JPH1041132A - 磁気抵抗効果膜 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高いＭＲ比を示し、かつ安定した品質で再現
性よく製造することができる磁気抵抗効果素子を得る。 【解決手段】 反強磁性層２、アモルファス強磁性層
４、非磁性導電層５、及び強磁性層６をこの順序で備え
る磁気抵抗効果素子において、反強磁性層２とアモルフ
ァス強磁性層４の間に結晶性強磁性中間層３を設けたこ
とを特徴としている。
性よく製造することができる磁気抵抗効果素子を得る。 【解決手段】 反強磁性層２、アモルファス強磁性層
４、非磁性導電層５、及び強磁性層６をこの順序で備え
る磁気抵抗効果素子において、反強磁性層２とアモルフ
ァス強磁性層４の間に結晶性強磁性中間層３を設けたこ
とを特徴としている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、再生磁気ヘッドや
磁気センサなどに利用される磁気抵抗効果膜に関するも
のである。
磁気センサなどに利用される磁気抵抗効果膜に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】磁気抵抗効果（ＭＲ）素子は、磁気抵抗
効果膜に電流を供給し、その電圧変化を読み取ることに
より、磁界強度及びその変化を検出する素子である。こ
のような磁気抵抗効果素子を用いたＭＲヘッドは、従来
の誘導型ヘッドよりも検出感度が高いことから、高密度
記録が要求されているハード・ディスク装置などの再生
磁気ヘッドとしての利用が検討されている。このような
ＭＲヘッドを用いて高密度記録を行うためには、より高
い磁気感度が必要となり、高いＭＲ比を示す磁気抵抗効
果素子が要望されている。高いＭＲ比を示す磁気抵抗効
果素子として、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子が知ら
れている。このような巨大磁気抵抗効果素子の磁性膜と
しては、強磁性層と非磁性導電層とを交互に多数積層し
た人工格子型磁性膜、反強磁性層／強磁性層／非磁性導
電層／強磁性層の積層構造を有するスピンパルブ型磁性
膜、及び強磁性層／非磁性導電層／強磁性層の構造を有
し強磁性層の保磁力が互いに異なる保磁力差型磁性膜が
知られている。
効果膜に電流を供給し、その電圧変化を読み取ることに
より、磁界強度及びその変化を検出する素子である。こ
のような磁気抵抗効果素子を用いたＭＲヘッドは、従来
の誘導型ヘッドよりも検出感度が高いことから、高密度
記録が要求されているハード・ディスク装置などの再生
磁気ヘッドとしての利用が検討されている。このような
ＭＲヘッドを用いて高密度記録を行うためには、より高
い磁気感度が必要となり、高いＭＲ比を示す磁気抵抗効
果素子が要望されている。高いＭＲ比を示す磁気抵抗効
果素子として、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子が知ら
れている。このような巨大磁気抵抗効果素子の磁性膜と
しては、強磁性層と非磁性導電層とを交互に多数積層し
た人工格子型磁性膜、反強磁性層／強磁性層／非磁性導
電層／強磁性層の積層構造を有するスピンパルブ型磁性
膜、及び強磁性層／非磁性導電層／強磁性層の構造を有
し強磁性層の保磁力が互いに異なる保磁力差型磁性膜が
知られている。
【０００３】一方、このような巨大磁気抵抗効果素子に
おいて、強磁性層としてアモルファス強磁性層を用いた
ＮｉＯ層／ａ−ＣｏＦｅＢ層／Ｃｕ層／ａ−ＣｏＦｅＢ
層の積層構造を有する磁性膜が提案されている（M. Jim
bo et al., J. Appl. Phys.,79 (1996) 6237-6239）。
おいて、強磁性層としてアモルファス強磁性層を用いた
ＮｉＯ層／ａ−ＣｏＦｅＢ層／Ｃｕ層／ａ−ＣｏＦｅＢ
層の積層構造を有する磁性膜が提案されている（M. Jim
bo et al., J. Appl. Phys.,79 (1996) 6237-6239）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなアモルファス強磁性層を用いた磁気抵抗効果膜は、
膜形成における再現性が悪く、安定した品質の磁気抵抗
効果膜を得ることができないという問題があった。ま
た、ＭＲ比も、結晶性の強磁性層を用いた磁気抵抗効果
膜に比べ、小さいという問題があった。
うなアモルファス強磁性層を用いた磁気抵抗効果膜は、
膜形成における再現性が悪く、安定した品質の磁気抵抗
効果膜を得ることができないという問題があった。ま
た、ＭＲ比も、結晶性の強磁性層を用いた磁気抵抗効果
膜に比べ、小さいという問題があった。
【０００５】本発明の目的は、高いＭＲ比を示し、かつ
安定した品質で再現性よく製造することができるアモル
ファス強磁性層を用いた磁気抵抗効果膜を提供すること
にある。
安定した品質で再現性よく製造することができるアモル
ファス強磁性層を用いた磁気抵抗効果膜を提供すること
にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
なアモルファス強磁性層を用いた磁気抵抗効果膜におい
て、安定した品質で再現性よく製造することができない
原因が、反強磁性層とアモルファス強磁性層の磁気的結
合が弱いことに関連しているものと考えた。すなわち、
このような弱い磁気的結合が、成膜条件の微妙な変動に
よる膜構造の変化の影響を極めて敏感に受け、この結果
として膜形成における再現性が悪く、ＭＲ比が小さくな
ると考えた。本発明者らは、これを解決する方法とし
て、アモルファス強磁性層と反強磁性層の間に結晶性強
