JPH11195824A - 磁気抵抗効果素子及び磁気抵抗効果型ヘッド - Google Patents
磁気抵抗効果素子及び磁気抵抗効果型ヘッドInfo
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- JPH11195824A JPH11195824A JP10015259A JP1525998A JPH11195824A JP H11195824 A JPH11195824 A JP H11195824A JP 10015259 A JP10015259 A JP 10015259A JP 1525998 A JP1525998 A JP 1525998A JP H11195824 A JPH11195824 A JP H11195824A
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- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
- H01F10/3268—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子に
おいては、特に素子を微少化した場合に、ゼロ磁界前後
の印可磁界に対して直線的な抵抗変化が得られなかっ
た。 【解決手段】 第１の非磁性層２を介して隣接した第１
の強磁性層１と第２の強磁性層３と、第２の強磁性層３
に第２の非磁性層４を介して隣接した第３の強磁性層５
からなる構成とし、第２の強磁性層３の端面から発生す
る漏洩磁束を第３の強磁性層５との間で閉じさせ第１の
強磁性層へ磁束が及ぶのを防ぐ。
おいては、特に素子を微少化した場合に、ゼロ磁界前後
の印可磁界に対して直線的な抵抗変化が得られなかっ
た。 【解決手段】 第１の非磁性層２を介して隣接した第１
の強磁性層１と第２の強磁性層３と、第２の強磁性層３
に第２の非磁性層４を介して隣接した第３の強磁性層５
からなる構成とし、第２の強磁性層３の端面から発生す
る漏洩磁束を第３の強磁性層５との間で閉じさせ第１の
強磁性層へ磁束が及ぶのを防ぐ。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高感度な磁気センサ
ー、超高密度記録に対応した磁気ヘッドなどに用いられ
る磁気抵抗素子に関する。
ー、超高密度記録に対応した磁気ヘッドなどに用いられ
る磁気抵抗素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、磁気記録の高密度化に伴う、高感
度、高出力の磁気ヘッドや磁気センサーの需要が高ま
り、磁気抵抗効果素子の開発が盛んに進められた。磁気
抵抗効果素子は外部信号磁界に応じて抵抗が変化する素
子であり、例えばＮｉＦｅ薄膜の異方性磁気抵抗効果を
利用した磁気センサー、磁気ヘッドが実用化されてい
る。
度、高出力の磁気ヘッドや磁気センサーの需要が高ま
り、磁気抵抗効果素子の開発が盛んに進められた。磁気
抵抗効果素子は外部信号磁界に応じて抵抗が変化する素
子であり、例えばＮｉＦｅ薄膜の異方性磁気抵抗効果を
利用した磁気センサー、磁気ヘッドが実用化されてい
る。
【０００３】より高感度、高出力のセンサー、ヘッドを
得るには、より抵抗率変化の大きい磁気抵抗素子が必要
とされるが、最近、巨大磁気抵抗効果と呼ばれる現象が
発見された。最初に発見されたのは金属非磁性薄膜を介
して磁性薄膜を積層した人工格子型の磁気抵抗効果素子
であり、従来の磁気抵抗素子が２〜３％の抵抗変化率で
あったのに比べ数十％の抵抗変化率を有していた。とこ
ろが人工格子型の磁気抵抗素子は抵抗変化率は大きい
が、数kOeという大きな外部磁界を必要としたため磁気
センサーや磁気ヘッドとしては実用化されていない。
得るには、より抵抗率変化の大きい磁気抵抗素子が必要
とされるが、最近、巨大磁気抵抗効果と呼ばれる現象が
発見された。最初に発見されたのは金属非磁性薄膜を介
して磁性薄膜を積層した人工格子型の磁気抵抗効果素子
であり、従来の磁気抵抗素子が２〜３％の抵抗変化率で
あったのに比べ数十％の抵抗変化率を有していた。とこ
ろが人工格子型の磁気抵抗素子は抵抗変化率は大きい
が、数kOeという大きな外部磁界を必要としたため磁気
センサーや磁気ヘッドとしては実用化されていない。
【０００４】その後小さな外部磁界に対しても大きな抵
抗変化率を示すスピンバルブ型と呼ばれる磁気抵抗効果
素子が開発された。図２は特開平６−６０３３６号公報
に開示されているこのスピンバルブ型の磁気抵抗効果素
子の構造を示す断面図であり、基板２０に第１の強磁性
薄膜層２１、非磁性金属材料の薄膜層２２、第２の強磁
性薄膜層２３、交換バイアス材料の薄膜層２４が積層さ
れている。第１の強磁性薄膜層２１は外部信号磁界ｈに
応じて自由に磁化２５が回転する。第２の強磁性薄膜２
３は隣接した反強磁性膜２４と交換結合することによっ
て磁化２６が固定された状態になっている。外部信号磁
界を受けると第１の強磁性薄膜層２１の磁化２５は回転
し、ピン止めされた第２の強磁性薄膜層２３の磁化２６
との角度が変化する。この磁化の角度差θの余弦cosθ
に比例して磁気抵抗は変化する。通常、外部信号磁界ｈ
は０近傍での微少な変化をし、この変化に対して磁気抵
抗の変化が直線的になるように、外部信号磁界が印可さ
れない状態において第１の強磁性薄膜層２１と第２の強
磁性薄膜層２３の磁化は直交するように磁化されてい
る。
抗変化率を示すスピンバルブ型と呼ばれる磁気抵抗効果
素子が開発された。図２は特開平６−６０３３６号公報
に開示されているこのスピンバルブ型の磁気抵抗効果素
子の構造を示す断面図であり、基板２０に第１の強磁性
薄膜層２１、非磁性金属材料の薄膜層２２、第２の強磁
性薄膜層２３、交換バイアス材料の薄膜層２４が積層さ
れている。第１の強磁性薄膜層２１は外部信号磁界ｈに
応じて自由に磁化２５が回転する。第２の強磁性薄膜２
３は隣接した反強磁性膜２４と交換結合することによっ
て磁化２６が固定された状態になっている。外部信号磁
界を受けると第１の強磁性薄膜層２１の磁化２５は回転
し、ピン止めされた第２の強磁性薄膜層２３の磁化２６
との角度が変化する。この磁化の角度差θの余弦cosθ
に比例して磁気抵抗は変化する。通常、外部信号磁界ｈ
は０近傍での微少な変化をし、この変化に対して磁気抵
抗の変化が直線的になるように、外部信号磁界が印可さ
れない状態において第１の強磁性薄膜層２１と第２の強
磁性薄膜層２３の磁化は直交するように磁化されてい
る。
【０００５】しかしながら特開平６−６０３３６号公報
に開示された技術ではピン止めされた第２の強磁性薄膜
層２３の端面にできる磁極から発生する漏洩磁束の一部
が第１の強磁性薄膜層２１を通過し、この磁束によって
第１の強磁性薄膜層２１が影響を受け、外部信号磁界に
対する磁気抵抗変化の直線性が損なわれたり、測定感度
を減少させるという問題があった。この漏洩磁束の問題
は第２の強磁性薄膜層２３の磁化方向の長さ（素子高
さ）が長ければそれほど大きな問題とならないが、長さ
が短く磁極が接近すればするほど問題となる。したがっ
て上記漏洩磁束の問題は磁気抵抗効果素子が小さくなれ
ば小さくなるほど、顕著な問題となってくる。
に開示された技術ではピン止めされた第２の強磁性薄膜
層２３の端面にできる磁極から発生する漏洩磁束の一部
が第１の強磁性薄膜層２１を通過し、この磁束によって
第１の強磁性薄膜層２１が影響を受け、外部信号磁界に
対する磁気抵抗変化の直線性が損なわれたり、測定感度
を減少させるという問題があった。この漏洩磁束の問題
は第２の強磁性薄膜層２３の磁化方向の長さ（素子高
さ）が長ければそれほど大きな問題とならないが、長さ
が短く磁極が接近すればするほど問題となる。したがっ
て上記漏洩磁束の問題は磁気抵抗効果素子が小さくなれ
ば小さくなるほど、顕著な問題となってくる。
【０００６】これを発展させた技術が特表平７−５０９
８１１号公報に開示されている。図３は特表平７−５０
９８１１号公報に開示されている磁気抵抗効果素子の構
造を示す断面図である。層面において磁化されている測
定層３２は中間層３４を挟んでバイアス層３６と隣接し
ている。バイアス層３６の磁化ＭBが磁石層３０の磁化
ＭAFと反平行になるよう、バイアス層３６は結合層３８
を介して磁石層３０と反強磁性交換結合している。この
ためバイアス層３６から発生する磁束はバイアス層３６
と磁石層３０との間で閉じ、測定層３２への影響を及ぼ
すことを防ぐことができるとされている。特表平７−５
０９８１１号公報では結合層３８と磁石層３０の具体的
な材料は明示されていないが、これらの層が全て導電性
材料からなると記されている。
８１１号公報に開示されている。図３は特表平７−５０
９８１１号公報に開示されている磁気抵抗効果素子の構
造を示す断面図である。層面において磁化されている測
定層３２は中間層３４を挟んでバイアス層３６と隣接し
ている。バイアス層３６の磁化ＭBが磁石層３０の磁化
ＭAFと反平行になるよう、バイアス層３６は結合層３８
を介して磁石層３０と反強磁性交換結合している。この
ためバイアス層３６から発生する磁束はバイアス層３６
と磁石層３０との間で閉じ、測定層３２への影響を及ぼ
すことを防ぐことができるとされている。特表平７−５
０９８１１号公報では結合層３８と磁石層３０の具体的
な材料は明示されていないが、これらの層が全て導電性
材料からなると記されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところがこのような構
成においてはバイアス層３６と磁石層３０の間の層間結
合は結合層３８のnm以下の厚さの変化に対して反強磁性
交換結合になったり強磁性交換結になったりを繰り返
