JPH1126231A

JPH1126231A - 交換結合膜およびその製造方法並びにそれを用いた磁気抵抗効果素子

Info

Publication number: JPH1126231A
Application number: JP9177312A
Authority: JP
Inventors: Keiya Nakabayashi; 敬哉中林; Masaji Doujima; 正司道嶋; Haruhiko Deguchi; 治彦出口; Tomohisa Komoda; 智久薦田; Toru Kira; 徹吉良
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-07-02
Filing date: 1997-07-02
Publication date: 1999-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】交換結合磁界が大きく、耐食性、熱安定性お
よび熱処理に対する安定性に優れた交換結合膜を提供す
る。【解決手段】強磁性層１３と、この強磁性層１３に隣
接して形成された反強磁性層１４とを備えている交換結
合膜において、この強磁性層１３が、（１１１）面配向
した面心立方構造を有する強磁性体からなり、上記反強
磁性層がＭｎＲｕ合金からなる。強磁性層１３における
反強磁性層１４との界面が格子の最密面となっているの
で、交換結合にかかる磁気モーメントが多くなり、交換
結合磁界が高くなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録用再生ヘ
ッドあるいは磁気センサ等に使用される磁気抵抗効果素
子に用いられる、強磁性層と反強磁性層とを積層した構
造の交換結合膜およびその製造方法並びにそれを用いた
磁気抵抗効果素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置等の磁気記録装置にお
いては、媒体の記録密度の向上に伴い、磁気ヘッドの高
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
が求められている。

【０００３】また、再生ヘッドでは、従来の誘導型ヘッ
ドに代えて磁気抵抗効果を利用したいわゆるＭＲ（magn
etoresistive 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。これは、媒体の小型化に伴い、
再生ヘッドと媒体との相対速度が低下するという問題に
対処するためである。

【０００４】このようなＭＲヘッドに用いられる、磁気
抵抗効果を示す磁気抵抗効果素子の材料としては、従来
より、ＮｉＦｅ合金やＮｉＣｏ合金からなる磁性体薄膜
が知られている。これらの薄膜の抵抗変化率はＮｉＦｅ
合金で２〜３％程度、ＮｉＣｏ合金では最大６％程度で
ある。このような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体の磁
化方向とのなす角度に依存しており、異方性磁気抵抗効
果（ＡＭＲ：anisotropic magnetoresistive effect)と
呼ばれている。

【０００５】これに対して、近年、磁性体薄膜と非磁性
薄膜とを交互に積層した人工格子多層膜において、ＡＭ
Ｒによって得られる抵抗変化率より一桁以上大きな抵抗
変化率が得られることが報告され、注目されている。こ
の人工格子多層膜における磁気抵抗効果は、従来のＡＭ
Ｒとは発現機構が異なる。この人工格子多層膜では、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
行の場合と平行の場合と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のである。この人工格子多層
膜では、磁性層間の磁化が反平行の場合、伝導電子の散
乱は大きく、抵抗値は高くなる。一方、磁性層間の磁化
が平行のとき、散乱が減少し、抵抗値は小さくなる。

【０００６】このような人工格子多層膜の磁気抵抗効果
は、抵抗変化率の値がＡＭＲに比較して非常に大きいた
め、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ：giant magnetoresisti
ve effect)と呼ばれている。また、ＧＭＲを発現する膜
はＧＭＲ膜と呼ばれている。このようなＧＭＲ膜のう
ち、現在最大の磁気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。

【０００７】しかしながら、このＣｏ／Ｃｕ多層膜のよ
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、無磁界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
が非常に強くなっている。従って、この交換相互作用を
断ち切り、磁化の平行状態を実現するためには、数１０
０〜数ＫＯｅの外部磁界が必要となる。このため、微弱
な磁界に対する感度が小さくなってしまうので、この人
工格子多層膜からなるＧＭＲ膜を磁気記録再生ヘッドに
適用するには不充分である。

【０００８】そこで、ＧＭＲ膜の磁界感度を向上させる
ために、人工格子多層膜の他に、スピンバルブ構造の人
工格子膜（以下、スピンバルブ膜とする）からなるＧＭ
Ｒ膜が考案され、注目されている。図１０は、このスピ
ンバルブ膜の構成の概略を示す説明図である。この図に
示すように、このスピンバルブ膜は、非磁性層３２を介
して、強磁性体からなる自由磁化層３１と固定磁化層３
３とが配置された構成を有している。また、この図中
で、自由磁化層３１と固定磁化層３３とに描かれた矢印
は、それぞれの磁化層３１・３３の磁化方向を表してい
る。

【０００９】また、この固定磁化層３３には、隣接し
て、反強磁性体からなる反強磁性層３４が配置されてい
る。この反強磁性層３４により、固定磁化層３３に交換
相互作用による交換バイアスが印加され、外部磁界がス
ピンバルブ膜の動作磁界範囲内である場合には、固定磁
化層３３の磁化は一方向に固定される。

【００１０】また、自由磁化層３１は、外部磁界が無い
場合には、その磁化が固定磁化層３３の磁化の向きに対
して９０°の方向を向くように作成される。そして、こ
の自由磁化層３１の磁化方向は、外部磁界に応じて変化
することができる。

【００１１】従って、外部磁界を固定磁化層３３の磁化
の方向に印加した場合には、これら２つの磁化層３１・
３３の磁化は平行となる。また、外部磁界を固定磁化層
３３の磁化と逆方向に印加した場合には、２つの磁化層
３１・３３の磁化は反平行となる。これにより、スピン
バルブ膜によって、これら２つの磁化層３１・３３の磁
化のなす角の余弦に依存した磁気抵抗効果を得ることが
できる。

【００１２】スピンバルブ膜においては、２つの磁化層
３１・３３は反強磁性結合していない。従って、磁化層
３１・３３を厚くすることが可能であり、ＮｉＦｅ合金
等のソフト性の高い材料をこれら磁化層３１・３３に用
いることで感度の向上を図ることができるので、スピン
バルブ膜の構造は最も実用的な構造といえる。

【００１３】このスピンバルブ膜において、反強磁性層
３４と固定磁化層３３とを有し、反強磁性体と強磁性体
との交換結合を利用して、固定磁化層３３の磁化を一方
向に固定する積層膜を交換結合膜という。

