JPH10233540A - Magneto-resistance effect film - Google Patents

Magneto-resistance effect film

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JPH10233540A
JPH10233540A JP9034897A JP3489797A JPH10233540A JP H10233540 A JPH10233540 A JP H10233540A JP 9034897 A JP9034897 A JP 9034897A JP 3489797 A JP3489797 A JP 3489797A JP H10233540 A JPH10233540 A JP H10233540A
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JP
Japan
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layer
antiferromagnetic
antiferromagnetic layer
ferromagnetic layer
ferromagnetic
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Application number
JP9034897A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshio Tanuma
俊雄 田沼
Minoru Kume
実 久米
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3268Exchange 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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress production of Barkhausen noise without providing a magnetic domain control layer beside, in the plane of, a magneto-resistance effect film, for allowing more minute magneto-resistance effect element. SOLUTION: A first and a second ferromagnetic layers 2 and 4 are provided with a non-magnetic conductive layer 3, and a first anti-ferromagnetic layer 1 combined magnetically to the first ferromagnetic layer 2 and a second anti- ferromagnetic layer 5 combined magnetically to the second ferromagnetic layer 4 are provided, and the orientation of magnetic anisotropy of the first ferromagnetic layer 2 and the first anti-ferromagnetic layer 1 substantially differs from that of the second ferromagnetic layer 4 and the second anti-ferromagnetic layer 5.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、非磁性導電層を間
に挟んだ少なくとも2層の強磁性層を構成単位として有
する巨大磁気抵抗効果膜に関するものであり、新規な構
造を有する巨大磁気抵抗効果膜に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a giant magnetoresistive film having at least two ferromagnetic layers sandwiching a nonmagnetic conductive layer as a constituent unit, and has a novel structure. It relates to an effect film.

【0002】[0002]

【従来の技術】非磁性導電層を間に挟んだ少なくとも2
層の強磁性層を構成単位とする巨大磁気抵抗効果膜にお
いては、両強磁性層の磁化の整列状態に応じて、電気伝
導率が変化するので、抵抗値の変化を測定することによ
り外部磁界の変化を検出することができる。
2. Description of the Related Art At least two layers with a nonmagnetic conductive layer interposed therebetween.
In a giant magnetoresistive film having a ferromagnetic layer as a constituent unit, the electrical conductivity changes in accordance with the state of magnetization alignment of the two ferromagnetic layers. Can be detected.

【0003】従来の磁気抵抗効果膜の1つのタイプとし
て、スピンバルブ型と呼ばれる巨大磁気抵抗効果膜が知
られている。スピンバルブ型の磁気抵抗効果膜において
は、一方の強磁性層に反強磁性層を磁気結合させて磁化
のピン留めを行い、他方の強磁性層をフリーな状態と
し、このフリーな状態の強磁性層の磁化状態を外部磁界
の印加によって変化させ、その磁化過程において生じる
抵抗値の変化を利用して外部磁界を検出している。
A giant magnetoresistive film called a spin valve type is known as one type of the conventional magnetoresistive film. In a spin-valve magnetoresistive film, an antiferromagnetic layer is magnetically coupled to one ferromagnetic layer to pin the magnetization, and the other ferromagnetic layer is set in a free state. The magnetization state of the magnetic layer is changed by the application of an external magnetic field, and the external magnetic field is detected using the change in the resistance value generated in the magnetization process.

【0004】ピン留めされていない強磁性層が外部磁界
の印加に対応して磁化状態が変化するとき、強磁性層内
に磁区が発生し、これが移動すると、磁気抵抗が不連続
に変化し、いわゆるバルクハウゼンノイズが生じる。こ
のようなバルクハウゼンノイズの発生の原因となる磁区
の発生及び移動を抑制するため、磁気抵抗効果膜の面内
側方にハード材料からなる磁区制御層を設け、強磁性層
内での磁区の発生及び移動を抑制することが従来より一
般的に行われている。
When the magnetization state of the non-pinned ferromagnetic layer changes in response to the application of an external magnetic field, a magnetic domain is generated in the ferromagnetic layer. When the magnetic domain moves, the magnetic resistance changes discontinuously, So-called Barkhausen noise occurs. In order to suppress the generation and movement of magnetic domains that cause such Barkhausen noise, a magnetic domain control layer made of a hard material is provided on the inner side of the surface of the magnetoresistive film to generate magnetic domains in the ferromagnetic layer. And suppressing the movement has been generally performed conventionally.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
高密度記録化に対応して磁気抵抗効果素子のトラック幅
の微細化が求められており、磁気抵抗効果膜の面内側方
に磁区制御層を用いる従来の構造では、側面の磁気結合
状態の制御が困難になり、製造上の歩留り低下を生じる
おそれがあった。また、本発明者らは、従来の構造で
は、磁気抵抗効果膜の磁区制御層近傍の部分が有効な検
出部分として機能しておらず、このため、十分な感度が
発揮されていないことに着目した。
However, in recent years,
In response to high-density recording, the track width of the magnetoresistive element is required to be fine. And the production yield may be reduced. In addition, the present inventors have noticed that in the conventional structure, the portion of the magnetoresistive film in the vicinity of the magnetic domain control layer does not function as an effective detection portion, so that sufficient sensitivity is not exhibited. did.

【0006】本発明の目的は、磁気抵抗効果膜の面内側
方に磁区制御層を設けずとも、バルクハウゼンノイズの
発生を抑制することができ、磁気抵抗効果素子の微細化
を可能にすることができる新規な磁気抵抗効果膜の構造
を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to suppress the generation of Barkhausen noise without providing a magnetic domain control layer inside the surface of a magnetoresistive effect film, and to make the magnetoresistive effect element finer. It is another object of the present invention to provide a novel structure of a magnetoresistive effect film.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の磁気抵抗効果膜
は、外部磁界の変化を磁気抵抗変化により検出するため
の磁気抵抗効果膜であり、非磁性導電層と、非磁性導電
層を挟んで設けられる第1の強磁性層及び第2の強磁性
層と、第1の強磁性層と磁気結合した第1の反強磁性層
及び第2の強磁性層と磁気結合した第2の反強磁性層と
を備え、第1の強磁性層及び第1の反強磁性層の磁気異
方性の方向と、第2の強磁性層及び第2の反強磁性層の
磁気異方性の方向とが実質的に異なることを特徴として
いる。
The magnetoresistive film of the present invention is a magnetoresistive film for detecting a change in an external magnetic field by a change in magnetoresistance. The magnetoresistive film sandwiches a nonmagnetic conductive layer and a nonmagnetic conductive layer. And a first antiferromagnetic layer magnetically coupled to the first ferromagnetic layer and a second antiferromagnetic layer magnetically coupled to the second ferromagnetic layer. A first ferromagnetic layer and a first antiferromagnetic layer, and a magnetic anisotropy direction of the second ferromagnetic layer and the second antiferromagnetic layer. It is characterized in that the direction is substantially different.

【0008】本発明においては、このように磁気異方性
の方向の異なる第1の強磁性層及び第2の強磁性層のう
ちの一方の強磁性層の磁化状態を外部磁界の印加によっ
て変化させ、これによって生じる電気伝導率の変化を測
定することにより外部磁界の変化を検出する。
In the present invention, the magnetization state of one of the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer having different directions of magnetic anisotropy is changed by applying an external magnetic field. Then, a change in the external magnetic field is detected by measuring a change in electric conductivity caused by the change.

【0009】第1の強磁性層及び第2の強磁性層は、い
ずれも反強磁性層と磁気結合状態にあるので、いずれの
強磁性層の磁化状態が変化しても、該強磁性層における
磁区の発生は抑制され磁区移動に伴う電気伝導率の不連
続的変化を抑えることができ、バルクハウゼンノイズの
発生を抑制することができる。
Since both the first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer are in a magnetically coupled state with the antiferromagnetic layer, even if the magnetization state of any of the ferromagnetic layers changes, the ferromagnetic layer will not change. , The occurrence of magnetic domains is suppressed, the discontinuous change in electric conductivity due to the movement of the magnetic domains can be suppressed, and the generation of Barkhausen noise can be suppressed.

