JPH10294217A - スピンバルブ型磁気抵抗効果膜及びこれを有する磁気ヘッド - Google Patents

スピンバルブ型磁気抵抗効果膜及びこれを有する磁気ヘッド

Info

Publication number
JPH10294217A
JPH10294217A JP9117554A JP11755497A JPH10294217A JP H10294217 A JPH10294217 A JP H10294217A JP 9117554 A JP9117554 A JP 9117554A JP 11755497 A JP11755497 A JP 11755497A JP H10294217 A JPH10294217 A JP H10294217A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
cofe
nife
layers
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP9117554A
Other languages
English (en)
Inventor
Akihiko Nomura
昭彦 野村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Victor Company of Japan Ltd
Original Assignee
Victor Company of Japan Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Victor Company of Japan Ltd filed Critical Victor Company of Japan Ltd
Priority to JP9117554A priority Critical patent/JPH10294217A/ja
Publication of JPH10294217A publication Critical patent/JPH10294217A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Magnetic Heads (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スピンバルブ膜の自由層にCo若しくはCo
Feを使用すると軟磁気特性が十分ではなく、NiFe
を使用すると満足すべき抵抗変化率が得られない。ま
た、CoとNiFeとの積層体の場合は、選択すべき膜
厚範囲が非常に狭く、製造が困難である。 【解決手段】 スピンバルブ膜の自由層をCoFe層と
NiFe層との積層体とし、かつ、各層の厚さを各々3
nm以下とする。このスピンバルブ膜のを基板上に形成
して磁気ヘッドを得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はスピンバルブ型磁気
抵抗効果膜及びそれを利用した磁気ヘッドに関し、特
に、HDDなどの磁気ディスク装置、あるいは、DCC
などの磁気テープ装置に用いられる磁気抵抗効果型ヘッ
ドとして優れた特性を有するスピンバルブ型磁気抵抗効
果膜及び磁気ヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、HDDなどの磁気記録装置におい
て、再生用に磁気抵抗効果型ヘッド(以下、MRヘッド
という)が用いられている。このMRヘッドは、従来の
コイル式のインダクティブヘッドよりも高感度、高出力
であるという利点があり、装置の小型化、高密度化に有
用である。また、最近、より高いMR効果を得られるM
Rヘッドに関する技術が発表されている。これは、スピ
ンバルブ型MRヘッドと称され、その素子の中心部は、
非磁性金属の薄膜によって隔てられた2つの磁性薄膜で
構成されている。そして、2つの磁性膜の磁化方向は、
外部磁界に対して各々異なった変化をするように設定さ
れている。すなわち、第1の磁性膜(以下、自由層とい
う)は、媒体からの信号磁界により磁化方向が回転する
ように設定され、一方、第2の磁性膜(以下、固定層と
いう)は、同じく媒体からの信号磁界に対し、磁化方向
が保持されるように設定されている。
【0003】したがって、自由層には保磁力の小さい磁
性膜、すなわち、軟磁気特性に優れた磁性膜を用い、固
定層には反強磁性膜を積層して交換結合を利用し固着す
る方法、あるいは、保磁力の大きな磁性膜を用いて固着
する方法などを利用することが一般的である。このとき
の電気抵抗は、2層の磁化方向のなす角度の余弦として
変化するので、2層の磁化が同一方向を向いたときに電
気抵抗は最小となり、逆に磁化が反対を向いたときに最
大となる。記録媒体からの信号磁界により、このような
変化が起き、再生信号が得られる。
【0004】上記のようなスピンバルブ膜を用いた磁気
ヘッドの特性を向上させるためには、次の2点が重要で
