JPH05335655A - 磁気抵抗効果薄膜 - Google Patents
磁気抵抗効果薄膜Info
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- JPH05335655A JPH05335655A JP4271523A JP27152392A JPH05335655A JP H05335655 A JPH05335655 A JP H05335655A JP 4271523 A JP4271523 A JP 4271523A JP 27152392 A JP27152392 A JP 27152392A JP H05335655 A JPH05335655 A JP H05335655A
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Landscapes
- Magnetic Heads (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏを主成分とする磁気抵抗効
果膜（ＭＲ膜）において、ヒステリシスやバルクハウゼ
ンジャンプがみられない良好なＲ−Ｈ特性を示し、出力
の安定した極低ノイズの高感度高出力ＭＲ素子を現実で
きるＭＲ膜を提供する。 【構成】 Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅを主成分とし、膜全体に対
するＮｉ、Ｃｏそれぞれの重量比をｘ％およびｚ％とし
た際、７７≦ｘ≦８４かつ、１０≦ｚ≦１４を満足する
組成比を持ったＭＲ膜を作製する。
果膜（ＭＲ膜）において、ヒステリシスやバルクハウゼ
ンジャンプがみられない良好なＲ−Ｈ特性を示し、出力
の安定した極低ノイズの高感度高出力ＭＲ素子を現実で
きるＭＲ膜を提供する。 【構成】 Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅを主成分とし、膜全体に対
するＮｉ、Ｃｏそれぞれの重量比をｘ％およびｚ％とし
た際、７７≦ｘ≦８４かつ、１０≦ｚ≦１４を満足する
組成比を持ったＭＲ膜を作製する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は強磁性磁気抵抗効果（以
下、ＭＲ効果と略す）を利用して磁界を検出する磁気抵
抗効果薄膜（以下、ＭＲ膜と略す）に関するものであ
る。
下、ＭＲ効果と略す）を利用して磁界を検出する磁気抵
抗効果薄膜（以下、ＭＲ膜と略す）に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】周知の如く、ＭＲ効果を用いて磁界を検
出するＭＲ素子は、磁気センサー、磁気ヘッド、回転検
出素子、位置検出素子などとして現在盛んに用いられて
いる。このＭＲ素子の感磁部分であるＭＲ膜には、Ｎｉ
ＦｅまたはＮｉＣｏ合金薄膜が広く用いられてきた。例
えば特開昭６０−６４４８４号公報、特開平２−２３６
８０号公報を参照。
出するＭＲ素子は、磁気センサー、磁気ヘッド、回転検
出素子、位置検出素子などとして現在盛んに用いられて
いる。このＭＲ素子の感磁部分であるＭＲ膜には、Ｎｉ
ＦｅまたはＮｉＣｏ合金薄膜が広く用いられてきた。例
えば特開昭６０−６４４８４号公報、特開平２−２３６
８０号公報を参照。
【０００３】これらの薄膜ではＭＲ比Δρ／ρ（最大比
抵抗変化量Δρと比抵抗の平均値ρの比）がそれぞれ２
％台および４％台の値を示し、ＭＲ素子として使用可能
な出力が確保される。特にＮｉＦｅ薄膜においては、異
方性磁界が４Ｏｅ程度と小さいため外部からの印加磁界
に対する磁化の応答が良く、例えば、磁気記録において
再生専用に用いられるＭＲヘッドには最適であるとされ
てきた。一方のＮｉＣｏ薄膜においては、異方性磁界は
２０Ｏｅ以上の値を示すため、ＮｉＦｅ薄膜に比べて感
度よりも出力を重視するＭＲ素子に用いられてきた。
抵抗変化量Δρと比抵抗の平均値ρの比）がそれぞれ２
％台および４％台の値を示し、ＭＲ素子として使用可能
な出力が確保される。特にＮｉＦｅ薄膜においては、異
