JPH10198927A - 磁気抵抗効果膜およびその製造方法 - Google Patents

磁気抵抗効果膜およびその製造方法

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JPH10198927A
JPH10198927A JP9001386A JP138697A JPH10198927A JP H10198927 A JPH10198927 A JP H10198927A JP 9001386 A JP9001386 A JP 9001386A JP 138697 A JP138697 A JP 138697A JP H10198927 A JPH10198927 A JP H10198927A
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film
magnetoresistive
nife
antiferromagnetic
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Junichi Fujikata
潤一 藤方
Masabumi Nakada
正文 中田
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NEC Corp
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    • Y10T428/12931—Co-, Fe-, or Ni-base components, alternative to each other

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ゼロ磁場前後で且つ小さい外部磁場で直線的
に大きな抵抗変化を示し、さらに耐熱性に優れた磁気抵
抗効果膜を提供する。また、交換結合膜の熱処理温度の
制御により生産性を改善する。 【解決手段】 基板上に、非磁性薄膜を介して積層した
複数の磁性薄膜を有し、該非磁性薄膜を介して隣あう一
方の強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、他方の強磁性
薄膜の保磁力をＨc2としたときＨc2＜Ｈrである磁気抵
抗効果膜であって、前記反強磁性薄膜が、酸化コバル
ト、酸化ニッケル、α相酸化鉄、又はこれらの２種以上
からなる合金、から選択される材料で形成された二層膜
であることを特徴とする磁気抵抗効果膜。

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とるための磁気抵抗効果
素子に用いる磁気抵抗効果膜、及びその製造方法に関す
る。さらに詳しくは、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】
【従来の技術】従来、磁気抵抗（ＭＲ）センサ又はＭＲ
ヘッドと呼ばれる磁気読み取り変換機が開示されてお
り、これにより、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知られている。このようなＭＲセン
サは、読み取り素子により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ＭＲセンサは、読み取り素子の抵抗の一
成分が磁化方向と素子中を流れる感知電流の方向との間
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．トムプソン（Thompson）等の
論文“Memory,Storage,and Related Applications”IEE
E Trans.on Mag.MAG-11.p.1039(1975)に掲載されてい
る。
【０００３】さらに最近では、積層磁気センサの抵抗変
化が、非磁性層を介する磁区層間での伝導電子のスピン
依存伝送、及びそれに付随する層界面でのスピン依存散
乱に帰される、より顕著な磁気抵抗効果が開示されてい
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”などの様々な名称で呼ばれている。この
ような磁気抵抗センサは、適当な材料で形成されてお
り、ＡＭＲ効果を利用するセンサで観察されるよりも磁
界感度が改善され、抵抗変化が大きい。この種のＭＲセ
ンサでは、非磁性層で分離された１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。
【０００４】特開平２−６１５７２号公報には、磁性層
間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、強磁性層の遷移金属および合金が挙
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、及びこの反強磁性層としてＦｅＭｎが適当であるこ
とが開示されている。
【０００５】特開平４−３５８３１０号公報には、非磁
性金属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、センサ中を流れる電流の方向とは独立なＭＲセン
サが開示されている。
【０００６】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Ｈc2と
した時に、Ｈc2＜Ｈrである磁気抵抗効果膜において、
前記反強磁性層が酸化ニッケル（Ｎｉ−Ｏ）、ＮｉxＣ
ｏ1-xＯ、酸化コバルト（Ｃｏ−Ｏ）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出
願されている。また特願平７−１３６６７０号では、同
じ構造からなる磁気抵抗効果膜において、前記反強磁性
層がＮｉ−Ｏ上にＣｏ−Ｏを１０〜４０Å積層した二層
膜である磁気抵抗効果素子が出願されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
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、実用的なセンサーや磁気へッドとして使用
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、特にセンサーとして用いる場合、ゼロ磁場前後
で抵抗変化を示さず、さらにバルクハウゼンジャンプ等
の非直線性が現れるという問題があった。
【０００８】また、非磁性層を介して隣あう磁性層間に
強磁性的な相互作用があり、ＭＲ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。
【０００９】さらに、反強磁性薄膜としてネール温度の
高いＰｔＭｎ、ＰｄＭｎ、ＲｈＭｎ、ＮｉＭｎ、α−Ｆ
ｅ2Ｏ3等を用いる場合、高温での熱処理が必要となり、
磁気抵抗効果膜における抵抗変化率、すなわち素子とし
た時の出力が低下してしまうという問題があった。一
方、反強磁性薄膜としてネール温度の比較的低いＮｉ−
Ｏ、Ｃｏ−Ｏ、ＦｅＭｎ、ＩｒＭｎ等を用いた場合は、
素子の使用温度における熱安定性が悪く、安定した素子
動作が得られないという問題があった。
【００１０】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行程長の変化を利用
して抵抗変化を得る構造を有するため、カップリング型
と呼ばれる多層構造を有す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。
【００１１】そこで本発明の目的は、ゼロ磁場前後で且
つ小さい外部磁場で直線的に大きな抵抗変化を示し、さ
らに耐熱性に優れた磁気抵抗効果膜を提供することにあ
る。また、交換結合膜の熱処理温度の制御により生産性
を改善することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために種々の検討を重ねた結果、本発明を
完成した。
【００１３】本発明は、非磁性薄膜を介して積層した複
数の磁性薄膜を有し、該非磁性薄膜を介して隣あう一方
の強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、他方の強磁性薄
膜の保磁力をＨc2としたときＨc2＜Ｈrである磁気抵抗
効果膜であって、前記反強磁性薄膜が、ＣｒＭｎ、Ｆｅ
Ｍｎ、ＩｒＭｎ、ＣｏＭｎ、ＣｕＭｎ、ＰｔＭｎ、Ｐｄ
Ｍｎ、ＲｈＭｎ、ＮｉＭｎ、又はこれらの２種以上から
なる合金、から選択される材料で形成された二層膜であ
ることを特徴とする磁気抵抗効果膜に関する。