ある。すなわち、 1)抵抗変化率を大きくする。 2)自由層の軟磁気特性を向上させる(低保磁力化)。 この2点を満足するスピンバルブ膜を得るために、自由
層及び固定層を構成する磁性材料について種々検討が重
ねられている。例えば、抵抗変化率を向上させるために
は、自由層、固定層に用いる磁性材料としてCoやCo
Feを使用することが有効である。しかし、これらの材
料は軟磁気特性が十分ではないという問題がある。一
方、軟磁気特性が良好なNiFeなどの磁性材料を使用
すると、Co系材料の半分程度の抵抗変化率しか得るこ
とができない。そこで、最近、自由層をCo層とNiF
e層とからなる多層膜とし、高磁気抵抗変化率と低保磁
力とを同時に達成しようとするものが提案されている
(特開平8−273124号公報参照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Co層
とNiFe層の多層膜においては、Co膜の膜厚が非常
に薄く、しかも、選択しうる膜厚範囲が非常に狭い範囲
に限定されてしまうので、製造時にこの膜厚を再現性良
く実現することが極めて困難であるという問題がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は、自由層を構
成する磁性材料として、高い抵抗変化率を有するCoF
eを選択し、さらに、このCoFeの結晶構造が面心立
方であり、その(111)面に配向した膜が良好な軟磁
気特性を示すという事実から、CoFeの(111)面
配向を促進し、軟磁気特性を向上させるため、このCo
Feと同じく面心立方の結晶構造を有し、しかも、格子
定数が近いNiFeを選択して、CoFeと積層させる
ことにより上記課題を解決し得ることを確認した。
【0007】すなわち、本発明によれば、強磁性自由層
上に、非磁性中間層を介して強磁性固定層が形成された
スピンバルブ膜を有するスピンバルブ型磁気抵抗効果膜
において、強磁性自由層が、CoFe層とNiFe層と
の積層体よりなり、かつ、このCoFe層とNiFe層
の厚さが、各々3nm以下であるものが提供される。
【0008】さらに本発明によれば基板上に、強磁性自
由層、非磁性中間層及び強磁性固定層よりなるスピンバ
ルブ型磁気抵抗効果膜が形成された磁気ヘッドの強磁性
自由層が、CoFe層とNiFe層との積層体よりな
り、かつ、このCoFe層とNiFe層の厚さが、各々
3nm以下であるものが提供される。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明のスピンバルブ型磁気抵抗
効果膜は、図1に示すように、例えば、ガラス基板1上
に、CoFe層21、22、…とNiFe層21’、2
2’、…とが交互に積層された自由層2、例えばCuよ
りなる非磁性中間層3、及び、例えばCoFe層41と
FeMn層41’の2層膜よりなる固定層4が順次積層
されたものである。そして、基板1と自由層2との間に
は、例えばTaよりなる下地層5、さらに、固定層4の
上には、例えばTaよりなる保護層6が形成されていて
もよい。
【0010】自由層2は、上述したように、CoFe層
21、22、…とNiFe層21’、22’、…の積層
膜であるが、このとき、各々の層の厚さを3nm以下と
する必要がある。このCoFe層の厚さが3nmを超え
ると、保磁力が増加し、また、NiFe層の厚さが3n
mを超えると、抵抗変化率が低下してしまう。CoFe
層の好ましい厚さは、1.0〜3.0nmであり、さら
に好ましくは、1.5〜2.5nmである。そして、N
iFe層の好ましい厚さは、0.5〜3.0nmであ
り、さらに好ましくは、1.0〜2.0nmである。な
お、この自由層2において、CoFe層とNiFe層の
積層数は、特に限定されるものではなく、各層の膜厚な
どに応じて適宜決定すればよい。
【0011】図2はCoFe/NiFe積層膜におい
て、CoFeの膜厚を1.5nmに固定し、NiFeの
膜厚を種々に変化させた時の膜厚と保磁力との関係を示
したものであり、図3は同様にそのときのX線回折パタ
ーンを示したものである。なお、CoFe/NiFeの
積層数は6とした。図2からも明らかなように、保磁力
は、NiFeの膜厚の増加と共に低下することが判っ
た。一方、図3のX線回折パターンから、NiFeの膜
厚の増加と共に2θ=43°付近にピークが出現する。
これは、CoFeとNiFeの(111)面のピークで
あり、両者を積層することによって、結晶性が改善さ
れ、その結果軟磁気特性が向上したことが確認された。
【0012】なお、本発明の磁気ヘッドは、例えばアル
チック(Al23・TiC)基板上に、上記のスピンバ
ルブ型磁気抵抗効果膜を通常の方法により積層して製造
することができる。
【0013】
【実施例】以下に示す実施例により、本発明を具体的に
説明する。 <実施例1〜4、比較例1〜4>次のようにして図1に
示した層構成を有するスピンバルブ型磁気抵抗効果膜を
作製した。すなわち、ガラス基板1上にスパッタ法を用
いて厚さ5nmのTa下地層5、下記表1に示した膜
