JPH10255231A - Magneto-resistive element - Google Patents

Magneto-resistive element

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JPH10255231A
JPH10255231A JP5306597A JP5306597A JPH10255231A JP H10255231 A JPH10255231 A JP H10255231A JP 5306597 A JP5306597 A JP 5306597A JP 5306597 A JP5306597 A JP 5306597A JP H10255231 A JPH10255231 A JP H10255231A
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film
ferromagnetic
ferromagnetic film
magnetoresistive element
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潔 野口
Taro Oike
太郎 大池
Satoru Araki
悟 荒木
Manabu Ota
学 太田
Masashi Sano
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magneto-resistive element, where a sufficient amount of tunnel current can be applied to a ferromagnetic tunnel junction, and high rate of change of MR (magneto-resistive) can be obtained. SOLUTION: The element has a ferromagnetic tunnel junction 21, and domain control films 214 and 215. The ferromagnetic tunnel junction 21 includes an insulating film 210, a first ferromagnetic film 211, and a second ferromagnetic film 212. The first ferromagnetic film 211 and the second ferromagnetic film 212 are laminated with the insulating layer 210 therebetween. The domain control films 214 and 215 are provided adjacent to both ends of the first ferromagnetic film 211.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、強磁性トンネル接合を
感磁部に用いた磁気抵抗効果素子及びそれを用いた磁気
ヘッドに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetoresistive element using a ferromagnetic tunnel junction in a magnetic sensing portion and a magnetic head using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】高密度磁気記録における磁気ヘッドとし
て、異方性磁気抵抗(以下AMRと称する)効果を用い
た磁気抵抗効果型磁気ヘッド(以下MR磁気ヘッドと称
する)が商品化されている。しかしながら、磁性膜にNi
Fe等のAMR効果膜を用いているため、磁気抵抗(M
R)変化率が約2%、感度が0.5%/Oeと低い。このた
め、さらに高MR変化率、高感度なMR膜が望まれてい
る。
2. Description of the Related Art As a magnetic head for high-density magnetic recording, a magnetoresistance effect type magnetic head (hereinafter, referred to as MR magnetic head) using an anisotropic magnetoresistance (hereinafter, referred to as AMR) effect has been commercialized. However, Ni
Since an AMR effect film such as Fe is used, the magnetoresistance (M
R) The rate of change is about 2% and the sensitivity is as low as 0.5% / Oe. Therefore, an MR film having a higher MR ratio and a higher sensitivity is desired.

【0003】このような要望に応える技術として、近
年、巨大磁気抵抗効果(GMR効果)という新しい現象
が見出され、従来のAMR効果より大きな磁気抵抗変化
率が得られるということから、研究が進められている。
その中でも、スピンバルブ(SV)膜を用いたGMR効
果が注目されている。スピンバルブ膜は、強磁性膜/非
磁性金属膜/強磁性膜/反強磁性膜の膜構成からなる多
層膜であり、2〜5%/Oeの高感度な特性を示すため、次
世代磁気ヘッドにおける再生素子として注目され、実用
化研究が始められている。
[0003] In recent years, a new phenomenon called the giant magnetoresistance effect (GMR effect) has been found as a technique to meet such demands, and a higher magnetoresistance change rate than the conventional AMR effect has been obtained. Have been.
Among them, the GMR effect using a spin valve (SV) film has attracted attention. The spin valve film is a multilayer film composed of a ferromagnetic film, a non-magnetic metal film, a ferromagnetic film, and an antiferromagnetic film, and has a high sensitivity of 2 to 5% / Oe. Attention has been paid to a reproducing element in a head, and research for practical use has begun.

【0004】一方、GMR効果とは別に、強磁性膜/絶
縁膜/強磁性膜の接合構造を持ち、両強磁性膜の磁化の
相対角度に依存してトンネル効果があらわれる強磁性ト
ンネル効果という現象が見出され、この現象を利用した
磁気抵抗効果素子の研究及び開発が進められている。強
磁性トンネル効果膜は非常に高い磁場感度を有するた
め、10Gbit/inch2以上の超高密度磁気記録における再
生磁気ヘッドとして可能性がある。S.Maekawa and V.Ga
fvert等は、IEEE Trans. Magn., MAG-18,707(1982)に
おいて、磁性体/絶縁体/磁性体接合で両磁性膜の磁化
の相対角度に依存してトンネル効果が現れることが期待
されることを理論的、実験的に示した。
On the other hand, apart from the GMR effect, a phenomenon called a ferromagnetic tunnel effect has a junction structure of a ferromagnetic film / insulating film / ferromagnetic film, and a tunnel effect appears depending on a relative angle of magnetization of both ferromagnetic films. Have been found, and research and development of a magnetoresistive element utilizing this phenomenon have been promoted. Since the ferromagnetic tunnel effect film has a very high magnetic field sensitivity, it has a potential as a reproducing magnetic head in ultra-high density magnetic recording of 10 Gbit / inch 2 or more. S.Maekawa and V.Ga
fvert et al. in IEEE Trans. Magn., MAG-18, 707 (1982) are expected to show a tunnel effect depending on the relative angle of magnetization of both magnetic films at the magnetic / insulator / magnetic junction. That was shown theoretically and experimentally.

【0005】特開平4-42417号公報は、強磁性トンネル
効果膜を有する磁気ヘッドを開示しており、従来のMR
磁気ヘッドにくらべ、微小な漏洩磁束の変化を高感度、
かつ、高分解能で検出できること、接合面積を狭めるこ
とにより、絶縁膜におけるピンホ−ルの発生確率を小さ
くして、再生感度を一層向上させることができることな
どを開示している。
Japanese Patent Laid-Open No. 4-42417 discloses a magnetic head having a ferromagnetic tunnel effect film.
Compared to magnetic heads, high sensitivity to minute changes in leakage flux,
In addition, it discloses that detection can be performed with high resolution and that the probability of occurrence of pinholes in the insulating film can be reduced by reducing the bonding area to further improve reproduction sensitivity.

【0006】また、特開平4-103014号公報は、磁性膜に
反強磁性体からのバイアス磁界を印加する強磁性トンネ
ル効果膜およびそれを用いた磁気ヘッドを開示してい
る。
Japanese Patent Application Laid-Open No. H4-103014 discloses a ferromagnetic tunnel effect film for applying a bias magnetic field from an antiferromagnetic material to a magnetic film and a magnetic head using the same.

【0007】更に、T.Miyazaki及びN.Tezuka等は、J.Ma
gn.Magn.Mater.139(1995)L231において、Fe/Al2O3/Fe
トンネル接合で室温においてMR変化率18%が得られ
たと報告している。また、M.Pomerantz,J.C.Sloczewski
及びE.Spiller等は、Fe/a-Carbon/Fe膜について開示
している。
Further, T. Miyazaki and N. Tezuka et al.
gn.Magn.Mater.139 (1995) L231, Fe / Al 2 O 3 / Fe
It is reported that a tunnel junction obtained an MR ratio of 18% at room temperature. Also, M. Pomerantz, JCSloczewski
And E. Spiller et al. Disclose Fe / a-Carbon / Fe films.

【0008】しかしながら、これまで報告された強磁性
トンネル接合には、磁気ヘッドとして利用するに当た
り、種々の解決すべき課題が存する。例えば、特開平4-
42417号などの公知文献では、強磁性トンネル効果膜を
用いた磁気抵抗効果素子で微少な磁束変化を高感度に検
出し、高い安定な出力を得るために、いくつかの手段を
開示している。その一つとして、多層構造の磁気抵抗効
果膜を形成する一対の磁性層のうち、媒体からの漏洩磁
束により磁化方向が変化する磁性層は、磁化回転が一斉
に起こるように異方性分散角度を小さくし、かつ、単磁
区化することが必要であると示されている。具体的に
は、BNなどの中間層を磁性層中に挿入することにより
単磁区化すると報告されている。
[0008] However, the ferromagnetic tunnel junctions reported so far have various problems to be solved when used as a magnetic head. For example, JP-A-4-
Known literature such as 42417 discloses several means for detecting a small change in magnetic flux with high sensitivity by using a magnetoresistive element using a ferromagnetic tunnel effect film and obtaining a high stable output. . As one of them, of a pair of magnetic layers forming a multi-layered magnetoresistive film, a magnetic layer whose magnetization direction changes due to leakage magnetic flux from a medium has an anisotropic dispersion angle such that magnetization rotation occurs simultaneously. Is required to be reduced and a single magnetic domain is required. Specifically, it is reported that a single magnetic domain is formed by inserting an intermediate layer such as BN into the magnetic layer.

【0009】しかしながら、このようにして異方性分散
角度の小さい膜を形成しても、それを数μmの大きさに
パターニングして、数十MHz以上の高周波磁場で動作さ
せると、微少パターン膜の端部で、ミクロなスピン方向
の乱れが生じて、磁壁が形成されるため、単磁区構造が
崩れ、バルクハウゼンノイズなどが生じるという問題が
ある。
However, even if a film having a small anisotropic dispersion angle is formed in this way, if the film is patterned to a size of several μm and operated with a high frequency magnetic field of several tens of MHz or more, a fine pattern film is formed. At the end, there is a problem that micro-turbulence in the spin direction occurs and a domain wall is formed, so that the single domain structure is broken and Barkhausen noise is generated.

【0010】従来のAMR磁気ヘッドやスピンバルブG
MR磁気ヘッドにおいては、磁気抵抗効果膜の両端部に
磁区制御膜を形成し、縦バイアスを加えることによりバ
ルクハウゼンノイズを防止する方法が開示されている
(公知文献:米国特許5,018,037、特公平8-21166号公
報)。これらの場合、磁区制御膜は感磁部全体の両端部
領域に直接接触して形成される。これは、AMR磁気ヘ
ッドやスピンバルブGMR磁気ヘッドにおいては、磁気
抵抗効果素子の面と平行となる方向に電流を流して使用
するため、磁区制御膜が感磁部の両端部と接触していて
も実用上問題を生じないことに基づく。
Conventional AMR magnetic head and spin valve G
In the MR magnetic head, a method has been disclosed in which a magnetic domain control film is formed at both ends of a magnetoresistive film and a Barkhausen noise is prevented by applying a longitudinal bias (known literature: US Pat. No. 5,018,037, Japanese Patent Publication No. -21166 publication). In these cases, the magnetic domain control films are formed in direct contact with both end regions of the entire magnetic sensing portion. This is because, in an AMR magnetic head or a spin valve GMR magnetic head, a current is applied in a direction parallel to the surface of the magnetoresistive element, so that the magnetic domain control film is in contact with both ends of the magnetosensitive portion. Is not practically problematic.

【0011】しかし、強磁性トンネル接合は、第1の強
磁性膜、絶縁膜及び第2の強磁性膜を上下方向に積層し
てあって、積層方向にトンネル電流が流れることにより
磁気抵抗変化が生じるものである。したがって、従来の
ように感磁部の端部全体に磁区制御用のバイアス磁性層
が接触してしまうと、絶縁層によって分離されている上
下の強磁性層が電気的に短絡してしまい、トンネル電流
が流れなくなるため、磁気抵抗変化が得られなくなる。
However, a ferromagnetic tunnel junction has a first ferromagnetic film, an insulating film, and a second ferromagnetic film stacked vertically, and a tunnel current flows in the stacking direction to cause a change in magnetoresistance. Is what happens. Therefore, if the bias magnetic layer for controlling the magnetic domain comes into contact with the entire end of the magnetic sensing portion as in the conventional case, the upper and lower ferromagnetic layers separated by the insulating layer are electrically short-circuited, and the tunneling is performed. Since no current flows, a change in magnetoresistance cannot be obtained.

【0012】なお、本発明における強磁性トンネル接合
は上記の強磁性トンネル効果膜と同一のものである。
The ferromagnetic tunnel junction in the present invention is the same as the above-described ferromagnetic tunnel effect film.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、強磁
性トンネル接合部に十分な大きさのトンネル電流を流す
ことができ、高いMR変化率を得ることのできる磁気抵
抗効果素子を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a magnetoresistive element capable of flowing a sufficiently large tunnel current through a ferromagnetic tunnel junction and obtaining a high MR ratio. That is.

【0014】本発明のもうひとつの課題は、歪みのない
良好な出力波形が得られる磁気抵抗効果素子を提供する
ことである。
Another object of the present invention is to provide a magnetoresistive element capable of obtaining a good output waveform without distortion.

【0015】本発明のさらにもう一つの課題は、ノイズ
のない安定した出力が得られる磁気抵抗効果素子を提供
することである。
Still another object of the present invention is to provide a magnetoresistive element capable of obtaining a stable output without noise.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明に係る磁気抵抗効果素子は、強磁性トンネ
ル接合部と、磁区制御膜とを有する。前記強磁性トンネ
ル接合部は、絶縁膜と、第1の強磁性膜と、第2の強磁
性膜とを含み、前記第1の強磁性膜と前記第2の強磁性
膜とが前記絶縁膜を介して積層されている。前記磁区制
御膜は、第1の強磁性膜及び前記第2の強磁性膜の何れ
か一方の両端部に、隣接して設けられている。
In order to solve the above-mentioned problems, a magnetoresistance effect element according to the present invention has a ferromagnetic tunnel junction and a magnetic domain control film. The ferromagnetic tunnel junction includes an insulating film, a first ferromagnetic film, and a second ferromagnetic film, wherein the first ferromagnetic film and the second ferromagnetic film are formed of the insulating film. Are laminated through. The magnetic domain control film is provided adjacent to both ends of one of the first ferromagnetic film and the second ferromagnetic film.

【0017】上述のように、磁区制御膜が第1の強磁性
膜及び前記第2の強磁性膜の何れか一方の両端部に、隣
接して設けられているから、第1の強磁性膜及び第2の
強磁性膜の間に電気的短絡の生じる余地はない。したが
って、強磁性トンネル接合部に十分な大きさのトンネル
電流を流すことができる。このため、大きな磁気抵抗変
化率が得られる。
As described above, since the magnetic domain control film is provided adjacent to either end of either the first ferromagnetic film or the second ferromagnetic film, the first ferromagnetic film There is no room for an electrical short between the first ferromagnetic film and the second ferromagnetic film. Therefore, a sufficiently large tunnel current can flow through the ferromagnetic tunnel junction. For this reason, a large magnetoresistance change rate can be obtained.

【0018】しかも、磁区制御膜により、磁区制御膜の
備えられた強磁性膜を単一磁区状態にすることができ
る。このため、出力波形歪みの原因となるバルクハウゼ
ンノイズの発生を抑えることができ、ノイズのない安定
した出力が得られる。
Moreover, the ferromagnetic film provided with the magnetic domain control film can be brought into a single magnetic domain state by the magnetic domain control film. For this reason, the generation of Barkhausen noise that causes output waveform distortion can be suppressed, and a stable output without noise can be obtained.

【0019】好ましくは、前記第1の強磁性膜及び前記
第2の強磁性膜のうち、前記磁区制御膜の設けられてい
ない強磁性膜は、磁化固定膜を有する。
Preferably, among the first ferromagnetic film and the second ferromagnetic film, the ferromagnetic film not provided with the magnetic domain control film has a magnetization fixed film.

【0020】この構造によれば、第1の強磁性膜及び第
2の強磁性膜の何れか一方を磁化固定膜を有するピン止
め強磁性膜とし、他方を自由強磁性膜として動作させ、
自由強磁性膜の磁化の動きのみで、第1の強磁性膜の磁
化の向きと第2の強磁性膜の磁化の向きに関して、相対
角度変化を生じさせることができる。この場合、外部磁
場に対して、自由強磁性膜の磁化容易軸が垂直となり、
ピン止め強磁性膜の磁化容易軸が平行となるように設定
するのがよい。こうすることにより、外部磁界が零の場
合に自由強磁性膜の磁化の方向と、ピン止め強磁性膜の
磁化の方向とが垂直になるため、対称性の良好な出力波
形が得られる。しかも、自由強磁性膜の磁化の方向が、
外部磁場により磁化回転モードで変化するため、高い感
度が得られると共に、スムーズな磁化反転が行なわれ、
磁壁移動に伴うバルクハウゼンノイズの発生を低減でき
る。
According to this structure, one of the first ferromagnetic film and the second ferromagnetic film is operated as a pinned ferromagnetic film having a magnetization fixed film, and the other is operated as a free ferromagnetic film.
A relative angle change can be caused between the magnetization direction of the first ferromagnetic film and the magnetization direction of the second ferromagnetic film only by the movement of the magnetization of the free ferromagnetic film. In this case, the axis of easy magnetization of the free ferromagnetic film is perpendicular to the external magnetic field,
It is preferable to set the pinned ferromagnetic film so that the axis of easy magnetization is parallel. By doing so, when the external magnetic field is zero, the direction of magnetization of the free ferromagnetic film is perpendicular to the direction of magnetization of the pinned ferromagnetic film, so that an output waveform with good symmetry can be obtained. Moreover, the direction of magnetization of the free ferromagnetic film is
Since it changes in the magnetization rotation mode by the external magnetic field, high sensitivity is obtained, and smooth magnetization reversal is performed.
Generation of Barkhausen noise due to domain wall movement can be reduced.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】図1は本発明に係る磁気抵抗効果
素子を模式的に示す斜視図、図2は図1の2−2線に沿
った断面図、図3は図1の3−3線に沿った断面図であ
る。図示するように、本発明に係る磁気抵抗効果素子
は、強磁性トンネル接合部21と、磁区制御膜214、
215とを有する。強磁性トンネル接合部21は、絶縁
膜210と、第1の強磁性膜211と、第2の強磁性膜
212とを含む。第1の強磁性膜211及び第2の強磁
性膜212は絶縁膜210の両側に積層されている。こ
れらは適当な絶縁支持基板4上に積層されている。磁区
制御膜214、215は、第1の強磁性膜211の両端
部に隣接して設けられている。この実施例では、第1の
強磁性膜211を微少外部磁場に対して磁化方向が自由
に変化する自由強磁性膜とし、第2の強磁性膜212を
微少外部磁場に対して磁化方向が動かないピン止め強磁
性膜とした場合について説明する。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a magnetoresistive element according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG. 1, and FIG. It is sectional drawing which followed the 3 line. As shown, the magnetoresistive element according to the present invention includes a ferromagnetic tunnel junction 21, a magnetic domain control film 214,
215. The ferromagnetic tunnel junction 21 includes an insulating film 210, a first ferromagnetic film 211, and a second ferromagnetic film 212. The first ferromagnetic film 211 and the second ferromagnetic film 212 are stacked on both sides of the insulating film 210. These are laminated on a suitable insulating support substrate 4. The magnetic domain control films 214 and 215 are provided adjacent to both ends of the first ferromagnetic film 211. In this embodiment, the first ferromagnetic film 211 is a free ferromagnetic film whose magnetization direction changes freely with respect to a minute external magnetic field, and the second ferromagnetic film 212 has a magnetization direction that changes with respect to a minute external magnetic field. The case where no pinned ferromagnetic film is used will be described.