す、いわゆるＲＫＫＹ振動を示すことが知られている。
したがってバイアス層３６と磁石層３０を反強磁性交換
結合させるためには、結合層３８の厚さを極めて厳密に
制御する必要があった。また、このように非磁性層を介
して２つの強磁性層が反強磁性交換結合する（または強
磁性交換結合する）現象は、非磁性層の材料がCu,Au,A
g,Crなど一部の場合にのみ確認されているが全ての金属
に対して確認されているわけではない。
成においてはバイアス層３６と磁石層３０の間の層間結
合は結合層３８のnm以下の厚さの変化に対して反強磁性
交換結合になったり強磁性交換結になったりを繰り返
す、いわゆるＲＫＫＹ振動を示すことが知られている。
したがってバイアス層３６と磁石層３０を反強磁性交換
結合させるためには、結合層３８の厚さを極めて厳密に
制御する必要があった。また、このように非磁性層を介
して２つの強磁性層が反強磁性交換結合する（または強
磁性交換結合する）現象は、非磁性層の材料がCu,Au,A
g,Crなど一部の場合にのみ確認されているが全ての金属
に対して確認されているわけではない。
【０００８】また結合層および磁石層にも電流が流れて
しまう。磁気抵抗変化は測定層と中間層の界面、および
バイアス層と中間層の界面での電子の散乱のされ方が電
子スピンの方向によって異なることが原因である。した
がって結合層および磁石層に流れる電流は磁気抵抗効果
に寄与しないいわゆるシャント電流であり、実効的な抵
抗変化率を減少させ磁気抵抗効果素子の感度やＳＮ比を
減少させるという問題があった。本発明は上記課題に鑑
みなされたものであり、外部信号磁界に対して直線性の
よい応答をし、感度の高い磁気抵抗素子を提供すること
を目的とする。
しまう。磁気抵抗変化は測定層と中間層の界面、および
バイアス層と中間層の界面での電子の散乱のされ方が電
子スピンの方向によって異なることが原因である。した
がって結合層および磁石層に流れる電流は磁気抵抗効果
に寄与しないいわゆるシャント電流であり、実効的な抵
抗変化率を減少させ磁気抵抗効果素子の感度やＳＮ比を
減少させるという問題があった。本発明は上記課題に鑑
みなされたものであり、外部信号磁界に対して直線性の
よい応答をし、感度の高い磁気抵抗素子を提供すること
を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の第一の発明は、第１の非磁性層を介して隣接した第１
の強磁性層および第２の強磁性層と、第２の強磁性層
に、第２の非磁性層を介して隣接した第３の強磁性層か
らなり、第１の強磁性層の磁化容易軸と前記第２の強磁
性層の磁化容易軸がほぼ直交しており、前記第２の強磁
性層と前記第３の強磁性層が静磁結合することによって
第２の強磁性層の磁化が固定されていることを特徴とす
る磁気抵抗効果素子である。
の第一の発明は、第１の非磁性層を介して隣接した第１
の強磁性層および第２の強磁性層と、第２の強磁性層
に、第２の非磁性層を介して隣接した第３の強磁性層か
らなり、第１の強磁性層の磁化容易軸と前記第２の強磁
性層の磁化容易軸がほぼ直交しており、前記第２の強磁
性層と前記第３の強磁性層が静磁結合することによって
第２の強磁性層の磁化が固定されていることを特徴とす
る磁気抵抗効果素子である。
【００１０】また第二の発明は第一の発明の磁気抵抗効
果素子の第３の強磁性層に反強磁性層を隣接させたこと
を特徴とする磁気抵抗効果素子である。
果素子の第３の強磁性層に反強磁性層を隣接させたこと
を特徴とする磁気抵抗効果素子である。
【００１１】第二の発明の特徴は第３の強磁性層の磁化
を反強磁性層との交換結合によって固定し、さらに第３
の強磁性層と第２の強磁性層の間の静磁結合によって第
２の強磁性層の磁化を固定することである。
を反強磁性層との交換結合によって固定し、さらに第３
の強磁性層と第２の強磁性層の間の静磁結合によって第
２の強磁性層の磁化を固定することである。
【００１２】上記の第一、第二の発明において好ましく
は第２の非磁性層の比抵抗が少なくとも20μΩ・cm以上
であり、さらに好ましくは絶縁体である。ここで絶縁体
とは金属酸化物や金属窒化物などの比抵抗の極めて大き
な物質を指す。この絶縁体としては酸化シリコン、アル
ミナ、窒化シリコンなどが良好な薄膜が得られる点で好
ましい。層厚は薄すぎるとピンホールが生じやすく、厚
すぎると第２の強磁性層が第３の強磁性層よりも第１の
強磁性層と静磁結合しやすくなるので、1nm以上20nm以
下であることが好ましい。
は第２の非磁性層の比抵抗が少なくとも20μΩ・cm以上
であり、さらに好ましくは絶縁体である。ここで絶縁体
とは金属酸化物や金属窒化物などの比抵抗の極めて大き
な物質を指す。この絶縁体としては酸化シリコン、アル
ミナ、窒化シリコンなどが良好な薄膜が得られる点で好
ましい。層厚は薄すぎるとピンホールが生じやすく、厚
すぎると第２の強磁性層が第３の強磁性層よりも第１の
強磁性層と静磁結合しやすくなるので、1nm以上20nm以
下であることが好ましい。
【００１３】また好ましくは第２の強磁性層と第３の強
磁性層を同一の材料かつ同一の層厚とする。
磁性層を同一の材料かつ同一の層厚とする。
【００１４】次に第三の発明は、第１の非磁性層を介し
て隣接した第１の強磁性層と第２の強磁性層と、第２の
強磁性層に隣接した反強磁性層と、反強磁性層に、第２
の非磁性層を介して隣接した第３の強磁性層からなり、
第１の強磁性層の磁化容易軸と第２の強磁性層の磁化容
易軸がほぼ直交しており、反強磁性層によって第２の強
磁性層の磁化が固定されており、第３の強磁性層の磁化
は第２の強磁性層の磁化とほぼ反平行になっていること
を特徴とする磁気抵抗効果素子である。
て隣接した第１の強磁性層と第２の強磁性層と、第２の
強磁性層に隣接した反強磁性層と、反強磁性層に、第２
の非磁性層を介して隣接した第３の強磁性層からなり、
第１の強磁性層の磁化容易軸と第２の強磁性層の磁化容
易軸がほぼ直交しており、反強磁性層によって第２の強
磁性層の磁化が固定されており、第３の強磁性層の磁化
は第２の強磁性層の磁化とほぼ反平行になっていること
を特徴とする磁気抵抗効果素子である。
【００１５】好ましくは第２の非磁性層の比抵抗が少な
くとも20μΩ・cm以上であり、さらに好ましくは絶縁体
である。ここで絶縁体とは金属酸化物や金属窒化物など
の比抵抗の極めて大きな物質を指す。この絶縁体として
は酸化シリコン、アルミナ、窒化シリコンなどが良好な
薄膜が得られる点で好ましい。層厚は薄すぎるとピンホ
ールが生じやすく、厚すぎると第２の強磁性層が第３の
強磁性層よりも第１の強磁性層と静磁結合しやすくなる
ので、1nm以上20nm以下であることが好ましい。
くとも20μΩ・cm以上であり、さらに好ましくは絶縁体
である。ここで絶縁体とは金属酸化物や金属窒化物など
の比抵抗の極めて大きな物質を指す。この絶縁体として
は酸化シリコン、アルミナ、窒化シリコンなどが良好な
薄膜が得られる点で好ましい。層厚は薄すぎるとピンホ
ールが生じやすく、厚すぎると第２の強磁性層が第３の
強磁性層よりも第１の強磁性層と静磁結合しやすくなる
ので、1nm以上20nm以下であることが好ましい。
【００１６】第一、第二の発明に比べると、間に反強磁
性層があり、第２の強磁性層と第３の強磁性層の距離が
離れている。第三の発明の特徴は第２の強磁性層の磁化
の固定に反強磁性層との交換結合を使っている点であ
る。
性層があり、第２の強磁性層と第３の強磁性層の距離が
離れている。第三の発明の特徴は第２の強磁性層の磁化
の固定に反強磁性層との交換結合を使っている点であ
る。
【００１７】また上記第一から第三の発明は第２の強磁
性層の磁化方向の長さが１μｍ以下、特に0.5μｍ以下
となるときに効果的である。これは磁化方向の長さが小
さくなるほど第２の強磁性層の端面に発生する磁極が接
近するためである。
性層の磁化方向の長さが１μｍ以下、特に0.5μｍ以下
となるときに効果的である。これは磁化方向の長さが小
さくなるほど第２の強磁性層の端面に発生する磁極が接
近するためである。
【００１８】次に本発明の磁気抵抗効果型ヘッドは上記
構造の磁気抵抗効果素子を軟磁性材料からなるシールド
で挟み込んだ構造である。
構造の磁気抵抗効果素子を軟磁性材料からなるシールド
で挟み込んだ構造である。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下本発明の磁気抵抗効果素子お
よび磁気抵抗効果型ヘッドを図面に基づいて説明する。
よび磁気抵抗効果型ヘッドを図面に基づいて説明する。
【００２０】図１は本発明の第一の実施の形態である磁
気抵抗効果素子の構造を示す断面図である。基板６上に
第３の強磁性層５、第２の非磁性層４、第２の強磁性層
３、第１の非磁性層２、第１の強磁性層１が積層された
構造となっている。
気抵抗効果素子の構造を示す断面図である。基板６上に
第３の強磁性層５、第２の非磁性層４、第２の強磁性層
３、第１の非磁性層２、第１の強磁性層１が積層された
構造となっている。
【００２１】基板６にはガラス、シリコン、Ａｌ2Ｏ3と
ＴｉＣの焼結体などの非磁性材料で表面の平坦性のよい
ものを用いる。第１の強磁性層１は微少な外部信号磁界
に対して磁化が回転できるよう、保磁力が十分小さい、
いわゆる軟磁性材料が適している。例えばニッケル・鉄
合金やニッケル・鉄・コバルト合金などを用いることが
できる。第１の強磁性層１の厚さとしては1nm以上10nm
以下がよい。膜厚が厚いとシャント効果によりＭＲ比が
低下するが薄すぎると軟磁気特性が悪くなる。
ＴｉＣの焼結体などの非磁性材料で表面の平坦性のよい
ものを用いる。第１の強磁性層１は微少な外部信号磁界
に対して磁化が回転できるよう、保磁力が十分小さい、
いわゆる軟磁性材料が適している。例えばニッケル・鉄
