JPH11328624A - Magneto-resistance effect device - Google Patents

Magneto-resistance effect device

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JPH11328624A
JPH11328624A JP13949898A JP13949898A JPH11328624A JP H11328624 A JPH11328624 A JP H11328624A JP 13949898 A JP13949898 A JP 13949898A JP 13949898 A JP13949898 A JP 13949898A JP H11328624 A JPH11328624 A JP H11328624A
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ferromagnetic
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均 岸
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豊 清水
Keiichi Nagasaka
恵一 長坂
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To control a magnetization direction of a free layer by setting a magnetic filed generated by a sensing current in an unbalance condition without deteriorating magneto-resistance effect in a magneto-resistance effect device. SOLUTION: A dual spin valve type magneto-resistance effect device has first, second and third ferromagnetic layers 2, 4, 6 separated from each other by first and second non-magnetic metal layers 3, 5. The magnetization directions of the first and third ferromagnetic layers 2, 6 are fixed in parallel to each other. The first non-magnetic metal layer 3 is made of a layer including Pd and having a relatively large specific resistance.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は磁気抵抗効果素子に
関し、特に、磁気抵抗効果を損なうことなく静磁気結合
による磁界の影響を低減するための非磁性金属層、即
ち、中間層の構成に特徴のあるデュアルスピンバルブ効
果を利用した磁気抵抗効果素子に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetoresistive effect element, and more particularly to a non-magnetic metal layer for reducing the effect of a magnetic field due to magnetostatic coupling without deteriorating the magnetoresistance effect, that is, the structure of an intermediate layer. The present invention relates to a magnetoresistive element utilizing the dual spin valve effect.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年のハードディスク装置の小型化,大
容量化の需要の高まりに伴い、高密度磁気記録が可能な
ハードディスク装置の研究開発が急速に進められてお
り、この様な磁気記録装置の読取ヘッドとして低磁界で
大きな出力が得られる巨大磁気抵抗(GMR)効果を使
用した磁気センサが開発されている。
2. Description of the Related Art With the growing demand for miniaturization and large-capacity hard disk devices in recent years, research and development of hard disk devices capable of high-density magnetic recording have been rapidly advanced. As a read head, a magnetic sensor using a giant magnetoresistance (GMR) effect capable of obtaining a large output in a low magnetic field has been developed.

【0003】例えば、IBMにより「スピン・バルブ効
果利用の磁気抵抗センサ(特開平4−358310号公
報参照)」が提案されているが、この磁気センサは、非
磁性金属層によって分離された2つの結合していない強
磁性体層を備え、一方の強磁性体層にFeMnで代表さ
れる反強磁性体層を付着して強磁性体層の磁化Mが固定
されているサンドイッチ構造となっている。
For example, IBM has proposed a "magnetoresistive sensor utilizing the spin valve effect (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-358310). This magnetic sensor comprises two magnetic layers separated by a non-magnetic metal layer. It has a non-coupled ferromagnetic layer, and an antiferromagnetic layer typified by FeMn is attached to one of the ferromagnetic layers to form a sandwich structure in which the magnetization M of the ferromagnetic layer is fixed. .

【0004】この磁気センサにおいて、外部磁場が印加
されると、磁化が固定されていない他方の強磁性体層、
即ち、フリー(free)層の磁化方向が外部磁場に一
致して自由に回転するため、磁化が固定された強磁性体
層、即ち、ピンド(pinned)層の磁化方向と角度
差を生ずることになる。
In this magnetic sensor, when an external magnetic field is applied, the other ferromagnetic layer whose magnetization is not fixed,
That is, since the magnetization direction of the free layer is freely rotated in accordance with the external magnetic field, an angle difference is generated between the magnetization direction of the ferromagnetic layer having a fixed magnetization, that is, the pinned layer. Become.

【0005】この角度差に依存して伝導電子のスピンに
依存した散乱が変化し、電気抵抗値が変化するので、こ
の電気抵抗値の変化を定電流のセンス電流を流すことに
よって電圧値の変化として検出し、それによって、外部
磁場の状況、即ち、磁気記録媒体からの信号磁場を取得
するものであり、このスピンバルブ磁気抵抗センサの磁
気抵抗変化率は約5%程度となる。
Since the scattering depending on the spin of the conduction electrons changes depending on the angle difference and the electric resistance changes, the change in the electric resistance is changed by flowing a constant sense current. As a result, the state of the external magnetic field, that is, the signal magnetic field from the magnetic recording medium is obtained, and the magnetoresistance change rate of the spin valve magnetoresistance sensor is about 5%.

【0006】この様なスピンバルブ磁気抵抗センサの効
率を高めるために、同じくIBMにより「二重スピン・
バルブ磁気抵抗センサ(特開平6−223336号公報
参照)」が提案されており、このデュアル(二重)スピ
ンバルブ磁気抵抗効果素子は、フリー層を中心に対称的
にスピンバルブ構造を積層したものであり、この構成に
よって約2倍の磁気抵抗変化を得ているので、図4を参
照してこの様なデュアルスピンバルブ磁気抵抗効果素子
を説明する。
In order to increase the efficiency of such a spin valve magnetoresistive sensor, IBM has also proposed a "double spin sensor".
A valve magnetoresistive sensor (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-223336) has been proposed. This dual spin valve magnetoresistive element has a spin valve structure symmetrically stacked around a free layer. Since a magnetoresistance change of about twice is obtained by this configuration, such a dual spin valve magnetoresistance effect element will be described with reference to FIG.

【0007】図4参照 図4は反強磁性体層31乃至反強磁性体層37の各層を
分離して示した斜視図であり、まず、基板(図示せず)
上にスパッタリング法を用いて所定方向の第1の磁界を
印加しながらTa層及びNiFe層を順次積層させて下
地層(図示せず)を形成したのち、引き続いて反強磁性
体層31、強磁性体層からなるピンド層32、非磁性金
属であるCuからなるCu中間層33、強磁性体層から
なるフリー層34、Cu中間層35、強磁性体層からな
るピンド層36、及び、反強磁性体層37を順次積層さ
せたのち、真空中で第1の磁界と直交する第2の磁界を
印加した状態で熱処理を行うことによって反強磁性体層
31,37の磁化方向を決定することによって、磁気抵
抗効果素子の基本構造を形成する。
FIG. 4 is a perspective view showing the antiferromagnetic layer 31 to the antiferromagnetic layer 37 separated from each other. First, a substrate (not shown)
A Ta layer and a NiFe layer are sequentially laminated while applying a first magnetic field in a predetermined direction by a sputtering method to form a base layer (not shown). Then, the antiferromagnetic layer 31 is formed. A pinned layer 32 made of a magnetic material layer, a Cu intermediate layer 33 made of nonmagnetic metal Cu, a free layer 34 made of a ferromagnetic material layer, a Cu intermediate layer 35, a pinned layer 36 made of a ferromagnetic material layer, After sequentially stacking the ferromagnetic layers 37, heat treatment is performed in a vacuum with a second magnetic field orthogonal to the first magnetic field being applied to determine the magnetization directions of the antiferromagnetic layers 31, 37. Thereby, the basic structure of the magnetoresistive effect element is formed.