【0022】<磁区制御>この種の磁気抵抗効果素子に
おいて、強磁性トンネル接合部21は、微細な矩形状パ
ターンとして形成される。かかるパターンでは、パター
ン端部に磁気的な不安定部分が発生し、磁区が形成され
てしまうのを回避することができない。このため、磁壁
移動モードでの磁化反転が部分的に発生し、ノイズを発
生する。そこで、第1の強磁性膜211の両端部に、磁
区制御膜214、215を形成し、第1の強磁性膜21
1を単一磁区状態に保持する。実施例に示された磁区制
御膜214、215は磁気バイアス膜である。
<Magnetic Domain Control> In this type of magnetoresistance effect element, the ferromagnetic tunnel junction 21 is formed as a fine rectangular pattern. In such a pattern, it is not possible to avoid that a magnetically unstable portion is generated at the end of the pattern and a magnetic domain is formed. Therefore, the magnetization reversal in the domain wall motion mode is partially generated, and noise is generated. Therefore, magnetic domain control films 214 and 215 are formed on both ends of the first ferromagnetic film 211, and the first ferromagnetic film 21
1 is kept in a single magnetic domain state. The magnetic domain control films 214 and 215 shown in the embodiment are magnetic bias films.

【0023】図4は図1〜図3に示した磁気抵抗効果素
子のトンネル接合部の動作を説明する図である。印加磁
場Hが零のとき、第2の強磁性膜212の磁化の向きM
2は、印加されるべき磁場Hに対して平行となる方向に
ピン止めされているものとする。第1の強磁性膜211
の磁化の向きM1は、磁区制御膜214、215によ
り、印加されるべき磁場Hと垂直となる方向に制御され
ている。この状態で、磁気ディスク等の磁気記録媒体か
ら磁場Hが印加された場合、ピン止めされている第2の
強磁性膜212の磁化の向きM2は変化しないが、第1
の強磁性膜211の磁化の向きM1は、例えば角度θだ
け変化する。これにより磁気抵抗効果が生じる。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation of the tunnel junction of the magnetoresistive element shown in FIGS. When the applied magnetic field H is zero, the magnetization direction M of the second ferromagnetic film 212
2 is pinned in a direction parallel to the magnetic field H to be applied. First ferromagnetic film 211
Is controlled by the magnetic domain control films 214 and 215 in a direction perpendicular to the magnetic field H to be applied. In this state, when a magnetic field H is applied from a magnetic recording medium such as a magnetic disk, the magnetization direction M2 of the pinned second ferromagnetic film 212 does not change, but the first magnetization direction M2 does not change.
The magnetization direction M1 of the ferromagnetic film 211 changes by, for example, the angle θ. This produces a magnetoresistance effect.

【0024】このような磁区制御膜214、215が第
1の強磁性膜211の両端部に隣接して設けられている
から、第1の強磁性膜211及び第2の強磁性膜212
の間に電気的短絡の生じる余地はない。したがって、強
磁性トンネル接合部21に十分な大きさのトンネル電流
を流すことができる。このため、大きな磁気抵抗変化率
が得られる。
Since such magnetic domain control films 214 and 215 are provided adjacent to both ends of the first ferromagnetic film 211, the first ferromagnetic film 211 and the second ferromagnetic film 212 are provided.
There is no room for an electrical short between them. Therefore, a sufficiently large tunnel current can flow through the ferromagnetic tunnel junction 21. For this reason, a large magnetoresistance change rate can be obtained.

【0025】しかも、磁区制御膜214、215の備え
られた第1の強磁性膜211を、単一磁区状態にするこ
とができる。このため、出力波形歪みの原因となるバル
クハウゼンノイズの発生を抑えることができ、ノイズの
ない安定した出力が得られる。
In addition, the first ferromagnetic film 211 provided with the magnetic domain control films 214 and 215 can be in a single magnetic domain state. For this reason, the generation of Barkhausen noise that causes output waveform distortion can be suppressed, and a stable output without noise can be obtained.

【0026】磁区制御膜214、215としては、硬質
強磁性膜または反強磁性膜を用いることができる。磁区
制御膜214、215を構成する硬質強磁性膜として
は、外部擾乱磁界による影響を防ぐために、1kOe以上
の保磁力を有する強磁性膜が望ましい。硬質強磁性膜の
膜厚、材料は特に限定されるものではないが、所定の大
きさのバイアス磁界を発生させるためには、硬質強磁性
膜の膜厚tと残留磁束密度Brの積であるt・Brが所
定の大きさである必要がある。このため、材料としては
Co系合金が望ましく、中でもCoPt、 CoPtCr、 CoPtTa、
CoCrTa、CoPtTaCrなどが薄い膜厚でも高い保磁力が得ら
れるため、好ましい。
As the magnetic domain control films 214 and 215, a hard ferromagnetic film or an antiferromagnetic film can be used. As a hard ferromagnetic film constituting the magnetic domain control films 214 and 215, a ferromagnetic film having a coercive force of 1 kOe or more is preferable in order to prevent the influence of an external disturbance magnetic field. Although the thickness and material of the hard ferromagnetic film are not particularly limited, a product of the thickness t of the hard ferromagnetic film and the residual magnetic flux density Br to generate a bias magnetic field of a predetermined magnitude. t · Br needs to be a predetermined size. For this reason, a Co-based alloy is desirable as a material, and CoPt, CoPtCr, CoPtTa,
CoCrTa, CoPtTaCr, and the like are preferable because a high coercive force can be obtained even with a small film thickness.

【0027】また、これらの硬質強磁性膜の保磁力を大
きくするために下地層を形成してもよい。これらの硬質
強磁性膜は基本的には最密六方晶構造の結晶構造を有
し、磁化容易軸はC軸である。そのため、膜面内方向に
効率的にバイアス磁界をかけるためにはC軸を面内方向
にするのが好ましい。その場合、何らかの下地層を設け
てもよい。下地層を形成することにより保磁力を更に大
きくすることができる。下地層はCo系合金との格子定
数が同じ程度の材料が好ましく、中でも体心立方構造を
有するCr、Mo、W、Ta、Zr及びこれらの合金が
好ましい。
An underlayer may be formed to increase the coercive force of these hard ferromagnetic films. These hard ferromagnetic films basically have a close-packed hexagonal crystal structure, and the axis of easy magnetization is the C-axis. Therefore, in order to efficiently apply a bias magnetic field in the in-plane direction of the film, it is preferable to set the C axis in the in-plane direction. In that case, some underlayer may be provided. By forming the underlayer, the coercive force can be further increased. The underlayer is preferably made of a material having the same lattice constant as that of the Co-based alloy. Among them, Cr, Mo, W, Ta, Zr and alloys thereof having a body-centered cubic structure are preferable.

【0028】磁区制御膜214、215として反強磁性
膜を用いる場合は、第1の強磁性膜211との交換結合
により交換バイアス磁界を生じさせる。大きな交換バイ
アス磁界を生じさせるためには、強磁性層/反強磁性層
の界面において、良好な平坦性を実現すること、及び、
ミキシング層の形成を抑えることが重要である。
When an antiferromagnetic film is used as the magnetic domain control films 214 and 215, an exchange bias magnetic field is generated by exchange coupling with the first ferromagnetic film 211. In order to generate a large exchange bias magnetic field, to achieve good flatness at the ferromagnetic layer / antiferromagnetic layer interface; and
It is important to suppress the formation of the mixing layer.

【0029】反強磁性材料としては、金属系材料と酸化
物系材料があり、金属系反強磁性材料としてはFeMn、Ni
MnなどのMn系合金やCrAl、CrSbなどのCr系合金を用
いるのがよい。また、酸化物系反強磁性材料としてはNi
O、CoO、Fe2O3などを用いればよい。特に好ましいのは
Mn系反強磁性材料であり、大きな交換バイアス磁界を
得ることができる。しかしながら、Mn系合金の中に
は、NiFeなどの強磁性膜上でエピタキシャル成長をさせ
なければ得られないものがあり、この場合は、図5及び
図6に示すように、反強磁性膜でなる磁区制御膜21
4、215が、強磁性トンネル接合部21の単一磁区状
態にすべき第1の強磁性膜211上に接する構造にする
ことが望ましい。あるいは、図7に示すように磁区制御
膜214、215の上に第1の強磁性膜211を設けて
もよい。
As the antiferromagnetic material, there are a metal material and an oxide material. As the metal antiferromagnetic material, FeMn, Ni
It is preferable to use a Mn-based alloy such as Mn or a Cr-based alloy such as CrAl or CrSb. In addition, as an oxide-based antiferromagnetic material, Ni
O, CoO, Fe 2 O 3 or the like may be used. Particularly preferred is a Mn-based antiferromagnetic material, which can provide a large exchange bias magnetic field. However, some Mn-based alloys cannot be obtained unless epitaxial growth is performed on a ferromagnetic film such as NiFe. In this case, as shown in FIGS. 5 and 6, an antiferromagnetic film is used. Magnetic domain control film 21
It is desirable that the first and second ferromagnetic tunnel junctions 4 and 215 be in contact with the first ferromagnetic film 211 which is to be brought into a single magnetic domain state. Alternatively, as shown in FIG. 7, a first ferromagnetic film 211 may be provided on the magnetic domain control films 214 and 215.

【0030】<磁化固定手段>強磁性トンネル接合部2
1の磁気抵抗変化は、第1の強磁性膜211及び第2の
強磁性膜212の磁化の相対角度に依存する。従って、
磁気ヘッドのように微少磁場で高出力、かつ、対称性の
良好な波形を得るため、第1の強磁性膜211の磁化方
向M1と、第2の強磁性膜212の磁化方向M2とは、
外部印加磁場が零の場合に互いに平行でないことが望ま
しい。
<Magnetization fixing means> Ferromagnetic tunnel junction 2
The change in magnetoresistance of 1 depends on the relative angle of magnetization of the first ferromagnetic film 211 and the second ferromagnetic film 212. Therefore,
In order to obtain a high output with a small magnetic field and a good symmetry waveform like a magnetic head, the magnetization direction M1 of the first ferromagnetic film 211 and the magnetization direction M2 of the second ferromagnetic film 212
It is desirable that they are not parallel to each other when the externally applied magnetic field is zero.

【0031】外部磁場に対して、自由強磁性膜である第
1の強磁性膜211の磁化容易軸が垂直、ピン止め強磁
性膜である第2の強磁性膜212の容易軸が平行になる
ように方向付ける手段としては、次の2つの手段があ
る。
The easy axis of the first ferromagnetic film 211 which is a free ferromagnetic film is perpendicular to the external magnetic field, and the easy axis of the second ferromagnetic film 212 which is a pinned ferromagnetic film is parallel. There are the following two means for directing in such a manner.

【0032】第1の磁化固定手段は、自由強磁性膜であ
る第1の強磁性膜211を低保磁力の軟質強磁性膜を用
い、ピン止め強磁性膜である第2の強磁性膜212に高
保磁力の硬質磁性膜を用いる方法である。
The first magnetization fixing means uses a soft ferromagnetic film having a low coercive force for the first ferromagnetic film 211 which is a free ferromagnetic film and a second ferromagnetic film 212 which is a pinned ferromagnetic film. This method uses a hard magnetic film having a high coercive force.

【0033】図8は、第1の磁化固定手段を採用した場
合、即ち、自由強磁性膜に低保磁力の軟質強磁性膜を用
い、ピン止め強磁性膜に高保磁力の硬質強磁性膜を用い
た場合の磁場−磁気抵抗(MR)変化率特性を示す図で
ある。図8において、円内に示された2つの矢印は、第
1の強磁性膜211の磁化の向き、及び、第2の強磁性
膜212の磁化の向きをそれぞれ示している。印加磁場
Hを、磁場(−H2)よりも低い値から徐々に大きくし
ていくと、低保磁力である自由強磁性膜211は磁場
(+H1)で磁化反転する。印加磁場Hを更に大きくし
ていくと、高保磁力であるピン止め強磁性膜212が磁
場(+H2)で磁化反転する。同様に、印加磁場Hを、
磁場H2より高い値から徐々に低くしていくと、磁場
(−H1)および(−H2)で強磁性膜211、212
が磁化反転する。
FIG. 8 shows a case where the first magnetization fixing means is employed, that is, a soft ferromagnetic film having a low coercive force is used for the free ferromagnetic film, and a hard ferromagnetic film having a high coercive force is used for the pinned ferromagnetic film. It is a figure which shows the magnetic field-magnetoresistance (MR) change rate characteristic at the time of using. In FIG. 8, two arrows shown in a circle indicate the direction of magnetization of the first ferromagnetic film 211 and the direction of magnetization of the second ferromagnetic film 212, respectively. When the applied magnetic field H is gradually increased from a value lower than the magnetic field (-H2), the free ferromagnetic film 211 having a low coercive force undergoes magnetization reversal by the magnetic field (+ H1). When the applied magnetic field H is further increased, the pinned ferromagnetic film 212 having a high coercive force is magnetized by the magnetic field (+ H2). Similarly, the applied magnetic field H is
As the magnetic field is gradually decreased from a value higher than the magnetic field H2, the ferromagnetic films 211 and 212 are changed by the magnetic fields (-H1) and (-H2).
Undergoes magnetization reversal.

【0034】印加磁場Hが|H1|<H<|H2|とな
る範囲で、第1の強磁性膜211の磁化の向きと、第2
の強磁性膜の磁化の向きは反平行になり、印加磁場Hが
|H1|>HおよびH>|H2|の範囲で磁化の向きが
平行になる。電気抵抗は、磁化の向きが反平行状態の時
大きく、磁化の向きが平行状態であるとき小さくなる。
磁化の向きが平行である時の抵抗値Rsと、磁化の向き
が反平行から平行へ変化したときの抵抗の変化分ΔRの
比(ΔR/Rs)がMR変化率となり、これにより外部
印加磁界を検出することができる。
Within the range where the applied magnetic field H satisfies | H1 | <H <| H2 |, the direction of magnetization of the first ferromagnetic film 211 and the direction of the second
The magnetization directions of the ferromagnetic films are antiparallel, and the magnetization directions are parallel when the applied magnetic field H is in the range of | H1 |> H and H> | H2 |. The electric resistance is large when the direction of magnetization is in an antiparallel state, and becomes small when the direction of magnetization is in a parallel state.
The ratio (ΔR / Rs) of the resistance value Rs when the magnetization direction is parallel to the resistance change ΔR when the magnetization direction changes from antiparallel to parallel (MR / Rs) becomes the MR change rate. Can be detected.

【0035】第2の磁化固定手段は、第1の強磁性膜2
11及び第2の強磁性膜212の両者共、軟質強磁性膜
によって構成し、ピン止め強磁性膜である第2の強磁性
膜212に磁化固定膜を積層し、第2の強磁性膜212
の磁化の向きを固定する方法である。図9は第2の磁化
固定手段を採用した場合、即ち、自由強磁性膜およびピ
ン止め強磁性膜の両者共、軟質強磁性膜を用い、ピン止
め強磁性膜に隣接して磁化固定膜を積層した場合の磁場
ーMR変化率特性を示す図である。零磁場付近では自由
強磁性膜のみが磁化反転し、磁化固定膜と交換結合した
ピン止め強磁性膜は磁化反転しない。磁場を更に大きく
し、交換結合ではピン止めできなくなると、ピン止め強
磁性膜も磁化反転する。この場合は、磁場Hが+H5<
H<+H6の範囲で高いMR変化率が得られる。
The second magnetization fixing means comprises the first ferromagnetic film 2
11 and the second ferromagnetic film 212 are both made of a soft ferromagnetic film, and a pinned ferromagnetic film is laminated on the second ferromagnetic film 212 with a fixed magnetization film.
This is a method of fixing the direction of magnetization. FIG. 9 shows the case where the second magnetization fixed means is adopted, that is, both the free ferromagnetic film and the pinned ferromagnetic film use a soft ferromagnetic film, and the magnetization fixed film is adjacent to the pinned ferromagnetic film. It is a figure which shows the magnetic field-MR change rate characteristic at the time of lamination. In the vicinity of zero magnetic field, only the free ferromagnetic film reverses magnetization, and the pinned ferromagnetic film exchange-coupled to the fixed magnetization film does not reverse magnetization. When the magnetic field is further increased and pinning cannot be performed by exchange coupling, the magnetization of the pinned ferromagnetic film is also reversed. In this case, the magnetic field H is + H5 <
A high MR ratio can be obtained in the range of H <+ H6.