【００１４】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を有し、該非磁性薄膜を介
して隣あう一方の強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、
他方の強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って、前記反強磁性薄膜が、
酸化コバルト、酸化ニッケル、α相酸化鉄、又はこれら
の２種以上からなる合金、から選択される材料で形成さ
れた二層膜であることを特徴とする磁気抵抗効果膜に関
する。
【００１５】さらに本発明は、上記磁気抵抗効果膜の製
造方法、並びに上記磁気抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効
果素子および該素子を用いた磁気センサ、磁気抵抗検出
システムに関する。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を挙げ
て詳細に説明する。
【００１７】本発明の磁気抵抗効果膜は、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
性薄膜を介して隣あう一方の強磁性薄膜（磁性固定層）
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、他方の強磁性薄膜（フリー
層）の保磁力をＨc2としたとき、Ｈc2＜Ｈrであること
を特徴とする。
【００１８】上記本発明の磁気抵抗効果膜に用いる前記
反強磁性薄膜は、ＣｒＭｎ、ＦｅＭｎ、ＩｒＭｎ、Ｃｏ
Ｍｎ、ＣｕＭｎ、ＰｔＭｎ、ＰｄＭｎ、ＲｈＭｎ、Ｎｉ
Ｍｎ、又はこれらの２種以上からなる合金、から選択さ
れる材料で形成された二層膜構造を有する。あるいは、
酸化コバルト、酸化ニッケル、α相酸化鉄、又はこれら
の２種以上からなる合金、から選択される材料で形成さ
れた二層膜構造を有する。
【００１９】上記Ｍｎ系反強磁性体を用いる場合、磁気
抵抗効果膜の下地層としてＴａ、Ｚｒ、Ｈｆ又はＴｉを
用いることにより、磁気抵抗効果膜の（１１１）方位の
結晶性が改善され、より大きな磁気抵抗変化を得ること
が可能となる。この下地層の膜厚は、２０〜１００Åが
好ましい。２０Å未満では下地効果が損なわれ、また１
００Åを超えると電流が下地層に分流する割合が増加
し、抵抗変化率が低下する。
【００２０】上記反強磁性二層膜において、一方の反強
磁性薄膜のネール温度をＴN1、もう一方の反強磁性薄膜
のネール温度をＴN2としたとき、それぞれの膜厚比を変
化させることにより、ネール温度ＴN（ＴN1＜ＴN＜
ＴN2）の反強磁性体が実現される。
【００２１】これにより、従来用いられていたネール温
度の比較的低いＮｉ−Ｏ、Ｃｏ−Ｏ、ＦｅＭｎ、ＩｒＭ
ｎ等の反強磁性材料に比較して、磁気抵抗効果素子の使
用温度８０〜１００℃における熱安定性が向上する。
【００２２】また、従来用いられていたネール温度の比
較的高いＰｔＭｎ、ＰｄＭｎ、ＲｈＭｎ、ＮｉＭｎ、α
−Ｆｅ2Ｏ3等の反強磁性材料と比較して、熱処理温度が
低下あるいは熱処理不要となり、磁気抵抗効果膜とした
ときの抵抗変化率の低下が抑制される。さらには、磁気
抵抗効果素子の生産性が高まる。
【００２３】前記酸化物からなる反強磁性薄膜を用いる
場合、基板温度を室温〜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。
【００２４】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、Ａｌ2Ｏ3、ＧａＡ
ｓ、フェライト、ＣａＴｉ2Ｏ3、ＢａＴｉ2Ｏ3、Ａｌ2
Ｏ3−ＴｉＣ等を用いることができる。
【００２５】本発明では、前記酸化物からなる反強磁性
薄膜の表面荒さを２〜１５Åとすることによって、その
上に積層される強磁性薄膜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。
【００２６】本発明では、前記酸化物からなる反強磁性
薄膜と強磁性薄膜との間に、Ｎｉ、Ｆｅ又はこれらの合
金からなる薄膜（酸化防止膜）を形成することが好まし
い。この薄膜の厚さは、好ましくは３〜３０Å、より好
ましくは７〜３０Å、さらに好ましくは１０〜３０Åの
範囲である。これにより、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。３Å未満では十分な効果
が発現せず、３０Åを超えると実用上、出力の低下や、
出力信号の波形対称性の劣化などの問題が生じる。
【００２７】本発明の磁気抵抗効果膜の強磁性薄膜に用
いる磁性体は、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＦｅＣｏ、ＮｉＦ
ｅ、ＮｉＦｅＣｏ、又はこれらの２種以上からなる合金
が好ましい。これらを用いることにより、非磁性層／強
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。
【００２８】本発明では強磁性薄膜を、上記の磁性体か
ら選択した材料で形成するが、特に、反強磁性薄膜と隣
接していない強磁性薄膜の異方性磁界Ｈk2が、保磁力Ｈ
c2より大きい材料を選択することが好ましい。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１０Å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。
【００２９】さらに、本発明の磁気抵抗効果膜は、強磁
性薄膜の磁化容易軸方向が、印加信号磁界方向に対して
垂直になっていて、印加信号磁界方向の強磁性薄膜の保
磁力（Ｈc2）が、Ｈc2＜Ｈk2＜Ｈrになるように前記強
磁性薄膜を磁場中で成膜することにより製造できる。具
体的には、反強磁性薄膜と隣あう強磁性薄膜の磁化容易
軸方向と、この強磁性薄膜と非磁性層を介して隣あう強
磁性薄膜の磁化容易軸方向とが直交するように、成膜中
に印加磁界を９０度回転させる、あるいは磁場中で基板
を９０度回転させることにより実現される。
【００３０】各強磁性薄膜の膜厚は、１５０Å以下が望
ましい。１５０Åを超える膜厚とすると、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、強磁性薄膜の厚さ
の下限は特にないが、１０Åより薄くすると伝導電子の
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１０Å以上とすれば、膜厚を均一に保
つことが容易となって特性も良好となり、また飽和磁化
の大きさが小さくなりすぎることもない。
【００３１】また、反強磁性薄膜に隣接する強磁性薄膜
の保磁力は、基板温度を室温〜３００℃として反強磁性
薄膜と連続して成膜することによって小さくすることが
可能である。
【００３２】さらに、強磁性薄膜と非磁性薄膜の界面
に、Ｃｏ、ＦｅＣｏ、ＮｉＣｏ又はＮｉＦｅＣｏからな
る薄膜を形成することにより、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できる。こ
の薄膜の膜厚は３Å以上とすることが好ましい。これよ
り薄いと、効果が減少すると共に、膜厚の制御も困難と
なる。膜厚の上限は特にはないが、４０Å以下とするこ
とが望ましい。これを超えると、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虞がある。
【００３３】本発明の磁気抵抗効果膜における非磁性薄
膜は、強磁性薄膜間の磁気相互作用を弱める役割を果た
し、高い磁気抵抗変化と優れた耐熱性を得るために、Ｃ
ｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｕ、あるいはこれらの２種以上から
なる合金を用いて形成することが好ましい。
【００３４】上記非磁性薄膜の厚さは、２０〜３５Åが
望ましい。一般に膜厚が３５Åを超えると、非磁性薄膜
により抵抗が決ってしまい、スピンに依存する散乱効果
が相対的に小さくなってしまい、その結果、磁気抵抗変
化率が小さくなってしまう。一方、膜厚が２０Åより薄
くなると、強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（ピンホール等）の発生
が避けられないことから、両強磁性薄膜の磁化方向が相
異なる状態が生じにくくなる。
【００３５】強磁性薄膜また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
分析等により測定することができる。また、薄膜の結晶