【0008】図に示すように、ピンド層32,36の磁
化方向M3 ,M4 は反強磁性体層31,37の磁化方向
1 ,M2 に固定され、一方、フリー層34の磁化方向
5は、上下のピンド層32,36の静磁気結合による
磁界38によって、図4において細い実線で示す面内
で、破線で示す矢印の方向から実線で示す矢印の方向
に、即ち、ピンド層32,36の磁化方向M3 ,M4
反平行な方向に回転してしまうことになる。
As shown in the figure, the magnetization directions M 3 and M 4 of the pinned layers 32 and 36 are fixed to the magnetization directions M 1 and M 2 of the antiferromagnetic layers 31 and 37, while the magnetization directions of the free layer 34 are fixed. direction M 5 is the magnetic field 38 due to static magnetic coupling of the upper and lower pinned layers 32 and 36, in the plane indicated by the thin solid line in FIG. 4, in the direction of the arrow in the direction of the arrow shown by a broken line shown by the solid line, i.e., pinned The layers 32 and 36 rotate in directions antiparallel to the magnetization directions M 3 and M 4 .

【0009】この様なフリー層34の磁化方向M5 の回
転によって、外部印加磁場がないときの動作中心点、即
ち、最大抵抗と最小抵抗の中心値を与える磁場強度が中
心である零磁場からずれてしまい、動作中心点の変動に
ともなって、磁気抵抗センサのバイアス点が変動し、十
分なダイナミックレンジが確保できなくなるという問題
がある。
[0009] the rotation of the magnetization direction M 5 of such free layer 34, the operation center point in the absence of an externally applied magnetic field, i.e., from zero magnetic field strength that gives the center value of the maximum resistance and the minimum resistance is the center This causes a problem that the bias point of the magnetoresistive sensor fluctuates with the fluctuation of the operation center point, and a sufficient dynamic range cannot be secured.

【0010】なお、この様なフリー層34の磁化方向M
5 の回転は、デュアルスピンバルブ磁気抵抗効果素子を
ヘッドとして組み込む際のプロセス中のレジスト硬化処
理に代表される磁場中熱処理によっても、或いは、ヘッ
ドとして動作させる際に、デュアルスピンバルブ磁気抵
抗効果素子を上下から挟むシールド層から発生する漏れ
磁界によっても生ずるものである。
The magnetization direction M of the free layer 34
The rotation of 5 is performed by a heat treatment in a magnetic field typified by a resist hardening process during the process of incorporating the dual spin-valve magnetoresistive element as a head, or when the dual spin-valve magnetoresistive element is operated as a head. Is also caused by the leakage magnetic field generated from the shield layer sandwiching the upper and lower sides.

【0011】従来の単一構造のスピンバルブ磁気抵抗効
果素子においては、この様な静磁気結合による磁界38
の影響はセンス電流39の値を適当に選択することによ
って、センス電流による磁界によって相殺していたが、
デュアルスピンバルブ磁気抵抗効果素子においては、低
抵抗の2つのCu中間層33,35を中心に流れるセン
ス電流39によって、センス電流による磁界40,41
が発生するが、このセンス電流による磁界40,41は
互いに同等であり、フリー層34に対しては反対向きの
誘導磁界が作用し、結果的にセンス電流による磁界4
0,41の与える影響は相殺されることになり、フリー
層34の磁化方向M5 の制御を行うことができなかっ
た。
In a conventional spin valve magnetoresistive element having a single structure, a magnetic field 38 due to such a magnetostatic coupling is used.
Was offset by the magnetic field due to the sense current by appropriately selecting the value of the sense current 39.
In the dual spin-valve magnetoresistive element, a magnetic field 40, 41 due to the sense current is generated by a sense current 39 flowing through two low resistance Cu intermediate layers 33, 35.
However, the magnetic fields 40 and 41 generated by the sense current are equal to each other, and an induced magnetic field acts in the opposite direction on the free layer 34. As a result, a magnetic field 4 generated by the sense current is generated.
Impact of 0,41 will to be canceled, it is not possible to control the magnetization direction M 5 of the free layer 34.

【0012】なお、この様なデュアルスピンバルブ磁気
抵抗効果素子の反強磁性体層31,37としてPd・P
t・Mnを用いた場合には、従来のFeMnとは異な
り、下の層がどの様な結晶構造を有していても反強磁性
体特性を失わないので、上下のどちらのピンド層32,
36に対しても固定磁界を与えることができる(必要な
らば、特願平8−257068号参照)。
The antiferromagnetic layers 31 and 37 of such a dual spin-valve magnetoresistive element are composed of Pd.P.
When t.Mn is used, unlike the conventional FeMn, the antiferromagnetic property is not lost even if the lower layer has any crystal structure, so that either the upper or lower pinned layer 32,
A fixed magnetic field can also be applied to 36 (if necessary, see Japanese Patent Application No. 8-257068).

【0013】この様なフリー層34の磁化方向M5 の回
転の問題点を解決するために、本発明者は、センス電流
による磁界40,41をアンバランスにすることによっ
て、静磁気結合による磁界38の影響を相殺することを
提案している(必要ならば、特願平9−261641号
参照)ので、図5を参照してこの改良型デュアルスピン
バルブ磁気抵抗効果素子を説明する。 図5参照 図5も反強磁性体層31乃至反強磁性体層37の各層を
分離して示した斜視図であり、まず、Al2 3 −Ti
Cセラミックからなる基板(図示せず)上にスパッタリ
ング法を用いてNb層及びNiFe層を順次積層させて
下地層(図示せず)を形成する。
[0013] In order to solve the problems of rotation of the magnetization direction M 5 of such free layer 34, the present inventors have discovered that by unbalanced magnetic fields 40, 41 by the sense current, the magnetic field due to magnetostatic coupling Since it is proposed to cancel the effect of the present invention (if necessary, refer to Japanese Patent Application No. 9-261641), this improved dual spin-valve magnetoresistive element will be described with reference to FIG. FIG. 5 is also a perspective view showing the antiferromagnetic layer 31 to the antiferromagnetic layer 37 separately from each other. First, Al 2 O 3 —Ti
An Nb layer and a NiFe layer are sequentially laminated on a substrate (not shown) made of C ceramic by a sputtering method to form a base layer (not shown).

【0014】引き続いて、同じくスパッタリング法を用
いて、Pd31Pt17Mn52からなる反強磁性体層31、
Co90Fe10からなるピンド層32、Cu中間層33、
Co 90Fe10/Ni81Fe19/Co90Fe10からなる3
層構造のフリー層34、Ag中間層42、Co90Fe10
からなるピンド層36、及び、Pd31Pt17Mn52から
なる反強磁性体層37を順次積層させる。
Subsequently, the sputtering method is also used.
And Pd31Pt17Mn52An antiferromagnetic layer 31 made of
Co90FeTenA pinned layer 32, a Cu intermediate layer 33,
Co 90FeTen/ Ni81Fe19/ Co90FeTenConsisting of 3
Free layer 34 having a layer structure, Ag intermediate layer 42, Co90FeTen
A pinned layer 36 made of31Pt17Mn52From
The antiferromagnetic layers 37 are sequentially laminated.