磁性中間層を介在させることにより、反強磁性との間の
磁気的結合を高め得ることを見出し、本発明を完成する
に至った。
なアモルファス強磁性層を用いた磁気抵抗効果膜におい
て、安定した品質で再現性よく製造することができない
原因が、反強磁性層とアモルファス強磁性層の磁気的結
合が弱いことに関連しているものと考えた。すなわち、
このような弱い磁気的結合が、成膜条件の微妙な変動に
よる膜構造の変化の影響を極めて敏感に受け、この結果
として膜形成における再現性が悪く、ＭＲ比が小さくな
ると考えた。本発明者らは、これを解決する方法とし
て、アモルファス強磁性層と反強磁性層の間に結晶性強
磁性中間層を介在させることにより、反強磁性との間の
磁気的結合を高め得ることを見出し、本発明を完成する
に至った。
【０００７】すなわち、本発明は、反強磁性層、アモル
ファス強磁性層、非磁性導電層及び強磁性層をこの順序
で備える積層構造を有し、反強磁性層とアモルファス強
磁性層の間に結晶性強磁性中間層を設けたことを特徴と
している。
ファス強磁性層、非磁性導電層及び強磁性層をこの順序
で備える積層構造を有し、反強磁性層とアモルファス強
磁性層の間に結晶性強磁性中間層を設けたことを特徴と
している。
【０００８】本発明の磁気抵抗効果膜は、さらに具体的
には、反強磁性層、結晶性強磁性中間層、アモルファス
強磁性層、非磁性導電層及び強磁性層をこの順序で備
え、結晶性強磁性中間層とアモルファス強磁性層が強磁
性結合し、強磁性結合した結晶性強磁性中間層とアモル
ファス強磁性層が反強磁性層と磁気的に結合しているこ
と特徴としている。
には、反強磁性層、結晶性強磁性中間層、アモルファス
強磁性層、非磁性導電層及び強磁性層をこの順序で備
え、結晶性強磁性中間層とアモルファス強磁性層が強磁
性結合し、強磁性結合した結晶性強磁性中間層とアモル
ファス強磁性層が反強磁性層と磁気的に結合しているこ
と特徴としている。
【０００９】すなわち、本発明によれば、反強磁性層と
アモルファス強磁性層との間に結晶性強磁性中間層を設
けることにより、反強磁性層と、結晶性強磁性中間層及
びアモルファス強磁性層との間で強い交換結合を実現
し、これによってアモルファス強磁性層のピン止め効果
を高め、高いＭＲ比を得ている。また、反強磁性層と、
結晶性強磁性中間層及びアモルファス強磁性層との間で
の磁気的結合が強いため、成膜条件の変動による影響が
少なくなり、安定した品質で再現性よく製造することが
できる。
アモルファス強磁性層との間に結晶性強磁性中間層を設
けることにより、反強磁性層と、結晶性強磁性中間層及
びアモルファス強磁性層との間で強い交換結合を実現
し、これによってアモルファス強磁性層のピン止め効果
を高め、高いＭＲ比を得ている。また、反強磁性層と、
結晶性強磁性中間層及びアモルファス強磁性層との間で
の磁気的結合が強いため、成膜条件の変動による影響が
少なくなり、安定した品質で再現性よく製造することが
できる。
【００１０】本発明における結晶性強磁性中間層として
は、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びその合金などが挙げ
られる。これらの中でも、特に、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣ
ｏが好ましい。結晶性強磁性中間層の膜厚は、特に限定
されるものではないが、一般的な膜厚としては、５〜５
０Åの範囲が挙げられる。
は、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ及びその合金などが挙げ
られる。これらの中でも、特に、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣ
ｏが好ましい。結晶性強磁性中間層の膜厚は、特に限定
されるものではないが、一般的な膜厚としては、５〜５
０Åの範囲が挙げられる。
【００１１】本発明においては、非磁性導電層を挟む一
対の強磁性層のうちの少なくとも一方がアモルファス強
磁性層であるが、他方の強磁性層も同様のアモルファス
強磁性層であってもよい。
対の強磁性層のうちの少なくとも一方がアモルファス強
磁性層であるが、他方の強磁性層も同様のアモルファス
強磁性層であってもよい。
【００１２】本発明におけるアモルファス強磁性層とし
ては、例えば、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＮｂ、ＣｏＺｒ、Ｃｏ
ＺｒＮｂ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＺｒ、及びＣｏＮｂＴａ
などが挙げられる。またこれらの合金材料にＣｒ等の微
量金属が添加された合金材料を用いてもよい。アモルフ
ァス強磁性層の一般的な膜厚としては、５〜１００Åの
範囲が挙げられる。
ては、例えば、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＮｂ、ＣｏＺｒ、Ｃｏ
ＺｒＮｂ、ＣｏＴａ、ＣｏＴａＺｒ、及びＣｏＮｂＴａ
などが挙げられる。またこれらの合金材料にＣｒ等の微
量金属が添加された合金材料を用いてもよい。アモルフ
ァス強磁性層の一般的な膜厚としては、５〜１００Åの
範囲が挙げられる。
【００１３】また、非磁性導電層を挟む一対の強磁性層
のうちの一方がアモルファス強磁性層でない場合におい
ても、このような強磁性層の一般的な膜厚としては、５
〜１００Åの範囲が挙げられる。アモルファス強磁性層
