JPH11296823A - 磁気抵抗効果素子およびその製造方法、ならびに磁気抵抗効果センサ，磁気記録システム - Google Patents
磁気抵抗効果素子およびその製造方法、ならびに磁気抵抗効果センサ，磁気記録システムInfo
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- JPH11296823A JPH11296823A JP10097323A JP9732398A JPH11296823A JP H11296823 A JPH11296823 A JP H11296823A JP 10097323 A JP10097323 A JP 10097323A JP 9732398 A JP9732398 A JP 9732398A JP H11296823 A JPH11296823 A JP H11296823A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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- G—PHYSICS
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- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱安定性が高く、磁界測定時のノイズの小さ
く、再生出力の大きなＭＲセンサおよびその製造方法、
ならびに磁気記録システムを実現する。 【解決手段】 下ギャップ上に下地層，第１の反強磁性
層，界面制御層，フリー磁性層，非磁性層，固定磁性
層，第２の反強磁性層が順次積層してなる多層膜を有
し、前記界面制御層を介した前記第１の反強磁性層の交
換結合磁界により前記フリー磁性層の磁気異方性が前記
多層膜の膜面に平行方向（トラック幅方向）に向き、か
つ前記第２の反強磁性層の交換結合磁界により前記固定
磁性層の磁気異方性が前記多層膜の厚さ（高さ）方向に
向く。ここで、第１の反強磁性層の交換結合磁界が発生
する上限の温度（ブロッキング温度）をＴB1、第２の反
強磁性層のブロッキング温度をＴB2とすると、ＴB1＞１
５０℃，｜ＴB2−ＴB1｜＞ ５０℃である。
く、再生出力の大きなＭＲセンサおよびその製造方法、
ならびに磁気記録システムを実現する。 【解決手段】 下ギャップ上に下地層，第１の反強磁性
層，界面制御層，フリー磁性層，非磁性層，固定磁性
層，第２の反強磁性層が順次積層してなる多層膜を有
し、前記界面制御層を介した前記第１の反強磁性層の交
換結合磁界により前記フリー磁性層の磁気異方性が前記
多層膜の膜面に平行方向（トラック幅方向）に向き、か
つ前記第２の反強磁性層の交換結合磁界により前記固定
磁性層の磁気異方性が前記多層膜の厚さ（高さ）方向に
向く。ここで、第１の反強磁性層の交換結合磁界が発生
する上限の温度（ブロッキング温度）をＴB1、第２の反
強磁性層のブロッキング温度をＴB2とすると、ＴB1＞１
５０℃，｜ＴB2−ＴB1｜＞ ５０℃である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録再生装置
やその他の磁気検出装置に搭載される磁気抵抗効果セン
サに関わり、特に固定磁性層の磁化方向と外部磁界の影
響を受けるフリー磁性層の磁化方向の変化との関係で電
気抵抗値が変化するいわゆるスピンバルブ方式の磁気抵
抗効果センサおよびその製造法、ならびにそれを用いた
磁気記録システムに関する。
やその他の磁気検出装置に搭載される磁気抵抗効果セン
サに関わり、特に固定磁性層の磁化方向と外部磁界の影
響を受けるフリー磁性層の磁化方向の変化との関係で電
気抵抗値が変化するいわゆるスピンバルブ方式の磁気抵
抗効果センサおよびその製造法、ならびにそれを用いた
磁気記録システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、磁気抵抗効果センサ（以下、ＭＲ
センサという）または磁気抵抗効果型ヘッド（以下、Ｍ
Ｒヘッドという）と呼ばれる磁気読み取り変換器に関す
る技術が開示されており、これは、大きな線形密度で磁