【0010】本発明における第1及び第2の反強磁性層
の配置は特に限定されるものではないが、一般には、第
1反強磁性層は第1強磁性層の非磁性導電層側と反対側
の表面上に設けられ、第2の反強磁性層は第2の強磁性
層の非磁性導電層側と反対側の表面上に設けられる。
The arrangement of the first and second antiferromagnetic layers in the present invention is not particularly limited, but generally, the first antiferromagnetic layer is located between the nonmagnetic conductive layer side of the first ferromagnetic layer. The second antiferromagnetic layer is provided on the opposite surface, and the second antiferromagnetic layer is provided on the surface of the second ferromagnetic layer opposite to the nonmagnetic conductive layer side.

【0011】本発明に従う限定された実施態様において
は、第1の反強磁性層との磁気結合によって誘起される
第1強磁性層の磁化容易軸方向が外部磁界の方向に整列
しており、第2の反強磁性層との磁気結合によって誘起
される第2の強磁性層の磁化困難軸方向が外部磁界の方
向に整列している。外部磁界の方向と磁化容易軸方向と
がほぼ同一方向となる第1の強磁性層においては、一方
向バイアス異方性を伴い外部磁界の変化に対し磁化ピン
留め状態を示す。他方、磁化困難軸方向と外部磁界の方
向とがほぼ同一方向となる第2の強磁性層においては、
外部磁界の変化の影響を受けて磁化状態を変化させるこ
とができる。従って、磁化状態が変化する際の電気伝導
率の変化から外部磁界の変化を検出することができる。
この第2の強磁性層は、第2の反強磁性層と磁気結合状
態にあるため、磁区の発生が抑制され磁区移動に伴う電
気伝導率の不連続的変化を抑えることができ、バルクハ
ウゼンノイズの発生を抑制することができる。
In a limited embodiment according to the present invention, the direction of the easy axis of the first ferromagnetic layer induced by magnetic coupling with the first antiferromagnetic layer is aligned with the direction of the external magnetic field, The direction of the hard axis of the second ferromagnetic layer induced by magnetic coupling with the second antiferromagnetic layer is aligned with the direction of the external magnetic field. The first ferromagnetic layer, in which the direction of the external magnetic field and the direction of the easy axis of magnetization are substantially the same, exhibits a magnetization pinned state with a change in the external magnetic field with unidirectional bias anisotropy. On the other hand, in the second ferromagnetic layer in which the direction of the hard axis is almost the same as the direction of the external magnetic field,
The magnetization state can be changed under the influence of the change in the external magnetic field. Therefore, a change in the external magnetic field can be detected from a change in the electrical conductivity when the magnetization state changes.
Since the second ferromagnetic layer is in a magnetic coupling state with the second antiferromagnetic layer, the generation of magnetic domains is suppressed, so that the discontinuous change in electric conductivity due to the movement of the magnetic domains can be suppressed. Generation of noise can be suppressed.

【0012】一般に、強磁性層の磁化容易軸方向と磁化
困難軸方向は実質的に直交する関係にあるため、上記実
施形態においては、第1の強磁性層の磁化容易軸方向
は、第2の強磁性層の磁化容易軸方向に対し実質的に直
交している。
In general, the direction of the easy axis of magnetization of the ferromagnetic layer and the direction of the hard axis of magnetization are substantially orthogonal to each other. Therefore, in the above embodiment, the direction of the easy axis of magnetization of the first ferromagnetic layer is the second direction. Are substantially orthogonal to the direction of the easy axis of the ferromagnetic layer.

【0013】本発明における第1の反強磁性層及び第2
の反強磁性層のうちの少なくともいずれか一方を酸化物
反強磁性材料から形成することにより、磁気抵抗効果膜
中を流れる電流を非磁性導電層と強磁性層の界面部分に
集中することができ、検出感度を高めることができる。
酸化物系反強磁性材料としては、例えば、NiO、Co
O、Fe2 3 などが挙げられる。一般な磁気抵抗効果
素子の構造においては、磁気抵抗効果膜の両側の上方に
電極を設ける場合が多いので、第1の反強磁性層及び第
2の反強磁性層のうち表面側の反強磁性層は良好な導電
性を有することが好ましい。従って、良好な導電性を示
さない酸化物系反強磁性材料を用いる場合、表面側と反
対側の、すなわち基板側の反強磁性層に酸化物系反強磁
性材料を用いることが好ましい。
In the present invention, the first antiferromagnetic layer and the second antiferromagnetic layer
By forming at least one of the antiferromagnetic layers from the oxide antiferromagnetic material, the current flowing in the magnetoresistive film can be concentrated at the interface between the nonmagnetic conductive layer and the ferromagnetic layer. And the detection sensitivity can be increased.
Examples of the oxide antiferromagnetic material include NiO, Co
O, Fe 2 O 3 and the like. In a general structure of a magnetoresistive element, an electrode is often provided above both sides of the magnetoresistive film, so that the first antiferromagnetic layer and the second antiferromagnetic layer have the opposite antiferromagnetic layer. The magnetic layer preferably has good conductivity. Therefore, when an oxide antiferromagnetic material that does not exhibit good conductivity is used, it is preferable to use an oxide antiferromagnetic material for the antiferromagnetic layer on the side opposite to the surface side, that is, on the substrate side.

【0014】本発明の磁気抵抗効果膜に用いられる強磁
性層は、キューリー温度が素子使用温度を超えた温度で
ある強磁性体から形成された層であれば特に限定される
ものではない。具体的には、NiFe層とCo層の積層
膜や、NiFe層、Co層、これらの合金等からなる強
磁性層などが挙げられる。強磁性層の膜厚は、一般に1
〜10nm程度である。
The ferromagnetic layer used in the magnetoresistive film of the present invention is not particularly limited as long as it is a layer formed of a ferromagnetic material whose Curie temperature is higher than the element use temperature. Specific examples include a laminated film of a NiFe layer and a Co layer, a NiFe layer, a Co layer, and a ferromagnetic layer made of an alloy thereof. The thickness of the ferromagnetic layer is generally 1
About 10 nm.

【0015】本発明の磁気抵抗効果膜に用いられる非磁
性導電層は、素子使用温度において非磁性体であり、導
電性に優れたものであれば特に限定されるものではな
く、例えば、Cu層、Ag層などが挙げられる。非磁性
導電層の膜厚は、一般に1〜5nm程度である。
The non-magnetic conductive layer used in the magnetoresistive film of the present invention is not particularly limited as long as it is a non-magnetic material at an element operating temperature and has excellent conductivity. , An Ag layer, and the like. The thickness of the nonmagnetic conductive layer is generally about 1 to 5 nm.

【0016】本発明の磁気抵抗効果膜に用いられる反強
磁性層は、ネール温度(後述)が素子使用温度を超えた
温度である反強磁性体から形成された層であれば特に限
定されるものではない。具体的には、上述の酸化物系反
強磁性材料層の他、FeMn層、及びNiMn層などが
挙げられる。反強磁性層の膜厚は、一般に5〜25nm
程度である。
The antiferromagnetic layer used in the magnetoresistive film of the present invention is not particularly limited as long as it is a layer formed of an antiferromagnetic material whose Neel temperature (described later) is higher than the device operating temperature. Not something. Specifically, in addition to the above-described oxide-based antiferromagnetic material layer, a FeMn layer, a NiMn layer, and the like can be given. The thickness of the antiferromagnetic layer is generally 5 to 25 nm.
It is about.

【0017】本発明の磁気抵抗効果素子は、一般に基板
上に形成されるが、基板の材質は非磁性であれば特に限
定されるものではなく、例えば、Si、TiC、Al2
3、及びガラスなどの基板が用いられる。
The magnetoresistance effect element of the present invention is generally formed on a substrate, but the material of the substrate is not particularly limited as long as it is non-magnetic. For example, Si, TiC, Al 2
Substrates such as O 3 and glass are used.