構造は、Ｘ線回析や高速電子線回折等により確認するこ
とができる。
【００３６】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等に応じて適宜選定すればよい。し
かし、反強磁性薄膜の比抵抗値が大きく、積層する効果
が損なわれる虞があるため、反強磁性層／強磁性層／非
磁性層／強磁性層／非磁性層／強磁性層／反強磁性層と
する構造が好ましい。
【００３７】なお、最上層の強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
れてもよく、電極引出しのための金属導電層が設けられ
てもよい。
【００３８】磁気抵抗効果素子中に存在する強磁性薄膜
の磁気特性は、直接測定することができないので、通
常、次のようにして測定する。測定すべき強磁性薄膜
を、強磁性薄膜の合計厚さが５００〜１０００Å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、
強磁性薄膜の厚さ及び組成、ならびに非磁性薄膜の厚さ
及び組成は、測定対象の磁気抵抗効果素子におけるもの
と同じにする。
【００３９】本発明の磁気抵抗効果素子は、上記本発明
の磁気抵抗効果膜に微細加工を施すことにより、素子高
さが０．５〜１．５μｍとされ、磁界を検知する際の検
出電流の密度が０．５〜５×１０7Ａ／ｃｍ2であること
を特徴とする。これにより、より大きな出力信号と良好
な波形対称性が得られる。
【００４０】このような磁気抵抗効果膜において、反強
磁性薄膜と隣接しない他方の強磁性薄膜を、バイアス磁
界の発生により単磁区化することにより、バルクハウゼ
ンノイズを抑制することが可能となる。すなわち、本発
明の磁気抵抗効果膜において、外部磁場を検知する磁性
層、すなわち反強磁性薄膜と隣接しない強磁性薄膜の容
易磁化方向に永久磁石薄膜を隣接させることにより、磁
区の安定化が図られ、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。この永久磁石薄膜の材料とし
ては、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＴａＰｔ、Ｃ
ｏＣｒＰｔ、ＣｏＮｉＰｔ、ＣｏＮｉＣｒ、ＣｏＣｒＰ
ｔＳｉ、ＦｅＣｏＣｒ等が好ましい。そして、これらの
永久磁石薄膜の下地層として、Ｃｒ等を用いてもよい。
【００４１】上記のような磁気抵抗効果素子を、絶縁層
を介して高透磁率軟磁性材料ではさんだ構造のシールド
型磁気抵抗センサ、或いは、磁気抵抗効果素子に高透磁
率軟磁性材料で信号磁界を導く構造のヨーク型磁気抵抗
センサとすることによって、より高密度の磁気読み取り
変換器としての使用が可能となる。
【００４２】また、本発明では、磁気抵抗効果素子と、
検出される磁界の関数として該磁気抵抗効果素子の抵抗
変化率を検出する手段とを兼ね備えた磁気抵抗検出シス
テムを形成することによって、磁気ディスクの周速によ
らず、高い出力信号が得られる。
【００４３】
【作用】本発明の磁気抵抗効果膜では、一方の強磁性薄
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、隣合った強磁性薄膜の磁化の向きが互い
に逆向きに向いたとき、最大の抵抗を示すことにあるか
らである。すなわち本発明では、図３の領域（Ｃ）に示
すように、外部磁場Ｈが強磁性薄膜の異方性磁界Ｈk2と
一方の強磁性薄膜の抗磁力Ｈrとの間であるとき、すな
わちＨk2＜Ｈ＜Ｈrであるとき、隣合った強磁性薄膜の
磁化の方向が互いに逆向きになり、抵抗が増大する。
【００４４】図２は、本発明の磁気抵抗効果膜を用いた
ＭＲセンサの一例を示す展開斜視図である。このＭＲセ
ンサは、図２に示すように、基板４上に形成された人工
格子膜７からなり、基板４上に形成された二層反強磁性
薄膜５の上に、非磁性薄膜１を介した強磁性薄膜２、３
が形成され、この強磁性薄膜２、３間の磁化容易軸方向
を直交させ、磁気記録媒体８から放出される信号磁界が
強磁性薄膜２の磁化容易軸方向に対し垂直となるように
設定されている。このとき、強磁性薄膜３は、隣接する
二層反強磁性薄膜５により一方向異方性が付与されてい
る。そして、強磁性薄膜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。
【００４５】ここで、外部磁場、保磁力および磁化の方
向の関係を説明する。図３において、交換バイアスされ
た強磁性薄膜の抗磁力をＨr、他方の強磁性薄膜の保磁
力をＨc2、異方性磁界をＨk2とする（０＜Ｈk2＜Ｈ
r）。
【００４６】初めに、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、強磁性薄
膜２及び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の領域（Ｂ）において強磁性薄膜２の磁化は＋方向
に回転し、Ｈk2＜Ｈ＜Ｈrの領域（Ｃ）では、強磁性薄
膜２及び３の磁化方向は互いに逆向きになる。さらに外
部磁場を大きくしたＨr＜Ｈの領域（Ｄ）では、強磁性
薄膜３の磁化も反転し、磁性薄膜２及び３の磁化方向は
＋方向に揃って向く。
【００４７】図４に示すように、この膜の抵抗は、強磁
性薄膜２及び３の相対的な磁化方向によって変化し、ゼ
ロ磁場前後で直線的に変化し、領域（Ｃ）で最大の値
（Ｒmax）をとるようになる。
【００４８】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに説明する
が、本発明はこれらに限定するものではない。
【００４９】図１は、本発明の実施例である磁気抵抗効
果膜の略断面図である。図１において、人工格子膜７
は、基板４上に形成された二層反強磁性薄膜５上に強磁
性薄膜２、３を有し、該２つの強磁性薄膜の間に非磁磁
性薄膜１を有する。また、強磁性薄膜２上には反強磁性
薄膜あるいは永久磁石薄膜６が隣接して積層されてい
る。
【００５０】基板４としてガラス基板を用い、これを真
空装置の中に入れ、１０-7Torr程度の真空状態にする。
基板温度を室温〜３００℃に保ち、Ｎｉ−Ｏを１００〜
１０００Å、Ｆｅ−Ｏ薄膜を１０〜１００Åの厚さで形
成し、続いて磁性層（ＮｉＦｅ、Ｃｏ、ＦｅＣｏ、Ｎｉ
Ｃｏ又はＮｉＦｅＣｏで形成）を成膜する。
【００５１】上記のようにして室温〜３００℃で交換結
合膜を形成後、基板温度を室温に戻し、非磁性層および
磁性層を形成する。このとき交換結合膜の磁化容易軸と
非磁性層を介してこれと隣接する磁性層の磁化容易軸と
が直交するように、成膜中に印加磁界を９０度回転させ
る。なお、Ｍｎ系反強磁性材料を用いる場合は、上記強
磁性薄膜の積層順序を逆にする。すなわち、基板温度を
室温に保ち、下地層（Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ）を形成
し、続いて強磁性薄膜を成膜する。そして、成膜中の印
加磁界を９０度回転させる。次いで、非磁性薄膜および
強磁性薄膜を成膜し、さらに反強磁性薄膜を積層し、磁
気抵抗効果膜とする。
【００５２】続いてこの人工格子膜を加熱炉に入れ、３
００ Ｏｅから３ｋＯｅのＤＣ磁界を交換結合膜の磁化
容易軸方向に印加しながら２００〜３００℃で熱処理
し、磁気抵抗効果膜とする。このように、反強磁性薄膜
およびそれに隣接する強磁性薄膜を２００〜３００℃で
磁界中熱処理することにより、反強磁性相が誘起され或
いはスピン配列が行われ、より大きな一方向異方性が誘
起される。
【００５３】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３００ 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
方向が磁性層の磁化容易軸方向となる。
【００５４】そして、以下に示す人工格子膜は、前記酸
化物からなる反強磁性膜については２．２〜３．５Å／
秒、Ｍｎ系反強磁性薄膜、強磁性薄膜および非磁性薄膜
については約０．８〜２．０Å／秒の成膜速度で成膜を
行った。
【００５５】なお、以下の記載において、例えばｇｌａ
ｓｓ／Ｎｉ−Ｏ（５００）／Ｆｅ−Ｏ（２０）／ＮｉＦ
ｅ（６０）／Ｃｕ（２５）／ＮｉＦｅ（６０）と表示さ
れている場合は、ガラス基板上に厚さ５００ÅのＮｉ−
Ｏ薄膜、厚さ２０ÅのＦｅ−Ｏ薄膜を積層して二層反強
磁性層を形成した後、厚さ６０ÅのＮｉ８０％−Ｆｅ２
０％の合金薄膜、厚さ２５ÅのＣｕ薄膜、厚さ６０Åの
Ｎｉ８０％−Ｆｅ２０％薄膜を順次、成膜したことを意
味する。
【００５６】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、−７００〜７００ Ｏｅまで