厚、積層数を有するCoFe(90−10at%)/N
iFe(82−18at%)自由層2、厚さ2.5nm
のCu中間層3、厚さ3.0nmのCoFe(90−1
0at%)と厚さ8.0nmのFeMn(50−50a
t%)の2層構造を有する固定層4、並びに、厚さ5.
0nmのTa保護層6を順次積層した。なお、上記各層
の成膜は、基板面内方向に磁界を印加しながら行った。
【0014】
【表1】 (自由層の膜厚及び積層数) 実施例1 [CoFe(1.5nm)/NiFe(1.6nm)]×3+ CoFe(1.5nm) 〃 2 [CoFe(1.0nm)/NiFe(1.6nm)]×6+ CoFe(1.5nm) 〃 3 [CoFe(2.0nm)/NiFe(1.6nm)]×3+ CoFe(1.5nm) 〃 4 [CoFe(3.0nm)/NiFe(1.6nm)]×2+ CoFe(1.5nm) 比較例1 [CoFe(3.5nm)/NiFe(1.6nm)]×3+ CoFe(1.5nm) 〃 2 [CoFe(1.5nm)/NiFe(3.5nm)]×3+ CoFe(1.5nm) 〃 3 CoFe(6.0nm) 〃 4 NiFe(6.0nm)
【0015】以上のようにして得られた各スピンバルブ
膜の抵抗変化率と保磁力を測定して、その結果を表2に
示した。
【0016】
【表2】 抵抗変化率(%) 保磁力(Oe) 実施例1 5.66 2.8 〃 2 6.60 3.2 〃 3 6.53 2.0 〃 4 6.60 2.5 比較例1 6.50 10.5 〃 2 3.60 1.8 〃 3 6.07 58 〃 4 3.20 1.6
【0017】表2の結果からも明らかなとおり、膜厚
3.0nm以下のCoFeとNiFeの積層膜からなる
自由層を有する本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果膜
(実施例1〜4)は、抵抗変化率、保磁力が共に優れて
いることが確認された。また、本発明においては、積層
膜の膜厚を広範囲から選択することができ、設計自由度
が向上し、製造時の再現性の向上に有用である。それに
対して、同様の積層膜ではあるものの、CoFe、Ni
Feの何れかの膜厚が3.0nmを超えるもの(比較例
1、2)は、抵抗変化率及び保磁力のうち何れかの特性
劣化が始まる。さらに、CoFeの単層膜を用いたもの
(比較例3)は抵抗変化率は良好なものの、保磁力が著
しく高くなってしまい、NiFeの単層膜を用いたもの
(比較例4)は、保磁力は良好なものの、抵抗変化率が
小さく実用に適さないことが確認された。
【0018】さらに、このようなスピンバルブ型磁気抵
抗効果膜を使用した磁気ヘッドは、高感度並びに高出力
であることが確認された。
【0019】
【発明の効果】以上詳細に説明したとおり、本発明によ
れば、大きな抵抗変化率と、良好な軟磁気特性すなわち
低保磁力を同時に満足するスピンバルブ型磁気抵抗効果
膜が得られるため、各種磁気抵抗効果型ヘッドとして極
めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスピンバルブ型磁気抵抗効果膜の層構
成の一例を示す縦断面図である。
【図2】図1の自由層を構成するCoFe/NiFe積
層膜におけるNiFe膜厚と保磁力との関係を示すグラ
フである。
【図3】図1の自由層を構成するCoFe/NiFe積
層膜のX線回折パターン図である。
【符号の説明】
1 基板(ガラス基板) 2 自由層 3 非磁性中間層 4 固定層 5 下地層 6 保護層 21、22… CoFe層 21’、22’… NiFe層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 強磁性自由層上に、非磁性中間層を介し
    て、強磁性固定層が形成されたスピンバルブ膜を有する
    スピンバルブ型磁気抵抗効果膜において、前記強磁性自
    由層が、CoFe層とNiFe層との積層体よりなり、
    かつ、このCoFe層とNiFe層の厚さが、各々3n
    m以下であることを特徴とするスピンバルブ型磁気抵抗
    効果膜。
  2. 【請求項2】 基板上に、強磁性自由層、非磁性中間層
    及び強磁性固定層よりなるスピンバルブ型磁気抵抗効果
    膜が形成された磁気ヘッドにおいて、前記強磁性自由層
    が、CoFe層とNiFe層との積層体よりなり、か
    つ、このCoFe層とNiFe層の厚さが、各々3nm
    以下であることを特徴とする磁気ヘッド。
JP9117554A 1997-04-21 1997-04-21 スピンバルブ型磁気抵抗効果膜及びこれを有する磁気ヘッド Withdrawn JPH10294217A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9117554A JPH10294217A (ja) 1997-04-21 1997-04-21 スピンバルブ型磁気抵抗効果膜及びこれを有する磁気ヘッド