方性磁界が４Ｏｅ程度と小さいため外部からの印加磁界
に対する磁化の応答が良く、例えば、磁気記録において
再生専用に用いられるＭＲヘッドには最適であるとされ
てきた。一方のＮｉＣｏ薄膜においては、異方性磁界は
２０Ｏｅ以上の値を示すため、ＮｉＦｅ薄膜に比べて感
度よりも出力を重視するＭＲ素子に用いられてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、現在ＭＲ素
子の出力の不安定性、ノイズの発生が重大な問題となっ
ている。例えば磁気記録の分野において、ＭＲヘッドに
みられるバルクハウゼンノイズや出力電圧のふらつきは
一般適な実用化の大きな障害となっている。安定した低
ノイズのＭＲ素子を得るためには、ヒステリシスやバル
クハウゼンジャンプのないＲ−Ｈ（電気抵抗−印加磁
界）特性を持つＭＲ膜を得なければならない。
子の出力の不安定性、ノイズの発生が重大な問題となっ
ている。例えば磁気記録の分野において、ＭＲヘッドに
みられるバルクハウゼンノイズや出力電圧のふらつきは
一般適な実用化の大きな障害となっている。安定した低
ノイズのＭＲ素子を得るためには、ヒステリシスやバル
クハウゼンジャンプのないＲ−Ｈ（電気抵抗−印加磁
界）特性を持つＭＲ膜を得なければならない。
【０００５】この際、比較的単純な構造のＭＲ素子にお
いてもＭＲ膜上にミクロンオーダーの保護膜が形成され
ていたり、ＭＲヘッドにおいては感磁部が多層化されて
いて、一般にＭＲ膜は上下の層、基板から非均一な応力
を受けている。この様な状況下でＭＲ膜がある程度の逆
磁歪効果を持つ場合、非均一な応力によって局所的な磁
気異方性が生じ、ＭＲ膜が本来持っている一軸磁気異方
性が分散され、ＭＲ膜内の磁区構造が複雑になり、Ｒ−
Ｈ特性にヒステリシスやバルクハウゼンジャンプが生じ
てしまう傾向にある。積層による非均一な応力の発生を
避けることは現状では不可能なため、局所的な磁気異方
性の発生を防ぐためにはＭＲ膜の逆磁歪効果をできるだ
け小さくしなければならない。
いてもＭＲ膜上にミクロンオーダーの保護膜が形成され
ていたり、ＭＲヘッドにおいては感磁部が多層化されて
いて、一般にＭＲ膜は上下の層、基板から非均一な応力
を受けている。この様な状況下でＭＲ膜がある程度の逆
磁歪効果を持つ場合、非均一な応力によって局所的な磁
気異方性が生じ、ＭＲ膜が本来持っている一軸磁気異方
性が分散され、ＭＲ膜内の磁区構造が複雑になり、Ｒ−
Ｈ特性にヒステリシスやバルクハウゼンジャンプが生じ
てしまう傾向にある。積層による非均一な応力の発生を
避けることは現状では不可能なため、局所的な磁気異方
性の発生を防ぐためにはＭＲ膜の逆磁歪効果をできるだ
け小さくしなければならない。
【０００６】現在使用されているＭＲ膜の中で逆磁歪効
果が十分に小さいものとしてＮｉ82 Ｆｅ1 8 薄膜が挙
げられる。しかしながら、同膜のΔρ／ρは約２％であ
り、ＭＲセンサー、ＭＲヘッドともに、さらなる高出力
化が求められている中で十分満足できるＭＲ材料とは言
い難い。
果が十分に小さいものとしてＮｉ82 Ｆｅ1 8 薄膜が挙
げられる。しかしながら、同膜のΔρ／ρは約２％であ
り、ＭＲセンサー、ＭＲヘッドともに、さらなる高出力
化が求められている中で十分満足できるＭＲ材料とは言
い難い。
【０００７】本発明の目的は以上の点に鑑み、ヒステリ
シスやバルクハウゼンジャンプがみられない良好なＲ−
Ｈ特性を示し、高感度で高い出力を示しながら安定した
低ノイズのＭＲ素子を現実できるＭＲ膜を提供しようと
するものである。
シスやバルクハウゼンジャンプがみられない良好なＲ−
Ｈ特性を示し、高感度で高い出力を示しながら安定した
低ノイズのＭＲ素子を現実できるＭＲ膜を提供しようと
するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、Ｎｉ、
Ｃｏ、Ｆｅを主成分とし、膜全体に対するＮｉ、Ｃｏそ
れぞれの重量比をｘ％およびｚ％とした際、 ７７≦ｘ≦８４ かつ、１０≦ｚ≦１４ を満足することを特徴とするＭＲ膜を用いることによ