変化させたときの抵抗を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。このΔＲ／Ｒ
は、最大抵抗値をＲmax、最小抵抗値をＲminとし、次式
により計算した。
【００５７】 ΔＲ／Ｒ＝（Ｒmax−Ｒmin）／Ｒmin ×１００（％） 以下、作製した人工格子膜を示す。
【００５８】１．非磁性層がＣｕ、フリー層及び磁性固
定層がともにＮｉＦｅである場合 （ａ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／ＦｅＭｎ（１０〜５０）／ＮｉＭｎ（１５０〜５
００） （ｂ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／ＦｅＭｎ（１０〜５０）／ＰｔＭｎ（１５０〜５
００） （ｃ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／ＦｅＭｎ（１０〜５０）／ＰｄＭｎ（１５０〜５
００） （ｄ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／ＣｕＭｎ（１０〜５０）／ＮｉＭｎ（１５０〜５
００） （ｅ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／ＣｏＭｎ（１０〜５０）／ＮｉＭｎ（１５０〜５
００） （ｆ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／ＮｉＭｎ（１０〜５０）／ＣｒＭｎ（１５０〜５
００） （ｇ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／ＮｉＭｎ（１０〜５０）／ＦｅＭｎ（５０〜１５
０） （ｈ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／ＰｔＭｎ（１０〜５０）／ＦｅＭｎ（５０〜１５
０） （ｉ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／ＰｄＭｎ（１０〜５０）／ＦｅＭｎ（５０〜１５
０） （ｊ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／ＮｉＭｎ（１０〜５０）／ＩｒＭｎ（１００〜２
００） （ｋ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／ＰｔＭｎ（１０〜５０）／ＩｒＭｎ（１００〜２
００） （ｌ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／ＰｄＭｎ（１０〜５０）／ＩｒＭｎ（１００〜２
００） （ｍ）ｇｌａｓｓ／Ｎｉ−Ｏ（１５０〜５００）／Ｆｅ
−Ｏ（１０〜１００）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃ
ｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｎ）ｇｌａｓｓ／ＮｉＣｏＯ（１５０〜５００）／Ｆ
ｅ−Ｏ（１０〜１００）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／
Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｏ）ｇｌａｓｓ／Ｆｅ−Ｏ（１５０〜５００）／Ｎｉ
−Ｏ（１０〜１００）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃ
ｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｐ）ｇｌａｓｓ／Ｆｅ−Ｏ（１５０〜５Ｏ０）／Ｎｉ
ＣｏＯ（１０〜１００）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／
Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｑ）ｇｌａｓｓ／Ｆｅ−Ｏ（１５０〜５００）／Ｃｏ
−Ｏ（１０〜１００）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃ
ｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）
【００５９】２．非磁性層がＣｕ、フリー層がＮｉＦ
ｅ、磁性固定層がＣｏ90Ｆｅ10である場合 （ａ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／Ｃｏ90Ｆｅ10（２０〜１
５０）／ＦｅＭｎ（１０へ１５０）／ＮｉＭｎ（１５０
〜５００） （ｂ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／Ｃｏ90Ｆｅ10（２０〜１
５０）／ＦｅＭｎ（１０〜１５０）／ＰｔＭｎ（１５０
〜５００） （ｃ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／Ｃｏ90Ｆｅ10（２０〜１
５０）／ＦｅＭｎ（１０〜５０）／ＰｄＭｎ（１５０〜
５００） （ｄ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／Ｃｏ90Ｆｅ10（２０〜１
５０）／ＣｕＭｎ（１０〜５０）／ＮｉＭｎ（１５０〜
５００） （ｅ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／Ｃｏ90Ｆｅ10（２０〜１
５０）／ＣｏＭｎ（１０〜５０）／ＮｉＭｎ（１５０〜
５００） （ｆ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／Ｃｏ90Ｆｅ10（２０〜１
５０）／ＮｉＭｎ（１０〜５０）／ＣｒＭｎ（１５０〜
５００） （ｇ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／Ｃｏ90Ｆｅ10（２０〜１
５０）／ＮｉＭｎ（１０〜５０）／ＦｅＭｎ（５０〜１
５０） （ｈ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／Ｃｏ90Ｆｅ10（２０〜１
５０）／ＰｔＭｎ（１０〜５０）／ＦｅＭｎ（５０〜１
５０） （ｉ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／Ｃｏ90Ｆｅ10（２０〜１
５０）／ＰｄＭｎ（１０〜５０）／ＦｅＭｎ（５０〜１
５０） （ｊ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／Ｃｏ90Ｆｅ10（２０〜１
５０）／ＮｉＭｎ（１０〜５０）／ＩｒＭｎ（１００〜
２００） （ｋ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／Ｃｏ90Ｆｅ10（２０〜１
５０）／ＰｔＭｎ（１０〜５０）／ＩｒＭｎ（１００〜
２００） （ｌ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／Ｃｏ90Ｆｅ10（２０〜１
５０）／ＰｄＭｎ（１０〜５０）／ＩｒＭｎ（１００〜
２００） （ｍ）ｇｌａｓｓ／Ｎｉ−Ｏ（１５０〜５００）／Ｆｅ
−Ｏ（１０〜１００）／Ｃｏ90Ｆｅ10（２０〜１５０）
／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｎ）ｇｌａｓｓ／Ｆｅ−Ｏ（１５０〜５００）／Ｎｉ
−Ｏ（１０〜１００）／Ｃｏ90Ｆｅ10（２０〜１５０）
／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｏ）ｇｌａｓｓ／Ｆｅ−Ｏ（１５０〜５００）／Ｃｏ
−Ｏ（１０〜１００）／Ｃｏ90Ｆｅ10（２０〜１５０）
／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｐ）ｇｌａｓｓ／Ｎｉ−Ｏ（１５０〜５００）／Ｆｅ
−Ｏ（１０〜１００）／Ｃｏ90Ｆｅ10（２０〜１５０）
／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）
【００６０】３．非磁性層がＡｕ、フリー層及び磁性固
定層がともにＮｉＦｅである場合 （ａ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ａｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／ＦｅＭｎ（１０〜５０）／ＮｉＭｎ（１５０〜５