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9117554A JPH10294217A (ja) 1997-04-21 1997-04-21 スピンバルブ型磁気抵抗効果膜及びこれを有する磁気ヘッド

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10294217A true JPH10294217A (ja) 1998-11-04

Family

ID=14714697

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9117554A Withdrawn JPH10294217A (ja) 1997-04-21 1997-04-21 スピンバルブ型磁気抵抗効果膜及びこれを有する磁気ヘッド

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10294217A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6466417B1 (en) 1999-11-02 2002-10-15 International Business Machines Corporation Laminated free layer structure for a spin valve sensor
US6580589B1 (en) 2000-10-06 2003-06-17 International Business Machines Corporation Pinned layer structure for a spin valve sensor having cobalt iron (CoFe) and cobalt iron oxide (CoFeO) laminated layers
US6624986B2 (en) 2001-03-08 2003-09-23 International Business Machines Corporation Free layer structure for a spin valve sensor with a specular reflecting layer composed of ferromagnetic oxide
US6820322B2 (en) 2001-05-31 2004-11-23 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Method of making a spin valve sensor with a free layer structure sputter deposited in a nitrogen atmosphere
US7140096B2 (en) * 2001-03-16 2006-11-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of manufacturing a magnetoresistance effect device
US7292415B2 (en) 2001-12-25 2007-11-06 Fujitsu Limited Ferromagnetic layered material having reliable uniaxial anisotropy

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6466417B1 (en) 1999-11-02 2002-10-15 International Business Machines Corporation Laminated free layer structure for a spin valve sensor
US6580589B1 (en) 2000-10-06 2003-06-17 International Business Machines Corporation Pinned layer structure for a spin valve sensor having cobalt iron (CoFe) and cobalt iron oxide (CoFeO) laminated layers
US6624986B2 (en) 2001-03-08 2003-09-23 International Business Machines Corporation Free layer structure for a spin valve sensor with a specular reflecting layer composed of ferromagnetic oxide
US7140096B2 (en) * 2001-03-16 2006-11-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of manufacturing a magnetoresistance effect device
US6820322B2 (en) 2001-05-31 2004-11-23 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Method of making a spin valve sensor with a free layer structure sputter deposited in a nitrogen atmosphere
US7292415B2 (en) 2001-12-25 2007-11-06 Fujitsu Limited Ferromagnetic layered material having reliable uniaxial anisotropy

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3180027B2 (ja) スピン・バルブ磁気抵抗センサと、このセンサを使用した磁気記録システム
KR100308102B1 (ko) 자기저항성디바이스
US6340520B1 (en) Giant magnetoresistive material film, method of producing the same magnetic head using the same
US7463457B2 (en) CPP giant magnetoresistive element with particular bulk scattering coefficient
US5648885A (en) Giant magnetoresistive effect sensor, particularly having a multilayered magnetic thin film layer
GB2387711A (en) Magnetic sensing element with multi-layer free layer
KR100272872B1 (ko) 자기저항효과소자및그제조방법
US6083632A (en) Magnetoresistive effect film and method of manufacture thereof
JP2002151757A (ja) 薄膜磁気素子及びその製造方法
JP3490362B2 (ja) スピンバルブ型薄膜磁気素子及び薄膜磁気ヘッド
JP2000215421A (ja) スピンバルブ型薄膜磁気素子及び薄膜磁気ヘッド及びスピンバルブ型薄膜磁気素子の製造方法
JPH10294217A (ja) スピンバルブ型磁気抵抗効果膜及びこれを有する磁気ヘッド
JPH04280483A (ja) 磁気抵抗効果材料およびその製造方法
JPH0963021A (ja) スピンバルブ構造を有する磁気抵抗効果素子及びその製造方法
JP3083237B2 (ja) 磁気抵抗効果素子及び磁気ヘッド
JPH0936455A (ja) 磁気抵抗効果素子
JPH0992904A (ja) 巨大磁気抵抗効果材料膜およびその製造方法とそれを用いた磁気ヘッド
JPH06325329A (ja) 薄膜磁気ヘッド
JP2002299723A (ja) 磁気抵抗効果素子及びこの磁気抵抗効果素子を用いた薄膜磁気ヘッド
JPH06310329A (ja) 多層磁気抵抗効果膜および磁気ヘッド
JPH1131312A (ja) 二重スピンバルブセンサ
JPH07182629A (ja) 磁気センサ
JPH08279116A (ja) 巨大磁気抵抗材料膜および磁気抵抗材料膜の磁化の調整方法
JP2000020926A (ja) 磁気抵抗効果ヘッド
JP3021785B2 (ja) 磁気抵抗効果材料およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20040706