合金やニッケル・鉄・コバルト合金などを用いることが
できる。第１の強磁性層１の厚さとしては1nm以上10nm
以下がよい。膜厚が厚いとシャント効果によりＭＲ比が
低下するが薄すぎると軟磁気特性が悪くなる。
【００２２】第１の非磁性層２は第１の強磁性層１と第
２の強磁性層３の間の交換結合をできるだけ小さくする
役割をしており、Cu,Ag,Au,Ruなどを用いることができ
るが特にCuが最も適している。非磁性層の厚さとして
は、交換結合を小さくするために、少なくとも1.5nm以
上、好ましくは1.8nm以上である。しかしながら厚すぎ
るとシャント効果によりＭＲ比が低下するので10nm以
下、望ましくは3nm以下にする。
２の強磁性層３の間の交換結合をできるだけ小さくする
役割をしており、Cu,Ag,Au,Ruなどを用いることができ
るが特にCuが最も適している。非磁性層の厚さとして
は、交換結合を小さくするために、少なくとも1.5nm以
上、好ましくは1.8nm以上である。しかしながら厚すぎ
るとシャント効果によりＭＲ比が低下するので10nm以
下、望ましくは3nm以下にする。
【００２３】第１の強磁性層１，第２の強磁性層３、お
よび第３の強磁性層５はそれぞれ層面内に磁化されてい
る。第１の強磁性層１と第２の強磁性層３の磁化方向は
外部磁界の印可がない状態で互いにほぼ直交し、第２の
強磁性層３と第３の強磁性層５の磁化方向がほぼ反平行
になるようにする。これは例えば磁性層を成膜するとき
に磁化させたい方向に外部磁界を印可しながら成膜する
ことによって達成される。第２の強磁性層３と第３の強
磁性層５の磁化がほぼ反平行であれば第２の強磁性層３
からの漏洩磁束は第３の強磁性層５を介して閉じるよう
になり、漏洩磁束が第１の強磁性層１を介して閉じるの
を防ぐことができる。また第２の強磁性層３の磁化は外
部磁界に対してピン止めされていなければならないが、
これは第２の強磁性層３と第３の強磁性層５の間での静
磁結合によってなされる。第２の強磁性層３としてはFe
Ni、Co、FeNiCoなどが好ましい。厚さとしては1nm以上1
0nm以下が好ましい。また第３の強磁性層５としては外
部磁界によって磁化が回転しないよう第１の強磁性層に
比べ保磁力が高いことが好ましく、例えばCo、CoFe合
金、CoPt合金などが好ましい。
よび第３の強磁性層５はそれぞれ層面内に磁化されてい
る。第１の強磁性層１と第２の強磁性層３の磁化方向は
外部磁界の印可がない状態で互いにほぼ直交し、第２の
強磁性層３と第３の強磁性層５の磁化方向がほぼ反平行
になるようにする。これは例えば磁性層を成膜するとき
に磁化させたい方向に外部磁界を印可しながら成膜する
ことによって達成される。第２の強磁性層３と第３の強
磁性層５の磁化がほぼ反平行であれば第２の強磁性層３
からの漏洩磁束は第３の強磁性層５を介して閉じるよう
になり、漏洩磁束が第１の強磁性層１を介して閉じるの
を防ぐことができる。また第２の強磁性層３の磁化は外
部磁界に対してピン止めされていなければならないが、
これは第２の強磁性層３と第３の強磁性層５の間での静
磁結合によってなされる。第２の強磁性層３としてはFe
Ni、Co、FeNiCoなどが好ましい。厚さとしては1nm以上1
0nm以下が好ましい。また第３の強磁性層５としては外
部磁界によって磁化が回転しないよう第１の強磁性層に
比べ保磁力が高いことが好ましく、例えばCo、CoFe合
金、CoPt合金などが好ましい。
【００２４】なお磁化方向の制御は無磁界中で成膜した
のち、磁場中アニールを行ってもよい。
のち、磁場中アニールを行ってもよい。
【００２５】なお、第３の強磁性層５または第２の強磁
性層３が磁束で飽和してしまうと、漏洩磁束の一部が第
１の強磁性層１まで到達する可能性が出てくる。したが
って第２の強磁性層３および第３の強磁性層５の飽和磁
束密度と膜厚は適当な値にしなければならい。より好ま
しいのは第３の強磁性層５と第２の強磁性層３の材料、
膜厚を一致させることである。このような場合それぞれ
の磁性層から発生する磁束は同程度と考えられるので設
計が容易になる。
性層３が磁束で飽和してしまうと、漏洩磁束の一部が第
１の強磁性層１まで到達する可能性が出てくる。したが
って第２の強磁性層３および第３の強磁性層５の飽和磁
束密度と膜厚は適当な値にしなければならい。より好ま
しいのは第３の強磁性層５と第２の強磁性層３の材料、
膜厚を一致させることである。このような場合それぞれ
の磁性層から発生する磁束は同程度と考えられるので設
計が容易になる。
【００２６】第２の非磁性層４は第２の強磁性層３と第
３の強磁性層５が交換結合してその磁化方向が平行にな
るのを防ぐ役割を持っている。導電性の非磁性層で第２
の強磁性層３と第３の強磁性層５を反強磁性交換結合さ
せて磁化方向を反平行にする場合には非磁性層の膜厚を
厳密に制御する必要があるが、本発明の第２の非磁性層
４は第２の強磁性層３と第３の強磁性層５の交換結合を
小さくするのが目的であるので膜厚制御はそれほど厳密
に行わずともよい。第２の非磁性層としてはシャント電
流を減らすという点から比抵抗が高い方が望ましい。例
えば２０μΩ・ｃｍ以上が望ましく、さらに好ましくは
絶縁体である。交換結合を切るという点からも絶縁体が
好ましい。絶縁体としては酸化シリコン、アルミナ、窒
化シリコンなどが良好な薄膜が得られる点で好ましい。
また膜厚としては薄すぎるとピンホールができてしまう
ので1nm以上が好ましいが、あまり厚いと第２の強磁性
層３は第３の強磁性層５よりも第１の強磁性層１と静磁
結合してしまうので20nm以下が好ましい。より好ましく
は第１の非磁性層２の膜厚と同程度、もしくはそれ以下
である。
３の強磁性層５が交換結合してその磁化方向が平行にな
るのを防ぐ役割を持っている。導電性の非磁性層で第２
の強磁性層３と第３の強磁性層５を反強磁性交換結合さ
せて磁化方向を反平行にする場合には非磁性層の膜厚を
厳密に制御する必要があるが、本発明の第２の非磁性層
４は第２の強磁性層３と第３の強磁性層５の交換結合を
小さくするのが目的であるので膜厚制御はそれほど厳密
に行わずともよい。第２の非磁性層としてはシャント電
流を減らすという点から比抵抗が高い方が望ましい。例
えば２０μΩ・ｃｍ以上が望ましく、さらに好ましくは
絶縁体である。交換結合を切るという点からも絶縁体が
好ましい。絶縁体としては酸化シリコン、アルミナ、窒
化シリコンなどが良好な薄膜が得られる点で好ましい。
また膜厚としては薄すぎるとピンホールができてしまう
ので1nm以上が好ましいが、あまり厚いと第２の強磁性
層３は第３の強磁性層５よりも第１の強磁性層１と静磁
結合してしまうので20nm以下が好ましい。より好ましく
は第１の非磁性層２の膜厚と同程度、もしくはそれ以下
である。
【００２７】またシャント電流を減少させるためには第
３の強磁性層５の比抵抗はできるだけ高い方が好まし
い。
３の強磁性層５の比抵抗はできるだけ高い方が好まし
い。
【００２８】それぞれの磁性層および非磁性層の成膜に
はスパッタリング法などを用いることができる。図１に
は図示していないが、磁気抵抗効果素子に電流を流すた
めのリード層を設けてもよい。リード層としてはＡｕや
Ｃｕなどの比抵抗の低い金属を用いる。
はスパッタリング法などを用いることができる。図１に
は図示していないが、磁気抵抗効果素子に電流を流すた
めのリード層を設けてもよい。リード層としてはＡｕや
Ｃｕなどの比抵抗の低い金属を用いる。
【００２９】なお図１では基板６に下から、第３の強磁
性層５，第２の非磁性層４、第２の強磁性層３、第１の
非磁性層２、第１の強磁性層１と積層したが、逆に第１
の強磁性層１，第１の非磁性層２、第２の強磁性層３、
第２の非磁性層４、第３の強磁性層５の順に積層しても
よい。
性層５，第２の非磁性層４、第２の強磁性層３、第１の
非磁性層２、第１の強磁性層１と積層したが、逆に第１
の強磁性層１，第１の非磁性層２、第２の強磁性層３、
第２の非磁性層４、第３の強磁性層５の順に積層しても
よい。
【００３０】図７は本発明の第二の実施の形態である磁
気抵抗効果素子の構造を示す断面図である。基板７７上
に反強磁性層７６、第３の強磁性層７５、第２の非磁性
層７４、第２の強磁性層７３、第１の非磁性層７２、第
１の強磁性層７１が積層された構造となっている。
気抵抗効果素子の構造を示す断面図である。基板７７上
に反強磁性層７６、第３の強磁性層７５、第２の非磁性
層７４、第２の強磁性層７３、第１の非磁性層７２、第
１の強磁性層７１が積層された構造となっている。
【００３１】基板７７にはガラス、シリコン、Ａｌ2Ｏ3
とＴｉＣの焼結体などの非磁性材料で表面の平坦性のよ
いものを用いる。第１の強磁性層７１は微少な外部信号
磁界に対して磁化が回転できるよう、保磁力が十分小さ
い、いわゆる軟磁性材料が適している。例えばNiFeやNi
FeCoなどを用いることができる。第１の強磁性層７１の
厚さとしては1nm以上10nm以下がよい。膜厚が厚いとシ
ャント効果によりＭＲ比が低下するが薄すぎると軟磁気
特性が悪くなる。
とＴｉＣの焼結体などの非磁性材料で表面の平坦性のよ
いものを用いる。第１の強磁性層７１は微少な外部信号
磁界に対して磁化が回転できるよう、保磁力が十分小さ
い、いわゆる軟磁性材料が適している。例えばNiFeやNi
FeCoなどを用いることができる。第１の強磁性層７１の
厚さとしては1nm以上10nm以下がよい。膜厚が厚いとシ
ャント効果によりＭＲ比が低下するが薄すぎると軟磁気
特性が悪くなる。
【００３２】第１の非磁性層７２は第１の強磁性層７１
と第２の強磁性層７３の間の交換結合をできるだけ小さ
くする役割をしており、Cu,Ag,Au,Ruなどを用いること
ができるが特にCuが最も適している。非磁性層の厚さと