００） （ｂ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ａｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／ＦｅＭｎ（１０〜５０）／ＰｔＭｎ（１５０〜５
００） （ｃ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ａｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／ＦｅＭｎ（１０〜５０）／ＰｄＭｎ（１５０〜５
００） （ｄ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ａｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／ＣｕＭｎ（１０〜５０）／ＮｉＭｎ（１５０〜５
００） （ｅ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ａｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／ＣｏＭｎ（１０〜５０）／ＮｉＭｎ（１５０〜５
００） （ｆ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ａｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／ＮｉＭｎ（１０〜５０）／ＣｒＭｎ（１５０〜５
００） （ｇ）ｇｌａｓｓ／Ｎｉ−Ｏ（１５０〜５００）／Ｆｅ
−Ｏ（１０〜１００）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ａ
ｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｈ）ｇｌａｓｓ／Ｆｅ−Ｏ（１５０〜５００）／Ｎｉ
−Ｏ（１０〜１００）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ａ
ｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） ｉ）ｇｌａｓｓ／Ｆｅ−Ｏ（１５０〜５００）／Ｃｏ−
Ｏ（１０〜１００）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ａｕ
（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）
【００６１】４．非磁性層がＡｇ、フリー層及び磁性固
定層がともにＮｉＦｅである場合 （ａ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Ａ）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ａｇ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／ＦｅＭｎ（１０〜５０）／ＮｉＭｎ（１５０〜５
００） （ｂ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ａｇ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／ＦｅＭｎ（１０〜５０）／ＰｔＭｎ（１５０〜５
００） （ｃ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ａｇ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／ＦｅＭｎ（１０〜５０）／ＰｄＭｎ（１５０〜５
００） （ｄ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ａｇ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／ＣｕＭｎ（１０〜５０）／ＮｉＭｎ（１５０〜５
００） （ｅ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ａｇ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／ＣｏＭｎ（１０〜５０）／ＮｉＭｎ（１５０〜５
００） （ｆ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ａｇ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／ＮｉＭｎ（１０〜５０）／ＣｒＭｎ（１５０〜５
００） （ｇ）ｇｌａｓｓ／Ｎｉ−Ｏ（１５０〜５００）／Ｆｅ
−Ｏ（１０〜１００）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ａ
ｇ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｈ）ｇｌａｓｓ／Ｆｅ−Ｏ（１５０〜５００）／Ｎｉ
−Ｏ（１０〜１００）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ａ
ｇ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｉ）ｇｌａｓｓ／Ｆｅ−Ｏ（１５０〜５００）／Ｃｏ
−Ｏ（１０〜１００）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ａ
ｇ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）
【００６２】５．非磁性層がＲｕ、フリー層及び磁性固
定層がともにＮｉＦｅである場合 （ａ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｒｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／ＦｅＭｎ（１０〜５０）／ＮｉＭｎ（１５０〜５
００） （ｂ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｒｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／ＦｅＭｎ（１０〜５０）／ＰｔＭｎ（１５０〜５
００） （ｃ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｒｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／ＦｅＭｎ（１０〜５０）／ＰｄＭｎ（１５０〜５
００） （ｄ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｒｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／ＣｕＭｎ（１０〜５０）／ＮｉＭｎ（１５０〜５
００） （ｅ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｒｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／ＣｏＭｎ（１０〜５０）／ＮｉＭｎ（１５０〜５
００） （ｆ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｒｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０）／ＮｉＭｎ（１０〜５０）／ＣｒＭｎ（１５０〜５
００） （ｇ）ｇｌａｓｓ／Ｎｉ−Ｏ（１５０〜５００）／Ｆｅ
−Ｏ（１０〜１００）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｒ
ｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｈ）ｇｌａｓｓ／Ｆｅ−Ｏ（１５０〜５００）／Ｎｉ
−Ｏ（１０〜１００）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｒ
ｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｉ）ｇｌａｓｓ／Ｆｅ−Ｏ（１５０〜５００）／Ｃｏ
−Ｏ（１０〜１００）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｒ
ｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）
【００６３】６．非磁性層がＣｕ1-xＡｇx、フリー層及