り、上述の問題を解決できる。この領域は、Ｎｉ−Ｆｅ
−Ｃｏの組成図で表すと、図１の斜線部である。
Ｃｏ、Ｆｅを主成分とし、膜全体に対するＮｉ、Ｃｏそ
れぞれの重量比をｘ％およびｚ％とした際、 ７７≦ｘ≦８４ かつ、１０≦ｚ≦１４ を満足することを特徴とするＭＲ膜を用いることによ
り、上述の問題を解決できる。この領域は、Ｎｉ−Ｆｅ
−Ｃｏの組成図で表すと、図１の斜線部である。
【０００９】
【作用】ＭＲ膜において成膜時に誘導された一軸磁気異
方性は、上述したようにＭＲ膜の持つ逆磁歪効果によっ
て分散される傾向にある。ここで、分散の原因である逆
磁歪効果の大きさは膜に加わる応力σと飽和磁歪定数λ
s に比例する。ここでλs は膜の構成元素の組成比に大
きく依存する。λs がゼロ値をとるならば、膜に応力が
加わっても局所的な磁気異方性が生じず一軸磁気異方性
の分散は生じない。
方性は、上述したようにＭＲ膜の持つ逆磁歪効果によっ
て分散される傾向にある。ここで、分散の原因である逆
磁歪効果の大きさは膜に加わる応力σと飽和磁歪定数λ
s に比例する。ここでλs は膜の構成元素の組成比に大
きく依存する。λs がゼロ値をとるならば、膜に応力が
加わっても局所的な磁気異方性が生じず一軸磁気異方性
の分散は生じない。
【００１０】しかしながら実際にはλs を完全にゼロ値
にすることは、組成の微妙な制御を必要とし工業生産上
非常に困難である。現実的には、特願平２−２８７７６
９号に開示したように、逆磁歪エネルギーの絶対値｜３
／２・λs ・σ｜が一軸磁気異方性エネルギーｕ以下に
なる程度にλs 値を制御するればよい。ＭＲ膜の一軸磁
気異方性エネルギーｕは約１５０Ｊ／ｍ3 またはそれ以
上であり、ＭＲ膜が受ける応力は、実測したところ１０
０ＭＰa 程度またはそれ以下であるから、式ｕ≧｜３／
２・λs ・σ｜に値を代入すると、次式１となる。
にすることは、組成の微妙な制御を必要とし工業生産上
非常に困難である。現実的には、特願平２−２８７７６
９号に開示したように、逆磁歪エネルギーの絶対値｜３
／２・λs ・σ｜が一軸磁気異方性エネルギーｕ以下に
なる程度にλs 値を制御するればよい。ＭＲ膜の一軸磁
気異方性エネルギーｕは約１５０Ｊ／ｍ3 またはそれ以
上であり、ＭＲ膜が受ける応力は、実測したところ１０
０ＭＰa 程度またはそれ以下であるから、式ｕ≧｜３／
２・λs ・σ｜に値を代入すると、次式１となる。
【００１１】｜λs ｜≦１×１０- 6 従って、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏに関して適当な組成比を選べ
ば、ＭＲ比が十分に大きく異方性磁界が必要なだけ小さ
い範囲内で、飽和磁歪定数が式１を満たし、逆磁歪効果
が一軸磁気異方性にほとんど影響を及ぼさない良好なＲ
−Ｈ曲線を示す膜を得ることができる。
ば、ＭＲ比が十分に大きく異方性磁界が必要なだけ小さ
い範囲内で、飽和磁歪定数が式１を満たし、逆磁歪効果
が一軸磁気異方性にほとんど影響を及ぼさない良好なＲ
−Ｈ曲線を示す膜を得ることができる。
【００１２】
【実施例】図２は、本発明の一実施例を示す図である。
【００１３】図２において、ガラス基板１上にｒｆスパ
ッタ法を用いてＭＲ効果層２となる種々の組成を持った
ＮｉＦｅ、ＮｉＣｏ、ＮｉＦｅＣｏ膜（組成範囲に関し
ては図１参照）をそれぞれ成膜した。膜厚は４０ｎｍと
した。成膜中には永久磁石を用いて２００エルステッド
（Ｏｅ）の磁界を印加し同膜に一軸磁気異方性を付与し
た。
ッタ法を用いてＭＲ効果層２となる種々の組成を持った
ＮｉＦｅ、ＮｉＣｏ、ＮｉＦｅＣｏ膜（組成範囲に関し
ては図１参照）をそれぞれ成膜した。膜厚は４０ｎｍと
した。成膜中には永久磁石を用いて２００エルステッド
（Ｏｅ）の磁界を印加し同膜に一軸磁気異方性を付与し
た。
【００１４】これらの膜において飽和磁歪定数λs を測
定した結果を図１に示す。膜の組成比をＮｉx Ｆｅy Ｃ
ｏz と表すと、７７≦ｘ≦８４を満足する領域の試料に
おいては｜λs ｜≦１×１０- 6 の関係が満足される。