しては、交換結合を小さくするために、少なくとも1.5n
m以上、好ましくは1.8nm以上である。しかしながら厚す
ぎるとシャント効果によりＭＲ比が低下するので10nm以
下、望ましくは3nm以下にする。
と第２の強磁性層７３の間の交換結合をできるだけ小さ
くする役割をしており、Cu,Ag,Au,Ruなどを用いること
ができるが特にCuが最も適している。非磁性層の厚さと
しては、交換結合を小さくするために、少なくとも1.5n
m以上、好ましくは1.8nm以上である。しかしながら厚す
ぎるとシャント効果によりＭＲ比が低下するので10nm以
下、望ましくは3nm以下にする。
【００３３】第１の強磁性層７１、第２の強磁性層７
３、第３の強磁性層７５はそれぞれ層面内に磁化されて
いる。第１の強磁性層７１と第２の強磁性層７３の磁化
方向は外部磁界の印可がない状態で互いに直交し、第２
の強磁性層７３と第３の強磁性層７５の磁化方向はほぼ
反平行になるようにする。これは例えば磁性層を成膜す
るときに磁化させたい方向に外部磁界を印可しながら成
膜することによって達成される。第２の強磁性層７３と
第３の強磁性層７５の磁化がほぼ反平行であれば第２の
強磁性層７３からの漏洩磁束が第３の強磁性層７５を介
して閉じるようになり、漏洩磁束が第１の強磁性層７１
を介して閉じるのを防ぐことができる。なお磁化方向の
制御は無磁界中で成膜したのち、磁場中アニールを行っ
てもよい。
３、第３の強磁性層７５はそれぞれ層面内に磁化されて
いる。第１の強磁性層７１と第２の強磁性層７３の磁化
方向は外部磁界の印可がない状態で互いに直交し、第２
の強磁性層７３と第３の強磁性層７５の磁化方向はほぼ
反平行になるようにする。これは例えば磁性層を成膜す
るときに磁化させたい方向に外部磁界を印可しながら成
膜することによって達成される。第２の強磁性層７３と
第３の強磁性層７５の磁化がほぼ反平行であれば第２の
強磁性層７３からの漏洩磁束が第３の強磁性層７５を介
して閉じるようになり、漏洩磁束が第１の強磁性層７１
を介して閉じるのを防ぐことができる。なお磁化方向の
制御は無磁界中で成膜したのち、磁場中アニールを行っ
てもよい。
【００３４】第２の強磁性層７３としては鉄・ニッケル
合金、コバルト、鉄・ニッケル・コバルト合金などが好
ましい。厚さとしては1nm以上10nm以下が好ましい。ま
た第３の強磁性層７５は反強磁性層７６によって磁化が
ピン止めされているので自身の保磁力は小さくても良く
材料の選択範囲は第一の実施の形態に比べて広がる。例
えば鉄・ニッケル合金、コバルト、鉄・ニッケル・コバ
ルト合金、コバルト・白金合金などが好ましい。厚さと
しては1nm以上10nm以下が好ましい。
合金、コバルト、鉄・ニッケル・コバルト合金などが好
ましい。厚さとしては1nm以上10nm以下が好ましい。ま
た第３の強磁性層７５は反強磁性層７６によって磁化が
ピン止めされているので自身の保磁力は小さくても良く
材料の選択範囲は第一の実施の形態に比べて広がる。例
えば鉄・ニッケル合金、コバルト、鉄・ニッケル・コバ
ルト合金、コバルト・白金合金などが好ましい。厚さと
しては1nm以上10nm以下が好ましい。
【００３５】また反強磁性層７６は第３の強磁性層７５
と交換結合し、第３の強磁性層７５の磁化は外部磁界に
対してピン止めされる。さらに第３の強磁性層７５と第
２の強磁性層７３が静磁結合することによって第２の強
磁性層は外部磁界に対してピン止めされる。本実施の形
態の特徴は第３の強磁性層７５の磁化を反強磁性層７６
によってピン止めすることにある。反強磁性層７６の材
料としては例えばイリジウム・マンガン合金、鉄・マン
ガン合金、ニッケル・マンガン合金,白金パラジウム・
マンガン合金や酸化ニッケル,酸化コバルト,α-Fe2O3な
どが好ましい。シャント電流を減らすという点では酸化
ニッケル、酸化コバルト、α-Fe2O3などの酸化物反強磁
性体が望ましい。層厚としては10nm以上50nm以下が好ま
しい。
と交換結合し、第３の強磁性層７５の磁化は外部磁界に
対してピン止めされる。さらに第３の強磁性層７５と第
２の強磁性層７３が静磁結合することによって第２の強
磁性層は外部磁界に対してピン止めされる。本実施の形
態の特徴は第３の強磁性層７５の磁化を反強磁性層７６
によってピン止めすることにある。反強磁性層７６の材
料としては例えばイリジウム・マンガン合金、鉄・マン
ガン合金、ニッケル・マンガン合金,白金パラジウム・
マンガン合金や酸化ニッケル,酸化コバルト,α-Fe2O3な
どが好ましい。シャント電流を減らすという点では酸化
ニッケル、酸化コバルト、α-Fe2O3などの酸化物反強磁
性体が望ましい。層厚としては10nm以上50nm以下が好ま
しい。
【００３６】なお、第３の強磁性層７５または第２の強
磁性層７３が磁束で飽和してしまうと、漏洩磁束の一部
が第１の強磁性層７１まで到達する可能性が出てくる。
したがって第２の強磁性層７３および第３の強磁性層７
５の飽和磁束密度と膜厚は適当な値にしなければなら
い。より好ましいのは第３の強磁性層７５と第２の強磁
性層７３の材料、膜厚を一致させることである。このよ
うな場合それぞれの磁性層から発生する磁束は同程度と
考えられるので設計が容易になる。
磁性層７３が磁束で飽和してしまうと、漏洩磁束の一部
が第１の強磁性層７１まで到達する可能性が出てくる。
したがって第２の強磁性層７３および第３の強磁性層７
５の飽和磁束密度と膜厚は適当な値にしなければなら
い。より好ましいのは第３の強磁性層７５と第２の強磁
性層７３の材料、膜厚を一致させることである。このよ
うな場合それぞれの磁性層から発生する磁束は同程度と
考えられるので設計が容易になる。
【００３７】第２の非磁性層７４は第２の強磁性層７３
と第３の強磁性層７５が交換結合してその磁化方向が平
行になるのを防ぐ役割を持っている。導電性の非磁性層
で第２の強磁性層７３と第３の強磁性層７５を反強磁性
交換結合させて磁化方向を反平行にする場合には非磁性
層の膜厚を厳密に制御する必要があるが、本発明の第２
の非磁性層７４は第２の強磁性層７３と第３の強磁性層
７５の交換結合を小さくするのが目的であるので膜厚制
御はそれほど厳密に行わずともよい。第２の非磁性層７
４としてはシャント電流を減らすという点から比抵抗が
高い方が望ましい。例えば２０μΩ・ｃｍ以上が望まし
く、さらに好ましくは絶縁体である。交換結合を切ると
いう点からも絶縁体が好ましい。絶縁体としては酸化シ
リコン、アルミナ、窒化シリコンなどが良好な薄膜が得
られる点で好ましい。また膜厚としては薄すぎるとピン
ホールができてしまうので1nm以上が好ましいが、あま
り厚いと第２の強磁性層７３は第３の強磁性層７５より
も第１の強磁性層７１と静磁結合してしまうので20nm以
下が好ましい。より好ましくは第１の非磁性層７２の膜
厚と同程度、もしくはそれ以下である。
と第３の強磁性層７５が交換結合してその磁化方向が平
行になるのを防ぐ役割を持っている。導電性の非磁性層
で第２の強磁性層７３と第３の強磁性層７５を反強磁性
交換結合させて磁化方向を反平行にする場合には非磁性
層の膜厚を厳密に制御する必要があるが、本発明の第２
の非磁性層７４は第２の強磁性層７３と第３の強磁性層
７５の交換結合を小さくするのが目的であるので膜厚制
御はそれほど厳密に行わずともよい。第２の非磁性層７
４としてはシャント電流を減らすという点から比抵抗が
高い方が望ましい。例えば２０μΩ・ｃｍ以上が望まし
く、さらに好ましくは絶縁体である。交換結合を切ると
いう点からも絶縁体が好ましい。絶縁体としては酸化シ
リコン、アルミナ、窒化シリコンなどが良好な薄膜が得
られる点で好ましい。また膜厚としては薄すぎるとピン
ホールができてしまうので1nm以上が好ましいが、あま
り厚いと第２の強磁性層７３は第３の強磁性層７５より
も第１の強磁性層７１と静磁結合してしまうので20nm以
下が好ましい。より好ましくは第１の非磁性層７２の膜
厚と同程度、もしくはそれ以下である。
【００３８】またシャント電流を減少させるためには第
３の強磁性層７５の比抵抗はできるだけ高い方が好まし
い。
３の強磁性層７５の比抵抗はできるだけ高い方が好まし
い。
【００３９】それぞれの磁性層および非磁性層の成膜に
はスパッタリング法などを用いることができる。図７に
は図示していないが、磁気抵抗効果素子に電流を流すた
めのリード層を設けてもよい。リード層としてはＡｕや
Ｃｕなどの比抵抗の低い金属を用いる。
はスパッタリング法などを用いることができる。図７に
は図示していないが、磁気抵抗効果素子に電流を流すた
めのリード層を設けてもよい。リード層としてはＡｕや
Ｃｕなどの比抵抗の低い金属を用いる。
【００４０】図８は本発明の第三の実施の形態である磁
気抵抗効果素子の構造を示す断面図である。基板８７上
に第３の強磁性層８６，第２の非磁性層８５、反強磁性
層８４、第２の強磁性層８３、第１の非磁性層８２、第
１の強磁性層８１が積層された構造となっている。
気抵抗効果素子の構造を示す断面図である。基板８７上
に第３の強磁性層８６，第２の非磁性層８５、反強磁性
層８４、第２の強磁性層８３、第１の非磁性層８２、第
１の強磁性層８１が積層された構造となっている。
【００４１】基板８７にはガラス、シリコン、Ａｌ2Ｏ3
とＴｉＣの焼結体などの非磁性材料で表面の平坦性のよ
いものを用いる。第１の強磁性層８１は微少な外部信号
磁界に対して磁化が回転できるよう、保磁力が十分小さ
い、いわゆる軟磁性材料が適している。例えばNiFeやNi
FeCoなどを用いることができる。第１の強磁性層８１の
厚さとしては1nm以上10nm以下がよい。膜厚が厚いとシ
ャント効果によりＭＲ比が低下するが薄すぎると軟磁気
特性が悪くなる。
とＴｉＣの焼結体などの非磁性材料で表面の平坦性のよ
