JP2000215414A - 磁気センサ― - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】磁気特性が良好で、磁歪をゼロ近傍に制御する
ための界面制御膜を挿入した積層膜からなるスピンバル
ブ型磁気ヘッドを提供する。 【解決手段】スピンバルブ型磁気抵抗効果積層膜の軟磁
性自由層の磁歪を正に変化させる界面層の影響を抑制・
打ち消し、極薄い軟磁性自由層の磁気特性を良好にする
ことにより、極薄い軟磁性自由層の磁気特性の改善によ
り、感度が高く、応力の影響のない安定な磁気ヘッドが
得られる。
ための界面制御膜を挿入した積層膜からなるスピンバル
ブ型磁気ヘッドを提供する。 【解決手段】スピンバルブ型磁気抵抗効果積層膜の軟磁
性自由層の磁歪を正に変化させる界面層の影響を抑制・
打ち消し、極薄い軟磁性自由層の磁気特性を良好にする
ことにより、極薄い軟磁性自由層の磁気特性の改善によ
り、感度が高く、応力の影響のない安定な磁気ヘッドが
得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録再生装置
および磁気抵抗効果素子に関し、特に、高記録密度磁気
記録再生装置に関するものである。
および磁気抵抗効果素子に関し、特に、高記録密度磁気
記録再生装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】特開平2−61572号公報は、中間層によっ
て分離した強磁性薄膜の、その磁化の磁いになす角度に
よって電気抵抗が変化する積層膜およびそれを用いた磁
場センサー，磁気記録装置の記載があり、鉄−マンガン
合金薄膜の記載がある。
て分離した強磁性薄膜の、その磁化の磁いになす角度に
よって電気抵抗が変化する積層膜およびそれを用いた磁
場センサー，磁気記録装置の記載があり、鉄−マンガン
合金薄膜の記載がある。
【０００３】特願平7−189454 号公報にはＴａなどから
なる下地層とＮｉＦｅなどからなる磁性層の間に遮断層
を設けた磁気抵抗効果素子の記載がある。
なる下地層とＮｉＦｅなどからなる磁性層の間に遮断層
を設けた磁気抵抗効果素子の記載がある。
【０００４】特開平6−325934 号公報には最密面が面直
に配向したＣｏ，Ｎｉ，Ｆｅ、特にＣｏＦｅからなる強
磁性膜を用いたスピンバルブ素子の記載がある。
に配向したＣｏ，Ｎｉ，Ｆｅ、特にＣｏＦｅからなる強
磁性膜を用いたスピンバルブ素子の記載がある。
【０００５】米国特許第S5,408,377号公報にはＲｕで分
離された２枚のＮｉＦｅ膜からなる自由層を有する磁気
抵抗効果素子の記述がある。
離された２枚のＮｉＦｅ膜からなる自由層を有する磁気
抵抗効果素子の記述がある。
【０００６】特願平5−223277 号公報（参照）には反強
磁性膜／第一の磁性膜／非磁性膜／第二の磁性膜の構成
で上記第二の磁性膜がＣｏ合金とＮｉ合金の積層からな
るスピンバルブ膜と磁気記録再生装置の記述がある。
磁性膜／第一の磁性膜／非磁性膜／第二の磁性膜の構成
で上記第二の磁性膜がＣｏ合金とＮｉ合金の積層からな
るスピンバルブ膜と磁気記録再生装置の記述がある。
【０００７】特開平5−266436 号公報には第一の強磁性
材料薄膜層／第三の非磁性金属材料薄膜層／第二の強磁
性材料薄膜層の三重層で、第一の強磁性材料薄膜層／第
三の非磁性金属材料薄膜層の界面あるいは界面から離間
した位置で前記第一の強磁性材料薄膜内に第四の材料薄
膜層を配置した磁気抵抗センサーの記述がある。
材料薄膜層／第三の非磁性金属材料薄膜層／第二の強磁
性材料薄膜層の三重層で、第一の強磁性材料薄膜層／第
三の非磁性金属材料薄膜層の界面あるいは界面から離間
した位置で前記第一の強磁性材料薄膜内に第四の材料薄
膜層を配置した磁気抵抗センサーの記述がある。
【０００８】アプライド フィジックス レター誌第６
１巻２１１１〜２１１３項(AppliedPhysics Letter，vo
l.６１,(１９９２）pp２１１１−２１１３には界面に薄
いＣｏ層を挿入したＮｉＦｅ／Ｃｕ多層膜の記述があ
る。
１巻２１１１〜２１１３項(AppliedPhysics Letter，vo
l.６１,(１９９２）pp２１１１−２１１３には界面に薄
いＣｏ層を挿入したＮｉＦｅ／Ｃｕ多層膜の記述があ
る。
【０００９】特開平6−236527 号公報には非磁性導電材
料からなる背部層を強磁性層に隣接させて設けたスピン
バルブ型磁気抵抗センサーの記述がある。
料からなる背部層を強磁性層に隣接させて設けたスピン
バルブ型磁気抵抗センサーの記述がある。
【００１０】米国特許第S5731936号公報にはＮｉＣｒお
よびＮｉＦｅＣｒ膜を積層したNiFe膜を用いた磁気抵抗
効果素子の記述がある。
よびＮｉＦｅＣｒ膜を積層したNiFe膜を用いた磁気抵抗
効果素子の記述がある。
【００１１】特開平9−138919 号公報にはＮｉＦｅ合金
膜にＡｕ，Ｐｔ，Ｐｄを添加して磁歪定数の値を制御し
た磁気抵抗効果型磁気ヘッドの記載がある。
膜にＡｕ，Ｐｔ，Ｐｄを添加して磁歪定数の値を制御し
た磁気抵抗効果型磁気ヘッドの記載がある。
【００１２】特願平9−1140 号公報には磁性膜に適切な
磁歪を有する膜を積層して磁歪の絶対値を制御した磁気
抵抗効果型磁気ヘッドの記載がある。
磁歪を有する膜を積層して磁歪の絶対値を制御した磁気
抵抗効果型磁気ヘッドの記載がある。
【００１３】特告平5−37358号公報には、正磁歪と負磁
歪の磁気抵抗効果膜を交互に積層した磁気抵抗効果型素
子の記載がある。
歪の磁気抵抗効果膜を交互に積層した磁気抵抗効果型素
子の記載がある。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、記録
密度の充分に高い磁気記録装置、特にその再生部に外部
磁界に対して十分な感度と出力で作用する磁気抵抗効果
素子を実現し、さらに出力の安定性が十分に制御された
良好な特性を得ることが出来ず、記憶装置としての機能
を実現することが困難であった。
密度の充分に高い磁気記録装置、特にその再生部に外部
磁界に対して十分な感度と出力で作用する磁気抵抗効果
素子を実現し、さらに出力の安定性が十分に制御された
良好な特性を得ることが出来ず、記憶装置としての機能
を実現することが困難であった。
【００１５】近年、強磁性金属層を非磁性金属層を介し
て積層した多層膜の磁気抵抗効果、いわゆる巨大磁気抵
抗、が大きいことが知られている。この場合、磁気抵抗
効果は、非磁性層で隔てられた強磁性層の、磁化と磁化
のなす角度によって電気抵抗が変化する。この巨大磁気
抵抗効果を磁気抵抗効果素子として用いる場合には、ス
ピンバルブとよばれる構造が提唱されている。
て積層した多層膜の磁気抵抗効果、いわゆる巨大磁気抵
抗、が大きいことが知られている。この場合、磁気抵抗
効果は、非磁性層で隔てられた強磁性層の、磁化と磁化
のなす角度によって電気抵抗が変化する。この巨大磁気
抵抗効果を磁気抵抗効果素子として用いる場合には、ス
ピンバルブとよばれる構造が提唱されている。
【００１６】即ち、強磁性層／非磁性層／軟磁性層の構
造を有し、感知すべき磁界の範囲で実質的に磁化の固定
した強磁性層に対して、他方の軟磁性層が外部磁界によ
って磁化回転することで相対的な磁化の角度差に応じて
電気抵抗の変化を生じ、出力を得ることができる。
造を有し、感知すべき磁界の範囲で実質的に磁化の固定
した強磁性層に対して、他方の軟磁性層が外部磁界によ
って磁化回転することで相対的な磁化の角度差に応じて
電気抵抗の変化を生じ、出力を得ることができる。
【００１７】強磁性層の磁化の固定には、保磁力および
磁留磁化の大きな磁性膜や、反強磁性膜／強磁性層界面
に発生する交換結合磁界によって反強磁性膜と密着した
強磁性層の磁化を実質的に固定する方法が用いられる。
磁留磁化の大きな磁性膜や、反強磁性膜／強磁性層界面
に発生する交換結合磁界によって反強磁性膜と密着した
強磁性層の磁化を実質的に固定する方法が用いられる。
【００１８】上記固定の効果を固定バイアス、この効果
を生じる反強磁性膜を固定バイアス膜と呼ぶことにす
る。また上記磁化が実質的に固定された強磁性層を強磁
層固定層と呼ぶことにする。同様に外部磁場によって磁
化回転する軟磁性膜を自由層もしくは軟磁性自由層と呼
ぶことにする。
を生じる反強磁性膜を固定バイアス膜と呼ぶことにす
る。また上記磁化が実質的に固定された強磁性層を強磁
層固定層と呼ぶことにする。同様に外部磁場によって磁
化回転する軟磁性膜を自由層もしくは軟磁性自由層と呼
ぶことにする。
【００１９】以上述べたように、高記録密度に対応した
磁気ヘッドとしては巨大磁気抵抗効果を応用し、スピン
バルブ型の磁気抵抗効果積層膜を適用する構成が望まし
い。ここで、感知すべき磁界の方向を横方向、これに略
