JPH104012A - 磁気抵抗効果素子及びその製造方法並びにそれを用いた磁気ヘッド - Google Patents
磁気抵抗効果素子及びその製造方法並びにそれを用いた磁気ヘッドInfo
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- JPH104012A JPH104012A JP8155826A JP15582696A JPH104012A JP H104012 A JPH104012 A JP H104012A JP 8155826 A JP8155826 A JP 8155826A JP 15582696 A JP15582696 A JP 15582696A JP H104012 A JPH104012 A JP H104012A
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
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- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い磁界感度、高い反転磁界、および高い抵
抗変化率を得ることができる磁気抵抗効果素子を提供す
る。 【解決手段】 磁気抵抗効果素子は、ガラスあるいはＳ
ｉからなる基板１上に、非磁性のＣｏ酸化膜と、Ｃｏか
らなる固定磁化層４と、Ｃｕからなる非磁性層３と、Ｎ
ｉＦｅからなる自由磁化層２とがこの順に積層されて形
成される。非磁性のＣｏ酸化膜が固定磁化層４に接して
いることにより、高い反転磁界、高い磁界感度の磁気抵
抗効果素子を作成することができる。
抗変化率を得ることができる磁気抵抗効果素子を提供す
る。 【解決手段】 磁気抵抗効果素子は、ガラスあるいはＳ
ｉからなる基板１上に、非磁性のＣｏ酸化膜と、Ｃｏか
らなる固定磁化層４と、Ｃｕからなる非磁性層３と、Ｎ
ｉＦｅからなる自由磁化層２とがこの順に積層されて形
成される。非磁性のＣｏ酸化膜が固定磁化層４に接して
いることにより、高い反転磁界、高い磁界感度の磁気抵
抗効果素子を作成することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果を利
用した磁気記録用再生へッド、あるいは磁気センサに使
用され、非磁性層を強磁性層で挟み込んだ構造の多層膜
において非常に大きな磁気抵抗効果（いわゆる巨大磁気
抵抗効果）を示すもののうち、特に３層構造のサンドイ
ッチ膜からなる磁気抵抗効果素子及びその製造方法並び
にそれを用いた磁気ヘッドに関するものである。
用した磁気記録用再生へッド、あるいは磁気センサに使
用され、非磁性層を強磁性層で挟み込んだ構造の多層膜
において非常に大きな磁気抵抗効果（いわゆる巨大磁気
抵抗効果）を示すもののうち、特に３層構造のサンドイ
ッチ膜からなる磁気抵抗効果素子及びその製造方法並び
にそれを用いた磁気ヘッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】磁気ディスクや磁気テープ装置などの磁
気記録装置においては、記録密度の増加に伴い、記録ヘ
ッドや再生ヘッドなどの磁気へッドの高性能化が求めら
れている。即ち、記録ヘッドでは磁気記録媒体の高保磁
力化に伴い、飽和磁束密度の大きな材料が要求されてい
る。また、再生ヘッドでは、磁気記録媒体の小型化に伴
う相対速度の低下に対して、従来の誘導型ヘッドから、
磁気抵抗効果を利用したいわゆるＭＲ（magnetoresisti
ve effect)ヘッドを用いることで再生出力の増加が図ら
れている。
気記録装置においては、記録密度の増加に伴い、記録ヘ
ッドや再生ヘッドなどの磁気へッドの高性能化が求めら
れている。即ち、記録ヘッドでは磁気記録媒体の高保磁
力化に伴い、飽和磁束密度の大きな材料が要求されてい
る。また、再生ヘッドでは、磁気記録媒体の小型化に伴
う相対速度の低下に対して、従来の誘導型ヘッドから、
磁気抵抗効果を利用したいわゆるＭＲ（magnetoresisti
ve effect)ヘッドを用いることで再生出力の増加が図ら
れている。
【０００３】このような磁気抵抗効果を示す材料として
は、従来より、ＮｉＦｅやＮｉＣｏからなる磁性薄膜が
知られている。これらの薄膜の抵抗変化率は、ＮｉＦｅ
では２〜３％程度、ＮｉＣｏでは最大６％程度である。
上記磁性薄膜の磁気抵抗効果は、スピン軌道相互作用に
よるものであり、測定電流の方向と磁性薄膜の磁化方向
とのなす角度に依存しており、通常、異方性磁気抵抗効
果（ＡＭＲ）と呼ばれている。
は、従来より、ＮｉＦｅやＮｉＣｏからなる磁性薄膜が
知られている。これらの薄膜の抵抗変化率は、ＮｉＦｅ
では２〜３％程度、ＮｉＣｏでは最大６％程度である。
上記磁性薄膜の磁気抵抗効果は、スピン軌道相互作用に
よるものであり、測定電流の方向と磁性薄膜の磁化方向
とのなす角度に依存しており、通常、異方性磁気抵抗効
果（ＡＭＲ）と呼ばれている。
【０００４】これに対して近年、上記ＡＭＲとは異なる
原理で磁気抵抗効果を示す巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）
と呼ばれる現象が見い出され、注目されている。このよ
うなＧＭＲを示す構造として、例えば、磁性層と非磁性
層とを交互に数十層積層した人工格子多層膜がある。
原理で磁気抵抗効果を示す巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）
と呼ばれる現象が見い出され、注目されている。このよ
うなＧＭＲを示す構造として、例えば、磁性層と非磁性
層とを交互に数十層積層した人工格子多層膜がある。
【０００５】この人工格子多層膜は、非磁性層を介して
上下に配置された磁性層の磁化が反平行と平行の場合で
伝導電子の散乱が大きく異なるために抵抗変化が現れる
ものである。つまり、磁性層間の磁化が反平行の場合に
は、伝導電子の散乱が大きく抵抗値が高くなる一方、磁
性層間の磁化が平行の場合には、散乱が減少し抵抗値が
小さくなる。このときの抵抗変化率は、ＡＭＲに比較し
て一桁以上大きいものとなっている。現在最大の抵抗変
化を示す材料系であるＣｏ／Ｃｕ多層膜では、常温にお
いても６０％以上の抵抗変化率が得られている。
上下に配置された磁性層の磁化が反平行と平行の場合で
伝導電子の散乱が大きく異なるために抵抗変化が現れる
ものである。つまり、磁性層間の磁化が反平行の場合に
は、伝導電子の散乱が大きく抵抗値が高くなる一方、磁
性層間の磁化が平行の場合には、散乱が減少し抵抗値が
小さくなる。このときの抵抗変化率は、ＡＭＲに比較し
て一桁以上大きいものとなっている。現在最大の抵抗変
化を示す材料系であるＣｏ／Ｃｕ多層膜では、常温にお
いても６０％以上の抵抗変化率が得られている。
【０００６】しかしながら、このような人工格子多層膜
では抵抗変化率は非常に大きいものの、数百Ｏｅから数
ＫＯｅの外部磁界が必要となる。これは、無磁場で磁化
の反平行状態を実現するために磁性層間の交換相互作用
を用いているので磁性層間の結合が非常に強く、この交
換相互作用を断ち切って磁化の平行状態を実現しなけれ
ばならないからである。このため上記のような人工格子
多層膜では微弱な外部磁界に対する磁界感度が小さく、
磁気記録用のヘッドとして用いるのは非実用的である。
では抵抗変化率は非常に大きいものの、数百Ｏｅから数
ＫＯｅの外部磁界が必要となる。これは、無磁場で磁化
の反平行状態を実現するために磁性層間の交換相互作用
を用いているので磁性層間の結合が非常に強く、この交
換相互作用を断ち切って磁化の平行状態を実現しなけれ
ばならないからである。このため上記のような人工格子
多層膜では微弱な外部磁界に対する磁界感度が小さく、
磁気記録用のヘッドとして用いるのは非実用的である。
【０００７】そこで、人工格子多層膜の他に、磁界感度
を向上させるために反強磁性層／磁性層／非磁性層／磁
性層の構造を有するスピンバルブ構造が提案されてい
る。スピンバルブ構造は、反強磁性層との交換結合を利
用して一方の磁性層の磁化を一方向に固定し、他方の磁
性層の磁化が外部磁界に対して自由に回転するように他
方の磁性層としてＮｉＦｅなどのソフト性の高い薄膜を
用いることで感度の向上を図っており、最も実用的な構
造と言える。なお、以下、磁化方向を固定する磁性層を
固定磁化層、磁化方向が自由に回転する磁性層を自由磁
化層と呼ぶことにする。
を向上させるために反強磁性層／磁性層／非磁性層／磁
性層の構造を有するスピンバルブ構造が提案されてい
る。スピンバルブ構造は、反強磁性層との交換結合を利
用して一方の磁性層の磁化を一方向に固定し、他方の磁
性層の磁化が外部磁界に対して自由に回転するように他
方の磁性層としてＮｉＦｅなどのソフト性の高い薄膜を
用いることで感度の向上を図っており、最も実用的な構
造と言える。なお、以下、磁化方向を固定する磁性層を
固定磁化層、磁化方向が自由に回転する磁性層を自由磁
化層と呼ぶことにする。
【０００８】このように、磁性層にＣｏやＮｉＦｅ薄膜
を用い、磁性層間の反強磁性結合を利用せずに、二つの
磁性層の保磁力の違いを利用した非結合型と呼ばれる構
造などにおいてもＧＭＲを示すことが報告されている。
を用い、磁性層間の反強磁性結合を利用せずに、二つの
磁性層の保磁力の違いを利用した非結合型と呼ばれる構
造などにおいてもＧＭＲを示すことが報告されている。
【０００９】以下に、非結合型のスピンバルブ構造の先
行技術について説明する。 文献（１）「ＭＡＧＮＥＴＩＺＡＴＩＯＮ ＡＮＤ
ＭＡＧＮＥＴＯＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥ ＯＦ Ｃｏ／
Ｃｕ ＬＡＹＥＲＤ ＦＩＬＭＳ」 ＩＥＥＥＴＲＡＮ
ＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＭＡＧＮＥＴＩＣＳ，ＶＯ
Ｌ．２８，ＮＯ．５，１９９２には、Ｃｏ／Ｃｕ／Ｃｏ
の非常に簡単な層構造を有するいわゆるサンドイッチ膜
の構成が開示されている。ここでは、一方のＣｏ表面は
自然酸化によるＣｏ酸化膜が形成されている。
行技術について説明する。 文献（１）「ＭＡＧＮＥＴＩＺＡＴＩＯＮ ＡＮＤ
ＭＡＧＮＥＴＯＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥ ＯＦ Ｃｏ／
Ｃｕ ＬＡＹＥＲＤ ＦＩＬＭＳ」 ＩＥＥＥＴＲＡＮ
ＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＭＡＧＮＥＴＩＣＳ，ＶＯ
Ｌ．２８，ＮＯ．５，１９９２には、Ｃｏ／Ｃｕ／Ｃｏ
の非常に簡単な層構造を有するいわゆるサンドイッチ膜
の構成が開示されている。ここでは、一方のＣｏ表面は
自然酸化によるＣｏ酸化膜が形成されている。
【００１０】 文献（２）「Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅ
ｓｓ ｏｆ Ａｎｔｉｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｏ
ｘｉｄｅ Ｅｘｃｈａｎｇｅ ｆｏｒ Ｓａｎｄｗｉｃ
ｈＬａｙｅｒｓ」 ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮ
Ｓ ＯＮ ＭＡＧＮＥＴＩＣＳ，ＶＯＬ．２９，ＮＯ．
６ １９９３には、Ｃｏ／Ｃｕ／Ｃｏのサンドイッチ膜
上に、１０％酸素ガスを用いた反応性スパッタ法でＣｏ
酸化膜が形成された構成が開示されている。このＣｏ酸
化膜はネール点が室温付近（２９０Ｋ）の反強磁性体で
あるＣｏＯと考えられている。
ｓｓ ｏｆ Ａｎｔｉｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｏ
ｘｉｄｅ Ｅｘｃｈａｎｇｅ ｆｏｒ Ｓａｎｄｗｉｃ
ｈＬａｙｅｒｓ」 ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮ
Ｓ ＯＮ ＭＡＧＮＥＴＩＣＳ，ＶＯＬ．２９，ＮＯ．
６ １９９３には、Ｃｏ／Ｃｕ／Ｃｏのサンドイッチ膜
上に、１０％酸素ガスを用いた反応性スパッタ法でＣｏ
酸化膜が形成された構成が開示されている。このＣｏ酸
化膜はネール点が室温付近（２９０Ｋ）の反強磁性体で
あるＣｏＯと考えられている。
【００１１】上記の文献（１）や文献（２）のサンドイ
ッチ膜では、極低温で磁気抵抗効果が得られることが報
告されている。このようなサンドイッチ膜においてＧＭ
Ｒが得られる理由としては、上部のＣｏ層の表面酸化、
あるいは反応性スパッタ法によるＣｏＯの形成により、
ＣｏＯとＣｏ間の交換相互作用による反強磁性的配列が
生じ、ＣｏＯと接したＣｏ層の保磁力が増加するからと
考えられている。つまり、非磁性層を挟んだ両磁性層間
に保磁力の差ができ、ＧＭＲが得られるのである。
ッチ膜では、極低温で磁気抵抗効果が得られることが報
告されている。このようなサンドイッチ膜においてＧＭ
Ｒが得られる理由としては、上部のＣｏ層の表面酸化、
あるいは反応性スパッタ法によるＣｏＯの形成により、
ＣｏＯとＣｏ間の交換相互作用による反強磁性的配列が
生じ、ＣｏＯと接したＣｏ層の保磁力が増加するからと
考えられている。つまり、非磁性層を挟んだ両磁性層間
に保磁力の差ができ、ＧＭＲが得られるのである。
【００１２】 文献（３）「Ｃｏ／Ｃｕ／Ｃｏサンド
イッチ膜の磁気抵抗効果」日本応用磁気学会誌 ｖｏ
１．１８，Ｎｏ．２ １９９４には、ＦｅあるいはＮｉ
Ｆｅからなる下地の上にＣｏ／Ｃｕ／Ｃｏサンドイッチ
膜を形成し、さらに自然酸化によってＣｏ層表面にＣｏ
酸化膜が形成される構成が開示されている。上記構成に
よれば、Ｃｏ酸化膜が形成されることで反転磁界の差が
生じ、磁化の反平行状態が実現されることで磁気抵抗効
果を得ている。この文献ではＦｅあるいはＮｉＦｅの下
地層を用いることにより室温においても６〜１５％と高
いＧＭＲが得られることが報告されている。
イッチ膜の磁気抵抗効果」日本応用磁気学会誌 ｖｏ
１．１８，Ｎｏ．２ １９９４には、ＦｅあるいはＮｉ
Ｆｅからなる下地の上にＣｏ／Ｃｕ／Ｃｏサンドイッチ
膜を形成し、さらに自然酸化によってＣｏ層表面にＣｏ
酸化膜が形成される構成が開示されている。上記構成に
よれば、Ｃｏ酸化膜が形成されることで反転磁界の差が
生じ、磁化の反平行状態が実現されることで磁気抵抗効
果を得ている。この文献ではＦｅあるいはＮｉＦｅの下
地層を用いることにより室温においても６〜１５％と高
いＧＭＲが得られることが報告されている。
【００１３】 文献（４）「Ｃｏ／Ｃｕ／Ｃｏサンド
イッチ膜の磁気抵抗効果におけるバッファ層の効果」日
本応用磁気学会誌 ｖｏ１．１９，Ｎｏ．２ １９９５
には、文献（３）と同様に、ＦｅあるいはＮｉＦｅから
なる下地の上にＣｏ／Ｃｕ／Ｃｏサンドイッチ膜を形成
する構成が開示されている。
イッチ膜の磁気抵抗効果におけるバッファ層の効果」日
本応用磁気学会誌 ｖｏ１．１９，Ｎｏ．２ １９９５
には、文献（３）と同様に、ＦｅあるいはＮｉＦｅから
なる下地の上にＣｏ／Ｃｕ／Ｃｏサンドイッチ膜を形成
する構成が開示されている。
【００１４】 特開平７−６６０３３号公報には、基
板／バッファ層／Ｃｏ／Ｃｕ／Ｃｏ、あるいは基板／バ
ッファ層／Ｃｏ／Ｃｕ／Ｃｏ／キャップ層の構成が開示
されている。ここで、上記バッファ層あるいはキャップ
層には反強磁性体のＣｏＯを用いており、それによって
隣接するＣｏ層の磁化を固定している。
板／バッファ層／Ｃｏ／Ｃｕ／Ｃｏ、あるいは基板／バ
ッファ層／Ｃｏ／Ｃｕ／Ｃｏ／キャップ層の構成が開示
されている。ここで、上記バッファ層あるいはキャップ
層には反強磁性体のＣｏＯを用いており、それによって
隣接するＣｏ層の磁化を固定している。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】上記、の先行技術
では、反応性スパッタ法にて固定磁化層であるＣｏ層に
ＣｏＯを積層することによってＣｏ層の磁化を固定して
いる。しかしながら、このような反強磁性体であるＣｏ
Ｏの場合、ネール点が低いために、室温においてＣｏ層
の磁化を固定するための交換結合磁界が弱く、磁化の反
平行状態が実現できない。つまり、低温においてしか磁
気抵抗効果が得られないという問題を有している。
では、反応性スパッタ法にて固定磁化層であるＣｏ層に
ＣｏＯを積層することによってＣｏ層の磁化を固定して
いる。しかしながら、このような反強磁性体であるＣｏ
Ｏの場合、ネール点が低いために、室温においてＣｏ層
の磁化を固定するための交換結合磁界が弱く、磁化の反
平行状態が実現できない。つまり、低温においてしか磁
気抵抗効果が得られないという問題を有している。
【００１６】また、上記、、の先行技術では、固
定磁化層であるＣｏ層の表面を自然酸化する構成であ
る。しかしながら、自然酸化膜を用いているために、固
定磁化層の磁気特性の制御が容易ではなく、固定磁化層
の反転磁界の大きさが小さくなり、外部磁界に対して安
定でないという問題を有している。特に、磁界感度を向
上させるためにＮｉＦｅを自由磁化層に用いた構造のも
のでは、固定磁化層の反転磁界が最大でも２００Ｏｅと
非常に小さく、実用的ではない。
定磁化層であるＣｏ層の表面を自然酸化する構成であ
る。しかしながら、自然酸化膜を用いているために、固
定磁化層の磁気特性の制御が容易ではなく、固定磁化層
の反転磁界の大きさが小さくなり、外部磁界に対して安
定でないという問題を有している。特に、磁界感度を向
上させるためにＮｉＦｅを自由磁化層に用いた構造のも
のでは、固定磁化層の反転磁界が最大でも２００Ｏｅと
非常に小さく、実用的ではない。
【００１７】また、ないしの先行技術では、Ｃｏ／
Ｃｕ／Ｃｏサンドイッチ膜の下地層に関する報告がなさ
れている。しかしながら、の文献（４）には、下地層
のないＣｏ／Ｃｕ／Ｃｏサンドイッチ構造ではＧＭＲは
得られないことが記載されている。つまり、抵抗変化率
は下地材料およびその膜厚に対する依存性が大きく、Ｆ
ｅでは７０Å程度、ＮｉＦｅではさらに厚い１００Å程
度の下地層を形成しなければ高い抵抗変化率が得られな
いという問題を有している。
Ｃｕ／Ｃｏサンドイッチ膜の下地層に関する報告がなさ
れている。しかしながら、の文献（４）には、下地層
のないＣｏ／Ｃｕ／Ｃｏサンドイッチ構造ではＧＭＲは
得られないことが記載されている。つまり、抵抗変化率
は下地材料およびその膜厚に対する依存性が大きく、Ｆ
ｅでは７０Å程度、ＮｉＦｅではさらに厚い１００Å程
度の下地層を形成しなければ高い抵抗変化率が得られな
いという問題を有している。
【００１８】さらに、高い再生出力を得るためには、膜
の抵抗値を低下させることなく高い抵抗変化率を得るこ
とが必要である。しかしながら、ＦｅやＮｉＦｅは比抵
抗が２０〜３０μΩｃｍと小さく、膜の抵抗値を低下さ
せるという問題もある。また、下地層が不可欠であるた
めに膜構成が制約されることから、磁気抵抗効果素子の
構造設計の自由度が少ないという問題もある。
の抵抗値を低下させることなく高い抵抗変化率を得るこ
とが必要である。しかしながら、ＦｅやＮｉＦｅは比抵
抗が２０〜３０μΩｃｍと小さく、膜の抵抗値を低下さ
せるという問題もある。また、下地層が不可欠であるた
めに膜構成が制約されることから、磁気抵抗効果素子の
構造設計の自由度が少ないという問題もある。
【００１９】なお、反強磁性層の代わりに高保磁力膜を
用いたサンドイッチ構造が、特開平７−６５３２９号公
報に開示されており、この構成では、高保磁力膜とし
て、Ｃｏ−Ｐｔ、あるいはその他のＣｏを主成分とする
Ｃｏ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｔａなどの合金を用いることによっ
て、低い磁界で抵抗変化を得ている。
用いたサンドイッチ構造が、特開平７−６５３２９号公
報に開示されており、この構成では、高保磁力膜とし
て、Ｃｏ−Ｐｔ、あるいはその他のＣｏを主成分とする
Ｃｏ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｔａなどの合金を用いることによっ
て、低い磁界で抵抗変化を得ている。
【００２０】しかしながら、上記公報の構成による抵抗
変化率は３％台と非常に小さい。この理由としては、Ｃ
ｏ合金は通常比抵抗が数十μΩｃｍと低いために電流が
Ｃｏ合金層に分流すること、また、Ｃｏ−Ｐｔ膜では非
磁性のＰｔが２０ａｔ％含有されているために非磁性導
電層と接する界面での散乱が減少することが挙げられ
る。抵抗変化率を上げるために、Ｃｏ−Ｐｔ膜をできる
だけ薄い膜にしたり、Ｐｔの組成を低くしたりすること
が考えられるが、いずれの場合にも保磁力の低下を引き
起こしてしまう。
変化率は３％台と非常に小さい。この理由としては、Ｃ
ｏ合金は通常比抵抗が数十μΩｃｍと低いために電流が
Ｃｏ合金層に分流すること、また、Ｃｏ−Ｐｔ膜では非
磁性のＰｔが２０ａｔ％含有されているために非磁性導
電層と接する界面での散乱が減少することが挙げられ
る。抵抗変化率を上げるために、Ｃｏ−Ｐｔ膜をできる
だけ薄い膜にしたり、Ｐｔの組成を低くしたりすること
が考えられるが、いずれの場合にも保磁力の低下を引き
起こしてしまう。
【００２１】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
めになされたもので、その目的は、非磁性酸化物層を固
定磁化層に隣接して設けることによって、室温において
も高い抵抗変化率、高い反転磁界、および高い磁界感度
が得られる磁気抵抗効果素子及びその製造方法並びにそ
れを用いた磁気ヘッドを提供することにある。
めになされたもので、その目的は、非磁性酸化物層を固
定磁化層に隣接して設けることによって、室温において
も高い抵抗変化率、高い反転磁界、および高い磁界感度
が得られる磁気抵抗効果素子及びその製造方法並びにそ
れを用いた磁気ヘッドを提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の請求項１に記載の磁気抵抗効果素子は、
外部磁界に応じて磁化方向が回転する第１の磁性層と、
非磁性層と、磁化方向が一方向に固定される第２の磁性
層とがこの順に配置され、第１の磁性層と第２の磁性層
との磁化の向きのなす角によって磁気抵抗効果をもつ磁
気抵抗効果薄膜を備えた磁気抵抗効果素子において、上
記磁気抵抗効果薄膜における第２の磁性層に接して非磁
性酸化物層が設けられることを特徴としている。
めに、本発明の請求項１に記載の磁気抵抗効果素子は、
外部磁界に応じて磁化方向が回転する第１の磁性層と、
非磁性層と、磁化方向が一方向に固定される第２の磁性
層とがこの順に配置され、第１の磁性層と第２の磁性層
との磁化の向きのなす角によって磁気抵抗効果をもつ磁
気抵抗効果薄膜を備えた磁気抵抗効果素子において、上
記磁気抵抗効果薄膜における第２の磁性層に接して非磁
性酸化物層が設けられることを特徴としている。
【００２３】上記の構成によれば、第２の磁性層の磁化
方向は一方向に固定された状態となっており、第１の磁
性層の磁化方向は自由に回転するようになっている。こ
こに磁界が与えられると、第１の磁性層の磁化方向が決
定される。２つの磁性層の磁化方向が１８０°逆の反平
行状態のときには膜の抵抗値は最大となる一方、磁化方
向が平行状態のときには抵抗値は最小となって、磁気抵
抗効果が得られる。
方向は一方向に固定された状態となっており、第１の磁
性層の磁化方向は自由に回転するようになっている。こ
こに磁界が与えられると、第１の磁性層の磁化方向が決
定される。２つの磁性層の磁化方向が１８０°逆の反平