以外の結晶性の強磁性層としては、ＮｉＦｅ、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、及びこれらの合金などが挙げられる。
のうちの一方がアモルファス強磁性層でない場合におい
ても、このような強磁性層の一般的な膜厚としては、５
〜１００Åの範囲が挙げられる。アモルファス強磁性層
以外の結晶性の強磁性層としては、ＮｉＦｅ、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、及びこれらの合金などが挙げられる。
【００１４】本発明における反強磁性層としては、例え
ば、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ＩｒＭｎ、ＮｉＯ、ＣｏＯ、
ＮｉＣｏＯなどが挙げられる。反強磁性層の一般的な膜
厚としては、３０〜３００Åの範囲が挙げられる。
ば、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ＩｒＭｎ、ＮｉＯ、ＣｏＯ、
ＮｉＣｏＯなどが挙げられる。反強磁性層の一般的な膜
厚としては、３０〜３００Åの範囲が挙げられる。
【００１５】本発明における非磁性導電層は、非磁性で
かつ導電性に優れた材質であれば特に限定されるもので
はないが、一般にはＣｕ、Ａｇなどが用いられる。非磁
性導電層の一般的な膜厚としては、１０〜５０Åの範囲
が挙げられる。
かつ導電性に優れた材質であれば特に限定されるもので
はないが、一般にはＣｕ、Ａｇなどが用いられる。非磁
性導電層の一般的な膜厚としては、１０〜５０Åの範囲
が挙げられる。
【００１６】本発明の磁気抵抗効果膜は、基板上に順次
各層を積層することにより形成することができる。この
場合、基板上に積層する順序は、反強磁性層／結晶性強
磁性中間層／アモルファス強磁性層／非磁性導電層／強
磁性層の順であってもよいし、これとは逆の順である、
強磁性層／非磁性導電層／アモルファス強磁性層／結晶
性強磁性中間層／反強磁性層の順であってもよい。ま
た、基板の材質は非磁性のものであれば特に限定される
ものではなく、例えば、Ｓｉ、ＴｉＣ、Ａｌ2 Ｏ 3 、ガ
ラスなどからなる基板を用いることができる。
各層を積層することにより形成することができる。この
場合、基板上に積層する順序は、反強磁性層／結晶性強
磁性中間層／アモルファス強磁性層／非磁性導電層／強
磁性層の順であってもよいし、これとは逆の順である、
強磁性層／非磁性導電層／アモルファス強磁性層／結晶
性強磁性中間層／反強磁性層の順であってもよい。ま
た、基板の材質は非磁性のものであれば特に限定される
ものではなく、例えば、Ｓｉ、ＴｉＣ、Ａｌ2 Ｏ 3 、ガ
ラスなどからなる基板を用いることができる。
【００１７】また、本発明の磁気抵抗効果膜は、上記の
積層構造が複数の周期繰り返された積層構造を有してい
てもよい。本発明に従えば、反強磁性層とアモルファス
強磁性層の間に結晶性強磁性中間層が設けられる。この
ように結晶性強磁性中間層を設けることにより、アモル
ファス強磁性層と結晶性強磁性中間層が強磁性結合し、
強磁性結合したこれらの２つの層が反強磁性層と磁気的
に結合する。このような結晶性強磁性中間層とアモルフ
ァス強磁性層との強磁性結合、及びこれらの強磁性層と
反強磁性層との磁気的結合は比較的強固なため、保磁力
差型磁性膜に近かった磁化機構が、より安定なスピンバ
ルブ型に変化し、この結果として高いＭＲ比が再現性よ
く得られるものと考えられる。
積層構造が複数の周期繰り返された積層構造を有してい
てもよい。本発明に従えば、反強磁性層とアモルファス
強磁性層の間に結晶性強磁性中間層が設けられる。この
ように結晶性強磁性中間層を設けることにより、アモル
ファス強磁性層と結晶性強磁性中間層が強磁性結合し、
強磁性結合したこれらの２つの層が反強磁性層と磁気的
に結合する。このような結晶性強磁性中間層とアモルフ
ァス強磁性層との強磁性結合、及びこれらの強磁性層と
反強磁性層との磁気的結合は比較的強固なため、保磁力
差型磁性膜に近かった磁化機構が、より安定なスピンバ
ルブ型に変化し、この結果として高いＭＲ比が再現性よ
く得られるものと考えられる。
【００１８】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に従う第１の実施
形態の磁気抵抗効果膜を示す断面図である。図１を参照
して、本実施形態の磁気抵抗効果膜は、ガラスなどから
なる基板１の上に、Ｎｉ50Ｏ50の組成の反強磁性層２
（膜厚１０ｎｍ）、Ｎｉ80Ｆｅ20の組成の結晶性強磁性
中間層３（膜厚２ｎｍ）、（Ｃｏ0.9 Ｆｅ0.1 ）20Ｂ80
の組成のアモルファス強磁性層４（膜厚２ｎｍ）、Ｃｕ
の組成の非磁性導電層５（膜厚２ｎｍ）、及び（Ｃｏ
0.9 Ｆｅ0.1 ）20Ｂ80の組成のアモルファス強磁性層６
（膜厚２ｎｍ）を順次積層することにより構成されてい
る。
形態の磁気抵抗効果膜を示す断面図である。図１を参照
して、本実施形態の磁気抵抗効果膜は、ガラスなどから
なる基板１の上に、Ｎｉ50Ｏ50の組成の反強磁性層２
（膜厚１０ｎｍ）、Ｎｉ80Ｆｅ20の組成の結晶性強磁性
中間層３（膜厚２ｎｍ）、（Ｃｏ0.9 Ｆｅ0.1 ）20Ｂ80
の組成のアモルファス強磁性層４（膜厚２ｎｍ）、Ｃｕ
の組成の非磁性導電層５（膜厚２ｎｍ）、及び（Ｃｏ
0.9 Ｆｅ0.1 ）20Ｂ80の組成のアモルファス強磁性層６
（膜厚２ｎｍ）を順次積層することにより構成されてい
る。
【００１９】図２及び図３は、図１に示す実施形態の磁
気抵抗効果膜を製造する工程を示す断面図である。図２
（ａ）に示すように、ガラスなどからなる基板１の上
に、例えばイオンビームスパッタリング法により反強磁