【００１４】このような交換結合膜における反強磁性層
について、様々な反強磁性材料を用いた報告がなされて
いる。例えば、「“Exchange-Coupled Ni-Fe/Fe-Mn, Ni
-Fe/Ni-Mn and NiO/Ni-Fe Films for Stabilization of
Magnetoresistive Sensors,”IEEE Trans. Magn., Vo
l. 31. No.6 (1995) 2585-2590,」に開示されているよ
うに、反強磁性層にＦｅＭｎ合金やＮｉＯを用いる例
が、従来よりよく知られている。

【００１５】また、これらＦｅＭｎ合金やＮｉＯ以外に
も、Ｍｎに第２元素を添加することによって、熱安定性
や耐食性に優れた交換結合膜を得るための検討が行われ
ている。例えば、「特開平６−３１４６１７号公報」に
は、反強磁性材料として、ＭｎにＣｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｒ
ｅ，Ａｇ，Ａｕ，Ｏｓ，Ｉｒを２５〜７６原子％、ある
いはＰｄ，Ｐｔを２５〜６０原子％または６５〜７６原
子％添加したものを用いることによって、反強磁性層の
耐食性と熱的安定性を向上させ、これを強磁性層と積層
することによって交換結合膜を形成する例が開示されて
いる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
に、図１０に示したスピンバルブ膜は、外部磁界に応じ
て磁化方向が回転する自由磁化層３１と、非磁性層３２
と、固定磁化層３３とがこの順に配置されている。そし
て、２つの磁化層３１・３３の磁化方向の向きのなす角
度の余弦に依存した磁気抵抗効果が生じる。このとき、
自由磁化層３１と固定磁化層３３との保磁力等の磁気特
性が同様のものであると、外部磁界によって自由磁化層
３１と固定磁化層３３との磁化が同様に回転してしま
う。このため、これら２つの磁化層３１・３３の磁化の
向きが常に同方向となり、磁気抵抗効果が得られなくな
る。

【００１７】そこで、スピンバルブ膜では、固定磁化層
３３に隣接して反強磁性層３４を配置することによって
交換結合膜を形成し、反強磁性体と強磁性体との交換結
合を利用して、片側の固定磁化層３３の磁化を一方向に
固定している。これにより、外部磁界中で、固定磁化層
３３の磁化と反強磁性層３４の磁化とが異なる方向を向
くようにすることができ、磁気抵抗効果を得ることがで
きる。従って、交換結合膜における固定磁化層３３と反
強磁性層３４との間の交換結合磁界が小さいと、外乱磁
界によって容易に固定磁化層３３の磁化が回転してしま
い、スピンバルブ膜に適用した場合、信号磁界からの出
力を安定して再生できなくなる。

【００１８】反強磁性層にＦｅＭｎ合金を用いた上記の
交換結合膜では、比較的大きな交換結合磁界を得ること
ができ、この交換結合膜をスピンバルブ膜に適用するこ
とで磁気抵抗効果を得ることができる。しかしながら、
ＦｅＭｎ合金は耐食性に問題がある。さらに、ＦｅＭｎ
合金を用いた交換結合膜では、交換結合磁界が温度の上
昇とともに減少して約１５０℃で消失してしまう。こ
の、交換結合磁界が消失する温度を、ブロッキング温度
（Ｔｂ）という。このＦｅＭｎ合金を用いた交換結合膜
では、ブロッキング温度が約１５０℃と低く、さらに、
約１００℃の昇温で交換結合磁界が２５Ｏｅ程度にまで
低下してしまう。このため、この交換結合膜を用いたス
ピンバルブ膜からなる磁気抵抗効果素子には、熱安定性
の点で問題がある。

【００１９】また、上記したＮｉＯは酸化物であるた
め、耐食性は非常に良好である。また、このＮｉＯを反
強磁性層に用いた交換結合膜のブロッキング温度は２０
０℃であり、ＦｅＭｎ合金を用いた交換結合膜よりも高
い。しかしながら、ＮｉＯを反強磁性層に用いた交換結
合膜は、ＦｅＭｎ合金を用いたものに比べ交換結合磁界
が小さいといった問題がある。さらに、ブロッキング温
度は２００℃であるが、室温で得られる交換結合磁界が
低いので、約１００℃での交換結合磁界はＦｅＭｎ合金
を用いたものと同程度（約２５Ｏｅ）である。このよう
に、この交換結合膜を用いたスピンバルブ膜からなる磁
気抵抗効果素子も、熱安定性の点に問題を有する。

【００２０】さらに、ＭｎにＣｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｒｅ，
Ａｇ，Ａｕ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ｐｔ等を添加した反強
磁性体を用いた交換結合膜は、ＦｅＭｎ合金を用いた交
換結合膜より耐食性は向上するが、第２元素として何れ
を添加しても、最大で約２０Ｏｅ程度の交換結合磁界し
か得られない。この程度の交換結合磁界では、外乱磁界
によって固定磁化層の磁化が容易に回転してしまう。従
って、これらの反強磁性体を用いた交換結合膜をスピン
バルブ膜に適用しても、信号磁界からの出力を安定して
得ることはできない。

【００２１】このように、ＦｅＭｎ合金やＮｉＯ、或い
はＭｎにＣｕ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ａｇ，Ａｕ，Ｏｓ，
Ｉｒ，Ｐｄ，Ｐｔ等を添加したものを反強磁性材料とし
て用いた交換結合膜は何れも、交換結合磁界の大きさ、
耐食性、および熱安定性（Ｔｂ）の全条件を同時に満足
するものではなく、磁気抵抗効果素子などの磁気デバイ
スに応用した場合、デバイスの信頼性が低下する。

【００２２】また、前記の反強磁性材料を用いて磁気ヘ
ッド等の磁気デバイスを製造する際、通常２５０℃程度
の熱処理プロセスを経ることになる。従って、交換結合
膜は、このような熱処理を行った後でも交換結合磁界が
低下しないことが重要である。

【００２３】本発明は、上記の課題に鑑みなされたもの
で、その目的は、交換結合磁界の大きさ、耐食性、熱安
定性および熱処理に対する安定性の全ての条件を満足す
る交換結合膜の構造、およびその製造方法、並びにそれ
を用いた、安定した出力が得られる信頼性の高い磁気抵
抗効果素子を提供することにある。