行状態のときには膜の抵抗値は最大となる一方、磁化方
向が平行状態のときには抵抗値は最小となって、磁気抵
抗効果が得られる。
【００２４】このとき、磁化方向を固定する第２の磁性
層に接して非磁性酸化物層を設けることによって、第２
の磁性層の保磁力が大きくなり、第１の磁性層の保磁力
との間に差が生じ、高い抵抗変化率を得ることができ
る。
層に接して非磁性酸化物層を設けることによって、第２
の磁性層の保磁力が大きくなり、第１の磁性層の保磁力
との間に差が生じ、高い抵抗変化率を得ることができ
る。
【００２５】また、非磁性酸化物層を設けることによっ
て非磁性酸化物層と第２の磁性層との積層膜の保磁力を
大きくすることができるので、磁気抵抗効果の反転磁界
を高くして外部磁界に安定な磁気抵抗効果素子を作成す
ることができる。
て非磁性酸化物層と第２の磁性層との積層膜の保磁力を
大きくすることができるので、磁気抵抗効果の反転磁界
を高くして外部磁界に安定な磁気抵抗効果素子を作成す
ることができる。
【００２６】さらに、非磁性酸化物層は非磁性であるの
で、第２の磁性層の飽和磁化が小さくなって２つの磁性
層間の静磁的な結合が弱くなり第１の磁性層の磁化反転
が起こりやすくなり、この結果、抵抗変化の磁界感度を
向上させることが可能となる。
で、第２の磁性層の飽和磁化が小さくなって２つの磁性
層間の静磁的な結合が弱くなり第１の磁性層の磁化反転
が起こりやすくなり、この結果、抵抗変化の磁界感度を
向上させることが可能となる。
【００２７】請求項２に記載の磁気抵抗効果素子は、請
求項１に記載の構成に加えて、上記非磁性酸化物層が上
記第２の磁性層と同じ材料を酸化させることによって形
成されることを特徴としている。
求項１に記載の構成に加えて、上記非磁性酸化物層が上
記第２の磁性層と同じ材料を酸化させることによって形
成されることを特徴としている。
【００２８】上記の構成によれば、非磁性酸化物層を形
成する場合に、第２の磁性層を形成するために用いる材
料を共有することができる。例えば、反応性スパッタ法
で非磁性酸化物層を成膜する場合には、第２の磁性層の
ためのスパッタターゲットをそのまま用いて成膜装置内
に酸素を導入するだけで、材料の特性を変えて容易に非
磁性酸化物層を形成することができる。この結果、膜形
成過程が容易になり、非磁性酸化物層を設けることによ
るコストアップを防ぐとともに膜形成時間の増加を防止
することが可能となる。
成する場合に、第２の磁性層を形成するために用いる材
料を共有することができる。例えば、反応性スパッタ法
で非磁性酸化物層を成膜する場合には、第２の磁性層の
ためのスパッタターゲットをそのまま用いて成膜装置内
に酸素を導入するだけで、材料の特性を変えて容易に非
磁性酸化物層を形成することができる。この結果、膜形
成過程が容易になり、非磁性酸化物層を設けることによ
るコストアップを防ぐとともに膜形成時間の増加を防止
することが可能となる。
【００２９】請求項３に記載の磁気抵抗効果素子は、請
求項１、又は２に記載の構成に加えて、上記非磁性酸化
物層、第２の磁性層、非磁性層、および第１の磁性層が
基板上にこの順で積層されることを特徴としている。
求項１、又は２に記載の構成に加えて、上記非磁性酸化
物層、第２の磁性層、非磁性層、および第１の磁性層が
基板上にこの順で積層されることを特徴としている。
【００３０】上記の構成によれば、ＦｅやＮｉＦｅなど
の比抵抗の低い材料を用いて下地層を形成する必要がな
いので、抵抗変化率の高い磁気抵抗効果素子を提供する
ことが可能となる。
の比抵抗の低い材料を用いて下地層を形成する必要がな
いので、抵抗変化率の高い磁気抵抗効果素子を提供する
ことが可能となる。
【００３１】請求項４に記載の磁気抵抗効果素子は、請
求項３に記載の構成に加えて、上記第１の磁性層上に、
第１の磁性層の酸化を防止するための酸化防止膜が設け
られることを特徴としている。
求項３に記載の構成に加えて、上記第１の磁性層上に、
第１の磁性層の酸化を防止するための酸化防止膜が設け
られることを特徴としている。
【００３２】上記の構成によれば、酸化防止膜が設けら
れているので、第１の磁性層が酸化されて高保磁力化さ
れるのを防ぐことができる。これにより、２つの磁性層
間の保磁力の差が小さくなるのが防止され、安定した特
性の磁気抵抗効果素子を作成することが可能となる。
れているので、第１の磁性層が酸化されて高保磁力化さ
れるのを防ぐことができる。これにより、２つの磁性層
間の保磁力の差が小さくなるのが防止され、安定した特
性の磁気抵抗効果素子を作成することが可能となる。
【００３３】請求項５に記載の磁気抵抗効果素子は、請
求項１ないし４のいずれかに記載の構成に加えて、上記
第２の磁性層がＣｏからなることを特徴としている。請
求項６に記載の磁気抵抗効果素子は、請求項１ないし５
のいずれかに記載の構成に加えて、上記第１の磁性層が
ＣｏあるいはＮｉＦｅからなることを特徴としている。
求項１ないし４のいずれかに記載の構成に加えて、上記
第２の磁性層がＣｏからなることを特徴としている。請
求項６に記載の磁気抵抗効果素子は、請求項１ないし５
のいずれかに記載の構成に加えて、上記第１の磁性層が
ＣｏあるいはＮｉＦｅからなることを特徴としている。
【００３４】請求項５あるいは６の構成によれば、Ｃｏ
やＮｉＦｅは入手しやすいので、低コストで磁気抵抗効
果素子を作成することが可能となる。特に、第１の磁性
層にＮｉＦｅを用いると、ＮｉＦｅの方がＣｏよりも軟
磁気特性が高いので抵抗変化の磁界感度が良好となる。
やＮｉＦｅは入手しやすいので、低コストで磁気抵抗効
果素子を作成することが可能となる。特に、第１の磁性
層にＮｉＦｅを用いると、ＮｉＦｅの方がＣｏよりも軟
磁気特性が高いので抵抗変化の磁界感度が良好となる。
【００３５】請求項７に記載の磁気抵抗効果素子は、請
求項１ないし６のいずれかに記載の構成に加えて、上記
非磁性酸化物層が非磁性のＣｏの酸化物からなることを
特徴としている。上記の構成によれば、Ｃｏ酸化物はそ
の比抵抗が高いので、膜全体の抵抗値を下げることなく
大きな抵抗変化量を得ることができる。
求項１ないし６のいずれかに記載の構成に加えて、上記
非磁性酸化物層が非磁性のＣｏの酸化物からなることを
特徴としている。上記の構成によれば、Ｃｏ酸化物はそ
の比抵抗が高いので、膜全体の抵抗値を下げることなく
大きな抵抗変化量を得ることができる。
【００３６】請求項８に記載の磁気抵抗効果素子は、請
求項１ないし７のいずれかに記載の構成に加えて、上記
非磁性酸化物層が、酸素濃度を増加させて酸化物が非磁
性となる第１の酸素濃度と、該第１の酸素濃度よりもさ
らに酸素濃度を増加させて上記非磁性酸化物層と上記第
２の磁性層との積層膜の保磁力がほぼ一定値に収束する
前の第２の酸素濃度との間の酸素濃度を有することを特
徴としている。
求項１ないし７のいずれかに記載の構成に加えて、上記
非磁性酸化物層が、酸素濃度を増加させて酸化物が非磁
性となる第１の酸素濃度と、該第１の酸素濃度よりもさ
らに酸素濃度を増加させて上記非磁性酸化物層と上記第
２の磁性層との積層膜の保磁力がほぼ一定値に収束する
前の第２の酸素濃度との間の酸素濃度を有することを特
徴としている。
【００３７】上記の構成によれば、上記第２の磁性層の
磁化の固定に強磁性体を用いた場合のように、抵抗変化
の磁界感度が低下することなく、微小な磁界変化に対し
て大きな抵抗変化が得られる。また、低温でしか大きな
抵抗変化率を得ることができない反強磁性体の場合と異
なって、室温においても大きな抵抗変化率を得ることが
できる。さらに、非磁性酸化物層と第２の磁性層との積
層膜の保磁力が一定値以上の値となるので、第２の磁性
層の反転磁界を高くすることができる。
磁化の固定に強磁性体を用いた場合のように、抵抗変化
の磁界感度が低下することなく、微小な磁界変化に対し
て大きな抵抗変化が得られる。また、低温でしか大きな
抵抗変化率を得ることができない反強磁性体の場合と異
なって、室温においても大きな抵抗変化率を得ることが
できる。さらに、非磁性酸化物層と第２の磁性層との積
層膜の保磁力が一定値以上の値となるので、第２の磁性
層の反転磁界を高くすることができる。
【００３８】請求項９に記載の磁気抵抗効果素子は、請
求項１ないし８のいずれかに記載の構成に加えて、上記
非磁性酸化物層と上記第２の磁性層とを積層したときの
積層膜の保磁力が２５０Ｏｅ以上であることを特徴とし
ている。
求項１ないし８のいずれかに記載の構成に加えて、上記
非磁性酸化物層と上記第２の磁性層とを積層したときの
積層膜の保磁力が２５０Ｏｅ以上であることを特徴とし
ている。
【００３９】上記の構成によれば、積層膜の保磁力が２
５０Ｏｅ以上であるので第２の磁性層の反転磁界が高く
なり、磁気抵抗効果素子を磁気ヘッドや磁気センサなど
に適用した場合でも実用的なデバイスを作成することが
できる。
５０Ｏｅ以上であるので第２の磁性層の反転磁界が高く
なり、磁気抵抗効果素子を磁気ヘッドや磁気センサなど
に適用した場合でも実用的なデバイスを作成することが
できる。
【００４０】請求項１０に記載の磁気ヘッドは、請求項
１ないし９のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子と、磁
気抵抗効果素子に電流を流す通電手段と、磁気記録媒体
に記録された磁気的な情報に応じた磁場の大きさに対応
して変化する該磁気抵抗効果素子の電気抵抗を検出する
検出手段とを備えることを特徴としている。
１ないし９のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子と、磁
気抵抗効果素子に電流を流す通電手段と、磁気記録媒体
に記録された磁気的な情報に応じた磁場の大きさに対応
して変化する該磁気抵抗効果素子の電気抵抗を検出する
検出手段とを備えることを特徴としている。
【００４１】上記の構成によれば、請求項１ないし９の
いずれか１つの磁気抵抗効果素子を磁気ヘッドに適用
し、当該素子に電流を流して磁気記録媒体の情報（その
磁束変化）を電気抵抗の変化として検出すれば、情報読
み出し性能の向上を図ることができ、高密度記録が行わ
れた磁気記録媒体の再生が可能となる。
いずれか１つの磁気抵抗効果素子を磁気ヘッドに適用
し、当該素子に電流を流して磁気記録媒体の情報（その
磁束変化）を電気抵抗の変化として検出すれば、情報読
み出し性能の向上を図ることができ、高密度記録が行わ
れた磁気記録媒体の再生が可能となる。
【００４２】請求項１１に記載の磁気抵抗効果素子の製
造方法は、外部磁界に応じて磁化方向が回転する第１の
磁性層と、非磁性層と、磁化方向が一方向に固定される
第２の磁性層とがこの順に配置され、第１の磁性層と第
２の磁性層との磁化の向きのなす角によって磁気抵抗効
果をもつ磁気抵抗効果薄膜を備え、磁気抵抗効果薄膜に
おける第２の磁性層に接して非磁性酸化物層が設けられ
る磁気抵抗効果素子の製造方法において、非磁性酸化物
層を、酸化物が非磁性になる第１の酸素分圧と、上記非
磁性酸化物層と第２の磁性層との積層膜の保磁力がほぼ
一定値に収束する前の第２の酸素分圧との間の酸素分圧
を用いて、反応性スパッタ法にて形成することを特徴と
している。
造方法は、外部磁界に応じて磁化方向が回転する第１の
磁性層と、非磁性層と、磁化方向が一方向に固定される
第２の磁性層とがこの順に配置され、第１の磁性層と第
２の磁性層との磁化の向きのなす角によって磁気抵抗効
果をもつ磁気抵抗効果薄膜を備え、磁気抵抗効果薄膜に
おける第２の磁性層に接して非磁性酸化物層が設けられ
る磁気抵抗効果素子の製造方法において、非磁性酸化物
層を、酸化物が非磁性になる第１の酸素分圧と、上記非
磁性酸化物層と第２の磁性層との積層膜の保磁力がほぼ
一定値に収束する前の第２の酸素分圧との間の酸素分圧
を用いて、反応性スパッタ法にて形成することを特徴と