性層２を形成する。次に、図２（ｂ）に示すように、反
強磁性層２の上に、例えばイオンビームスパッタリング
法により結晶性強磁性中間層３を形成する。次に、図２
（ｃ）に示すように、結晶性強磁性中間層３の上に、例
えばイオンビームスパッタリング法によりアモルファス
強磁性層４を形成する。
気抵抗効果膜を製造する工程を示す断面図である。図２
（ａ）に示すように、ガラスなどからなる基板１の上
に、例えばイオンビームスパッタリング法により反強磁
性層２を形成する。次に、図２（ｂ）に示すように、反
強磁性層２の上に、例えばイオンビームスパッタリング
法により結晶性強磁性中間層３を形成する。次に、図２
（ｃ）に示すように、結晶性強磁性中間層３の上に、例
えばイオンビームスパッタリング法によりアモルファス
強磁性層４を形成する。
【００２０】次に、図３（ｄ）に示すように、アモルフ
ァス強磁性層４の上に、例えばイオンビームスパッタリ
ング法により非磁性導電層５を形成する。次に、図３
（ｅ）に示すように、非磁性導電層５の上に、例えばイ
オンビームスパッタリング法によりアモルファス強磁性
層６を形成する。
ァス強磁性層４の上に、例えばイオンビームスパッタリ
ング法により非磁性導電層５を形成する。次に、図３
（ｅ）に示すように、非磁性導電層５の上に、例えばイ
オンビームスパッタリング法によりアモルファス強磁性
層６を形成する。
【００２１】以上のようにして、図１に示すような積層
構造を有する磁気抵抗効果膜を形成することができる。
なお、各層の形成はイオンビームスパッタリング法に限
定されるものではなく、例えばＲＦプラズマＣＶＤ法に
より形成してもよい。
構造を有する磁気抵抗効果膜を形成することができる。
なお、各層の形成はイオンビームスパッタリング法に限
定されるものではなく、例えばＲＦプラズマＣＶＤ法に
より形成してもよい。
【００２２】図４は、図１に示す本発明に従う第１の実
施形態の磁気抵抗効果膜の磁界の変化に対するＭＲ比の
変化を示す図である。図４において、は図１に示す本
発明に従う第１の実施形態のＭＲ比の変化を示してお
り、は比較の磁気抵抗効果膜のＭＲ比の変化を示して
いる。比較の磁気抵抗効果膜は、結晶性強磁性中間層を
設けず、反強磁性層の上に直接アモルファス強磁性層を
形成した磁気抵抗効果膜であり、図１において結晶性強
磁性中間層３がなく、反強磁性層２の上にアモルファス
強磁性層４を形成した構造の磁気抵抗効果膜である。
施形態の磁気抵抗効果膜の磁界の変化に対するＭＲ比の
変化を示す図である。図４において、は図１に示す本
発明に従う第１の実施形態のＭＲ比の変化を示してお
り、は比較の磁気抵抗効果膜のＭＲ比の変化を示して
いる。比較の磁気抵抗効果膜は、結晶性強磁性中間層を
設けず、反強磁性層の上に直接アモルファス強磁性層を
形成した磁気抵抗効果膜であり、図１において結晶性強
磁性中間層３がなく、反強磁性層２の上にアモルファス
強磁性層４を形成した構造の磁気抵抗効果膜である。
【００２３】図４から明らかなように、本発明に従う第
１の実施形態の磁気抵抗効果膜は最大のＭＲ比として８
％の値を示しており、反強磁性層とアモルファス強磁性
層の間に結晶性強磁性中間層を設けていない比較の磁気
抵抗効果膜の最大ＭＲ比４％に比べ、大きなＭＲ比が得
られることがわかる。
１の実施形態の磁気抵抗効果膜は最大のＭＲ比として８
％の値を示しており、反強磁性層とアモルファス強磁性
層の間に結晶性強磁性中間層を設けていない比較の磁気
抵抗効果膜の最大ＭＲ比４％に比べ、大きなＭＲ比が得
られることがわかる。
【００２４】図５は、本発明に従う第１の実施形態の磁
気抵抗効果膜を試料１〜試料７の７回作製したときの各
試料の最大ＭＲ比を示す図である。また図５には、比較
として結晶性強磁性中間層を形成していない図４に示す
の試料を、試料１〜試料７の７回作製したときの各試
料の最大ＭＲ比を示している。図５から明らかなよう
に、結晶性強磁性中間層を設けていない比較の磁気抵抗
効果膜は最大ＭＲ比に大きなばらつきが存在するのに対
し、本発明に従う第１の実施形態の磁気抵抗効果膜は試
料間でのばらつきが少なく、ほぼ一定の最大ＭＲ比を示
していることがわかる。このことから、本発明に従う磁
気抵抗効果膜は、安定した品質で再現性よく製造できる
ことがわかる。
気抵抗効果膜を試料１〜試料７の７回作製したときの各
試料の最大ＭＲ比を示す図である。また図５には、比較
として結晶性強磁性中間層を形成していない図４に示す
の試料を、試料１〜試料７の７回作製したときの各試
料の最大ＭＲ比を示している。図５から明らかなよう
に、結晶性強磁性中間層を設けていない比較の磁気抵抗
効果膜は最大ＭＲ比に大きなばらつきが存在するのに対
し、本発明に従う第１の実施形態の磁気抵抗効果膜は試
料間でのばらつきが少なく、ほぼ一定の最大ＭＲ比を示
していることがわかる。このことから、本発明に従う磁
気抵抗効果膜は、安定した品質で再現性よく製造できる
ことがわかる。
【００２５】図６は、本発明に従う第２の実施形態の磁
気抵抗効果膜における磁界の変化に対するＭＲ比の変化
を示す図である。本発明に従う第２の実施形態において
は、図１に示す結晶性強磁性中間層３として、Ｎｉ14Ｆ
ｅ13Ｃｏ73の組成の結晶性強磁性中間層（膜厚２ｎｍ）
を用いている。結晶性強磁性中間層３以外の各層の組成
及び膜厚は、上記第１の実施形態と同様である。図６に
おいては、第２の実施形態のＭＲ比の変化をとして示
している。は、図４に示すと同様に、結晶性強磁性
中間層を設けていない比較の磁気抵抗効果膜のＭＲ比の
変化を示している。図６から明らかなように、本発明に
従う第２の実施形態の磁気抵抗効果膜は、最大ＭＲ比と