いものを用いる。第１の強磁性層８１は微少な外部信号
磁界に対して磁化が回転できるよう、保磁力が十分小さ
い、いわゆる軟磁性材料が適している。例えばNiFeやNi
FeCoなどを用いることができる。第１の強磁性層８１の
厚さとしては1nm以上10nm以下がよい。膜厚が厚いとシ
ャント効果によりＭＲ比が低下するが薄すぎると軟磁気
特性が悪くなる。
【００４２】第１の非磁性層８２は第１の強磁性層８１
と第２の強磁性層８３の間の交換結合をできるだけ小さ
くする役割をしており、Cu,Ag,Au,Ruなどを用いること
ができるが特にCuが最も適している。非磁性層の厚さと
しては、交換結合を小さくするために、少なくとも1.5n
m以上、好ましくは1.8nm以上である。しかしながら厚す
ぎるとシャント効果によりＭＲ比が低下するので10nm以
下、望ましくは3nm以下にする。
と第２の強磁性層８３の間の交換結合をできるだけ小さ
くする役割をしており、Cu,Ag,Au,Ruなどを用いること
ができるが特にCuが最も適している。非磁性層の厚さと
しては、交換結合を小さくするために、少なくとも1.5n
m以上、好ましくは1.8nm以上である。しかしながら厚す
ぎるとシャント効果によりＭＲ比が低下するので10nm以
下、望ましくは3nm以下にする。
【００４３】第１の強磁性層８１、第２の強磁性層８
３、第３の強磁性層８６はそれぞれ層面内に磁化されて
いる。第１の強磁性層８１と第２の強磁性層８３の磁化
方向は外部磁界の印可がない状態で互いにほぼ直交し、
第２の強磁性層８３と第３の強磁性層８６の磁化方向は
ほぼ反平行になるようにする。これは例えば磁性層を成
膜するときに磁化させたい方向に外部磁界を印可しなが
ら成膜することによって達成される。第２の強磁性層８
３と第３の強磁性層８６の磁化がほぼ反平行であれば第
２の強磁性層８３からの漏洩磁束が第３の強磁性層８６
を介して閉じるようになり、漏洩磁束が第１の強磁性層
８１を介して閉じるのを防ぐことができる。
３、第３の強磁性層８６はそれぞれ層面内に磁化されて
いる。第１の強磁性層８１と第２の強磁性層８３の磁化
方向は外部磁界の印可がない状態で互いにほぼ直交し、
第２の強磁性層８３と第３の強磁性層８６の磁化方向は
ほぼ反平行になるようにする。これは例えば磁性層を成
膜するときに磁化させたい方向に外部磁界を印可しなが
ら成膜することによって達成される。第２の強磁性層８
３と第３の強磁性層８６の磁化がほぼ反平行であれば第
２の強磁性層８３からの漏洩磁束が第３の強磁性層８６
を介して閉じるようになり、漏洩磁束が第１の強磁性層
８１を介して閉じるのを防ぐことができる。
【００４４】ただし反強磁性層８４を間に挟んでいるた
め、第３の強磁性層８６は第１の強磁性層８１に比べ第
２の強磁性層からより遠くにあるので、第１の実施の形
態に比べると第２の強磁性層から発生する漏洩磁束が第
１の強磁性層８１に到達するのを防ぐ効果は小さい。し
かしながら反強磁性層８４の厚さを適度に薄くしてやれ
ば一部の漏洩磁束は第３の強磁性層を通して閉じるので
第１の強磁性層８１へ到達する漏洩磁束を減らす効果は
ある。本実施の形態の特徴は反強磁性層との交換結合に
よって第２の強磁性層の磁化のピン止めを効果的に行う
ことにある。
め、第３の強磁性層８６は第１の強磁性層８１に比べ第
２の強磁性層からより遠くにあるので、第１の実施の形
態に比べると第２の強磁性層から発生する漏洩磁束が第
１の強磁性層８１に到達するのを防ぐ効果は小さい。し
かしながら反強磁性層８４の厚さを適度に薄くしてやれ
ば一部の漏洩磁束は第３の強磁性層を通して閉じるので
第１の強磁性層８１へ到達する漏洩磁束を減らす効果は
ある。本実施の形態の特徴は反強磁性層との交換結合に
よって第２の強磁性層の磁化のピン止めを効果的に行う
ことにある。
【００４５】なお磁化方向の制御は無磁界中で成膜した
のち、磁場中アニールを行ってもよい。
のち、磁場中アニールを行ってもよい。
【００４６】第２の強磁性層８３の磁化は外部磁界に対
してピン止めされていなければならないが、これは第２
の強磁性層８３と反強磁性層８４の間での交換結合によ
ってなされる。第２の強磁性層８３は反強磁性層によっ
て磁化がピン止めされているので自身の保磁力は小さく
ても良く材料の選択範囲は第一の実施の形態に比べて広
がる。例えば鉄・ニッケル合金、コバルト、鉄・ニッケ
ル・コバルト合金、コバルト・白金合金などが好まし
い。厚さとしては1nm以上10nm以下が好ましい。また第
３の強磁性層８６としては鉄・ニッケル合金、コバル
ト、鉄・ニッケル・コバルト合金、コバルト・白金合金
などが好ましい。厚さとしては1nm以上10nm以下が好ま
しい。
してピン止めされていなければならないが、これは第２
の強磁性層８３と反強磁性層８４の間での交換結合によ
ってなされる。第２の強磁性層８３は反強磁性層によっ
て磁化がピン止めされているので自身の保磁力は小さく
ても良く材料の選択範囲は第一の実施の形態に比べて広
がる。例えば鉄・ニッケル合金、コバルト、鉄・ニッケ
ル・コバルト合金、コバルト・白金合金などが好まし
い。厚さとしては1nm以上10nm以下が好ましい。また第
３の強磁性層８６としては鉄・ニッケル合金、コバル
ト、鉄・ニッケル・コバルト合金、コバルト・白金合金
などが好ましい。厚さとしては1nm以上10nm以下が好ま
しい。
【００４７】反強磁性層８４は第２の強磁性層８３と交
換結合し、第２の強磁性層８３の磁化を外部磁界に対し
てピン止めする。反強磁性層８４の材料としては例えば
イリジウム・マンガン合金、鉄・マンガン合金、ニッケ
ル・マンガン合金,白金パラジウム・マンガン合金や酸
化ニッケル,酸化コバルト,α-Fe2O3などが好ましい。シ
ャント電流を減らすという点では酸化ニッケル、酸化コ
バルト、α-Fe2O3などの酸化物反強磁性体が望ましい。
層厚としては10nm以上50nm以下が好ましい。
換結合し、第２の強磁性層８３の磁化を外部磁界に対し
てピン止めする。反強磁性層８４の材料としては例えば
イリジウム・マンガン合金、鉄・マンガン合金、ニッケ
ル・マンガン合金,白金パラジウム・マンガン合金や酸
化ニッケル,酸化コバルト,α-Fe2O3などが好ましい。シ
ャント電流を減らすという点では酸化ニッケル、酸化コ
バルト、α-Fe2O3などの酸化物反強磁性体が望ましい。
層厚としては10nm以上50nm以下が好ましい。
【００４８】第２の非磁性層８５は第３の強磁性層８６
が反強磁性層８４と交換結合し、その磁化方向が第２の
強磁性層８３と平行になるのを防ぐために設けている。
第２の非磁性層としてはシャント電流を減らすという点
から比抵抗が高い方が望ましい。例えば２０μΩ・ｃｍ
以上が望ましく、さらに好ましくは絶縁体である。交換
結合を切るという点からも絶縁体が望ましい。絶縁体と
しては酸化シリコン、アルミナ、窒化シリコンなどが良
好な薄膜が得られる点で好ましい。また膜厚としては薄
すぎるとピンホールができてしまうので1nm以上が好ま
しい。
が反強磁性層８４と交換結合し、その磁化方向が第２の
強磁性層８３と平行になるのを防ぐために設けている。
第２の非磁性層としてはシャント電流を減らすという点
から比抵抗が高い方が望ましい。例えば２０μΩ・ｃｍ
以上が望ましく、さらに好ましくは絶縁体である。交換
結合を切るという点からも絶縁体が望ましい。絶縁体と
しては酸化シリコン、アルミナ、窒化シリコンなどが良
好な薄膜が得られる点で好ましい。また膜厚としては薄
すぎるとピンホールができてしまうので1nm以上が好ま
しい。
【００４９】またシャント電流を減少させるためには第
３の強磁性層８６の比抵抗はできるだけ高い方が好まし
い。
３の強磁性層８６の比抵抗はできるだけ高い方が好まし
い。
【００５０】それぞれの磁性層および非磁性層の成膜に
はスパッタリング方などを用いることができる。図８に
は図示していないが、磁気抵抗効果素子に電流を流すた
めのリード層を設けても良い。リード層としてはＡｕや
Ｃｕなどの比抵抗の低い金属を用いる。
はスパッタリング方などを用いることができる。図８に
は図示していないが、磁気抵抗効果素子に電流を流すた
めのリード層を設けても良い。リード層としてはＡｕや
Ｃｕなどの比抵抗の低い金属を用いる。
【００５１】なお図８では基板８７に下から、第３の強
磁性層８６、第２の非磁性層８５、反強磁性層８４、第
２の強磁性層８３、第１の非磁性層８２、第１の強磁性
層８１と積層したが、逆に第１の強磁性層８１、第１の
非磁性層８２、第２の強磁性層８３、反強磁性層８４、
第２の非磁性層８５、第３の強磁性層８６の順に積層し
てもよい。
磁性層８６、第２の非磁性層８５、反強磁性層８４、第
２の強磁性層８３、第１の非磁性層８２、第１の強磁性
層８１と積層したが、逆に第１の強磁性層８１、第１の
非磁性層８２、第２の強磁性層８３、反強磁性層８４、
第２の非磁性層８５、第３の強磁性層８６の順に積層し
てもよい。
【００５２】図４は本発明の第４の実施の形態である薄
膜磁気ヘッドの構造を示す断面図である。磁気抵抗効果
素子４１をシールドギャップ層４４，４５とシールド４
２、４３で挟み込んだ構造になっている。４７は磁気抵
抗効果素子にセンス電流を流すための電極層であり、４
６は磁気抵抗効果素子の第１の強磁性層を単磁区化する
ためのハードバイアス層である。シールド４２，４３の
材料としてはNiFeなどの軟磁気特性をもつ磁性材料が適
しており、シールドギャップ層４４，４５としてはアル
ミナなどの材料が適している。電極層４７としてはAuや
Cuなど比抵抗の低い金属が適しており、ハードバイアス
層４６としてはCoPtなどの永久磁石膜が適している。
膜磁気ヘッドの構造を示す断面図である。磁気抵抗効果
素子４１をシールドギャップ層４４，４５とシールド４