垂直で磁気抵抗効果積層膜の膜面に平行な方向を縦方向
と呼ぶことにする。磁気ヘッドとして用いる場合には、
横方向を素子高さ方向、縦方向をトラック幅方向とする
ことが一般的である。その際、磁気抵抗積層膜のパター
ンの、素子高さ方向の幅を素子高さ、トラック幅方向の
幅をトラック幅と呼ぶ。また、磁気抵抗積層膜に電流を
印加するために、トラック幅方向に一対の電極を配置し
て、磁気抵抗効果による抵抗変化を検出する構成が一般
的である。
磁気ヘッドとしては巨大磁気抵抗効果を応用し、スピン
バルブ型の磁気抵抗効果積層膜を適用する構成が望まし
い。ここで、感知すべき磁界の方向を横方向、これに略
垂直で磁気抵抗効果積層膜の膜面に平行な方向を縦方向
と呼ぶことにする。磁気ヘッドとして用いる場合には、
横方向を素子高さ方向、縦方向をトラック幅方向とする
ことが一般的である。その際、磁気抵抗積層膜のパター
ンの、素子高さ方向の幅を素子高さ、トラック幅方向の
幅をトラック幅と呼ぶ。また、磁気抵抗積層膜に電流を
印加するために、トラック幅方向に一対の電極を配置し
て、磁気抵抗効果による抵抗変化を検出する構成が一般
的である。
【００２０】スピンバルブ素子が磁気センサーとして対
称性の良好な特性を有するためには、駆動状態におい
て、ゼロ磁界での磁化状態が、強磁性固定層が横方向
に、軟磁性自由層が縦方向に、それぞれ向いている必要
がある。強磁性固定層は、その固定されている性質上、
比較的に、この横方向に向いていると考えて良い。
称性の良好な特性を有するためには、駆動状態におい
て、ゼロ磁界での磁化状態が、強磁性固定層が横方向
に、軟磁性自由層が縦方向に、それぞれ向いている必要
がある。強磁性固定層は、その固定されている性質上、
比較的に、この横方向に向いていると考えて良い。
【００２１】しかしながら、軟磁性自由層は、その回転
しやすい性質上、縦方向に厳密にむけることが困難であ
る。軟磁性自由層がこの縦方向に厳密に向かない場合、
磁気抵抗効果素子の出力は感知すべて磁界の正負に対し
て非対称な出力を生じてしまうのと同時に、出力が不安
定になってしまうのである。この磁気抵抗効果の安定性
に関与する要素は単純に言って、軟磁性自由層自身磁気
特性、特に、異方性の大きさと方向，保磁力、そして磁
歪である。軟磁性自由層の磁歪がゼロでない場合、基体
が歪んだ場合に逆磁気弾性効果によって軟磁性自由層に
応力誘起の異方性が発生し、磁化の方向を変えてしまう
のである。
しやすい性質上、縦方向に厳密にむけることが困難であ
る。軟磁性自由層がこの縦方向に厳密に向かない場合、
磁気抵抗効果素子の出力は感知すべて磁界の正負に対し
て非対称な出力を生じてしまうのと同時に、出力が不安
定になってしまうのである。この磁気抵抗効果の安定性
に関与する要素は単純に言って、軟磁性自由層自身磁気
特性、特に、異方性の大きさと方向，保磁力、そして磁
歪である。軟磁性自由層の磁歪がゼロでない場合、基体
が歪んだ場合に逆磁気弾性効果によって軟磁性自由層に
応力誘起の異方性が発生し、磁化の方向を変えてしまう
のである。
【００２２】磁気記録の記録密度を高くする手段の一つ
として、軟磁性自由層の磁化量を低減して素子の外部磁
界に対する感度を向上する方法がある。このような場合
に特に問題となるのは軟磁性自由層の磁気特性が薄膜化
とともに悪化していくことである。すなわち、記録密度
を高くするために磁気抵抗効果素子の感度を上げると、
軟磁性自由層の特性を良好に保つことが困難になり、そ
の結果、再生素子の安定性が低下するのである。この問
題を解決するために、軟磁性自由層の下部や上部に他の
磁性層を積層して磁気特性を改善したり、磁歪を抑制し
たりする手法が提案されている。
として、軟磁性自由層の磁化量を低減して素子の外部磁
界に対する感度を向上する方法がある。このような場合
に特に問題となるのは軟磁性自由層の磁気特性が薄膜化
とともに悪化していくことである。すなわち、記録密度
を高くするために磁気抵抗効果素子の感度を上げると、
軟磁性自由層の特性を良好に保つことが困難になり、そ
の結果、再生素子の安定性が低下するのである。この問
題を解決するために、軟磁性自由層の下部や上部に他の
磁性層を積層して磁気特性を改善したり、磁歪を抑制し
たりする手法が提案されている。
【００２３】本発明の目的は、高密度記録に対応した磁
気抵抗効果型磁気センサーおよび磁気記録装置を提供す
ることにあり、より具体的には磁歪制御構造あるいは磁
歪制御膜を用いた軟磁性自由層を有するスピンバルブ磁
気センサーと、それを用いた磁気ヘッドおよび磁気記録
再生装置とを提供することにある。
気抵抗効果型磁気センサーおよび磁気記録装置を提供す
ることにあり、より具体的には磁歪制御構造あるいは磁
歪制御膜を用いた軟磁性自由層を有するスピンバルブ磁
気センサーと、それを用いた磁気ヘッドおよび磁気記録
再生装置とを提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】本発明では高記録密度に
対応する手段として、巨大磁気抵抗効果を用いた磁気セ
ンサーを磁気ヘッドに搭載した磁気記録装置を用いる。
上記磁気センサーとして、軟磁性自由層／非磁性導電層
／強磁性固定層／反強磁性膜の積層構造を有するスピン
バルブ型巨大磁気抵抗効果膜からなる磁気抵抗効果素子
を用いる。ここでスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜と
は、軟磁性自由層／非磁性中間層／強磁性固定層／反強
磁性層の積層構成を有し、上記反強磁性層が上記強磁性
固定層に交換結合磁界を印加していて、外部の磁界に応
じて前記軟磁性自由層の磁化が回転し、前記強磁性固定
層の磁化との相対角度が変わって磁気抵抗効果を生じる
ことを特徴とする。
対応する手段として、巨大磁気抵抗効果を用いた磁気セ
ンサーを磁気ヘッドに搭載した磁気記録装置を用いる。
上記磁気センサーとして、軟磁性自由層／非磁性導電層
／強磁性固定層／反強磁性膜の積層構造を有するスピン
バルブ型巨大磁気抵抗効果膜からなる磁気抵抗効果素子
を用いる。ここでスピンバルブ型巨大磁気抵抗効果膜と
は、軟磁性自由層／非磁性中間層／強磁性固定層／反強
磁性層の積層構成を有し、上記反強磁性層が上記強磁性
固定層に交換結合磁界を印加していて、外部の磁界に応
じて前記軟磁性自由層の磁化が回転し、前記強磁性固定
層の磁化との相対角度が変わって磁気抵抗効果を生じる
ことを特徴とする。
【００２５】本発明の課題は、磁気抵抗効果素子の軟磁
性自由層の薄膜化と磁気特性の安定化である。課題を解
決するための手段として、本発明では第一に、磁気抵抗
効果素子の軟磁性自由層の界面に、磁歪制御のための界
面層を積層する。ここで、積層する面は、軟磁性自由層
が非磁性導電層と接する面とは反対側の界面である。磁
歪制御膜は同時に軟磁性自由層に他からの有害な元素流
入を防止する拡散防止層を兼ねる。磁歪制御膜とは別個
に拡散防止層を適用してもよい。あるいは軟磁性自由層
が異なる磁性膜の積層体からなる場合には磁性膜同士の
界面に拡散・混合防止層を適用することが望ましい。
性自由層の薄膜化と磁気特性の安定化である。課題を解
決するための手段として、本発明では第一に、磁気抵抗
効果素子の軟磁性自由層の界面に、磁歪制御のための界
面層を積層する。ここで、積層する面は、軟磁性自由層
が非磁性導電層と接する面とは反対側の界面である。磁
歪制御膜は同時に軟磁性自由層に他からの有害な元素流
入を防止する拡散防止層を兼ねる。磁歪制御膜とは別個
に拡散防止層を適用してもよい。あるいは軟磁性自由層
が異なる磁性膜の積層体からなる場合には磁性膜同士の
界面に拡散・混合防止層を適用することが望ましい。
【００２６】すなわち、本発明の主旨は、軟磁性自由層
をそれ自体良好な磁気特性と適正な磁歪の値を有するよ
うに保持するために、界面を接する他の膜との拡散、あ
るいは軟磁性自由層自体に内在する界面での拡散を抑制
する構成を実現することにある。また、本発明の主旨
は、軟磁性自由層に界面から拡散，流入してくる元素を
調整し、その結果、磁気特性の変化をキャンセルするよ
うな膜を軟磁性自由層の界面に配置することにある。
をそれ自体良好な磁気特性と適正な磁歪の値を有するよ
うに保持するために、界面を接する他の膜との拡散、あ
るいは軟磁性自由層自体に内在する界面での拡散を抑制
する構成を実現することにある。また、本発明の主旨
は、軟磁性自由層に界面から拡散，流入してくる元素を
調整し、その結果、磁気特性の変化をキャンセルするよ
うな膜を軟磁性自由層の界面に配置することにある。
【００２７】このような構成にすることで、実質的に室
温で自由磁化を有さない磁歪制御膜を用いても、界面を
接して設置した軟磁性自由層に対して影響を及ぼし、磁
歪の値を適正化し、保磁力を低減し、あるいは異方性磁