している。
【００４３】上記の方法によれば、スパッタ条件をコン
トロールして非磁性酸化物層を形成するので、その磁気
特性を容易に制御することができる。したがって、請求
項１に記載の磁気抵抗効果素子を容易に作成することが
できる。
トロールして非磁性酸化物層を形成するので、その磁気
特性を容易に制御することができる。したがって、請求
項１に記載の磁気抵抗効果素子を容易に作成することが
できる。
【００４４】また、従来の自然酸化膜では膜の最上層に
しか形成できないので第２の磁性層は必然的に膜の上部
にしか配置できなかったが、本願発明では反応性スパッ
タ法にて形成するので非磁性酸化物層を最下層に配置す
ることもできる。したがって、磁気抵抗効果素子の設計
の自由度を広くすることが可能となり、磁気ヘッドや磁
気センサに応用する際に構造上の制約が緩和される。
しか形成できないので第２の磁性層は必然的に膜の上部
にしか配置できなかったが、本願発明では反応性スパッ
タ法にて形成するので非磁性酸化物層を最下層に配置す
ることもできる。したがって、磁気抵抗効果素子の設計
の自由度を広くすることが可能となり、磁気ヘッドや磁
気センサに応用する際に構造上の制約が緩和される。
【００４５】さらに、非磁性酸化物層の作成を反応性ス
パッタ法を用いて行うので、第２の磁性層と同じ材料で
非磁性酸化物を形成する場合、ターゲットを共用するこ
とができ、コストダウンを図ることが可能となる。
パッタ法を用いて行うので、第２の磁性層と同じ材料で
非磁性酸化物を形成する場合、ターゲットを共用するこ
とができ、コストダウンを図ることが可能となる。
【００４６】請求項１２に記載の磁気抵抗効果素子の製
造方法は、請求項１１に記載の方法に加えて、上記非磁
性酸化物層および第２の磁性層を、上記非磁性酸化物層
と第２の磁性層とを積層したときの積層膜の保磁力が２
５０Ｏｅ以上となるスパッタ条件を用いて形成すること
を特徴としている。
造方法は、請求項１１に記載の方法に加えて、上記非磁
性酸化物層および第２の磁性層を、上記非磁性酸化物層
と第２の磁性層とを積層したときの積層膜の保磁力が２
５０Ｏｅ以上となるスパッタ条件を用いて形成すること
を特徴としている。
【００４７】上記の方法によれば、磁気抵抗効果素子を
反応性スパッタ法で作成する際、積層膜の保磁力が２５
０Ｏｅ以上となるようにすることで、簡単に非磁性酸化
物層を得ることができる。
反応性スパッタ法で作成する際、積層膜の保磁力が２５
０Ｏｅ以上となるようにすることで、簡単に非磁性酸化
物層を得ることができる。
【００４８】
【発明の実施の形態】 〔実施の形態１〕本発明の実施の形態１について図１、
図３ないし図１３、および図１６に基づいて説明すれ
ば、以下の通りである。
図３ないし図１３、および図１６に基づいて説明すれ
ば、以下の通りである。
【００４９】図１に示すように、本実施の形態にかかる
磁気抵抗効果素子は、基板１上に、非磁性酸化物層５
と、固定磁化層４と、非磁性層３と、自由磁化層２とが
順次積層された構成である。
磁気抵抗効果素子は、基板１上に、非磁性酸化物層５
と、固定磁化層４と、非磁性層３と、自由磁化層２とが
順次積層された構成である。
【００５０】非磁性酸化物層５は、室温において非磁性
を示す酸化物からなり、隣接する固定磁化層４の磁化を
固定するためのものである。非磁性酸化物としては、Ｃ
ｏ、Ｆｅ、Ｎｉなどの強磁性材料の酸化物を用いること
ができる。このような非磁性酸化物の比抵抗は数Ωｃｍ
である。
を示す酸化物からなり、隣接する固定磁化層４の磁化を
固定するためのものである。非磁性酸化物としては、Ｃ
ｏ、Ｆｅ、Ｎｉなどの強磁性材料の酸化物を用いること
ができる。このような非磁性酸化物の比抵抗は数Ωｃｍ
である。
【００５１】固定磁化層（第２の磁性層）４は強磁性体
の薄膜からなり、保磁力が大きく磁化を一方向に固定す
るためのものである。固定磁化層４としては、Ｃｏなど
の強磁性体を用いることができる。
の薄膜からなり、保磁力が大きく磁化を一方向に固定す
るためのものである。固定磁化層４としては、Ｃｏなど
の強磁性体を用いることができる。
【００５２】非磁性層３は非磁性の金属からなり、Ｃｕ
などの非磁性金属を用いることができる。自由磁化層
（第１の磁性層）２は強磁性体の薄膜からなり、ＮｉＦ
ｅ層、Ｃｏ層、Ｆｅ層、あるいはＣｏとＮｉＦｅとの複
合層などを用いることができる。
などの非磁性金属を用いることができる。自由磁化層
（第１の磁性層）２は強磁性体の薄膜からなり、ＮｉＦ
ｅ層、Ｃｏ層、Ｆｅ層、あるいはＣｏとＮｉＦｅとの複
合層などを用いることができる。
【００５３】上記自由磁化層２及び固定磁化層４はアル
ゴンガスを用いたＲＦ（高周波）マグネトロンスパッタ
法を用いて成膜でき、非磁性層３はアルゴンガスを用い
たＤＣ（直流）マグネトロンスパッタ法を用いて成膜で
きる。
ゴンガスを用いたＲＦ（高周波）マグネトロンスパッタ
法を用いて成膜でき、非磁性層３はアルゴンガスを用い
たＤＣ（直流）マグネトロンスパッタ法を用いて成膜で
きる。
【００５４】上記の非磁性酸化物層５は、スパッタター
ゲットとしてＣｏ、Ｎｉ、あるいはＦｅなどの強磁性材
料を用い、スパッタガスとしてＡｒとＯ2 の混合ガスを
用いた反応性ＲＦマグネトロンスパッタ法を用いて成膜
できる。
ゲットとしてＣｏ、Ｎｉ、あるいはＦｅなどの強磁性材
料を用い、スパッタガスとしてＡｒとＯ2 の混合ガスを
用いた反応性ＲＦマグネトロンスパッタ法を用いて成膜
できる。
【００５５】次に、上記非磁性酸化物層５を作成するた
めのスパッタ条件について説明する。ここでは、非磁性
酸化物層５としてＣｏの酸化物を用いて測定を行った。
図３および図４に、酸素分圧に対するＣｏ酸化膜の保磁
力（Ｈｃ）と磁化（Ｍｓ）の変化を測定した結果を示
す。
めのスパッタ条件について説明する。ここでは、非磁性
酸化物層５としてＣｏの酸化物を用いて測定を行った。
図３および図４に、酸素分圧に対するＣｏ酸化膜の保磁
力（Ｈｃ）と磁化（Ｍｓ）の変化を測定した結果を示
す。
【００５６】図３はＡｒとＯ2 との混合ガスの総ガス圧
が３ｍＴｏｒｒの場合であり、この場合には、酸素分圧
が約２．５〜３．０×１０-5Ｔｏｒｒの範囲において４
００Ｏｅ以上の高い保磁力が得られ、２．８×１０-5Ｔ
ｏｒｒ付近で極大値が得られた。さらに、酸素分圧を上
げると保磁力は減少し約３．５×１０-5Ｔｏｒｒでゼロ
になった。一方、磁化は酸素分圧の増加に対して単調に
減少し保磁力と同様に約３．５×１０-5Ｔｏｒｒでゼロ
になった。
が３ｍＴｏｒｒの場合であり、この場合には、酸素分圧
が約２．５〜３．０×１０-5Ｔｏｒｒの範囲において４
００Ｏｅ以上の高い保磁力が得られ、２．８×１０-5Ｔ
ｏｒｒ付近で極大値が得られた。さらに、酸素分圧を上
げると保磁力は減少し約３．５×１０-5Ｔｏｒｒでゼロ
になった。一方、磁化は酸素分圧の増加に対して単調に
減少し保磁力と同様に約３．５×１０-5Ｔｏｒｒでゼロ
になった。
【００５７】図４は混合ガスの総ガス圧が５ｍＴｏｒｒ
の場合であり、この場合には、酸素分圧が約２．０×１
０-5Ｔｏｒｒのときに保磁力が極大値を示し、２．４×
１０-5Ｔｏｒｒでゼロになった。一方、磁化は酸素分圧
の増加と共に単調に減少し２．８×１０-5Ｔｏｒｒでゼ
ロになった。
の場合であり、この場合には、酸素分圧が約２．０×１
０-5Ｔｏｒｒのときに保磁力が極大値を示し、２．４×
１０-5Ｔｏｒｒでゼロになった。一方、磁化は酸素分圧
の増加と共に単調に減少し２．８×１０-5Ｔｏｒｒでゼ
ロになった。
【００５８】これにより、総ガス圧が３ｍＴｏｒｒの場
合には約３．５×１０-5Ｔｏｒｒで強磁性材料から非磁
性材料となり、総ガス圧が５ｍＴｏｒｒの場合には２．
８×１０-5Ｔｏｒｒで非磁性材料になることがわかる。
合には約３．５×１０-5Ｔｏｒｒで強磁性材料から非磁
性材料となり、総ガス圧が５ｍＴｏｒｒの場合には２．
８×１０-5Ｔｏｒｒで非磁性材料になることがわかる。
【００５９】図８に、３ｍＴｏｒｒの総ガス圧で成膜し
たＣｏ酸化膜と、Ｃｏとの積層膜の保磁力およびＭｓ・
ｔの酸素分圧依存性を示す。ここで、Ｍｓ・ｔは、積層
膜の飽和磁化と厚さとの積である。
たＣｏ酸化膜と、Ｃｏとの積層膜の保磁力およびＭｓ・
ｔの酸素分圧依存性を示す。ここで、Ｍｓ・ｔは、積層
膜の飽和磁化と厚さとの積である。
【００６０】上記積層膜の保磁力は酸素分圧の増加とと
もに急峻に大きくなり、図３で示したＣｏ酸化膜の磁化
がゼロになる酸素分圧（約３．５×１０-5Ｔｏｒｒ）よ
りも高い酸素分圧である約４．０×１０-5Ｔｏｒｒのと
き極大値を示した。さらに酸素分圧を高くすると保磁力
は緩やかに減少し約３００Ｏｅあたりの一定値に収束し
た。
もに急峻に大きくなり、図３で示したＣｏ酸化膜の磁化
がゼロになる酸素分圧（約３．５×１０-5Ｔｏｒｒ）よ
りも高い酸素分圧である約４．０×１０-5Ｔｏｒｒのと
き極大値を示した。さらに酸素分圧を高くすると保磁力
は緩やかに減少し約３００Ｏｅあたりの一定値に収束し
た。
【００６１】一方、積層膜のＭｓ・ｔも図３に示すＣｏ
酸化膜の飽和磁化と同様の傾向を示すが、保磁力の場合
と同様に酸素分圧が高い方にシフトしている。即ち、酸
素分圧が約３．０×１０-5Ｔｏｒｒのときに急激にＭｓ
・ｔが減少し、約４．０×１０-5ＴｏｒｒでＭｓ・ｔは
ほぼゼロとなった。
酸化膜の飽和磁化と同様の傾向を示すが、保磁力の場合
と同様に酸素分圧が高い方にシフトしている。即ち、酸
素分圧が約３．０×１０-5Ｔｏｒｒのときに急激にＭｓ
・ｔが減少し、約４．０×１０-5ＴｏｒｒでＭｓ・ｔは
ほぼゼロとなった。
【００６２】以上のように、Ｃｏと酸素の組成比が、Ｃ
ｏが非磁性になる第１の酸素濃度と、Ｃｏ酸化膜とＣｏ
との積層膜の保磁力がほぼ一定値に収束する前の第２の
酸素濃度との間の酸素濃度になるように酸素分圧をコン
トロールして反応性スパッタ法にて作成することによっ
て、非磁性のＣｏ酸化物を作成することができる。
ｏが非磁性になる第１の酸素濃度と、Ｃｏ酸化膜とＣｏ
との積層膜の保磁力がほぼ一定値に収束する前の第２の
酸素濃度との間の酸素濃度になるように酸素分圧をコン
トロールして反応性スパッタ法にて作成することによっ
て、非磁性のＣｏ酸化物を作成することができる。
【００６３】次に、３ｍＴｏｒｒの総ガス圧で成膜した
Ｃｏ酸化膜を用いて作成した磁気抵抗効果素子の特性を
測定した結果を図５ないし図７に示す。このとき、磁気
抵抗効果特性は４端子法にて測定した。なお、上記磁気
抵抗効果素子は、基板１上に、膜厚２００ÅのＣｏ酸化
物からなる非磁性酸化物層５と、膜厚２０ÅのＣｏから
なる固定磁化層４と、膜厚２６ÅのＣｕからなる非磁性
層３と、膜厚７０ÅのＮｉＦｅからなる自由磁化層２と
を積層して作成した。
Ｃｏ酸化膜を用いて作成した磁気抵抗効果素子の特性を
測定した結果を図５ないし図７に示す。このとき、磁気
抵抗効果特性は４端子法にて測定した。なお、上記磁気
抵抗効果素子は、基板１上に、膜厚２００ÅのＣｏ酸化
物からなる非磁性酸化物層５と、膜厚２０ÅのＣｏから
なる固定磁化層４と、膜厚２６ÅのＣｕからなる非磁性
層３と、膜厚７０ÅのＮｉＦｅからなる自由磁化層２と
を積層して作成した。
【００６４】図６に、上記磁気抵抗効果素子の磁気抵抗
効果の反転磁界の酸素分圧依存性を示す。磁気抵抗効果
の反転磁界は、酸素分圧の増加に対して、約４．２×１
０-5Ｔｏｒｒ付近で極大値を持ち、さらに酸素分圧が増
加すると反転磁界は約５００Ｏｅに安定するような傾向
を示した。このとき、Ｃｏ酸化膜が非磁性となる酸素分
圧以上（ここでは、３．５×１０-5Ｔｏｒｒ以上）にお
いては、反転磁界は最大で１２５０Ｏｅ、最小でも約４
００Ｏｅであった。この値は、磁気抵抗効果素子を磁気
デバイスに応用するのに十分な値である。
効果の反転磁界の酸素分圧依存性を示す。磁気抵抗効果