性表面からデータを読み取れることが判っている。この
ＭＲセンサは、読み取り素子によって感知される磁束の
強さと、方向の関数としての抵抗変化を介して磁界信号
を検出している。
センサという）または磁気抵抗効果型ヘッド（以下、Ｍ
Ｒヘッドという）と呼ばれる磁気読み取り変換器に関す
る技術が開示されており、これは、大きな線形密度で磁
性表面からデータを読み取れることが判っている。この
ＭＲセンサは、読み取り素子によって感知される磁束の
強さと、方向の関数としての抵抗変化を介して磁界信号
を検出している。
【０００３】こうした従来技術によるＭＲセンサは、読
み取り素子の抵抗の１成分が、磁化方向と素子中を流れ
る感知電流の方向との間のなす角度の余弦の２乗に比例
して変化する異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）効果に基づいて
動作する。このＡＭＲ効果の詳細な説明に関しては、例
えば、Ｄ．Ａ．トムソン（Ｔｈｏｍｐｓｏｎ）等の論文
“Memory, Storage, and Related Applications”IEEE
Trans.on Mag.MAG-11,p.1039(1975)に述べられている。
み取り素子の抵抗の１成分が、磁化方向と素子中を流れ
る感知電流の方向との間のなす角度の余弦の２乗に比例
して変化する異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）効果に基づいて
動作する。このＡＭＲ効果の詳細な説明に関しては、例
えば、Ｄ．Ａ．トムソン（Ｔｈｏｍｐｓｏｎ）等の論文
“Memory, Storage, and Related Applications”IEEE
Trans.on Mag.MAG-11,p.1039(1975)に述べられている。
【０００４】さらに最近では、積層磁気センサの抵抗変
化が、非磁性層を介する磁性層間での伝導電子のスピン
依存性伝導、およびそれに付随する層界面でのスピン依
存性散乱に帰されるより、顕著な磁気抵抗効果が記載さ
れている。この磁気抵抗効果は、巨大磁気抵抗効果（Ｇ
ＭＲ）やスピン・バルブ効果など様々な名称で呼ばれて
いる。
化が、非磁性層を介する磁性層間での伝導電子のスピン
依存性伝導、およびそれに付随する層界面でのスピン依
存性散乱に帰されるより、顕著な磁気抵抗効果が記載さ
れている。この磁気抵抗効果は、巨大磁気抵抗効果（Ｇ
ＭＲ）やスピン・バルブ効果など様々な名称で呼ばれて
いる。
【０００５】このような磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ
素子という）は適当な材料でできており、ＡＭＲ効果を
利用するセンサで観察されるよりも感度が改善され、抵
抗変化が大きい。この種のＭＲセンサでは、非磁性層で
分離された一対の強磁性体層の間の平面内抵抗が、２つ
の層の磁化方向間の角度の余弦に比例して変化する。
素子という）は適当な材料でできており、ＡＭＲ効果を
利用するセンサで観察されるよりも感度が改善され、抵
抗変化が大きい。この種のＭＲセンサでは、非磁性層で
分離された一対の強磁性体層の間の平面内抵抗が、２つ
の層の磁化方向間の角度の余弦に比例して変化する。
【０００６】また、１９８８年６月に優先権主張されて
いる特開平２−６１５７２号公報には，磁性層内の磁化
の反平行整列によって生じる高い磁気抵抗変化をもたら
す積層磁性構造が記載されている。この積層構造で使用
可能な材料として、前記公報には強磁性の遷移金属およ
び合金が挙げられている。また、中間層により分離して
いる少なくとも２層の強磁性層の一方に、反強磁性層を
付加した構造および反強磁性層としてＦｅＭｎが適当で
あることが開示されている。
いる特開平２−６１５７２号公報には，磁性層内の磁化
の反平行整列によって生じる高い磁気抵抗変化をもたら
す積層磁性構造が記載されている。この積層構造で使用
可能な材料として、前記公報には強磁性の遷移金属およ
び合金が挙げられている。また、中間層により分離して
いる少なくとも２層の強磁性層の一方に、反強磁性層を
付加した構造および反強磁性層としてＦｅＭｎが適当で
あることが開示されている。