【0036】次に、上述したような要求を充たすための
磁化固定手段の具体例について説明する。
Next, a specific example of the magnetization fixing means for satisfying the above requirements will be described.

【0037】磁化固定膜216としては、高保磁力の硬
質強磁性膜または反強磁性膜の何れかを用いることがで
きる。磁化固定膜216として、硬質強磁性膜を用いた
場合には、磁化固定膜216及び第2の強磁性膜212
の間に強磁性膜ー強磁性膜による交換結合が生じ、第2
の強磁性膜212の磁化の向きが固定され、ピン止め強
磁性膜となる。磁化固定膜216として、反強磁性膜を
用いた場合には、磁化固定膜216及び第2の強磁性膜
212の間に反強磁性膜ー強磁性膜による交換結合が生
じ、第2の強磁性膜212の磁化の向きが固定され、ピ
ン止め強磁性膜となる。
As the magnetization fixed film 216, either a hard ferromagnetic film having a high coercive force or an antiferromagnetic film can be used. When a hard ferromagnetic film is used as the magnetization fixed film 216, the magnetization fixed film 216 and the second ferromagnetic film 212 are used.
The exchange coupling between the ferromagnetic film and the ferromagnetic film occurs between
The magnetization direction of the ferromagnetic film 212 is fixed, and the ferromagnetic film 212 becomes a pinned ferromagnetic film. When an antiferromagnetic film is used as the magnetization fixed film 216, exchange coupling between the magnetization fixed film 216 and the second ferromagnetic film 212 occurs due to the antiferromagnetic film-ferromagnetic film, and the second strong magnetic film is formed. The magnetization direction of the magnetic film 212 is fixed, and the magnetic film 212 becomes a pinned ferromagnetic film.

【0038】硬質強磁性膜としては、Co合金、例え
ば、CoPt、 CoPtCr、 CoPtTa、 CoCrTa、CoPtTaCrなどを用
いることができる。反強磁性膜としては、金属系反強磁
性材料あるいは酸化物系反強磁性材料を用いることがで
きる。金属系反強磁性材料の例はMn合金である。利用
できるMn合金としてはFeMn、 NiMn、 PtMn、 RuMn、 RhM
n、 IrMn、 PdMn及びそれらの合金を挙げることができ
る。酸化物系反強磁性材料の例は、NiO、 NiCoO、 Fe2O3
CoOである。
As the hard ferromagnetic film, a Co alloy, for example, CoPt, CoPtCr, CoPtTa, CoCrTa, CoPtTaCr or the like can be used. As the antiferromagnetic film, a metal antiferromagnetic material or an oxide antiferromagnetic material can be used. An example of a metallic antiferromagnetic material is a Mn alloy. Available Mn alloys include FeMn, NiMn, PtMn, RuMn, RhM
n, IrMn, PdMn and alloys thereof. Examples of oxide-based antiferromagnetic materials include NiO, NiCoO, Fe 2 O 3 ,
CoO.

【0039】図10は本発明に係る磁気抵抗効果素子に
おける強磁性トンネル接合部21の別の例を示す断面
図、図11は図10の11−11線に沿った断面図、図
12は図10の12−12線に沿った断面図、図13は
図10〜図12に示した磁気抵抗効果素子のトンネル接
合部の動作を説明する図である。図において、図1〜図
3と同一の構成部分は、同一の参照符号を付し、詳細な
説明は省略する。
FIG. 10 is a sectional view showing another example of the ferromagnetic tunnel junction 21 in the magnetoresistive element according to the present invention, FIG. 11 is a sectional view taken along line 11-11 of FIG. 10, and FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line 12-12 of FIG. 10, and FIG. 13 is a view for explaining the operation of the tunnel junction of the magnetoresistive element shown in FIGS. In the drawings, the same components as those in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0040】この実施例では、第2の強磁性膜212を
自由強磁性膜とし、第1の強磁性膜211をピン止め強
磁性膜とする。第2の強磁性膜212の両端部に、磁区
制御膜となる磁区制御膜214、215を形成する。外
部印加磁場Hに対し、第1の強磁性膜211の磁化容易
軸は平行方向、第2の強磁性膜212の磁化容易軸は垂
直方向になるように形成される。この場合、第1の強磁
性膜211は外部磁場Hに対し磁化M1が固定され、第
2の強磁性膜212は外部磁場Hに対し磁化方向M2が
自由に変化し得る。この場合も、図1〜図3に示した実
施例と同様の作用効果を奏する。
In this embodiment, the second ferromagnetic film 212 is a free ferromagnetic film, and the first ferromagnetic film 211 is a pinned ferromagnetic film. At both ends of the second ferromagnetic film 212, magnetic domain control films 214 and 215 to be magnetic domain control films are formed. The first ferromagnetic film 211 is formed such that the easy axis of magnetization is parallel to the externally applied magnetic field H, and the easy axis of magnetization of the second ferromagnetic film 212 is vertical. In this case, the magnetization M1 of the first ferromagnetic film 211 is fixed with respect to the external magnetic field H, and the magnetization direction M2 of the second ferromagnetic film 212 can be freely changed with respect to the external magnetic field H. In this case, the same operation and effect as those of the embodiment shown in FIGS.

【0041】図14は本発明に係る磁気ヘッドの強磁性
トンネル接合部21の別の例を示す断面図、図15は図
14の15−15線に沿った断面図、図16は図14の
16−16線に沿った断面図である。この実施例では、
第2の強磁性膜212の面上に磁化固定膜216を有す
る。従って、第2の強磁性膜212がピン止め強磁性膜
となり、第1の強磁性膜211が自由強磁性膜となる。
図示は省略するけれども、磁化固定膜216は第1の強
磁性膜211に設けてもよい。この場合は、第1の強磁
性膜211がピン止め強磁性膜となり、第2の強磁性膜
212が自由強磁性膜となる。
FIG. 14 is a sectional view showing another example of the ferromagnetic tunnel junction 21 of the magnetic head according to the present invention, FIG. 15 is a sectional view taken along line 15-15 of FIG. 14, and FIG. FIG. 17 is a cross-sectional view taken along line 16-16. In this example,
A fixed magnetization film 216 is provided on the surface of the second ferromagnetic film 212. Therefore, the second ferromagnetic film 212 becomes a pinned ferromagnetic film, and the first ferromagnetic film 211 becomes a free ferromagnetic film.
Although not shown, the magnetization fixed film 216 may be provided on the first ferromagnetic film 211. In this case, the first ferromagnetic film 211 becomes a pinned ferromagnetic film, and the second ferromagnetic film 212 becomes a free ferromagnetic film.

【0042】図17は図14〜図16に示した磁気抵抗
効果素子のトンネル接合部の動作を説明する図である。
実施例において、印加磁場ゼロのとき、第1の強磁性膜
211の磁化の向きM1が、印加されるべき磁場Hに対
して垂直であり、第2の強磁性膜212の磁化の向きM
2は、印加されるべき磁場Hと平行となる方向に固定さ
れている。この状態で、磁気ディスク等の磁気記録媒体
から磁場Hが印加された場合、磁化固定膜216により
ピン止めされている第2の強磁性膜212の磁化の向き
M2は変化しないが、第1の強磁性膜211の磁化の向
きM1は、例えば角度θだけ変化する。これにより磁気
抵抗効果が生じる。
FIG. 17 is a diagram for explaining the operation of the tunnel junction of the magnetoresistive element shown in FIGS.
In the embodiment, when the applied magnetic field is zero, the direction of magnetization M1 of the first ferromagnetic film 211 is perpendicular to the magnetic field H to be applied, and the direction of magnetization M of the second ferromagnetic film 212 is M.
2 is fixed in a direction parallel to the magnetic field H to be applied. In this state, when a magnetic field H is applied from a magnetic recording medium such as a magnetic disk or the like, the magnetization direction M2 of the second ferromagnetic film 212 pinned by the magnetization fixed film 216 does not change, but the first magnetization direction M2 does not change. The direction M1 of the magnetization of the ferromagnetic film 211 changes, for example, by the angle θ. This produces a magnetoresistance effect.

【0043】こうすることにより、自由強磁性膜である
第1の強磁性膜211の磁化の動きのみで、両強磁性膜
211、212の間に、磁化の向きに関して、相対角度
変化を生じさせることができる。この場合、外部磁場H
に対して、磁化M1の方向が自由に変化する自由強磁性
膜を構成する第1の強磁性膜211の磁化容易軸が垂直
となり、磁化M2の方向が固定化されているピン止め強
磁性膜を構成する第2の強磁性膜212の磁化容易軸が
平行となるように設定するのがよい。こうすることによ
り、自由強磁性膜である第1の強磁性膜211の磁化の
方向が、外部磁場により磁化回転モードで変化するた
め、高いMR感度が得られると共に、スムーズな磁化反
転が行なわれ、磁壁移動に伴うバルクハウゼンノイズの
発生を低減できる。
Thus, a relative angle change is caused between the two ferromagnetic films 211 and 212 with respect to the direction of the magnetization only by the motion of the magnetization of the first ferromagnetic film 211 which is a free ferromagnetic film. be able to. In this case, the external magnetic field H
In contrast, the pinned ferromagnetic film in which the easy axis of magnetization of the first ferromagnetic film 211 constituting the free ferromagnetic film in which the direction of the magnetization M1 freely changes becomes perpendicular and the direction of the magnetization M2 is fixed. Is preferably set so that the axis of easy magnetization of the second ferromagnetic film 212 constituting the above is parallel. By doing so, the magnetization direction of the first ferromagnetic film 211, which is a free ferromagnetic film, changes in the magnetization rotation mode due to the external magnetic field, so that high MR sensitivity is obtained and smooth magnetization reversal is performed. In addition, generation of Barkhausen noise due to domain wall movement can be reduced.

【0044】<絶縁膜>第1の強磁性膜211及び第2
の強磁性膜212の間に備えられた絶縁膜210は、高
いMR変化率を再現性良く得ること、及び、磁気ヘッド
などの磁気抵抗効果素子の構造を簡素化するために、き
わめて重要な役割を担っている。特に、絶縁膜210に
よるバリアポテンシャルを0.5〜3eVの範囲に設定し
た場合、高いMR変化率を再現性良く得るとともに、磁
気抵抗効果素子の構造を簡素化できる。次にこの点につ
いて述べる。
<Insulating Film> The first ferromagnetic film 211 and the second
The insulating film 210 provided between the ferromagnetic films 212 has a very important role to obtain a high MR ratio with good reproducibility and to simplify the structure of a magnetoresistive element such as a magnetic head. Is responsible for. In particular, when the barrier potential of the insulating film 210 is set in the range of 0.5 to 3 eV, a high MR ratio can be obtained with good reproducibility, and the structure of the magnetoresistive element can be simplified. Next, this point will be described.

【0045】強磁性トンネル接合において、電子eがス
ピンの向きを保ったまま、第1の強磁性膜211から、
絶縁膜210を介して、第2の強磁性膜212に通り抜
けるとき、電子eの透過率はスピンを考慮して求めた波
動関数を用いて、入射波と透過波の振幅自乗比から求め
られ、そのトンネルコンダクタンスGは、 G=G0′(1+P1′・P2′)COSθ と表される。ここで、 P1′=[(K1 −K1 )/(K1 +K1 )]α12′=[(K2 −K2 )/(K2 +K2 )]α20′:両強磁性層内での電子の波数K1 、K1 、K2
、K2 及びバリアポテンシャルの高さで定まる定数 α1、α2:バリアポテンシャルの高さに依存する係数 P1′、P2′:両強磁性膜1、2の有効スピン偏極度 P1、P2:両強磁性膜1、2のスピン偏極度(有効スピ
ン偏極度P1′、P2′の分数部分) である。トンネルコンダクタンスの変化率△G/G
0は、 △G/G0=2・P1′・P2′ となる。トンネルコンダクタンスの変化率△G/G0
MR変化率と同義である。
In the ferromagnetic tunnel junction, while the electron e maintains the spin direction, the first ferromagnetic film 211
When passing through the second ferromagnetic film 212 via the insulating film 210, the transmittance of the electron e is obtained from the amplitude square ratio of the incident wave and the transmitted wave using the wave function obtained in consideration of the spin, The tunnel conductance G is expressed as G = G 0 ′ (1 + P 1 ′ · P 2 ′) COS θ. Here, P 1 '= [(K 1 ↑ -K 1 ↓) / (K 1 ↑ + K 1 ↓)] α 1 P 2' = [(K 2 ↑ -K 2 ↓) / (K 2 ↑ + K 2 )] α 2 G 0 ′: wave numbers K 1 電子 , K 1 , K 2 of electrons in both ferromagnetic layers
↑, K 2 and constants alpha 1 determined by the height of the barrier potential, alpha 2: coefficient P 1 which depends on the height of the barrier potential ', P 2': effective spin polarization P of the two ferromagnetic films 1,2 1 , P 2 : the spin polarizations of the ferromagnetic films 1 and 2 (fractions of the effective spin polarizations P 1 ′ and P 2 ′). Change rate of tunnel conductance ΔG / G
0 is ΔG / G 0 = 2 · P 1 ′ · P 2 ′. The rate of change ΔG / G 0 of the tunnel conductance is synonymous with the rate of change of MR.

【0046】バリアポテンシャルの高さが低いと、それ
に依存する係数α1、α2が小さくなるため、両強磁性膜
の有効スピン偏極度P1′、P2′も小さくなり、MR変
化率が低くなる。逆に、バリアポテンシャルが充分に高
いと、有効スピン偏極度P1′、P2′が、スピン偏極度
1、P2に近づき、高いMR変化率が得られる。
When the height of the barrier potential is low, the coefficients α 1 and α 2 depending on the barrier potential become small, so that the effective spin polarizations P 1 ′ and P 2 ′ of both ferromagnetic films also become small, and the MR change rate becomes small. Lower. Conversely, if the barrier potential is sufficiently high, the effective spin polarizations P 1 ′ and P 2 ′ approach the spin polarizations P 1 and P 2 , and a high MR change rate is obtained.

【0047】バリアポテンシャルが0.5〜3eVの範囲
にある場合、高いMR変化率を、再現性よく得ることが
できる。その理由の一つは、バリアポテンシャルを0.
5〜3eVの範囲に保つことにより、均一性が良好で、ピ
ンホールの非常に少ない絶縁膜210の形成が保証され
るためと推測される。
When the barrier potential is in the range of 0.5 to 3 eV, a high MR ratio can be obtained with good reproducibility. One of the reasons is that the barrier potential is set to 0.
It is presumed that by maintaining the range of 5 to 3 eV, the uniformity is good and the formation of the insulating film 210 with very few pinholes is guaranteed.

【0048】バリアポテンシャルが1.5〜2.5eVの
範囲では、特に好ましい結果が得られた。
Particularly favorable results were obtained when the barrier potential was in the range of 1.5 to 2.5 eV.

【0049】バリアポテンシャルが1.5〜2.5eVの
範囲では、第1の強磁性膜211と第2の強磁性膜21
2との間に、絶縁膜210を介して、安定した反強磁性
的結合を生じるためと推測される。
When the barrier potential is in the range of 1.5 to 2.5 eV, the first ferromagnetic film 211 and the second ferromagnetic film 21
It is presumed that stable antiferromagnetic coupling occurs between the layer 2 and the insulating layer 210 via the insulating film 210.

【0050】バリアポテンシャルが3eVを越えると、高
いMR変化率を得ることができなくなる。原因は明確で
はないが、3eVを越えるバリアポテンシャルの範囲で
は、トンネル電流が流れなくなるためではないかと推測
される。
If the barrier potential exceeds 3 eV, a high MR ratio cannot be obtained. Although the cause is not clear, it is assumed that the tunnel current stops flowing in the range of the barrier potential exceeding 3 eV.

【0051】バリアポテンシャルが0.5eVよりも小さ
くなると、この種の強磁性トンネル接合において期待さ
れる高いMR変化率を得ることができなくなる。その理
由は、絶縁膜210の均一性が劣化し、ピンホールが増
えるためと推測される。
If the barrier potential is smaller than 0.5 eV, it is impossible to obtain the high MR ratio expected in this type of ferromagnetic tunnel junction. The reason is presumed to be that the uniformity of the insulating film 210 deteriorates and pinholes increase.