の反転磁界は、酸素分圧の増加に対して、約４．２×１
０-5Ｔｏｒｒ付近で極大値を持ち、さらに酸素分圧が増
加すると反転磁界は約５００Ｏｅに安定するような傾向
を示した。このとき、Ｃｏ酸化膜が非磁性となる酸素分
圧以上（ここでは、３．５×１０-5Ｔｏｒｒ以上）にお
いては、反転磁界は最大で１２５０Ｏｅ、最小でも約４
００Ｏｅであった。この値は、磁気抵抗効果素子を磁気
デバイスに応用するのに十分な値である。
【００６５】図５に、上記磁気抵抗効果素子の磁界感度
の酸素分圧依存性を示す。同図では、それぞれの酸素分
圧における磁界感度を、酸素分圧２．８５×１０-5Ｔｏ
ｒｒのときの磁界感度で規格化している。
の酸素分圧依存性を示す。同図では、それぞれの酸素分
圧における磁界感度を、酸素分圧２．８５×１０-5Ｔｏ
ｒｒのときの磁界感度で規格化している。
【００６６】図５に示すように、磁界感度は酸素分圧の
増加に伴って単調に増加し、約４．２×１０-5Ｔｏｒｒ
以上の酸素分圧でほぼ飽和していることがわかる。この
傾向は、図３で示した磁化の減少の傾向とほぼ一致して
いる。即ち、Ｃｏの酸化が進むにしたがってＣｏ酸化膜
の磁化がなくなり、これに連れて磁気抵抗効果素子の磁
界感度が向上する。さらに酸化が進んでＣｏ酸化膜の磁
化が完全になくなるのとほぼ一致して、磁界感度の増加
も飽和する。
増加に伴って単調に増加し、約４．２×１０-5Ｔｏｒｒ
以上の酸素分圧でほぼ飽和していることがわかる。この
傾向は、図３で示した磁化の減少の傾向とほぼ一致して
いる。即ち、Ｃｏの酸化が進むにしたがってＣｏ酸化膜
の磁化がなくなり、これに連れて磁気抵抗効果素子の磁
界感度が向上する。さらに酸化が進んでＣｏ酸化膜の磁
化が完全になくなるのとほぼ一致して、磁界感度の増加
も飽和する。
【００６７】また、反応性スパッタ法でＣｏ酸化膜を作
成し、Ｃｏを積層した積層膜のＭｓ・ｔは酸素分圧の増
加とともに減少し、図７に示すようにＭｓ・ｔの減少と
磁界感度の増加によい相関が見られる。
成し、Ｃｏを積層した積層膜のＭｓ・ｔは酸素分圧の増
加とともに減少し、図７に示すようにＭｓ・ｔの減少と
磁界感度の増加によい相関が見られる。
【００６８】これにより、酸素分圧の増加によって磁界
感度が増加するのは、Ｃｏ酸化膜に接する固定磁化層４
の磁化が小さくなるために固定磁化層４と自由磁化層２
の静磁的な結合が弱くなり、自由磁化層２の磁化反転に
及ぼす固定磁化層４の影響が小さくなるからと考えられ
る。
感度が増加するのは、Ｃｏ酸化膜に接する固定磁化層４
の磁化が小さくなるために固定磁化層４と自由磁化層２
の静磁的な結合が弱くなり、自由磁化層２の磁化反転に
及ぼす固定磁化層４の影響が小さくなるからと考えられ
る。
【００６９】以上のように、例えば総ガス圧が３ｍＴｏ
ｒｒであれば３．５×１０-5Ｔｏｒｒ以上、５ｍＴｏｒ
ｒであれば２．８×１０-5Ｔｏｒｒ以上の酸素分圧とい
ったように、Ｃｏ酸化膜の磁化が消失するように、総ガ
ス圧、酸素分圧、あるいは投入電力を適切に選んで、非
磁性のＣｏ酸化膜が形成されるようなスパッタ条件を用
いることで、反転磁界が高く、かつ抵抗変化の磁界感度
が高い磁気抵抗効果素子を得ることができる。
ｒｒであれば３．５×１０-5Ｔｏｒｒ以上、５ｍＴｏｒ
ｒであれば２．８×１０-5Ｔｏｒｒ以上の酸素分圧とい
ったように、Ｃｏ酸化膜の磁化が消失するように、総ガ
ス圧、酸素分圧、あるいは投入電力を適切に選んで、非
磁性のＣｏ酸化膜が形成されるようなスパッタ条件を用
いることで、反転磁界が高く、かつ抵抗変化の磁界感度
が高い磁気抵抗効果素子を得ることができる。
【００７０】また、反転磁界の大きい磁気抵抗効果素子
を得るためには、保磁力の高い固定磁化層４を用いる必
要があるが、図８に示すように保磁力が一定値に収束し
た酸素分圧７．５×１０-5Ｔｏｒｒの条件でも、図５・
図６に示すように、高い反転磁界および高い磁界感度の
磁気抵抗効果素子が得られている。即ち、Ｃｏ酸化膜と
Ｃｏの積層膜の保磁力が２５０Ｏｅ以上あれば保磁力に
差ができ反転磁界の大きな磁気抵抗効果素子を作成する
ことができることがわかる。このため、本実施の形態で
は非磁性のＣｏ酸化膜とＣｏの積層膜の保磁力の下限値
を２５０Ｏｅとした。
を得るためには、保磁力の高い固定磁化層４を用いる必
要があるが、図８に示すように保磁力が一定値に収束し
た酸素分圧７．５×１０-5Ｔｏｒｒの条件でも、図５・
図６に示すように、高い反転磁界および高い磁界感度の
磁気抵抗効果素子が得られている。即ち、Ｃｏ酸化膜と
Ｃｏの積層膜の保磁力が２５０Ｏｅ以上あれば保磁力に
差ができ反転磁界の大きな磁気抵抗効果素子を作成する
ことができることがわかる。このため、本実施の形態で
は非磁性のＣｏ酸化膜とＣｏの積層膜の保磁力の下限値
を２５０Ｏｅとした。
【００７１】なお、最適なスパッタ条件は装置間の差が
あるため、必ずしも上記の条件が全てではないが、全体
的な傾向は同じであると考えられ、本実施の形態で使用
した条件は一例として述べたものである。
あるため、必ずしも上記の条件が全てではないが、全体
的な傾向は同じであると考えられ、本実施の形態で使用
した条件は一例として述べたものである。
【００７２】以下に、上記磁気抵抗効果素子のサンプル
を示す。サンプル＃１は、ガラス基板、またはＳｉ（１
００）基板からなる基板１上に、膜厚２００ÅのＣｏ酸
化物からなる非磁性酸化物層５と、膜厚２０ÅのＣｏか
らなる固定磁化層４と、膜厚２６ÅのＣｕからなる非磁
性層３と、膜厚７０ÅのＮｉＦｅからなる自由磁化層２
とを積層して作成した。
を示す。サンプル＃１は、ガラス基板、またはＳｉ（１
００）基板からなる基板１上に、膜厚２００ÅのＣｏ酸
化物からなる非磁性酸化物層５と、膜厚２０ÅのＣｏか
らなる固定磁化層４と、膜厚２６ÅのＣｕからなる非磁
性層３と、膜厚７０ÅのＮｉＦｅからなる自由磁化層２
とを積層して作成した。
【００７３】各層のスパッタ条件は次の通りである。Ｃ
ｏ酸化膜はＲＦマグネトロンスパッタ法で、Ａｒ＋１．
４％Ｏ2 ガスを用いて３ｍＴｏｒｒ、成膜速度が２４Å
／ｍｉｎの条件を用い、Ｃｏ層はＲＦマグネトロンスパ
ッタ法で、Ａｒ圧が５ｍＴｏｒｒ、成膜速度が４０Å／
ｍｉｎの条件を用い、Ｃｕ層はＤＣマグネトロンスパッ
タ法で、Ａｒ圧が５ｍＴｏｒｒ、成膜速度が３２Å／ｍ
ｉｎの条件を用い、ＮｉＦｅ層はＲＦコンベンショナル
スパッタ法で、Ａｒ圧が５ｍＴｏｒｒ、成膜速度が１９
Å／ｍｉｎの条件を用いた。このときのＣｏ酸化膜は、
図３に示すように、磁化と保磁力がともにゼロで非磁性
となっている。
ｏ酸化膜はＲＦマグネトロンスパッタ法で、Ａｒ＋１．
４％Ｏ2 ガスを用いて３ｍＴｏｒｒ、成膜速度が２４Å
／ｍｉｎの条件を用い、Ｃｏ層はＲＦマグネトロンスパ
ッタ法で、Ａｒ圧が５ｍＴｏｒｒ、成膜速度が４０Å／
ｍｉｎの条件を用い、Ｃｕ層はＤＣマグネトロンスパッ
タ法で、Ａｒ圧が５ｍＴｏｒｒ、成膜速度が３２Å／ｍ
ｉｎの条件を用い、ＮｉＦｅ層はＲＦコンベンショナル
スパッタ法で、Ａｒ圧が５ｍＴｏｒｒ、成膜速度が１９
Å／ｍｉｎの条件を用いた。このときのＣｏ酸化膜は、
図３に示すように、磁化と保磁力がともにゼロで非磁性
となっている。
【００７４】図９に、サンプル＃１の抵抗変化曲線を示
す。ここで、抵抗変化曲線は、磁界がゼロ近傍での立ち
上がりが急峻で、最大の抵抗値をできるだけ高い磁界ま
で維持するような特性が好ましい。これは、磁界感度が
良好で、反転磁界が高く外部磁界に対して非常に安定な
特性であることを意味している。
す。ここで、抵抗変化曲線は、磁界がゼロ近傍での立ち
上がりが急峻で、最大の抵抗値をできるだけ高い磁界ま
で維持するような特性が好ましい。これは、磁界感度が
良好で、反転磁界が高く外部磁界に対して非常に安定な
特性であることを意味している。
【００７５】また、表１に、図９に基づくサンプル＃１
の抵抗変化率（％）、抵抗変化の磁界感度（相対値）、
および反転磁界（Ｏｅ）の測定結果を示す。なお、表１
には、比較のために同様の材料を用いて層構造を変えて
作成した比較サンプル＃１〜＃４の特性も示している。
また、同表では抵抗変化の磁界感度を比較サンプル＃４
の感度を１として相対値で示している。また、上記比較
サンプル＃１〜＃４の抵抗変化曲線を図１０ないし図１
３に示す。
の抵抗変化率（％）、抵抗変化の磁界感度（相対値）、
および反転磁界（Ｏｅ）の測定結果を示す。なお、表１
には、比較のために同様の材料を用いて層構造を変えて
作成した比較サンプル＃１〜＃４の特性も示している。
また、同表では抵抗変化の磁界感度を比較サンプル＃４
の感度を１として相対値で示している。また、上記比較
サンプル＃１〜＃４の抵抗変化曲線を図１０ないし図１
３に示す。
【００７６】上記比較サンプル＃１は、Ｃｏ／Ｃｕ／Ｃ
ｏのサンドイッチ膜における自由磁化層としてのＣｏの
下地としてＦｅを用い、固定磁化層としてのＣｏを自然
酸化させて高保磁力化させた構成である。
ｏのサンドイッチ膜における自由磁化層としてのＣｏの
下地としてＦｅを用い、固定磁化層としてのＣｏを自然
酸化させて高保磁力化させた構成である。
【００７７】比較サンプル＃２は、磁界感度を上げるた
めに、比較サンプル＃１のＦｅの代わりに軟磁気特性の
優れたＮｉＦｅを用いた構成である。
めに、比較サンプル＃１のＦｅの代わりに軟磁気特性の
優れたＮｉＦｅを用いた構成である。
【００７８】比較サンプル＃３は、反転磁界を大きくす
るために、比較サンプル＃２の自然酸化膜の代わりに保
磁力の大きな強磁性体のＣｏ酸化膜を用いて固定磁化層
の磁化を固定する構成である。ここで、強磁性体のＣｏ
酸化膜は、図３に示すＣｏ酸化膜の保磁力が最大となる
ような酸素分圧で形成されたものである。
るために、比較サンプル＃２の自然酸化膜の代わりに保
磁力の大きな強磁性体のＣｏ酸化膜を用いて固定磁化層
の磁化を固定する構成である。ここで、強磁性体のＣｏ
酸化膜は、図３に示すＣｏ酸化膜の保磁力が最大となる
ような酸素分圧で形成されたものである。
【００７９】比較サンプル＃４は、サンプル＃１の非磁
性のＣｏ酸化膜の代わりに、比較サンプル＃３と同じ強
磁性体のＣｏ酸化膜を用いた構成である。
性のＣｏ酸化膜の代わりに、比較サンプル＃３と同じ強
磁性体のＣｏ酸化膜を用いた構成である。
【００８０】
【表１】
【００８１】図９ないし図１３、および表１の結果をも
とにして以下に考察を述べる。比較サンプル＃１は、Ｆ
ｅによって下のＣｏ（自由磁化層）が軟磁性化して低保
磁力化され、自然酸化膜によって上のＣｏ（固定磁化
層）が高保磁力化されるため、１０％程度の高い抵抗変
化率を得ることができるが、反転磁界は３００Ｏｅ程度
で外部磁界に対して不安定であり、また、磁界感度もあ
まり良くない。
とにして以下に考察を述べる。比較サンプル＃１は、Ｆ
ｅによって下のＣｏ（自由磁化層）が軟磁性化して低保
磁力化され、自然酸化膜によって上のＣｏ（固定磁化
層）が高保磁力化されるため、１０％程度の高い抵抗変
化率を得ることができるが、反転磁界は３００Ｏｅ程度
で外部磁界に対して不安定であり、また、磁界感度もあ
まり良くない。
【００８２】比較サンプル＃２は下のＣｏ（自由磁化
層）の保磁力を下げるためにＮｉＦｅを用いているが、
この構成では磁界感度は大きくなっているが、固定磁化
層の反転磁界は非常に小さくなっている。このように反
転磁界が低いと、磁気抵抗効果素子としての特性が不安
定となり、磁気ヘッドや磁気センサなどの磁気デバイス
に応用することが困難になる。
層）の保磁力を下げるためにＮｉＦｅを用いているが、
この構成では磁界感度は大きくなっているが、固定磁化
層の反転磁界は非常に小さくなっている。このように反
転磁界が低いと、磁気抵抗効果素子としての特性が不安
定となり、磁気ヘッドや磁気センサなどの磁気デバイス
に応用することが困難になる。
【００８３】比較サンプル＃３・＃４は、反応性スパッ
