KR100650534B1 - 자기 저항 효과 소자, 자기 헤드 및 이것을 사용하는 자기재생 장치 - Google Patents

자기 저항 효과 소자, 자기 헤드 및 이것을 사용하는 자기재생 장치 Download PDF

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Abstract

TMR 소자와 SVMR 소자를 자유 자성층을 공유하도록 형성한 복합 적층체이며, 제 1 반강자성층, 제 1 고정 자성층, 터널 절연층, 자유 자성층, 비자성 금속층, 제 2 고정 자성층 및 제 2 반강자성층의 적층을 포함하는 자기 저항 효과 소자이다.
TMR 소자, SVMR 소자, 자유 자성층, 고정 자성층, 반강자성층, 터널 절연층

Description

자기 저항 효과 소자, 자기 헤드 및 이것을 사용하는 자기 재생 장치{MAGNETORESISTIVE DEVICE, MAGNETIC HEAD, AND MAGNETIC DISK PLAYER}
본 발명은 높은 감도를 갖는 자기 저항 효과 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 터널 타입의 자기 저항 효과 소자(TMR 소자)와 스핀 밸브 타입의 자기 저항 효과 소자(SVMR 소자)를 조합하여 사용하는 자기 저항 효과 소자에 관한 것이다.
최근, 자기 기억 매체의 고기록 밀도화는 특히 현저하다. 예를 들면, 하드 디스크 장치의 면기록 밀도는 매년 2배 정도의 고밀도화가 진행되고 있는 상황이며, 현재 가장 일반적으로 사용되고 있는 스핀 밸브 타입의 자기 저항 효과형 헤드는, 가까운 장래에 재생 능력의 한도에 도달할 것이 예상된다. 그 때문에, 보다 감도가 높은 자기 헤드를 형성할 수 있는 자기 저항 효과 소자를 안출하는 것이 필요하게 되었다.
이러한 상황에서 터널 타입의 자기 저항 효과형 헤드(TMR 헤드)는 높은 MR비(40% 이상)로 하는 것이 가능하고, 재생 출력을 기존의 스핀 밸브 타입의 자기 저항 효과형 헤드(SVMR 헤드) 등과 비교하여 여러 배 높게 할 수 있다. 10OG비트/(인치)2 이상의 고기록 밀도화를 실현하는데 TMR 헤드는 불가결한 요소 기술의 하나이며, 차세대 선두 헤드의 유력한 후보라고 생각된다.
상기 TMR 헤드에 대해서는 복수 회사로부터 시작(試作) 보고가 있으나, 이들 보고에서는 자기 헤드의 면기록 밀도는 아직 만족스러운 면기록 밀도까지 도달하지 않았다. 종래 시작(試作)된 TMR 소자는, 예를 들어, 20∼40Ω·㎛2 정도의 접합 저항과 7∼20% 정도의 MR비를 갖는 것이며, 상정(想定)한 TMR 소자의 기능을 충분히 발휘하고, 만족스러운 정도의 자기 저항 효과 소자는 아직 제작되지 않은 상황이다.
또한, 자기 기록 재생 장치의 면기록 밀도가 높아질수록 자기 헤드에 구성하는 TMR 소자의 접합 면적은 작아지기 때문에, TMR 소자의 접합 저항이 현재와 같으면 자기 헤드 내에서의 전기 저항은 급격히 커진다. 이것에 의해, S/N의 악화 및 지연 증가 등의 문제가 현저하게 나타나, 자기 헤드로서 정확한 동작이 곤란해진다.
본원 발명자들은 TMR 소자의 접합 저항을 저감시키기 위해서는, 터널 절연층을 얇게 하는 것, 및 약하게 산화 처리를 하는 것이 효과적임을 TMR 소자를 시작한 시험에 의해 확인하였다. 도 1a 내지 도 1c는 산화 조건을 바꾸어 Al층을 산화 처리하여 형성한 터널 절연층의 접합 저항에 대해서 나타낸다. 각 도면 모두 횡축(橫軸)을 면적 S(㎛2), 종축(縱軸)을 접합 저항 R(Ω)로 하여 면적 S와 접합 저항 R 의 관계를 나타낸다. 도 1a는 Al층의 두께를 1.0㎚, 도 1b는 Al층의 두께를 0.9㎚, 도 1c는 Al층의 두께를 0.8㎚로 하고, 각 도면에 나타낸 조건에 의해 산화 처리를 행하여 터널 절연층을 형성한 경우이다.