【０００７】続いて、１９９０年１２月１１日に優先権
主張されている特開平４−３５８３１０号公報には，非
磁性金属体の薄膜層によって仕切られた強磁性体の２層
の薄膜層を有し、印加磁界がゼロである場合に、２つの
強磁性薄膜層の磁化方向が直交し、２つの非結合強磁性
体層間の抵抗が２つの層の磁化方向間の角度の余弦に比
例して変化し、センサ中を通る電流の方向とは独立なＭ
Ｒセンサが開示されている。
主張されている特開平４−３５８３１０号公報には，非
磁性金属体の薄膜層によって仕切られた強磁性体の２層
の薄膜層を有し、印加磁界がゼロである場合に、２つの
強磁性薄膜層の磁化方向が直交し、２つの非結合強磁性
体層間の抵抗が２つの層の磁化方向間の角度の余弦に比
例して変化し、センサ中を通る電流の方向とは独立なＭ
Ｒセンサが開示されている。
【０００８】さらに、１９９２年８月２８日に優先権主
張されている特開平６−２０３３４０号公報には、非磁
性金属材料の薄膜層で分離された２つの強磁性体の薄膜
層を含み、外部印加磁界がゼロのとき、隣接する反強磁
性体層の磁化が他方の強磁性体層に対して垂直に保たれ
る上記の効果に基づくＭＲセンサが開示されている。
張されている特開平６−２０３３４０号公報には、非磁
性金属材料の薄膜層で分離された２つの強磁性体の薄膜
層を含み、外部印加磁界がゼロのとき、隣接する反強磁
性体層の磁化が他方の強磁性体層に対して垂直に保たれ
る上記の効果に基づくＭＲセンサが開示されている。
【０００９】ＭＲセンサのノイズを低減するためには、
外部磁界により磁化方向を変化させるフリー磁性層の磁
化方向変化が、ヒステリシスを持たず連続的であること
が重要である。このため、フリー磁性層に実効的な外部
磁界を加えて単磁区化することが行われている。
外部磁界により磁化方向を変化させるフリー磁性層の磁
化方向変化が、ヒステリシスを持たず連続的であること
が重要である。このため、フリー磁性層に実効的な外部
磁界を加えて単磁区化することが行われている。
【００１０】また、１９９７年３月１８日に優先権主張
されている特開平９−７３６１１号公報には、反強磁性
層はフリー磁性層の下側に位置し、所定のトラック幅を
開けた両側部分で前記反強磁性層とフリー磁性層が密着
し、フリー磁性層の磁化方向を揃えるＭＲヘッドが開示
されている。ここでは、反強磁性層に密着した部分のフ
リー磁性層に交換結合磁界が発生し、密着した部分のフ
リー磁性層の磁化方向は固定され、固定された部分と連
続した磁界感知部のフリー磁性層も単磁区化されるとし
ている。
されている特開平９−７３６１１号公報には、反強磁性
層はフリー磁性層の下側に位置し、所定のトラック幅を
開けた両側部分で前記反強磁性層とフリー磁性層が密着
し、フリー磁性層の磁化方向を揃えるＭＲヘッドが開示
されている。ここでは、反強磁性層に密着した部分のフ
リー磁性層に交換結合磁界が発生し、密着した部分のフ
リー磁性層の磁化方向は固定され、固定された部分と連
続した磁界感知部のフリー磁性層も単磁区化されるとし
ている。
【００１１】図２は、従来のＭＲセンサの一例を示す部
分断面図である。このＭＲセンサに対する外部磁界はＸ
方向である。図２を参照すると、ＭＲセンサは、基板３
１上に下ギャップ層３２を積層する。続いて、下地層３
３の上にフリー磁性層３４を積層し、非磁性層３５，固
定磁性層３６，反強磁性層３７を順次積層して形成す
る。
分断面図である。このＭＲセンサに対する外部磁界はＸ
方向である。図２を参照すると、ＭＲセンサは、基板３
１上に下ギャップ層３２を積層する。続いて、下地層３
３の上にフリー磁性層３４を積層し、非磁性層３５，固
定磁性層３６，反強磁性層３７を順次積層して形成す
る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】スピンバルブ構造を用
いたＭＲセンサは、反強磁性層により固定磁性層の磁化
方向を固定する必要があり、一般にＦｅ−Ｍｎ，Ｎｉ
Ｏ，Ｎｉ−Ｍｎ，Ｐｔ−Ｍｎ合金が用いられている。Ｆ
ｅＭｎ，ＮｉＯ膜は作製が容易であり、広く反強磁性層
として用いられてきていたが、ブロッキング温度が２０
０℃以下と低いため、熱安定性が低いという欠点があ
る。