【００２４】

【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に記載の交換結合膜は、強磁性
層と、この強磁性層に隣接して形成された反強磁性層と
を備え、これら強磁性層と反強磁性層との交換結合によ
り、この強磁性層に交換結合磁界を与える交換結合膜に
おいて、上記反強磁性層がＭｎＲｕ合金からなると共
に、上記強磁性層が面心立方構造を有する強磁性体から
なり、かつ、（１１１）面配向していることを特徴とし
ている。

【００２５】また、請求項３に記載の交換結合膜の製造
方法は、強磁性層と、この強磁性層に隣接して形成され
た反強磁性層とを備え、これら強磁性層と反強磁性層と
の交換結合により、この強磁性層に交換結合磁界を与え
る交換結合膜の製造方法において、面心立方構造をとる
強磁性体を（１１１）面配向させて上記強磁性層として
成膜し、その後、この強磁性層の上に、ＭｎＲｕ合金か
らなる反強磁性層を成膜することを特徴としている。

【００２６】請求項１に記載の交換結合膜および請求項
３に記載の交換結合膜の製造方法によって製造された交
換結合膜の構成によれば、強磁性層は面心立方構造であ
り、さらに、（１１１）面配向している。面心立方構造
における格子点の最密面は（１１１）面であるため、上
記交換結合膜における強磁性層は、反強磁性層との界面
に最も多くの原子が配されている状態となっている。

【００２７】従って、上記の交換結合膜では、反強磁性
層との交換結合に寄与する強磁性層の磁気モーメントが
多くなっているため、大きな交換結合磁界を得ることが
できる。そして、上記の交換結合膜は、ＭｎＲｕ合金か
らなる反強磁性層を有しているので、従来より大きな交
換結合磁界を発生することが可能であり、耐食性、熱安
定性および熱処理に対する安定性の何れにも優れた交換
結合膜となっている。これにより、上記の交換結合膜
は、磁気抵抗効果素子等の磁気デバイスに良好に応用可
能なものとなっている。

【００２８】また、上記の交換結合膜においては、反強
磁性層をなすＭｎＲｕ合金のＲｕ組成の範囲は、４〜３
６原子％であることが好ましい。これにより、５０Ｏｅ
以上の大きな交換結合磁界を得ることが可能となる。

【００２９】このように、上記の交換結合膜では、大き
な交換結合磁界を得るための反強磁性層をなすＭｎＲｕ
合金におけるＲｕ組成範囲が、非常に広くなっている。
従って、このＭｎＲｕ合金の組成を厳密に調整する必要
がない。これにより、上記の交換結合膜の製造の歩留り
を向上させることができる。また、反強磁性層の成膜の
ために、厳密な組成調整を行うための高価な合金ターゲ
ットを使用する必要がない。従って、製造にかかるコス
トを低く抑えることが可能となる。

【００３０】また、上記の交換結合膜における強磁性層
は、結晶構造が面心立方構造であれば特に限定されない
が、例えば、ＮｉＦｅ合金やＣｏＦｅ合金を用いること
ができる。

【００３１】さらに、上記の製造方法において、下地層
を形成してから、強磁性層を成膜することで、例えばガ
ラス等からなる基板上に成膜する場合にも、面心立方構
造をとる強磁性層の（１１１）面配向性を高めることが
できる。

【００３２】また、本発明の磁気抵抗効果素子は、上記
した本発明の交換結合膜、あるいは本発明の交換結合膜
の製造方法によって製造された交換結合膜を備え、上記
交換結合膜における強磁性層に隣接して金属非磁性層が
形成されると共に、この金属非磁性層に隣接して、磁化
の方向が外部磁界に応じて自由に回転する第２の強磁性
層が形成されており、上記交換結合膜における強磁性層
と上記第２の強磁性層との磁化の向きのなす角度によっ
て、磁気抵抗効果をもつことを特徴としている。

【００３３】上記の構成によれば、上記の磁気抵抗効果
素子は、従来のものより大きな交換結合磁界を発生し、
耐食性、熱安定性および熱処理に対する安定性の何れに
も優れ、かつ、製造コストの低い上記の交換結合膜を備
えている。従って、外乱磁界に安定であり、環境による
磁気特性の経時変化や、温度上昇磁気特性の劣化、ある
いは製造時の熱処理プロセスによる磁気特性の劣化等が
少なく、かつ、製造コストの低い優れた磁気抵抗効果素
子となっている。

【００３４】

【発明の実施の形態】

〔実施の形態１〕本発明の第１の実施の形態について、
図１ないし図８に基づいて説明すれば、以下の通りであ
る。図１は本実施の形態にかかる交換結合膜（以下、本
交換結合膜とする）の構成を示す断面図である。この図
に示すように、本交換結合膜は、ガラスまたはＳｉ等か
らなる基板１１上に、下地層１２、強磁性層１３、Ｍｎ
Ｒｕ合金からなる反強磁性層１４が順次積層された構成
である。

【００３５】強磁性層１３は、面心立方構造（ｆｃｃ構
造；Face-Centered Cubic 構造）をとる強磁性体からな
り、（１１１）面配向されて成膜されている。ｆｃｃ構
造の最密面は（１１１）面であるので、このように（１
１１）面配向とすることで、この強磁性層１３における
隣接する反強磁性層１４との界面は、最も多くの原子が
配列している状態となる。従って、強磁性層１３と反強
磁性層１４との交換結合に寄与する強磁性層１３の磁気
モーメントが多くなるので、本交換結合膜の交換結合磁
界は高くなっている。

【００３６】この強磁性層１３の材料としては、結晶構
造がｆｃｃ構造をとる強磁性体であれば特に限定される
ものではない。例えば、ＮｉＦｅ合金や、ＣｏＦｅ合金
等が用いられる。

【００３７】上記の反強磁性層１４は、ＭｎＲｕ合金か
らなり、隣接する強磁性層１３との間に生じる交換結合
磁界により、強磁性層１３の磁化方向を一方向に固定す
るものである。そして、この反強磁性層１４をなすＭｎ
Ｒｕ合金のＲｕ組成は、磁気抵抗効果素子に適用できる
程度の交換結合磁界を発生するためには、４〜３６原子
％であることが必要であり、より好ましくは、１１〜２
７原子％である。

【００３８】下地層１２は、ｆｃｃ構造をとる強磁性層
１３を成膜する際に、この強磁性層１３の（１１１）面
配向性を高めるために配されるものである。この下地層
１２としては、強磁性層１３の（１１１）面配向を高め
るものであれば特に限定されないが、Ｔａの単層膜やＴ
ａを含む積層膜を用いることができる。