【0052】次に、バリアポテンシャルが0.5〜3eV
となる範囲において、第1の強磁性膜211と第2の強
磁性膜212との間に、絶縁膜210を介して、安定し
た反強磁性結合を生じさせ得る可能性は、この強磁性ト
ンネル接合を、磁気ヘッドの読み取り用磁気変換素子に
用いる場合に大きな利点をもたらす。
Next, when the barrier potential is 0.5 to 3 eV
The possibility that stable antiferromagnetic coupling can be generated between the first ferromagnetic film 211 and the second ferromagnetic film 212 via the insulating film 210 in the range where A great advantage is obtained when the bonding is used for a read magnetic transducer of a magnetic head.

【0053】図18は反強磁性的結合を生じている場合
の磁場ー磁気抵抗変化率特性を示す図である。図18に
示すように、反強磁性的結合を生じている場合、磁場ー
磁気抵抗曲線L1、L2が零磁場付近の領域△Hで、M
R変化率が最も高い値を示すようになる。従って、この
強磁性トンネル接合を磁気ヘッドの読み取り用磁気変換
素子として用いた場合、バイアス磁場を印加する必要が
なく、エレメント形状による反磁性と磁区制御膜の効果
で、零磁場付近で直線領域が得られる。このため、磁気
ヘッドの構造を簡素化することができる。
FIG. 18 is a graph showing the relationship between the magnetic field and the magnetoresistance ratio when antiferromagnetic coupling occurs. As shown in FIG. 18, when antiferromagnetic coupling occurs, the magnetic field-magnetoresistive curves L1 and L2 are in a region ΔH near zero magnetic field, and M
The R change rate shows the highest value. Therefore, when this ferromagnetic tunnel junction is used as a magnetic transducer for reading a magnetic head, there is no need to apply a bias magnetic field, and the diamagnetism due to the element shape and the effect of the magnetic domain control film cause a linear region near zero magnetic field. can get. Therefore, the structure of the magnetic head can be simplified.

【0054】上述のようなバリアポテンシャルを確保し
得る絶縁膜210の一例は、大気中で40〜100℃ア
ニールした酸化アルミニウム膜である。かかる酸化アル
ミニウム膜は、金属アルミニウムが局部的に存在しなく
なったため、上下の強磁性膜211−212間でブリッ
ジができなくなり、その結果、高いバリアポテンシャル
を有する極薄絶縁膜210を有する強磁性トンネル接合
が実現できる。
An example of the insulating film 210 that can secure the above barrier potential is an aluminum oxide film that has been annealed at 40 to 100 ° C. in the air. In such an aluminum oxide film, a bridge between the upper and lower ferromagnetic films 211 to 212 cannot be formed because metal aluminum is not locally present, and as a result, a ferromagnetic tunnel having an extremely thin insulating film 210 having a high barrier potential is formed. Joining can be realized.

【0055】絶縁膜210の他の例としては、ダイアモ
ンド状炭素膜(Diamond-like carbon膜、以下DLC膜と
称する)も、高いバリアポテンシャルを有する極薄の絶
縁膜210を実現するのに有効である。特に、プラズマ
CVD法で作製したDLC膜は、数十Åという非常に薄
い膜厚においても、均一、かつ、ピンホ−ルのない良好
な絶縁膜210が得られる。
As another example of the insulating film 210, a diamond-like carbon film (hereinafter, referred to as a DLC film) is also effective for realizing an extremely thin insulating film 210 having a high barrier potential. is there. In particular, even if the DLC film formed by the plasma CVD method has a very small thickness of several tens of millimeters, a good insulating film 210 having no pinhole can be obtained.

【0056】なお、M.Pomerantz,J.C.Sloczewski及び
E.Spiller等が開示した中間膜のC膜は、MBE法で作
製したアモルファス−C膜であり、プラズマCVD法で
作製したDLC膜とは異なる。具体的には、アモルファ
ス−C膜は炭素同士がネットワ−ク状に結合しているも
のであるが、本発明のDLC膜は炭素と水素がネットワ
−ク状に結合しており、本質的に異なるものである。
Note that M. Pomerantz, JCSloczewski and
The intermediate C film disclosed by E. Spiller et al. Is an amorphous-C film produced by the MBE method and is different from the DLC film produced by the plasma CVD method. Specifically, the amorphous-C film is a film in which carbon is bonded to each other in a network. However, the DLC film of the present invention has carbon and hydrogen bonded to each other in a network. Are different.

【0057】次に、強磁性トンネル接合部21の接合面
積及び絶縁膜210について、実施例を挙げて説明す
る。
Next, the junction area of the ferromagnetic tunnel junction 21 and the insulating film 210 will be described with reference to examples.

【0058】<実施例1>製造方法において、酸化アル
ミニウム膜でなる絶縁膜210は、アルミニウム膜を大
気中において60℃、24時間の熱処理を行なって形成
した。強磁性トンネル接合の接合面積は0.25〜25
00μm2とした。
Example 1 In the manufacturing method, the insulating film 210 made of an aluminum oxide film was formed by heat-treating an aluminum film at 60 ° C. for 24 hours in the air. The junction area of the ferromagnetic tunnel junction is 0.25 to 25
It was set to 00 μm 2 .

【0059】上述した接合面積を持つ強磁性トンネル接
合を、各20個ずつ作製し、各接合面積毎のバリアポテ
ンシャル、MR変化率の平均値及びそのばらつきを調べ
た。また、歩留りについても調べた。次に、強磁性トン
ネル接合の作製方法を具体的に説明する。
Twenty ferromagnetic tunnel junctions each having the above-described junction area were formed, and the barrier potential, the average value of the MR change rate, and the variation thereof were examined for each junction area. The yield was also examined. Next, a method for manufacturing a ferromagnetic tunnel junction will be specifically described.

【0060】まず、第1の強磁性膜211として、膜厚
10nmのNi80Fe20膜をRFスパッタ法で成膜し、レジス
トフォトリソ、Arイオンミリング、レジスト剥離の微
細加工技術を用いて、0.5〜50μm×0.5mmの矩
形状にパタ−ニングした。
First, as the first ferromagnetic film 211, a Ni 80 Fe 20 film having a thickness of 10 nm is formed by RF sputtering, and the resist is subjected to a fine processing technique of resist photolithography, Ar ion milling, and resist stripping. It was patterned in a rectangular shape of 0.5 to 50 μm × 0.5 mm.

【0061】その後、レジストパタ−ニングをおこな
い、第1の強磁性膜211を構成するNi80Fe20膜の表面
酸化膜を逆スパッタにより除去したあと、電子ビーム加
熱式真空蒸着法により、膜厚5nmのアルミニウム膜を成
膜した。
After that, resist patterning is performed to remove the surface oxide film of the Ni 80 Fe 20 film constituting the first ferromagnetic film 211 by reverse sputtering, and then the film thickness is 5 nm by electron beam heating vacuum evaporation. Was formed.

【0062】その後、サンプルを真空蒸着装置から取り
出して、大気中において60℃、24時間の熱処理を行
なった後、リフト・オフ・プロセスを経て、酸化アルミ
ニウム膜でなる絶縁膜210を形成した。
Thereafter, the sample was taken out of the vacuum evaporation apparatus and subjected to a heat treatment at 60 ° C. for 24 hours in the air, and then an insulating film 210 made of an aluminum oxide film was formed through a lift-off process.

【0063】次に、再びレジストパタ−ニングをおこな
った後、第2の強磁性膜212として膜厚100nmのC
o膜をRFスパッタ法で成膜し、続いて、リフトオフプ
ロセスを経て、第1の強磁性膜211と直角方向に0.
5〜50μm×0.5mmの矩形状パタ−ンを持つ第2の
強磁性膜212を形成した。これにより、接合面積0.
25〜2500μm2の強磁性トンネル接合が得られた。
Next, after resist patterning is performed again, a second ferromagnetic film 212 having a film thickness of 100 nm is formed.
An o film is formed by an RF sputtering method, and subsequently, a 0. 0 in the direction perpendicular to the first ferromagnetic film 211 through a lift-off process.
A second ferromagnetic film 212 having a rectangular pattern of 5 to 50 μm × 0.5 mm was formed. As a result, the bonding area is reduced to 0.
A ferromagnetic tunnel junction of 25 to 2500 μm 2 was obtained.

【0064】また、比較として、従来用いられている自
然酸化アルミニウム膜(成膜後、大気中において24時
間放置)を絶縁膜210としたNi80Fe20/酸化アルミニ
ウム/Co強磁性トンネル接合も同様に作製した。
For comparison, a Ni 80 Fe 20 / aluminum oxide / Co ferromagnetic tunnel junction in which a conventionally used native aluminum oxide film (after being formed and left in the air for 24 hours) is used as the insulating film 210 is the same. Prepared.

【0065】実施例及び比較例において採用された第1
の強磁性膜211および第2の強磁性膜212の成膜条
件は以下に示す通りである。また、アルミニウム膜は、
到達圧力3×10-5Pa、蒸着速度0.05nm/secで作
製した。
The first example employed in the examples and comparative examples
The conditions for forming the ferromagnetic film 211 and the second ferromagnetic film 212 are as follows. The aluminum film is
It was produced at an ultimate pressure of 3 × 10 −5 Pa and a deposition rate of 0.05 nm / sec.

【0066】<強磁性膜成膜条件> 到達圧力:1×10-5Pa タ−ゲット:Ni−20at%Fe(4インチφ) スパッタガス:Ar 5sccm スパッタ圧力:0.5Pa 投入パワ−:150W 成膜レ−ト: Ni80Fe20,45nm/min、Co 40nm/min 基板温度:水冷 このようにして作製したサンプルについて、直流4端子
法で磁気抵抗(MR)曲線を測定した。なお、測定時の
最大印加磁場は±1kOeとし、−1kOeの磁場を印加させ
たのち、磁場を徐々に大きくして+1kOeまでかけ、再
び−1kOeに戻した。また、バリアポテンシャルはトン
ネル接合のV−I特性を測定し、直線領域からのずれを
もとめた。
<Ferromagnetic Film Deposition Conditions> Ultimate pressure: 1 × 10 −5 Pa Target: Ni-20 at% Fe (4 inch φ) Sputter gas: Ar 5 sccm Sputter pressure: 0.5 Pa Input power: 150 W Narumakure - DOO: Ni 80 Fe 20, 45nm / min, Co 40nm / min substrate temperature: water cooling for the samples prepared in this manner was measured magnetoresistive (MR) curve by a DC 4-terminal method. The maximum applied magnetic field at the time of measurement was ± 1 kOe. After applying a magnetic field of −1 kOe, the magnetic field was gradually increased to +1 kOe, and returned to −1 kOe again. As for the barrier potential, the VI characteristic of the tunnel junction was measured, and the deviation from the linear region was determined.

【0067】図19に本発明に係る接合面積50×50
μm2の強磁性トンネル接合の磁気抵抗曲線を示す。印加
磁場を−1kOeより大きくしていくと、+5Oeにおい
て、第1の強磁性膜211の磁化反転がおこり、第1の
強磁性膜211と第2の強磁性膜212のスピンが反平
行になるため、電気抵抗が大きくなる。バリアポテンシ
ャルを求めた結果0.5eVであり、作製した20個のう
ち16個において同様のMR曲線が得られた。MR変化
率は6.6〜8.1%であり、MR変化率の平均値は
7.6%で、変化率ばらつきは±7%であった。
FIG. 19 shows a junction area 50 × 50 according to the present invention.
3 shows a magnetoresistance curve of a μm 2 ferromagnetic tunnel junction. When the applied magnetic field is made larger than -1 kOe, at +5 Oe, the magnetization reversal of the first ferromagnetic film 211 occurs, and the spins of the first ferromagnetic film 211 and the second ferromagnetic film 212 become antiparallel. Therefore, the electric resistance increases. The barrier potential was determined to be 0.5 eV, and a similar MR curve was obtained in 16 of the 20 fabricated devices. The MR ratio was 6.6 to 8.1%, the average value of the MR ratio was 7.6%, and the variation ratio was ± 7%.

【0068】一方、自然酸化アルミニウム膜を絶縁膜2
10とした比較例の強磁性トンネル接合においては、バ
リアポテンシャルは0.2eVしか得られなかった。ま
た、4個しかMR曲線が観測できず、MR変化率平均値
は1.5%と低く、平均値ばらつき±88%と非常に大
きかった。種々の接合面積についても同様の評価を行な
った。これらの結果を表1ー1、1ー2に示す。
On the other hand, the natural aluminum oxide film is
In the ferromagnetic tunnel junction of Comparative Example having a barrier potential of 10, a barrier potential of only 0.2 eV was obtained. In addition, only four MR curves could be observed, the average MR change rate was as low as 1.5%, and the average value variation was as very large as ± 88%. Similar evaluations were made for various bonding areas. The results are shown in Tables 1-1 and 1-2.

【0069】表1から明らかなように、大気中60℃熱
処理により形成した酸化アルミニウム膜を絶縁膜210
としての用いることにより、0.5〜3eVの高いバリア
ポテンシャルと高いMR変化率が得られ、しかもばらつ
きが少なく、高い歩留まりが得られる。特にバリアポテ
ンシャルが1.5〜2.5eVのとき歩留りが高い。ま
た、30〜250℃の温度範囲で大気中熱処理して得ら
れた酸化アルミニウム膜を絶縁膜210とした強磁性ト
ンネル接合のMR特性を調べた結果、40〜100℃熱
処理した場合に、高いMR変化率が得られ、しかも、ば
らつきが少なく、高い歩留まりが得られることがわかっ
た。
As is apparent from Table 1, the aluminum oxide film formed by the heat treatment at 60 ° C. in the air was replaced with the insulating film 210.
As a result, a high barrier potential of 0.5 to 3 eV and a high MR change rate can be obtained, and further, there is little variation and a high yield can be obtained. In particular, the yield is high when the barrier potential is 1.5 to 2.5 eV. Also, as a result of examining the MR characteristics of a ferromagnetic tunnel junction using an aluminum oxide film obtained by heat treatment in the air at a temperature in the range of 30 to 250 ° C. as an insulating film 210, when the heat treatment was performed at 40 to 100 ° C. It was found that the rate of change was obtained, the variation was small, and a high yield was obtained.

【0070】<実施例2>第1の強磁性膜211はCo
−50%atによって構成し、第2の強磁性膜212はC
oおよび絶縁膜210をDLC膜によって構成した。Co
50Fe50/DLC/Co強磁性トンネル結合を作製し、第1の
強磁性膜211の膜厚は10nm、第2の強磁性膜212
の膜厚は5nmにした。接合面積は0.25〜2500μ
m2とした。第1の強磁性膜211及び第2の強磁性膜2
12は実施例1と同様の方法で作製した。絶縁膜210
を構成するDLC膜は、プラズマCVD法により、膜厚
5nmになるよう成膜し、リフトオフ法によりパタ−ニン
グした。DLC膜の成膜条件は以下に示す。
<Embodiment 2> The first ferromagnetic film 211 is made of Co.
-50% at, and the second ferromagnetic film 212 has C
o and the insulating film 210 were composed of a DLC film. Co
A 50 Fe 50 / DLC / Co ferromagnetic tunnel junction is formed, the first ferromagnetic film 211 has a thickness of 10 nm, and the second ferromagnetic film 212 has a thickness of 10 nm.
Was 5 nm in thickness. The bonding area is 0.25 to 2500μ
It was m 2. First ferromagnetic film 211 and second ferromagnetic film 2
12 was produced in the same manner as in Example 1. Insulating film 210
Was formed to a film thickness of 5 nm by a plasma CVD method and patterned by a lift-off method. The conditions for forming the DLC film are shown below.

【0071】<DLC膜成膜条件> 到達圧力:2×10-3Pa 導入ガス:メタン 5sccm スパッタ圧力:3.5Pa RFパワ−:50W 自己バイアス:−150V 成膜レ−ト:10nm/min 基板温度:加熱および水冷なし また、比較例として、自然酸化アルミニウム膜を絶縁膜
210としたCo50Fe50/酸化アルミニウム/Co強磁性
トンネル接合を作製した。
<DLC film deposition conditions> Ultimate pressure: 2 × 10 -3 Pa Introduced gas: methane 5 sccm Sputter pressure: 3.5 Pa RF power: 50 W Self-bias: -150 V Film deposition rate: 10 nm / min Substrate Temperature: No heating and no water cooling As a comparative example, a Co 50 Fe 50 / aluminum oxide / Co ferromagnetic tunnel junction using a natural aluminum oxide film as the insulating film 210 was produced.

【0072】上記実施例及び比較例のサンプルについ
て、直流4端子法でMR特性を測定して得られた結果を
表2ー1、2ー2に示す。
Tables 2-1 and 2-2 show the results obtained by measuring the MR characteristics of the samples of the above Examples and Comparative Examples by the DC four-terminal method.