또한, 상기 TMR 소자의 시작 시험에서는 다음과 같은 적층체, Cr(10)/Au(30)/NiFe(4)/CoFe(3)/AlOx/CoFe(2.5)/IrMn(15)/Au(20)를 사용했다. 괄호 안은 각 층의 층 두께 ㎚이다.
도 1a 내지 도 1c로부터, 터널 절연층을 박막화시킬수록, 또한, O2압(㎩)을 저감시키고, 산화 시간을 짧게 하여 산화 처리를 약하게 할수록 TMR 소자의 접합 저항 R이 낮아짐을 확인할 수 있다. 예를 들면, 도 1c에서 Al막 두께 0.8㎚의 경우, 3000㎩, 30분간의 자연 산화에 의해 제작한 TMR 소자의 저항은, 면적 약 1㎛2에서 약 4Ω까지 면적 저항을 저감시킬 수 있다.
그러나, 터널 절연층을 박막화하고, 약하게 산화함에 따라, MR비도 저하하게 된다. 도 2a 내지 도 2c는 도 1a 내지 도 1c의 터널 절연층을 갖는 TMR 소자의 자기 저항 변화(MR)에 대해서 나타낸다. 각 도면 모두 횡축을 면적 S(㎛2), 종축을 MR비(%)로 하여 면적 S와 MR비의 관계를 나타낸다. 도 1c에서 설명한 면적 저항 4Ω/㎛2의 소자의 경우를 도 2c에서 보면 MR비는 약 9%이기 때문에, 저항 변화는 0.36Ω만 얻어지고 있다.
이상과 같이, TMR 소자에서는 터널 절연층을 사용하기 때문에 고기록 밀도화에 대응하여 접합 저항을 저감시킬 필요가 있다. 그러나, 접합 저항을 저감시키기 위해 단순히 터널 절연층을 박막화하고, 약하게 산화하면 MR비도 저하하게 된다. 차세대 선두 헤드의 역할을 수행하기 위해서는, TMR 소자의 접합 저항을 저감시키는 동시에, 보다 원하는 저항 변화가 얻어지도록 형성할 필요가 있다.
또한, TMR 소자는 전압 의존성을 갖고, 인가된 전압의 증가에 따라 MR비가 급격히 감소하는 경향이 있다. 예를 들면, TMR 소자에 400㎷의 전압을 인가하면 MR비가 0바이어스일 때와 비교하여 반분 정도까지 감소하게 되는 경우가 있다. 따라서, 하드 디스크 등의 자기 기록 매체로부터의 기록 자계를 고감도로 재생하기 위해서는, 인가하는 전압이 어느 정도 높은 것이 바람직하나, TMR 소자를 사용한 경우에는 이것을 낮게 억제해야만 한다.
TMR 소자를 사용하여 자기 헤드를 실제로 제작할 때의 랩핑(Mechanical lapping) 프로세스에 의해 전기 쇼트(단락)가 일어나기 쉽다는 지적이 있다. 이 때문에, TMR 소자를 구성하는 자유 자성층의 일부를 자기 기록 매체 측으로 돌출시킨 자속 도입로(이하, 플럭스 가이드)를 사용하는 제안이 있다. 이 플럭스 가이드 구조를 채용하면, 랩핑 프로세스에서의 연마에 의해 자유 자성층과 고정 자성층의 단락 문제를 억제할 수 있다. 그러나, 플럭스 가이드 구조를 사용하면, 자기 헤드의 재생 출력이 저감된다. 예를 들어, 플럭스 가이드의 높이(돌출량)가 0.2㎛를 초과하면 재생 출력이 반분 정도까지 감소하게 되기 때문에, 재생 출력을 유지하기 위해서는 플럭스 가이드의 높이를 0.1㎛ 이하로 해야만 한다. 그러나, 랩핑 프로세스에서 플럭스 가이드의 높이를 0.1㎛의 정밀도로 가공 제어하는 것은 곤란하다.
따라서, 본원 발명은 TMR 소자를 사용한 고감도의 자기 저항 효과 소자를 제공하는 것을 주요한 목적으로 한다.