び磁性固定層がともにＮｉＦｅである場合 （ａ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ1-xＡｇx（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０
〜１５０）／ＦｅＭｎ（１０〜５０）／ＮｉＭｎ（１５
０〜５００） （ｂ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ1-xＡｇx（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０
〜１５０）／ＦｅＭｎ（１０〜５０）／ＰｔＭｎ（１５
０〜５００） （ｃ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ1-xＡｇx（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０
〜１５０）／ＦｅＭｎ（１０〜５０）／ＰｄＭｎ（１５
０〜５００） （ｄ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ1-xＡｇx（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０
〜１５０）／ＣｕＭｎ（１０〜５０）／ＮｉＭｎ（１５
０〜５００） （ｅ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ1-xＡｇx（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０
〜１５０）／ＣｏＭｎ（１０〜５０）／ＮｉＭｎ（１５
０〜５００） （ｆ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ1-xＡｇx（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０
〜１５０）／ＮｉＭｎ（１０〜５０）／ＣｒＭｎ（１５
０〜５００） （ｇ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ1-xＡｇx（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０
〜１５０）／ＮｉＭｎ（１０〜５０）／ＦｅＭｎ（５０
〜１５０） （ｈ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ1-xＡｇx（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０
〜１５０）／ＰｔＭｎ（１０〜５０）／ＦｅＭｎ（５０
〜１５０） （ｉ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ1-xＡｇx（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０
〜１５０）／ＰｄＭｎ（１０〜５０）／ＦｅＭｎ（５０
〜１５０） （ｊ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ1-xＡｇx（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０
〜１５０）／ＮｉＭｎ（１０〜５０）／ＩｒＭｎ（１０
０〜２００） （ｋ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ1-xＡｇx（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０
〜１５０）／ＰｔＭｎ（１０〜５０）／ＩｒＭｎ（１０
０〜２Ｏ０） （ｌ）ｇｌａｓｓ／Ｔａ（５０Å）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ1-xＡｇx（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０
〜１５０）／ＰｄＭｎ（１０〜５０）／ＩｒＭｎ（１０
０〜２００） （ｍ）ｇｌａｓｓ／Ｎｉ−Ｏ（１５０〜５００）／Ｆｅ
−Ｏ（１０〜１００）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃ
ｕ1-xＡｇx（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｎ）ｇｌａｓｓ／Ｆｅ−Ｏ（１５０〜５００）／Ｎｉ
−Ｏ（１０〜１００）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃ
ｕ1-xＡｇx（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｏ）ｇｌａｓｓ／Ｆｅ−Ｏ（１５０〜５００）／Ｃｏ
−Ｏ（１０〜１００）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）／Ｃ
ｕ1-xＡｇx（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０）
【００６４】７．酸化防止層を設けた場合 （ａ）ｇｌａｓｓ／Ｎｉ−Ｏ（１５０〜５００）／Ｆｅ
−Ｏ（２０）／Ｆｅ（７〜３０）／ＮｉＦｅ（２０〜１
５０）／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｂ）ｇｌａｓｓ／Ｎｉ−Ｏ（１５０〜５００）／Ｆｅ
−Ｏ（２０）／Ｎｉ（７〜３０）／ＮｉＦｅ（２０〜１
５０）／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５０） （ｃ）ｇｌａｓｓ／ＮｉＣｏＯ（１５０〜５００）／Ｆ
ｅ−Ｏ（２０）／Ｆｅ（７〜３０）／ＮｉＦｅ（２０〜
１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０〜１５
０） （ｄ）ｇｌａｓｓ／Ｆｅ−Ｏ（１５０〜５００）／Ｎｉ
−Ｏ（１０〜１００）／Ｆｅ（７〜３０）／ＮｉＦｅ
（２０〜１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０
〜１５０） （ｅ）ｇｌａｓｓ／Ｆｅ−Ｏ（１５０〜５００）／Ｎｉ
ＣｏＯ（１０〜１００）／Ｆｅ（７〜３０）／ＮｉＦｅ
（２０〜１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０
〜１５０） （ｆ）ｇｌａｓｓ／Ｆｅ−Ｏ（１５０〜５００）／Ｃｏ
−Ｏ（１０〜１００）／Ｆｅ（７〜３０）／ＮｉＦｅ
（２０〜１５０）／Ｃｕ（８〜４０）／ＮｉＦｅ（２０
〜１５０）
【００６５】図７、８及び９は、ブロッキング温度（バ
イアス磁界が消失する温度）と反強磁性薄膜の厚さとの
関係を示すグラフである。ブロッキング温度の高い材料
とブロッキング温度の低い材料を積層させることによ
り、ブロッキング温度が積層膜厚により変化し、２００
〜３００℃でのバイアス磁界の付与が可能となることが
わかる。
【００６６】図１０は、抵抗変化率と強磁性薄膜の厚さ
との関係を示すグラフである。抵抗変化率は６０〜８０
Åで極大値をとり、ＣｏＦｅ磁性層を用いることによ
り、最大６．５％の抵抗変化率が得られた。
【００６７】図１１は、抵抗変化率と非磁性薄膜の厚さ
との関係を示すグラフである。抵抗変化率は非磁性薄膜
の厚さが２５〜３０Å付近で最大となり、非磁性薄膜の
厚さの減少に伴い顕著に抵抗変化率が低下することがわ
かる。
【００６８】図１２は、２６０℃で熱処理した後の交換
結合磁界と酸化防止層の厚さとの関係を示すグラフであ
る。交換結合磁界の低下は、酸化防止層を形成すること
により抑制され、１０〜３０Åの厚さにおいては３５０
〜５５０ Ｏｅ程度の値を維持した。
【００６９】図１３は、交換結合磁界および保磁力と酸
化物反強磁性薄膜の表面荒さとの関係を示すグラフであ
る。交換結合磁界は表面荒さと相関がないものの、保磁
力は表面荒さに大きく影響され、表面荒さ２〜１５Åの
とき、ヒステリシスの小さいＭＲ特性を示す。
【００７０】図１４は、本発明の一実施例である磁気抵
抗効果素子の略断面図である。この磁気抵抗効果素子は
上下磁気シールド層（１０２、１０８）間に絶縁層（１
０３、１０７）を介して積層され、パターニングされる
ことになる。そして、人工格子膜（１０６）には永久磁
石膜（１０４）が隣接しており、これにより磁界を検知
する強磁性薄膜が単磁区化される。
【００７１】図１５は、本発明の磁気抵抗効果膜を素子