【0018】本発明に従う第1の製造方法は、上記本発
明の磁気抵抗効果膜を製造することができる方法であ
り、非磁性導電層、第1及び第2の強磁性層、及び第1
及び第2の反強磁性層を有する積層膜を形成する工程
と、積層膜を第1の所定温度に加温して磁界を印加する
ことにより、第1の強磁性層及び第1の反強磁性層の磁
気異方性の方向と、第2の強磁性層及び第2の反強磁性
層の磁気異方性の方向とを互いにほぼ同一方向に整列さ
せる第1の磁界印加工程と、積層膜を第1の所定温度よ
りも低い第2の所定温度に設定し、第1の磁界印加工程
と異なる方向に磁界を印加することにより、第1の強磁
性層及び第1の反強磁性層の磁気異方性の方向または第
2の強磁性層及び第2の反強磁性層の磁気異方性の方向
のいずれか一方の磁気異方性の方向を上記異なる磁界印
加方向に整列させる第2の磁界印加工程とを備えてい
る。
A first manufacturing method according to the present invention is a method capable of manufacturing the above-described magnetoresistive film of the present invention, and comprises a nonmagnetic conductive layer, first and second ferromagnetic layers, and a first ferromagnetic layer.
Forming a laminated film having a first ferromagnetic layer and a first antiferromagnetic layer by heating the laminated film to a first predetermined temperature and applying a magnetic field. A first magnetic field applying step of aligning the direction of the magnetic anisotropy of the magnetic layer with the direction of the magnetic anisotropy of the second ferromagnetic layer and the second antiferromagnetic layer in substantially the same direction; The first ferromagnetic layer and the first antiferromagnetic layer are set by setting the film to a second predetermined temperature lower than the first predetermined temperature and applying a magnetic field in a direction different from the first magnetic field applying step. Or the direction of magnetic anisotropy of either the direction of magnetic anisotropy or the direction of magnetic anisotropy of the second ferromagnetic layer and the second antiferromagnetic layer is aligned with the different magnetic field application direction. 2 magnetic field application steps.

【0019】本発明の第1の製造方法によれば、積層膜
を形成した後に所定の温度で熱処理を行うことにより、
第1の反強磁性層及び第2の反強磁性層の磁気異方性の
方向を設定している。このような製造方法は、磁気抵抗
効果膜の形成後の製造工程において高温の熱処理を伴う
場合に有用である。一般に薄膜磁気ヘッドの形成におい
ては高温処理の工程を伴うので、磁気抵抗効果ヘッドを
形成した後に薄膜磁気ヘッドを形成する複合型の磁気ヘ
ッドを形成する場合に、本発明の第1の製造方法が有用
となる。
According to the first manufacturing method of the present invention, the heat treatment is performed at a predetermined temperature after forming the laminated film,
The direction of the magnetic anisotropy of the first antiferromagnetic layer and the second antiferromagnetic layer is set. Such a manufacturing method is useful when a high-temperature heat treatment is performed in a manufacturing process after the formation of the magnetoresistive film. In general, the formation of a thin-film magnetic head involves a high-temperature treatment step. Therefore, when forming a composite type magnetic head in which a thin-film magnetic head is formed after forming a magnetoresistive head, the first manufacturing method of the present invention uses Will be useful.

【0020】本発明の第1の製造方法では、第1の磁界
印加工程と第2の磁界印加工程において磁界を印加する
際の加熱温度及び磁界印加方向を変えることにより、第
1の反強磁性層と第2の反強磁性層の磁気異方性の方向
を変えている。なお、第1の強磁性層及び第2の強磁性
層は、それぞれ第1の反強磁性層及び第2の反強磁性層
と磁気的に結合しているので、第1及び第2の反強磁性
層の磁気異方性の方向を所定方向に設定することによ
り、それぞれの磁気異方性の方向が定められる。
In the first manufacturing method of the present invention, the first anti-ferromagnetic property is changed by changing the heating temperature and the direction of the magnetic field when the magnetic field is applied in the first magnetic field applying step and the second magnetic field applying step. The direction of the magnetic anisotropy of the layer and the second antiferromagnetic layer is changed. Note that the first and second ferromagnetic layers are magnetically coupled to the first and second antiferromagnetic layers, respectively, so that the first and second antiferromagnetic layers are magnetically coupled to each other. By setting the direction of the magnetic anisotropy of the ferromagnetic layer to a predetermined direction, the direction of each magnetic anisotropy is determined.

【0021】本発明の第1の製造方法においては、一般
に第1の反強磁性層と第2の反強磁性層に用いる反強磁
性材料としてブロッキング温度の異なる反強磁性材料を
用いる。ここで、ブロッキング温度とは、一方向異方性
(バイアス磁界印加)が消失する温度であり、材料、膜
厚などにより異なる。従って、ブロッキング温度は反強
磁性材料の熱安定性を評価する指標となる。本発明の第
1の製造方法における第1の所定温度及び第2の所定温
度は、このようなブロッキング温度を指標とした温度、
すなわち、反強磁性材料を構成するスピンの熱揺らぎが
増し磁気的な不安定状態となる温度(以下、「磁気的不
安定化温度」という)を考慮して設定される。このよう
な磁気的不安定化温度以上に一旦加温して磁界を所定方
向に印加しながら磁気的不安定化温度以下に冷却するこ
とにより、反強磁性層の磁気異方性の方向を磁界印加方
向とほぼ同一方向にすることができる。
In the first manufacturing method of the present invention, generally, antiferromagnetic materials having different blocking temperatures are used for the first antiferromagnetic layer and the second antiferromagnetic layer. Here, the blocking temperature is a temperature at which one-way anisotropy (bias magnetic field application) disappears, and differs depending on a material, a film thickness, and the like. Therefore, the blocking temperature is an index for evaluating the thermal stability of the antiferromagnetic material. The first predetermined temperature and the second predetermined temperature in the first manufacturing method of the present invention are a temperature using such a blocking temperature as an index,
That is, the temperature is set in consideration of the temperature at which the thermal fluctuation of the spins constituting the antiferromagnetic material increases and the state becomes magnetically unstable (hereinafter, referred to as “magnetic instability temperature”). By temporarily heating above the magnetic instability temperature and applying a magnetic field in a predetermined direction and cooling to below the magnetic instability temperature, the direction of the magnetic anisotropy of the antiferromagnetic layer is changed by the magnetic field. The direction can be substantially the same as the application direction.

【0022】本発明の第1の製造方法において、一般
に、第1の磁界印加工程における第1の所定温度は、第
1の反強磁性層及び第2の反強磁性層のいずれの磁気的
不安定化温度よりも高い温度であり、第2の磁界印加工
程における第2の温度は、第1の反強磁性層及び第2の
反強磁性層の一方の磁気的不安定化温度より低く、他方
の磁気的不安定化温度より高い温度である。
In the first manufacturing method of the present invention, generally, the first predetermined temperature in the first magnetic field applying step is the same as that of the first antiferromagnetic layer and the second antiferromagnetic layer. A temperature higher than the stabilization temperature, and a second temperature in the second magnetic field applying step is lower than a magnetic destabilization temperature of one of the first antiferromagnetic layer and the second antiferromagnetic layer; The temperature is higher than the other magnetic instability temperature.

【0023】第1の磁界印加工程では、第1及び第2の
反強磁性層に対し、それぞれ同一方向に磁界を印加し、
ほぼ同一方向に磁気異方性の方向を整列させる。第2の
磁界印加工程では、磁気的不安定化温度以下となった反
強磁性層に対しては第1の磁界印加工程における磁気異
方性の方向のままとし、磁気的不安定化温度以上である
反強磁性層のみを、第1の磁界印加工程と異なる方向に
磁界を印加することより、その方向に磁気異方性の方向
を整列させる。
In the first magnetic field applying step, a magnetic field is applied to the first and second antiferromagnetic layers in the same direction, respectively.
The directions of the magnetic anisotropy are aligned in substantially the same direction. In the second magnetic field applying step, the direction of the magnetic anisotropy in the first magnetic field applying step is maintained for the antiferromagnetic layer having the magnetic instability temperature or lower and the magnetic instability temperature or higher. By applying a magnetic field to only the anti-ferromagnetic layer in the direction different from the first magnetic field applying step, the direction of the magnetic anisotropy is aligned in that direction.