界の値と方向を適正に保つ効果をあげることができる。
あるいは界面を投して流入する拡散元素の影響を消失せ
しめ、軟磁性自由層本来の良好な特性を得ることができ
る。上記のような手段を用いて軟磁性自由層の磁気特性
を向上した積層膜を用いた磁気センサーを、磁気ヘッド
に搭載することで、良好な出力と安定性を有する磁気ヘ
ッドおよび磁気記録再生装置を得ることができるのであ
る。
温で自由磁化を有さない磁歪制御膜を用いても、界面を
接して設置した軟磁性自由層に対して影響を及ぼし、磁
歪の値を適正化し、保磁力を低減し、あるいは異方性磁
界の値と方向を適正に保つ効果をあげることができる。
あるいは界面を投して流入する拡散元素の影響を消失せ
しめ、軟磁性自由層本来の良好な特性を得ることができ
る。上記のような手段を用いて軟磁性自由層の磁気特性
を向上した積層膜を用いた磁気センサーを、磁気ヘッド
に搭載することで、良好な出力と安定性を有する磁気ヘ
ッドおよび磁気記録再生装置を得ることができるのであ
る。
【００２８】また、もうひとつの解決手段として、軟磁
性自由層を構成するＮｉ基合金層とＣｏ基層の間にも混
合・拡散防止のための界面制御層を挿入する。この界面
制御層はＮｉとＣｏの混合による磁歪の増加を抑制する
とともにＮｉ基合金層とＣｏ基層の間の磁気的なつなが
りと磁気抵抗発生のための電子の透過能を低下させない
ように材料とその厚さが選択される。
性自由層を構成するＮｉ基合金層とＣｏ基層の間にも混
合・拡散防止のための界面制御層を挿入する。この界面
制御層はＮｉとＣｏの混合による磁歪の増加を抑制する
とともにＮｉ基合金層とＣｏ基層の間の磁気的なつなが
りと磁気抵抗発生のための電子の透過能を低下させない
ように材料とその厚さが選択される。
【００２９】ここで指摘しておくが、上記界面制御層，
磁歪制御層、あるいは混合・拡散防止層なるものは、層
と記述しているが、これは積層膜形成時に層として形成
する工程を意味しているものである。したがって、これ
らの層が完全に連続層とはならなかったり、また、他の
隣り合う層と拡散，混合を生じてもそれはなんら機能を
損なうものではない。むしろ、そのようにして隣接する
軟磁性自由層との相互作用をすることも望ましい。
磁歪制御層、あるいは混合・拡散防止層なるものは、層
と記述しているが、これは積層膜形成時に層として形成
する工程を意味しているものである。したがって、これ
らの層が完全に連続層とはならなかったり、また、他の
隣り合う層と拡散，混合を生じてもそれはなんら機能を
損なうものではない。むしろ、そのようにして隣接する
軟磁性自由層との相互作用をすることも望ましい。
【００３０】
【発明の実施の形態】本発明の磁性積層体，磁気記録媒
体、および磁気抵抗効果素子を構成する膜は高周波マグ
ネトロンスパッタリング装置により以下のように作製し
た。アルゴン６ミリトールの雰囲気中にて、厚さ１ミ
リ，直径３インチのセラミックス基板に以下の材料を順
次積層して作製した。スパッタリングターゲットとして
タルタル，ニッケル−２０ａｔ％鉄合金，銅，鉄チップ
を配置したコバルト，白金チップを配置したクロム−５
０ａｔ％マンガンの各ターゲットを用いた。また、ニッ
ケルターゲット上に、クロム，白金，銅などの添加元素
のチップを配置して組成を調整した。
体、および磁気抵抗効果素子を構成する膜は高周波マグ
ネトロンスパッタリング装置により以下のように作製し
た。アルゴン６ミリトールの雰囲気中にて、厚さ１ミ
リ，直径３インチのセラミックス基板に以下の材料を順
次積層して作製した。スパッタリングターゲットとして
タルタル，ニッケル−２０ａｔ％鉄合金，銅，鉄チップ
を配置したコバルト，白金チップを配置したクロム−５
０ａｔ％マンガンの各ターゲットを用いた。また、ニッ
ケルターゲット上に、クロム，白金，銅などの添加元素
のチップを配置して組成を調整した。
【００３１】積層膜は、各ターゲットを配置したカソー
ドに各々高周波電力を印加して装置内にプラズマを発生
させておき、各カソードごとに配置されたシャッターを
一つずつ開閉して順次各層を形成した。膜形成時には永
久磁石を用いて基板に平行におよそ８０エルステッドの
磁界を印加して、一軸異方性をもたせるとともに、クロ
ム−マンガン膜などの交換結合磁界の方向をそれぞれの
方向に誘導した。基体上の素子の形成はフォトレジスト
工程によってパターニングした。その後、基体はスライ
ダー加工し、磁気記録装置に搭載した。
ドに各々高周波電力を印加して装置内にプラズマを発生
させておき、各カソードごとに配置されたシャッターを
一つずつ開閉して順次各層を形成した。膜形成時には永
久磁石を用いて基板に平行におよそ８０エルステッドの
磁界を印加して、一軸異方性をもたせるとともに、クロ
ム−マンガン膜などの交換結合磁界の方向をそれぞれの
方向に誘導した。基体上の素子の形成はフォトレジスト
工程によってパターニングした。その後、基体はスライ
ダー加工し、磁気記録装置に搭載した。
【００３２】以下に本発明の具体的な実施例を図を追っ
て説明する。
て説明する。
【００３３】図１は本発明の磁気センサーの磁気抵抗効
果積層膜の積層構成を示す図である。磁気抵抗効果積層
膜１０は、基体５０上に、下地膜１４，界面制御膜１
７，軟磁性自由層１３，非磁性中間層１２，強磁性固定
層１５，反強磁性膜１１，保護膜３０を積層してなる。
反強磁性膜１１は、交換結合によって強磁性固定層１５
に一方向異方性を印可して強磁性固定層１５の残留磁化
を感知磁界の範囲で安定に固定する。軟磁性自由層１３
は、Ｎｉ基合金層１３３，界面制御層１３２，Ｃｏ基層
１３１からなる。Ｎｉ基合金層１３３は、厚膜での磁歪
がほぼゼロである組成、例えばＮｉ−１９原子％Ｆｅが
望ましい。界面制御層１３２は１ナノメートル以下と極
端に薄く形成し、Ｎｉ基合金層１３３およびＣｏ基層１
３１が磁気的に一体である構成とする。
果積層膜の積層構成を示す図である。磁気抵抗効果積層
膜１０は、基体５０上に、下地膜１４，界面制御膜１
７，軟磁性自由層１３，非磁性中間層１２，強磁性固定
層１５，反強磁性膜１１，保護膜３０を積層してなる。
反強磁性膜１１は、交換結合によって強磁性固定層１５
に一方向異方性を印可して強磁性固定層１５の残留磁化
を感知磁界の範囲で安定に固定する。軟磁性自由層１３
は、Ｎｉ基合金層１３３，界面制御層１３２，Ｃｏ基層
１３１からなる。Ｎｉ基合金層１３３は、厚膜での磁歪
がほぼゼロである組成、例えばＮｉ−１９原子％Ｆｅが
望ましい。界面制御層１３２は１ナノメートル以下と極
端に薄く形成し、Ｎｉ基合金層１３３およびＣｏ基層１
３１が磁気的に一体である構成とする。
【００３４】界面制御層１３２は磁気抵抗効果を減衰さ
せないように、結晶構造や磁気構造を生じにくい材料が
選択され、例えばＣｕは好ましい。またこの界面制御層
132の部分は、実質的に連続な層になっていない場合
や、隣接するＮｉ基合金層133およびＣｏ基層１３１と
混合，拡散した層になる場合があるが、機能として問題
はない。界面制御層１３２は、Ｎｉ基合金層１３３とＣ
ｏ基層１３１の直接の界面の混合，拡散領域の形成と、
それによる磁歪などの磁気特性の悪化を防止する機能を
有する。同様に界面制御層１７は下地膜１４と軟磁性自
由層１３の混合，拡散による相互作用を防止して、磁歪
などの磁気特性の悪化を防止する機能を有する。
せないように、結晶構造や磁気構造を生じにくい材料が
選択され、例えばＣｕは好ましい。またこの界面制御層
132の部分は、実質的に連続な層になっていない場合
や、隣接するＮｉ基合金層133およびＣｏ基層１３１と
混合，拡散した層になる場合があるが、機能として問題
はない。界面制御層１３２は、Ｎｉ基合金層１３３とＣ
ｏ基層１３１の直接の界面の混合，拡散領域の形成と、
それによる磁歪などの磁気特性の悪化を防止する機能を
有する。同様に界面制御層１７は下地膜１４と軟磁性自
由層１３の混合，拡散による相互作用を防止して、磁歪
などの磁気特性の悪化を防止する機能を有する。
【００３５】界面制御層１７は、動作温度において実質
的に自発磁化を有さないか、あっても影響がない程度に
磁化が小さいことが望ましい。その一つの目安はＮｉの
磁化である０.６ テスラ以下が望ましい。界面制御層１
７は隣接する軟磁性自由層１３に磁歪を正に大きくする
ような磁気的な影響を与えないか、逆にそれを低減する
効果を有する材料が好ましく、例えばＰｔなどの貴金属
やＮｉを多く含むとよい。一方で、界面制御層１７は他
の層より基板側にあって他の層の結晶性を決定するシー
ドとなるので、下地膜１４上で良好な配向性や結晶粒成
長を示すような材料、例えばＮｉ基の金属や面心立方晶
あるいは稠密六方晶の貴金属、あるいはこれらの合金が
良い。
的に自発磁化を有さないか、あっても影響がない程度に
磁化が小さいことが望ましい。その一つの目安はＮｉの