상기 목적은 TMR 소자와 SVMR 소자를 자유 자성층을 공유하도록 형성한 복합 적층체를 기본으로 한 복합형 자기 저항 효과 소자(TMR-SVMR 소자)에 의해 달성된다.
즉, 상기 목적은 제 1 반강자성층, 제 1 고정 자성층, 터널 절연층, 자유 자성층, 비자성 금속층, 제 2 고정 자성층 및 제 2 반강자성층의 적층을 포함하는 자기 저항 효과 소자에 의해 달성된다.
상기 복합형 자기 저항 효과 소자는 제 1 반강자성층, 제 1 고정 자성층, 터널 절연층 및 자유 자성층에 의해 TMR 소자 부분을 구비하고, 상기 자유 자성층, 비자성 금속층, 제 2 고정 자성층 및 제 2 반강자성층에 의해 SVMR 소자 부분도 더 구비한다.
따라서, 종래의 TMR 소자가 갖고 있던 문제가 SVMR 소자 부분에 의해 보상되기 때문에, 보다 고감도의 자기 저항 효과 소자를 제공할 수 있다. 즉, 이 TMR-SVMR 소자에서는, TMR 소자의 터널 절연층의 박막화가 가능하고, 외부 자계를 검출하기 위해 인가되는 전압이 분압(分壓)되어 TMR의 전압 의존성이 완화된다.
또한, 상기 TMR-SVMR 소자는 자유 자성층이 플럭스 가이드를 구비하는 것이 바람직하다. 자유 자성층에 플럭스 가이드 구조를 채용하여도 SVMR 소자 부분이 함께 형성되어 있기 때문에, 종래의 TMR 소자에서 문제가 된 재생 출력의 저하를 보상하여 자기 저항 효과 소자로서 고감도화를 도모할 수 있다.
또한, 상기 자유 자성층의 플럭스 가이드의 형상과 대응하도록 SVMR 소자부 측으로 되는 상기 비자성 금속층, 제 2 고정 자성층 및 제 2 반강자성층을 형성하는 것이 바람직하다.
SVMR 소자 측에서는 TMR 소자와 같이, 자유 자성층과 제 2 고정 자성층의 단락은 문제가 되지 않기 때문에, 랩핑 프로세스에서 자유 자성층으로부터 제 2 반강자성층까지 연마할 수 있다. 또한, 플럭스 가이드부에 SVMR 소자가 존재하기 때문에, 플럭스 가이드의 높이(돌출량)가 어느 정도 커져도 고정밀도로 외부 자계를 검출할 수 있다. 따라서, 랩핑 프로세스에서 플럭스 가이드의 높이를 O.1㎛보다 낮게 하기 위한 고정밀한 제어는 불필요해진다.
또한, 본 발명의 TMR-SVMR 소자에 관하여, 적어도 상기 제 1 고정 자성층은 상기 플럭스 가이드의 위치를 사이로 하여 상기 자유 자성층의 면내 방향에서 분할되어 있는 형태를 채용할 수 있다.
이 형태에서는, 자유 자성층의 플럭스 가이드가 있는 위치를 사이에 두어, 자유 자성층의 양측에 제 1 TMR 소자부와 제 2 TMR 소자부가 형성되고, 자유 자성층의 플럭스 가이드의 위치에는 SVMR 소자부가 형성된 3중 복합형 자기 저항 효과 소자(TMR-SVMR-TMR 소자)로 된다.
이 TMR-SVMR-TMR 소자는, 3개의 자기 저항 효과 소자에 의해 외부 자계를 검출하므로 보다 고감도화된다. 이 TMR-SVMR-TMR 소자에 대해서도, TMR 소자의 터널 절연층의 박막화가 가능하다. 또한, 외부 자계를 검출하기 위해 인가되는 센스 전류는, 우선 제 1 TMR 소자부의 적층면에 대하여 수직 방향으로 흐르고, 이어서 SVMR 소자부에서는 면내 방향(수평 방향)으로 흐르며, 다시 제 2 TMR 소자부의 적층면에 대하여 수직으로 흐른다. 따라서, 인가되는 전압이 대략 3개로 분압되고, TMR의 전압 의존성이 보다 확실히 완화된다.