【0024】図3は、シリコン基板の上に下地層として
のZr層(膜厚4nm)、強磁性層としてのNiFe層
(膜厚3nm)、反強磁性層としてのIrMn層(膜厚
10nm)を順次積層した積層膜におけるブロッキング
温度を示す図である。図3に示すように、温度が上昇す
るに連れて異方性バイアス磁界が減少し、350℃で異
方性バイアス磁界、すなわち一方向異方性が消失してい
る。
FIG. 3 shows a Zr layer (thickness 4 nm) as a base layer, a NiFe layer (thickness 3 nm) as a ferromagnetic layer, and an IrMn layer (thickness 10 nm) as an antiferromagnetic layer on a silicon substrate. FIG. 6 is a diagram showing a blocking temperature in a laminated film in which are sequentially laminated. As shown in FIG. 3, the anisotropic bias magnetic field decreases as the temperature rises, and at 350 ° C., the anisotropic bias magnetic field, that is, the unidirectional anisotropy disappears.

【0025】第1の反強磁性層と第2の反強磁性におい
て異なるブロッキング温度とするための手法の一つは、
それぞれの反強磁性層において用いる反強磁性材料とし
てネール温度の異なる反強磁性材料を用いる手法であ
る。ネール温度とは、反強磁性材料における反強磁性状
態から常磁性状態への転移温度である。種々の反強磁性
材料のネール温度を表1に示す。
One of the techniques for setting different blocking temperatures in the first antiferromagnetic layer and the second antiferromagnetic layer is as follows.
In this method, antiferromagnetic materials having different Neel temperatures are used as the antiferromagnetic materials used in the respective antiferromagnetic layers. The Neel temperature is a transition temperature of an antiferromagnetic material from an antiferromagnetic state to a paramagnetic state. Table 1 shows the Neel temperatures of various antiferromagnetic materials.

【0026】[0026]

【表1】 [Table 1]

【0027】一般に、ブロッキング温度は、ネール温度
と比例関係にあり、ネール温度の高いものは相対的に高
いブロッキング温度を一般に示す傾向にある。また、同
じ反強磁性材料を用いても、膜厚によりブロッキング温
度を変化させることができる。図4は、シリコン基板の
上に、下地層としてのZr層(膜厚4nm)、強磁性層
としてのNiFe層(膜厚3nm)、反強磁性層として
のIrMn層を積層させた積層膜のブロッキング温度を
示しており、反強磁性層であるIrMn層の膜厚を変化
させたときのブロッキング温度の変化を示している。図
4に示すように、ブロッキング温度は、反強磁性層の膜
厚により変化するものであるので、反強磁性層の膜厚を
変化させることにより、ブロッキング温度を調整するこ
とができる。
In general, the blocking temperature is proportional to the Neel temperature, with higher Neel temperatures generally showing higher blocking temperatures. Further, even when the same antiferromagnetic material is used, the blocking temperature can be changed depending on the film thickness. FIG. 4 shows a laminated film in which a Zr layer (thickness: 4 nm) as a base layer, a NiFe layer (thickness: 3 nm) as a ferromagnetic layer, and an IrMn layer as an antiferromagnetic layer are stacked on a silicon substrate. 4 shows the blocking temperature, and shows a change in the blocking temperature when the thickness of the IrMn layer as the antiferromagnetic layer is changed. As shown in FIG. 4, since the blocking temperature changes depending on the thickness of the antiferromagnetic layer, the blocking temperature can be adjusted by changing the thickness of the antiferromagnetic layer.

【0028】以上のように、第1の反強磁性層及び第2
の反強磁性層のブロッキング温度及びこれと連動して変
化する磁気的不安定化温度は、反強磁性層の形成に用い
る反強磁性材料または膜厚を適宜設定することにより調
整することができる。
As described above, the first antiferromagnetic layer and the second antiferromagnetic layer
The blocking temperature of the antiferromagnetic layer and the magnetic destabilization temperature that changes in conjunction therewith can be adjusted by appropriately setting the antiferromagnetic material or film thickness used for forming the antiferromagnetic layer. .

【0029】本発明の第1の製造方法に従えば、第1の
反強磁性層の磁気異方性の方向と第2の反強磁性層の磁
気異方性の方向とを互いに異なる方向に整列させること
ができる。また、このような磁気異方性の方向の整列
は、上述のように、積層膜の形成後に行うことができ
る。
According to the first manufacturing method of the present invention, the direction of the magnetic anisotropy of the first antiferromagnetic layer and the direction of the magnetic anisotropy of the second antiferromagnetic layer are different from each other. Can be aligned. In addition, such alignment of the direction of the magnetic anisotropy can be performed after the formation of the stacked film, as described above.

【0030】本発明に従う第2の製造方法は、上記本発
明の磁気抵抗効果膜を製造することができる方法であ
り、第1の反強磁性層を形成する工程及び第2の反強磁
性層を形成する工程において、それぞれ互いに異なる方
向に磁界を印加しながら各反強磁性層を形成することに
より、互いに異なる方向の磁気異方性を有する第1の反
強磁性及び第2の反強磁性を形成する製造方法である。
例えば、第1の反強磁性層を形成する際に一方向に磁界
を印加し、第2の反強磁性層を形成する際に第1の反強
磁性層形成のときとほぼ直交する方向に磁界を印加す
る。これにより、第1の強磁性層及び第1の反強磁性層
の磁気異方性の方向が、第2の強磁性層及び第2の反強
磁性層の磁気異方性の方向に対し実質的に直交している
磁気抵抗効果膜を得ることができる。
A second manufacturing method according to the present invention is a method capable of manufacturing the above-mentioned magnetoresistive effect film of the present invention, and includes a step of forming a first antiferromagnetic layer and a second antiferromagnetic layer. Forming a first antiferromagnetic layer and a second antiferromagnetic layer having magnetic anisotropy in different directions by applying respective magnetic fields in different directions. This is a manufacturing method for forming.
For example, when forming a first antiferromagnetic layer, a magnetic field is applied in one direction, and when forming a second antiferromagnetic layer, a magnetic field is applied in a direction substantially orthogonal to the first antiferromagnetic layer. Apply a magnetic field. Thereby, the direction of the magnetic anisotropy of the first ferromagnetic layer and the first antiferromagnetic layer is substantially equal to the direction of the magnetic anisotropy of the second ferromagnetic layer and the second antiferromagnetic layer. It is possible to obtain a magnetoresistive effect film which is orthogonal to each other.

【0031】第2の製造方法によれば、膜形成時に磁界
を印加することにより反強磁性層の磁気異方性の方向を
設定している。従って、上記の膜形成後に磁界を印加す
る第1の製造方法のように、ブロッキング温度の異なる
反強磁性層を用いる必要がない。しかしながら、積層膜
を形成後に、反強磁性層の磁気的不安定化温度以上の熱
処理を行うと、磁気異方性が失われてしまうので、注意
を要する。
According to the second manufacturing method, the direction of the magnetic anisotropy of the antiferromagnetic layer is set by applying a magnetic field during film formation. Therefore, there is no need to use antiferromagnetic layers having different blocking temperatures as in the first manufacturing method in which a magnetic field is applied after the film is formed. However, if the heat treatment is performed at a temperature equal to or higher than the magnetic instability temperature of the antiferromagnetic layer after forming the stacked film, the magnetic anisotropy is lost.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】図1は、本発明に従う一実施例の
磁気抵抗効果膜を示す断面図である。図1に示すよう
に、非磁性導電層3を挟むように、第1の強磁性層2及
び第2の強磁性層4が設けられており、第1の強磁性層
2と磁気的に結合するようその外側に第1の反強磁性1
が設けられ、第2の強磁性層4と磁気的に結合するよう
にその外側に第2の反強磁性層5が設けられている。
FIG. 1 is a sectional view showing a magnetoresistive film according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a first ferromagnetic layer 2 and a second ferromagnetic layer 4 are provided so as to sandwich the nonmagnetic conductive layer 3, and are magnetically coupled to the first ferromagnetic layer 2. The first antiferromagnetic 1
And a second antiferromagnetic layer 5 is provided outside thereof so as to be magnetically coupled to the second ferromagnetic layer 4.