【００３９】また、この下地層１２は、必ずしも必要な
ものではなく、下地層１２を設ける必要がない場合もあ
る。Ｓｉ単結晶基板上に成膜された場合にも、Ｔａ層上
に成膜した場合と同様に、このＮｉＦｅ合金層が（１１
１）面配向し易いことが実験的に確認されている。

【００４０】このような構成を有する本交換結合膜で
は、５０Ｏｅ以上の交換結合磁界を得ることが可能であ
ることが確認されている。特に反強磁性層１４をなすＭ
ｎＲｕ合金のＲｕ組成を１１〜２７原子％とすること
で、１００Ｏｅ以上の交換結合磁界を得ることも可能で
あることが確認されている。

【００４１】このように、本交換結合膜では、大きな交
換結合磁界を得るための反強磁性層１４をなすＭｎＲｕ
合金におけるＲｕ組成範囲が、非常に広くなっている。
従って、このＭｎＲｕ合金の組成を厳密に調整する必要
がない。これにより、本交換結合膜の製造の歩留りを向
上させることができる。また、反強磁性層１４の成膜の
ために、厳密な組成調整を可能とするための、高価な合
金ターゲットを使用する必要がない。従って、製造にか
かるコストを低く抑えることが可能となる。

【００４２】また、本交換結合膜では、ブロッキング温
度においても、従来から報告されているＦｅＭｎ合金を
反強磁性層として用いた交換結合膜の１５０℃よりも高
い、２５０℃程度にまで高められることが確認されてい
る。さらに、本交換結合膜では、１００℃まで昇温した
状態での交換結合磁界も、約５５Ｏｅと高く維持できる
ことが確認されている。従って、１００℃まで昇温した
状態での交換結合磁界が約２５Ｏｅまで低下してしまう
ＦｅＭｎ合金やＮｉＯを用いた交換結合膜に比べ、本交
換結合膜は熱安定性の高い交換結合膜となっている。

【００４３】また、本交換結合膜は、熱処理に対する安
定性についても良好である。例えば、２５０℃の熱処理
プロセスを経た場合でも、交換結合磁界や磁界感度等の
磁気特性にほとんど変化のないことが確認されている。
従って、本交換結合膜をＧＭＲヘッド等の磁気デバイス
に応用した際、この磁気デバイスの製造過程等において
２５０℃程度の熱処理プロセスが行われた場合でも、こ
の磁気デバイスの磁気特性は、ほとんど劣化することが
ない。

【００４４】このように、本交換結合膜は、交換結合磁
界の大きさ、耐食性、熱安定性および熱処理に対する安
定性の全ての条件を満足する交換結合膜となっている。
さらに、本交換結合膜は、製造コストも低く抑えること
が可能であり、本交換結合膜を磁気抵抗効果素子等の磁
気デバイスに応用すれば、信頼性が高く、製造コストの
低い磁気デバイスを得ることができる。

【００４５】本交換結合膜における実施例を以下に説明
する。（実施例１）上記実施の形態１にかかる第１の実施例
を、図１ないし図８を用いて以下に示す。本実施例で
は、基板１１としてコーニング社製＃７０５９ガラスを
用い、一つの成膜装置を用いて、装置内を２×１０^-7Ｔ
ｏｒｒ以下まで排気後、同一真空中で、この基板１１上
に、Ｔａ層からなる下地層１２、ＮｉＦｅ合金層からな
る強磁性層１３、ＭｎＲｕ合金層からなる反強磁性層１
４を続けて成膜し、図１に示すような本交換結合膜のサ
ンプルを形成した。

【００４６】このとき、反強磁性層１４の成膜時に、材
料となるＭｎＲｕ合金のＲｕの組成を０〜４２．８原子
％の範囲で変化させて、反強磁性層１４のＲｕの組成の
異なる８つのサンプルを得た。これら８つのサンプルに
おける反強磁性層１４をなすＭｎＲｕ合金層のＲｕの組
成は、それぞれ０原子％，１．６原子％，４．８原子
％，９．８原子％，１７．３原子％，２６．４原子％，
３３．６原子％，４２．８原子％である。

【００４７】本実施例における本交換結合膜のサンプル
における各層の成膜条件を以下に示す。Ｔａ層は、ＤＣ
マグネトロンスパッタ法にて、Ａｒ圧：５ｍＴｏｒｒ，
Ｐｏｗｅｒ：６４ｍＷ／ｃｍ²の成膜条件で、２００Å
の厚さに成膜した。また、ＮｉＦｅ合金層は、ＲＦコン
ベンショナルスパッタ法により、Ａｒ圧：５ｍＴｏｒ
ｒ，Ｐｏｗｅｒ：１３０ｍＷ／ｃｍ²，基板バイアス：
＋５０Ｖの成膜条件で、一方向に７０Ｏｅの磁界を印加
しながら１００Åの厚さに成膜した。

【００４８】ＭｎＲｕ合金層はＭｎターゲットにＲｕぺ
レットをのせた複合ターゲットを用い、ＭｎＲｕ合金層
中のＲｕの組成を０〜４２．８原子％の範囲で変化さ
せ、ＤＣマグネトロンスパッタ法により、Ａｒ圧：５ｍ
Ｔｏｒｒ，Ｐｏｗｅｒ：６４ｍＷ／ｃｍ²の成膜条件
で、２００Åの厚さに成膜した。

【００４９】図２は、このように形成された本交換結合
膜における、反強磁性層１４をなすＭｎＲｕ合金層のＲ
ｕ組成と、本交換結合膜の交換結合磁界との関係を示す
グラフである。このグラフは、上記の反強磁性層１３を
なすＭｎＲｕ合金層のＲｕ組成の異なる８つのサンプル
について、磁化容易軸方向の磁化曲線を測定し、交換結
合磁界を、磁化曲線の０磁界からのシフト量として求め
たものである。

【００５０】この図に示すように、本交換結合膜は、反
強磁性層１４をなすＭｎＲｕ合金層のＲｕ組成が４〜３
６原子％の範囲にある場合に、５０Ｏｅ以上の交換結合
磁界を発生している。特に、この組成が１１〜２７原子
％Ｒｕである場合には、１００Ｏｅ以上の非常に大きな
交換結合磁界を発生する。最大の交換結合磁界を発生し
たのは、この組成が１７．３原子％である場合で、その
値は１１５Ｏｅであった。