또한, 이 TMR-SVMR-TMR 소자에 대해서도, 상기 자유 자성층의 플럭스 가이드의 형상과 대응하도록 SVMR 소자 측으로 되는 상기 비자성 금속층, 제 2 고정 자성층 및 제 2 반강자성층을 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상술한 바와 같은 복수 형태로 실현할 수 있는 TMR-SVMR 소자에 대해서는, 자유 자성층의 전자를 반사시키는 산화층을 면내 방향에 형성하면 SVMR 소자를 스페큘러형(경면(鏡面) 반사 구조)으로 할 수 있어 보다 고감도의 자기 저항 효과 소자로 할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 TMR-SVMR 소자를 자기 헤드로서 구성하고, 이것을 포함하는 자기 기록 재생 장치에 채용하면 자기 기록 매체로부터의 신호 자계(외부 자계)를 고감도로 재생할 수 있기 때문에, 최근의 고기록 밀도화에 대응한 적합한 장치로 된다.
도 1a 내지 도 1c는 산화 조건을 바꾸어 A1층을 산화 처리하여 형성한 터널 절연층의 접합 저항에 대해서 나타내는 도면.
도 2a 내지 도 2c는 도 1a 내지 도 1c의 터널 절연층을 갖는 TMR 소자의 자기 저항 변화(MR)에 대해서 나타내는 도면.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제 1 실시예에 대해서 나타내는 도면.
도 4는 도 3의 3중 복합형 자기 저항 효과 소자 부분만의 층 구성을 보다 상세하게 나타낸 사시도.
도 5는 제 1 실시예의 자기 저항 소자에 인가되는 전압의 분압에 대해서 설명하는 도면.
도 6은 자유 자성층을 분할하여 형성하는 예에 대해서 나타내는 도면.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예의 TMR-SVMR 소자에 대해서 나타내는 도면.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예의 TMR-SVMR 소자에 대해서 나타내는 도면.
도 9는 자기 기록 재생 장치의 요부(要部)를 나타내는 도면.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 제 1 실시예에 대해서 나타내는 도면이다. 도 3a 내지 도 3c에서는, TMR-SVMR-TMR 소자를 시리얼(serial) 결합한 3중 복합형 자기 저항 효과 소자를 포함하는 자기 헤드(100)를 나타낸다. 도 3a는 자기 헤드(100)를 위에서부터 본 평면도, 도 3b는 도 3a의 A-A 단면도, 도 3c는 도 3a의 B-B 단면도, 도 3d는 도 3a의 C-C 단면도이다.
도 3의 각 도면을 참조하여, 자기 헤드(100)의 개요 구성을 설명한다. 자기 헤드(100)는 시드층(21)의 상면에 3중 복합형 자기 저항 효과 소자(10)가 배치되고, 그 양단에는 자유 자성층(14)의 자화 방향을 단자구화(single magnetic region)하기 위한 하드 자성막(19, 19)이 형성되어 있다.
3중 복합형 자기 저항 효과 소자(10)는, 터널 소자 구조를 형성하는 적층체(11∼14)와 스핀 밸브 소자 구조를 형성하는 적층체(14∼17)가 중첩된 다층 구조를 갖는다. 본 실시예의 경우에는 자유 자성층(14)을 공통층으로 하여, 상측에 제 1 반강자성층(11), 제 1 고정 자성층(12) 및 터널 절연층(13)의 적층을 포함하는 터널형 층 구조를 형성하고, 하측에는 비자성 금속층(15), 제 2 고정 자성층(16) 및 제 2 반강자성층(17)의 적층을 포함하는 스핀 밸브형 층 구조를 갖고 있다.
또한, 3중 복합형 자기 저항 효과 소자(10)의 자유 자성층(14)은 플럭스 가이드(Flux Guide)(20)를 갖고 있다. 이 플럭스 가이드(20)는 높이(돌출량) Hth와 폭 Wth를 갖고 있다. 폭 Wth는 자기 기록 매체의 트랙 폭과 대략 동일해지도록 형성하는 것이 바람직하다.
자유 자성층(14) 아래의 비자성 금속층(15), 제 2 고정 자성층(16) 및 제 2 반강자성층(17)도 플럭스 가이드(20)와 동일한 형상으로 형성되어 있다. 따라서, SVMR 소자부 측은 돌출된 형상을 갖는다.