さらに、この領域の試料においては、ｚ≧１０において
ＭＲ比Δρ／ρが３．５％以上の値をとり、さらにｚ≦
１４において異方性磁界Ｈk が２０Ｏｅ以下の値を示す
ため、１０≦ｚ≦１４を満たす薄膜を用いることによっ
て素子化した際に従来以上の十分な出力と必要な感度を
持つ素子が実現されることがわかった。
定した結果を図１に示す。膜の組成比をＮｉx Ｆｅy Ｃ
ｏz と表すと、７７≦ｘ≦８４を満足する領域の試料に
おいては｜λs ｜≦１×１０- 6 の関係が満足される。
さらに、この領域の試料においては、ｚ≧１０において
ＭＲ比Δρ／ρが３．５％以上の値をとり、さらにｚ≦
１４において異方性磁界Ｈk が２０Ｏｅ以下の値を示す
ため、１０≦ｚ≦１４を満たす薄膜を用いることによっ
て素子化した際に従来以上の十分な出力と必要な感度を
持つ素子が実現されることがわかった。
【００１５】上述した７７≦ｘ≦８４かつ、１０≦ｚ≦
１４を満たす領域の組成を持った膜の上に同じくｒｆス
パッタ法を用いて、電極層３となる膜厚２５０ｎｍのＡ
ｕを成膜した。さらに、この積層体上に所定のフォトレ
ジストパターンを形成し、Ａｒガス雰囲気中でイオンエ
ッチングを行い、長さ８０μｍ、幅１００μｍの矩形
状、および端子形状のパターンに加工した。この際のエ
ッチング条件は、加速電圧５００Ｖ、Ａｒガス圧力１×
１０- 4 Ｔｏｒｒであった。
１４を満たす領域の組成を持った膜の上に同じくｒｆス
パッタ法を用いて、電極層３となる膜厚２５０ｎｍのＡ
ｕを成膜した。さらに、この積層体上に所定のフォトレ
ジストパターンを形成し、Ａｒガス雰囲気中でイオンエ
ッチングを行い、長さ８０μｍ、幅１００μｍの矩形
状、および端子形状のパターンに加工した。この際のエ
ッチング条件は、加速電圧５００Ｖ、Ａｒガス圧力１×
１０- 4 Ｔｏｒｒであった。
【００１６】さらに、フォトレジスト処理および選択化
学エッチングによって感磁部分である矩形状のパターン
４および電極端子５を形成した。以上のパターン形成
後、ｒｆスパッタ法を用いてパターン全面にわたって厚
さ１μｍのＡｌ2 Ｏ3 保護膜層を形成しＭＲ素子を作成
した。これらのＭＲ素子においてＲ−Ｈ特性（電気抵抗
−印加磁界）を測定した結果、ヒステリシスやバルクハ
ウゼンノイズのない良好なＲ−Ｈ曲線が得られた。さら
に、作製されたいずれの素子においても、通常素子が設
置される位置での磁界強度に相当する３０Ｏｅの回転磁
界中において出力はＭＲ比換算で３．３％以上を示し、
感度、出力ともに従来以上の性能を示した。 以上の結
果から、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ膜において各構成元素の組成
比を前述の適当な範囲内の値にすることによって、高感
度で高い出力を示しながら安定した低ノイズのＭＲ素子
を実現できるＭＲ膜を得ることができた。
学エッチングによって感磁部分である矩形状のパターン
４および電極端子５を形成した。以上のパターン形成
後、ｒｆスパッタ法を用いてパターン全面にわたって厚
さ１μｍのＡｌ2 Ｏ3 保護膜層を形成しＭＲ素子を作成
した。これらのＭＲ素子においてＲ−Ｈ特性（電気抵抗
−印加磁界）を測定した結果、ヒステリシスやバルクハ
ウゼンノイズのない良好なＲ−Ｈ曲線が得られた。さら
に、作製されたいずれの素子においても、通常素子が設
置される位置での磁界強度に相当する３０Ｏｅの回転磁
界中において出力はＭＲ比換算で３．３％以上を示し、
感度、出力ともに従来以上の性能を示した。 以上の結
果から、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏ膜において各構成元素の組成
比を前述の適当な範囲内の値にすることによって、高感
度で高い出力を示しながら安定した低ノイズのＭＲ素子
を実現できるＭＲ膜を得ることができた。
【００１７】
【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれ
ば、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅを主成分とし、膜全体に対するＮ
ｉ、Ｃｏそれぞれの重量比をｘ％およびｚ％とした際、 ７７≦ｘ≦８４ かつ、１０≦ｚ≦１４ を満足することを特徴とする磁気抵抗効果薄膜を用いる
ことによって、同膜のＭＲ比が十分に大きく、異方性磁
界が必要な程度に小さく、逆磁歪効果が一軸磁気異方性
にほとんど影響を及ぼさない程度に抑制されているため
に、高感度で高い出力を示しながら安定した低ノイズの
ＭＲ素子を現実できる。
ば、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅを主成分とし、膜全体に対するＮ
ｉ、Ｃｏそれぞれの重量比をｘ％およびｚ％とした際、 ７７≦ｘ≦８４ かつ、１０≦ｚ≦１４ を満足することを特徴とする磁気抵抗効果薄膜を用いる
ことによって、同膜のＭＲ比が十分に大きく、異方性磁
界が必要な程度に小さく、逆磁歪効果が一軸磁気異方性
にほとんど影響を及ぼさない程度に抑制されているため
に、高感度で高い出力を示しながら安定した低ノイズの
ＭＲ素子を現実できる。
【図１】本発明の根拠となるＭＲ効果層を構成する元素
の組成比と飽和磁歪定数λs 、ＭＲ比および異方性磁界
との関係を示した図である。
の組成比と飽和磁歪定数λs 、ＭＲ比および異方性磁界
との関係を示した図である。
【図２】本発明によるＭＲ素子の一構造例を示す図であ
る。
る。
１ 基板 ２ ＭＲ効果層 ３ 電極層 ４ 矩形像の感磁部分 ５ 電極端子
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅを主成分とし、膜全体
に対するＮｉ、Ｃｏそれぞれの重量比をｘ％およびｚ％
とした際、以下に示す関係、 ７７≦ｘ≦８４ かつ、１０≦ｚ≦１４ を満足することを特徴とする磁気抵抗効果薄膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4271523A JPH05335655A (ja) | 1992-01-31 | 1992-10-09 | 磁気抵抗効果薄膜 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4-40629 | 1992-01-31 | ||
| JP4062992 | 1992-01-31 | ||
| JP4271523A JPH05335655A (ja) | 1992-01-31 | 1992-10-09 | 磁気抵抗効果薄膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05335655A true JPH05335655A (ja) | 1993-12-17 |
Family
ID=26380113
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4271523A Pending JPH05335655A (ja) | 1992-01-31 | 1992-10-09 | 磁気抵抗効果薄膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05335655A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60200935A (ja) * | 1984-03-23 | 1985-10-11 | Hitachi Ltd | 磁気抵抗効果合金膜およびその製造方法 |
-
1992
- 1992-10-09 JP JP4271523A patent/JPH05335655A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60200935A (ja) * | 1984-03-23 | 1985-10-11 | Hitachi Ltd | 磁気抵抗効果合金膜およびその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19950829 |