して８％の値を示しており、従来より高いＭＲ比が得ら
れることがわかる。
気抵抗効果膜における磁界の変化に対するＭＲ比の変化
を示す図である。本発明に従う第２の実施形態において
は、図１に示す結晶性強磁性中間層３として、Ｎｉ14Ｆ
ｅ13Ｃｏ73の組成の結晶性強磁性中間層（膜厚２ｎｍ）
を用いている。結晶性強磁性中間層３以外の各層の組成
及び膜厚は、上記第１の実施形態と同様である。図６に
おいては、第２の実施形態のＭＲ比の変化をとして示
している。は、図４に示すと同様に、結晶性強磁性
中間層を設けていない比較の磁気抵抗効果膜のＭＲ比の
変化を示している。図６から明らかなように、本発明に
従う第２の実施形態の磁気抵抗効果膜は、最大ＭＲ比と
して８％の値を示しており、従来より高いＭＲ比が得ら
れることがわかる。
【００２６】図７は、本発明に従う第２の実施形態の磁
気抵抗効果膜を試料１〜試料７の７回作製したときの最
大ＭＲ比のばらつきを示す図である。図７には、比較と
して、図６に示すの比較の磁気抵抗効果膜を試料１〜
試料７の７回作製したときの試料間のばらつきも示して
いる。図７から明らかなように、本発明に従う第２の実
施形態の磁気抵抗効果膜の最大ＭＲ比は、試料間でのば
らつきが少なく、安定した品質で再現性よく製造できる
ことがわかる。
気抵抗効果膜を試料１〜試料７の７回作製したときの最
大ＭＲ比のばらつきを示す図である。図７には、比較と
して、図６に示すの比較の磁気抵抗効果膜を試料１〜
試料７の７回作製したときの試料間のばらつきも示して
いる。図７から明らかなように、本発明に従う第２の実
施形態の磁気抵抗効果膜の最大ＭＲ比は、試料間でのば
らつきが少なく、安定した品質で再現性よく製造できる
ことがわかる。
【００２７】上記の実施形態においては、基板１上に反
強磁性層２を形成し、その上に順次各層を積層している
が、これとは逆の順序で各層を積層してもよい。すなわ
ち、基板１の上にアモルファス強磁性層６、非磁性導電
層５、アモルファス強磁性層４、結晶性強磁性中間層
３、及び反強磁性層２をこの順序で積層してもよい。
強磁性層２を形成し、その上に順次各層を積層している
が、これとは逆の順序で各層を積層してもよい。すなわ
ち、基板１の上にアモルファス強磁性層６、非磁性導電
層５、アモルファス強磁性層４、結晶性強磁性中間層
３、及び反強磁性層２をこの順序で積層してもよい。
【００２８】次に、本発明の磁気抵抗効果膜におけるア
モルファス強磁性層の膜厚変化の影響について検討し
た。図８に示すように、反強磁性層としてのＮｉＯ層１
１の上に、結晶性強磁性中間層としてのＮｉＦｅ層１
２、アモルファス強磁性層としてのＣｏＦｅＢ層１３、
非磁性導電層としてのＣｕ層１４、及びアモルファス強
磁性層としてのＣｏＦｅＢ層１５を形成し、ＮｉＯ層１
１の膜厚を１００Å、ＮｉＦｅ層の膜厚を２０Å、Ｃｕ
層１４の膜厚を２０Åと一定にして、ＣｏＦｅＢ層１３
及び１５の膜厚を図１０及び図１１に示すように変化さ
せ、膜厚変化によるＭＲ比の変化（図１０）及び動作磁
界（Ｈｐ）の変化（図１１）を測定した。なお、比較と
して、図９に示すような従来の磁気抵抗効果膜について
も強磁性層の膜厚の変化の影響を検討した。比較の磁気
抵抗効果膜としては、図９に示すように、反強磁性層と
してのＦｅＭｎ２１の上に、強磁性層としてのＣｏ層２
２、非磁性導電層としてのＣｕ層２３、及び強磁性層と
してのＣｏ層２４を積層し、ＦｅＭｎ層２１の膜厚を１
００Å、Ｃｕ層２３の膜厚を２０Åと一定にして、Ｃｏ
層２２及び２４の膜厚を変化させ、ＭＲ比の変化（図１
０）及び動作磁界（Ｈｐ）の変化（図１１）を測定し
た。
モルファス強磁性層の膜厚変化の影響について検討し
た。図８に示すように、反強磁性層としてのＮｉＯ層１
１の上に、結晶性強磁性中間層としてのＮｉＦｅ層１
２、アモルファス強磁性層としてのＣｏＦｅＢ層１３、
非磁性導電層としてのＣｕ層１４、及びアモルファス強
磁性層としてのＣｏＦｅＢ層１５を形成し、ＮｉＯ層１
１の膜厚を１００Å、ＮｉＦｅ層の膜厚を２０Å、Ｃｕ
層１４の膜厚を２０Åと一定にして、ＣｏＦｅＢ層１３
及び１５の膜厚を図１０及び図１１に示すように変化さ
せ、膜厚変化によるＭＲ比の変化（図１０）及び動作磁
界（Ｈｐ）の変化（図１１）を測定した。なお、比較と
して、図９に示すような従来の磁気抵抗効果膜について
も強磁性層の膜厚の変化の影響を検討した。比較の磁気
抵抗効果膜としては、図９に示すように、反強磁性層と
してのＦｅＭｎ２１の上に、強磁性層としてのＣｏ層２
２、非磁性導電層としてのＣｕ層２３、及び強磁性層と
してのＣｏ層２４を積層し、ＦｅＭｎ層２１の膜厚を１
００Å、Ｃｕ層２３の膜厚を２０Åと一定にして、Ｃｏ
層２２及び２４の膜厚を変化させ、ＭＲ比の変化（図１
０）及び動作磁界（Ｈｐ）の変化（図１１）を測定し
た。
【００２９】図１２は、動作磁界（Ｈｐ）を説明するた
めの図である。図１２に示すように、動作磁界（Ｈｐ）
はＭＲ比が直線的に変化する磁界幅を示している。従っ
て、動作磁界（Ｈｐ）の値が小さいほど、大きな磁気感
度を得ることができる。
めの図である。図１２に示すように、動作磁界（Ｈｐ）
はＭＲ比が直線的に変化する磁界幅を示している。従っ
て、動作磁界（Ｈｐ）の値が小さいほど、大きな磁気感
度を得ることができる。
【００３０】図１０に示すように、本発明に従う磁気抵
抗効果膜（ＣｏＦｅＢ）はアモルファス強磁性層の膜厚
が５〜５０Åの間で変化しても、ほぼ一定の高いＭＲ比
を示すことがわかる。これに対し、比較の磁気抵抗効果
膜（Ｃｏ）では強磁性層の膜厚が薄くなるとＭＲ比が低
下することがわかる。
抗効果膜（ＣｏＦｅＢ）はアモルファス強磁性層の膜厚