【0015】次いで、ピンド層32,36の磁化方向を
固定するために、100kA/mの直流磁場を印加しな
がら、真空中で230℃で1〜3時間の熱処理を行うこ
とによって反強磁性体層31,37の磁化方向を印加し
た直流磁場の方向とすることによって、磁気抵抗効果素
子の基本構造を形成する。
Next, in order to fix the magnetization directions of the pinned layers 32 and 36, a heat treatment is performed at 230 ° C. for 1 to 3 hours in a vacuum while applying a DC magnetic field of 100 kA / m to thereby obtain an antiferromagnetic material. The basic structure of the magnetoresistive element is formed by setting the magnetization direction of the layers 31 and 37 to the direction of the applied DC magnetic field.

【0016】この場合、図に示すように、ピンド層3
2,36の磁化方向M3 ,M4 は反強磁性体層31,3
7の磁化方向M1 ,M2 に固定され、一方、フリー層3
4の磁化方向M5 はピンド層32,36の磁化方向
3 ,M4 とほぼ直交した方向となり、電極間にセンス
電流39(Isens)を流すことによって外部印加磁場を
測定することができる。
In this case, as shown in FIG.
The magnetization directions M 3 and M 4 of the antiferromagnetic layers 31 and 3
7 are fixed to the magnetization directions M 1 and M 2 , while the free layer 3
The magnetization direction M 5 4 can measure the external magnetic field by passing it to the direction which is substantially perpendicular to the magnetization direction M 3, M 4 of the pinned layer 32 and 36, the sense current 39 between electrodes (I sens) .

【0017】これは、Cu中間層33とAg中間層42
の比抵抗が異なるため、Cu中間層33(比抵抗:1.
55×10-6Ω・cm)に比べて比抵抗の小さなAg中
間層42(比抵抗:1.47×10-6Ω・cm)の方に
多くのセンス電流39が流がれ、Ag中間層42側のセ
ンス電流による磁界40とCu中間層33側のセンス電
流による磁界41とが非対称になり、相対的に大きな誘
導磁界となるセンス電流による磁界40によって静磁気
結合による磁界38の影響を相殺しているためである。
なお、比抵抗は0℃における比抵抗であり、以下同様で
ある。
This is because the Cu intermediate layer 33 and the Ag intermediate layer 42
Are different from each other, the Cu intermediate layer 33 (specific resistance: 1.
More sense current 39 flows to the Ag intermediate layer 42 (specific resistance: 1.47 × 10 −6 Ω · cm) having a lower specific resistance than that of 55 × 10 −6 Ω · cm. The magnetic field 40 due to the sense current on the layer 42 side and the magnetic field 41 due to the sense current on the Cu intermediate layer 33 side become asymmetric, and the magnetic field 40 due to the magnetostatic coupling is reduced by the magnetic field 40 due to the sense current which becomes a relatively large induced magnetic field. This is because they are offset.
The specific resistance is a specific resistance at 0 ° C., and the same applies hereinafter.

【0018】なお、上記の出願においては、両方の中間
層をCuで構成し、ビンド層36側の中間層の厚さを相
対的に厚くすることによって静磁気結合による磁界38
の影響を相殺すること、及び、ビンド層36側の中間層
をCuで構成し、ピンド層32側の中間層をCuより比
抵抗の大きなPt(比抵抗9.81×10-6Ω・cm)
等で構成することにより静磁気結合による磁界38の影
響を相殺することも提案している。
In the above-mentioned application, both the intermediate layers are made of Cu, and the thickness of the intermediate layer on the side of the binding layer 36 is made relatively large, so that the magnetic field 38 due to the magnetostatic coupling is obtained.
And the intermediate layer on the side of the binding layer 36 is made of Cu, and the intermediate layer on the side of the pinned layer 32 is made of Pt (specific resistance 9.81 × 10 −6 Ω · cm) having a higher specific resistance than Cu. )
It has also been proposed to cancel out the effect of the magnetic field 38 due to the magnetostatic coupling by using such a configuration.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この様な改良
型デュアルスピンバルブ磁気抵抗効果素子においては、
中間層としてCu以外の非磁性金属を用いた場合、得ら
れる磁気抵抗効果がCuを用いた場合に比べて小さくな
ってしまうことが知られており、フリー層34の磁化方
向M5 は制御できるものの、素子として得られる出力が
小さくなってしまうという問題がある。
However, in such an improved dual spin valve magnetoresistive element,
Where non-magnetic metals other than Cu as the intermediate layer, the magnetoresistance effect obtained it is known that becomes smaller as compared with the case of using Cu, magnetization direction M 5 of the free layer 34 can be controlled However, there is a problem that the output obtained as an element is reduced.

【0020】したがって、本発明は、磁気抵抗効果を損
なうことなくセンス電流による磁界をアンバランスにし
て、フリー層の磁化方向を制御することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to control the magnetization direction of the free layer by unbalancing the magnetic field generated by the sense current without impairing the magnetoresistance effect.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図1を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。 図1参照 (1)本発明は、第1の非磁性金属層3及び第2の非磁
性金属層5によりそれぞれ互いに分離された第1の強磁
性体層2、第2の強磁性体層4、及び、第3の強磁性体
層6を備え、第2の強磁性体層4が第1の非磁性金属層
3と第2の非磁性金属層5との間に配置されるととも
に、第1の強磁性体層2及び第3の強磁性体層6の磁化
方向が互いに平行に固定され、且つ、第1の非磁性金属
層3及び第2の非磁性金属層5の比抵抗が互いに異なる
デュアルスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子において、
相対的に比抵抗の大きな第1の非磁性金属層3が少なく
ともPdを含むことを特徴とする。
FIG. 1 is an explanatory view of the principle configuration of the present invention. Referring to FIG. 1, means for solving the problems in the present invention will be described. See FIG. 1. (1) The present invention provides a first ferromagnetic layer 2 and a second ferromagnetic layer 4 separated from each other by a first non-magnetic metal layer 3 and a second non-magnetic metal layer 5, respectively. And a third ferromagnetic layer 6, wherein the second ferromagnetic layer 4 is disposed between the first nonmagnetic metal layer 3 and the second nonmagnetic metal layer 5, and The magnetization directions of the first ferromagnetic layer 2 and the third ferromagnetic layer 6 are fixed to be parallel to each other, and the specific resistances of the first nonmagnetic metal layer 3 and the second nonmagnetic metal layer 5 are mutually different. In different dual spin valve type magnetoresistive elements,
The first nonmagnetic metal layer 3 having a relatively large specific resistance contains at least Pd.

【0022】この様に、第1の非磁性金属層3側に流れ
るセンス電流と第2の非磁性金属層5側に流れるセンス
電流を非対称にすることによって、センス電流による磁
界を非対称にする場合、相対的に比抵抗の大きな第1の
非磁性金属層3を少なくともPd(比抵抗:10.0×
10-6Ω・cm)を含む層で構成することによって磁気
抵抗効果の低減を防止することができ、それによって、
磁気抵抗効果を損なうことなく第2の強磁性体層4、即
ち、フリー層の磁化方向を任意に制御することができ
る。
As described above, when the sense current flowing on the first non-magnetic metal layer 3 side and the sense current flowing on the second non-magnetic metal layer 5 side are made asymmetric, the magnetic field due to the sense current is made asymmetric. The first non-magnetic metal layer 3 having a relatively large specific resistance is formed of at least Pd (specific resistance: 10.0 ×
10 −6 Ω · cm) can prevent the reduction of the magnetoresistance effect, and
The magnetization direction of the second ferromagnetic layer 4, that is, the free layer, can be arbitrarily controlled without impairing the magnetoresistance effect.