【0073】表2から明らかなように、プラズマCVD
法で作製したDLC膜を、絶縁膜210として用いるこ
とにより、高いバリアポテンシャルおよび高いMR変化
率が得られ、しかも、ばらつきが少なく、高い歩留まり
が得られることがわかる。例えば、本実施例による接合
面積50×50μm2のサンプルについて、作製した20
個のうち、15個でMR曲線が得られた。MR変化率の
平均値は18.9%で、変化率のばらつきは±12%で
あった。また、実施例1と同様に、バリアポテンシャル
1.5〜2.5eVのとき特に歩留りが高かった。これに
対して、自然酸化アルミニウム膜を絶縁膜210とした
比較例の強磁性トンネル接合においては、バリアポテン
シャルは小さく、5個しかMR曲線が観測できず、MR
変化率平均値は3.3%と低く、ばらつきは±88%と
非常に大きかった。
As is clear from Table 2, plasma CVD
It can be seen that, by using the DLC film manufactured by the method as the insulating film 210, a high barrier potential and a high MR change rate can be obtained, and further, there is little variation and a high yield can be obtained. For example, for a sample having a bonding area of 50 × 50 μm 2 according to the present embodiment, 20
The MR curve was obtained for 15 of the pieces. The average value of the MR change rate was 18.9%, and the variation of the change rate was ± 12%. Further, as in Example 1, the yield was particularly high when the barrier potential was 1.5 to 2.5 eV. On the other hand, in the ferromagnetic tunnel junction of the comparative example using the natural aluminum oxide film as the insulating film 210, the barrier potential is small, and only five MR curves can be observed.
The average rate of change was as low as 3.3%, and the variation was as large as ± 88%.

【0074】次に、接合面積と反転磁場との関係につい
て述べる。接合面積が小さいほど絶縁膜210のピンホ
ールなどの欠陥が少なくなるため高い歩留まりが得られ
ることは報告されている。表1および表2からわかるよ
うに、本実施例の強磁性トンネル接合において、接合面
積が小さいほどMR変化率は高く、また高い歩留まりが
得られる。特にバリアポテンシャル1.5〜2.5eVの
ときに歩留りが高くなる。
Next, the relationship between the junction area and the switching field will be described. It is reported that the smaller the bonding area, the smaller the number of defects such as pinholes in the insulating film 210, and thus the higher the yield. As can be seen from Tables 1 and 2, in the ferromagnetic tunnel junction of this example, the smaller the junction area, the higher the MR ratio and the higher the yield. In particular, the yield increases when the barrier potential is 1.5 to 2.5 eV.

【0075】また、図19に示す磁場Hab、即ち、第
1の強磁性膜211の磁化が反転する磁場が、負の方向
にシフトしていくことがわかった。特に、接合面積が1
0μm2より小さくバリアポテンシャルが1.5〜2.5
eVのとき、零磁場において第1の強磁性膜211と第2
の強磁性膜212の各々の磁化が反平行状態になる。こ
のことは、両磁性膜間に反強磁性的結合力が作用してい
ることを示している。接合面積が10μm2より小さい場
合に高いMR変化率と高い歩留まりが得られたのは、均
一でピンホールの非常に少ない絶縁膜210を用い、か
つ、接合面積を小さくすることにより、両磁性膜間に反
強磁性的結合が生じたためと考えられる。また実施例1
−7及び実施例2−8に示すように、接合面積が10μ
m2以下でもバリアポテンシャルが2.5eVより大きい
と、両磁性膜間で反強磁性的接合は得られず、歩留りも
若干低下する。
Further, it was found that the magnetic field Hab shown in FIG. 19, that is, the magnetic field in which the magnetization of the first ferromagnetic film 211 is reversed shifts in the negative direction. In particular, when the bonding area is 1
Less than 0 μm 2 and barrier potential of 1.5 to 2.5
In the case of eV, the first ferromagnetic film 211 and the second
Are in an antiparallel state. This indicates that an antiferromagnetic coupling force is acting between the two magnetic films. When the junction area is smaller than 10 μm 2 , a high MR ratio and a high yield were obtained because the insulating film 210 having a uniform and very few pinholes was used, and by reducing the junction area, the two magnetic films were formed. It is considered that antiferromagnetic coupling occurred between them. Example 1
-7 and Example 2-8, the bonding area was 10 μm.
If the barrier potential is greater than 2.5 eV even at m 2 or less, an antiferromagnetic junction cannot be obtained between the two magnetic films, and the yield will slightly decrease.

【0076】<磁化固定及び磁区制御の併用>図14〜
図17に示した実施例では、第2の強磁性膜212の上
に磁化固定膜216を備えると共に、第1の強磁性膜2
11の両端に磁区制御膜214、215が設けられてい
る。従って、磁区制御及び磁化固定の両方の作用が得ら
れる。
<Combined Use of Fixed Magnetization and Domain Control> FIG.
In the embodiment shown in FIG. 17, the magnetization fixed film 216 is provided on the second ferromagnetic film 212 and the first ferromagnetic film 2
Magnetic domain control films 214 and 215 are provided at both ends of the magnetic field control device 11. Therefore, both the action of controlling the magnetic domain and the action of fixing the magnetization can be obtained.

【0077】次に、本発明に係る強磁性トンネル接合
を、磁気ヘッドへ適用した例について述べる。
Next, an example in which the ferromagnetic tunnel junction according to the present invention is applied to a magnetic head will be described.

【0078】図20は本発明に係る磁気ヘッドの斜視図
である。図において、寸法は誇張されている。図示され
た本発明に係る磁気ヘッドは、スライダ1と、強磁性ト
ンネル接合を利用した磁気変換素子(以下強磁性トンネ
ル接合型磁気変換素子と称する)2と、更に、誘導型磁
気変換素子3とを含む。スライダ1は媒体対向面側にレ
ール部11、12を有し、レール部11、12の表面が
空気ベアリング面13、14を構成している。レール部
11、12は2本に限らない。1〜3本のレール部を有
することがあり、レール部を持たない平面となることも
ある。また、浮上特性改善等のために、空気ベアリング
面(以下ABS面と称する)に種々の幾何学的形状が付
されることもある。何れのタイプのスライダであって
も、本発明の適用が可能である。
FIG. 20 is a perspective view of a magnetic head according to the present invention. In the figures, the dimensions are exaggerated. The illustrated magnetic head according to the present invention includes a slider 1, a magnetic transducer using a ferromagnetic tunnel junction (hereinafter referred to as a ferromagnetic tunnel junction magnetic transducer) 2, and an inductive magnetic transducer 3. including. The slider 1 has rails 11 and 12 on the medium facing surface side, and the surfaces of the rails 11 and 12 constitute air bearing surfaces 13 and 14. The number of rails 11 and 12 is not limited to two. It may have one to three rails and may be a flat surface without rails. In addition, various geometrical shapes may be added to an air bearing surface (hereinafter, referred to as an ABS surface) in order to improve flying characteristics. The present invention can be applied to any type of slider.

【0079】磁気変換素子2、3は、レール部11、1
2の一方または両者の媒体移動方向a1の端部に設けら
れている。媒体移動方向a1は、媒体が高速移動した時
に動く空気の流出方向と一致する。スライダ1の媒体移
動方向a1の端面には、強磁性トンネル接合型磁気変換
素子2に接続された取り出し電極41、42及び磁気変
換素子3に接続された取り出し電極43、44が設けら
れている。
The magnetic transducers 2 and 3 include rails 11 and 1
One or both of them are provided at the end of the medium moving direction a1. The medium moving direction a1 coincides with the outflow direction of air that moves when the medium moves at high speed. At the end face of the slider 1 in the medium moving direction a1, extraction electrodes 41 and 42 connected to the ferromagnetic tunnel junction type magnetic conversion element 2 and extraction electrodes 43 and 44 connected to the magnetic conversion element 3 are provided.

【0080】図21は図20に示した磁気ヘッドの磁気
変換素子部分の拡大断面図である。強磁性トンネル接合
型磁気変換素子2は再生素子であり、誘導型磁気変換素
子3は書き込み素子である。強磁性トンネル接合型磁気
変換素子2及び誘導型磁気変換素子3は、スライダ1を
構成するセラミック基体101の上に設けられた絶縁膜
102の上に積層されている。セラミック基体101
は、通常、Al2O3−TiCで構成される。Al2O3−TiCは導電
性があるので、電気絶縁をする手段として、例えばAl2O
3でなる絶縁膜102が付着されている。セラミック基
体101が高い絶縁性を有する場合は、絶縁膜102は
省略できる。
FIG. 21 is an enlarged sectional view of a magnetic transducer element of the magnetic head shown in FIG. The ferromagnetic tunnel junction type magnetic transducer 2 is a reproducing element, and the inductive magnetic transducer 3 is a writing element. The ferromagnetic tunnel junction type magnetic conversion element 2 and the induction type magnetic conversion element 3 are laminated on an insulating film 102 provided on a ceramic base 101 constituting the slider 1. Ceramic base 101
Is usually composed of Al 2 O 3 —TiC. Since Al 2 O 3 -TiC is conductive, for example, Al 2 O 3
An insulating film 102 of 3 is attached. When the ceramic base 101 has a high insulating property, the insulating film 102 can be omitted.

【0081】図22は強磁性トンネル接合型磁気変換素
子2の部分の拡大断面図、図23はその拡大斜視図、図
24は図23の24−24線に沿った断面図である。強
磁性トンネル接合型磁気変換素子2は、強磁性トンネル
接合部21の構造が、図1〜図4に示した磁気抵抗効果
素子と実質的に同じものが用いられている。即ち、強磁
性トンネル接合型磁気変換素子2は、強磁性トンネル接
合部21と、電極膜22、23とを含み、スライダ1の
一部を構成する絶縁支持膜24、25によって支持され
ている。強磁性トンネル接合部21は、絶縁膜210
と、第1の強磁性膜211と、第2の強磁性膜212と
を含んでいる。第1の強磁性膜211と第2の強磁性膜
212とは、絶縁膜210を介して積層されている。磁
区制御膜214、215は、第1の強磁性膜211の両
端部に隣接して設けられている。
FIG. 22 is an enlarged sectional view of a portion of the ferromagnetic tunnel junction type magnetic transducer 2, FIG. 23 is an enlarged perspective view thereof, and FIG. 24 is a sectional view taken along line 24-24 in FIG. The ferromagnetic tunnel junction type magnetic transducer 2 has a structure of the ferromagnetic tunnel junction 21 that is substantially the same as the magnetoresistive element shown in FIGS. That is, the ferromagnetic tunnel junction type magnetic transducer 2 includes the ferromagnetic tunnel junction 21 and the electrode films 22 and 23 and is supported by the insulating support films 24 and 25 which constitute a part of the slider 1. The ferromagnetic tunnel junction 21 includes an insulating film 210
, A first ferromagnetic film 211, and a second ferromagnetic film 212. The first ferromagnetic film 211 and the second ferromagnetic film 212 are stacked via an insulating film 210. The magnetic domain control films 214 and 215 are provided adjacent to both ends of the first ferromagnetic film 211.

【0082】電極膜22、23は、第1の電極膜22
と、第2の電極膜23とを含んでいる。第1の電極膜2
2は第1の強磁性膜211に接続され、第2の電極膜2
3は第2の強磁性膜212に接続されている。
The electrode films 22 and 23 are the first electrode film 22
And a second electrode film 23. First electrode film 2
2 is connected to the first ferromagnetic film 211 and the second electrode film 2
Reference numeral 3 is connected to the second ferromagnetic film 212.

【0083】これらの第1の電極膜22及び第2の電極
膜23は、ABS面13(または14)に露出しないよ
うに設けられている。その具体的手段として、実施例で
は、強磁性トンネル接合部21の先端面をABS面13
(または14)に位置させると共に、第1の電極膜22
及び第2の電極膜23を、強磁性トンネル接合部21の
先端面の位置するABS面13(または14)から、間
隔D1だけ後退させてある。
The first electrode film 22 and the second electrode film 23 are provided so as not to be exposed on the ABS 13 (or 14). As a specific means, in the embodiment, in the embodiment, the front end surface of the ferromagnetic tunnel junction 21 is formed by the ABS 13
(Or 14) and the first electrode film 22
In addition, the second electrode film 23 is set back from the ABS 13 (or 14) at the tip end surface of the ferromagnetic tunnel junction 21 by a distance D1.

【0084】強磁性トンネル接合型磁気変換素子2は、
下部磁気シールド膜51と、上部磁気シールド膜52と
の間において、絶縁支持膜24、25の内部に配置され
ている。下部磁気シールド膜51はセラミック基体10
1に設けられた絶縁膜102の上に付着され、絶縁支持
膜24は下部磁気シールド膜51の上に付着されてい
る。
The ferromagnetic tunnel junction type magnetic transducer 2 comprises
The lower magnetic shield film 51 and the upper magnetic shield film 52 are disposed inside the insulating support films 24 and 25. The lower magnetic shield film 51 is formed of the ceramic base 10.
1 and the insulating support film 24 is attached on the lower magnetic shield film 51.

【0085】上述のように、ABS面13(または1
4)に第1の電極膜22及び第2の電極膜23が露出し
ない構造にすることにより、下部磁気シールド膜51及
び上部磁気シールド膜52と、強磁性トンネル接合型磁
気変換素子2、特に、第1の電極膜22及び第2の電極
膜23との間で、静電破壊が起こりにくくなり、耐電圧
が改善されることが解った。
As described above, the ABS 13 (or 1)
4) By forming a structure in which the first electrode film 22 and the second electrode film 23 are not exposed, the lower magnetic shield film 51 and the upper magnetic shield film 52 and the ferromagnetic tunnel junction type magnetic transducer 2, particularly, It has been found that electrostatic breakdown hardly occurs between the first electrode film 22 and the second electrode film 23, and the withstand voltage is improved.

【0086】しかも、ABS面13(または14)にお
ける下部磁気シールド膜51及び上部磁気シールド膜5
2と、感磁部となる強磁性トンネル接合部21との間の
間隔を狭くできるため、従来より高密度記録再生が可能
になる。
Further, the lower magnetic shield film 51 and the upper magnetic shield film 5 on the ABS 13 (or 14)
2 and the ferromagnetic tunnel junction 21 serving as a magnetic sensing part can be narrowed, so that high-density recording and reproduction can be performed as compared with the related art.

【0087】図21には、再生素子となる強磁性トンネ
ル接合型磁気変換素子2と共に、書き込み素子となる誘
導型磁気変換素子3を有する複合型磁気ヘッドが図示さ
れている。誘導型磁気変換素子3は、強磁性トンネル接
合型磁気変換素子2に対する上部磁気シールド膜を兼ね
ている下部磁性膜52、上部磁性膜32、コイル膜3
3、アルミナ等でなるギャップ膜34、ノボラック樹脂
等の有機樹脂で構成された絶縁膜35及びアルミナ等で
なる保護膜36などを有している。下部磁性膜52及び
上部磁性膜32の先端部は微小厚みのギャップ膜34を
隔てて対向する下部ポール部P1及び上部ポール部P2
となっており、下部ポール部P1及び上部ポール部P2
において書き込みを行なう。下部磁性膜52及び上部磁
性膜32は、そのヨーク部が下部ポール部P1及び上部
ポール部P2とは反対側にあるバックギャップ部におい
て、磁気回路を完成するように互いに結合されている。
絶縁膜35の内部には、ヨーク部の結合部のまわりを渦
巻状にまわるように、コイル膜33を形成してある。コ
イル膜33の両端は、取り出し電極43、44に導通さ
れている。コイル膜33の巻数および膜数は任意であ
る。
FIG. 21 shows a composite magnetic head having a ferromagnetic tunnel junction type magnetic transducer 2 serving as a reproducing element and an inductive magnetic transducer 3 serving as a writing element. The inductive magnetic transducer 3 includes a lower magnetic film 52, an upper magnetic film 32, and a coil film 3, which also serve as an upper magnetic shield film for the ferromagnetic tunnel junction magnetic transducer 2.
3, a gap film 34 made of alumina or the like, an insulating film 35 made of an organic resin such as a novolak resin, and a protective film 36 made of alumina or the like. The tip portions of the lower magnetic film 52 and the upper magnetic film 32 are opposed to each other with a gap film 34 having a small thickness therebetween.
The lower pole part P1 and the upper pole part P2
The writing is performed in. The lower magnetic film 52 and the upper magnetic film 32 are coupled to each other so as to complete a magnetic circuit at a back gap portion whose yoke portion is on the opposite side of the lower pole portion P1 and the upper pole portion P2.
A coil film 33 is formed inside the insulating film 35 so as to spiral around the joint of the yoke. Both ends of the coil film 33 are electrically connected to the extraction electrodes 43 and 44. The number of turns and the number of films of the coil film 33 are arbitrary.

【0088】図25は強磁性トンネル接合型磁気変換素
子の別の実施例を示している。実施例に示された強磁性
トンネル接合型磁気変換素子2は、強磁性トンネル接合
部21の構造が、図10〜図12に示した磁気抵抗効果
素子と実質的に同じものが用いられている。即ち、強磁
性トンネル接合部21は、絶縁膜210と、第1の強磁
性膜211と、第2の強磁性膜212とを含んでいる。
第1の強磁性膜211と第2の強磁性膜212とは、絶
縁膜210を介して積層されている。磁区制御膜21
4、215は、第2の強磁性膜212の両端部に隣接し
て設けられている。
FIG. 25 shows another embodiment of the ferromagnetic tunnel junction type magnetic transducer. In the ferromagnetic tunnel junction type magnetic conversion element 2 shown in the embodiment, the structure of the ferromagnetic tunnel junction 21 is substantially the same as the magnetoresistance effect element shown in FIGS. . That is, the ferromagnetic tunnel junction 21 includes the insulating film 210, the first ferromagnetic film 211, and the second ferromagnetic film 212.
The first ferromagnetic film 211 and the second ferromagnetic film 212 are stacked via an insulating film 210. Magnetic domain control film 21
Reference numerals 4 and 215 are provided adjacent to both ends of the second ferromagnetic film 212.