タ法でＣｏを積極的に酸化させて固定磁化層としてのＣ
ｏを高保磁力化させている。このような構成では、自然
酸化膜を用いた比較サンプル＃２と比べると、高い抵抗
変化率および高い反転磁界が得られる。また、強磁性Ｃ
ｏ酸化膜の代わりにＣｏ−Ｐｔからなる高保磁力膜を用
いたものと比べても高い抵抗変化率および高い反転磁界
を得ることができる。
タ法でＣｏを積極的に酸化させて固定磁化層としてのＣ
ｏを高保磁力化させている。このような構成では、自然
酸化膜を用いた比較サンプル＃２と比べると、高い抵抗
変化率および高い反転磁界が得られる。また、強磁性Ｃ
ｏ酸化膜の代わりにＣｏ−Ｐｔからなる高保磁力膜を用
いたものと比べても高い抵抗変化率および高い反転磁界
を得ることができる。
【００８４】しかしながら、この構成では反転磁界は大
きくなるものの磁界感度が低下してしまい、実用的には
不十分な値となる。これは、自由磁化層と固定磁化層と
が静磁的に結合し自由磁化層の磁化の回転が軟磁気的に
起こらない、即ち固定磁化層の磁化に引きずられて自由
磁化層の磁化が反転しにくくなるからと思われる。
きくなるものの磁界感度が低下してしまい、実用的には
不十分な値となる。これは、自由磁化層と固定磁化層と
が静磁的に結合し自由磁化層の磁化の回転が軟磁気的に
起こらない、即ち固定磁化層の磁化に引きずられて自由
磁化層の磁化が反転しにくくなるからと思われる。
【００８５】これに対して、サンプル＃１は、抵抗変化
率が４．７％と若干低いものの、磁界感度が比較サンプ
ル＃４の２倍以上、反転磁界も１．５倍以上の９５５Ｏ
ｅと大きい。図９および図１３の曲線を比較しても、固
定磁化層４の磁化の固定に非磁性のＣｏ酸化膜を用いる
ことによって反転磁界が大きくなり、また、ゼロ磁場付
近の曲線の傾きから、非磁性のＣｏ酸化膜を用いたもの
の方が磁界感度が高くなっていることがわかる。即ち、
固定磁化層４の磁化の固定に非磁性のＣｏ酸化膜を用い
ることによって、サンドイッチ膜の抵抗変化の磁界感度
と固定磁化層４の反転磁界の両方を増加させることがで
きた。
率が４．７％と若干低いものの、磁界感度が比較サンプ
ル＃４の２倍以上、反転磁界も１．５倍以上の９５５Ｏ
ｅと大きい。図９および図１３の曲線を比較しても、固
定磁化層４の磁化の固定に非磁性のＣｏ酸化膜を用いる
ことによって反転磁界が大きくなり、また、ゼロ磁場付
近の曲線の傾きから、非磁性のＣｏ酸化膜を用いたもの
の方が磁界感度が高くなっていることがわかる。即ち、
固定磁化層４の磁化の固定に非磁性のＣｏ酸化膜を用い
ることによって、サンドイッチ膜の抵抗変化の磁界感度
と固定磁化層４の反転磁界の両方を増加させることがで
きた。
【００８６】以上のように、本実施の形態の磁気抵抗効
果素子は、基板１上に、非磁性酸化物層５と、固定磁化
層４、非磁性層３、および自由磁化層２がこの順に積層
された構成である。
果素子は、基板１上に、非磁性酸化物層５と、固定磁化
層４、非磁性層３、および自由磁化層２がこの順に積層
された構成である。
【００８７】上記の構成によれば、外部磁界が与えられ
ると、自由磁化層２の磁化方向が決まる。そして、自由
磁化層２と固定磁化層４との磁化方向が１８０°逆の反
平行状態のときには膜の抵抗値が最大になり、２層の磁
化方向が同一の平行状態のときには膜の抵抗値が最小に
なる。
ると、自由磁化層２の磁化方向が決まる。そして、自由
磁化層２と固定磁化層４との磁化方向が１８０°逆の反
平行状態のときには膜の抵抗値が最大になり、２層の磁
化方向が同一の平行状態のときには膜の抵抗値が最小に
なる。
【００８８】このとき、固定磁化層４の保磁力が高くな
って２つの磁性層間の保磁力の差が大きくなり、安定し
た特性の磁気抵抗効果素子を作成することが可能とな
る。また、非磁性酸化物層５を設けることによって非磁
性酸化物層５と固定磁化層４との積層膜の保磁力を２５
０Ｏｅ以上にすることができるので、固定磁化層４の反
転磁界を高くして、外部磁界に安定な磁気抵抗効果素子
を得ることが可能となる。さらに、非磁性酸化物層５は
非磁性であるので固定磁化層４のＭｓ・ｔが低下し静磁
的な結合が弱くなり自由磁化層２の磁化の反転が起こり
やすくなり、抵抗変化の磁界感度が良好になる。
って２つの磁性層間の保磁力の差が大きくなり、安定し
た特性の磁気抵抗効果素子を作成することが可能とな
る。また、非磁性酸化物層５を設けることによって非磁
性酸化物層５と固定磁化層４との積層膜の保磁力を２５
０Ｏｅ以上にすることができるので、固定磁化層４の反
転磁界を高くして、外部磁界に安定な磁気抵抗効果素子
を得ることが可能となる。さらに、非磁性酸化物層５は
非磁性であるので固定磁化層４のＭｓ・ｔが低下し静磁
的な結合が弱くなり自由磁化層２の磁化の反転が起こり
やすくなり、抵抗変化の磁界感度が良好になる。
【００８９】また、ＦｅやＮｉＦｅなどの下地層を設け
なくとも室温において巨大磁気抵抗効果が現れるので、
膜構成を簡単にすることができる。さらに、非磁性酸化
物層５はΩｃｍのオーダーと比抵抗が高いことから膜全
体の抵抗値を下げることなく大きな抵抗変化量が得られ
るため、磁気ヘッドや磁気センサに適用した場合にその
再生出力が高いものを作成することが可能となる。
なくとも室温において巨大磁気抵抗効果が現れるので、
膜構成を簡単にすることができる。さらに、非磁性酸化
物層５はΩｃｍのオーダーと比抵抗が高いことから膜全
体の抵抗値を下げることなく大きな抵抗変化量が得られ
るため、磁気ヘッドや磁気センサに適用した場合にその
再生出力が高いものを作成することが可能となる。
【００９０】なお、非磁性酸化物層を下地層として自由
磁化層に隣接させた場合、即ち基板／非磁性酸化物層／
自由磁化層／非磁性層／固定磁化層と積層した場合、抵
抗変化率は向上するが、磁界感度については実用的な値
が得られない。したがって、本実施の形態のように、非
磁性酸化物層５と固定磁化層４とを隣接させて形成する
必要がある。
磁化層に隣接させた場合、即ち基板／非磁性酸化物層／
自由磁化層／非磁性層／固定磁化層と積層した場合、抵
抗変化率は向上するが、磁界感度については実用的な値
が得られない。したがって、本実施の形態のように、非
磁性酸化物層５と固定磁化層４とを隣接させて形成する
必要がある。
【００９１】また、本実施の形態の磁気抵抗効果素子
を、例えば図１６に示すように、磁気ディスク装置や磁
気テープ装置などの磁気記録再生装置の再生用の磁気ヘ
ッド１４に適用すれば、高密度記録が行われた磁気記録
媒体に対する情報読み出し性能の向上を図ることができ
る。
を、例えば図１６に示すように、磁気ディスク装置や磁
気テープ装置などの磁気記録再生装置の再生用の磁気ヘ
ッド１４に適用すれば、高密度記録が行われた磁気記録
媒体に対する情報読み出し性能の向上を図ることができ
る。
【００９２】この磁気ヘッド１４は、磁気的に情報を記
録している磁気記録媒体に対して相対的に移動し、磁気
記録媒体から受ける磁場の大きさを上述の磁気抵抗効果
によって検出するものであり、本実施の形態の磁気抵抗
効果薄膜からなる磁気抵抗効果素子をヘッドの先端部に
有すると共に、当該磁気抵抗効果素子に電流を流す通電
手段を構成するシグナルリード１１・１１及び導電ライ
ン（図示せず）と、磁気記録媒体の磁場の大きさに対応
して変化する素子の電気抵抗を検出する検出手段（図示
せず）とを備えている。また、上記磁気抵抗効果素子は
絶縁層（図示せず）を介して、上部シールド層１２と下
部シールド層１３に挟まれた構造となっている。
録している磁気記録媒体に対して相対的に移動し、磁気
記録媒体から受ける磁場の大きさを上述の磁気抵抗効果
によって検出するものであり、本実施の形態の磁気抵抗
効果薄膜からなる磁気抵抗効果素子をヘッドの先端部に
有すると共に、当該磁気抵抗効果素子に電流を流す通電
手段を構成するシグナルリード１１・１１及び導電ライ
ン（図示せず）と、磁気記録媒体の磁場の大きさに対応
して変化する素子の電気抵抗を検出する検出手段（図示
せず）とを備えている。また、上記磁気抵抗効果素子は
絶縁層（図示せず）を介して、上部シールド層１２と下
部シールド層１３に挟まれた構造となっている。
【００９３】〔実施の形態２〕本発明の実施の形態２に
ついて図２、図１４、および図１５に基づいて説明すれ
ば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実
施の形態の図面に示した部材と同一の部材には同一の符
号を付記し、その説明を省略する。
ついて図２、図１４、および図１５に基づいて説明すれ
ば、以下の通りである。なお、説明の便宜上、前記の実
施の形態の図面に示した部材と同一の部材には同一の符
号を付記し、その説明を省略する。
【００９４】本実施の形態にかかる磁気抵抗効果素子
は、実施の形態１の構成に加えて最上層に酸化防止膜６
を設けた構成である。即ち、図２に示すように、基板１
上に、非磁性酸化物層５と、固定磁化層４と、非磁性層
３と、自由磁化層２と、酸化防止膜６とが順次積層され
た構成である。
は、実施の形態１の構成に加えて最上層に酸化防止膜６
を設けた構成である。即ち、図２に示すように、基板１
上に、非磁性酸化物層５と、固定磁化層４と、非磁性層
３と、自由磁化層２と、酸化防止膜６とが順次積層され
た構成である。
【００９５】酸化防止膜６は非磁性の金属からなり、自
由磁化層２の表面酸化を防止するためのものである。酸
化防止膜６としては、Ｃｕなどの非磁性金属を用いるこ
とができる。
由磁化層２の表面酸化を防止するためのものである。酸
化防止膜６としては、Ｃｕなどの非磁性金属を用いるこ
とができる。
【００９６】以下に、上記磁気抵抗効果素子のサンプル
を示す。サンプル＃２は、基板１上に、非磁性のＣｏ酸
化物からなる膜厚２００Åの非磁性酸化物層５と、膜厚
２０ÅのＣｏからなる固定磁化層４と、膜厚２６ÅのＣ
ｕからなる非磁性層３と、膜厚２０ÅのＣｏからなる自
由磁化層２と、膜厚２０ÅのＣｕからなる酸化防止膜６
とを積層して作成した。各層の薄膜の形成条件はサンプ
ル＃１の場合と同じである。
を示す。サンプル＃２は、基板１上に、非磁性のＣｏ酸
化物からなる膜厚２００Åの非磁性酸化物層５と、膜厚
２０ÅのＣｏからなる固定磁化層４と、膜厚２６ÅのＣ
ｕからなる非磁性層３と、膜厚２０ÅのＣｏからなる自
由磁化層２と、膜厚２０ÅのＣｕからなる酸化防止膜６
とを積層して作成した。各層の薄膜の形成条件はサンプ
ル＃１の場合と同じである。
【００９７】図１４に、サンプル＃２の抵抗変化曲線を
示す。また、表２に、図１４に基づくサンプル＃２の抵
抗変化率（％）、抵抗変化の磁界感度（相対値）、およ
び反転磁界（Ｏｅ）の測定結果を示す。なお、表２に
は、比較のために同様の材料を用いて層構造を変えて作
成した比較サンプル＃５の特性も示している。また、同
表では抵抗変化の磁界感度を比較サンプル＃５の感度を
１として相対値で示している。また、上記比較サンプル
＃５の抵抗変化曲線を図１５に示す。
示す。また、表２に、図１４に基づくサンプル＃２の抵
抗変化率（％）、抵抗変化の磁界感度（相対値）、およ
び反転磁界（Ｏｅ）の測定結果を示す。なお、表２に
は、比較のために同様の材料を用いて層構造を変えて作
成した比較サンプル＃５の特性も示している。また、同
表では抵抗変化の磁界感度を比較サンプル＃５の感度を
１として相対値で示している。また、上記比較サンプル
＃５の抵抗変化曲線を図１５に示す。
【００９８】上記比較サンプル＃５は、サンプル＃２の
非磁性のＣｏ酸化膜の代わりに、保磁力の大きな強磁性
体のＣｏ酸化膜（比較サンプル＃３・＃４に用いたもの
と同じ）を用いて固定磁化層の磁化を固定する構成であ
る。
非磁性のＣｏ酸化膜の代わりに、保磁力の大きな強磁性
体のＣｏ酸化膜（比較サンプル＃３・＃４に用いたもの
と同じ）を用いて固定磁化層の磁化を固定する構成であ
る。
【００９９】