【0023】(2)また、本発明は、上記(1)におい
て、第1の非磁性金属層3を、Pdの単層によって構成
することを特徴とする。
(2) The present invention is characterized in that, in the above (1), the first nonmagnetic metal layer 3 is constituted by a single layer of Pd.

【0024】この様に、相対的に比抵抗の大きな第1の
非磁性金属層3は、単層のPd層によって構成すること
が望ましく、それによって、Cuを用いた場合と同程度
以上の磁気抵抗効果を得ることができる。
As described above, the first nonmagnetic metal layer 3 having a relatively large specific resistance is desirably constituted by a single Pd layer. A resistance effect can be obtained.

【0025】(3)また、本発明は、上記(1)におい
て、第1の非磁性金属層3を、Pdと、Ag,Cu,A
u,Ptの内のいずれかの金属との積層構造で構成する
ことを特徴とする。
(3) Further, according to the present invention, in the above (1), the first nonmagnetic metal layer 3 is formed by adding Pd, Ag, Cu, A
It is characterized by comprising a laminated structure with any one of u and Pt.

【0026】この様に、相対的に比抵抗の大きな第1の
非磁性金属層3は、Pdと、Ag,Cu,Au,Ptの
内のいずれかの金属との積層構造、例えば、Cu/Pd
/Cu積層構造によって構成しても良く、それによって
も、Cuを用いた場合と同程度以上の磁気抵抗効果を得
ることができる。
As described above, the first nonmagnetic metal layer 3 having a relatively large specific resistance has a laminated structure of Pd and any one of Ag, Cu, Au, and Pt, for example, Cu / Pd
/ Cu layered structure may be employed, whereby a magnetoresistance effect equal to or higher than that of the case of using Cu can be obtained.

【0027】(4)また、本発明は、上記(1)におい
て、第1の非磁性金属層3を、Pdと、Ag,Cu,A
u,Ptの内のいずれかの金属との合金層で構成するこ
とを特徴とする。
(4) Further, according to the present invention, in the above (1), the first non-magnetic metal layer 3 is formed by adding Pd, Ag, Cu, A
It is characterized by comprising an alloy layer with any one of u and Pt.

【0028】この様に、相対的に比抵抗の大きな第1の
非磁性金属層3は、Pdと、Ag,Cu,Au,Ptの
内のいずれかの金属との合金層、例えば、Pd−Cu合
金層によって構成しても良く、それによっても、Cuを
用いた場合と同程度の磁気抵抗効果を得ることができ
る。
As described above, the first nonmagnetic metal layer 3 having a relatively large specific resistance is an alloy layer of Pd and any one of Ag, Cu, Au and Pt, for example, Pd- It may be constituted by a Cu alloy layer, and the same magnetoresistive effect as that obtained when Cu is used can be obtained.

【0029】(5)また、本発明は、第1の非磁性金属
層3及び第2の非磁性金属層5によりそれぞれ互いに分
離された第1の強磁性体層2、第2の強磁性体層4、及
び、第3の強磁性体層6を備え、第2の強磁性体層4が
第1の非磁性金属層3と第2の非磁性金属層5との間に
配置されるとともに、第1の強磁性体層2及び第3の強
磁性体層6の磁化方向が互いに平行に固定され、且つ、
第1の非磁性金属層3及び第2の非磁性金属層5の比抵
抗が互いに異なるデュアルスピンバルブ型の磁気抵抗効
果素子において、相対的に比抵抗の大きな第1の非磁性
金属層3を、TaまたはWを、CuまたはPdで挟んだ
サンドイッチ構造で構成することを特徴とする。
(5) The present invention also provides a first ferromagnetic layer 2 and a second ferromagnetic layer separated from each other by a first non-magnetic metal layer 3 and a second non-magnetic metal layer 5, respectively. A second ferromagnetic layer disposed between the first non-magnetic metal layer and the second non-magnetic metal layer; The magnetization directions of the first ferromagnetic layer 2 and the third ferromagnetic layer 6 are fixed parallel to each other, and
In a dual spin-valve magnetoresistive element in which the first nonmagnetic metal layer 3 and the second nonmagnetic metal layer 5 have different specific resistances, the first nonmagnetic metal layer 3 having a relatively large specific resistance is used. , Ta, or W in a sandwich structure sandwiched between Cu or Pd.

【0030】この様に、相対的に比抵抗の大きな第1の
非磁性金属層3は、高比抵抗のTa(比抵抗:12.3
×10-6Ω・cm)またはW(比抵抗:4.9×10-6
Ω・cm)をCuまたはPdで挟んだサンドイッチ構
造、例えばCu/Ta/Cu積層構造で構成しても良
く、強磁性体層と接する界面にはCu層或いはPd層が
存在するため、磁気抵抗効果を損なうことがない。
As described above, the first nonmagnetic metal layer 3 having a relatively large specific resistance is made of Ta having a high specific resistance (specific resistance: 12.3).
× 10 −6 Ω · cm) or W (specific resistance: 4.9 × 10 −6)
Ω · cm) may be constituted by a sandwich structure sandwiched between Cu or Pd, for example, a Cu / Ta / Cu laminated structure. Since a Cu layer or a Pd layer exists at an interface in contact with the ferromagnetic layer, the magnetoresistance is reduced. The effect is not lost.

【0031】(6)また、本発明は、第1の非磁性金属
層3及び第2の非磁性金属層5によりそれぞれ互いに分
離された第1の強磁性体層2、第2の強磁性体層4、及
び、第3の強磁性体層6を備え、第2の強磁性体層4が
第1の非磁性金属層3と第2の非磁性金属層5との間に
配置されるとともに、第1の強磁性体層2及び第3の強
磁性体層6の磁化方向が互いに平行に固定され、且つ、
第1の非磁性金属層3及び第2の非磁性金属層5の比抵
抗が互いに異なるデュアルスピンバルブ型の磁気抵抗効
果素子において、相対的に比抵抗の大きな第1の非磁性
金属層3を、TaまたはWの少なくとも一方と、Cuま
たはPdの少なくとも一方との合金層で構成することを
特徴とする。
(6) The present invention also provides a first ferromagnetic layer 2 and a second ferromagnetic layer separated from each other by a first nonmagnetic metal layer 3 and a second nonmagnetic metal layer 5, respectively. A second ferromagnetic layer disposed between the first non-magnetic metal layer and the second non-magnetic metal layer; The magnetization directions of the first ferromagnetic layer 2 and the third ferromagnetic layer 6 are fixed parallel to each other, and
In a dual spin-valve magnetoresistive element in which the first nonmagnetic metal layer 3 and the second nonmagnetic metal layer 5 have different specific resistances, the first nonmagnetic metal layer 3 having a relatively large specific resistance is used. , Ta or W, and at least one of Cu and Pd.