한편, TMR 소자에 상당하는 상부측은, 플럭스 가이드(20)가 형성된 위치를 사이로 하여 좌우로 형성되어 있다. 도 3b에 잘 도시되는 바와 같이, TMR 소자 구조를 구성하는 제 1 반강자성층(11)과 제 1 고정 자성층(12)은 터널 절연층(13) 상에서 좌우 2개로 분할되어 있다. 상기 제 1 반강자성층(11)의 상면에는 센스 전류(23)를 인가하기 위한 전극(22)이 각각 형성된다.
따라서, 본 제 1 실시예의 3중 복합형 자기 저항 효과 소자(10)는, TMR 소자부-SVMR 소자부-TMR 소자부가 차례로 나열된 구성을 갖는다. TMR 소자부에서는 센스 전류(23)가 적층면에 대하여 수직으로 흐르고, SVMR 소자부에서는 면내 방향으 로 센스 전류(23)가 흐르기 때문에, 도 3b에 나타낸 바와 같이 왼쪽의 제 1 TMR 소자부(TMR-1)의 전극(22)으로부터 공급된 센스 전류(23)는 SVMR부를 통하여 오른쪽의 제 2 TMR 소자부(TMR-2) 적층면에 대하여 수직으로 흐르고, 제 2 TMR 소자부(TMR-2) 상의 전극(22)에 되돌아가게 된다.
도 4는 상기 3중 복합형 자기 저항 효과 소자(10) 부분만의 층 구성을 보다 상세하게 나타낸 사시도이다. 도 4에 의하면, TMR 소자부-SVMR 소자부-TMR 소자부가 차례로 나열된 구성임을 보다 명료하게 확인할 수 있다. 상기와 같은 3중 복합형 자기 저항 효과 소자(10)의 구조에서는, TMR 소자부-SVMR 소자부-TMR 소자부가 나열된 시리얼 결합으로 되기 때문에, 각 소자부의 자기 저항 변화의 총합을 이용하여 자기 기록 매체로부터의 신호 자계 Hsig를 검출하게 되므로, 큰 자기 저항 변화를 얻을 수 있게 된다. 앞서 문제로서 지적한 바와 같이 터널 절연층(13)을 박막화하고, 약하게 산화 처리하여 형성한 것을 사용하여 TMR 소자부의 접합 저항을 SVMR 소자부와 동등한 정도까지 저하시켜도, 3중 복합형 자기 저항 효과 소자(10) 전체로서는, 고감도로 외부 자계 Hsig를 검출할 수 있게 된다.
또한, 예를 들어, TMR 소자부-SVMR 소자부-TMR 소자부에서의 저항이 대략 동등하다고 하면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기의 3중 복합형 자기 저항 효과 소자(10)에 인가된 전압은 제 1 TMR 소자부-SVMR 소자부-제 2 TMR 소자부의 3개의 자기 저항 소자와 대략 동등하게 분압할 수 있다. 그 때문에, 각각의 소자부에 인가되는 전압값이 작아지고, 각 TMR 소자의 전압 의존성을 대폭으로 완화할 수 있다.
또한, 본 실시예의 3중 복합형 자기 저항 효과 소자(10)의 플럭스 가이드부는 SVMR 소자부를 포함한 구성이기 때문에, SVMR 소자부가 효율적으로 자기 기록 매체로부터 자속(磁束)을 받는다. 따라서, 종래의 단순히 자유 자성층을 플럭스 가이드 구조로 한 형태와 비교하여 감도가 높아지고, 재생 출력이 고감도화된다.
상기 3중 복합형 자기 저항 효과 소자(10)를 포함하는 자기 헤드(100)는, 종래의 박막 형성 기술을 이용하여 제조할 수 있다. 예를 들면, 스퍼터링법에 의해 각 층을 순차 성막하여 적층체를 차례로 형성하면서, 이온 밀링법 등의 에칭 수단을 이용하여 상기 플럭스 가이드 구조나 2개의 TMR 소자부를 형성할 수 있다.