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
プ等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。
【００７２】本発明の磁気抵抗効果膜の典型的なＢ−Ｈ
曲線およびＭＲ曲線は図５及び６に示すようになる。
【００７３】
【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、ゼロ磁場前後で且つ小さい外部磁場で直線的に
大きな抵抗変化を示し、しかも耐熱性に優れた磁気抵抗
効果膜を得ることができる。また、交換結合膜の熱処理
温度の制御により生産性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気抵抗効果膜の実施例の略断面図で
ある。
【図２】本発明の磁気抵抗センサの実施例の立体展開図
である。
【図３】本発明の磁気抵抗効果膜の作用原理を説明する
Ｂ−Ｈ曲線である。
【図４】本発明の磁気抵抗効果膜の作用原理を説明する
Ｒ−Ｈ曲線である。
【図５】本発明の磁気抵抗効果膜のＭＲ曲線である。
【図６】本発明の磁気抵抗効果膜のＢ−Ｈ曲線である。
【図７】本発明の磁気抵抗効果膜のブロッキング温度と
反強磁性薄膜の厚さとの関係を示すグラフである。
【図８】本発明の磁気抵抗効果膜のブロッキング温度と
反強磁性薄膜の厚さとの関係を示すグラフである。
【図９】本発明の磁気抵抗効果膜のブロッキング温度と
反強磁性薄膜の厚さとの関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の磁気抵抗効果膜の抵抗変化率と強磁
性薄膜の厚さとの関係をを示すグラフである。
【図１１】本発明の磁気抵抗効果膜の抵抗変化率と非磁
性薄膜の厚さとの関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の磁気抵抗効果膜の交換結合磁界と酸
化防止層の厚さとの関係を示すグラフである。
【図１３】本発明の磁気抵抗効果膜の交換結合層の交換
結合磁界および保磁力と、反強磁性薄膜の表面荒さとの
関係を示すグラフである。
【図１４】本発明の磁気抵抗効果素子の略断面図であ
る。
【図１５】本発明の磁気抵抗効果素子のＭＲ曲線であ
る。
【符号の説明】
１ 非磁性薄膜 ２、３ 強磁性薄膜 ４ 基板 ５ 二層反強磁性薄膜 ６ 反強磁性薄膜あるいは永久磁石薄膜 ７ 人工格子膜 ８ 磁気記録媒体 １０１ 基板 １０２、１０８ シールド層 １０３、１０７ 絶縁層 １０４ 永久磁石膜 １０５ 電極 １０６ 人工格子膜

Claims (21)

    【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
    複数の磁性薄膜を有し、該非磁性薄膜を介して隣あう一
    方の強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、他方の強磁性
    薄膜の保磁力をＨc2としたときＨc2＜Ｈrである磁気抵
    抗効果膜であって、前記反強磁性薄膜が、ＣｒＭｎ、Ｆ
    ｅＭｎ、ＩｒＭｎ、ＣｏＭｎ、ＣｕＭｎ、ＰｔＭｎ、Ｐ
    ｄＭｎ、ＲｈＭｎ、ＮｉＭｎ、又はこれらの２種以上か
    らなる合金、から選択される材料で形成された二層膜で
    あることを特徴とする磁気抵抗効果膜。
  2. 【請求項２】 磁気抵抗効果膜の下地層として、Ｔａ、
    Ｚｒ、Ｈｆ又はＴｉが厚さ２０〜１００Åで成膜された
    請求項１記載の磁気抵抗効果膜。
  3. 【請求項３】 基板上に、非磁性薄膜を介して積層した
    複数の磁性薄膜を有し、該非磁性薄膜を介して隣あう一
    方の強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、他方の強磁性
    薄膜の保磁力をＨc2としたときＨc2＜Ｈrである磁気抵
    抗効果膜であって、前記反強磁性薄膜が、酸化コバル
    ト、酸化ニッケル、α相酸化鉄、又はこれらの２種以上
    からなる合金、から選択される材料で形成された二層膜
    であることを特徴とする磁気抵抗効果膜。
  4. 【請求項４】 反強磁性薄膜の表面荒さが２．０〜１５
    Åである請求項３記載の磁気抵抗効果膜。
  5. 【請求項５】 非磁性薄膜が、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｒ
    ｕ、又はこれらの２種以上からなる合金で形成されてい
    る請求項１又は３記載の磁気抵抗効果膜。
  6. 【請求項６】 非磁性薄膜の厚さが２０〜３５Åである
    請求項１又は３記載の磁気抵抗効果膜。
  7. 【請求項７】 反強磁性薄膜のバイアス磁界をＨr、他
    方の強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である請求項１又は３記載の
    磁気抵抗効果膜。
  8. 【請求項８】 強磁性薄膜が、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｆｅ
    Ｃｏ、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、又はこれらの２種以上
    からなる合金を主成分とする材料で形成されている請求
    項１又は３記載の磁気抵抗効果膜。
  9. 【請求項９】 各強磁性薄膜の膜厚が１０〜１５０Åで
    ある請求項１又は３記載の磁気抵抗効果膜。
  10. 【請求項１０】 非磁性薄膜と強磁性薄膜の界面に、Ｃ
    ｏ、ＦｅＣｏ、ＮｉＣｏ又はＮｉＦｅＣｏからなる厚さ
    ３〜４０Åの薄膜が形成された請求項１又は３記載の磁
    気抵抗効果膜。
  11. 【請求項１１】 反強磁性薄膜と強磁性薄膜との界面
    に、Ｆｅ、Ｎｉ又はこれらの合金からなる厚さ７〜３０
    Åの薄膜が形成された請求項３記載の磁気抵抗効果膜。
  12. 【請求項１２】 基板温度を室温〜３００℃として反強
    磁性薄膜およびそれに隣接する強磁性薄膜を成膜するこ
    とを特徴とする請求項３記載の磁気抵抗効果膜の製造方
    法。
  13. 【請求項１３】 反強磁性薄膜およびそれに隣接する強
    磁性薄膜を磁界中２００〜３００℃で熱処理し、軟磁性
    薄膜の一方向異方性を誘起することを特徴とする請求項
    １又は３記載の磁気抵抗効果膜の製造方法。
  14. 【請求項１４】 非磁性薄膜を介して隣あう強磁性薄膜
    の磁化容易軸方向が直交するように、成膜中に印加磁界
    を９０度回転させることを特徴とする請求項１又は３記
    載の磁気抵抗効果膜の製造方法。
  15. 【請求項１５】 請求項１又は３記載の磁気抵抗効果膜
    に微細加工を施すことにより、素子高さが０．５〜１．
    ５μｍとされ、磁界を検知する際の検出電流の密度が
    ０．５〜５×１０7Ａ／ｃｍ2であることを特徴とする磁
    気抵抗効果素子。
  16. 【請求項１６】 請求項１又は３記載の磁気抵抗効果膜
    を有し、その反強磁性薄膜と隣接しない他方の強磁性薄
    膜が、十分なバイアス磁界の発生により単磁区化される
    ことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
  17. 【請求項１７】 反強磁性薄膜と隣接しない他方の強磁
    性薄膜が、十分なバイアス磁界の発生により単磁区化さ
    れるように、該磁性薄膜に隣接して永久磁石膜が配置さ
    れていることを特徴とする請求項１又は３記載の磁気抵
    抗効果膜。
  18. 【請求項１８】 反強磁性薄膜と隣接しない他方の強磁
    性薄膜が、十分なバイアス磁界の発生により単磁区化さ
    れるように、該強磁性薄膜に隣接して反強磁性薄膜が配
    置されていることを特徴とする請求項１又は３記載の磁
    気抵抗効果膜。
  19. 【請求項１９】 請求項１５記載の磁気抵抗効果素子の
    上下を絶縁層を介して、高透磁率軟磁性材料ではさんだ
    構造を有するシールド型磁気抵抗センサ。
  20. 【請求項２０】 請求項１５記載の磁気抵抗効果素子に
    高透磁率軟磁性材料で信号磁界を導く構造を有するヨー
    ク型磁気抵抗センサ。
  21. 【請求項２１】 請求項１５記載の磁気抵抗効果素子
    と、検出される磁界の関数として該磁気抵抗効果素子の
    抵抗変化率を検出する手段とを兼ね備えた磁気抵抗検出