【表２】
【０１００】表２に示すように、サンプル＃２は、抵抗
変化率、磁界感度、および反転磁界のすべてについて比
較サンプル＃５よりも良好な結果が得られた。また、実
施の形態１のサンプル＃１と比較して、抵抗変化率が大
きく増加した。なお、磁界感度については、ＮｉＦｅの
方がＣｏよりも軟磁気特性が高いのでサンプル＃１の方
が感度が良い。
変化率、磁界感度、および反転磁界のすべてについて比
較サンプル＃５よりも良好な結果が得られた。また、実
施の形態１のサンプル＃１と比較して、抵抗変化率が大
きく増加した。なお、磁界感度については、ＮｉＦｅの
方がＣｏよりも軟磁気特性が高いのでサンプル＃１の方
が感度が良い。
【０１０１】以上のように、本実施の形態の磁気抵抗効
果素子は、実施の形態１と同様に、固定磁化層４に接し
て非磁性酸化物層５が設けられているので、実施の形態
１と同様に、高い抵抗変化率を得ることが可能となる。
果素子は、実施の形態１と同様に、固定磁化層４に接し
て非磁性酸化物層５が設けられているので、実施の形態
１と同様に、高い抵抗変化率を得ることが可能となる。
【０１０２】また、非磁性酸化物層５によって固定磁化
層４の磁化が固定され、固定磁化層４が高保磁力となる
一方、酸化防止膜６によって酸化が防止された自由磁化
層２は保磁力が大きくならないので、固定磁化層４と自
由磁化層２との保磁力の差を大きくすることができる。
したがって、より安定した特性の磁気抵抗効果素子を得
ることができる。
層４の磁化が固定され、固定磁化層４が高保磁力となる
一方、酸化防止膜６によって酸化が防止された自由磁化
層２は保磁力が大きくならないので、固定磁化層４と自
由磁化層２との保磁力の差を大きくすることができる。
したがって、より安定した特性の磁気抵抗効果素子を得
ることができる。
【０１０３】ここで、酸化防止膜６を形成しない場合、
自由磁化層２上に自然酸化膜が形成され、自由磁化層２
が高保磁力膜となってしまう。例えば、ガラス基板上に
Ｃｕ（２４．６Å）／Ｃｏ（４３．５Å）膜を積層し、
Ｃｏを自然酸化させたときの保磁力は３１．３Ｏｅであ
った。一方、ガラス基板上にＣｕ（２４．６Å）／Ｃｏ
（４３．５Å）／Ｃｕ（２０Å）膜を積層したときの保
磁力は１１．５Ｏｅであった。このように自由磁化層２
が高保磁力化されると、固定磁化層４と自由磁化層２と
の保磁力の差が小さくなるため、安定した特性の磁気抵
抗効果素子を得ることができない。
自由磁化層２上に自然酸化膜が形成され、自由磁化層２
が高保磁力膜となってしまう。例えば、ガラス基板上に
Ｃｕ（２４．６Å）／Ｃｏ（４３．５Å）膜を積層し、
Ｃｏを自然酸化させたときの保磁力は３１．３Ｏｅであ
った。一方、ガラス基板上にＣｕ（２４．６Å）／Ｃｏ
（４３．５Å）／Ｃｕ（２０Å）膜を積層したときの保
磁力は１１．５Ｏｅであった。このように自由磁化層２
が高保磁力化されると、固定磁化層４と自由磁化層２と
の保磁力の差が小さくなるため、安定した特性の磁気抵
抗効果素子を得ることができない。
【０１０４】なお、実施の形態１および２では、非磁性
酸化物層５としてＣｏ酸化物を用いたが、これに限られ
ることはない。即ち、ＮｉやＦｅもＣｏと同じ強磁性体
であるので、これらの酸化物を作成した場合にもＣｏ酸
化物と同様の特性を示すものと考えられる。
酸化物層５としてＣｏ酸化物を用いたが、これに限られ
ることはない。即ち、ＮｉやＦｅもＣｏと同じ強磁性体
であるので、これらの酸化物を作成した場合にもＣｏ酸
化物と同様の特性を示すものと考えられる。
【０１０５】また、実施の形態１および２では、Ｃｏ酸
化膜／Ｃｏ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ構造やＣｏ酸化膜／Ｃｏ／
Ｃｕ／Ｃｏ／Ｃｕ構造のサンドイッチ膜を用いたが、固
定磁化層４と自由磁化層２の静磁的な結合の減少によっ
て磁界感度が高くなり、固定磁化層４の保磁力は非磁性
酸化物層５と固定磁化層４の積層膜の構造と成膜条件で
決定されるため、他の構造のサンドイッチ膜においても
同様の効果が得られる。即ち、固定磁化層４の磁化を固
定するために固定磁化層４と同じ材料を非磁性になるま
で酸化し固定磁化層４との積層膜の保磁力が２５０Ｏｅ
以上になるように固定磁化層４に隣接して積層すること
によって、磁界感度と反転磁界の高いサンドイッチ膜を
得ることができる。
化膜／Ｃｏ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ構造やＣｏ酸化膜／Ｃｏ／
Ｃｕ／Ｃｏ／Ｃｕ構造のサンドイッチ膜を用いたが、固
定磁化層４と自由磁化層２の静磁的な結合の減少によっ
て磁界感度が高くなり、固定磁化層４の保磁力は非磁性
酸化物層５と固定磁化層４の積層膜の構造と成膜条件で
決定されるため、他の構造のサンドイッチ膜においても
同様の効果が得られる。即ち、固定磁化層４の磁化を固
定するために固定磁化層４と同じ材料を非磁性になるま
で酸化し固定磁化層４との積層膜の保磁力が２５０Ｏｅ
以上になるように固定磁化層４に隣接して積層すること
によって、磁界感度と反転磁界の高いサンドイッチ膜を
得ることができる。
【０１０６】このとき、非磁性酸化物層５と固定磁化層
４とは同じ材料でなくともよいが、両者を異なる材料と
した場合には成膜装置内に各々のスパッタターゲットを
入れる必要があるため、同じ材料の方が好ましい。
４とは同じ材料でなくともよいが、両者を異なる材料と
した場合には成膜装置内に各々のスパッタターゲットを
入れる必要があるため、同じ材料の方が好ましい。
【０１０７】また、上記実施の形態では非磁性酸化物層
５を基板側に設ける構成としたが、基板／自由磁化層／
非磁性層／固定磁化層／非磁性酸化物層と積層して磁気
抵抗効果素子を形成してもよい。
５を基板側に設ける構成としたが、基板／自由磁化層／
非磁性層／固定磁化層／非磁性酸化物層と積層して磁気
抵抗効果素子を形成してもよい。
【０１０８】また、上記実施の形態における基板１はガ
ラス基板あるいはＳｉ基板を用いているが、アルミナ基
板、セラミック基板、あるいはフェライト基板などの基
板を用いても上記と同様の効果が得られることは言うま
でもない。
ラス基板あるいはＳｉ基板を用いているが、アルミナ基
板、セラミック基板、あるいはフェライト基板などの基
板を用いても上記と同様の効果が得られることは言うま
でもない。
【０１０９】
【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１に記載
の磁気抵抗効果素子は、磁気抵抗効果薄膜における第２
の磁性層に接して非磁性酸化物層が設けられる構成であ
る。
の磁気抵抗効果素子は、磁気抵抗効果薄膜における第２
の磁性層に接して非磁性酸化物層が設けられる構成であ
る。
【０１１０】これにより、非磁性酸化物層と第２の磁性
層との積層膜の保磁力を大きくすることができるので、
磁気抵抗効果の反転磁界を高くして外部磁界に安定な磁
気抵抗効果素子を得ることができる。さらに、第１の磁
性層の磁化反転が起こりやすくなるので、抵抗変化の磁
界感度を向上させることが可能となるという効果を奏す
る。
層との積層膜の保磁力を大きくすることができるので、
磁気抵抗効果の反転磁界を高くして外部磁界に安定な磁
気抵抗効果素子を得ることができる。さらに、第１の磁
性層の磁化反転が起こりやすくなるので、抵抗変化の磁
界感度を向上させることが可能となるという効果を奏す
る。
【０１１１】請求項２に記載の磁気抵抗効果素子は、請
求項１に記載の構成に加えて、上記非磁性酸化物層が上
記第２の磁性層と同じ材料を酸化させることによって形
成される構成である。
求項１に記載の構成に加えて、上記非磁性酸化物層が上
記第２の磁性層と同じ材料を酸化させることによって形
成される構成である。
【０１１２】これにより、非磁性酸化物層を形成する場
合に、第２の磁性層を形成するために用いる材料を共有
することができるので、非磁性酸化物層を設けることに
よるコストアップを防ぐとともに膜形成時間の増加を防
止することが可能となるという効果を奏する。
合に、第２の磁性層を形成するために用いる材料を共有
することができるので、非磁性酸化物層を設けることに
よるコストアップを防ぐとともに膜形成時間の増加を防
止することが可能となるという効果を奏する。
【０１１３】請求項３に記載の磁気抵抗効果素子は、請
求項１、又は２に記載の構成に加えて、上記非磁性酸化
物層、第２の磁性層、非磁性層、および第１の磁性層が
基板上にこの順で積層される構成である。
求項１、又は２に記載の構成に加えて、上記非磁性酸化
物層、第２の磁性層、非磁性層、および第１の磁性層が
基板上にこの順で積層される構成である。
【０１１４】これにより、ＦｅやＮｉＦｅなどの比抵抗
の低い材料を用いて下地層を形成する必要がないので、
抵抗変化率の高い磁気抵抗効果素子を提供することが可
能となるという効果を奏する。
の低い材料を用いて下地層を形成する必要がないので、
抵抗変化率の高い磁気抵抗効果素子を提供することが可
能となるという効果を奏する。
【０１１５】請求項４に記載の磁気抵抗効果素子は、請
求項３に記載の構成に加えて、上記第１の磁性層上に、
第１の磁性層の酸化を防止するための酸化防止膜が設け
られる構成である。
求項３に記載の構成に加えて、上記第１の磁性層上に、
第１の磁性層の酸化を防止するための酸化防止膜が設け
られる構成である。
【０１１６】これにより、２つの磁性間の保磁力の差が
小さくなるのが防止されるので、安定した特性の磁気抵
抗効果素子を提供することが可能となるという効果を奏
する。
小さくなるのが防止されるので、安定した特性の磁気抵
抗効果素子を提供することが可能となるという効果を奏
する。
【０１１７】請求項５に記載の磁気抵抗効果素子は、請
求項１ないし４のいずれかに記載の構成に加えて、上記
第２の磁性層がＣｏからなる構成である。請求項６に記
載の磁気抵抗効果素子は、請求項１ないし５のいずれか
に記載の構成に加えて、上記第１の磁性層がＣｏあるい
はＮｉＦｅからなることを特徴としている。これによ
り、ＣｏやＮｉＦｅは入手しやすいので、低コストで磁
気抵抗効果素子を作成することが可能となるという効果
を奏する。
求項１ないし４のいずれかに記載の構成に加えて、上記
第２の磁性層がＣｏからなる構成である。請求項６に記
載の磁気抵抗効果素子は、請求項１ないし５のいずれか
に記載の構成に加えて、上記第１の磁性層がＣｏあるい
はＮｉＦｅからなることを特徴としている。これによ
り、ＣｏやＮｉＦｅは入手しやすいので、低コストで磁
気抵抗効果素子を作成することが可能となるという効果
を奏する。
【０１１８】請求項７に記載の磁気抵抗効果素子は、請
求項１ないし６のいずれかに記載の構成に加えて、上記
非磁性酸化物層が非磁性のＣｏの酸化物からなる構成で
ある。これにより、Ｃｏの酸化物はその比抵抗が高いの
で、膜全体の抵抗値を下げることなく大きな抵抗変化量
を得ることができるという効果を奏する。
求項１ないし６のいずれかに記載の構成に加えて、上記
非磁性酸化物層が非磁性のＣｏの酸化物からなる構成で
ある。これにより、Ｃｏの酸化物はその比抵抗が高いの
で、膜全体の抵抗値を下げることなく大きな抵抗変化量
を得ることができるという効果を奏する。
【０１１９】請求項８に記載の磁気抵抗効果素子は、請
求項１ないし７のいずれかに記載の構成に加えて、上記
非磁性酸化物層が、酸素濃度を増加させて酸化物が非磁
性となる第１の酸素濃度と、該第１の酸素濃度よりもさ
らに酸素濃度を増加させて上記非磁性酸化物層と上記第
２の磁性層との積層膜の保磁力がほぼ一定値に収束する
前の第２の酸素濃度との間の酸素濃度を有する構成であ
る。
求項１ないし７のいずれかに記載の構成に加えて、上記
非磁性酸化物層が、酸素濃度を増加させて酸化物が非磁
性となる第１の酸素濃度と、該第１の酸素濃度よりもさ
