バルブの実施形態例。
バルブの実施形態例。
【図１０】はＣｏＦｅを磁性層に用いた２重構造型スピ
ンバルブのＭＲ曲線。
ンバルブのＭＲ曲線。
【図１１】は本発明を用いた２重構造スピンバルブ素子
の実施形態例
の実施形態例
【図１２】は本発明を用いた２重構造スピンバルブ素子
のＭＲ曲線
のＭＲ曲線
【図１３】はＣｏＦｅを磁性層に用いた２重構造型スピ
ンバルブの他の実施形態例。
ンバルブの他の実施形態例。
【図１４】はＣｏＦｅを磁性層に用いた他の２重構造型
スピンバルブの実施形態例。
スピンバルブの実施形態例。
【図１５】は本発明の他の実施形態例にかかる２重構造
型スピンバルブ素子のＭＲ曲線。
型スピンバルブ素子のＭＲ曲線。
【図１６】は本発明の他の２重構造型スピンバルブ素子
のＭＲ曲線。 図中、 １は基板 ２０ バッファ層 ２ Ｎｂ層 ３ ＮｉＦｅ層 ４ 反強磁性層 ５，１０ ピンド層 ６ 中間層 ７，８，２１ フリー層 ９ キャップ層 １１ ＣｏＦｅ層 １２ ＮｉＦｅ層
のＭＲ曲線。 図中、 １は基板 ２０ バッファ層 ２ Ｎｂ層 ３ ＮｉＦｅ層 ４ 反強磁性層 ５，１０ ピンド層 ６ 中間層 ７，８，２１ フリー層 ９ キャップ層 １１ ＣｏＦｅ層 １２ ＮｉＦｅ層
フロントページの続き (72)発明者 清水 豊 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 長坂 恵一 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内
Claims (10)
- 【請求項１】１つ以上の磁性膜からなる第一の磁性層が
あり、該第一の磁性層の上下両側に非磁性層を介して１
つ以上の磁性膜からなる第二の磁性層があり、更に該第
一の磁性層，該非磁性層及び該第二の磁性層を含む積層
の上下両側に前記第二の磁性層と接する形で反強磁性層
が設けられる構造を持つ二重構造の磁気抵抗効果素子に
おいて、 前記反強磁性層の少なくとも一方がＰｄ−Ｐｔ−Ｍｎ合
金であることを特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項２】前記二重構造を複数積層したことを特徴と
する請求項１記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項３】Ｐｄ−Ｐｔ−Ｍｎ合金からなる反強磁性層
と、 前記反強磁性層の上下両側にそれぞれ密接して設けられ
た１つ以上の磁性膜からなる第二の磁性層と、 前記第二の磁性層の前記反強磁性層と接する面の反対面
上に、それぞれ非磁性層を介して設けられた１つ以上の
磁性膜からなる第一の磁性層とを備えた二重構造を持つ
ことを特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項４】前記二重構造を複数積層したことを特徴と
する請求項３記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項５】磁場中にて加熱処理を行って、前記反強磁
性層と接する前記第二の磁性層の磁化方向を、前記反強
磁性層と接しない前記第一の磁性層の磁化方向と直交す
る方向に向けたことを特徴とする請求項１又は３記載の
磁気抵抗効果素子。 - 【請求項６】下層側をＰｄ−Ｐｔ−Ｍｎ合金とし、少な
くとも前記反強磁性層と接しない前記第一の磁性層に対
しては、前記熱処理を行なわないことを特徴とする請求
項５記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項７】前記反強磁性層の組成がＰｔ１０〜４０原
子量％，Ｍｎ４７〜５３原子量％であることを特徴とす
る請求項１乃至６の何れかの請求項に記載の磁気抵抗効
果素子。 - 【請求項８】１つ以上の磁性膜からなる第一の磁性層が
あり、該第一の磁性層の上下両側に非磁性層を介して１
つ以上の磁性膜からなる第二の磁性層があり、更に該第
一の磁性層，該非磁性層及び該第二の磁性層を含む積層
の上下両側に前記第二の磁性層と接する形で少なくとも
一方がＰｄ−Ｐｔ−Ｍｎ合金からなる反強磁性層が設け
られる構造を持つ二重構造の磁気抵抗効果素子（スピン
バルブ）の製造方法において、 前記反強磁性層と接する前記第二の磁性層の磁化方向
を、前記反強磁性層と接しない前記第一の磁性層の磁化
方向と直交する方向に向けるため、磁場中にて加熱処理
を行うことを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項９】Ｐｄ−Ｐｔ−Ｍｎ合金からなる反強磁性層
と、前記反強磁性層の上下両側にそれぞれ密接して設け
られた１つ以上の磁性膜からなる第二の磁性層と、前記
第二の磁性層の前記反強磁性層と接する面の反対面上
に、それぞれ非磁性層を介して設けられた１つ以上の磁
性膜からなる第一の磁性層とを備えた二重構造を持つ磁
気抵抗効果素子の製造方法において、 前記反強磁性層と接する前記第二の磁性層の磁化方向
を、前記反強磁性層と接しない前記第一の磁性層の磁化
方向と直交する方向に向けるため、磁場中にて加熱処理
を行うことを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項１０】下層側をＰｄ−Ｐｔ−Ｍｎ合金とし、少
なくとも前記反強磁性層と接しない前記磁性層に対して
は、前記熱処理を行なわないことを特徴とする請求項８
又は９記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24093897A JP4038839B2 (ja) | 1996-09-27 | 1997-09-05 | 磁気抵抗効果素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8-257068 | 1996-09-27 | ||
| JP25706896 | 1996-09-27 | ||
| JP24093897A JP4038839B2 (ja) | 1996-09-27 | 1997-09-05 | 磁気抵抗効果素子及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10154618A true JPH10154618A (ja) | 1998-06-09 |
| JP4038839B2 JP4038839B2 (ja) | 2008-01-30 |
Family
ID=26534997
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24093897A Expired - Fee Related JP4038839B2 (ja) | 1996-09-27 | 1997-09-05 | 磁気抵抗効果素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4038839B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100333262B1 (ko) * | 1999-03-30 | 2002-04-25 | 포만 제프리 엘 | 덮개층이 향상된 스핀 밸브 센서를 구비한 판독 헤드 |