【0032】この様に、相対的に比抵抗の大きな第1の
非磁性金属層3は、高比抵抗のTaまたはWの少なくと
も一方と、CuまたはPdの少なくとも一方との合金
層、例えば、Ta−Cu合金層で構成しても良く、第1
の非磁性金属層3にCu或いはPdが含有されるため、
磁気抵抗効果の劣化が少なくなる。
As described above, the first nonmagnetic metal layer 3 having a relatively large specific resistance is an alloy layer of at least one of Ta or W having high specific resistance and at least one of Cu or Pd, for example, Ta. -Cu alloy layer, the first
Cu or Pd is contained in the nonmagnetic metal layer 3 of
Deterioration of the magnetoresistance effect is reduced.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】ここで、図2を参照して、本発明
の第1の実施の形態の磁気抵抗効果素子を説明する。 図2参照 図2はデュアルスピンバルブ磁気抵抗効果素子を形成す
るための積層体の要部断面構造であり、まず、(10
0)面を主面とするシリコン基板11上に30Oe(≒
2.4kA/m)の磁界を印加しながら、スパッタリン
グ法を用いて厚さ5nmのNb層及び厚さ5nmNiF
e層を順次積層させて下地層12を形成する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A magnetoresistive element according to a first embodiment of the present invention will now be described with reference to FIG. FIG. 2 is a sectional view of a main part of a laminated body for forming a dual spin-valve magnetoresistive element.
30 Oe (≒) on a silicon substrate 11 having a (0) plane as a main surface.
While applying a magnetic field of 2.4 kA / m), a 5 nm thick Nb layer and a 5 nm thick NiF
The underlayer 12 is formed by sequentially stacking the e layers.

【0034】引き続いて、同じく30Oeの磁界を印加
しながらスパッタリング法を用いて、厚さ10〜25n
m、例えば、25nmのPd32Pt17Mn51からなる反
強磁性体層13、厚さ1〜4nm、例えば、2nmのC
90Fe10からなるピンド層14、厚さ2.0〜8.0
nm、例えば、2.5nmのPd中間層15、厚さ2n
mのCo90Fe10/厚さ4nmのNi81Fe19/厚さ2
nmCo90Fe10からなる3層構造のフリー層16、厚
さ2.0〜8.0nm、例えば、2.5nmのCu中間
層17、厚さ1〜4nm、例えば、2nmのCo90Fe
10からなるピンド層18、及び、厚さ10〜25nm、
例えば、25nmのPd32Pt17Mn51からなる反強磁
性体層19を順次積層させる。
Subsequently, while applying a magnetic field of 30 Oe, a thickness of 10 to 25 n
m, for example, an antiferromagnetic layer 13 made of Pd 32 Pt 17 Mn 51 having a thickness of 25 nm, and a C layer having a thickness of 1 to 4 nm, for example, 2 nm.
pinned layer 14 consisting o 90 Fe 10, the thickness of 2.0 to 8.0
Pd intermediate layer 15 having a thickness of 2 nm, for example, 2.5 nm.
m of Co 90 Fe 10 / thickness 4nm Ni 81 Fe 19 / thickness 2
Free layer 16 having a three-layer structure of nmCo 90 Fe 10 , Cu intermediate layer 17 having a thickness of 2.0 to 8.0 nm, for example, 2.5 nm, and Co 90 Fe having a thickness of 1 to 4 nm, for example, 2 nm
A pinned layer 18 of 10 and a thickness of 10 to 25 nm,
For example, an antiferromagnetic layer 19 of Pd 32 Pt 17 Mn 51 of 25 nm is sequentially laminated.

【0035】次いで、ピンド層14,18の磁化方向を
固定するために、成膜時に印加した磁界と直交する20
00Oe(≒160kA/m)の磁界を印加しながら、
真空中で230℃で1時間の熱処理を行うことによって
反強磁性体層13,19の磁化方向を印加した磁界の方
向とすることによって、磁気抵抗効果素子の基本構造を
形成する。
Next, in order to fix the magnetization directions of the pinned layers 14 and 18, a direction perpendicular to the magnetic field applied at the time of film formation is set 20.
While applying a magnetic field of 00 Oe (≒ 160 kA / m),
The basic structure of the magnetoresistive element is formed by performing a heat treatment at 230 ° C. for 1 hour in a vacuum to change the magnetization direction of the antiferromagnetic layers 13 and 19 to the direction of the applied magnetic field.

【0036】なお、この場合も、230℃の熱処理工程
において、Pd中間層15及びCu中間層17を構成す
るPd及びCuとNi81Fe19との間の相互拡散が生じ
ないように、フリー層16をバリアとなるCo90Fe10
を用いて3層構造としている。
In this case as well, in the heat treatment step at 230 ° C., the free layer is formed so that the interdiffusion between Pd and Cu constituting the Pd intermediate layer 15 and the Cu intermediate layer 17 and Ni 81 Fe 19 does not occur. 16 with Co 90 Fe 10 as a barrier
To form a three-layer structure.

【0037】次いで、図示しないものの、素子の長手方
向がピンド層14,18の固定された磁化方向と垂直に
なるように、この積層構造体を長さが100μm、幅が
1μmのストライプ状にパターニングしたのち、素子幅
が5μmとなるように、厚さ200nmのCuパターン
からなる4端子電極パターンを形成することによって、
デュアルスピンバルブ磁気抵抗効果素子が完成する。
Next, although not shown, this laminated structure is patterned into a stripe shape having a length of 100 μm and a width of 1 μm so that the longitudinal direction of the element is perpendicular to the fixed magnetization direction of the pinned layers 14 and 18. After that, by forming a four-terminal electrode pattern made of a Cu pattern having a thickness of 200 nm so that the element width becomes 5 μm,
A dual spin valve magnetoresistive element is completed.

【0038】この場合、Pd中間層15を構成するPd
(比抵抗:10.0×10-6Ω・cm)の比抵抗がCu
中間層17を構成するCu(比抵抗:1.55×10-6
Ω・cm)の比抵抗より6倍以上大きいため、同じ厚さ
の対称構造を形成しても、大きなセンス電流による磁界
を発生することができ、それによって、静磁気結合によ
る磁界の影響を任意に相殺してフリー層16の磁化方向
5 を、ピンド層14,18の磁化方向M3 ,M4 とほ
ぼ直交した方向とすることができ、電極間にセンス電流
sensを流すことによって外部印加磁場を精度良く測定
することができる。
In this case, Pd constituting the Pd intermediate layer 15
(Resistivity: 10.0 × 10 −6 Ω · cm) is Cu
Cu (specific resistance: 1.55 × 10 −6) constituting the intermediate layer 17
Ω · cm) or more, the magnetic field can be generated by a large sense current even if a symmetrical structure having the same thickness is formed. offsetting the magnetization directions M 5 of the free layer 16 may be a direction that is substantially perpendicular to the magnetization direction M 3, M 4 of the pinned layers 14 and 18, the outside by passing a sense current I sens between electrodes The applied magnetic field can be accurately measured.