らに酸素濃度を増加させて上記非磁性酸化物層と上記第
２の磁性層との積層膜の保磁力がほぼ一定値に収束する
前の第２の酸素濃度との間の酸素濃度を有する構成であ
る。
【０１２０】これにより、上記第２の磁性層との積層膜
の保磁力が高い値で安定するため、請求項１ないし７に
記載の磁気抵抗効果素子を容易に作成することができる
という効果を奏する。
の保磁力が高い値で安定するため、請求項１ないし７に
記載の磁気抵抗効果素子を容易に作成することができる
という効果を奏する。
【０１２１】請求項９に記載の磁気抵抗効果素子は、請
求項１ないし８のいずれかに記載の構成に加えて、上記
非磁性酸化物層と上記第２の磁性層とを積層したときの
積層膜の保磁力が２５０Ｏｅ以上である構成である。
求項１ないし８のいずれかに記載の構成に加えて、上記
非磁性酸化物層と上記第２の磁性層とを積層したときの
積層膜の保磁力が２５０Ｏｅ以上である構成である。
【０１２２】これにより、積層膜の保磁力が２５０Ｏｅ
以上であるので第２の磁性層の反転磁界が高くなり、磁
気抵抗効果素子を磁気ヘッドや磁気センサなどに適用し
た場合でも実用的なデバイスを作成することができると
いう効果を奏する。
以上であるので第２の磁性層の反転磁界が高くなり、磁
気抵抗効果素子を磁気ヘッドや磁気センサなどに適用し
た場合でも実用的なデバイスを作成することができると
いう効果を奏する。
【０１２３】請求項１０に記載の磁気ヘッドは、請求項
１ないし９のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子と、磁
気抵抗効果素子に電流を流す通電手段と、磁気記録媒体
に記録された磁気的な情報に応じた磁場の大きさに対応
して変化する該磁気抵抗効果素子の電気抵抗を検出する
検出手段とを備えている構成である。これにより、情報
読み出し性能の向上を図ることができ、高密度記録が行
われた磁気記録媒体の再生が可能となるという効果を奏
する。
１ないし９のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子と、磁
気抵抗効果素子に電流を流す通電手段と、磁気記録媒体
に記録された磁気的な情報に応じた磁場の大きさに対応
して変化する該磁気抵抗効果素子の電気抵抗を検出する
検出手段とを備えている構成である。これにより、情報
読み出し性能の向上を図ることができ、高密度記録が行
われた磁気記録媒体の再生が可能となるという効果を奏
する。
【０１２４】請求項１１に記載の磁気抵抗効果素子の製
造方法は、非磁性酸化物層を、酸化物が非磁性になる第
１の酸素分圧と、上記非磁性酸化物層と第２の磁性層と
の積層膜の保磁力がほぼ一定値に収束する前の第２の酸
素分圧との間の酸素分圧を用いて、反応性スパッタ法に
て形成する方法である。
造方法は、非磁性酸化物層を、酸化物が非磁性になる第
１の酸素分圧と、上記非磁性酸化物層と第２の磁性層と
の積層膜の保磁力がほぼ一定値に収束する前の第２の酸
素分圧との間の酸素分圧を用いて、反応性スパッタ法に
て形成する方法である。
【０１２５】これにより、スパッタ条件をコントロール
して非磁性酸化物層を形成するので、その磁気特性を容
易に制御することができる。したがって、請求項１に記
載の磁気抵抗効果素子を容易に作成することができると
いう効果を奏する。
して非磁性酸化物層を形成するので、その磁気特性を容
易に制御することができる。したがって、請求項１に記
載の磁気抵抗効果素子を容易に作成することができると
いう効果を奏する。
【０１２６】請求項１２に記載の磁気抵抗効果素子の製
造方法は、請求項１１に記載の方法に加えて、上記非磁
性酸化物層および第２の磁性層を、上記非磁性酸化物層
と第２の磁性層とを積層したときの積層膜の保磁力が２
５０Ｏｅ以上となるスパッタ条件を用いて形成する方法
である。
造方法は、請求項１１に記載の方法に加えて、上記非磁
性酸化物層および第２の磁性層を、上記非磁性酸化物層
と第２の磁性層とを積層したときの積層膜の保磁力が２
５０Ｏｅ以上となるスパッタ条件を用いて形成する方法
である。
【０１２７】これにより、磁気抵抗効果素子を反応性ス
パッタ法で作成する際、積層膜の保磁力が２５０Ｏｅ以
上となるようにすることで、簡単に非磁性酸化物層を得
ることができるという効果を奏する。
パッタ法で作成する際、積層膜の保磁力が２５０Ｏｅ以
上となるようにすることで、簡単に非磁性酸化物層を得
ることができるという効果を奏する。
【図１】本発明の実施の形態１にかかる磁気抵抗効果素
子の膜構造を示す構成図である。
子の膜構造を示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態２にかかる磁気抵抗効果素
子の膜構造を示す構成図である。
子の膜構造を示す構成図である。
【図３】総ガス圧が３ｍＴｏｒｒの場合の、酸素分圧に
対するＣｏ酸化膜の保磁力および磁化の変化を示すグラ
フである。
対するＣｏ酸化膜の保磁力および磁化の変化を示すグラ
フである。
【図４】総ガス圧が５ｍＴｏｒｒの場合の、酸素分圧に
対するＣｏ酸化膜の保磁力および磁化の変化を示すグラ
フである。
対するＣｏ酸化膜の保磁力および磁化の変化を示すグラ
フである。
【図５】実施の形態１にかかる磁気抵抗効果素子の磁界
感度の酸素分圧依存性を示すグラフである。
感度の酸素分圧依存性を示すグラフである。
【図６】上記磁気抵抗効果素子の反転磁界の酸素分圧依
存性を示すグラフである。
存性を示すグラフである。
【図７】Ｃｏ酸化膜／Ｃｏ積層膜のＣｏのＭｓ・ｔと磁
界感度の相関関係を示すグラフである。
界感度の相関関係を示すグラフである。
【図８】Ｃｏ酸化膜／Ｃｏ積層膜の保磁力の酸素分圧依
存性を示すグラフである。
存性を示すグラフである。
【図９】サンプル＃１の磁気抵抗効果素子の抵抗変化曲
線を示すグラフである。
線を示すグラフである。
【図１０】比較サンプル＃１の磁気抵抗効果素子の抵抗
変化曲線を示すグラフである。
変化曲線を示すグラフである。
【図１１】比較サンプル＃２の磁気抵抗効果素子の抵抗
変化曲線を示すグラフである。
変化曲線を示すグラフである。
【図１２】比較サンプル＃３の磁気抵抗効果素子の抵抗
変化曲線を示すグラフである。
変化曲線を示すグラフである。
【図１３】比較サンプル＃４の磁気抵抗効果素子の抵抗
変化曲線を示すグラフである。
変化曲線を示すグラフである。
【図１４】サンプル＃２の磁気抵抗効果素子の抵抗変化
曲線を示すグラフである。
曲線を示すグラフである。
【図１５】比較サンプル＃５の磁気抵抗効果素子の抵抗
変化曲線を示すグラフである。
変化曲線を示すグラフである。
【図１６】実施の形態１の磁気抵抗効果素子が適用され
た磁気ヘッドの構成を示す斜視図である。
た磁気ヘッドの構成を示す斜視図である。
１ 基板 ２ 自由磁化層（第１の磁性層） ３ 非磁性層 ４ 固定磁化層（第２の磁性層） ５ 非磁性酸化物層 ６ 酸化防止膜 １１ シグナルリード（通電手段） １４ 磁気ヘッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤田 昇 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 吉良 徹 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 釆山 和弘 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内
Claims (12)
- 【請求項１】外部磁界に応じて磁化方向が回転する第１
の磁性層と、非磁性層と、磁化方向が一方向に固定され
る第２の磁性層とがこの順に配置され、第１の磁性層と
第２の磁性層との磁化の向きのなす角によって磁気抵抗
効果をもつ磁気抵抗効果薄膜を備えた磁気抵抗効果素子
において、 上記磁気抵抗効果薄膜における第２の磁性層に接して非
磁性酸化物層が設けられることを特徴とする磁気抵抗効
果素子。 - 【請求項２】上記非磁性酸化物層は、上記第２の磁性層
と同じ材料を酸化させることによって形成されることを
特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項３】上記非磁性酸化物層、第２の磁性層、非磁
性層、および第１の磁性層は、基板上にこの順で積層さ
れることを特徴とする請求項１、又は２に記載の磁気抵
抗効果素子。 - 【請求項４】上記第１の磁性層上に、第１の磁性層の酸
化を防止するための酸化防止膜が設けられることを特徴
とする請求項３に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項５】上記第２の磁性層は、Ｃｏからなることを
特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気抵
抗効果素子。 - 【請求項６】上記第１の磁性層は、ＣｏあるいはＮｉＦ
ｅからなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれ
かに記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項７】上記非磁性酸化物層は、非磁性のＣｏの酸
化物からなることを特徴とする請求項１ないし６のいず
れかに記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項８】上記非磁性酸化物層は、酸素濃度を増加さ
せて酸化物が非磁性となる第１の酸素濃度と、該第１の
酸素濃度よりもさらに酸素濃度を増加させて上記非磁性
酸化物層と上記第２の磁性層との積層膜の保磁力がほぼ
一定値に収束する前の第２の酸素濃度との間の酸素濃度
を有することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか
に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項９】上記非磁性酸化物層と上記第２の磁性層と
を積層したときの積層膜の保磁力が２５０Ｏｅ以上であ
ることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載
の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項１０】請求項１ないし９のいずれかに記載の磁
気抵抗効果素子と、 磁気抵抗効果素子に電流を流す通電手段と、 磁気記録媒体に記録された磁気的な情報に応じた磁場の
大きさに対応して変化する該磁気抵抗効果素子の電気抵
抗を検出する検出手段とを備えることを特徴とする磁気
ヘッド。 - 【請求項１１】外部磁界に応じて磁化方向が回転する第
１の磁性層と、非磁性層と、磁化方向が一方向に固定さ
れる第２の磁性層とがこの順に配置され、第１の磁性層
と第２の磁性層との磁化の向きのなす角によって磁気抵
抗効果をもつ磁気抵抗効果薄膜を備え、磁気抵抗効果薄
膜における第２の磁性層に接して非磁性酸化物層が設け
られる磁気抵抗効果素子の製造方法において、 非磁性酸化物層を、酸化物が非磁性になる第１の酸素分
圧と、上記非磁性酸化物層と第２の磁性層との積層膜の
保磁力がほぼ一定値に収束する前の第２の酸素分圧との
間の酸素分圧を用いて、反応性スパッタ法にて形成する
ことを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項１２】上記非磁性酸化物層および第２の磁性層
を、上記非磁性酸化物層と第２の磁性層とを積層したと
きの積層膜の保磁力が２５０Ｏｅ以上となるスパッタ条
件を用いて形成することを特徴とする請求項１１に記載
の磁気抵抗効果素子の製造方法。
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