磁化である０.６ テスラ以下が望ましい。界面制御層１
７は隣接する軟磁性自由層１３に磁歪を正に大きくする
ような磁気的な影響を与えないか、逆にそれを低減する
効果を有する材料が好ましく、例えばＰｔなどの貴金属
やＮｉを多く含むとよい。一方で、界面制御層１７は他
の層より基板側にあって他の層の結晶性を決定するシー
ドとなるので、下地膜１４上で良好な配向性や結晶粒成
長を示すような材料、例えばＮｉ基の金属や面心立方晶
あるいは稠密六方晶の貴金属、あるいはこれらの合金が
良い。
【００３６】図２は本発明の磁気センサーの磁気抵抗効
果積層膜の別の積層構成を示す図である。磁気抵抗効果
積層膜１０は、基体５０上に、下地膜１４，界面制御膜
１７，軟磁性自由層１３，非磁性中間層１２，強磁性固
定層１５，反強磁性膜１１，保護膜３０を積層してな
る。軟磁性自由層１３は、Ｎｉ基合金層１３３，Ｃｏ基
層１３３からなる。Ｎｉ基合金層１３３は、厚膜での磁
歪が若干負である組成、例えばＮｉ−１６原子％Ｆｅが
望ましい。界面制御膜１７は、Ｎｉ−Ｃｒをベースにし
たような電気抵抗を増大させた組成とすることで電気抵
抗率を例えば６０μΩcmである材料として、積層膜の磁
気抵抗を増大させる。その他の機能は図１に示した構成
の場合とほぼ同様である。
果積層膜の別の積層構成を示す図である。磁気抵抗効果
積層膜１０は、基体５０上に、下地膜１４，界面制御膜
１７，軟磁性自由層１３，非磁性中間層１２，強磁性固
定層１５，反強磁性膜１１，保護膜３０を積層してな
る。軟磁性自由層１３は、Ｎｉ基合金層１３３，Ｃｏ基
層１３３からなる。Ｎｉ基合金層１３３は、厚膜での磁
歪が若干負である組成、例えばＮｉ−１６原子％Ｆｅが
望ましい。界面制御膜１７は、Ｎｉ−Ｃｒをベースにし
たような電気抵抗を増大させた組成とすることで電気抵
抗率を例えば６０μΩcmである材料として、積層膜の磁
気抵抗を増大させる。その他の機能は図１に示した構成
の場合とほぼ同様である。
【００３７】図３は本発明の磁気センサーの磁気抵抗効
果積層膜のまた別の積層構成を示す図である。磁気抵抗
効果積層膜１０は、基体５０上に、界面制御下地膜１
８，軟磁性自由層１３，非磁性中間層１２，強磁性固定
層１５，反強磁性膜１１を積層してなる。軟磁性自由層
１３は、Ｎｉ基合金層１３３，Ｃｏ基層１３１からな
る。界面制御下地膜１８は、下地の機能と界面制御層の
機能を併せ持ち、隣接する軟磁性自由層１３に磁歪を正
に大きくするような磁気的な影響を与えないか、逆にそ
れを低減する効果を有する材料であって、例えばＰｔな
どの貴金属やＮｉを多く含むとよい。
果積層膜のまた別の積層構成を示す図である。磁気抵抗
効果積層膜１０は、基体５０上に、界面制御下地膜１
８，軟磁性自由層１３，非磁性中間層１２，強磁性固定
層１５，反強磁性膜１１を積層してなる。軟磁性自由層
１３は、Ｎｉ基合金層１３３，Ｃｏ基層１３１からな
る。界面制御下地膜１８は、下地の機能と界面制御層の
機能を併せ持ち、隣接する軟磁性自由層１３に磁歪を正
に大きくするような磁気的な影響を与えないか、逆にそ
れを低減する効果を有する材料であって、例えばＰｔな
どの貴金属やＮｉを多く含むとよい。
【００３８】一方で、他の層より基体側にあって他の層
の結晶性を決定するシードとなるので、他の層が良好な
配向性や結晶粒成長を示すような材料、例えば融点の高
い面心立方晶，稠密六方晶あるいはアモルファスかそれ
に近い微結晶となるような金属、あるいはこれらの合金
が良い。その他の機能は図１，図２に示した構成の場合
とほぼ同様である。
の結晶性を決定するシードとなるので、他の層が良好な
配向性や結晶粒成長を示すような材料、例えば融点の高
い面心立方晶，稠密六方晶あるいはアモルファスかそれ
に近い微結晶となるような金属、あるいはこれらの合金
が良い。その他の機能は図１，図２に示した構成の場合
とほぼ同様である。
【００３９】図４は本発明の磁気センサーの磁気抵抗効
果積層膜のさらに別の積層構成を示す図である。磁気抵
抗効果積層膜１０は、基体５０上に、反強磁性膜１１，
強磁性固定層１５，非磁性中間層１２，軟磁性自由層１
３，界面制御保護膜１９、を積層してなる。軟磁性自由
層１３は、Ｃｏ基層１３１，Ｎｉ基合金層１３３からな
る。
果積層膜のさらに別の積層構成を示す図である。磁気抵
抗効果積層膜１０は、基体５０上に、反強磁性膜１１，
強磁性固定層１５，非磁性中間層１２，軟磁性自由層１
３，界面制御保護膜１９、を積層してなる。軟磁性自由
層１３は、Ｃｏ基層１３１，Ｎｉ基合金層１３３からな
る。
【００４０】界面制御保護膜１８は、保護膜の機能と界
面制御膜の機能を併せ持ち、隣接する軟磁性自由層１３
に磁歪を正に大きくするような磁気的な影響を与えない
か、逆にそれを低減する効果を有する材料であって、例
えばＰｔなどの貴金属やＮｉを多く含むとよい。一方
で、Ｎｉ−Ｃｒをベースにしたような電気抵抗を増大さ
せた組成とすることで電気抵抗率を例えば６０μΩcmで
ある材料として、積層膜の磁気抵抗を増大させるととも
に、酸化などのダメージに対して強度を保つ必要があ
る。その他の機能は図１，図２，図３に示した構成の場
合とほぼ同様である。
面制御膜の機能を併せ持ち、隣接する軟磁性自由層１３
に磁歪を正に大きくするような磁気的な影響を与えない
か、逆にそれを低減する効果を有する材料であって、例
えばＰｔなどの貴金属やＮｉを多く含むとよい。一方
で、Ｎｉ−Ｃｒをベースにしたような電気抵抗を増大さ
せた組成とすることで電気抵抗率を例えば６０μΩcmで
ある材料として、積層膜の磁気抵抗を増大させるととも
に、酸化などのダメージに対して強度を保つ必要があ
る。その他の機能は図１，図２，図３に示した構成の場
合とほぼ同様である。
【００４１】図５は従来技術のＮｉＦｅ薄膜のＢ−Ｈル
ープの厚さ依存性を示した図である。構成は基板／Ｔａ
５ｎｍ／Ｎｉ−１４ｗｔ％Ｆｅ（ｔ）／Ｃｕ２.５／Ｔ
ａ３であって、スピンバルブ膜の軟磁性自由層１３のう
ち、Ｎｉ基合金層１３３を模擬した試料である。ＮｉＦ
ｅ１０ｎｍでは困難軸ループは線形性が高く、異方性磁
界Ｈｋは明確に現れ、困難軸保磁力Ｈｃｈも小さいが、
ＮｉＦｅが薄くなると異方性ははっきりしなくなり、困
難軸保磁力も増加する。ＮｉＦｅ３ｎｍ以下では容易軸
と困難軸のループの差異はかなり小さくなっており、従
来技術では軟磁性膜が薄くなると磁気特性が悪化するこ
とを示している。
ープの厚さ依存性を示した図である。構成は基板／Ｔａ
５ｎｍ／Ｎｉ−１４ｗｔ％Ｆｅ（ｔ）／Ｃｕ２.５／Ｔ
ａ３であって、スピンバルブ膜の軟磁性自由層１３のう
ち、Ｎｉ基合金層１３３を模擬した試料である。ＮｉＦ
ｅ１０ｎｍでは困難軸ループは線形性が高く、異方性磁
界Ｈｋは明確に現れ、困難軸保磁力Ｈｃｈも小さいが、
ＮｉＦｅが薄くなると異方性ははっきりしなくなり、困
難軸保磁力も増加する。ＮｉＦｅ３ｎｍ以下では容易軸
と困難軸のループの差異はかなり小さくなっており、従
来技術では軟磁性膜が薄くなると磁気特性が悪化するこ
とを示している。
【００４２】図６は同様に従来技術のＮｉ−１４ｗｔ％
Ｆｅ膜の磁歪の厚さ依存性である。本来、磁歪は膜厚に
対して一定な物理量である。しかしながら実際には従来
技術の薄膜は、特に薄い膜で磁歪は正側に大きくずれ、
また、熱処理によってもさらに正にずれる。これは以下
のように考えることができる。
Ｆｅ膜の磁歪の厚さ依存性である。本来、磁歪は膜厚に
対して一定な物理量である。しかしながら実際には従来
技術の薄膜は、特に薄い膜で磁歪は正側に大きくずれ、
また、熱処理によってもさらに正にずれる。これは以下
のように考えることができる。
【００４３】異なる２種類の膜の積層体を考えると、積
層体のトータルの磁歪は以下の式で表される。
層体のトータルの磁歪は以下の式で表される。
【００４４】磁歪及び磁歪による磁気エネルギーは
【００４５】
【数１】ΔＨｋ・Ｍ・ｔ＝ΔＨｋ１・Ｍ１・ｔ１＋ΔＨ
ｋ２・Ｍ２・ｔ２ λｉ＝Ｈｋｉ・Ｍｉ／３σｉ であるから、
ｋ２・Ｍ２・ｔ２ λｉ＝Ｈｋｉ・Ｍｉ／３σｉ であるから、
【００４６】
【数２】ΔＨｋｉ・Ｍｉ＝λｉ・３σｉ ε＝ε１＝ε２，Ｅ＝Ｅ１＋Ｅ２（すべての膜が同じ歪
み、同じヤング率）とすると
み、同じヤング率）とすると
【００４７】
【数３】σ＝σ１＝σ２ λ・ｔ＝λ１・ｔ１＋λ２・ｔ２ ここでｔ〜ｔ１≫ｔ２、すなわち、膜２が界面や反応層
の寄与であって、全膜厚に対して薄いとすると、
の寄与であって、全膜厚に対して薄いとすると、
【００４８】
【数４】λ＝λ１・ｔ１／ｔ＋λ２・ｔ２／ｔ〜λ１＋
（λ２・ｔ２）ｔ となる。すなわち、積層体の磁歪は積層体の厚さの逆数
に比例し、そのｙ切片は主要な膜の厚膜での磁歪に対応
する。
（λ２・ｔ２）ｔ となる。すなわち、積層体の磁歪は積層体の厚さの逆数