【0039】また、シミュレーションにより、PdはC
uと同程度以上の磁気抵抗効果が得られることが発表さ
れており(例えば、甲斐、椎木,第21回日本応用磁気
学会学術講演会概要集,4pc−5,1997参照)、
Pd中間層15を用いることにより、磁気抵抗効果を損
なうことなく、且つ、層厚の対称性を崩すことなく高抵
抗の中間層を構成することができる。
According to the simulation, Pd is C
It has been reported that a magnetoresistance effect equal to or higher than that of u can be obtained (see, for example, Kai and Shiiki, 21st Annual Meeting of the Japan Society of Applied Magnetics, 4pc-5, 1997).
By using the Pd intermediate layer 15, a high resistance intermediate layer can be formed without impairing the magnetoresistance effect and without breaking the symmetry of the layer thickness.

【0040】なお、Pd中間層15に代えて、Cu/P
d或いはCu/Pd/Cu等のPdと、Cu,Ag(比
抵抗:1.47×10-6Ω・cm),Au(比抵抗:
2.05×10-6Ω・cm),Pt(比抵抗:9.81
×10-6Ω・cm)の内のいずれかの金属との積層構造
で中間層を構成しても良く、Pdが存在することによっ
て、磁気抵抗効果を損なうことなく、且つ、層厚の対称
性を崩すことなく高抵抗の中間層を構成することができ
る。
In place of the Pd intermediate layer 15, Cu / P
d or Pd such as Cu / Pd / Cu and Cu, Ag (resistivity: 1.47 × 10 −6 Ω · cm), Au (resistivity:
2.05 × 10 −6 Ω · cm), Pt (specific resistance: 9.81)
(× 10 −6 Ω · cm), the intermediate layer may be composed of a laminated structure with any metal, and the presence of Pd does not impair the magnetoresistive effect, and the layer thickness is symmetric. A high resistance intermediate layer can be formed without losing the properties.

【0041】また、Pd中間層15に代えて、Pd−C
u等のPdと、Cu,Ag,Au,Ptの内のいずれか
の金属との合金層で中間層を構成しても良く、Pdが存
在することによって、磁気抵抗効果の劣化の少ない高抵
抗の中間層を構成することができる。
In place of the Pd intermediate layer 15, Pd-C
The intermediate layer may be composed of an alloy layer of Pd such as u and any of the metals Cu, Ag, Au and Pt. Can be constituted.

【0042】次に、図3を参照して本発明の第2の実施
の形態を説明するが、ピンド層14側の中間層の構成以
外は上記の第1の実施の形態と同様である。なお、図3
(a)はデュアルスピンバルブ磁気抵抗効果素子を形成
するための積層体の要部断面構造であり、また、図3
(b)は多層中間層の拡大図である。 図3(a)参照 まず、(100)面を主面とするシリコン基板11上に
30Oe(≒2.4kA/m)の磁界を印加しながら、
スパッタリング法を用いて厚さ5nmのNb層及び厚さ
5nmNiFe層を順次積層させて下地層12を形成す
る。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3, except that the structure of the intermediate layer on the pinned layer 14 side is the same as that of the first embodiment. Note that FIG.
FIG. 3A is a cross-sectional view of a main part of a laminated body for forming a dual spin-valve magnetoresistive element.
(B) is an enlarged view of a multilayer intermediate layer. First, while applying a magnetic field of 30 Oe (≒ 2.4 kA / m) to the silicon substrate 11 having the (100) plane as a main surface, as shown in FIG.
An Nb layer having a thickness of 5 nm and a NiFe layer having a thickness of 5 nm are sequentially stacked by a sputtering method to form the underlayer 12.

【0043】引き続いて、同じく30Oeの磁界を印加
しながらスパッタリング法を用いて、厚さ10〜25n
m、例えば、25nmのPd32Pt17Mn51からなる反
強磁性体層13、厚さ1〜4nm、例えば、2nmのC
90Fe10からなるピンド層14、Cu/Ta/Cuか
らなる3層構造の多層中間層20、厚さ2nmのCo 90
Fe10/厚さ4nmのNi81Fe19/厚さ2nmCo90
Fe10からなる3層構造のフリー層16、厚さ2.0〜
8.0nm、例えば、2.5nmのCu中間層17、厚
さ1〜4nm、例えば、2nmのCo90Fe10からなる
ピンド層18、及び、厚さ10〜25nm、例えば、2
5nmのPd32Pt17Mn51からなる反強磁性体層19
を順次積層させる。
Subsequently, a magnetic field of 30 Oe was applied in the same manner.
While sputtering, the thickness is 10 to 25 n
m, for example, 25 nm of Pd32Pt17Mn51Consisting of anti
Ferromagnetic layer 13, 1-4 nm thick, for example, 2 nm C
o90FeTenPinned layer 14, made of Cu / Ta / Cu
Multilayer intermediate layer 20 having a three-layer structure comprising 90
FeTen/ Ni with a thickness of 4 nm81Fe19/ Thickness 2nmCo90
FeTenFree layer 16 having a three-layer structure consisting of
8.0 nm, for example, 2.5 nm Cu intermediate layer 17, thickness
1 to 4 nm, for example, 2 nm of Co90FeTenConsists of
The pinned layer 18 and a thickness of 10 to 25 nm, for example, 2
5 nm Pd32Pt17Mn51Antiferromagnetic layer 19 made of
Are sequentially laminated.

【0044】図3(b)参照 この場合の多層中間層20は、例えば、厚さ0.7nm
のCu層21、厚さ1.0nmのTa層22、厚さ0.
7nmのCu層23を順次積層させた構造からなる。
Referring to FIG. 3B, the multilayer intermediate layer 20 in this case has a thickness of, for example, 0.7 nm.
Cu layer 21, a 1.0 nm thick Ta layer 22, a thickness of 0.1 nm.
It has a structure in which 7 nm Cu layers 23 are sequentially laminated.

【0045】次いで、ピンド層14,18の磁化方向を
固定するために、成膜時に印加した磁界と直交する20
00Oe(≒160kA/m)の磁界を印加しながら、
真空中で230℃で1時間の熱処理を行うことによって
反強磁性体層13,19の磁化方向を印加した磁界の方
向とすることによって、磁気抵抗効果素子の基本構造を
形成する。
Next, in order to fix the magnetization directions of the pinned layers 14 and 18, a direction perpendicular to the magnetic field applied at the time of film formation is set to 20.
While applying a magnetic field of 00 Oe (≒ 160 kA / m),
The basic structure of the magnetoresistive element is formed by performing a heat treatment at 230 ° C. for 1 hour in a vacuum to change the magnetization direction of the antiferromagnetic layers 13 and 19 to the direction of the applied magnetic field.

【0046】なお、この場合も、230℃の熱処理工程
において、多層中間層20及びCu中間層17を構成す
るCuとNi81Fe19との間の相互拡散が生じないよう
に、フリー層16をバリアとなるCo90Fe10を用いて
3層構造としている。
Also in this case, in the heat treatment step at 230 ° C., the free layer 16 is formed so that the mutual diffusion between Cu and Ni 81 Fe 19 constituting the multilayer intermediate layer 20 and the Cu intermediate layer 17 does not occur. It has a three-layer structure using Co 90 Fe 10 serving as a barrier.