    システム。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1096478A2 (en) * 1999-10-28 2001-05-02 International Business Machines Corporation Trilayer seed layer structure for spin valve sensor
US6661624B1 (en) 1999-09-28 2003-12-09 Fujitsu Limited Spin-valve magnetoresistive device having a layer for canceling a leakage magnetic field
KR100520663B1 (ko) * 2000-12-28 2005-10-10 매그나칩 반도체 유한회사 반도체소자

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6743639B1 (en) 1999-10-13 2004-06-01 Nve Corporation Magnetizable bead detector
WO2001027592A1 (en) * 1999-10-13 2001-04-19 Nve Corporation Magnetizable bead detector
US6875621B2 (en) * 1999-10-13 2005-04-05 Nve Corporation Magnetizable bead detector
JP3891540B2 (ja) * 1999-10-25 2007-03-14 キヤノン株式会社 磁気抵抗効果メモリ、磁気抵抗効果メモリに記録される情報の記録再生方法、およびｍｒａｍ
JP3694440B2 (ja) 2000-04-12 2005-09-14 アルプス電気株式会社 交換結合膜の製造方法、及び前記交換結合膜を用いた磁気抵抗効果素子の製造方法、ならびに前記磁気抵抗効果素子を用いた薄膜磁気ヘッドの製造方法
US6790541B2 (en) * 2000-04-12 2004-09-14 Alps Electric Co., Ltd. Exchange coupling film and electroresistive sensor using the same
JP3686572B2 (ja) * 2000-04-12 2005-08-24 アルプス電気株式会社 交換結合膜の製造方法と、前記交換結合膜を用いた磁気抵抗効果素子の製造方法、ならびに前記磁気抵抗効果素子を用いた薄膜磁気ヘッドの製造方法
JP3670928B2 (ja) 2000-04-12 2005-07-13 アルプス電気株式会社 交換結合膜と、この交換結合膜を用いた磁気抵抗効果素子、ならびに前記磁気抵抗効果素子を用いた薄膜磁気ヘッド
US6753072B1 (en) 2000-09-05 2004-06-22 Seagate Technology Llc Multilayer-based magnetic media with hard ferromagnetic, anti-ferromagnetic, and soft ferromagnetic layers
KR100988081B1 (ko) * 2003-04-23 2010-10-18 삼성전자주식회사 이종방식으로 형성된 중간 산화막을 구비하는 자기 램 및그 제조 방법
US7391091B2 (en) * 2004-09-29 2008-06-24 Nve Corporation Magnetic particle flow detector
WO2007013887A2 (en) * 2004-10-15 2007-02-01 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Methods of manipulating the relaxation rate in magnetic materials and devices for using the same
KR100648143B1 (ko) * 2004-11-03 2006-11-24 한국과학기술연구원 전류 인가 자기 저항 소자
JP2008192632A (ja) * 2007-01-31 2008-08-21 Fujitsu Ltd 磁性薄膜および磁気抵抗効果素子
TWI394179B (zh) * 2007-11-07 2013-04-21 Nat Univ Chung Cheng Structure and Method of Ultra - thin Ferromagnetic / Antiferromagnetic Coupling Thin Films

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5206590A (en) * 1990-12-11 1993-04-27 International Business Machines Corporation Magnetoresistive sensor based on the spin valve effect
JP3022023B2 (ja) * 1992-04-13 2000-03-15 株式会社日立製作所 磁気記録再生装置
US5549978A (en) * 1992-10-30 1996-08-27 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistance effect element
JP2738295B2 (ja) * 1993-05-13 1998-04-08 日本電気株式会社 磁気抵抗効果膜およびその製造方法
JP2743806B2 (ja) * 1993-12-28 1998-04-22 日本電気株式会社 磁気抵抗効果膜およびその製造方法
JP2738312B2 (ja) * 1994-09-08 1998-04-08 日本電気株式会社 磁気抵抗効果膜およびその製造方法
JP3574186B2 (ja) * 1994-09-09 2004-10-06 富士通株式会社 磁気抵抗効果素子
JP3393963B2 (ja) * 1994-09-13 2003-04-07 株式会社東芝 交換結合膜および磁気抵抗効果素子
JPH08167120A (ja) * 1994-12-08 1996-06-25 Hitachi Ltd 多層磁気抵抗効果膜および磁気ヘッド
JP2748876B2 (ja) * 1995-01-27 1998-05-13 日本電気株式会社 磁気抵抗効果膜
JP2778626B2 (ja) * 1995-06-02 1998-07-23 日本電気株式会社 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
JPH0950612A (ja) * 1995-08-04 1997-02-18 Hitachi Ltd 磁気抵抗効果膜，磁気抵抗効果素子，磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6661624B1 (en) 1999-09-28 2003-12-09 Fujitsu Limited Spin-valve magnetoresistive device having a layer for canceling a leakage magnetic field
EP1096478A2 (en) * 1999-10-28 2001-05-02 International Business Machines Corporation Trilayer seed layer structure for spin valve sensor
EP1096478A3 (en) * 1999-10-28 2006-05-17 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Trilayer seed layer structure for spin valve sensor
KR100520663B1 (ko) * 2000-12-28 2005-10-10 매그나칩 반도체 유한회사 반도체소자

Also Published As

Publication number Publication date
KR19980070402A (ko) 1998-10-26
US6083632A (en) 2000-07-04
KR100304770B1 (ko) 2001-11-02

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