に比例し、そのｙ切片は主要な膜の厚膜での磁歪に対応
する。
【００４９】（ただし、上式で、λ：磁歪、ｔ：膜厚、
σ：応力、ε：歪み、Ｅ：ヤング率、Ｈｋ：異方性磁
界、を示し、添字１，２および添字なしはそれぞれ膜
１，膜２、および積層膜の値を意味する） したがって、軟磁性自由層の界面に磁歪の大きな拡散・
混合層が形成されてしまうと、薄膜の磁歪はその膜厚に
反比例して、厚膜の値からずれていくのである。
σ：応力、ε：歪み、Ｅ：ヤング率、Ｈｋ：異方性磁
界、を示し、添字１，２および添字なしはそれぞれ膜
１，膜２、および積層膜の値を意味する） したがって、軟磁性自由層の界面に磁歪の大きな拡散・
混合層が形成されてしまうと、薄膜の磁歪はその膜厚に
反比例して、厚膜の値からずれていくのである。
【００５０】図７は従来技術のＮｉＦｅ膜およびＮｉＦ
ｅ／ＣｏＦｅ膜の磁歪を磁性膜の合計厚さの逆数でプロ
ットした図である。ＮｉＦｅ自由層に比べてＮiＦe／Ｃ
oＦe自由層ではさらに磁歪が正側にずれており、また膜
厚に対する傾きも増加している。すなわち、ＮｉＦｅ／
ＣｏＦｅ界面やＣｏＦｅ／Ｃｕ界面のような積層によっ
て生じる界面の効果が磁歪に寄与していることがわか
る。
ｅ／ＣｏＦｅ膜の磁歪を磁性膜の合計厚さの逆数でプロ
ットした図である。ＮｉＦｅ自由層に比べてＮiＦe／Ｃ
oＦe自由層ではさらに磁歪が正側にずれており、また膜
厚に対する傾きも増加している。すなわち、ＮｉＦｅ／
ＣｏＦｅ界面やＣｏＦｅ／Ｃｕ界面のような積層によっ
て生じる界面の効果が磁歪に寄与していることがわか
る。
【００５１】以上のように、ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ自由層
の磁歪には、ＮｉＦｅの界面の寄与に加え、ＮｉＦｅ／
ＣｏＦｅ界面の寄与が加わり、この結果、膜厚に対する
磁歪の変化が大きい。
の磁歪には、ＮｉＦｅの界面の寄与に加え、ＮｉＦｅ／
ＣｏＦｅ界面の寄与が加わり、この結果、膜厚に対する
磁歪の変化が大きい。
【００５２】したがって、図７の直線からわかるよう
に、従来技術では、Ｎｉ−１８ｗｔ％Ｆｅの組成をＮｉ
リッチにして磁歪をゼロ近傍に保とうとしても、磁性膜
の厚さが１／０.４〜１／０.３（２〜３ｎｍ）付近では
どちらのＮｉＦｅ組成の場合も磁歪はほぼ同じ値の正の
値になってしまうことになる。すなわち、自由層膜厚が
３ｎｍ以下ではＮｉ−Ｆｅ組成の調整では磁歪をゼロ近
傍に保つことができなくなると予測される。さらに、Ｎ
ｉリッチ組成のＮｉ−Ｆｅ膜では、磁気特性が次第に悪
化する傾向があると共に、スピンバルブ膜の抵抗変化率
が低下する傾向がある。
に、従来技術では、Ｎｉ−１８ｗｔ％Ｆｅの組成をＮｉ
リッチにして磁歪をゼロ近傍に保とうとしても、磁性膜
の厚さが１／０.４〜１／０.３（２〜３ｎｍ）付近では
どちらのＮｉＦｅ組成の場合も磁歪はほぼ同じ値の正の
値になってしまうことになる。すなわち、自由層膜厚が
３ｎｍ以下ではＮｉ−Ｆｅ組成の調整では磁歪をゼロ近
傍に保つことができなくなると予測される。さらに、Ｎ
ｉリッチ組成のＮｉ−Ｆｅ膜では、磁気特性が次第に悪
化する傾向があると共に、スピンバルブ膜の抵抗変化率
が低下する傾向がある。
【００５３】そこで、本発明では、磁歪のずれの原因で
ある界面、特に上記の実例で示すと、Ｔａ／ＮｉＦｅ界
面およびＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ界面の双方の部分に対して
界面制御のための挿入層を開発したものである。以下に
その実施例を実験図に沿って示す。
ある界面、特に上記の実例で示すと、Ｔａ／ＮｉＦｅ界
面およびＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ界面の双方の部分に対して
界面制御のための挿入層を開発したものである。以下に
その実施例を実験図に沿って示す。
【００５４】図８はＣｕ挿入層をいれた場合の磁歪の値
を示した図である。Ｃｕ層の挿入と共に磁歪の値は減少
し、０.２ｎｍ 以上でほぼ一定となっている。熱処理後
では幾分磁歪が増加するが、熱処理なしで４×１０-7の
減少効果がある。この値は図５におけるＮｉＦｅ／Ｃｏ
Ｆｅ自由層とＮｉＦｅ自由層の差（磁性層膜厚６ｎｍで
の）にほぼ等しい。したがってＮｉＦｅ自由層とＮｉＦ
ｅ／ＣｏＦｅ自由層の磁歪の差は、ＣｏＦｅ／Ｃｕ界面
の影響は小さく、ほとんどＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ界面によ
るものであると推測される。
を示した図である。Ｃｕ層の挿入と共に磁歪の値は減少
し、０.２ｎｍ 以上でほぼ一定となっている。熱処理後
では幾分磁歪が増加するが、熱処理なしで４×１０-7の
減少効果がある。この値は図５におけるＮｉＦｅ／Ｃｏ
Ｆｅ自由層とＮｉＦｅ自由層の差（磁性層膜厚６ｎｍで
の）にほぼ等しい。したがってＮｉＦｅ自由層とＮｉＦ
ｅ／ＣｏＦｅ自由層の磁歪の差は、ＣｏＦｅ／Ｃｕ界面
の影響は小さく、ほとんどＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ界面によ
るものであると推測される。
【００５５】図９はＮｉＦｅ５ｎｍ／ＣｏＦｅ１ｎｍ自
由層にＣｕ挿入層をいれたスピンバルブ膜の抵抗変化率
を示した図である。Ｃｕ挿入層が厚いと抵抗変化率が若
干低下するが、図８と比較すると０.２〜０.５ｎｍ程度
であればほぼ抵抗変化率の低下なしに磁歪の抑制効果が
得られることがわかる。図１０は同様に層間結合磁界に
ついて示した図で、Ｃｕ挿入層をいれても層間結合磁界
はむしろやや減少する程度で特性上の問題はないと考え
られる。また、図には示しているいが、磁気抵抗曲線の
測定により１ナノメートル以下のＣｕ挿入層による自由
層の磁気的な分離や保磁力の増加といった悪影響は認め
られなかった。
由層にＣｕ挿入層をいれたスピンバルブ膜の抵抗変化率
を示した図である。Ｃｕ挿入層が厚いと抵抗変化率が若
干低下するが、図８と比較すると０.２〜０.５ｎｍ程度
であればほぼ抵抗変化率の低下なしに磁歪の抑制効果が
得られることがわかる。図１０は同様に層間結合磁界に
ついて示した図で、Ｃｕ挿入層をいれても層間結合磁界
はむしろやや減少する程度で特性上の問題はないと考え
られる。また、図には示しているいが、磁気抵抗曲線の
測定により１ナノメートル以下のＣｕ挿入層による自由
層の磁気的な分離や保磁力の増加といった悪影響は認め
られなかった。
【００５６】次にＴａ／ＮｉＦｅのような軟磁性自由層
／下地膜（保護膜）の界面について述べる。表１に下地
の構成を変えてスピンバルブ膜を作製した結果を示す。
／下地膜（保護膜）の界面について述べる。表１に下地
の構成を変えてスピンバルブ膜を作製した結果を示す。
【００５７】
【表１】
【００５８】glass／ＳＶ およびglass／Ｒｕ／ＳＶ の
構成では、熱処理後の抵抗変化率が低下した。これはＴ
ａ下地膜をなくしたことでスピンバルブ膜の配向が低下
し、耐熱性が低下したことが原因と考えられる。glass
／Ｔａ／Ｒｕ／ＳＶ およびglass／Ｔａ／Ｃｕ／ＳＶ
の構成では、磁歪の低減の効果が低く、また下地がＣｕ
の場合には層間結合磁界Hintが５Ｏｅ程度増加した。
構成では、熱処理後の抵抗変化率が低下した。これはＴ
ａ下地膜をなくしたことでスピンバルブ膜の配向が低下
し、耐熱性が低下したことが原因と考えられる。glass
／Ｔａ／Ｒｕ／ＳＶ およびglass／Ｔａ／Ｃｕ／ＳＶ
の構成では、磁歪の低減の効果が低く、また下地がＣｕ
の場合には層間結合磁界Hintが５Ｏｅ程度増加した。
【００５９】もっとも良好な結果を示したのは１ｎｍ程
度のＮｉＦｅ下地層とＣｕ，Ｒｕの挿入層（以下バリア
層と呼称する）を用いた場合であったので、以下この結
果について述べる。
度のＮｉＦｅ下地層とＣｕ，Ｒｕの挿入層（以下バリア
層と呼称する）を用いた場合であったので、以下この結
果について述べる。
【００６０】図１０はＣｕ１ｎｍバリア層を用いたＮｉ
Ｆｅ下地層の厚さと自由層の磁化量の関係を示した図で
ある。下地層のない基準の膜と比べて、ＮｉＦｅ下地膜
が１.１ｎｍ 以下の試料では磁化量の増加がほとんど見
られない。したがって、ＮｉＦｅ下地層は厚さ１.１ｎ
ｍ 以下ではＴａ膜と混合して磁化を消失しており、さ
らに、Ｃｕバリア層もその上層のＮｉＦｅ層界面で混合
して１ｎｍ・Ｔ分程度磁化を減少させていると思われ
る。
Ｆｅ下地層の厚さと自由層の磁化量の関係を示した図で
ある。下地層のない基準の膜と比べて、ＮｉＦｅ下地膜
が１.１ｎｍ 以下の試料では磁化量の増加がほとんど見
られない。したがって、ＮｉＦｅ下地層は厚さ１.１ｎ
ｍ 以下ではＴａ膜と混合して磁化を消失しており、さ
らに、Ｃｕバリア層もその上層のＮｉＦｅ層界面で混合