２、４３で挟み込んだ構造になっている。４７は磁気抵
抗効果素子にセンス電流を流すための電極層であり、４
６は磁気抵抗効果素子の第１の強磁性層を単磁区化する
ためのハードバイアス層である。シールド４２，４３の
材料としてはNiFeなどの軟磁気特性をもつ磁性材料が適
しており、シールドギャップ層４４，４５としてはアル
ミナなどの材料が適している。電極層４７としてはAuや
Cuなど比抵抗の低い金属が適しており、ハードバイアス
層４６としてはCoPtなどの永久磁石膜が適している。
【００５３】
【実施例】本発明の磁気抵抗効果素子および磁気抵抗効
果型ヘッドについて以下具体的な実施例を用いて説明す
る。
果型ヘッドについて以下具体的な実施例を用いて説明す
る。
【００５４】（実施例１）高周波マグネトロンスパッタ
装置を用いて表１に示すようなA,B２種類の磁気抵抗効
果素子を作成した。
装置を用いて表１に示すようなA,B２種類の磁気抵抗効
果素子を作成した。
【００５５】
【表１】
【００５６】比較例である磁気抵抗効果素子Ａは以下の
ようにして作成した。Si(100)基板を高周波マグネトロ
ンスパッタ装置内に設置し、SmCo永久磁石によって磁界
を印可しながらCoを5nm成膜した。次に同一装置内でCu
を2nm成膜した。さらにCoを成膜したときとほぼ９０度
直交する磁界を印可しながらNi-Feを3nm成膜した。ここ
でNi-Feと記しているのはNi0.8Fe0.2のターゲットをス
パッタして得られた膜である。このようにして得られた
素子を公知のフォトリソグラフィー技術を用いて図５の
ように微細化およびAuからなるリード層のパターンニン
グを行った。磁気抵抗効果素子５１の両端に電流を流す
ための電流リード層５２が接続され、さらに中間部に電
圧を測定するための電圧リード層５３が接続されてい
る。Ｌは１μｍとし、ｈは0.5μｍである。外部磁界Ｈ
５４を印可して四端子法にてＭＲ曲線を測定した。結果
を図６に示す。図中のＭＲ[%]は（R-Rmin)/Rmin×100
[%]と定義した。Ｒはその磁界での素子の抵抗値であ
り、Rminは50Oeの磁界においての素子の抵抗値を示す。
なお印可磁界は磁気抵抗効果素子の面内方向でNi-Feの
磁化方向に対して直交するようにした。また磁気抵抗効
果素子に流すセンス電流と直交するようにした。
ようにして作成した。Si(100)基板を高周波マグネトロ
ンスパッタ装置内に設置し、SmCo永久磁石によって磁界
を印可しながらCoを5nm成膜した。次に同一装置内でCu
を2nm成膜した。さらにCoを成膜したときとほぼ９０度
直交する磁界を印可しながらNi-Feを3nm成膜した。ここ
でNi-Feと記しているのはNi0.8Fe0.2のターゲットをス
パッタして得られた膜である。このようにして得られた
素子を公知のフォトリソグラフィー技術を用いて図５の
ように微細化およびAuからなるリード層のパターンニン
グを行った。磁気抵抗効果素子５１の両端に電流を流す
ための電流リード層５２が接続され、さらに中間部に電
圧を測定するための電圧リード層５３が接続されてい
る。Ｌは１μｍとし、ｈは0.5μｍである。外部磁界Ｈ
５４を印可して四端子法にてＭＲ曲線を測定した。結果
を図６に示す。図中のＭＲ[%]は（R-Rmin)/Rmin×100
[%]と定義した。Ｒはその磁界での素子の抵抗値であ
り、Rminは50Oeの磁界においての素子の抵抗値を示す。
なお印可磁界は磁気抵抗効果素子の面内方向でNi-Feの
磁化方向に対して直交するようにした。また磁気抵抗効
果素子に流すセンス電流と直交するようにした。
【００５７】本発明の実施例である磁気抵抗効果素子Ｂ
は以下のようにして作成した。Si(100)基板を高周波マ
グネトロンスパッタ装置内に設置し、SmCo永久磁石によ
って磁界を印可しながらCoを5nm成膜した。次に同一装
置内でSiO2を2nm成膜した。その後、永久磁石による印
可磁界を先ほどと180度変化させてCoを5nm成膜した。さ
らにCuを2nm成膜した。最後に永久磁石による磁界を先
ほどCoを成膜したときとほぼ直交する方向に印可しなが
らNiFeを3nm成膜した。このようにして得られた素子Ｂ
を素子Ａと同様に微細化およびリード層のパターニング
を行ってＭＲ曲線を測定した。結果を図６に示す。図６
から明らかなように素子ＡではＭＲ曲線が横軸（磁界）
方向に大きくシフトしており、ゼロ磁界前後で非直線的
な抵抗変化をしているが、素子Ｂではシフトはほとんど
無くゼロ磁界前後での直線的な抵抗変化が得られてい
る。なお比較例Ａには反強磁性層がないが、Si基板上に
反強磁性層としてIrMnを8nm成膜した、Si/IrMn(8nm)/Co
(5nm)/Cu(2nm)/Ni-Fe(3nm)の構成にした場合はCo層のピ
ン止め効果はよかったが、ゼロ磁界前後におけるMR曲線
の非直線的な変化は素子Ａとほとんど変わらなかった。
は以下のようにして作成した。Si(100)基板を高周波マ
グネトロンスパッタ装置内に設置し、SmCo永久磁石によ
って磁界を印可しながらCoを5nm成膜した。次に同一装
置内でSiO2を2nm成膜した。その後、永久磁石による印
可磁界を先ほどと180度変化させてCoを5nm成膜した。さ
らにCuを2nm成膜した。最後に永久磁石による磁界を先
ほどCoを成膜したときとほぼ直交する方向に印可しなが
らNiFeを3nm成膜した。このようにして得られた素子Ｂ
を素子Ａと同様に微細化およびリード層のパターニング
を行ってＭＲ曲線を測定した。結果を図６に示す。図６
から明らかなように素子ＡではＭＲ曲線が横軸（磁界）
方向に大きくシフトしており、ゼロ磁界前後で非直線的
な抵抗変化をしているが、素子Ｂではシフトはほとんど
無くゼロ磁界前後での直線的な抵抗変化が得られてい
る。なお比較例Ａには反強磁性層がないが、Si基板上に
反強磁性層としてIrMnを8nm成膜した、Si/IrMn(8nm)/Co
(5nm)/Cu(2nm)/Ni-Fe(3nm)の構成にした場合はCo層のピ
ン止め効果はよかったが、ゼロ磁界前後におけるMR曲線
の非直線的な変化は素子Ａとほとんど変わらなかった。
【００５８】なお本実施例では高周波マグネトロンスパ
ッタリング法を用いたが、直流マグネトロンスパッタリ
ング法やイオンビームスパッタリング法などを用いて成
膜してもよい。
ッタリング法を用いたが、直流マグネトロンスパッタリ
ング法やイオンビームスパッタリング法などを用いて成
膜してもよい。
【００５９】（実施例２）実施例１の磁気抵抗効果素子
Ａ，Ｂと同じ構成の磁気抵抗効果素子を用いて図４に示
すような構造の薄膜磁気ヘッドＨAおよびＨBを構成して
特性を評価した。ただしＳｉ基板上ではなくシールドギ
ャップ層上に直接磁気抵抗効果素子を構成した。シール
ドギャップ層４３，４４にはＡｌ2Ｏ3を使用し、ハード
バイアス層４５にはCo-Pt合金を用い、リード層４４に
はAuを用いた。これらのヘッドに約20Oep-pの正弦波信
号磁界を印可したところＨAは信号磁界に対して非線形
的な歪んだ出力しか得られなかったが、ＨBは正弦波出
力が得られ信号磁界に対して線形的な応答を示した。
Ａ，Ｂと同じ構成の磁気抵抗効果素子を用いて図４に示
すような構造の薄膜磁気ヘッドＨAおよびＨBを構成して
特性を評価した。ただしＳｉ基板上ではなくシールドギ
ャップ層上に直接磁気抵抗効果素子を構成した。シール
ドギャップ層４３，４４にはＡｌ2Ｏ3を使用し、ハード
バイアス層４５にはCo-Pt合金を用い、リード層４４に
はAuを用いた。これらのヘッドに約20Oep-pの正弦波信
号磁界を印可したところＨAは信号磁界に対して非線形
的な歪んだ出力しか得られなかったが、ＨBは正弦波出
力が得られ信号磁界に対して線形的な応答を示した。
【００６０】（実施例３）高周波マグネトロンスパッタ
装置を用いて表２に示すようなC、D２種類の磁気抵抗効
果素子を作成した。
装置を用いて表２に示すようなC、D２種類の磁気抵抗効
果素子を作成した。
【００６１】
【表2】
【００６２】比較例である磁気抵抗効果素子Ｃは以下の
ようにして作成した。Si(100)基板を高周波マグネトロ
ンスパッタ装置内に設置し、SmCo永久磁石によって磁界
を印可しながらIrMnを20nm成膜した。続けて磁界を印可
したままCoを5nm成膜した。次に同一装置内でCuを2nm成
膜した。さらにCoを成膜したときとほぼ９０度直交する
磁界を印可しながらNi-Feを3nm成膜した。ここでNi-Fe
と記しているのはNi0 .8Fe0.2のターゲットをスパッタし
て得られた膜である。
ようにして作成した。Si(100)基板を高周波マグネトロ
ンスパッタ装置内に設置し、SmCo永久磁石によって磁界
を印可しながらIrMnを20nm成膜した。続けて磁界を印可
したままCoを5nm成膜した。次に同一装置内でCuを2nm成
膜した。さらにCoを成膜したときとほぼ９０度直交する
磁界を印可しながらNi-Feを3nm成膜した。ここでNi-Fe
と記しているのはNi0 .8Fe0.2のターゲットをスパッタし
て得られた膜である。
【００６３】本発明の実施例である磁気抵抗効果素子Ｄ
は以下のように作成した。Si(100)基板を高周波マグネ
トロンスパッタ装置内に設置し、SmCo永久磁石によって
磁界を印可しながらIrMnを20nm成膜した。続けて磁界を
印可したままCoを5nm成膜した。さらにSiO2を1nm成膜し
た。その後、永久磁石による印可磁界を先ほどと180度
変化させてCoを5nm成膜した。さらにCuを2nm成膜した。
最後に永久磁石による磁界を先ほどCoを成膜したときと
ほぼ直交する方向に印可しながらNiFeを3nm成膜した。
素子C,Dを実施例１と同様にパターニングし四端子法に
てＭＲ曲線を測定した。結果を図９に示す。図９から明