【００５１】本願発明者らは、出願番号：特願平９−５
９６８０号における特許出願において、反強磁性層にＭ
ｎＰｔ合金を用いた構成の交換結合膜を示している。こ
の交換結合膜は、本交換結合膜の構成において、反強磁
性層１４を、ＭｎＲｕ合金層に代えてＭｎＰｔ合金層と
したものである。図３は、この交換結合膜における反強
磁性層をなすＭｎＰｔ合金層のＰｔ組成と、発生する交
換結合磁界との関係を示すグラフである。この測定に用
いられたＭｎＰｔ合金層を用いた構成の交換結合膜は、
反強磁性層を除く各層の材料と、全ての層の成膜方法、
成膜条件および膜厚とは、上記した本交換結合膜のサン
プルと同様である。この図に示すように、この交換結合
膜によっても、Ｐｔ組成を４〜１９原子％とすることに
よって、５０Ｏｅ以上の交換結合磁界を得ることがで
き、また、このＰｔ組成を６〜１２原子％とすることに
よって、１００Ｏｅ以上の交換結合磁界を得ることがで
きる。

【００５２】本交換結合膜は、上記のＭｎＰｔ合金層を
用いた交換結合膜によって得られる良好な磁気特性をさ
らに向上させたものである。すなわち、この交換結合膜
においては、５０Ｏｅ以上の交換結合磁界を得るため
に、ＭｎＰｔ合金層のＰｔ組成を４〜１９原子％に調整
し、また、１００Ｏｅ以上の交換結合磁界を得るため
に、このＰｔ組成を６〜１２原子％に調整するものであ
る。これに対し、本交換結合膜では、５０Ｏｅ以上の交
換結合磁界を得るために、ＭｎＲｕ合金層のＲｕ組成を
４〜３６原子％に調整し、また、１００Ｏｅの交換結合
磁界を得るために、このＲｕ組成を、１１〜２７原子％
に調整するものである。

【００５３】従って、本交換結合膜では、大きな交換結
合磁界が得られるＭｎＲｕ合金のＲｕ組成の範囲が非常
に広くなっている。このため、作製条件のわずかな変動
等による組成のずれが生じた場合でも、その特性が大き
く変化することがない。従って、本交換結合膜の製造に
おける歩留りを向上することができる。

【００５４】また、ＭｎＲｕ合金等の合金からなる薄膜
を形成する場合、組成を厳密に調整するためには、高価
な合金ターゲットを用いることが一般的である。しかし
ながら、本交換結合膜におけるＭｎＲｕ合金層のよう
に、大きな交換結合磁界を得るための組成範囲が非常に
広い場合には、材料の組成を厳密に調整する必要がな
い。従って、本交換結合膜では、ＭｎＲｕ合金層の成膜
に複合ターゲットを使用しても、交換結合磁界を大きく
することができるので、製造におけるコストダウンを図
ることが可能となる。

【００５５】また、図２に示したように、反強磁性層１
４のＲｕ組成が４２．８原子％以上の場合には、本交換
結合膜において交換結合磁界が得られない理由は、以下
のように考えられる。すなわち、交換結合磁界が発生す
るためには、ＭｎＲｕ合金が反強磁性体となる組成であ
り、かつ、そのネール温度が室温以上であることが必要
である。ＭｎＲｕ合金の場合、ネール温度が室温以上で
あるためには、少なくともγＭｎ相と呼ばれる結晶相が
形成されている必要があり、さらに、γＭｎ相であって
も、Ｒｕの組成によりネール温度が室温以下になる可能
性がある。

【００５６】ＭｎＲｕ合金のネール温度はＲｕの組成の
増加により低下する傾向にあることから、Ｒｕ組成が４
２．８原子％以上のＭｎＲｕ合金は、室温においては反
強磁性を保てなくなっていると考えられる。このため、
このＭｎＲｕ合金を反強磁性層１４に用いた交換結合膜
では、交換結合磁界が得られなくなっていると考えられ
る。

【００５７】次に、本交換結合膜における最大の交換結
合磁界が得られた、Ｒｕ組成１７．３原子％のＭｎＲｕ
合金を用いたサンプルにおける、熱処理に対する安定性
を測定した結果を示す。以下では、このサンプルをサン
プル♯１とする。また、この測定は、後述するサンプル
♯２についても同様に行った。

【００５８】このサンプル♯２は、本交換結合膜の構成
において、反強磁性層１４を、ＭｎＲｕ合金に代えてＭ
ｎＰｔ合金とした構成の交換結合膜のサンプルである。
このサンプル♯２は、ガラス基板上に、２００ÅのＴａ
層からなる下地層、１００ÅのＮｉＦｅ合金層からなる
強磁性層、２００ÅのＭｎＰｔ合金層からなる反強磁性
層を順次積層した構成である。サンプル♯２の下地層、
強磁性層は、サンプル♯１の下地層１２、強磁性層１３
と同様の成膜方法および成膜条件で成膜されている。ま
た、サンプル♯２の反強磁性層は、サンプル♯１の反強
磁性層１４と同様の成膜方法および成膜条件で成膜さ
れ、Ｐｔ組成は９原子％である。

【００５９】図４は、このサンプル♯１およびサンプル
♯２における、熱処理による交換結合磁界の変化を測定
したグラフである。また、熱処理は、真空中で、一方向
に３００Ｏｅの磁界を印加しながら行った。この図に示
すように、サンプル♯２では、成膜直後の交換結合磁界
は１３０Ｏｅであり、サンプル♯１より大きな値となっ
ている。また、２００℃の熱処理後では、交換結合磁界
は６０Ｏｅ程度の値となる。このサンプル♯２のよう
に、反強磁性層にＭｎＰｔ合金層を用い、強磁性層を
（１１１）配向した交換結合膜では、（１１１）配向し
ない場合に比べて熱処理後の交換結合磁界は大きくな
る。しかし、この交換結合膜における熱処理前の交換結
合磁界に比べると、熱処理後の交換結合磁界は減少して
いる。