【0047】次いで、図示しないものの、素子の長手方
向がピンド層14,18の固定された磁化方向と垂直に
なるように、この積層構造体を長さが100μm、幅が
1μmのストライプ状にパターニングしたのち、素子幅
が5μmとなるように、厚さ200nmのCuパターン
からなる4端子電極パターンを形成することによって、
デュアルスピンバルブ磁気抵抗効果素子が完成する。
Next, although not shown, the laminated structure is patterned into a stripe shape having a length of 100 μm and a width of 1 μm so that the longitudinal direction of the element is perpendicular to the fixed magnetization direction of the pinned layers 14 and 18. After that, by forming a four-terminal electrode pattern made of a Cu pattern having a thickness of 200 nm so that the element width becomes 5 μm,
A dual spin valve magnetoresistive element is completed.

【0048】この場合も、ピンド層14,18の磁化方
向M3 ,M4 は反強磁性体層13,19の磁化方向
1 ,M2 に固定され、一方、フリー層16の磁化方向
5 はピンド層14,18の磁化方向M3 ,M4 とほぼ
直交した方向となり、電極間にセンス電流Isensを流す
ことによって、上記の第1の実施の形態と同様に外部印
加磁場を測定することができる。
Also in this case, the magnetization directions M 3 and M 4 of the pinned layers 14 and 18 are fixed to the magnetization directions M 1 and M 2 of the antiferromagnetic layers 13 and 19, while the magnetization directions M 3 and M 2 of the free layer 16 are fixed. Reference numeral 5 denotes a direction substantially perpendicular to the magnetization directions M 3 and M 4 of the pinned layers 14 and 18, and the externally applied magnetic field is measured by flowing a sense current I sens between the electrodes in the same manner as in the first embodiment. can do.

【0049】この第2の実施の形態においては、ピンド
層14側の中間層を高抵抗にするために、比抵抗の大き
なTa(比抵抗:12.3×10-6Ω・cm)層22を
磁気抵抗効果の大きなCu層21,23で挟んだサンド
イッチ構造としており、強磁性体層、即ち、ピンド層1
4とフリー層16との界面がCu層21,23で接する
ことになるので、磁気抵抗効果を損なうことなく中間層
の抵抗を高くすることができる。
In the second embodiment, in order to increase the resistance of the intermediate layer on the pinned layer 14 side, a Ta (resistivity: 12.3 × 10 −6 Ω · cm) layer 22 having a large specific resistance is used. Is sandwiched between Cu layers 21 and 23 having a large magnetoresistance effect, and the ferromagnetic layer, that is, the pinned layer 1
Since the interface between the layer 4 and the free layer 16 is in contact with the Cu layers 21 and 23, the resistance of the intermediate layer can be increased without impairing the magnetoresistance effect.

【0050】なお、多層中間層20を構成する高比抵抗
材料はTaに限られるものではなく、W(比抵抗:4.
9×10-6Ω・cm)を用いても良いものであり、ま
た、この様なTa,W等の高比抵抗層を挟み込むCu層
21,23の代わりに、Cuと同程度の磁気抵抗効果を
有するPdを用いても良いものである。
The high specific resistance material forming the multilayer intermediate layer 20 is not limited to Ta, but may be W (specific resistance: 4.
9 × 10 −6 Ω · cm), and instead of the Cu layers 21 and 23 sandwiching such a high resistivity layer of Ta, W, etc., a magnetoresistance similar to Cu is used. Pd having an effect may be used.

【0051】また、中間層の比抵抗を制御するための手
段は、多層中間層構造に限られるものではなく、Ta,
W等の高比抵抗層とCu,Pd等の磁気抵抗効果の大き
な非磁性金属との合金層を用いても良いものであり、C
u或いはPdを含有させることにより、磁気抵抗効果の
劣化の少ない高抵抗の中間層を構成することができる。
The means for controlling the specific resistance of the intermediate layer is not limited to the multilayer intermediate layer structure.
An alloy layer of a high resistivity layer such as W and a nonmagnetic metal having a large magnetoresistance effect such as Cu and Pd may be used.
By containing u or Pd, a high-resistance intermediate layer with less deterioration of the magnetoresistance effect can be formed.

【0052】また、上記の各実施の形態においては、単
一の素子構造として説明しているが、この様な積層構造
を複数段積層させて大きな出力を得るようにしても良
く、その場合には、Cu等の非磁性層を介して積層させ
れば良く、或いは、最上層の反強磁性体層19を次段の
最下層の反強磁性体層13の一部として兼用して、最上
層の反強磁性体層19上に、直接、次段のピンド層14
を積層させても良い。
In each of the above embodiments, a single element structure is described. However, a large output may be obtained by stacking a plurality of such stacked structures. May be laminated via a nonmagnetic layer of Cu or the like, or the uppermost antiferromagnetic layer 19 may also be used as a part of the lowermost antiferromagnetic layer 13 in the next stage, The pinned layer 14 of the next stage is directly formed on the upper antiferromagnetic layer 19.
May be laminated.

【0053】また、上記の各実施の形態の説明において
は、基板側の中間層の比抵抗を相対的に高くしている
が、逆に、フリー層上の中間層の比抵抗を相対的に高く
しても良いものであり、その場合には、センス電流を流
す方向を逆にすれば良い。
In the description of each of the above embodiments, the specific resistance of the intermediate layer on the substrate side is relatively high, but the specific resistance of the intermediate layer on the free layer is relatively high. In this case, the direction in which the sense current flows may be reversed.

【0054】また、上記の本発明の各実施の形態の説明
においては、基板としてシリコン基板を用いているが、
Al2 3 −TiC基板、表面にシリコンO2 膜を形成
したシリコン基板、或いは、ガラス基板等の基板を用い
ても良いものであり、また、強磁性体及び反強磁性体と
しても、実施例に記載した以外の通常に用いられている
強磁性体及び反強磁性体を用いても良いものである。
In the description of each embodiment of the present invention, a silicon substrate is used as a substrate.
A substrate such as an Al 2 O 3 —TiC substrate, a silicon substrate having a silicon O 2 film formed on its surface, or a glass substrate may be used. A ferromagnetic material and an antiferromagnetic material which are generally used other than those described in the examples may be used.

【0055】[0055]

【発明の効果】本発明によれば、デュアルスピンバルブ
磁気抵抗効果素子の少なくとも一方の中間層の比抵抗
を、Pdを用いることにより、或いは、高比抵抗層とC
u或いはPdとのサンドイッチ構造にすることにより高
比抵抗にすることができ、それによって、磁気抵抗効果
を損なうことなく静磁気結合による磁界を影響を相殺す
ることができるので、ダイナミックレンジの大きな信頼
性の高い磁気抵抗効果素子を実現することができる。
According to the present invention, the specific resistance of at least one of the intermediate layers of the dual spin valve magnetoresistive element can be adjusted by using Pd,
By adopting a sandwich structure with u or Pd, a high specific resistance can be obtained, and the influence of the magnetic field due to the magnetostatic coupling can be canceled without impairing the magnetoresistance effect. It is possible to realize a magnetoresistive effect element having high performance.

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

【図1】本発明の原理的構成の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a basic configuration of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施の形態の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a second embodiment of the present invention.

【図4】従来のデュアルスピンバルブ磁気抵抗効果素子
の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory view of a conventional dual spin valve magnetoresistive element.