らかなように素子ＣではＭＲ曲線が横軸（磁界）方向に
大きくシフトしており、ゼロ磁界前後で非直線的な抵抗
変化をしているが、素子Ｄではシフトはほとんど無くゼ
ロ磁界前後での直線的な抵抗変化が得られている。ま
た、さらに大きな磁界を印可すると第２の強磁性層の磁
化が反転してしまうが、本実施例では実施例１に比べよ
り大きな磁界を印可しないと反転しなかった。
は以下のように作成した。Si(100)基板を高周波マグネ
トロンスパッタ装置内に設置し、SmCo永久磁石によって
磁界を印可しながらIrMnを20nm成膜した。続けて磁界を
印可したままCoを5nm成膜した。さらにSiO2を1nm成膜し
た。その後、永久磁石による印可磁界を先ほどと180度
変化させてCoを5nm成膜した。さらにCuを2nm成膜した。
最後に永久磁石による磁界を先ほどCoを成膜したときと
ほぼ直交する方向に印可しながらNiFeを3nm成膜した。
素子C,Dを実施例１と同様にパターニングし四端子法に
てＭＲ曲線を測定した。結果を図９に示す。図９から明
らかなように素子ＣではＭＲ曲線が横軸（磁界）方向に
大きくシフトしており、ゼロ磁界前後で非直線的な抵抗
変化をしているが、素子Ｄではシフトはほとんど無くゼ
ロ磁界前後での直線的な抵抗変化が得られている。ま
た、さらに大きな磁界を印可すると第２の強磁性層の磁
化が反転してしまうが、本実施例では実施例１に比べよ
り大きな磁界を印可しないと反転しなかった。
【００６４】なお本実施例では高周波マグネトロンスパ
ッタリング法を用いたが、直流マグネトロンスパッタリ
ング法やイオンビームスパッタリング法などを用いて成
膜してもよい。
ッタリング法を用いたが、直流マグネトロンスパッタリ
ング法やイオンビームスパッタリング法などを用いて成
膜してもよい。
【００６５】（実施例４）実施例３の磁気抵抗効果素子
Ｃ、Ｄと同じ構成の磁気抵抗効果素子を用いて実施例２
と同じように薄膜磁気ヘッドＨCおよびＨDを構成して特
性を評価した。約20Oep-pの正弦波信号磁界を印可した
ところＨCは信号磁界に対して非線形的な歪んだ出力し
か得られなかったが、ＨDは正弦波出力が得られ信号磁
界に対して線形的な応答を示した。
Ｃ、Ｄと同じ構成の磁気抵抗効果素子を用いて実施例２
と同じように薄膜磁気ヘッドＨCおよびＨDを構成して特
性を評価した。約20Oep-pの正弦波信号磁界を印可した
ところＨCは信号磁界に対して非線形的な歪んだ出力し
か得られなかったが、ＨDは正弦波出力が得られ信号磁
界に対して線形的な応答を示した。
【００６６】（実施例５）高周波マグネトロンスパッタ
装置を用いて表１に示すようなE,F２種類の磁気抵抗効
果素子を作成した。
装置を用いて表１に示すようなE,F２種類の磁気抵抗効
果素子を作成した。
【００６７】
【表３】
【００６８】比較例である磁気抵抗効果素子Ｅは以下の
ようにして作成した。Si(100)基板を高周波マグネトロ
ンスパッタ装置内に設置し、SmCo永久磁石によって磁界
を印可しながらIrMnを20nm成膜した。続けて磁界を印可
したままCoを5nm成膜した。次に同一装置内でCuを2nm成
膜した。さらにCoを成膜したときとほぼ９０度直交する
磁界を印可しながらNi-Feを3nm成膜した。ここでNi-Fe
と記しているのはNi0 .8Fe0.2のターゲットをスパッタし
て得られた膜である。
ようにして作成した。Si(100)基板を高周波マグネトロ
ンスパッタ装置内に設置し、SmCo永久磁石によって磁界
を印可しながらIrMnを20nm成膜した。続けて磁界を印可
したままCoを5nm成膜した。次に同一装置内でCuを2nm成
膜した。さらにCoを成膜したときとほぼ９０度直交する
磁界を印可しながらNi-Feを3nm成膜した。ここでNi-Fe
と記しているのはNi0 .8Fe0.2のターゲットをスパッタし
て得られた膜である。
【００６９】本発明の実施例である磁気抵抗効果素子Ｆ
は以下のように作成した。Si(100)基板を高周波マグネ
トロンスパッタ装置内に設置し、SmCo永久磁石によって
磁界を印可しながらCoを5nm成膜した。続けてSiO2を1nm
成膜し、その後、永久磁石による印可磁界を先ほどと18
0度変化させてIrMnを20nm成膜した。続けて磁界を印可
しながらCoを5nm成膜した。さらにCuを2nm成膜した。最
後に永久磁石による磁界を先ほどCoを成膜したときと直
交する方向に印可しながらNiFeを3nm成膜した。
は以下のように作成した。Si(100)基板を高周波マグネ
トロンスパッタ装置内に設置し、SmCo永久磁石によって
磁界を印可しながらCoを5nm成膜した。続けてSiO2を1nm
成膜し、その後、永久磁石による印可磁界を先ほどと18
0度変化させてIrMnを20nm成膜した。続けて磁界を印可
しながらCoを5nm成膜した。さらにCuを2nm成膜した。最
後に永久磁石による磁界を先ほどCoを成膜したときと直
交する方向に印可しながらNiFeを3nm成膜した。
【００７０】素子E,Fを実施例１と同様にパターニング
し四端子法にてＭＲ曲線を測定した。結果を図１０に示
す。図１０から明らかなように素子EではＭＲ曲線が横
軸（磁界）方向に大きくシフトしており、ゼロ磁界前後
で非直線的な抵抗変化をしているが、素子Ｆでは若干の
シフトが見られるがゼロ磁界前後での直線的な抵抗変化
が得られている。また、さらに大きな磁界を印可すると
第２の強磁性層の磁化が反転してしまうが、本実施例で
は実施例１に比べより大きな磁界を印可しないと反転し
なかった。
し四端子法にてＭＲ曲線を測定した。結果を図１０に示
す。図１０から明らかなように素子EではＭＲ曲線が横
軸（磁界）方向に大きくシフトしており、ゼロ磁界前後
で非直線的な抵抗変化をしているが、素子Ｆでは若干の
シフトが見られるがゼロ磁界前後での直線的な抵抗変化
が得られている。また、さらに大きな磁界を印可すると
第２の強磁性層の磁化が反転してしまうが、本実施例で
は実施例１に比べより大きな磁界を印可しないと反転し
なかった。
【００７１】なお本実施例では高周波マグネトロンスパ
ッタリング法を用いたが、直流マグネトロンスパッタリ
ング法やイオンビームスパッタリング法などを用いて成
膜してもよい。
ッタリング法を用いたが、直流マグネトロンスパッタリ
ング法やイオンビームスパッタリング法などを用いて成
膜してもよい。
【００７２】（実施例６）実施例５の磁気抵抗効果素子
Ｅ、Ｆと同じ構成の磁気抵抗効果素子を用いて実施例２
と同じように薄膜磁気ヘッドＨEおよびＨFを構成して特
性を評価した。約10Oep-pの正弦波信号磁界を印可した
ところＨEは信号磁界に対して非線形的な歪んだ出力し
か得られなかったが、ＨFは正弦波出力が得られ信号磁
界に対して線形的な応答を示した。
Ｅ、Ｆと同じ構成の磁気抵抗効果素子を用いて実施例２
と同じように薄膜磁気ヘッドＨEおよびＨFを構成して特
性を評価した。約10Oep-pの正弦波信号磁界を印可した
ところＨEは信号磁界に対して非線形的な歪んだ出力し
か得られなかったが、ＨFは正弦波出力が得られ信号磁
界に対して線形的な応答を示した。
【００７３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の磁気抵抗
効果素子は、従来のものに比べてゼロ磁界前後の印可磁
界に対して直線的な抵抗変化が得られ、また本発明の磁
気抵抗効果型ヘッドはゼロ磁界前後の印可磁界に対して
直線的な出力特性が得られる。
効果素子は、従来のものに比べてゼロ磁界前後の印可磁
界に対して直線的な抵抗変化が得られ、また本発明の磁
気抵抗効果型ヘッドはゼロ磁界前後の印可磁界に対して
直線的な出力特性が得られる。
【図１】本発明の磁気抵抗効果素子の第一の実施例の断
面の模式図
面の模式図
【図２】従来の磁気抵抗効果素子の第１の例の分解図
【図３】従来の磁気抵抗効果素子の第２の例の断面の模
式図
式図
【図４】本発明の一実施例である磁気抵抗効果型ヘッド
の断面の模式図
の断面の模式図
【図５】磁気抵抗効果素子の四端子測定法による抵抗を
測定するためのリード層の模式図
測定するためのリード層の模式図
【図６】本発明の磁気抵抗効果素子の一実施例と比較例
のＭＲ曲線を示す図
のＭＲ曲線を示す図
【図７】本発明の磁気抵抗効果素子の第二の実施例の断
面の模式図
面の模式図
【図８】本発明の磁気抵抗効果素子の第三の実施例の断
面の模式図
面の模式図
【図９】本発明の磁気抵抗効果素子の第二の実施例と比
較例のＭＲ曲線を示す図
較例のＭＲ曲線を示す図
【図１０】本発明の磁気抵抗効果素子の第三の実施例と
比較例のＭＲ曲線を示す図
比較例のＭＲ曲線を示す図
１ 第１の強磁性層 ２ 第１の非磁性層 ３ 第２の強磁性層 ４ 第２の非磁性層 ５ 第３の強磁性層 ６ 基板 ４１ 磁気抵抗効果素子 ４２，４３ シールド ４４，４５ シールドギャップ層 ４６ ハードバイアス層 ４７ 電極層 ５１ 磁気抵抗効果素子 ５２ 電流リード層 ５３ 電圧リード層 ５４ 外部磁界 ６１ 素子ＢのＭＲ曲線 ６２ 素子ＡのＭＲ曲線 ７１ 第一の強磁性層 ７２ 第一の非磁性層 ７３ 第二の強磁性層 ７４ 第二の非磁性層 ７５ 第三の強磁性層 ７６ 反強磁性層 ７７ 基板 ８１ 第一の強磁性層 ８２ 第一の非磁性層 ８３ 第二の強磁性層 ８４ 反強磁性層 ８５ 第二の非磁性層 ８６ 第三の強磁性層 ８７ 基板
Claims (14)
- 【請求項１】 第１の非磁性層を介して隣接した第１の
強磁性層および第２の強磁性層と、前記第２の強磁性層
に、第２の非磁性層を介して隣接した第３の強磁性層か
らなり、前記第１の強磁性層の磁化容易軸と前記第２の
強磁性層の磁化容易軸がほぼ直交しており、前記第２の
強磁性層と前記第３の強磁性層が静磁結合することによ
って前記第２の強磁性層の磁化が固定されていることを