【0033】図2は、図1に示す磁気抵抗効果膜の磁気
異方性の方向を示すための斜視図である。図2に示すよ
うに、第1の反強磁性層1及び第1の強磁性層2の磁気
異方性の方向2aは、第2の強磁性層4及び第2の反強
磁性層5の磁気異方性の方向4aと異なる方向に整列し
ている。本実施例では、第1の反強磁性層1及び第1の
強磁性層2の磁気異方性の方向2aは、外部磁界の方向
6とほぼ同一方向である。また、第2の強磁性層4及び
第2の反強磁性層5の磁気異方性の方向4aは、外部磁
界の方向6に対しほぼ直交方向となっている。従って、
第1の強磁性層2の磁化容易軸方向は磁気異方性の方向
2aと同一方向であり、第2の強磁性層4の磁化容易軸
方向は磁気異方性の方向4aと同一方向である。また、
第2の強磁性層において、磁化容易軸方向と一般に直交
方向となる磁化困難軸方向は、磁気異方性の方向4aに
対し直交方向となっている。
FIG. 2 is a perspective view showing the direction of the magnetic anisotropy of the magnetoresistive film shown in FIG. As shown in FIG. 2, the direction 2a of the magnetic anisotropy of the first antiferromagnetic layer 1 and the first ferromagnetic layer 2 is the same as that of the second ferromagnetic layer 4 and the second antiferromagnetic layer 5. They are aligned in a direction different from the magnetic anisotropy direction 4a. In this embodiment, the direction 2a of the magnetic anisotropy of the first antiferromagnetic layer 1 and the first ferromagnetic layer 2 is substantially the same as the direction 6 of the external magnetic field. The direction 4a of the magnetic anisotropy of the second ferromagnetic layer 4 and the second antiferromagnetic layer 5 is substantially orthogonal to the direction 6 of the external magnetic field. Therefore,
The direction of the easy axis of magnetization of the first ferromagnetic layer 2 is the same as the direction 2a of the magnetic anisotropy, and the direction of the easy axis of magnetization of the second ferromagnetic layer 4 is the same as the direction 4a of the magnetic anisotropy. is there. Also,
In the second ferromagnetic layer, the direction of the hard axis that is generally orthogonal to the direction of the easy axis is orthogonal to the direction 4a of the magnetic anisotropy.

【0034】従って、第1の強磁性層2の磁化容易軸方
向と外部磁界の方向6とはほぼ同一方向であり、第2の
強磁性層4の磁化困難軸方向と外部磁界の方向6とはほ
ぼ同一方向である。
Therefore, the direction of the easy axis of the first ferromagnetic layer 2 and the direction 6 of the external magnetic field are substantially the same, and the direction of the hard axis of the second ferromagnetic layer 4 and the direction 6 of the external magnetic field are different from each other. Are in substantially the same direction.

【0035】磁化容易軸方向と外部磁界の方向6とがほ
ぼ同一方向である第1の強磁性層2においては、外部磁
界の変化に対し磁化ピン留め状態を示す。これに対し、
磁化困難軸方向が外部磁界の方向6とほぼ同一方向であ
る第2の強磁性層4では、外部磁界の影響により磁化状
態が変化する。従って、この磁化状態の変化の際に電気
伝導率が変化し、これを検出することにより外部磁界の
変化を検出することができる。
The first ferromagnetic layer 2 in which the direction of the axis of easy magnetization and the direction 6 of the external magnetic field are almost the same, shows a pinned state with respect to a change in the external magnetic field. In contrast,
In the second ferromagnetic layer 4 in which the direction of the hard axis is almost the same as the direction 6 of the external magnetic field, the magnetization state changes due to the influence of the external magnetic field. Therefore, when the magnetization state changes, the electrical conductivity changes, and by detecting this, the change in the external magnetic field can be detected.

【0036】磁化状態が変化する第2の強磁性層4は、
第2の反強磁性層5により磁気結合がなされているた
め、磁化状態の変化の際にも、磁区の発生が抑制され磁
区移動に伴う電気伝導率の不連続的変化を抑えることが
でき、バルクハウゼンノイズの発生を抑制することがで
きる。
The second ferromagnetic layer 4 in which the magnetization state changes,
Since the magnetic coupling is performed by the second antiferromagnetic layer 5, even when the magnetization state changes, the generation of magnetic domains can be suppressed, and the discontinuous change in electrical conductivity due to the movement of the magnetic domains can be suppressed. The occurrence of Barkhausen noise can be suppressed.

【0037】以下、本発明をさらに具体的な実施例によ
り説明する。実施例1 図5に示す積層構造を有する磁気抵抗効果膜10を作製
した。基板18としては、表面酸化を行ったシリコン基
板を用いた。この基板18の上に、下地膜17としての
Ta層(膜厚5nm)、第2の反強磁性層15としての
Ni50Mn50層(膜厚5nm)、第2の強磁性層14と
してのNi80Fe20層(膜厚2nm)、非磁性導電層1
3としてのCu層(膜厚2nm)、第1の強磁性層12
としてのNi80Fe20層(膜厚2nm)、第1の反強磁
性層11としてのIr20Mn80層(膜厚10nm)、保
護膜16としてのTa層(膜厚5nm)を順次DCマグ
ネトロンスパッタリング法により積層して形成した。ス
パッタリング前の到達真空度は2×10-7Torr以下
であり、スパッタリング時のArガス圧は10mTor
r、スパッタリング速度は0.2〜1nm/秒で行っ
た。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to more specific examples. Example 1 A magnetoresistive film 10 having a laminated structure shown in FIG. 5 was produced. As the substrate 18, a silicon substrate whose surface was oxidized was used. On this substrate 18, a Ta layer (thickness: 5 nm) as a base film 17, a Ni 50 Mn 50 layer (thickness: 5 nm) as a second antiferromagnetic layer 15, and a second ferromagnetic layer 14 Ni 80 Fe 20 layer (film thickness 2 nm), nonmagnetic conductive layer 1
Cu layer 3 (thickness: 2 nm) as first ferromagnetic layer 12
A Ni 80 Fe 20 layer (2 nm thick) as a first anti-ferromagnetic layer 11, an Ir 20 Mn 80 layer (10 nm thick), and a Ta layer (5 nm thick) as a protective film 16 in the order of DC magnetron. It was formed by lamination by a sputtering method. The ultimate vacuum before sputtering is 2 × 10 −7 Torr or less, and the Ar gas pressure during sputtering is 10 mTorr.
r, the sputtering speed was 0.2 to 1 nm / sec.

【0038】以上のようにして積層膜を作製した後、図
6に示すように、1kOeの磁場をA方向に印加し、1
×10-6Torr以下の真空中で、280℃、5時間の
熱処理を行った。なお、第1の反強磁性層11の磁気的
不安定化温度は200℃であり、第2の反強磁性層15
の磁気的不安定化温度は250℃である。図6に示す工
程では、これらの温度よりも高い280℃での熱処理と
なっている。280℃、5時間の熱処理後、徐々に温度
を低下させ冷却させた。これにより、図6に示すよう
に、第1の反強磁性層11の磁気異方性の方向11a及
び第2の反強磁性層15の磁気異方性の方向15aが、
共に磁界印加方向であるA方向とほぼ同一の方向にな
る。
After manufacturing the laminated film as described above, as shown in FIG. 6, a magnetic field of 1 kOe is applied in the direction A to
The heat treatment was performed at 280 ° C. for 5 hours in a vacuum of × 10 −6 Torr or less. The magnetic instability temperature of the first antiferromagnetic layer 11 is 200 ° C., and the second antiferromagnetic layer 15
Has a magnetic instability temperature of 250 ° C. In the step shown in FIG. 6, the heat treatment is performed at 280 ° C. higher than these temperatures. After the heat treatment at 280 ° C. for 5 hours, the temperature was gradually lowered and cooled. Thereby, as shown in FIG. 6, the direction 11a of the magnetic anisotropy of the first antiferromagnetic layer 11 and the direction 15a of the magnetic anisotropy of the second antiferromagnetic layer 15
Both directions are almost the same as the direction A, which is the magnetic field application direction.