【００６０】また、サンプル♯１では、２５０℃の熱処
理を行った後でも、交換結合磁界は熱処理前と比較して
わずかに減少しているだけであり、２５０℃程度の熱処
理プロセスによってもほとんど特性が劣化することがな
い。従って、本交換結合膜は、ＭｎＰｔ合金を反強磁性
層に用いた交換結合膜に比して、熱処理に対する安定性
を、さらに向上させたものとなっている。

【００６１】次に、このサンプル♯１と、後述する比較
サンプル♯１との磁化測定とＸ線回折（ＸＲＤ）との結
果を示す。この比較サンプル♯１は、サンプル♯１の構
成において、Ｔａからなる下地層１２のない構成であ
り、ガラスからなる基板１１の上に、直接、ＮｉＦｅ合
金層からなる強磁性層１３およびＭｎＲｕ合金層からな
る反強磁性層１４を積層した構成である。図５は、サン
プル♯１における磁化測定の結果を示すグラフであり、
図６は、上記の比較サンプル♯１の磁化測定の結果を示
すグラフである。これらの磁化測定は、サンプル♯１お
よび比較サンプル♯１の磁化容易軸方向に外部磁界を印
加して行われた。

【００６２】図５に示すように、サンプル♯１では、反
強磁性層１４をなすＭｎＲｕ合金層との交換結合によっ
て、強磁性層１３をなすＮｉＦｅ合金層の磁化曲線が大
きくシフトしていることがわかる。図５に示した交換結
合磁界（Ｈｅｘ）の値は、この磁化曲線におけるゼロ磁
界からのシフト量である。図５からわかるように、この
サンプル♯１のＨｅｘはｌｌ５Ｏｅである。また、図６
に示すように、Ｔａ層のない比較サンプル♯１では、磁
化曲線のシフト量は小さく、Ｈｅｘは約２０Ｏｅであ
る。

【００６３】図７は、上記のサンプル♯１と比較サンプ
ル♯１とにおけるＸ線回折（ＸＲＤ）の測定結果を示す
チャートである。図７からわかるように、サンプル♯１
のように大きな交換結合磁界を示す交換結合膜では、Ｎ
ｉＦｅ合金の（１１１）ピークが現れており、強磁性層
１３をなすＮｉＦｅ合金が（１１１）面配向しているこ
とがわかる。また、このサンプル♯１では、ＭｎＲｕ合
金の強い（１１１）回折ピークも見られる。

【００６４】これに対し、比較サンプル♯１のように交
換結合磁界が小さい交換結合膜ではＭｎＲｕ合金の弱い
（１１１）回折ピークが見られるのみで、ＮｉＦｅ合金
の（１１１）回折ピークが見られず、ＮｉＦｅ合金の
（１１１）面配向が著しく劣化していることが分かる。

【００６５】図５〜図７に示した測定結果から、（１１
１）面配向したＮｉＦｅ合金層と、その上に積層された
ＭｎＲｕ合金層とを有するサンプル♯１では大きな交換
結合磁界が得られ、（１１１）面配向していないＮｉＦ
ｅ合金層とその上に積層したＭｎＲｕ合金層とを有する
比較サンプル♯１では大きな交換結合磁界は得られない
ことがわかる。このことから、ＮｉＦｅ合金層の配向と
交換結合磁界との間に相関があることがわかる。

【００６６】なお、本実施例では、強磁性層１３をなす
ＮｉＦｅ合金層を（１１１）面配向させるために、下地
層１２としてＴａ層を用いた。しかしながら、この下地
層１２の材料は、強磁性層１３をなすＮｉＦｅ合金層の
（１１１）面配向性を向上させるものであればよく、特
にＴａに限定されるものではない。また、下地層１２を
用いず、基板１１としてＳｉ単結晶からなる層を用いる
ことによっても、同様の効果が得られる。

【００６７】次に、上記のサンプル♯１における交換結
合磁界の温度依存性を測定した結果を図８に示す。この
図に示すように、サンプル♯１における交換結合磁界
は、２５０℃で消滅している。従って、このサンプル♯
１のブロッキング温度は２５０℃であることがわかる。
また、このサンプル♯１における１００℃における交換
結合磁界も、約５５Ｏｅと大きな値となっていることが
わかる。

【００６８】従来から報告されているように、ＦｅＭｎ
合金あるいはＮｉＯを反強磁性層として用いた交換結合
膜の場合、ブロッキング温度が１５０℃あるいは２００
℃であり、１００℃での交換結合磁界が２５Ｏｅに低下
してしまうことを考えると、本交換結合膜は非常に高い
熱安定性を示すということができる。

【００６９】なお、本実施例においては、熱安定性およ
び熱処理プロセスに対する安定性についての測定を、Ｍ
ｎＲｕ合金のＲｕ組成が１７．３原子％のサンプル♯１
についてのみ記載しているが、他のＲｕ組成をもつ本交
換結合膜のサンプルについても、同様の安定性を示すこ
とが確認されている。

【００７０】〔実施の形態２〕本発明の第２の実施の形
態について、図９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、前述の実施の形態１にて示し
た部材と同一の機能を有する部材には、同一の符号を付
記し、その説明を省略する。

【００７１】本実施の形態にかかる磁気抵抗効果素子
（以下、本磁気抵抗効果素子とする）は、上記実施の形
態１において図１を用いて示した交換結合膜の構成を採
用した、スピンバルブ膜の磁気抵抗効果素子である。図
９は、本磁気抵抗効果素子の構成を示す断面図である。
この図に示すように、本磁気抵抗効果素子は、基板１１
上に、下地層１２、第２の強磁性層２１、金属非磁性層
２２、強磁性層１３、反強磁性層１４、保護膜２３がこ
の順に積層されて構成されている。

【００７２】第２の強磁性層は、磁化方向が外部磁界に
応じて回転する磁性層であり、本磁気抵抗効果素子にお
ける自由磁化層となっている。この第２の強磁性層２１
は、強磁性材料の薄膜や、強磁性材料の薄膜の積層膜か
らなり、例えばＣｏ、ＮｉＦｅ合金あるいはＣｏとＮｉ
Ｆｅ合金との積層膜を用いることができる。金属非磁性
層２２は、非磁性の金属からなり、例えばＣｕを用いる
ことができる。保護膜２３には、非磁性の金属等を用い
ることができ、例えばＴａを用いることができる。本磁
気抵抗効果素子では、強磁性層１３は、反強磁性層１４
との交換結合によってその保磁力が非常に高くなってお
り、本磁気抵抗効果素子における固定磁化層となってい
る。