| US6424506B1 (en) * | 1998-07-21 | 2002-07-23 | Alps Electric Co., Ltd. | Spin-valve magnetoresistive thin film element |
| US6430013B1 (en) | 1999-12-06 | 2002-08-06 | International Business Machines Corporation | Magnetoresistive structure having improved thermal stability via magnetic barrier layer within a free layer |
| US6519117B1 (en) | 1999-12-06 | 2003-02-11 | International Business Machines Corporation | Dual AP pinned GMR head with offset layer |
| US6560078B1 (en) | 2000-07-13 | 2003-05-06 | International Business Machines Corporation | Bilayer seed layer for spin valves |
| US6650512B1 (en) | 2000-03-21 | 2003-11-18 | International Business Machines Corporation | GMR coefficient enhancement of a spin valve structure |
| US6819533B2 (en) | 2000-04-24 | 2004-11-16 | Fujitsu Limited | Magnetoresistive head in which an interlayer coupling field applied to a free magnetic layer is reduced |
| US6842969B2 (en) * | 2002-04-05 | 2005-01-18 | Headway Technologies, Inc. | Process for manufacturing a magnetic read head |
| US6954344B2 (en) | 2003-05-16 | 2005-10-11 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Anti-parallel tab sensor fabrication using chemical-mechanical polishing process |
-
1997
- 1997-09-05 JP JP24093897A patent/JP4038839B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6424506B1 (en) * | 1998-07-21 | 2002-07-23 | Alps Electric Co., Ltd. | Spin-valve magnetoresistive thin film element |
| US6639764B2 (en) | 1998-07-21 | 2003-10-28 | Alps Electric Co., Ltd. | Spin-valve magnetoresistive thin film element |
| US6646835B2 (en) | 1998-07-21 | 2003-11-11 | Alps Electric Co., Ltd. | Spin-valve magnetoresistive thin film element |
| US7164560B2 (en) | 1998-07-21 | 2007-01-16 | Alps Electric Co., Ltd. | Spin-valve magnetoresistive thin film element |
| KR100333262B1 (ko) * | 1999-03-30 | 2002-04-25 | 포만 제프리 엘 | 덮개층이 향상된 스핀 밸브 센서를 구비한 판독 헤드 |
| US6430013B1 (en) | 1999-12-06 | 2002-08-06 | International Business Machines Corporation | Magnetoresistive structure having improved thermal stability via magnetic barrier layer within a free layer |
| US6519117B1 (en) | 1999-12-06 | 2003-02-11 | International Business Machines Corporation | Dual AP pinned GMR head with offset layer |
| US6650512B1 (en) | 2000-03-21 | 2003-11-18 | International Business Machines Corporation | GMR coefficient enhancement of a spin valve structure |
| US6819533B2 (en) | 2000-04-24 | 2004-11-16 | Fujitsu Limited | Magnetoresistive head in which an interlayer coupling field applied to a free magnetic layer is reduced |
| US6560078B1 (en) | 2000-07-13 | 2003-05-06 | International Business Machines Corporation | Bilayer seed layer for spin valves |
| US6842969B2 (en) * | 2002-04-05 | 2005-01-18 | Headway Technologies, Inc. | Process for manufacturing a magnetic read head |
| US6954344B2 (en) | 2003-05-16 | 2005-10-11 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Anti-parallel tab sensor fabrication using chemical-mechanical polishing process |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4038839B2 (ja) | 2008-01-30 |
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