【0089】図26は磁化固定膜216が設けられてい
る場合の強磁性トンネル接合型磁気変換素子2の部分の
拡大断面図、図27はその拡大斜視図である。図におい
て、図22〜図24と同一の構成部分は同一の参照符号
を付して説明は省略する。実施例において、強磁性トン
ネル接合型磁気変換素子2は、強磁性トンネル接合部2
1の構造が、図14〜図16に示した磁気抵抗効果素子
と実質的に同じものが用いられている。即ち、強磁性ト
ンネル接合型磁気変換素子2は、強磁性トンネル接合部
21と、電極膜22、23とを含み、スライダ1の一部
を構成する絶縁支持膜24、25によって支持されてい
る。強磁性トンネル接合部21は、絶縁膜210と、第
1の強磁性膜211と、第2の強磁性膜212とを含ん
でいる。第1の強磁性膜211と第2の強磁性膜212
とは、絶縁膜210を介して積層されている。磁区制御
膜214、215は、第1の強磁性膜211の両端部に
隣接して設けられている。磁化固定膜216は第2の強
磁性膜212の上に設けらている。
FIG. 26 is an enlarged sectional view of a portion of the ferromagnetic tunnel junction type magnetic conversion element 2 when the magnetization fixed film 216 is provided, and FIG. 27 is an enlarged perspective view thereof. In the drawings, the same components as those in FIGS. 22 to 24 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. In the embodiment, the ferromagnetic tunnel junction type magnetic transducer 2 includes a ferromagnetic tunnel junction 2.
The structure 1 is substantially the same as the magnetoresistive element shown in FIGS. That is, the ferromagnetic tunnel junction type magnetic transducer 2 includes the ferromagnetic tunnel junction 21 and the electrode films 22 and 23 and is supported by the insulating support films 24 and 25 which constitute a part of the slider 1. The ferromagnetic tunnel junction 21 includes an insulating film 210, a first ferromagnetic film 211, and a second ferromagnetic film 212. First ferromagnetic film 211 and second ferromagnetic film 212
Are stacked with the insulating film 210 interposed therebetween. The magnetic domain control films 214 and 215 are provided adjacent to both ends of the first ferromagnetic film 211. The magnetization fixed film 216 is provided on the second ferromagnetic film 212.

【0090】電極膜22、23は、第1の電極膜22
と、第2の電極膜23とを含んでいる。第1の電極膜2
2は第1の強磁性膜211に接続され、第2の電極膜2
3は磁化固定膜216を介して第2の強磁性膜212に
接続されている。次に、本発明に係る強磁性トンネル接
合を磁気抵抗効果膜に用いた磁気ヘッドに適用した例に
ついて述べる。
The electrode films 22 and 23 are the first electrode film 22
And a second electrode film 23. First electrode film 2
2 is connected to the first ferromagnetic film 211 and the second electrode film 2
Reference numeral 3 is connected to the second ferromagnetic film 212 via the magnetization fixed film 216. Next, an example in which the ferromagnetic tunnel junction according to the present invention is applied to a magnetic head using a magnetoresistive film will be described.

【0091】<実施例3>実施例1によるNi80Fe20/熱
酸化アルミナ膜/Co強磁性トンネル接合を磁気抵抗効
果膜に用い磁区制御膜を付与した再生用磁気抵抗型磁気
ヘッドと、付与しない磁気ヘッドを作製し、磁気記録媒
体に書き込まれた記録信号を読み出し、再生特性を比較
した。本実施例では第1の強磁性膜211をNi80Fe
20膜、中間の絶縁膜210を熱酸化アルミナ膜、第2の
強磁性膜212をCo膜とし、各々の膜厚は、Ni80Fe20
膜厚は20nm、酸化アルミナ膜は5nm、Co膜厚は5nm
になるようにした。次に、磁気ヘッドの作製方法につい
て説明する。まず、膜厚30μmのアルミナ絶縁膜10
2が形成されたAl2O3−TiC基板101(図示しない)上
に下部磁気シールド膜51として、DCスパッタ法をも
ちいて膜厚2μmのセンダスト膜を形成し、磁場中熱処
理後フォトリソおよびArイオンエッチングにより所定
の形状にした。
<Embodiment 3> A reproducing magnetoresistive magnetic head provided with a magnetic domain control film using the Ni 80 Fe 20 / thermally oxidized alumina film / Co ferromagnetic tunnel junction according to the embodiment 1 as a magnetoresistive film, A non-magnetic head was manufactured, a recording signal written on a magnetic recording medium was read, and reproduction characteristics were compared. In this embodiment, the first ferromagnetic film 211 is made of Ni 80 Fe
20 film, the intermediate insulating film 210 thermally oxidized alumina layer, the second ferromagnetic film 212 and the Co film, each film thickness, Ni 80 Fe 20
The film thickness is 20 nm, the alumina oxide film is 5 nm, and the Co film thickness is 5 nm.
I tried to be. Next, a method for manufacturing a magnetic head will be described. First, a 30 μm-thick alumina insulating film 10
A 2 μm thick sendust film is formed as a lower magnetic shield film 51 on the Al 2 O 3 —TiC substrate 101 (not shown) on which DC 2 has been formed using a DC sputtering method. A predetermined shape was formed by etching.

【0092】次にこの上に下部の絶縁支持膜24として
RFスパッタ法を用いて、膜厚80nmのアルミナ膜を形
成し、続いて、第1の電極膜22として、レジストパタ
ーニング後、Ta(10nm)/Cu(100nm)/Ta(1
0nm)膜をDCスパッタ法で成膜し、リフトオフ法で所
定の形状に加工した。
Next, an alumina film having a film thickness of 80 nm is formed thereon by RF sputtering as a lower insulating support film 24. Subsequently, as a first electrode film 22, after resist patterning, Ta (10 nm) is formed. ) / Cu (100nm) / Ta (1
0 nm) was formed by a DC sputtering method, and processed into a predetermined shape by a lift-off method.

【0093】次に、膜厚20nmのNi80Fe20膜でなる第1
の強磁性膜211、膜厚5nmの熱酸化アルミナ膜でなる
中間の絶縁膜210および膜厚5nmのCo膜でなる第2
の強磁性膜212を積層した強磁性トンネル接合21を
形成した。強磁性トンネル接合の形成にはスパッタ膜と
蒸着膜を大気に晒すことなく連続して形成できるスパッ
タ/電子ビーム蒸着複合成膜装置を用いた。次に、強磁
性トンネル接合の形成について述べる。
Next, a first 80 nm-thick Ni 80 Fe 20 film was used.
Ferromagnetic film 211, an intermediate insulating film 210 made of a thermal oxide alumina film having a thickness of 5 nm, and a second insulating film 210 made of a Co film having a thickness of 5 nm.
The ferromagnetic tunnel junction 21 in which the ferromagnetic films 212 are stacked is formed. For the formation of the ferromagnetic tunnel junction, a combined sputtering / electron beam evaporation film forming apparatus capable of continuously forming the sputtered film and the vapor-deposited film without exposing to the atmosphere was used. Next, formation of a ferromagnetic tunnel junction will be described.

【0094】まず、第1の電極膜22の上にレジストパ
ターニング後、第1の強磁性膜211としてNi80Fe
20(膜厚20nm)膜をRFスパッタ法で磁場中成膜によ
り形成した。続いて、大気に晒すことなく連続して電子
ビーム蒸着法により膜厚5nmのアルミニウム膜を成膜し
た。その後、大気中において、60℃、24時間の熱処
理を行った後、リフトオフプロセスを経て、熱酸化アル
ミニウム膜でなる絶縁膜210を形成した。そして、そ
の上に、磁区制御膜214、215を形成する部分を除
いた全面にレジストをパターニングし、不要なNi80Fe20
(20nm)/熱酸化アルミニウム膜(5nm)をArイオンエ
チングにより除去した。そして、磁区制御膜として下地
層Ti10W90(5nm)/硬質強磁性層Co80Pt20(15nm)をD
Cスパッタ法で成膜し、リフトオフ法でレジスト除去を
行い、磁区制御膜214、215を形成した。その後再
びレジストパターニングを行い、Arイオンエッチング
およびレジスト剥離により、第1の強磁性膜211、中
間の絶縁膜210と磁区制御膜214、215を所定の
形状に加工した。
First, after resist patterning on the first electrode film 22, Ni 80 Fe is used as the first ferromagnetic film 211.
20 (film thickness: 20 nm) was formed by film formation in a magnetic field by RF sputtering. Subsequently, a 5 nm-thick aluminum film was continuously formed by electron beam evaporation without being exposed to the air. After that, heat treatment was performed at 60 ° C. for 24 hours in the air, and then an insulating film 210 made of a thermal aluminum oxide film was formed through a lift-off process. Then, a resist is patterned on the entire surface excluding the portions where the magnetic domain control films 214 and 215 are formed, and unnecessary Ni 80 Fe 20
(20 nm) / The aluminum oxide film (5 nm) was removed by Ar ion etching. Then, an underlayer Ti 10 W 90 (5 nm) / hard ferromagnetic layer Co 80 Pt 20 (15 nm) is used as a magnetic domain control film.
The magnetic domain control films 214 and 215 were formed by forming a film by the C sputtering method and removing the resist by the lift-off method. Thereafter, resist patterning was performed again, and the first ferromagnetic film 211, the intermediate insulating film 210, and the magnetic domain control films 214 and 215 were processed into predetermined shapes by Ar ion etching and resist peeling.

【0095】次に、短絡防止用絶縁膜213を形成する
ため、形成すべき強磁性トンネル接合部分21にレジス
トカバーを形成し、RFスパッタ法でアルミナ絶縁層
(層厚50nm)を成膜したのちにレジストをリフトオフ
し、短絡防止用絶縁膜213を形成した。短絡防止用絶
縁膜213は、強磁性トンネル接合部分21を規定の大
きさにして、強磁性トンネル接合部分21以外でトンネ
ル電流が流れないようにすることと、第1の電極膜22
と第2の電極膜23の絶縁、および第1の強磁性膜21
1と第2の強磁性膜212の絶縁をとるために設けた。
そして、第2の強磁性膜212を形成するためレジスト
パターニングを行い、第2の強磁性膜用として膜厚10
nmのCo膜をRFスパッタ法で磁場中成膜し、リフトオ
フ法により第2の強磁性膜212を形成した。このと
き、第2の強磁性膜を成膜する時の印加磁場方向は第1
の強磁性膜の成膜時と直行方向にかけた。
Next, in order to form the insulating film 213 for preventing short circuit, a resist cover is formed on the ferromagnetic tunnel junction 21 to be formed, and the alumina insulating layer is formed by RF sputtering.
After forming the film (layer thickness: 50 nm), the resist was lifted off to form an insulating film 213 for preventing short circuit. The insulating film 213 for short-circuit prevention makes the ferromagnetic tunnel junction portion 21 have a prescribed size so that a tunnel current does not flow in portions other than the ferromagnetic tunnel junction portion 21.
Insulation between the first electrode film 23 and the first ferromagnetic film 21
It is provided to insulate the first and second ferromagnetic films 212.
Then, resist patterning is performed to form a second ferromagnetic film 212, and a film thickness of 10
A Co film of nm was formed in a magnetic field by an RF sputtering method, and a second ferromagnetic film 212 was formed by a lift-off method. At this time, the direction of the applied magnetic field when forming the second ferromagnetic film is the first direction.
And in the direction perpendicular to the time when the ferromagnetic film was formed.

【0096】次に、磁化固定層216と第2の電極膜2
3を形成するためにレジストパターニングを行い、第2
の強磁性膜であるCo膜表面の酸化層を逆スパッタによ
り除去して、最終的な第2の強磁性膜212の膜厚が5
nmになるようにし、続いて、PtMn(15nm)/Ta(10n
m)/Cu(100nm)/Ta(10nm)膜をDCスパッタ法
で連続成膜し、リフトオフ法でPtMn磁化固定層216と
第2の電極膜23を形成した。なお、Ta(10nm)はプ
ロセス時の酸化防止層として形成した。
Next, the magnetization fixed layer 216 and the second electrode film 2
The resist patterning is performed to form
The oxide layer on the surface of the Co film, which is a ferromagnetic film, is removed by reverse sputtering, so that the final second ferromagnetic film 212 has a thickness of 5
nm, followed by PtMn (15 nm) / Ta (10 n
m) / Cu (100 nm) / Ta (10 nm) films were continuously formed by DC sputtering, and the PtMn magnetization fixed layer 216 and the second electrode film 23 were formed by lift-off. Note that Ta (10 nm) was formed as an oxidation preventing layer during the process.

【0097】次に、RFバイアススパッタ法で膜厚80
nmのアルミナ膜を成膜し、上部の絶縁支持膜25を形成
した。次に、上部磁気シールド膜52としてNiFe膜(膜
厚2μm)をDCスパッタ法で作製し、フォトリソおよび
エッチング技術により所定の形状にパターニングした。
最後に、めっき法でCuのパンプ電極膜を作製したの
ち、保護膜として膜厚30μmのアルミナ膜を被せた。
その後、所定の大きさに加工研磨して、ABS面に強磁
性トンネル接合部21を露出させた。以上のようにし
て、接合面積が幅1μm、長さ1μmの再生用磁気抵抗効
果型磁気ヘッドとした。即ち、磁気ヘッドのトラック幅
は1μmおよびMRハイトは1μm、MRシールド間隔は
0.19μmとした。
Next, a film thickness of 80 was formed by RF bias sputtering.
A nanometer alumina film was formed, and an upper insulating support film 25 was formed. Next, a NiFe film (thickness: 2 μm) was formed as an upper magnetic shield film 52 by DC sputtering, and was patterned into a predetermined shape by photolithography and etching techniques.
Finally, after a Cu pump electrode film was formed by a plating method, a 30-μm-thick alumina film was covered as a protective film.
Then, the ferromagnetic tunnel junction 21 was exposed to the ABS by processing and polishing to a predetermined size. As described above, a reproducing magnetoresistive head having a junction area of 1 μm in width and 1 μm in length was obtained. That is, the track width of the magnetic head was 1 μm, the MR height was 1 μm, and the MR shield interval was 0.19 μm.

【0098】磁区制御膜を付与しない磁気ヘッドは、第
1の強磁性膜211と絶縁膜210をリフトオフ法で所
定の形状にしたのち、続いて、短絡防止用絶縁膜213
を同様の方法で形成する。それ以外のプロセスは磁区制
御膜を付与する場合とおなじである。
In the magnetic head having no magnetic domain control film, the first ferromagnetic film 211 and the insulating film 210 are formed into a predetermined shape by a lift-off method, and then the short-circuit preventing insulating film 213 is formed.
Is formed in a similar manner. Other processes are the same as the case of providing the magnetic domain control film.

【0099】以上のように作製した再生用磁気抵抗効果
型磁気ヘッドのMR曲線と出力波形を調べた。図28に
磁区制御膜を付与した磁気ヘッドのMR曲線(測定磁
場:±40Oe)を、図29に磁区制御膜を付与しない磁
気ヘッドのMR曲線を示す。図からわかるように、磁区
制御膜を付与した磁気ヘッドはスムーズなMR曲線が得
られるが、磁区制御膜を付与していない磁気ヘッドはヒ
システリシスや階段状の変化がみられる不安定なMR曲
線となった。
The MR curve and output waveform of the magnetoresistive head for reproduction manufactured as described above were examined. FIG. 28 shows the MR curve (measured magnetic field: ± 40 Oe) of the magnetic head provided with the magnetic domain control film, and FIG. 29 shows the MR curve of the magnetic head not provided with the magnetic domain control film. As can be seen from the figure, the magnetic head provided with the magnetic domain control film can obtain a smooth MR curve, whereas the magnetic head without the magnetic domain control film provides an unstable MR curve in which hysteresis and stepwise changes are observed. It became.

【0100】図30は磁区制御膜を付与した磁気ヘッド
の出力波形を示し、図31は磁区制御膜を付与しない磁
気ヘッドの出力波形を示す。図31に示すように磁区制
御膜を付与していない磁気ヘッドはベースラインが変化
したり、出力振幅が変化したりして不安定で、かつ、ノ
イズも大きいのに対し、磁区制御膜を付与することによ
り、図30に示すように安定な出力波形が得られる。
FIG. 30 shows an output waveform of a magnetic head provided with a magnetic domain control film, and FIG. 31 shows an output waveform of a magnetic head not provided with a magnetic domain control film. As shown in FIG. 31, the magnetic head without a magnetic domain control film is unstable due to a change in the baseline or the output amplitude and has a large noise. By doing so, a stable output waveform is obtained as shown in FIG.

【0101】以上の結果から、磁区制御膜を付与するこ
とにより、安定でノイズの無いMR曲線や出力波形が得
られることがわかる。
From the above results, it can be seen that by providing the magnetic domain control film, a stable and noise-free MR curve or output waveform can be obtained.

【0102】<実施例4>次に本発明に係る磁気ヘッド
と従来のAMR磁気ヘッドについて特性を調べた。
<Embodiment 4> Next, characteristics of the magnetic head according to the present invention and a conventional AMR magnetic head were examined.