【００７３】上記の構成において、第２の強磁性層２１
と、反強磁性層１４に隣接した強磁性層１３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
果素子を得ることができる。そして、本磁気抵抗効果素
子では、強磁性層１３と反強磁性層１４とが、強い交換
結合磁界を有する交換結合膜となっているので、外乱磁
界に対して安定である。また、この交換結合膜は、耐食
性、熱安定性、熱処理に対する安定性の面でも優れてい
る。従って、本磁気抵抗効果素子は、環境による磁気特
性の経時変化や、温度上昇による磁気特性の劣化、およ
び、製造過程における熱処理プロセスによる磁気特性の
劣化の少ない、優れた磁気抵抗効果素子となっている。
また、本磁気抵抗効果素子では、反強磁性層１４をなす
ＭｎＲｕ合金層の組成を厳密に調整しなくてもよいの
で、製造コストを低く抑えることが可能となっている。
以下に、本磁気抵抗効果素子の実施例を示す。

【００７４】（実施例２）上記実施の形態２にかかる実
施例を、図９を用いて以下に示す。本実施例では、基板
１１としてコーニング社製＃７０５９ガラスを用い、一
つの成膜装置を用いて、装置内を２×１０^-7Ｔｏｒｒ以
下まで排気後、同一真空中で、下地層１２としてＴａ層
を、第２の強磁性層２１としてＮｉＦｅ合金層とＣｏ層
とを、金属非磁性層２２としてＣｕ層を、強磁性層１３
としてＣｏ層とＮｉＦｅ合金層とを、反強磁性層１４と
してＭｎＲｕ合金層を、保護膜２３としてＴａ層をこの
順に続けて成膜し、図９に示すような、本磁気抵抗効果
素子を形成した。この反強磁性層１４のＭｎＲｕ合金層
におけるＲｕ組成は、実施例１で最大の交換結合磁界が
得られた１７．３原子％である。また、金属非磁性層２
２をなすＣｕ層は非磁性であり、第２の強磁性層２１お
よび強磁性層１３をなすＣｏ層およびＮｉＦｅ合金層は
強磁性である。

【００７５】また、この磁気抵抗効果素子における各層
の膜厚は、下地層１２をなすＴａ層が５０Å、第２の強
磁性層２１をなすＮｉＦｅ合金層が８０Å、同じく第２
の強磁性層２１をなすＣｏ層が１０Å、金属非磁性層２
２をなすＣｕ層が２２Å、強磁性層１３をなすＣｏ層が
１０Å、同じく強磁性層１３をなすＮｉＦｅ合金層が５
０Å、反強磁性層１４をなすＭｎＲｕ合金層が２００
Å、保護膜２３をなすＴａ層が２００Åである。

【００７６】また、これらＴａ層、ＮｉＦｅ合金層、Ｃ
ｏ層、ＭｎＲｕ合金層およびＣｕ層を成膜した際の成膜
方法および成膜条件を以下に示す。Ｔａ層およびＣｕ層
は、ＤＣマグネトロンスパッタ法にて、Ａｒ圧：５ｍＴ
ｏｒｒ，Ｐｏｗｅｒ：６４ｍＷ／ｃｍ²の成膜条件で、
上記した膜厚に成膜した。また、ＮｉＦｅ合金層および
Ｃｏ層は、ＲＦコンベンショナルスパッタ法により、Ａ
ｒ圧：５ｍＴｏｒｒ，Ｐｏｗｅｒ：１３０ｍＷ／ｃ
ｍ²，基板バイアス＋５０Ｖの成膜条件で、一方向に７
０Ｏｅの磁界を印加しながら上記した膜厚に成膜した。
また、ＭｎＲｕ合金層は、ＭｎターゲットにＲｕぺレッ
トをのせた複合ターゲットを用い、ＭｎＲｕ合金層中の
Ｒｕの組成を１７．３原子％として、ＤＣマグネトロン
スパッタ法により、Ａｒ圧：５ｍＴｏｒｒ，Ｐｏｗｅ
ｒ：６４ｍＷ／ｃｍ²の成膜条件で、上記膜厚に成膜し
た。

【００７７】このようにして得られた磁気抵抗効果素子
に、外部磁界を印加して、磁気抵抗効果を測定したとこ
ろ、抵抗変化率６％、磁界感度１％／Ｏｅの良好な値を
得た。また、真空中で一方向に磁界を印加しながら２５
０℃で熱処理を行った後、磁気抵抗効果を測定したとこ
ろ、この熱処理による抵抗変化率および磁界感度の低下
は見られなかった。

【００７８】なお、上記の磁気抵抗効果素子における強
磁性層１３は、ＮｉＦｅ合金層とＣｏ層とから構成され
ている。このように、Ｃｏ層をＮｉＦｅ合金層に隣接し
て形成し、強磁性層１３と金属非磁性層２２との界面に
若干のＣｏを挿入すると、磁気抵抗効果素子における抵
抗変化率が増大する、あるいは、耐熱性が向上するとい
った効果がある。また、上記の強磁性層１３では、Ｃｏ
層がＮｉＦｅ合金層と比べて非常に薄いため、この強磁
性層１３は、磁気特性および結晶配向性に関しては、Ｎ
ｉＦｅ合金層の単層膜とほとんど違いがない。従って、
この強磁性層１３とＭｎＲｕ合金層の反強磁性層１４と
からなる交換結合膜では、このＭｎＲｕ合金層のＲｕ組
成が１７．３原子％の場合に最大の交換結合磁界を発生
する。

【００７９】

【発明の効果】以上のように、本発明の請求項１に記載
の交換結合膜は、反強磁性層がＭｎＲｕ合金からなると
共に、強磁性層が面心立方構造を有する強磁性体からな
り、かつ、（１１１）面配向している構成である。

【００８０】これにより、従来より大きな交換結合磁界
を発生することが可能であり、耐食性、熱安定性および
熱処理に対する安定性の何れにも優れた交換結合膜を得
ることが可能となる。従って、このような交換結合膜を
用いて磁気抵抗効果素子等の磁気デバイスを構成するこ
とで、外乱磁界に安定で、環境による経時変化、温度上
昇による磁気特性の劣化、および、熱処理プロセスによ
る磁気特性の劣化の小さい、優れた磁気デバイスを得る
ことができるという効果を奏する。