して１ｎｍ・Ｔ分程度磁化を減少させていると思われ
る。
【００６１】すなわち、Ｃｕ層はＮｉＦｅ層と混合して
いると推測され、「バリア層」と呼称してはいるが、実
際にはＮｉＦｅ層の拡散を抑制できているわけではない
と言える。むしろ重要なのはＮｉＦｅ層と混合するのが
正磁歪化の大きいＴａではなくＣｕになることであり、
「バリア層」の選択はＮｉＦｅ膜への混合時の磁気特性
および磁歪への効果で決まるべきである。
いると推測され、「バリア層」と呼称してはいるが、実
際にはＮｉＦｅ層の拡散を抑制できているわけではない
と言える。むしろ重要なのはＮｉＦｅ層と混合するのが
正磁歪化の大きいＴａではなくＣｕになることであり、
「バリア層」の選択はＮｉＦｅ膜への混合時の磁気特性
および磁歪への効果で決まるべきである。
【００６２】図１１はＮｉ−１４ｗｔ％Ｆｅ下地層の厚
さを１.１ｎｍ 一定とした時の、Ｃｕバリア層の厚さと
磁歪の関係である。Ｃｕ層が厚くなると磁歪は低下して
おり、磁歪の抑制効果があることが分かる。しかしなが
ら熱処理後はすべての試料で磁歪が増大しており、より
抑制効果の大きい材料の選択が望ましい。
さを１.１ｎｍ 一定とした時の、Ｃｕバリア層の厚さと
磁歪の関係である。Ｃｕ層が厚くなると磁歪は低下して
おり、磁歪の抑制効果があることが分かる。しかしなが
ら熱処理後はすべての試料で磁歪が増大しており、より
抑制効果の大きい材料の選択が望ましい。
【００６３】図１２はＲｕバリア層を用いた自由層の磁
歪を示した図である。Ｒｕ０.６nm以上の試料では磁歪
の値はバリア層なしの試料に比べてかなり負の値をとっ
ており、その値はＮｉＦｅ膜本来の値に近い。この結果
は、Ｒｕが高融点金属であり、薄い層でも連続膜になり
易く、磁歪の抑制効果が大きいことと、さらにＮiＦeへ
の貴金属の添加がＮｉＦｅ膜の負磁歪化の効果があるこ
とによると考えられる。
歪を示した図である。Ｒｕ０.６nm以上の試料では磁歪
の値はバリア層なしの試料に比べてかなり負の値をとっ
ており、その値はＮｉＦｅ膜本来の値に近い。この結果
は、Ｒｕが高融点金属であり、薄い層でも連続膜になり
易く、磁歪の抑制効果が大きいことと、さらにＮiＦeへ
の貴金属の添加がＮｉＦｅ膜の負磁歪化の効果があるこ
とによると考えられる。
【００６４】図１３はＣｕおよびＲｕバリア層を適用し
たスピンバルブ膜の抵抗変化率を示した図である。Ｃｕ
バリア層，Ｒｕバリア層共に、抵抗変化率はやや低下す
る傾向が見られるが、その量は０.５％ 程度であって、
あまり問題とならない。
たスピンバルブ膜の抵抗変化率を示した図である。Ｃｕ
バリア層，Ｒｕバリア層共に、抵抗変化率はやや低下す
る傾向が見られるが、その量は０.５％ 程度であって、
あまり問題とならない。
【００６５】以上のように、下地膜上に１ナノメートル
程度のＮｉＦｅ膜／Ｒｕ（Ｃｕ）／軟磁性自由層／非磁
性中間層／強磁性固定層／反強磁性膜とした構成のスピ
ンバルブ膜とすることで、磁歪の正へのずれを防止し、
極薄い軟磁性自由層の磁気特性を良好に保ち、かつ高い
再生感度を有した磁気抵抗効果積層膜が実現できること
である。
程度のＮｉＦｅ膜／Ｒｕ（Ｃｕ）／軟磁性自由層／非磁
性中間層／強磁性固定層／反強磁性膜とした構成のスピ
ンバルブ膜とすることで、磁歪の正へのずれを防止し、
極薄い軟磁性自由層の磁気特性を良好に保ち、かつ高い
再生感度を有した磁気抵抗効果積層膜が実現できること
である。
【００６６】ここで１ナノメートル程度のＮｉＦｅ膜／
Ｒｕ（Ｃｕ）層という構成について考えてみると、すな
わちこれは、下地膜上で配向を取れるＮｉＦｅ膜と軟磁
性自由層に接して磁歪の増加を防止する界面制御層の機
能を有していることが分かる。さらに、上記２層の構成
で達成した結果を、一層の膜によって同様の効果を生み
出すことができるのである。
Ｒｕ（Ｃｕ）層という構成について考えてみると、すな
わちこれは、下地膜上で配向を取れるＮｉＦｅ膜と軟磁
性自由層に接して磁歪の増加を防止する界面制御層の機
能を有していることが分かる。さらに、上記２層の構成
で達成した結果を、一層の膜によって同様の効果を生み
出すことができるのである。
【００６７】図１４は基体／Ｔａ５ｎｍ／Ｎｉ−３０ａ
ｔ％Ｐｔ１ｎｍ／Ｎｉ−１８ｗｔ％Ｆｅ１０，５，３ｎ
ｍ／Ｃｕ２.３／Ｔａ３ 膜のＢ−Ｈループを示した図で
ある。図５の同じ厚さのループと比較して、Ｎｉ−Ｐｔ
界面制御層を適用したＮiＦe膜の磁化曲線は明らかに特
性が改善されていることが分かる。具体的には異方性磁
界が増加し、困難軸保磁力が増加しないでＮｉＦｅ膜厚
に対してほぼ一定の良好な特性を示している。
ｔ％Ｐｔ１ｎｍ／Ｎｉ−１８ｗｔ％Ｆｅ１０，５，３ｎ
ｍ／Ｃｕ２.３／Ｔａ３ 膜のＢ−Ｈループを示した図で
ある。図５の同じ厚さのループと比較して、Ｎｉ−Ｐｔ
界面制御層を適用したＮiＦe膜の磁化曲線は明らかに特
性が改善されていることが分かる。具体的には異方性磁
界が増加し、困難軸保磁力が増加しないでＮｉＦｅ膜厚
に対してほぼ一定の良好な特性を示している。
【００６８】図１５はさまざまなＮｉ合金を界面制御層
を用いたＮｉＦｅ１０ｎｍ膜の特性を示した図である。
界面制御層の組成はそれぞれ、Ｎｉ−３０原子％Ｃｒ，
Ｎｉ−３０原子％Ｃｕ，純Ｎｉ、およびＮｉ−３０原子
％Ｐｔである。（ＮｉＦｅ）と表記した点は本発明の界
面制御層を用いない標準の値であるが、これに対して界
面制御層を用いた膜の磁歪はすべて低減していることが
分かる。特にＮｉ−Ｐｔの界面制御層では磁歪はほぼゼ
ロとなり、また異方性磁界Ｈｋもおよそ４エルステッド
であって良好な磁気特性が得られた。
を用いたＮｉＦｅ１０ｎｍ膜の特性を示した図である。
界面制御層の組成はそれぞれ、Ｎｉ−３０原子％Ｃｒ，
Ｎｉ−３０原子％Ｃｕ，純Ｎｉ、およびＮｉ−３０原子
％Ｐｔである。（ＮｉＦｅ）と表記した点は本発明の界
面制御層を用いない標準の値であるが、これに対して界
面制御層を用いた膜の磁歪はすべて低減していることが
分かる。特にＮｉ−Ｐｔの界面制御層では磁歪はほぼゼ
ロとなり、また異方性磁界Ｈｋもおよそ４エルステッド
であって良好な磁気特性が得られた。
【００６９】図１６はＮｉ−Ｐｔ組成を変えた界面制御
層の場合のＮｉ−Ｆｅ膜の厚さ（厚さの逆数で示してあ
る）と磁歪の関係を示した図である。ＮｉＦｅと示し
た、界面制御層を用いない従来技術の値は厚さに対して
大きな傾きを持っているのに対し、Ｎｉ−Ｐｔ界面制御
層を用いたものはその傾きを変えることができ、特にＮ
ｉ−１５原子％ＰｔではＮｉＦｅ層の厚さに対して一定
の値を得ることができた。
層の場合のＮｉ−Ｆｅ膜の厚さ（厚さの逆数で示してあ
る）と磁歪の関係を示した図である。ＮｉＦｅと示し
た、界面制御層を用いない従来技術の値は厚さに対して
大きな傾きを持っているのに対し、Ｎｉ−Ｐｔ界面制御
層を用いたものはその傾きを変えることができ、特にＮ
ｉ−１５原子％ＰｔではＮｉＦｅ層の厚さに対して一定
の値を得ることができた。
【００７０】図１７はＮｉ−Ｆｅ層３ｎｍ一定とした場
合の界面制御層の厚さと磁歪の関係を示した図である。
界面制御層の組成を変えると磁歪の値を調節できる一方
で、界面制御層の厚さを変えても磁歪の値を変えること
ができる。逆にＮｉ−Ｐｔ−Ｃｒのような電気抵抗率の
高い界面制御膜を用いることによって、界面制御膜の厚
さを２〜３ナノメートルと厚くしても、電流の損失がな
いようにすることができるから、界面制御層の厚さに対
する磁歪の変化がないＮｉ−３０ａｔ％Ｐｔ−１５％Ｃ
ｕ界面制御層のように、膜厚に対する安定性を増すこと
もできる。
合の界面制御層の厚さと磁歪の関係を示した図である。
界面制御層の組成を変えると磁歪の値を調節できる一方
で、界面制御層の厚さを変えても磁歪の値を変えること
ができる。逆にＮｉ−Ｐｔ−Ｃｒのような電気抵抗率の
高い界面制御膜を用いることによって、界面制御膜の厚
さを２〜３ナノメートルと厚くしても、電流の損失がな
いようにすることができるから、界面制御層の厚さに対
する磁歪の変化がないＮｉ−３０ａｔ％Ｐｔ−１５％Ｃ
ｕ界面制御層のように、膜厚に対する安定性を増すこと
もできる。
【００７１】図１８はＮｉ−Ｐｔ−Ｃｒ膜の電気抵抗率
とＣｒ濃度の関係を示した図である。Ｃｒを添加すると
電気抵抗率を２０〜１００μΩcm程度まで上げることが
でき、抵抗変化率の向上が図れる。
とＣｒ濃度の関係を示した図である。Ｃｒを添加すると
電気抵抗率を２０〜１００μΩcm程度まで上げることが
でき、抵抗変化率の向上が図れる。
【００７２】図１９は本発明の磁気抵抗効果素子による
磁気センサーを搭載した磁気ヘッドの概念図である。基
体５０上に磁気抵抗効果積層膜１０，電極４０，下部シ
ールド３５，上部シールド兼下部コア３６，再生ギャッ
プ３７，コイル４２，上部コア８３を形成してなり、対
向面６３を形成してなる。