【0039】次に、上記冷却工程において試料温度が2
30℃に達した時点で、図7に示すように、図6のA方
向と直交する方向であるB方向に磁場が印加されるよう
に試料を回転させ、この状態でさらに50℃まで冷却し
た。試料を回転させたことにより、磁気的不安定化温度
程度にある反強磁性層11の磁気異方性の方向11a
は、外部磁界の印加方向であるB方向に整列した。以上
のようにして得られた積層膜では、第1の強磁性層12
と第1の反強磁性11が磁気的に結合し、第1の強磁性
層12の磁気異方性の方向も第1の反強磁性層11の磁
気異方性の方向11aと同一方向となる。同様に、第2
の強磁性層14の磁気異方性の方向も第2の反強磁性層
15の磁気異方性の方向15aと同一方向となる。
Next, in the cooling step, the sample temperature was set to 2
When the temperature reached 30 ° C., as shown in FIG. 7, the sample was rotated so that a magnetic field was applied in a direction B perpendicular to the direction A in FIG. 6, and the sample was further cooled to 50 ° C. in this state. . By rotating the sample, the direction 11a of the magnetic anisotropy of the antiferromagnetic layer 11 at about the magnetic instability temperature
Were aligned in the direction B, which is the direction in which the external magnetic field was applied. In the laminated film obtained as described above, the first ferromagnetic layer 12
And the first antiferromagnetic layer 11 are magnetically coupled, and the direction of the magnetic anisotropy of the first ferromagnetic layer 12 is the same as the direction 11a of the magnetic anisotropy of the first antiferromagnetic layer 11. Become. Similarly, the second
The direction of the magnetic anisotropy of the ferromagnetic layer 14 is also the same as the direction 15a of the magnetic anisotropy of the second antiferromagnetic layer 15.

【0040】以上のようにして、第1の強磁性層におけ
る磁気異方性の方向と、第2の強磁性層における磁気異
方性の方向とが約90°の角度をなした、すなわちほぼ
直交している磁気抵抗効果膜を得た。
As described above, the direction of the magnetic anisotropy in the first ferromagnetic layer and the direction of the magnetic anisotropy in the second ferromagnetic layer make an angle of about 90 °, ie, almost 90 °. A perpendicular magnetoresistance effect film was obtained.

【0041】得られた磁気抵抗効果膜のサンプルを3μ
m×1μmの素子にパターニングし、図8に示すよう
に、磁気抵抗効果膜10の両端に電極19a及び19b
を形成した。この素子の長手方向に6mAの電流を流
し、素子抵抗の磁界依存性を測定した。なお、ここで
は、図6に示すA方向を素子長手方向とし、図7に示す
B方向に検出磁界を印加した。測定は、直流4端子法を
用いて行った。
A sample of the obtained magnetoresistive film was 3 μm thick.
8, the electrodes 19a and 19b are provided at both ends of the magnetoresistive film 10, as shown in FIG.
Was formed. A current of 6 mA was passed in the longitudinal direction of the device, and the magnetic field dependence of the device resistance was measured. Here, the direction A shown in FIG. 6 was set as the element longitudinal direction, and the detection magnetic field was applied in the direction B shown in FIG. The measurement was performed using a DC four-terminal method.

【0042】図9は、以上のようにして得られた素子抵
抗の磁界依存性を示すVH特性図である。なお、磁界印
加は±250Oeとした。図9から明らかなように、V
H特性の出力カーブにおいて不連続性は認められない。
FIG. 9 is a VH characteristic diagram showing the magnetic field dependence of the element resistance obtained as described above. The magnetic field was applied at ± 250 Oe. As is apparent from FIG.
No discontinuity is observed in the output curve of the H characteristic.

【0043】なお、比較として、図10に示す積層構造
の磁気抵抗効果膜を作製し、同様にしてVH特性を評価
した。図10に示す積層膜20においては、基板28上
に、下地膜27、第2の強磁性層24、非磁性導電層2
3、第1の強磁性層22、第1の反強磁性層21、及び
保護膜26を順次積層しており、図5に示す実施例1の
積層構造において、第2の反強磁性層15を省略した積
層構造を有している。なお、この比較例の磁気抵抗効果
膜において、反強磁性層の磁界印加は、上記実施例1と
同様にして行った。なお、VH特性測定の際の磁界印加
は±150Oeとした。
For comparison, a magnetoresistive film having a laminated structure shown in FIG. 10 was prepared, and the VH characteristics were evaluated in the same manner. In the laminated film 20 shown in FIG. 10, a base film 27, a second ferromagnetic layer 24, a nonmagnetic conductive layer 2
3, a first ferromagnetic layer 22, a first antiferromagnetic layer 21, and a protective film 26 are sequentially laminated. In the laminated structure of the first embodiment shown in FIG. Are omitted. In the magnetoresistive film of this comparative example, the application of the magnetic field to the antiferromagnetic layer was performed in the same manner as in Example 1. The magnetic field applied at the time of measuring the VH characteristics was set to ± 150 Oe.

【0044】図11に示すように、図10に示す比較例
の磁気抵抗効果膜では、出力カーブに明らかに不連続性
(矢印で図示)が認められ、バルクハウゼンノイズが発
生している。
As shown in FIG. 11, in the magnetoresistive film of the comparative example shown in FIG. 10, a discontinuity (shown by an arrow) is clearly observed in the output curve, and Barkhausen noise is generated.

【0045】実施例2 図12に示す積層構造を有する磁気抵抗効果膜を作製し
た。シリコン基板である基板38の上に、下地膜37、
第2の反強磁性層35、第2の強磁性層34、非磁性導
電層33、第1の強磁性層32、第1の反強磁性層3
1、及び保護膜36が積層されている。この実施例にお
いては、図5に示す磁気抵抗効果膜10の第2の反強磁
性層15のNi50Mn50層(膜厚5nm)の代わりに、
Ir20Mn 80層(膜厚5nm)を用いたこと以外は、上
記実施例1と同様の構造を有している。本実施例では、
第1の反強磁性層31と第2の反強磁性層35におい
て、同一材料であるIr20Mn80が用いられており、そ
の膜厚が変えられているだけである。本実施例では、反
強磁性層に用いる反強磁性材料として同一材料を用い、
膜厚を変えることにより各反強磁性層の磁気的不安定化
温度を変化させている。
[0045]Example 2 A magnetoresistive film having a laminated structure shown in FIG.
Was. On a substrate 38 which is a silicon substrate, a base film 37,
The second antiferromagnetic layer 35, the second ferromagnetic layer 34,
Electric layer 33, first ferromagnetic layer 32, first antiferromagnetic layer 3
1 and a protective film 36 are stacked. In this example
The second anti-ferromagnetic property of the magnetoresistive film 10 shown in FIG.
Ni of the conductive layer 1550Mn50Instead of a layer (5 nm thick)
Ir20Mn 80Except that a layer (5 nm thick) was used.
It has a structure similar to that of the first embodiment. In this embodiment,
The first antiferromagnetic layer 31 and the second antiferromagnetic layer 35
And the same material Ir20Mn80Is used.
Only the thickness of the film is changed. In the present embodiment,
Using the same material as the antiferromagnetic material used for the ferromagnetic layer,
Magnetic instability of each antiferromagnetic layer by changing the film thickness
The temperature is changing.

【0046】本実施例も、上記実施例1と同様にして第
1の反強磁性層及び第2の反強磁性層に対し磁界を印加
することにより、それらの磁気異方性の方向を設定する
ことができる。すなわち、第1の反強磁性層31の磁気
異方性を図7に示すB方向に、第2の反強磁性層35の
磁気異方性を図6に示すA方向に、それぞれ設定するこ
とができる。本実施例の磁気抵抗効果膜も、実施例1の
磁気抵抗効果膜と同様に、VH特性における出力カーブ
において不連続性が認められなかった。
Also in this embodiment, the direction of the magnetic anisotropy is set by applying a magnetic field to the first antiferromagnetic layer and the second antiferromagnetic layer in the same manner as in the first embodiment. can do. That is, the magnetic anisotropy of the first antiferromagnetic layer 31 is set in the direction B shown in FIG. 7 and the magnetic anisotropy of the second antiferromagnetic layer 35 is set in the direction A shown in FIG. Can be. In the magnetoresistive film of this example, as in the magnetoresistive film of Example 1, no discontinuity was observed in the output curve of the VH characteristic.