또한, 도 4에 나타낸 3중 복합형 자기 저항 효과 소자(10)에서는, 터널 절연층(13)은 자유 자성층(14) 상의 전면(全面)에 형성된 상태를 예시하고 있으나, 제 1 TMR 소자부(TMR-1) 및 제 2 TMR 소자부(TMR-2) 이외의 부분에서는 터널 절연층(13)이 필수의 층이 아니다. 제 1 반강자성층(11) 및 제 1 고정 자성층(12)까지 성막하고, 이온 밀링법 등에 의해 둘레부를 제거하여 TMR-1과 TMR-2를 형성할 경우에는, 터널 절연층(13)이 노출된 시점에서 처리를 정지시킴으로써, 자유 자성층(14)을 포함하는 아래의 SVMR 소자부를 형성할 수 있다.
상기 제 1 반강자성층 및 제 2 반강자성층에는, 예를 들어, IrMn, PtMn 또는 PdPtMn 등의 반강자성 재료를 사용할 수 있다. 또한, 상기 제 1 고정 자성층(12) 및 제 2 고정 자성층(16)에는 CoFe 등의 단층 자성 재료 또는 CoFe/Ru/CoFe 등의 적층 페리 자성 재료를 사용할 수 있다. 또한, 비자성 금속층(15)에는, 예를 들어, Cu를 사용할 수 있다. 또한, 자기 기록 매체(14)에는, 예를 들어, CoFe 등의 단층 자성 재료 또는 NiFe/CoFe 등의 다층화된 자성 재료를 사용할 수도 있다.
또한, 상기 터널 절연층(13)은 AlOx, AlNx, AlOxNy 등의 절연성 알루미늄 화합물 또는 AlOx와 AlNx의 적층 구조를 사용할 수 있다. Al층을 산화 또는 질화하는 방법으로서는, Al층을 스퍼터링에 의해 형성한 후, 자연 산화, 질화법 또는 래디컬 산화, 질화법에 의한 처리를 이용할 수 있다.
바르크하우젠 노이즈(Barkhausen noise)의 원인을 제거하기 위해, 상기 3중 복합형 자기 저항 효과 소자(10)를 단자구화하는 하드 자성막(19, 19)이 상기 자기 저항 효과 소자(10)의 양단에 배치되어 있다. 다만, 자유 자성층(14)과 제 1 고정 자성층(12)의 단락을 방지하기 위해, 하드 자성막(19, 19)과 제 1 고정 자성층(12) 사이에는 알루미나 등으로 이루어진 절연 분리층을 형성하는 것이 바람직하다.
도 6은 상기 자유 자성층(14)을 FeOx 및 NiO 등의 산화층(14-2)에 의해 SVMR 소자 측의 자유 자성층(14-1)과 TMR 소자 측의 자유 자성층(14-3)으로 분할하여 형성한 예를 나타낸다. 이와 같이 자유 자성층(14)을 형성하면 SVMR 소자 측을 스페큘러형으로 할 수 있기 때문에, 보다 고감도의 자기 저항 효과 소자로 할 수 있다.
또한, 제 1 실시예에서 나타낸 3중 복합형 자기 저항 효과 소자(10)의 변형예로서, 자유 자성층(14)만이 플럭스 구조를 갖는 형태나, 플럭스 구조를 이용하지 않는 형태로 하여도, TMR 소자가 갖는 문제를 병설(倂設)한 SVMR 소자부에 의해 보상한 고감도의 자기 저항 효과 소자로 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제 2 실시예의 TMR-SVMR 소자에 대해서 나타내는 도면이다. 본 제 2 실시예에서는 자유 자성층(14)을 공통층으로 하여, 상측에 TMR부, 하 측에 SVMR부를 배치한 적층 구조이다. 또한, 본 제 2 실시예에서는, 상기 제 1 실시예와 동일한 부위에는 동일 부호를 첨부한다.
본 제 2 실시예의 경우, SVMR 소자부가 플럭스 구조를 갖는 점에서 제 1 실시예와 동일하나, 센스 전류(23)가 TMR 소자부 및 SVMR 소자부에서 적층면과 수직으로 흐른다. 본 제 2 실시예와 같은 구성에 의해서도, 플럭스 구조를 갖는 SVMR 소자가 TMR 소자의 부족한 점을 보상하기 때문에, 고감도의 자기 저항 효과 소자로 된다.