磁気センサーを搭載した磁気ヘッドの概念図である。基
体５０上に磁気抵抗効果積層膜１０，電極４０，下部シ
ールド３５，上部シールド兼下部コア３６，再生ギャッ
プ３７，コイル４２，上部コア８３を形成してなり、対
向面６３を形成してなる。
【００７３】図２０は本発明の磁気ヘッドを用いた磁気
記録再生装置の概念図である。ヘッドスライダー９０を
兼ねる基体５０上に磁気抵抗効果積層膜１０，磁区制御
膜４１，電極４０を形成し、これらからなる磁気ヘッド
を記録媒体９１を有するディスク９５上に記録トラック
４４上に位置決めして再生を行う。ヘッドスライダー９
０はディスク９５の上を、対向面６３を対向して０.１
ミクロン以下の高さに浮上、もしくは接触して相対運動
する。この機構により、磁気抵抗効果積層膜１０はディ
スク９５上の記録媒体９１に記録された磁気的信号を、
記録媒体９１の漏れ磁界９４から読み取ることができる
のである。
記録再生装置の概念図である。ヘッドスライダー９０を
兼ねる基体５０上に磁気抵抗効果積層膜１０，磁区制御
膜４１，電極４０を形成し、これらからなる磁気ヘッド
を記録媒体９１を有するディスク９５上に記録トラック
４４上に位置決めして再生を行う。ヘッドスライダー９
０はディスク９５の上を、対向面６３を対向して０.１
ミクロン以下の高さに浮上、もしくは接触して相対運動
する。この機構により、磁気抵抗効果積層膜１０はディ
スク９５上の記録媒体９１に記録された磁気的信号を、
記録媒体９１の漏れ磁界９４から読み取ることができる
のである。
【００７４】図２１は本発明の磁気記録再生装置の構成
例である。磁気的に情報を記録する記録媒体９１を保持
するディスク９５をスピンドルモーター９３にて回転さ
せ、アクチュエーター９２によってヘッドスライダー９
０をディスク９５のトラック上に誘導する。即ち磁気デ
ィスク装置においてはヘッドスライダー９０上に形成し
た再生ヘッド、及び記録ヘッドがこの機構に依ってディ
スク９５上の所定の記録位置に近接して相対運動し、信
号を順次書き込み、及び読み取るのである。
例である。磁気的に情報を記録する記録媒体９１を保持
するディスク９５をスピンドルモーター９３にて回転さ
せ、アクチュエーター９２によってヘッドスライダー９
０をディスク９５のトラック上に誘導する。即ち磁気デ
ィスク装置においてはヘッドスライダー９０上に形成し
た再生ヘッド、及び記録ヘッドがこの機構に依ってディ
スク９５上の所定の記録位置に近接して相対運動し、信
号を順次書き込み、及び読み取るのである。
【００７５】アクチュエーター９２はロータリーアクチ
ュエーターであるのがよい。記録信号は信号処理系９４
を通じて記録ヘッドにて媒体上に記録し、再生ヘッドの
出力を信号処理系９４を経て信号として得る。さらに再
生ヘッドを所望の記録トラック上へ移動せしめるに際し
て、本再生ヘッドからの高感度な出力を用いてトラック
上の位置を検出し、アクチュエーターを制御して、ヘッ
ドスライダーの位置決めを行うことができる。
ュエーターであるのがよい。記録信号は信号処理系９４
を通じて記録ヘッドにて媒体上に記録し、再生ヘッドの
出力を信号処理系９４を経て信号として得る。さらに再
生ヘッドを所望の記録トラック上へ移動せしめるに際し
て、本再生ヘッドからの高感度な出力を用いてトラック
上の位置を検出し、アクチュエーターを制御して、ヘッ
ドスライダーの位置決めを行うことができる。
【００７６】本図ではヘッドスライダー９０，ディスク
９５を各１個示したが、これらは複数であっても構わな
い。またディスク９５は両面に記録媒体を有して情報を
記録してもよい。情報の記録がディスク両面の場合ヘッ
ドスライダー９０はディスクの両面に配置する。
９５を各１個示したが、これらは複数であっても構わな
い。またディスク９５は両面に記録媒体を有して情報を
記録してもよい。情報の記録がディスク両面の場合ヘッ
ドスライダー９０はディスクの両面に配置する。
【００７７】上述したような構成について、本発明の磁
気ヘッドおよびこれを搭載した磁気記録再生装置を試験
した結果、充分な出力と、良好なバイアス特性を示し、
また動作の信頼性も良好であった。
気ヘッドおよびこれを搭載した磁気記録再生装置を試験
した結果、充分な出力と、良好なバイアス特性を示し、
また動作の信頼性も良好であった。
【００７８】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば良
好な磁気特性と、特に応力の影響に対して安定な磁気セ
ンサーを提供でき、ひいては高い記録密度において良好
な再生出力と安定性を有する磁気ヘッドおよび高密度磁
気記録再生装置を得ることができる。
好な磁気特性と、特に応力の影響に対して安定な磁気セ
ンサーを提供でき、ひいては高い記録密度において良好
な再生出力と安定性を有する磁気ヘッドおよび高密度磁
気記録再生装置を得ることができる。
【図１】本発明の磁気抵抗効果積層膜の第一の構成例を
示した図である。
示した図である。
【図２】本発明の磁気抵抗効果積層膜の第二の構成例を
示した図である。
示した図である。
【図３】本発明の磁気抵抗効果積層膜の第三の構成例を
示した図である。
示した図である。
【図４】本発明の磁気抵抗効果積層膜の第四の構成例を
示した図である。
示した図である。
【図５】従来技術のＮｉＦｅを用いた軟磁性自由層の磁
化曲線を示した図である。
化曲線を示した図である。
【図６】従来技術のＮｉＦｅを用いた軟磁性自由層の磁
歪と厚さの関係を示した図である。
歪と厚さの関係を示した図である。
【図７】従来技術のＮｉＦｅおよびＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ
積層膜を用いた軟磁性自由層の磁歪と厚さの関係を示し
た図である。
積層膜を用いた軟磁性自由層の磁歪と厚さの関係を示し
た図である。
【図８】ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ軟磁性自由層の界面に本発
明の界面制御層を用いた場合の磁歪と界面制御層の厚さ
の関係を示した図である。
明の界面制御層を用いた場合の磁歪と界面制御層の厚さ
の関係を示した図である。
【図９】Ｃｕ界面制御層の厚さと抵抗変化率の関係を示
した図である。
した図である。
【図１０】ＮｉＦｅ下地層の厚さと磁化量の関係を示し
た図である。
た図である。
【図１１】本発明のＣｕバリア層の厚さと軟磁性自由層
の磁歪の関係を示した図である。
の磁歪の関係を示した図である。
【図１２】本発明のＲｕバリア層の厚さと軟磁性自由層
の磁歪の関係を示した図である。
の磁歪の関係を示した図である。
【図１３】本発明のＣｕおよびＲｕバリア層の厚さと抵
抗変化率の関係を示した図である。
抗変化率の関係を示した図である。
【図１４】本発明のＮｉ−Ｐｔ界面制御層を用いた軟磁
性自由層の磁化曲線を示した図である。
性自由層の磁化曲線を示した図である。
【図１５】本発明の界面制御層を用いた軟磁性自由層の
磁気特性を示した図である。
磁気特性を示した図である。
【図１６】本発明のＮｉ−Ｐｔ界面制御層の組成を変え
た場合の軟磁性自由層の厚さと磁歪の関係を示した図で
ある。
た場合の軟磁性自由層の厚さと磁歪の関係を示した図で
ある。
【図１７】本発明の界面制御層の厚さを変えた場合の軟
磁性自由層の磁歪を示した図である。
磁性自由層の磁歪を示した図である。
【図１８】本発明の界面制御層のＣｒ組成を変えた場合
の界面制御層の電気抵抗率を示した図である。
の界面制御層の電気抵抗率を示した図である。
【図１９】本発明の磁気抵抗効果積層膜を用いた記録再
生分離ヘッドの概念斜視図である。
生分離ヘッドの概念斜視図である。
【図２０】本発明の磁気センサーを用いた磁気記録再生
装置の概念斜視図である。
装置の概念斜視図である。
【図２１】本発明の磁気センサーを用いた磁気記録再生
装置の構成例を示す図である。
装置の構成例を示す図である。
１０…磁気抵抗効果積層膜、１１…反強磁性膜、１２…
非磁性中間層、１３…軟磁性自由層、１４…下地膜、１
５…強磁性固定層、１７，１３２…界面制御層、１８…
界面制御下地層、１９…界面制御保護層、３０…保護
膜、３５…下部シールド、３６…上部シールド兼下部コ
ア、４０…電気端子、４１…磁区制御膜、４２…コイ
ル、５０…基体、６３…対向面、６４…記録媒体からの
漏れ磁界、８３…上部コア、９０…スライダー、９１…
記録媒体、９２…アクチュエーター、９３…スピンドル
モーター、９４…信号処理回路系、１３１…Ｃｏ基層、
１３３…Ｎｉ基合金層。
非磁性中間層、１３…軟磁性自由層、１４…下地膜、１
５…強磁性固定層、１７，１３２…界面制御層、１８…
界面制御下地層、１９…界面制御保護層、３０…保護
膜、３５…下部シールド、３６…上部シールド兼下部コ