【0047】実施例3 図13に示す積層構造を有する磁気抵抗効果膜40を作
製した。図13に示す磁気抵抗効果膜40は、図5に示
す磁気抵抗効果膜10の第2の反強磁性層15を、酸化
物反強磁性材料であるNiO層(膜厚20nm)で置き
換えた以外は、同一の積層構造を有している。磁気抵抗
効果膜40は、図13に示すように、シリコン基板であ
る基板48の上に、下地膜47、第2の反強磁性層4
5、第2の強磁性層44、非磁性導電層43、第1の強
磁性層42、第1の反強磁性層41、及び保護膜46を
積層した積層構造を有している。
Example 3 A magnetoresistive film 40 having a laminated structure shown in FIG. 13 was produced. The magnetoresistive film 40 shown in FIG. 13 is different from the magnetoresistive film 10 shown in FIG. 5 in that the second antiferromagnetic layer 15 is replaced with a NiO layer (film thickness: 20 nm) which is an oxide antiferromagnetic material. Have the same laminated structure. As shown in FIG. 13, a magnetoresistive film 40 is formed on a substrate 48, which is a silicon substrate, by forming a base film 47 and a second antiferromagnetic layer 4 on the substrate 48.
5, a second ferromagnetic layer 44, a nonmagnetic conductive layer 43, a first ferromagnetic layer 42, a first antiferromagnetic layer 41, and a protective film 46.

【0048】本実施例の積層構造とすることにより、酸
化物反強磁性材料から形成されている第2の反強磁性層
45中を流れる電流を低減することができ、非磁性導電
層43と第1の強磁性層42及び第2の強磁性層44の
界面近傍に電流を集中することができ、より高い検出感
度を得ることができる。
With the laminated structure of this embodiment, the current flowing in the second antiferromagnetic layer 45 made of the oxide antiferromagnetic material can be reduced, and the nonmagnetic conductive layer 43 Current can be concentrated near the interface between the first ferromagnetic layer 42 and the second ferromagnetic layer 44, and higher detection sensitivity can be obtained.

【0049】本実施例では、図6に示すA方向に1kO
eの磁場を印加し、230℃、1時間の熱処理を行った
後、試料温度が150℃以下になった時点で、試料を9
0°回転させ、図7に示すように磁場をB方向に印加す
ることより、第1の反強磁性層41の磁気異方性の方向
を図7に示すB方向とし、第2の反強磁性層45の磁気
異方性の方向を図6に示すA方向とすることができる。
In this embodiment, 1 kO in the direction A shown in FIG.
After applying a magnetic field of e and performing heat treatment at 230 ° C. for 1 hour, when the sample temperature becomes 150 ° C. or less, the sample is heated to 9 ° C.
By rotating by 0 ° and applying a magnetic field in the B direction as shown in FIG. 7, the direction of the magnetic anisotropy of the first antiferromagnetic layer 41 is changed to the B direction shown in FIG. The direction of the magnetic anisotropy of the magnetic layer 45 can be the direction A shown in FIG.

【0050】以上のようにして得られた実施例3の磁気
抵抗効果膜も、実施例1の磁気抵抗効果膜と同様にVH
特性の出力カーブにおいて不連続性が認められなかっ
た。上記の各実施例においては、検出磁界の印加方向
を、第1の反強磁性層及び第1の強磁性層の磁気異方性
の方向としているが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、検出磁界の印加方向を、第2の強磁性層及び第
2の反強磁性層の磁化異方性の方向とほぼ同一方向とし
ていもよい。
The magnetoresistive film of the third embodiment obtained as described above also has a VH like the magnetoresistive film of the first embodiment.
No discontinuity was observed in the output curve of the characteristic. In each of the above embodiments, the detection magnetic field is applied in the direction of the magnetic anisotropy of the first antiferromagnetic layer and the first ferromagnetic layer. However, the present invention is not limited to this. Instead, the direction in which the detection magnetic field is applied may be substantially the same as the direction of the magnetization anisotropy of the second ferromagnetic layer and the second antiferromagnetic layer.

【0051】また、上記の各実施例では、積層膜を形成
した後に熱処理温度を変えて磁場を印加し、第1及び第
2の反強磁性層の磁気異方性の方向を異ならせている
が、上述のように、第1の反強磁性層と第2の反強磁性
層の薄膜形成工程において、それぞれ異なる方向に磁場
を印加することにより、それぞれの磁気異方性の方向を
異ならせてもよい。
In each of the above embodiments, the magnetic field is applied by changing the heat treatment temperature after the formation of the laminated film, and the directions of the magnetic anisotropy of the first and second antiferromagnetic layers are made different. However, as described above, in the thin film forming process of the first antiferromagnetic layer and the second antiferromagnetic layer, the directions of the magnetic anisotropy are made different by applying magnetic fields in different directions. You may.

【0052】[0052]

【発明の効果】本発明に従うことにより、磁気抵抗効果
膜の面内側方に磁区制御層を設けずとも、バルクハウゼ
ンノイズの発生を抑制することができ、磁気抵抗効果素
子の微細化を可能にすることができる。
According to the present invention, generation of Barkhausen noise can be suppressed without providing a magnetic domain control layer inside the surface of the magnetoresistive film, and miniaturization of the magnetoresistive device can be achieved. can do.

【0053】また、本発明の製造方法によれば、本発明
の磁気抵抗効果膜を効率良く製造することができる。
According to the manufacturing method of the present invention, the magnetoresistive film of the present invention can be manufactured efficiently.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に従う一実施例の磁気抵抗効果膜を示す
断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a magnetoresistive film according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す磁気抵抗効果膜の斜視図。FIG. 2 is a perspective view of the magnetoresistive film shown in FIG.

【図3】反強磁性材料のブロッキング温度を説明するた
めの図。
FIG. 3 is a diagram illustrating a blocking temperature of an antiferromagnetic material.

【図4】ブロッキング温度と反強磁性層の膜厚との関係
を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a blocking temperature and a film thickness of an antiferromagnetic layer.

【図5】本発明に従う実施例1の磁気抵抗効果膜を示す
断面図。
FIG. 5 is a sectional view showing a magnetoresistive effect film of Example 1 according to the present invention.

【図6】本発明の製造工程における第1の磁界印加工程
を説明するための平面図。
FIG. 6 is a plan view for explaining a first magnetic field applying step in the manufacturing process of the present invention.

【図7】本発明の製造工程における第2の磁界印加工程
を説明するための平面図。
FIG. 7 is a plan view for explaining a second magnetic field application step in the manufacturing process of the present invention.

【図8】本発明の実施例1の磁気抵抗効果膜を用いた磁
気抵抗効果素子の構造を示す平面図。
FIG. 8 is a plan view showing the structure of a magnetoresistive element using the magnetoresistive film of Example 1 of the present invention.

【図9】本発明の実施例1の磁気抵抗効果膜のVH特性
を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing VH characteristics of the magnetoresistive film of Example 1 of the present invention.

【図10】比較例の磁気抵抗効果膜を示す断面図。FIG. 10 is a sectional view showing a magnetoresistive film of a comparative example.

【図11】比較例の磁気抵抗効果膜のVH特性を示す
図。
FIG. 11 is a diagram showing VH characteristics of a magnetoresistive film of a comparative example.