【図5】従来の改良型デュアルスピンバルブ磁気抵抗効
果素子の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a conventional improved dual spin valve magnetoresistive element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 第1の反強磁性体層 2 第1の強磁性体層 3 第1の非磁性金属層 4 第2の強磁性体層 5 第2の非磁性金属層 6 第3の強磁性体層 7 第2の反強磁性体層 11 シリコン基板 12 下地層 13 反強磁性体層 14 ピンド層 15 Pd中間層 16 フリー層 17 Cu中間層 18 ピンド層 19 反強磁性体層 20 多層中間層 21 Cu層 22 Ta層 23 Cu層 31 反強磁性体層 32 ピンド層 33 Cu中間層 34 フリー層 35 Cu中間層 36 ピンド層 37 反強磁性体層 38 静磁気結合による磁界 39 センス電流 40 センス電流による磁界 41 センス電流による磁界 42 Ag中間層 Reference Signs List 1 first antiferromagnetic layer 2 first ferromagnetic layer 3 first nonmagnetic metal layer 4 second ferromagnetic layer 5 second nonmagnetic metal layer 6 third ferromagnetic layer 7 Second antiferromagnetic layer 11 Silicon substrate 12 Underlayer 13 Antiferromagnetic layer 14 Pinned layer 15 Pd intermediate layer 16 Free layer 17 Cu intermediate layer 18 Pinned layer 19 Antiferromagnetic layer 20 Multilayer intermediate layer 21 Cu layer Reference Signs List 22 Ta layer 23 Cu layer 31 Antiferromagnetic layer 32 Pinned layer 33 Cu intermediate layer 34 Free layer 35 Cu intermediate layer 36 Pinned layer 37 Antiferromagnetic layer 38 Magnetic field due to magnetostatic coupling 39 Sense current 40 Magnetic field due to sense current 41 Magnetic field by sense current 42 Ag intermediate layer

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の非磁性金属層及び第2の非磁性金
属層によりそれぞれ互いに分離された第1の強磁性体
層、第2の強磁性体層、及び、第3の強磁性体層を備
え、前記第2の強磁性体層が前記第1の非磁性金属層と
前記第2の非磁性金属層との間に配置されるとともに、
前記第1の強磁性体層及び第3の強磁性体層の磁化方向
が互いに平行に固定され、且つ、前記第1の非磁性金属
層及び第2の非磁性金属層の比抵抗が互いに異なるデュ
アルスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子において、相対
的に比抵抗の大きな前記第1の非磁性金属層3が少なく
ともPdを含むことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
1. A first ferromagnetic layer, a second ferromagnetic layer, and a third ferromagnetic layer separated from each other by a first nonmagnetic metal layer and a second nonmagnetic metal layer, respectively. A second ferromagnetic layer disposed between the first non-magnetic metal layer and the second non-magnetic metal layer;
The magnetization directions of the first ferromagnetic layer and the third ferromagnetic layer are fixed to be parallel to each other, and the first nonmagnetic metal layer and the second nonmagnetic metal layer have different specific resistances. A dual spin valve type magnetoresistive element, wherein the first nonmagnetic metal layer 3 having a relatively large specific resistance contains at least Pd.
【請求項2】 上記第1の非磁性金属層を、Pdの単層
によって構成することを特徴とする請求項1記載の磁気
抵抗効果素子。
2. The magnetoresistive element according to claim 1, wherein said first nonmagnetic metal layer is constituted by a single layer of Pd.
【請求項3】 上記第1の非磁性金属層を、Pdと、A
g,Cu,Au,Ptの内のいずれかの金属との積層構
造で構成することを特徴とする請求項1記載の磁気抵抗
効果素子。
3. The method according to claim 1, wherein the first nonmagnetic metal layer comprises Pd and A
2. The magnetoresistive element according to claim 1, wherein said magnetoresistive element has a laminated structure with any one of g, Cu, Au and Pt.
【請求項4】 上記第1の非磁性金属層を、Pdと、A
g,Cu,Au,Ptの内のいずれかの金属との合金層
で構成することを特徴とする請求項1記載の磁気抵抗効
果素子。
4. The method according to claim 1, wherein the first nonmagnetic metal layer comprises Pd and A
2. The magnetoresistive element according to claim 1, wherein the magnetoresistive element is formed of an alloy layer with any one of g, Cu, Au, and Pt.
【請求項5】 第1の非磁性金属層及び第2の非磁性金
属層によりそれぞれ互いに分離された第1の強磁性体
層、第2の強磁性体層、及び、第3の強磁性体層を備
え、前記第2の強磁性体層が前記第1の非磁性金属層と
前記第2の非磁性金属層との間に配置されるとともに、
前記第1の強磁性体層及び第3の強磁性体層の磁化方向
が互いに平行に固定され、且つ、前記第1の非磁性金属
層及び第2の非磁性金属層の比抵抗が互いに異なるデュ
アルスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子において、相対
的に比抵抗の大きな前記第1の非磁性金属層を、Taま
たはWを、CuまたはPdで挟んだサンドイッチ構造で
構成することを特徴とする磁気抵抗効果素子。
5. A first ferromagnetic layer, a second ferromagnetic layer, and a third ferromagnetic layer separated from each other by a first nonmagnetic metal layer and a second nonmagnetic metal layer, respectively. A second ferromagnetic layer disposed between the first non-magnetic metal layer and the second non-magnetic metal layer;
The magnetization directions of the first ferromagnetic layer and the third ferromagnetic layer are fixed to be parallel to each other, and the first nonmagnetic metal layer and the second nonmagnetic metal layer have different specific resistances. In a dual spin-valve magnetoresistive element, the first nonmagnetic metal layer having a relatively large specific resistance has a sandwich structure in which Ta or W is sandwiched between Cu or Pd. Resistance effect element.
【請求項6】 第1の非磁性金属層及び第2の非磁性金
属層によりそれぞれ互いに分離された第1の強磁性体
層、第2の強磁性体層、及び、第3の強磁性体層を備
え、前記第2の強磁性体層が前記第1の非磁性金属層と
前記第2の非磁性金属層との間に配置されるとともに、
前記第1の強磁性体層及び第3の強磁性体層の磁化方向
が互いに平行に固定され、且つ、前記第1の非磁性金属
層及び第2の非磁性金属層の比抵抗が互いに異なるデュ
アルスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子において、相対
的に比抵抗の大きな前記第1の非磁性金属層を、Taま
たはWの少なくとも一方と、CuまたはPdの少なくと
も一方との合金層で構成することを特徴とする磁気抵抗
効果素子。
6. A first ferromagnetic layer, a second ferromagnetic layer, and a third ferromagnetic layer separated from each other by a first nonmagnetic metal layer and a second nonmagnetic metal layer, respectively. A second ferromagnetic layer disposed between the first non-magnetic metal layer and the second non-magnetic metal layer;
The magnetization directions of the first ferromagnetic layer and the third ferromagnetic layer are fixed to be parallel to each other, and the first nonmagnetic metal layer and the second nonmagnetic metal layer have different specific resistances. In the dual spin-valve magnetoresistive element, the first nonmagnetic metal layer having a relatively large specific resistance is composed of an alloy layer of at least one of Ta or W and at least one of Cu or Pd. A magnetoresistive element comprising:
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