が５〜５０Åの間で変化しても、ほぼ一定の高いＭＲ比
を示すことがわかる。これに対し、比較の磁気抵抗効果
膜（Ｃｏ）では強磁性層の膜厚が薄くなるとＭＲ比が低
下することがわかる。
【００３１】また、図１１からわかるように、本発明に
従う磁気抵抗効果膜（ＣｏＦｅＢ）は、アモルファス強
磁性層の膜厚が５〜５０Åの間で変化しても、ほぼ一定
の低い動作磁界を示すことがわかる。これに対し、比較
の磁気抵抗効果膜（Ｃｏ）は強磁性層の膜厚が大きくな
るにつれて、動作磁界強度が大きくなり、磁界感度が悪
くなっていることがわかる。従って、比較の磁気抵抗効
果膜は、図１０及び図１１からわかるように、強磁性層
の膜厚を大きくしなければ大きなＭＲ比が得られない
が、一方動作磁界強度が悪くなるという欠点を有してい
る。これに対し、本発明に従う磁気抵抗効果膜は、膜厚
変化による影響が少なく、常に高いＭＲ比を示し、かつ
磁界感度が常に良好であることがわかる。
従う磁気抵抗効果膜（ＣｏＦｅＢ）は、アモルファス強
磁性層の膜厚が５〜５０Åの間で変化しても、ほぼ一定
の低い動作磁界を示すことがわかる。これに対し、比較
の磁気抵抗効果膜（Ｃｏ）は強磁性層の膜厚が大きくな
るにつれて、動作磁界強度が大きくなり、磁界感度が悪
くなっていることがわかる。従って、比較の磁気抵抗効
果膜は、図１０及び図１１からわかるように、強磁性層
の膜厚を大きくしなければ大きなＭＲ比が得られない
が、一方動作磁界強度が悪くなるという欠点を有してい
る。これに対し、本発明に従う磁気抵抗効果膜は、膜厚
変化による影響が少なく、常に高いＭＲ比を示し、かつ
磁界感度が常に良好であることがわかる。
【００３２】図１３は、本発明に従う第３の実施形態の
磁気抵抗効果膜を示す断面図である。図１３に示す実施
形態においては、基板３１の上に、反強磁性層３２／結
晶性強磁性中間層３３／アモルファス強磁性層３４／非
磁性導電層３５／アモルファス強磁性層３６／非磁性導
電層３７／アモルファス強磁性層３８／結晶性強磁性中
間層３９／反強磁性層４０がこの順序で積層された積層
構造を有している。反強磁性層３２は、例えば、Ｎｉ50
Ｏ50の組成で膜厚１０ｎｍで形成される。また結晶性強
磁性中間層３３及び３９は、例えばＮｉ80Ｆｅ20または
Ｎｉ14Ｆｅ13Ｃｏ73の組成で膜厚２ｎｍで形成される。
アモルファス強磁性層３４、３６及び３８は、例えば
（Ｃｏ0.9 Ｆｅ0.1 ）20Ｂ80の組成で膜厚２ｎｍで形成
される。非磁性導電層３５及び３７は、例えば、Ｃｕの
組成で膜厚２ｎｍで形成される。
磁気抵抗効果膜を示す断面図である。図１３に示す実施
形態においては、基板３１の上に、反強磁性層３２／結
晶性強磁性中間層３３／アモルファス強磁性層３４／非
磁性導電層３５／アモルファス強磁性層３６／非磁性導
電層３７／アモルファス強磁性層３８／結晶性強磁性中
間層３９／反強磁性層４０がこの順序で積層された積層
構造を有している。反強磁性層３２は、例えば、Ｎｉ50
Ｏ50の組成で膜厚１０ｎｍで形成される。また結晶性強
磁性中間層３３及び３９は、例えばＮｉ80Ｆｅ20または
Ｎｉ14Ｆｅ13Ｃｏ73の組成で膜厚２ｎｍで形成される。
アモルファス強磁性層３４、３６及び３８は、例えば
（Ｃｏ0.9 Ｆｅ0.1 ）20Ｂ80の組成で膜厚２ｎｍで形成
される。非磁性導電層３５及び３７は、例えば、Ｃｕの
組成で膜厚２ｎｍで形成される。
【００３３】図１４は、本発明に従う第４の実施形態の
磁気抵抗効果膜を示す断面図である。本実施形態では、
図１４に示すように、基板４１の上に、アモルファス強
磁性層４２／非磁性導電層４３／アモルファス強磁性層
４４／結晶性強磁性中間層４５／反強磁性層４６／結晶
性強磁性中間層４７／アモルファス強磁性層４８／非磁
性導電層４９／アモルファス強磁性層５０をこの順序で
積層した積層構造を有している。
磁気抵抗効果膜を示す断面図である。本実施形態では、
図１４に示すように、基板４１の上に、アモルファス強
磁性層４２／非磁性導電層４３／アモルファス強磁性層
４４／結晶性強磁性中間層４５／反強磁性層４６／結晶
性強磁性中間層４７／アモルファス強磁性層４８／非磁
性導電層４９／アモルファス強磁性層５０をこの順序で
積層した積層構造を有している。
【００３４】アモルファス強磁性層４２、４４、４８及
び５０は、例えば、（Ｃｏ0.9 Ｆｅ 0.1 ）20Ｂ80の組成
で膜厚２ｎｍとなるように形成される。非磁性導電層４
３及び４９は、例えばＣｕの組成で膜厚２ｎｍとなるよ
う形成される。結晶性強磁性中間層４５及び４７は、例
えばＮｉ80Ｆｅ20またはＮｉ14Ｆｅ13Ｃｏ73の組成で膜
厚２ｎｍとなるよう形成される。反強磁性層４６は、例
えば、Ｎｉ50Ｏ50の組成で膜厚１０ｎｍで形成される。
び５０は、例えば、（Ｃｏ0.9 Ｆｅ 0.1 ）20Ｂ80の組成
で膜厚２ｎｍとなるように形成される。非磁性導電層４
３及び４９は、例えばＣｕの組成で膜厚２ｎｍとなるよ
う形成される。結晶性強磁性中間層４５及び４７は、例
えばＮｉ80Ｆｅ20またはＮｉ14Ｆｅ13Ｃｏ73の組成で膜
厚２ｎｍとなるよう形成される。反強磁性層４６は、例
えば、Ｎｉ50Ｏ50の組成で膜厚１０ｎｍで形成される。
【００３５】また、本発明の磁気抵抗効果膜として、反
強磁性層／結晶性強磁性中間層／アモルファス強磁性層
／非磁性導電層／強磁性層／非磁性導電層／アモルファ
ス強磁性層／結晶性強磁性中間層／反強磁性層のような
上記積層構造が２周期繰り返された積層構造のものも挙
げられる。さらには、反強磁性層／結晶性強磁性中間層
／アモルファス強磁性層／非磁性導電層／強磁性層／非
磁性導電層／アモルファス強磁性層／結晶性強磁性中間