【0103】<本発明の磁気ヘッド>実施例2によるCo
Fe/DLC/Co強磁性トンネル接合を磁気抵抗効果膜に用
いた磁気ヘッドを作製し、再生感度および再生出力を調
べ、従来のNiFe膜(AMR)を磁気抵抗効果膜とする磁
気ヘッドと比較した。強磁性トンネル接合の膜構成につ
いては、第1の強磁性膜211はCo−50at%Fe,第
2の強磁性膜212はCo膜、中間の絶縁膜210をD
LC膜とした。このとき、第1の強磁性膜211の膜厚
は15nm、第2の強磁性膜212の膜厚は20nm、中間
の絶縁膜210の膜厚は5nmとした。
<Magnetic Head of the Present Invention>
A magnetic head using a Fe / DLC / Co ferromagnetic tunnel junction as a magnetoresistive film was fabricated, read sensitivity and read output were examined, and compared with a conventional magnetic head using a NiFe film (AMR) as a magnetoresistive film. . Regarding the film configuration of the ferromagnetic tunnel junction, the first ferromagnetic film 211 is Co-50 at% Fe, the second ferromagnetic film 212 is a Co film, and the intermediate insulating film 210 is a D-type.
An LC film was obtained. At this time, the thickness of the first ferromagnetic film 211 was 15 nm, the thickness of the second ferromagnetic film 212 was 20 nm, and the thickness of the intermediate insulating film 210 was 5 nm.

【0104】次に、磁気ヘッドの作製方法について述べ
る。強磁性トンネル接合は実施例2で示した方法で形成
し、それ以外は実施例3と同じ方法で、上部磁気シール
ド膜まで形成した。下部絶縁支持膜24の膜厚は100
nm、上部の絶縁支持膜25の膜厚は120nmとし、MR
シールド間隔は0.26μmとした。また、強磁性トン
ネル接合型変換素子のトラック幅およびMRハイトは各
々1μmとなるようにした。
Next, a method for manufacturing a magnetic head will be described. The ferromagnetic tunnel junction was formed by the method described in the second embodiment, and the other steps were the same as in the third embodiment, up to the formation of the upper magnetic shield film. The thickness of the lower insulating support film 24 is 100
nm, and the thickness of the upper insulating support film 25 is 120 nm.
The shield interval was 0.26 μm. The track width and the MR height of the ferromagnetic tunnel junction conversion element were each set to 1 μm.

【0105】その後、図21に示すように、上部磁気シ
ールド膜上に書き込み素子となる誘導型磁気変換素子部
を形成した。以上のようにして、強磁性トンネル接合
を、磁気抵抗効果膜とする磁気ヘッドを作製した。
Thereafter, as shown in FIG. 21, an inductive magnetic transducer element serving as a write element was formed on the upper magnetic shield film. As described above, the magnetic head using the ferromagnetic tunnel junction as the magnetoresistive film was manufactured.

【0106】<従来のAMR磁気ヘッド:比較例>比較
のため、SALバイアス方式のNiFe膜を磁気抵抗効果膜
とした、トラック幅1μm、MRハイト1μm、MRシ−
ルド間隔0.26μmの磁気ヘッドも作製した。作製方
法を以下に示す。下部の絶縁支持膜24までは本発明の
強磁性トンネル接合を用いた磁気ヘッドと同じである。
下部の絶縁支持膜24を形成した後、まずSAL膜とし
てNi73Fe18Rh9膜(膜厚10nm)、磁気分離膜としてTa
膜(膜厚8nm)、MR膜としてNi80Fe20(膜厚17nm)、
保護膜として膜としてTa膜(膜厚5nm)をDCスパッ
タ法で順次積層し、フォトリソ及びエッチングにより所
定の形状に加工した。その後、磁区制御膜としてTi10W
90(10nm)/Co80Pt20(50nm)、電極膜としてTa(1
0nm)/Cu(100nm)/Ta(10nm)をDCスパッタ
法で成膜し、リフトオフ法によりにより所定の形状に加
工した。その後、上部の絶縁支持膜25の形成からは本
発明の強磁性トンネル接合を用いた磁気ヘッドと同じで
ある。
<Conventional AMR Magnetic Head: Comparative Example> For comparison, a track width of 1 μm, an MR height of 1 μm, and an MR magnetic head using a SAL bias type NiFe film as a magnetoresistive film.
A magnetic head having a gap interval of 0.26 μm was also manufactured. The fabrication method is described below. The structure up to the lower insulating support film 24 is the same as that of the magnetic head using the ferromagnetic tunnel junction of the present invention.
After forming the lower insulating support film 24, first, a Ni 73 Fe 18 Rh 9 film (10 nm thick) as a SAL film and Ta as a magnetic separation film.
Film (film thickness 8 nm), MR film Ni 80 Fe 20 (film thickness 17 nm),
A Ta film (film thickness: 5 nm) was sequentially laminated as a protective film by DC sputtering, and processed into a predetermined shape by photolithography and etching. After that, Ti 10 W as a domain control film
90 (10 nm) / Co 80 Pt 20 (50 nm), Ta (1
0 nm) / Cu (100 nm) / Ta (10 nm) were formed by a DC sputtering method, and processed into a predetermined shape by a lift-off method. Thereafter, the formation of the upper insulating support film 25 is the same as that of the magnetic head using the ferromagnetic tunnel junction of the present invention.

【0107】作製した磁気ヘッドを用いて、保磁力25
00Oe、膜厚50nmの磁気記録媒体に信号を記録再生
し、出力波形を調べた。その結果、図32に示すよう
に、強磁性トンネル接合を用いた本発明の磁気ヘッドで
は歪みのない良好な波形が得られた。
Using the manufactured magnetic head, a coercive force of 25
Signals were recorded and reproduced on a magnetic recording medium having a thickness of 00 Oe and a thickness of 50 nm, and the output waveform was examined. As a result, as shown in FIG. 32, in the magnetic head of the present invention using the ferromagnetic tunnel junction, a good waveform without distortion was obtained.

【0108】図33は単位トラック幅当たりの再生出力
と記録密度との関係を示す図である。曲線L3は本発明
に係る強磁性トンネル接合を用いた磁気ヘッドの特性、
曲線L4は比較例として作製した、従来のAMR膜を用
いた磁気ヘッドの特性をそれぞれ示している。すなわ
ち、本発明に係る磁気ヘッドは、従来のAMR膜を用い
た磁気ヘッドより4〜5倍の再生出力が得られた。
FIG. 33 is a diagram showing the relationship between the reproduction output per unit track width and the recording density. A curve L3 indicates the characteristics of the magnetic head using the ferromagnetic tunnel junction according to the present invention,
A curve L4 shows the characteristics of a magnetic head using a conventional AMR film manufactured as a comparative example. That is, the magnetic head according to the present invention obtained a reproduction output 4 to 5 times higher than the magnetic head using the conventional AMR film.

【0109】[0109]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、以
下のような効果が得られる。 (a)高いMR変化率を得ることのできる磁気抵抗効果
素子を提供することができる。 (b)ノイズのない安定した出力が得られる磁気抵抗効
果素子を提供することができる。
As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained. (A) It is possible to provide a magnetoresistance effect element capable of obtaining a high MR ratio. (B) It is possible to provide a magnetoresistive element capable of obtaining a stable output without noise.

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

【図1】本発明に係る磁気抵抗効果素子を模式的に示す
斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing a magnetoresistive element according to the present invention.

【図2】図1の2−2線に沿った断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line 2-2 of FIG.

【図3】図1の3−3線に沿った断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line 3-3 in FIG. 1;

【図4】図1〜図3に示した磁気抵抗効果素子のトンネ
ル接合部の動作を説明する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating an operation of a tunnel junction of the magnetoresistive element shown in FIGS.

【図5】本発明に係る磁気抵抗効果素子の別の実施例を
模式的に示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view schematically showing another embodiment of the magnetoresistance effect element according to the present invention.

【図6】図5の6−6線に沿った断面図である。6 is a sectional view taken along line 6-6 in FIG.

【図7】本発明に係る磁気抵抗効果素子の別の実施例を
模式的に示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing another embodiment of the magnetoresistance effect element according to the present invention.

【図8】自由強磁性膜に低保磁力の軟質強磁性膜を用
い、ピン止め強磁性膜に高保磁力の硬質強磁性膜を用い
た場合の磁場−磁気抵抗(MR)変化率特性を示す図で
ある。
FIG. 8 shows a magnetic field-magnetic resistance (MR) change rate characteristic when a soft ferromagnetic film having a low coercive force is used as a free ferromagnetic film and a hard ferromagnetic film having a high coercive force is used as a pinned ferromagnetic film. FIG.

【図9】自由強磁性膜およびピン止め強磁性膜の両者
共、軟質強磁性膜を用い、ピン止め強磁性膜に隣接して
磁化固定膜を積層した場合の磁場ーMR変化率特性を示
す図である。
FIG. 9 shows the magnetic field-MR ratio characteristics when a soft ferromagnetic film is used for both a free ferromagnetic film and a pinned ferromagnetic film and a magnetization fixed film is stacked adjacent to the pinned ferromagnetic film. FIG.

【図10】本発明に係る磁気抵抗効果素子における強磁
性トンネル接合部の別の例を示す断面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing another example of the ferromagnetic tunnel junction in the magnetoresistance effect element according to the present invention.

【図11】図10の11−11線に沿った断面図であ
る。
FIG. 11 is a sectional view taken along the line 11-11 in FIG. 10;

【図12】図10の12−12線に沿った断面図であ
る。
FIG. 12 is a sectional view taken along line 12-12 of FIG. 10;

【図13】図10〜図12に示した磁気抵抗効果素子の
トンネル接合部の動作を説明する図である。
FIG. 13 is a diagram for explaining the operation of the tunnel junction of the magnetoresistive element shown in FIGS.

【図14】本発明に係る磁気ヘッドの強磁性トンネル接
合部の別の例を示す断面図である。
FIG. 14 is a sectional view showing another example of the ferromagnetic tunnel junction of the magnetic head according to the present invention.

【図15】図14の15−15線に沿った断面図であ
る。
FIG. 15 is a sectional view taken along the line 15-15 in FIG. 14;

【図16】図14の16−16線に沿った断面図であ
る。
FIG. 16 is a sectional view taken along line 16-16 of FIG. 14;

【図17】図14〜図16に示した磁気抵抗効果素子の
トンネル接合部の動作を説明する図である。
FIG. 17 is a view for explaining the operation of the tunnel junction of the magnetoresistive element shown in FIGS. 14 to 16;

【図18】反強磁性的結合を生じている場合の磁場ー磁
気抵抗変化率特性を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing a magnetic field-magnetic resistance change rate characteristic when antiferromagnetic coupling occurs.

【図19】接合面積50×50μm2の強磁性トンネル接
合の磁気抵抗曲線を示す。
FIG. 19 shows a magnetoresistance curve of a ferromagnetic tunnel junction having a junction area of 50 × 50 μm 2 .

【図20】本発明に係る磁気抵抗効果素子を含む磁気ヘ
ッドの斜視図である。
FIG. 20 is a perspective view of a magnetic head including a magnetoresistive element according to the present invention.

【図21】図20に示した磁気ヘッドの磁気変換素子部
分の拡大断面図である。
FIG. 21 is an enlarged sectional view of a magnetic transducer element of the magnetic head shown in FIG. 20;

【図22】図20及び図21に示した磁気ヘッドのMR
磁気変換素子部分の拡大断面図である。
FIG. 22 shows the MR of the magnetic head shown in FIGS. 20 and 21;
It is an expanded sectional view of a magnetic transducer element part.

【図23】図22に示したMR磁気変換素子部分の拡大
斜視図である。
FIG. 23 is an enlarged perspective view of the MR magnetic transducer shown in FIG. 22;

【図24】図23の24−24線に沿った断面図であ
る。
FIG. 24 is a sectional view taken along the line 24-24 in FIG. 23;

【図25】MR磁気変換素子の別の例を示す断面図であ
る。
FIG. 25 is a sectional view showing another example of the MR magnetic transducer.

【図26】磁化固定膜が設けられている場合の強磁性ト
ンネル接合型磁気変換素子の部分の拡大断面図である。
FIG. 26 is an enlarged cross-sectional view of a portion of a ferromagnetic tunnel junction type magnetic transducer when a magnetization fixed film is provided.

【図27】図26に示した強磁性トンネル接合型磁気変
換素子の拡大斜視図である。
27 is an enlarged perspective view of the ferromagnetic tunnel junction type magnetic transducer shown in FIG. 26.

【図28】磁区制御膜を付与した磁気ヘッドのMR曲線
を示す図である。
FIG. 28 is a diagram showing an MR curve of a magnetic head provided with a magnetic domain control film.

【図29】磁区制御膜を付与しない磁気ヘッドのMR曲
線を示す図である。
FIG. 29 is a diagram showing an MR curve of a magnetic head without a magnetic domain control film.

【図30】磁区制御膜を付与した磁気ヘッドの出力波形
を示す図である。
FIG. 30 is a diagram showing an output waveform of a magnetic head provided with a magnetic domain control film.

【図31】磁区制御膜を付与しない磁気ヘッドの出力波
形を示す図である。
FIG. 31 is a diagram showing an output waveform of a magnetic head to which a magnetic domain control film is not provided.

【図32】強磁性トンネル接合を用いた本発明に係る磁
気ヘッドの出力波形を示す図である。
FIG. 32 is a diagram showing an output waveform of a magnetic head according to the present invention using a ferromagnetic tunnel junction.

【図33】本発明に係る磁気ヘッドと、従来の磁気ヘッ
ドについて、単位トラック幅当たりの再生出力と記録密
度との関係を、比較して示す図である。
FIG. 33 is a diagram showing, in comparison, the relationship between the reproduction output per unit track width and the recording density of the magnetic head according to the present invention and a conventional magnetic head.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スライダ 4 基板 21 強磁性トンネル接合部 211 第1の強磁性膜 212 第2の強磁性膜 210 絶縁膜 214、215 磁区制御膜 216 磁化固定膜 22 第1の電極膜 23 第2の電極膜 24、25 絶縁支持膜 13、14 ABS面 Reference Signs List 1 slider 4 substrate 21 ferromagnetic tunnel junction 211 first ferromagnetic film 212 second ferromagnetic film 210 insulating film 214, 215 domain control film 216 magnetization fixed film 22 first electrode film 23 second electrode film 24 , 25 Insulating support film 13, 14 ABS surface

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 太田 学 東京都中央区日本橋1丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内 (72)発明者 佐野 正志 東京都中央区日本橋1丁目13番1号 ティ ーディーケイ株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Manabu Ota 1-13-1 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo Inside TDK Corporation (72) Inventor Masashi Sano 1-13-1 Nihonbashi, Chuo-ku, Tokyo TDK Inside the corporation