또한, 본 제 2 실시예의 변형예로서, 자유 자성층(14)만을 플럭스 구조로 하는 형태도 채용할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제 3 실시예의 TMR-SVMR 소자에 대해서 나타내는 도면이다. 본 제 3 실시예도 자유 자성층(14)을 공통층으로 하여, 상측에 TMR부, 하측에 SVMR부를 배치한 적층 구조이다. 본 제 3 실시예도 상기 제 1 실시예와 동일한 부위에는 동일 부호를 첨부한다.
본 제 3 실시예는 TMR 소자와 SVMR 소자를 단순히 복합화한 구조이나, TMR 소자만으로 구성한 자기 저항 소자와 비교하면, SVMR 소자가 부가되어 있기 때문에, 보다 고감도화된 자기 저항 효과 소자로 되는 것은 마찬가지이다. 본 실시예에서도, 센스 전류(23)는 TMR 소자부 및 SVMR 소자부에서 적층면과 수직으로 흐른다.
또한, 일례로서 상기 자기 헤드(100)를 탑재한 자기 기록 재생 장치(70)에 대해서 간단하게 설명한다. 도 9는 자기 기록 재생 장치(70)의 요부를 나타내는 도면이다. 자기 기록 재생 장치(70)에는 자기 기록 매체로서의 하드 디스크(71)가 탑재되어, 회전 구동되게 되어 있다. 이 하드 디스크(71)의 표면에 대향하여 소정의 부상량(浮上量)으로 SVMR 소자(10)에 의해 자기 재생 동작이 실행된다. 또한, 자기 헤드(100)는 암(arm)(72)의 선단에 있는 슬라이더(73)의 전단부(前端部)에 고정되어 있다. 자기 헤드(100)의 위치 결정은, 통상의 액추에이터와 전자식 미동(微動) 액추에이터를 조합시킨 2단식 액추에이터를 채용할 수 있다. 자기 헤드(100)에 기록 헤드를 병설하여 기록 및 재생이 가능한 자기 헤드로 하는 것도 물론 가능하다.
상기 자기 기록 재생 장치(70)는 TMR-SVMR 소자를 복합화한 자기 저항 효과 소자를 사용하기 때문에, 하드 디스크(71)로부터의 자계를 고감도로 재생할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세하게 설명했으나, 본 발명은 이러한 특정 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에서 다양한 변형 및 변경이 가능하다.

Claims (10)

  1. 제 1 반강자성층, 제 1 고정 자성층, 터널 절연층, 자유 자성층, 비자성 금속층, 제 2 고정 자성층 및 제 2 반강자성층의 적층을 포함하고,
    상기 적층 중 제 1 반강자성층, 제 1 고정 자성층, 터널 절연층 및 자유 자성층이 TMR 소자를 구성하는 자기 저항 효과 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 자유 자성층은 플럭스 가이드(flux guide)를 갖는 것을 특징으로 하는 자기 저항 효과 소자.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 비자성 금속층, 제 2 고정 자성층 및 제 2 반강자성층은 상기 자유 자성층의 플럭스 가이드에 대응한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 저항 효과 소자.
  4. 제 2 항에 있어서,
    적어도 상기 제 1 고정 자성층은, 상기 플럭스 가이드의 위치를 사이로 하여 상기 자유 자성층의 면내 방향에서 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 자기 저항 효과 소자.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 비자성 금속층, 제 2 고정 자성층 및 제 2 반강자성층은 상기 자유 자성층의 플럭스 가이드에 대응한 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 저항 효과 소자.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 자기 저항 효과 소자를 포함하고, 상기 자유 자성층의 자구(磁區) 제어를 행하기 위한 하드 자성막과 전극 단자를 구비한 자기 헤드.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자유 자성층은 전자를 반사시키는 산화층이 면내 방향으로 형성되고, 상기 자기 저항 효과 소자의 적층 방향에서 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 자기 저항 효과 소자.
  8. 제 7 항에 기재된 자기 저항 효과 소자를 포함하고, 상기 자유 자성층의 자구 제어를 행하기 위한 하드 자성막과 전극 단자를 구비한 자기 헤드.
  9. 제 6 항에 기재된 자기 헤드를 포함하는 자기 기록 재생 장치.
  10. 제 8 항에 기재된 자기 헤드를 포함하는 자기 기록 재생 장치.
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