層／反強磁性層／結晶性強磁性中間層／アモルファス中
間層／非磁性導電層／強磁性層などのように上記積層構
造が３周期繰り返された積層構造を有するものも挙げら
れる。
強磁性層／結晶性強磁性中間層／アモルファス強磁性層
／非磁性導電層／強磁性層／非磁性導電層／アモルファ
ス強磁性層／結晶性強磁性中間層／反強磁性層のような
上記積層構造が２周期繰り返された積層構造のものも挙
げられる。さらには、反強磁性層／結晶性強磁性中間層
／アモルファス強磁性層／非磁性導電層／強磁性層／非
磁性導電層／アモルファス強磁性層／結晶性強磁性中間
層／反強磁性層／結晶性強磁性中間層／アモルファス中
間層／非磁性導電層／強磁性層などのように上記積層構
造が３周期繰り返された積層構造を有するものも挙げら
れる。
【００３６】以上のように、本発明の磁気抵抗効果膜に
は、２周期またはそれ以上の周期で繰り返し積層される
積層構造のものも含まれる。図１５は、本発明に従う磁
気抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効果素子の構造の一例を
示す斜視図である。図１５を参照して、積層構造を有す
る磁気抵抗効果膜５１の両側には、例えばＣｏＣｒＰｔ
からなる縦バイアス層５４及び５５が設けられており、
これらの上にＡｕなどからなるリード電極５２及び５３
がそれぞれ設けられている。矢印Ａで示すように、リー
ド電極５２から電流が供給され、縦バイアス層５４を通
り、磁気抵抗効果膜５１内を流れた電流は、縦バイアス
層５５を通り、リード電極５３に流れる。リード電極５
２及び５３により電流を供給するとともに、磁気抵抗効
果膜５１の電圧変化を読み取り、磁界強度及びその変化
を検出する。
は、２周期またはそれ以上の周期で繰り返し積層される
積層構造のものも含まれる。図１５は、本発明に従う磁
気抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効果素子の構造の一例を
示す斜視図である。図１５を参照して、積層構造を有す
る磁気抵抗効果膜５１の両側には、例えばＣｏＣｒＰｔ
からなる縦バイアス層５４及び５５が設けられており、
これらの上にＡｕなどからなるリード電極５２及び５３
がそれぞれ設けられている。矢印Ａで示すように、リー
ド電極５２から電流が供給され、縦バイアス層５４を通
り、磁気抵抗効果膜５１内を流れた電流は、縦バイアス
層５５を通り、リード電極５３に流れる。リード電極５
２及び５３により電流を供給するとともに、磁気抵抗効
果膜５１の電圧変化を読み取り、磁界強度及びその変化
を検出する。
【００３７】上記実施形態においては、非磁性導電層を
挟む両側の強磁性層がアモルファス強磁性層である実施
形態を示したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、結晶性強磁性中間層に隣接する強磁性層以外の強磁
性層は結晶性の強磁性層であってもよい。
挟む両側の強磁性層がアモルファス強磁性層である実施
形態を示したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、結晶性強磁性中間層に隣接する強磁性層以外の強磁
性層は結晶性の強磁性層であってもよい。
【００３８】本発明の磁気抵抗効果膜の各層の組成及び
膜厚は、上記実施形態の組成及び膜厚に限定されるもの
ではないことをここに明らかにしておく。
膜厚は、上記実施形態の組成及び膜厚に限定されるもの
ではないことをここに明らかにしておく。
【００３９】
【発明の効果】本発明に従う磁気抵抗効果膜は、高いＭ
Ｒ比を示し、かつ安定した品質で再現性よく製造するこ
とができるものである。従って、再生磁気ヘッドや磁気
センサなどにおいて有用な磁気抵抗効果膜である。
Ｒ比を示し、かつ安定した品質で再現性よく製造するこ
とができるものである。従って、再生磁気ヘッドや磁気
センサなどにおいて有用な磁気抵抗効果膜である。
【図１】本発明に従う第１の実施形態の磁気抵抗効果膜
を示す断面図。
を示す断面図。
【図２】図１に示す実施形態の製造工程を示す断面図。
【図３】図１に示す実施形態の製造工程を示す断面図。
【図４】本発明に従う第１の実施形態の磁気抵抗効果膜
の磁界変化に対するＭＲ比の変化を示す図。
の磁界変化に対するＭＲ比の変化を示す図。
【図５】本発明に従う第１の実施形態の最大ＭＲ比の試
料間のばらつきを示す図。
料間のばらつきを示す図。
【図６】本発明に従う第２の実施形態の磁気抵抗効果膜
の磁界変化に対するＭＲ比の変化を示す図。
の磁界変化に対するＭＲ比の変化を示す図。
【図７】本発明に従う第２の実施形態の最大ＭＲ比の試
料間のばらつきを示す図。
料間のばらつきを示す図。
【図８】アモルファス強磁性層の膜厚の変化を検討した
ときの本発明に従う磁気抵抗効果膜の構造を示す断面
図。
ときの本発明に従う磁気抵抗効果膜の構造を示す断面
図。
【図９】強磁性層の膜厚を検討したときの比較の磁気抵
抗効果膜の構造を示す断面図。
抗効果膜の構造を示す断面図。
【図１０】本発明の磁気抵抗効果膜におけるアモルファ
ス強磁性層及び比較の磁気抵抗効果膜における強磁性層
の膜厚の変化に対する最大ＭＲ比の変化を示す図。
ス強磁性層及び比較の磁気抵抗効果膜における強磁性層
の膜厚の変化に対する最大ＭＲ比の変化を示す図。
【図１１】本発明の磁気抵抗効果膜におけるアモルファ
ス強磁性層及び比較の磁気抵抗効果膜における強磁性層
の膜厚の変化に対する動作磁界の変化を示す図。
ス強磁性層及び比較の磁気抵抗効果膜における強磁性層
の膜厚の変化に対する動作磁界の変化を示す図。
【図１２】図１１における動作磁界（Ｈｐ）を説明する