ア、４０…電気端子、４１…磁区制御膜、４２…コイ
ル、５０…基体、６３…対向面、６４…記録媒体からの
漏れ磁界、８３…上部コア、９０…スライダー、９１…
記録媒体、９２…アクチュエーター、９３…スピンドル
モーター、９４…信号処理回路系、１３１…Ｃｏ基層、
１３３…Ｎｉ基合金層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田島 康成 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージシステム事業部内 Ｆターム(参考） 5D034 AA02 BA03 BA16 BB01 CA04 DA07
Claims (10)
- 【請求項１】軟磁性自由層／非磁性中間層／強磁性固定
層の積層構成を有し、上記強磁性固定層が感知すべき磁
界に対してその磁化が固定されてなるスピンバルブ膜あ
るいはトンネル接合膜を有していて、外部の磁界に応じ
て前記軟磁性自由層の磁化が回転し、前記強磁性固定層
の磁化との相対角度が変わって磁気抵抗効果を生じるこ
とを特徴とするスピンバルブ型磁気センサーで、上記軟
磁性自由層が、Ｎｉ基合金層とＣｏ基合金層を積層した
構成を有し、 上記Ｎｉ基合金層がニッケル７０から９０原子％残部鉄
であるか、あるいはコバルト０.１ から２０原子％、残
部のうち、ニッケル７０から９０％に対し鉄１０から３
０％であり、 上記Ｃｏ基層が、純Ｃｏ、または、コバルト５０から９
９原子％残部鉄であるか、あるいはコバルト４０から９
９原子％，ニッケル１から３０原子％，鉄１から３０％
であって、 上記軟磁性自由層がＮｉ基合金層／界面制御層／Ｃｏ基
層の構成を有し、 上記界面制御層がＣｕ，Ａｕ，Ｒｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐ
ｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ｏｓあるいはこれらの合金から
なり、その厚さが、前記Ｎｉ基合金層と前記Ｃｏ基層と
の間に強磁性的結合を有する状態であるように十分薄
く、特に１ナノメートル以下であることを特徴とする磁
気センサー。 - 【請求項２】軟磁性自由層／非磁性中間層／強磁性固定
層の積層構成を有し、上記強磁性固定層が感知すべき磁
界に対してその磁化が固定されてなるスピンバルブ膜あ
るいはトンネル接合膜を有していて、外部の磁界に応じ
て前記軟磁性自由層の磁化が回転し、前記強磁性固定層
の磁化との相対角度が変わって磁気抵抗効果を生じるこ
とを特徴とするスピンバルブ型磁気センサーで、基体／
下地膜／界面制御層／軟磁性自由層の構成を有し、上記
界面制御層が、Ｎｉ層，Ｘ層，Ｍ−Ｘ層，Ｎｉ−Ｘ層あ
るいはＮｉ−Ｘ−Ｃｒ層（Ｍ＝Ｔａ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔ
ｉ，Ｍｏ，Ｘ＝Ｃｕ，Ａｕ，Ｒｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄ，
Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ｏｓ）からなることを特徴とする磁
気センサー。 - 【請求項３】軟磁性自由層／非磁性中間層／強磁性固定
層の積層構成を有し、上記強磁性固定層が感知すべき磁
界に対してその磁化が固定されてなるスピンバルブ膜あ
るいはトンネル接合膜を有していて、外部の磁界に応じ
て前記軟磁性自由層の磁化が回転し、前記強磁性固定層
の磁化との相対角度が変わって磁気抵抗効果を生じるこ
とを特徴とするスピンバルブ型磁気センサーで、基体側
から、軟磁性自由層／界面制御層／保護膜の構成を有
し、上記界面制御層が、Ｎｉ層，Ｘ層，Ｍ−Ｘ層，Ｎｉ
−Ｘ層あるいはＮｉ−Ｘ−Ｃｒ層（Ｍ＝Ｔａ，Ｎｂ，Ｈ
ｆ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｘ＝Ｃｕ，Ａｕ，Ｒｕ，Ａｇ，Ｐｔ，
Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ｏｓ）からなることを特徴と
する磁気センサー。 - 【請求項４】軟磁性自由層／非磁性中間層／強磁性固定
層の積層構成を有し、上記強磁性固定層が感知すべき磁
界に対してその磁化が固定されてなるスピンバルブ膜あ
るいはトンネル接合膜を有していて、外部の磁界に応じ
て前記軟磁性自由層の磁化が回転し、前記強磁性固定層
の磁化との相対角度が変わって磁気抵抗効果を生じるこ
とを特徴とするスピンバルブ型磁気センサーで、基体／
下地膜／軟磁性自由層の構成を有し、上記下地膜が、Ｍ
−Ｘ層，Ｎｉ−Ｘ層あるいはＮｉ−Ｘ−Ｃｒ層（Ｍ＝Ｔ
ａ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｘ＝Ｃｕ，Ａｕ，Ｒｕ，
Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ｏｓ）からなる
ことを特徴とする磁気センサー。 - 【請求項５】上記Ｎｉ−Ｘ層が、Ｎｉ５０から９５原子
％、残部Ｃｕ，Ａｕ，Ｒｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，
Ｒｈ，Ｒｅ，Ｏｓのいずれかであることを特徴とする前
記請求項２又は３記載の磁気センサー。 - 【請求項６】上記Ｍ−Ｘ層が、Ｍ（Ｍ＝Ｔａ，Ｎｂ，Ｈ
ｆ，Ｔｉ，Ｍｏ）３０から９５原子％、残部Ｃｕ，Ａ
ｕ，Ｒｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ｏｓ
のいずれかであることを特徴とする前記特許請求の範囲
第２から４のいずれか１項記載の磁気センサー。 - 【請求項７】上記Ｎｉ−Ｘ−Ｃｒ層が、Ｎｉ５０から９
５原子％、Ｃｒ１から３０原子％、残部Ｃｕ，Ａｕ，Ｒ
ｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ｏｓのいず
れかであることを特徴とする前記特許請求の範囲第２か
ら４のいずれか１項記載の磁気センサー。 - 【請求項８】上記界面制御層が実質的に非磁性である
か、０.６ テスラ以下の低磁束密度材料であることを特
徴とする前記特許請求の範囲第１から４のいずれか１項
記載の磁気センサー。 - 【請求項９】軟磁性自由層／非磁性中間層／強磁性固定
層の積層構成を有し、上記強磁性固定層が感知すべき磁
界に対してその磁化が固定されてなるスピンバルブ膜あ
るいはトンネル接合膜を有していて、外部の磁界に応じ
て前記軟磁性自由層の磁化が回転し、前記強磁性固定層
の磁化との相対角度が変わって磁気抵抗効果を生じるこ
とを特徴とするスピンバルブ型磁気センサーで、上記軟
磁性自由層の厚さが５ナノメーター以下であり、上記軟
磁性自由層およびその界面にＣｕ，Ａｕ，Ｒｕ，Ａｇ，
Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ｏｓあるいはこれらの
合金が含有されることを特徴とする磁気センサー。 - 【請求項１０】軟磁性自由層／非磁性中間層／強磁性固
定層の積層構成を有し、上記強磁性固定層が感知すべき
磁界に対してその磁化が固定されてなるスピンバルブ膜
あるいはトンネル接合膜を有していて、外部の磁界に応
じて前記軟磁性自由層の磁化が回転し、前記強磁性固定
層の磁化との相対角度が変わって磁気抵抗効果を生じる
ことを特徴とするスピンバルブ型磁気センサーで、基体
／下地膜／界面制御層／軟磁性自由層の構成を有し、上
記界面制御層が、Ｎｉ基層とＸ層，Ｍ−Ｘ層，Ｎｉ−Ｘ
層あるいはＮｉ−Ｘ−Ｃｒ層（Ｍ＝Ｔａ，Ｎｂ，Ｈｆ，
Ｔｉ，Ｍｏ，Ｘ＝Ｃｕ，Ａｕ，Ｒｕ，Ａｇ，Ｐｔ，Ｐ
ｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ｏｓ）との積層体からなること
を特徴とする磁気センサー。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11015251A JP2000215414A (ja) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | 磁気センサ― |
| US09/489,024 US6690163B1 (en) | 1999-01-25 | 2000-01-21 | Magnetic sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11015251A JP2000215414A (ja) | 1999-01-25 | 1999-01-25 | 磁気センサ― |
Publications (1)
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