【００８１】また、上記の構成の交換結合膜は、請求項
２に記載のように、上記反強磁性層が、Ｒｕ組成４〜３
６原子％のＭｎＲｕ合金からなる構成とすることで、５
０Ｏｅ以上の大きな交換結合磁界を得ることが可能とな
る。

【００８２】このように、上記の交換結合膜では、大き
な交換結合磁界を得るための反強磁性層をなすＭｎＲｕ
合金におけるＲｕ組成範囲が非常に広くなっている。従
って、このＭｎＲｕ合金の組成を厳密に調整する必要が
ない。これにより、これらの交換結合膜の製造の歩留り
を向上することができ、さらに、厳密な組成調整を行う
ための高価な合金ターゲットを使用する必要がないの
で、製造にかかるコストを低く抑えることが可能となる
という効果を奏する。

【００８３】また、請求項３に記載の交換結合膜の製造
方法は、面心立方構造をとる強磁性体を（１１１）面配
向させて強磁性層として成膜し、その後、この強磁性層
の上に、ＭｎＲｕ合金からなる反強磁性層を成膜する方
法である。

【００８４】これにより、従来より大きな交換結合磁界
を発生することが可能であり、耐食性、熱安定性および
熱処理に対する安定性の何れにも優れた交換結合膜を得
ることができるという効果を奏する。

【００８５】また、請求項４に記載の交換結合膜の製造
方法は、請求項３の製造方法において、面心立方構造を
とる強磁性体を（１１１）面配向させて上記強磁性層と
して成膜する前に、この強磁性体の（１１１）面配向性
を高めるための下地層を形成し、この下地層の上に上記
強磁性層を形成する方法である。

【００８６】これにより、請求項３の効果に加えて、例
えばガラス基板等からなる基板上に成膜する場合にも、
面心立方構造をとる強磁性層の（１１１）面配向性を高
めることができるという効果を奏する。

【００８７】また、本発明の磁気抵抗効果素子は、請求
項１または２の何れかに記載の交換結合膜、あるいは、
請求項３または４に記載の交換結合膜の製造方法によっ
て製造された交換結合膜を備え、上記交換結合膜におけ
る強磁性層に隣接して金属非磁性層が形成されると共
に、この金属非磁性層に隣接して、磁化の方向が外部磁
界に応じて自由に回転する第２の強磁性層が形成されて
おり、上記交換結合膜における強磁性層と上記第２の強
磁性層との磁化の向きのなす角度によって、磁気抵抗効
果をもつ構成である。

【００８８】これにより、外乱磁界に対して安定であ
り、環境による磁気特性の経時変化や、温度上昇磁気特
性の劣化、あるいは製造時の熱処理プロセスによる磁気
特性の劣化等が少なく、さらに、製造コストの低い優れ
た磁気抵抗効果素子を得ることが可能となるという効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１にかかる交換結合膜の構
成を示す断面図である。

【図２】図１に示した交換結合膜における、交換結合磁
界の反強磁性層のＲｕ組成依存性を示すグラフである。

【図３】反強磁性層にＭｎＰｔ合金を用いた交換結合膜
における、交換結合磁界のＰｔ組成依存性を表すグラフ
である。

【図４】図１に示した交換結合膜の一例であるサンプル
♯１と、反強磁性層にＭｎＰｔ合金を用いた交換結合膜
の一例であるサンプル♯２との、熱処理による交換結合
磁界の変化を測定したグラフである。

【図５】図１に示した交換結合膜の一例であるサンプル
♯１における磁化測定の結果を示すグラフである。

【図６】Ｔａからなる下地層をもたない交換結合膜の一
例である比較サンプル♯１の磁化測定の結果を示すグラ
フである。

【図７】図１に示した交換結合膜の一例であるサンプル
♯１と、Ｔａからなる下地層をもたない交換結合膜の一
例である比較サンプル♯１とのＸ線回折の結果を示す図
である。

【図８】図１に示した交換結合膜の一例であるサンプル
♯１における、交換結合磁界の温度依存性を測定した結
果を示すグラフである。

【図９】本発明の実施の形態２にかかる磁気抵抗効果素
子の構成を示す断面図である。

【図１０】一般的なスピンバルブ膜における構成の概略
を示す説明図である。

【符号の説明】

１１基板１２下地層１３強磁性層１４反強磁性層２１第２の強磁性層２２金属非磁性層２３保護膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者薦田智久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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】強磁性層と、この強磁性層に隣接して形成
された反強磁性層とを備え、これら強磁性層と反強磁性
層との交換結合により、この強磁性層に交換結合磁界を
与える交換結合膜において、上記反強磁性層がＭｎＲｕ合金からなると共に、上記強磁性層が面心立方構造を有する強磁性体からな
り、かつ、（１１１）面配向していることを特徴とする
交換結合膜。
【請求項２】上記反強磁性層が、Ｒｕ組成４〜３６原子
％のＭｎＲｕ合金からなることを特徴とする請求項１に
記載の交換結合膜。
【請求項３】強磁性層と、この強磁性層に隣接して形成
された反強磁性層とを備え、これら強磁性層と反強磁性
層との交換結合により、この強磁性層に交換結合磁界を
与える交換結合膜の製造方法において、面心立方構造をとる強磁性体を（１１１）面配向させて
上記強磁性層として成膜し、その後、この強磁性層の上
に、ＭｎＲｕ合金からなる反強磁性層を成膜することを
特徴とする交換結合膜の製造方法。
【請求項４】面心立方構造をとる強磁性体を（１１１）
面配向させて上記強磁性層として成膜する前に、この強
磁性体の（１１１）面配向性を高めるための下地層を形
成し、この下地層の上に上記強磁性層を形成することを
特徴とする請求項３に記載の交換結合膜の製造方法。
【請求項５】請求項１または２の何れかに記載の交換結
合膜、あるいは、請求項３または４に記載の交換結合膜
の製造方法によって製造された交換結合膜を備え、上記交換結合膜における強磁性層に隣接して金属非磁性
層が形成されると共に、この金属非磁性層に隣接して、
磁化の方向が外部磁界に応じて自由に回転する第２の強
磁性層が形成されており、上記交換結合膜における強磁性層と上記第２の強磁性層
との磁化の向きのなす角度によって、磁気抵抗効果をも
つことを特徴とする磁気抵抗効果素子。