ための図。
ための図。
【図１３】本発明に従う第３の実施形態の磁気抵抗効果
膜を示す断面図。
膜を示す断面図。
【図１４】本発明に従う第４の実施形態の磁気抵抗効果
膜を示す断面図。
膜を示す断面図。
【図１５】本発明の磁気抵抗効果膜を用いた磁気抵抗効
果素子の構造の一例を示す斜視図。
果素子の構造の一例を示す斜視図。
１…基板 ２…反強磁性層 ３…結晶性強磁性中間層 ４…アモルファス強磁性層 ５…非磁性導電層 ６…（アモルファス）強磁性層
Claims (6)
- 【請求項１】 反強磁性層、アモルファス強磁性層、非
磁性導電層及び強磁性層をこの順序で備える磁気抵抗効
果膜において、 前記反強磁性層と前記アモルファス強磁性層の間に結晶
性強磁性中間層を設けたことを特徴とする磁気抵抗効果
膜。 - 【請求項２】 反強磁性層、結晶性強磁性中間層、アモ
ルファス強磁性層、非磁性導電層及び強磁性層をこの順
序で備え、 前記結晶性強磁性中間層と前記アモルファス強磁性層が
強磁性結合し、強磁性結合した前記結晶性強磁性中間層
と前記アモルファス強磁性層が前記反強磁性層と磁気的
に結合している磁気抵抗効果膜。 - 【請求項３】 前記結晶性強磁性中間層が、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ及びその合金より選ばれる少なくとも１種の金
属から形成されている請求項１または２に記載の磁気抵
抗効果膜。 - 【請求項４】 前記強磁性層がアモルファス強磁性層で
ある請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果
膜。 - 【請求項５】 前記アモルファス強磁性層が、ＣｏＦｅ
Ｂ、ＣｏＮｂ、ＣｏＺｒ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＴａ、Ｃ
ｏＴａＺｒ、及びＣｏＮｂＴａからなるグループより選
ばれる少なくとも１種の合金から形成されている請求項
１〜４のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果膜。 - 【請求項６】 反強磁性層、結晶性強磁性中間層、アモ
ルファス強磁性層、非磁性導電層及び強磁性層の積層構
造が複数の周期で繰り返されていることを特徴とする請
求項１〜５のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果膜。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8189529A JPH1041132A (ja) | 1996-07-18 | 1996-07-18 | 磁気抵抗効果膜 |
| US08/890,508 US5955211A (en) | 1996-07-18 | 1997-07-09 | Magnetoresistive film |
| TW086109654A TW365707B (en) | 1996-07-18 | 1997-07-09 | Magnetoresistive film |
| KR1019970033034A KR980012656A (ko) | 1996-07-18 | 1997-07-16 | 자기 저항 효과막 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8189529A JPH1041132A (ja) | 1996-07-18 | 1996-07-18 | 磁気抵抗効果膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1041132A true JPH1041132A (ja) | 1998-02-13 |
Family
ID=16242825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8189529A Pending JPH1041132A (ja) | 1996-07-18 | 1996-07-18 | 磁気抵抗効果膜 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JPH1041132A (ja) |
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| CN (1) | CN1171606A (ja) |
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1996
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-
1997
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- 1997-07-09 US US08/890,508 patent/US5955211A/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-07-16 KR KR1019970033034A patent/KR980012656A/ko not_active Ceased
- 1997-07-18 CN CN97114757A patent/CN1171606A/zh active Pending
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| US5955211A (en) | 1999-09-21 |
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