いたＭＲセンサは、反強磁性層により固定磁性層の磁化
方向を固定する必要があり、一般にＦｅ−Ｍｎ，Ｎｉ
Ｏ，Ｎｉ−Ｍｎ，Ｐｔ−Ｍｎ合金が用いられている。Ｆ
ｅＭｎ，ＮｉＯ膜は作製が容易であり、広く反強磁性層
として用いられてきていたが、ブロッキング温度が２０
０℃以下と低いため、熱安定性が低いという欠点があ
る。
【００１３】また、Ｎｉ−Ｍｎ合金等のブロッキング温
度が３００℃以上の反強磁性層では、ＭＲセンサとして
十分の熱安定性を有するが、所期の方向に交換結合磁界
を発生するためには、２００℃以上の磁界中熱処理を必
要とする。この磁界中熱処理によりフリー磁性層の磁気
異方性が影響され、電気抵抗−磁界曲線（以下、Ｒ−Ｈ
曲線という）にヒステリシスが生じ、磁界測定時にノイ
ズが発生するという欠点がある。
度が３００℃以上の反強磁性層では、ＭＲセンサとして
十分の熱安定性を有するが、所期の方向に交換結合磁界
を発生するためには、２００℃以上の磁界中熱処理を必
要とする。この磁界中熱処理によりフリー磁性層の磁気
異方性が影響され、電気抵抗−磁界曲線（以下、Ｒ−Ｈ
曲線という）にヒステリシスが生じ、磁界測定時にノイ
ズが発生するという欠点がある。
【００１４】本発明は、このような問題点を解決するべ
くなされたものであって、熱安定性が高く、磁界測定時
におけるノイズの小さいＭＲセンサおよびその製造方
法、ならびに磁気記録システムを提供することにある。
くなされたものであって、熱安定性が高く、磁界測定時
におけるノイズの小さいＭＲセンサおよびその製造方
法、ならびに磁気記録システムを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】第１の反強磁性層もしく
はバイアス強磁性層，界面制御層，フリー磁性層，非磁
性層，固定磁性層，第２の反強磁性層が順次積層され、
界面制御層を介した第１の反強磁性層の交換結合磁界に
よりフリー磁性層の磁気異方性がトラック幅方向に向
き、第２の反強磁性層の交換結合磁界により固定磁性層
の磁気異方性がＭＲ高さ方向に向く。
はバイアス強磁性層，界面制御層，フリー磁性層，非磁
性層，固定磁性層，第２の反強磁性層が順次積層され、
界面制御層を介した第１の反強磁性層の交換結合磁界に
よりフリー磁性層の磁気異方性がトラック幅方向に向
き、第２の反強磁性層の交換結合磁界により固定磁性層
の磁気異方性がＭＲ高さ方向に向く。
【００１６】ここで、第１の反強磁性層が交換結合磁界
の発生する上限の温度（ブロッキング温度）をＴB1、第
２の反強磁性層のブロッキング温度をＴB2とすると、Ｔ
B1＞１５０℃，ＴB2−ＴB1＞５０℃であり、また、第１
の反強磁性層もしくはバイアス強磁性層の発生する交換
結合磁界をＨex1 、第２の反強磁性層の発生する交換結
合磁界をＨex2 とすると、Ｈex1 ＞１０エルステッド
（以下、Ｏｅと記す），Ｈex2 ＞２００Ｏｅである。
の発生する上限の温度（ブロッキング温度）をＴB1、第
２の反強磁性層のブロッキング温度をＴB2とすると、Ｔ
B1＞１５０℃，ＴB2−ＴB1＞５０℃であり、また、第１
の反強磁性層もしくはバイアス強磁性層の発生する交換
結合磁界をＨex1 、第２の反強磁性層の発生する交換結
合磁界をＨex2 とすると、Ｈex1 ＞１０エルステッド
（以下、Ｏｅと記す），Ｈex2 ＞２００Ｏｅである。
【００１７】また、この第１および第２の反強磁性層
が、α−Ｆｅ2 Ｏ3 （酸化鉄），ＮｉＯ（酸化ニッケ
ル），Ｆｅ−Ｍｎ（鉄−マンガン）合金，Ｎｉ−Ｍｎ
（ニッケルーマンガン）合金，Ｐｔ−Ｍｎ（白金−マン
ガン）合金，Ｉｒ−Ｍｎ（イリジウム−マンガン）合
金，Ｒｈ−Ｍｎ（ロジウム−マンガン）合金、Ｒｕ−Ｍ
ｎ（ルテニウム−マンガン）合金，Ｃｒ−Ａｌ（クロム
−アルミニウム）合金のいずれか１種類もしくは２種類
以上の合金、またはそれらの２層膜から構成される。
が、α−Ｆｅ2 Ｏ3 （酸化鉄），ＮｉＯ（酸化ニッケ
ル），Ｆｅ−Ｍｎ（鉄−マンガン）合金，Ｎｉ−Ｍｎ
（ニッケルーマンガン）合金，Ｐｔ−Ｍｎ（白金−マン
ガン）合金，Ｉｒ−Ｍｎ（イリジウム−マンガン）合
金，Ｒｈ−Ｍｎ（ロジウム−マンガン）合金、Ｒｕ−Ｍ
ｎ（ルテニウム−マンガン）合金，Ｃｒ−Ａｌ（クロム