Claims (27)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 強磁性トンネル接合部と、磁区制御膜と
を有する磁気抵抗効果素子であって、 前記強磁性トンネル接合部は、絶縁膜と、第1の強磁性
膜と、第2の強磁性膜とを含み、前記第1の強磁性膜と
前記第2の強磁性膜とが前記絶縁膜を介して積層されて
おり、 前記磁区制御膜は、前記第1の強磁性膜及び前記第2の
強磁性膜の何れか一方の両端部に、隣接して設けられて
いる磁気抵抗効果素子。
1. A magnetoresistive element having a ferromagnetic tunnel junction and a magnetic domain control film, wherein the ferromagnetic tunnel junction includes an insulating film, a first ferromagnetic film, and a second ferromagnetic film. A magnetic film, wherein the first ferromagnetic film and the second ferromagnetic film are stacked with the insulating film interposed therebetween, and wherein the magnetic domain control film comprises the first ferromagnetic film and the second A magnetoresistive element provided adjacent to either end of one of the two ferromagnetic films.
【請求項2】 請求項1に記載された磁気抵抗効果素子
であって、 前記磁区制御膜は、硬質強磁性膜である磁気抵抗効果素
子。
2. The magnetoresistance effect element according to claim 1, wherein the magnetic domain control film is a hard ferromagnetic film.
【請求項3】 請求項2に記載された磁気抵抗効果素子
であって、 前記硬質強磁性膜は、Co合金である磁気抵抗効果素
子。
3. The magnetoresistive element according to claim 2, wherein the hard ferromagnetic film is made of a Co alloy.
【請求項4】 請求項3に記載された磁気抵抗効果素子
であって、 前記Co合金は、CoPt、CoPtCr、CoPtTa、CoCrTaまたは
CoPtTaCrから選択された少なくとも一種でなる磁気抵抗
効果素子。
4. The magnetoresistance effect element according to claim 3, wherein the Co alloy is CoPt, CoPtCr, CoPtTa, CoCrTa or
At least one type of magnetoresistive element selected from CoPtTaCr.
【請求項5】 請求項1に記載された磁気抵抗効果素子
であって、 前記磁区制御膜は、反強磁性膜である磁気抵抗効果素
子。
5. The magnetoresistance effect element according to claim 1, wherein said magnetic domain control film is an antiferromagnetic film.
【請求項6】 請求項5に記載された磁気抵抗効果素子
であって、 前記反強磁性膜は、金属系反強磁性材料または酸化物系
反強磁性材料の何れかでなる磁気抵抗効果素子。
6. The magnetoresistive element according to claim 5, wherein the antiferromagnetic film is made of one of a metal antiferromagnetic material and an oxide antiferromagnetic material. .
【請求項7】 請求項6に記載された磁気抵抗効果素子
であって、 前記金属系反強磁性材料は、Mn合金である磁気抵抗効
果素子。
7. The magnetoresistance effect element according to claim 6, wherein the metal-based antiferromagnetic material is a Mn alloy.
【請求項8】 請求項7に記載された磁気抵抗効果素子
であって、 前記Mn合金は、FeMn、NiMn、PtMn、RuMn、RhMn、IrM
n、PdMnまたはそれらの合金から選択された少なくとも
一種でなる磁気抵抗効果素子。
8. The magnetoresistance effect element according to claim 7, wherein the Mn alloy is FeMn, NiMn, PtMn, RuMn, RhMn, IrM.
A magnetoresistive element made of at least one selected from n, PdMn, or an alloy thereof.
【請求項9】 請求項6に記載された磁気抵抗効果素子
であって、 前記酸化物系反強磁性材料は、NiO、NiCoOまたはFe2O3
から選択された少なくとも一種でなる磁気抵抗効果素
子。
9. The magnetoresistance effect element according to claim 6, wherein the oxide-based antiferromagnetic material is NiO, NiCoO, or Fe 2 O 3.
At least one type of magnetoresistive element selected from the group consisting of:
【請求項10】 請求項1に記載された磁気抵抗効果素
子であって、 前記第1の強磁性膜の磁化方向と、前記第2の強磁性膜
の磁化方向とは、外部印加磁界が零の場合に互いに平行
でない磁気抵抗効果素子。
10. The magnetoresistance effect element according to claim 1, wherein the magnetization direction of the first ferromagnetic film and the magnetization direction of the second ferromagnetic film are such that an externally applied magnetic field is zero. Magneto-resistance effect elements that are not parallel to each other in the case of.
【請求項11】 請求項10に記載された磁気抵抗効果
素子であって、 前記第1の強磁性膜の磁化方向と、前記第2の強磁性膜
の磁化方向とは、互いに垂直である磁気抵抗効果素子。
11. The magnetoresistive element according to claim 10, wherein the magnetization direction of the first ferromagnetic film and the magnetization direction of the second ferromagnetic film are perpendicular to each other. Resistance effect element.
【請求項12】 請求項1に記載された磁気抵抗効果素
子であって、 前記第1の強磁性膜の磁化容易軸と、前記第2の強磁性
膜の磁化容易軸とは、互いに平行でない磁気抵抗効果素
子。
12. The magnetoresistive element according to claim 1, wherein an easy axis of said first ferromagnetic film and an easy axis of said second ferromagnetic film are not parallel to each other. Magnetoresistive element.
【請求項13】 請求項12に記載された磁気抵抗効果
素子であって、 前記第1の強磁性膜の磁化容易軸と、前記第2の強磁性
膜の磁化容易軸とは互いに垂直である磁気抵抗効果素
子。
13. The magnetoresistive element according to claim 12, wherein an easy axis of the first ferromagnetic film and an easy axis of the second ferromagnetic film are perpendicular to each other. Magnetoresistive element.
【請求項14】 請求項1に記載された磁気抵抗効果素
子であって、 前記第1の強磁性膜及び前記第2の強磁性膜のうち、何
れか一方の強磁性膜の磁化容易軸が外部印加磁界と垂直
であり、もう一方の強磁性膜の磁化容易軸が外部印加磁
界と平行である磁気抵抗効果素子。
14. The magnetoresistive element according to claim 1, wherein one of the first ferromagnetic film and the second ferromagnetic film has an easy axis of magnetization. A magnetoresistive element perpendicular to an externally applied magnetic field and having an easy axis of magnetization of the other ferromagnetic film parallel to the externally applied magnetic field.
【請求項15】 請求項1乃至14の何れかに記載され
た磁気抵抗効果素子であって、 前記第1の強磁性膜及び前記第2の強磁性膜のうち、前
記磁区制御膜の設けられていない強磁性膜は、前記磁区
制御膜の設けられている前記強磁性膜よりも高い保磁力
を有する硬質強磁性膜である磁気抵抗効果素子。
15. The magnetoresistive effect element according to claim 1, wherein the magnetic domain control film is provided among the first ferromagnetic film and the second ferromagnetic film. The magnetoresistive element, wherein the non-ferromagnetic film is a hard ferromagnetic film having a higher coercive force than the ferromagnetic film provided with the magnetic domain control film.
【請求項16】 請求項14に記載された磁気抵抗効果
素子であって、 前記磁区制御膜を備える強磁性膜の磁化容易軸が外部印
加磁界方向と垂直である磁気抵抗効果素子。
16. The magnetoresistive element according to claim 14, wherein an easy axis of the ferromagnetic film including the magnetic domain control film is perpendicular to a direction of an externally applied magnetic field.
【請求項17】 請求項1乃至16の何れかに記載され
た磁気抵抗効果素子であって、 前記第1の強磁性膜及び前記第2の強磁性膜のうち、前
記磁区制御膜の設けられていない強磁性膜は、磁化固定
膜を有する磁気抵抗効果素子。
17. The magnetoresistance effect element according to claim 1, wherein the magnetic domain control film is provided among the first ferromagnetic film and the second ferromagnetic film. The magnetoresistive element having a fixed magnetization film without the ferromagnetic film.
【請求項18】 請求項17に記載された磁気抵抗効果
素子であって、 前記磁化固定膜は、硬質強磁性膜である磁気抵抗効果素
子。
18. The magnetoresistive element according to claim 17, wherein the magnetization fixed film is a hard ferromagnetic film.
【請求項19】 請求項17に記載された磁気抵抗効果
素子であって、 前記磁化固定膜は、反強磁性膜である磁気抵抗効果素
子。
19. The magnetoresistive element according to claim 17, wherein the magnetization fixed film is an antiferromagnetic film.
【請求項20】 請求項17に記載された磁気抵抗効果
素子であって、 前記第1の強磁性膜及び前記第2の強磁性膜のうち、前
記磁区制御膜を備える強磁性膜の磁化容易軸が外部印加
磁界方向と垂直であり、前記磁化固定膜を備える強磁性
膜の磁化容易軸が外部印加磁界方向と平行である磁気抵
抗効果素子。
20. The magnetoresistive element according to claim 17, wherein, of the first ferromagnetic film and the second ferromagnetic film, a ferromagnetic film including the magnetic domain control film is easily magnetized. A magnetoresistive element whose axis is perpendicular to the direction of the externally applied magnetic field and whose easy axis of magnetization of the ferromagnetic film including the magnetization fixed film is parallel to the direction of the externally applied magnetic field.
【請求項21】 請求項1乃至20の何れかに記載され
た磁気抵抗効果素子であって、 前記強磁性トンネル接合部の前記絶縁膜によるバリアポ
テンシャルが0.5〜3eVの範囲にある磁気抵抗効果素
子。
21. The magnetoresistive element according to claim 1, wherein a barrier potential of the ferromagnetic tunnel junction due to the insulating film is in a range of 0.5 to 3 eV. Effect element.
【請求項22】 請求項21に記載された磁気抵抗効果
素子であって、 前記絶縁膜によるバリアポテンシャルは1.5〜2.5
eVの範囲にある磁気抵抗効果素子。
22. The magnetoresistance effect element according to claim 21, wherein a barrier potential of the insulating film is 1.5 to 2.5.
A magnetoresistive element in the eV range.
【請求項23】 請求項21に記載された磁気抵抗効果
素子であって、 前記第1の強磁性膜および前記第2の強磁性膜は、前記
絶縁膜を介して、反強磁性的結合をしている磁気抵抗効
果素子。
23. The magnetoresistive element according to claim 21, wherein the first ferromagnetic film and the second ferromagnetic film have antiferromagnetic coupling via the insulating film. The magnetoresistive effect element.
【請求項24】 請求項21に記載された磁気抵抗効果
素子であって、 前記絶縁膜は、成膜後に大気中において40〜100℃
で熱処理して形成した酸化アルミニウム膜である磁気抵
抗効果素子。
24. The magnetoresistive element according to claim 21, wherein the insulating film is formed at 40 to 100 ° C. in air after being formed.
A magnetoresistive element, which is an aluminum oxide film formed by heat treatment in step 1.
【請求項25】 請求項21に記載された磁気抵抗効果
素子であって、 前記絶縁膜は、ダイアモンド状炭素膜である磁気抵抗効
果素子。
25. The magnetoresistive element according to claim 21, wherein the insulating film is a diamond-like carbon film.
【請求項26】 請求項21に記載された磁気抵抗効果
素子であって、 前記強磁性トンネル接合部分の面積は10μm2以下であ
る磁気抵抗効果素子。
26. The magnetoresistance effect element according to claim 21, wherein the area of the ferromagnetic tunnel junction is 10 μm 2 or less.
【請求項27】 磁気抵抗効果素子を有する磁気ヘッド
であって、 前記磁気抵抗効果素子は、請求項1〜26の何れかに記
載されたものでなる磁気ヘッド。
27. A magnetic head having a magneto-resistance effect element, wherein the magneto-resistance effect element is any one of claims 1 to 26.
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Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6411478B1 (en) 1999-02-11 2002-06-25 Seagate Technology Llc Spin tunnel junction recording heads using an edge junction structure with CIP
US6418001B1 (en) 1998-12-21 2002-07-09 Hitachi, Ltd. Tunneling magnetoresistive element using a bias magnetic field
US6542342B1 (en) 1998-11-30 2003-04-01 Nec Corporation Magnetoresistive effect transducer having longitudinal bias layer directly connected to free layer
US6552882B1 (en) 1998-09-01 2003-04-22 Nec Corporation Information reproduction head apparatus and information recording/reproduction system
US6570744B1 (en) 1999-05-26 2003-05-27 Tdk Corporation Magnetoresistance effect film and device
US6674615B2 (en) 1999-12-14 2004-01-06 Nec Corporation Magneto-resistance effect head and magnetic storage device employing the head
US6741433B1 (en) 2000-06-30 2004-05-25 Hitachi Global Storage Technologies Japan, Ltd. Magneto-resistive head and magnetic tunnel junction magneto-resistive head having plural ferromagnetic layers and an anitferromagnetically coupling layer
US6747853B2 (en) 2000-08-03 2004-06-08 Nec Corporation Magneto-resistance effect element, magneto-resistance effect head, magneto-resistance transducer system, and magnetic storage system
US6769170B1 (en) * 1999-08-24 2004-08-03 Tdk Corporation Method for stabilizing properties of a ferromagnetic tunnel junction element
KR100467463B1 (en) * 1999-05-28 2005-01-24 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 Magnetoresistant device, method for manufacturing the same, and magnetic component
US6943998B2 (en) 2000-04-19 2005-09-13 Tdk Corporation Tunnel magnetoresistive effective element, and a thin film magnetic head, a magnetic head device and a magnetic disk drive device using same
US7068536B2 (en) 2002-10-31 2006-06-27 Nec Corporation Magnetic random access memory, and production method therefor
US7215516B2 (en) 2003-02-26 2007-05-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistive head having magnetoresistive film including free layer and pinned layer arranged in head height direction
US7238540B2 (en) 2003-06-23 2007-07-03 Nec Corporation Magnetic random access memory and method of manufacturing the same
US7242047B2 (en) 2004-08-19 2007-07-10 Nec Corporation Magnetic memory adopting synthetic antiferromagnet as free magnetic layer
JP2008218584A (en) * 2007-03-01 2008-09-18 Toshiba Corp Magnetoresistive effect element, its manufacturing method, magnetic memory, magnetic head, and magnetic recorder

Cited By (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6552882B1 (en) 1998-09-01 2003-04-22 Nec Corporation Information reproduction head apparatus and information recording/reproduction system
US7372673B2 (en) 1998-11-30 2008-05-13 Nec Corporation Magnetoresistive effect transducer having longitudinal bias layer and control layer directly connected to free layer
US6542342B1 (en) 1998-11-30 2003-04-01 Nec Corporation Magnetoresistive effect transducer having longitudinal bias layer directly connected to free layer
US6950290B2 (en) 1998-11-30 2005-09-27 Nec Corporation Magnetoresistive effect transducer having longitudinal bias layer directly connected to free layer
US6483676B2 (en) 1998-12-21 2002-11-19 Hitachi, Ltd. Magnetic head with tunneling magnetoresistive element biased by current controller
US6418001B1 (en) 1998-12-21 2002-07-09 Hitachi, Ltd. Tunneling magnetoresistive element using a bias magnetic field
US6556393B2 (en) 1998-12-21 2003-04-29 Hitachi, Ltd. Magnetic recording apparatus with tunneling magnetoresistive element biased by current controller
US6771474B2 (en) 1998-12-21 2004-08-03 Hitachi, Ltd. Magnetic head with tunneling multi-layer magnetoresistive element biased by current controller
US6411478B1 (en) 1999-02-11 2002-06-25 Seagate Technology Llc Spin tunnel junction recording heads using an edge junction structure with CIP
US6570744B1 (en) 1999-05-26 2003-05-27 Tdk Corporation Magnetoresistance effect film and device
US6781800B2 (en) 1999-05-26 2004-08-24 Tdk Corporation Magnetoresistance effect film and device
KR100467463B1 (en) * 1999-05-28 2005-01-24 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 Magnetoresistant device, method for manufacturing the same, and magnetic component
US6769170B1 (en) * 1999-08-24 2004-08-03 Tdk Corporation Method for stabilizing properties of a ferromagnetic tunnel junction element
US6674615B2 (en) 1999-12-14 2004-01-06 Nec Corporation Magneto-resistance effect head and magnetic storage device employing the head
US6943998B2 (en) 2000-04-19 2005-09-13 Tdk Corporation Tunnel magnetoresistive effective element, and a thin film magnetic head, a magnetic head device and a magnetic disk drive device using same
US6741433B1 (en) 2000-06-30 2004-05-25 Hitachi Global Storage Technologies Japan, Ltd. Magneto-resistive head and magnetic tunnel junction magneto-resistive head having plural ferromagnetic layers and an anitferromagnetically coupling layer
US7016170B2 (en) 2000-06-30 2006-03-21 Hitachi Global Storage Technologies Japan, Ltd. Magnetic head and tunnel junction magneto-resistive head having plural ferromagnetic layers associated with an antiferromagnetic coupling layer for magnetically biasing the sensing free layer
US6934132B2 (en) 2000-08-03 2005-08-23 Nec Corporation Magneto-resistance effect element, magneto-resistance effect head, magneto-resistance transducer system, and magnetic storage system
KR100440032B1 (en) * 2000-08-03 2004-07-14 닛뽕덴끼 가부시끼가이샤 Magneto resistance effect element, magneto resistance effect head, magneto resistance transducer system, and magnetic storage system
US6999287B2 (en) 2000-08-03 2006-02-14 Nec Corporation Magneto-resistance effect element, magneto-resistance effect head, magneto-resistance transducer system, and magnetic storage system
US7158355B2 (en) 2000-08-03 2007-01-02 Nec Corporation Magneto-resistance effect element, magneto-resistance effect head, magneto-resistance transducer system, and magnetic storage system
US7161774B2 (en) 2000-08-03 2007-01-09 Nec Corporation Magneto-resistance effect element, magneto-resistance effect head, magneto-resistance transducer system, and magnetic storage system
US6747853B2 (en) 2000-08-03 2004-06-08 Nec Corporation Magneto-resistance effect element, magneto-resistance effect head, magneto-resistance transducer system, and magnetic storage system
US7369375B2 (en) 2000-08-03 2008-05-06 Nec Corporation Magneto-resistance effect element and magneto-resistance effect head
US7298596B2 (en) 2000-08-03 2007-11-20 Nec Corporation Magneto-resistance effect element, magneto-resistance effect head, magneto-resistance transducer system, and magnetic storage system
US7265949B2 (en) 2000-08-03 2007-09-04 Nec Corporation Magneto-resistance effect element, magneto-resistance effect head, magneto-resistance transducer system, and magnetic storage system
US7277261B2 (en) 2000-08-03 2007-10-02 Nec Corporation Magneto-resistance effect element, magneto-resistance effect head, magneto-resistance transducer system, and magnetic storage system
US7068536B2 (en) 2002-10-31 2006-06-27 Nec Corporation Magnetic random access memory, and production method therefor
KR100770813B1 (en) 2003-02-26 2007-10-26 가부시끼가이샤 도시바 Magnetoresistive head, magnetic recording-reproducing apparatus and method of manufacturing a magnetoresistive head
US7215516B2 (en) 2003-02-26 2007-05-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistive head having magnetoresistive film including free layer and pinned layer arranged in head height direction
US7238540B2 (en) 2003-06-23 2007-07-03 Nec Corporation Magnetic random access memory and method of manufacturing the same
US7242047B2 (en) 2004-08-19 2007-07-10 Nec Corporation Magnetic memory adopting synthetic antiferromagnet as free magnetic layer
JP2008218584A (en) * 2007-03-01 2008-09-18 Toshiba Corp Magnetoresistive effect element, its manufacturing method, magnetic memory, magnetic head, and magnetic recorder
JP4516086B2 (en) * 2007-03-01 2010-08-04 株式会社東芝 Magnetoresistive element and manufacturing method thereof, magnetic memory, magnetic head, and magnetic recording apparatus
US8049998B2 (en) 2007-03-01 2011-11-01 Kabushiki Kaisha Toshiba Magnetoresistance effect device and method for manufacturing same, magnetic memory, magnetic head, and magnetic recording apparatus

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