特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項２】 第３の強磁性層に反強磁性層を隣接させ
たことを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項３】 第２の非磁性層の比抵抗が少なくとも20
μΩ・cm以上であることを特徴とする請求項１または２
に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項４】 第２の非磁性層が絶縁体からなることを
特徴とする請求項３記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項５】 絶縁体が酸化シリコン、アルミナ、窒化
シリコンのいずれかであることを特徴とする請求項４に
記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項６】 第２の非磁性層の厚さが1nm以上20nm以
下であることを特徴とする請求項１から５の何れかに記
載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項７】 第２の強磁性層と第３の強磁性層が同一
の材料かつ同一の層厚であることを特徴とする請求項１
から６の何れかに記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項８】 第１の非磁性層を介して隣接した第１の
強磁性層と第２の強磁性層と、前記第２の磁性層に隣接
した反強磁性層と、前記反強磁性層に、第２の非磁性層
を介して隣接した第３の強磁性層からなり、前記第１の
強磁性層の磁化容易軸と前記第２の強磁性層の磁化容易
軸がほぼ直交しており、前記反強磁性層によって前記第
２の強磁性層の磁化が固定されており、前記第３の強磁
性層の磁化は前記第２の強磁性層の磁化とほぼ反平行に
なっていることを特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項９】 第２の非磁性層の比抵抗が少なくとも20
μΩ・cm以上であることを特徴とする請求項８に記載の
磁気抵抗効果素子。 - 【請求項１０】 第２の非磁性層が絶縁体からなること
を特徴とする請求項９記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項１１】 絶縁体が酸化シリコン、アルミナ、窒
化シリコンのいずれかであることを特徴とする請求項１
０に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項１２】 第２の非磁性層の厚さが1nm以上20nm
以下であることを特徴とする請求項８から１１の何れか
に記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項１３】 第２の強磁性層の磁化方向の長さが１
μｍ以下である請求項１から１２のいずれかに記載の磁
気抵抗効果素子。 - 【請求項１４】 請求項１から１３のいずれかに記載の
磁気抵抗効果素子を軟磁性材料からなる１対のシールド
で挟み込んだ磁気抵抗効果型ヘッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10015259A JPH11195824A (ja) | 1997-11-10 | 1998-01-28 | 磁気抵抗効果素子及び磁気抵抗効果型ヘッド |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30685597 | 1997-11-10 | ||
| JP9-306855 | 1997-11-10 | ||
| JP10015259A JPH11195824A (ja) | 1997-11-10 | 1998-01-28 | 磁気抵抗効果素子及び磁気抵抗効果型ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11195824A true JPH11195824A (ja) | 1999-07-21 |
Family
ID=26351386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10015259A Pending JPH11195824A (ja) | 1997-11-10 | 1998-01-28 | 磁気抵抗効果素子及び磁気抵抗効果型ヘッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11195824A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100438059B1 (ko) * | 2000-07-21 | 2004-07-02 | 가부시키가이샤 데루타 쓰-링 | 면형 자기센서 및 다차원 자장해석용 면형 자기센서 |
| WO2007020823A1 (ja) * | 2005-08-15 | 2007-02-22 | Nec Corporation | 磁気メモリセル、磁気ランダムアクセスメモリ、及び磁気ランダムアクセスメモリへのデータ読み書き方法 |
| US7848137B2 (en) | 2006-03-24 | 2010-12-07 | Nec Corporation | MRAM and data read/write method for MRAM |
| US8009466B2 (en) | 2007-02-21 | 2011-08-30 | Nec Corporation | Semiconductor storage device |
| US8300456B2 (en) | 2006-12-06 | 2012-10-30 | Nec Corporation | Magnetic random access memory and method of manufacturing the same |
| US8693238B2 (en) | 2006-08-07 | 2014-04-08 | Nec Corporation | MRAM having variable word line drive potential |
| WO2022244735A1 (ja) * | 2021-05-17 | 2022-11-24 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 磁気センサ及び磁気検知システム |
-
1998
- 1998-01-28 JP JP10015259A patent/JPH11195824A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100438059B1 (ko) * | 2000-07-21 | 2004-07-02 | 가부시키가이샤 데루타 쓰-링 | 면형 자기센서 및 다차원 자장해석용 면형 자기센서 |
| WO2007020823A1 (ja) * | 2005-08-15 | 2007-02-22 | Nec Corporation | 磁気メモリセル、磁気ランダムアクセスメモリ、及び磁気ランダムアクセスメモリへのデータ読み書き方法 |
| US7929342B2 (en) | 2005-08-15 | 2011-04-19 | Nec Corporation | Magnetic memory cell, magnetic random access memory, and data read/write method for magnetic random access memory |
| US7848137B2 (en) | 2006-03-24 | 2010-12-07 | Nec Corporation | MRAM and data read/write method for MRAM |
| US8693238B2 (en) | 2006-08-07 | 2014-04-08 | Nec Corporation | MRAM having variable word line drive potential |
| US8300456B2 (en) | 2006-12-06 | 2012-10-30 | Nec Corporation | Magnetic random access memory and method of manufacturing the same |
| US8009466B2 (en) | 2007-02-21 | 2011-08-30 | Nec Corporation | Semiconductor storage device |
| WO2022244735A1 (ja) * | 2021-05-17 | 2022-11-24 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 磁気センサ及び磁気検知システム |
| JP2022176784A (ja) * | 2021-05-17 | 2022-11-30 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 磁気センサ及び磁気検知システム |
| US12510610B2 (en) | 2021-05-17 | 2025-12-30 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Magnetic sensor and magnetic detection system |
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