【図12】本発明の実施例2の磁気抵抗効果膜を示す断
面図。
FIG. 12 is a sectional view showing a magnetoresistive film according to a second embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施例3の磁気抵抗効果膜を示す断
面図。
FIG. 13 is a sectional view showing a magnetoresistive film according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…第1の反強磁性層 2…第1の強磁性層 2a…第1の強磁性層及び第1の反強磁性層の磁気異方
性の方向 3…非磁性導電層 4…第2の強磁性層 4a…第2の強磁性層及び第2の反強磁性層の磁気異方
性の方向 5…第2の反強磁性層 6…外部磁界の方向 10,30,40…磁気抵抗効果膜 11,31,41…第1の反強磁性層 12,32,42…第1の強磁性層 13,33,43…非磁性導電層 14,34,44…第2の強磁性層 15,35,45…第2の反強磁性層 16,36,46…保護膜 17,37,47…下地膜 18,38,48…基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... 1st antiferromagnetic layer 2 ... 1st ferromagnetic layer 2a ... The direction of magnetic anisotropy of a 1st ferromagnetic layer and a 1st antiferromagnetic layer 3 ... Nonmagnetic conductive layer 4 ... 2nd 4a: direction of magnetic anisotropy of the second ferromagnetic layer and the second antiferromagnetic layer 5: second antiferromagnetic layer 6: direction of external magnetic field 10, 30, 40 ... magnetoresistance Effect film 11, 31, 41: First antiferromagnetic layer 12, 32, 42 First ferromagnetic layer 13, 33, 43 Nonmagnetic conductive layer 14, 34, 44 Second ferromagnetic layer 15 , 35, 45 ... second antiferromagnetic layer 16, 36, 46 ... protective film 17, 37, 47 ... base film 18, 38, 48 ... substrate

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 外部磁界の変化を磁気抵抗変化により検
出するための磁気抵抗効果膜であって、 非磁性導電層と、前記非磁性導電層を挟んで設けられる
第1の強磁性層及び第2の強磁性層と、前記第1の強磁
性層と磁気結合した第1の反強磁性層及び前記第2の強
磁性層と磁気結合した第2の反強磁性層とを備え、 前記第1の強磁性層及び前記第1の反強磁性層の磁気異
方性の方向と、前記第2の強磁性層及び前記第2の反強
磁性層の磁気異方性の方向とが実質的に異なることを特
徴とする磁気抵抗効果膜。
1. A magnetoresistive film for detecting a change in an external magnetic field by a change in magnetoresistance, comprising: a nonmagnetic conductive layer; a first ferromagnetic layer provided between said nonmagnetic conductive layers; 2 ferromagnetic layers, a first antiferromagnetic layer magnetically coupled to the first ferromagnetic layer, and a second antiferromagnetic layer magnetically coupled to the second ferromagnetic layer. The direction of the magnetic anisotropy of the first ferromagnetic layer and the first antiferromagnetic layer is substantially the same as the direction of the magnetic anisotropy of the second ferromagnetic layer and the second antiferromagnetic layer. A magnetoresistive effect film characterized in that:
【請求項2】 前記第1の反強磁性層との磁気結合によ
って誘起される前記第1の強磁性層の磁化容易軸方向が
前記外部磁界の方向に整列しており、前記第2の反強磁
性層との磁気結合によって誘起される前記第2の強磁性
層の磁化困難軸方向が前記外部磁界の方向に整列してい
る請求項1に記載の磁気抵抗効果膜。
2. The direction of an easy axis of magnetization of the first ferromagnetic layer induced by magnetic coupling with the first antiferromagnetic layer is aligned with the direction of the external magnetic field, and 2. The magnetoresistive film according to claim 1, wherein the direction of the hard axis of the second ferromagnetic layer induced by magnetic coupling with the ferromagnetic layer is aligned with the direction of the external magnetic field.
【請求項3】 前記第1の強磁性層の磁化容易軸方向
が、前記第2の強磁性層の磁化容易軸方向に対し実質的
に直交している請求項1または2に記載の磁気抵抗効果
膜。
3. The magnetoresistive element according to claim 1, wherein the direction of the easy axis of the first ferromagnetic layer is substantially orthogonal to the direction of the easy axis of the second ferromagnetic layer. Effect membrane.
【請求項4】 前記第1の反強磁性層及び前記第2の反
強磁性層のうちの少なくともいずれか一方が酸化物系反
強磁性材料から形成されている請求項1〜3のいずれか
1項に記載の磁気抵抗効果膜。
4. The method according to claim 1, wherein at least one of said first antiferromagnetic layer and said second antiferromagnetic layer is formed of an oxide antiferromagnetic material. Item 2. The magnetoresistive film according to item 1.
【請求項5】 前記第1の反強磁性層と前記第2の反強
磁性層とが互いに異なる反強磁性材料から形成されてい
る請求項1〜4のいずれか1項に記載の磁気抵抗効果
膜。
5. The magnetoresistive device according to claim 1, wherein said first antiferromagnetic layer and said second antiferromagnetic layer are formed of different antiferromagnetic materials. Effect membrane.
【請求項6】 前記第1の反強磁性層と前記第2の反強
磁性層の膜厚が互いに異なる請求項1〜5のいずれか1
項に記載の磁気抵抗効果膜。
6. The method according to claim 1, wherein the first antiferromagnetic layer and the second antiferromagnetic layer have different thicknesses.
Item 7. The magnetoresistive effect film according to item 1.
【請求項7】 請求項1〜6のいずれか1項に記載の磁
気抵抗効果膜を製造する方法であって、 前記非磁性導電層、前記第1及び第2の強磁性層、及び
前記第1及び第2の反強磁性層を有する積層膜を形成す
る工程と、 前記積層膜を第1の所定温度に加温して磁界を印加する
ことにより、前記第1の強磁性層及び第1の反強磁性層
の磁気異方性の方向と、前記第2の強磁性層及び前記第
2の反強磁性層の磁気異方性の方向とを互いにほぼ同一
方向に整列させる第1の磁界印加工程と、 前記積層膜を前記第1の所定温度よりも低い第2の所定
温度に設定し前記第1の磁界印加工程と異なる方向に磁
界を印加することにより、前記第1の強磁性層及び第1
の反強磁性層の磁気異方性の方向または前記第2の強磁
性層及び前記第2の反強磁性層の磁気異方性の方向のい
ずれか一方の磁気異方性の方向を前記異なる磁界印加方
向に整列させる第2の磁界印加工程とを備える磁気抵抗
効果膜の製造方法。
7. The method of manufacturing a magnetoresistive film according to claim 1, wherein the nonmagnetic conductive layer, the first and second ferromagnetic layers, and the Forming a laminated film having first and second antiferromagnetic layers; and heating the laminated film to a first predetermined temperature and applying a magnetic field to the first ferromagnetic layer and the first ferromagnetic layer. A first magnetic field for aligning the direction of the magnetic anisotropy of the antiferromagnetic layer of the second layer with the direction of the magnetic anisotropy of the second ferromagnetic layer and the second antiferromagnetic layer in substantially the same direction; Applying the first ferromagnetic layer by setting the laminated film to a second predetermined temperature lower than the first predetermined temperature and applying a magnetic field in a direction different from that of the first magnetic field applying step. And the first
The direction of the magnetic anisotropy of either the direction of the magnetic anisotropy of the antiferromagnetic layer or the direction of the magnetic anisotropy of the second ferromagnetic layer and the direction of the magnetic anisotropy of the second antiferromagnetic layer is different from each other. A second magnetic field application step of aligning in a magnetic field application direction.
【請求項8】 請求項1〜6のいずれか1項に記載の磁
気抵抗効果膜を製造する方法であって、 前記第1の反強磁性層を形成する工程及び前記第2の反
強磁性層を形成する工程において、それぞれ互いに異な
る方向に磁界を印加しながら各反強磁性層を形成するこ
とにより、互いに異なる方向の磁気異方性を有する前記
第1の反強磁性層及び前記第2の反強磁性層を形成する
ことを特徴とする磁気抵抗効果膜の製造方法。
8. The method of manufacturing a magnetoresistive film according to claim 1, wherein the step of forming the first antiferromagnetic layer and the step of forming the second antiferromagnetic layer are performed. In the step of forming a layer, the first antiferromagnetic layer and the second antiferromagnetic layer having magnetic anisotropy in directions different from each other are formed by applying respective magnetic fields in directions different from each other. A method for manufacturing a magnetoresistive film, comprising forming an antiferromagnetic layer according to (1).
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006520538A (en) * 2003-03-14 2006-09-07 エス.エヌ.エール.ルールマン Magnetoresistive sensor with ferromagnetic / antiferromagnetic sensing element
KR100875314B1 (en) * 2006-04-28 2008-12-19 가부시끼가이샤 도시바 Magnetoresistive element and magnetic memory

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006520538A (en) * 2003-03-14 2006-09-07 エス.エヌ.エール.ルールマン Magnetoresistive sensor with ferromagnetic / antiferromagnetic sensing element
JP2011159988A (en) * 2003-03-14 2011-08-18 Ntn-Snr Roulements Measurement assembly with magnetoresistive magnetic field sensor and electronic processing circuit
JP2013165295A (en) * 2003-03-14 2013-08-22 Ntn-Snr Roulements Magnetoresistive magnetic field sensor
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