−アルミニウム）合金のいずれか１種類もしくは２種類
以上の合金、またはそれらの２層膜から構成される。
【００１８】さらに、界面制御層が、非磁性金属である
Ａｌ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｙ，Ｚｒ，
Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｈｆ，Ｔａ，
Ｗ，Ｒｅ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐ
ｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ
もしくはその酸化物、またはその合金、さらには磁性金
属であるＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏの酸化物もしくはそれらの複
合酸化物から構成される。
Ａｌ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｙ，Ｚｒ，
Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｈｆ，Ｔａ，
Ｗ，Ｒｅ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐ
ｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ
もしくはその酸化物、またはその合金、さらには磁性金
属であるＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏの酸化物もしくはそれらの複
合酸化物から構成される。
【００１９】フリー磁性層と固定磁性層がＦｅ，Ｃｏ，
Ｎｉもしくはそれらの合金からなる群から選択された材
料からなる。また、これらの磁性層が非磁性層に隣接す
る境界面に薄いＣｏ膜もしくはＣｏ−Ｆｅ膜を含んでも
よく、さらに、この非磁性層は、金，銀，銅もしくは
金，銀，銅の合金からなる群から選択された材料を含ん
でもよい。
Ｎｉもしくはそれらの合金からなる群から選択された材
料からなる。また、これらの磁性層が非磁性層に隣接す
る境界面に薄いＣｏ膜もしくはＣｏ−Ｆｅ膜を含んでも
よく、さらに、この非磁性層は、金，銀，銅もしくは
金，銀，銅の合金からなる群から選択された材料を含ん
でもよい。
【００２０】そして、上記のＭＲセンサでは，磁界をト
ラック幅方向に印可し、第１の反強磁性層のブロッキン
グ温度ＴB1以上で熱処理する工程を含む作製プロセスを
用いる。
ラック幅方向に印可し、第１の反強磁性層のブロッキン
グ温度ＴB1以上で熱処理する工程を含む作製プロセスを
用いる。
【００２１】スピンバルブ方式のＭＲセンサでは、フリ
ー磁性層の磁気異方性は、外部磁界方向と直交したトラ
ック幅方向（図２に示すＹ方向）を向き、かつ固定磁性
層の磁気異方性方向は、Ｙ方向と垂直をなすＭＲ高さ方
向（図２に示すＺ方向）を向くことが、高出力で低ノイ
ズを実現するために重要である。また、磁気抵抗効果セ
ンサのノイズは、外部磁界により磁化方向を変化させる
フリー磁性層の磁気異方性方向と相関がある。
ー磁性層の磁気異方性は、外部磁界方向と直交したトラ
ック幅方向（図２に示すＹ方向）を向き、かつ固定磁性
層の磁気異方性方向は、Ｙ方向と垂直をなすＭＲ高さ方
向（図２に示すＺ方向）を向くことが、高出力で低ノイ
ズを実現するために重要である。また、磁気抵抗効果セ
ンサのノイズは、外部磁界により磁化方向を変化させる
フリー磁性層の磁気異方性方向と相関がある。
【００２２】次に、磁気異方性方向がＭＲ高さ方向の場
合は、磁気異方性方向と外部磁界方向とは平行であり、
磁化方向の動きはヒステリシスを発生する磁区移動モー
ドである。また、磁気異方性方向がトラック幅方向の場
合は、磁気異方性方向と外部磁界方向は直交し、磁化方
向の動きはヒステリシスを発生しない磁化回転モードで
ある。
合は、磁気異方性方向と外部磁界方向とは平行であり、
磁化方向の動きはヒステリシスを発生する磁区移動モー
ドである。また、磁気異方性方向がトラック幅方向の場
合は、磁気異方性方向と外部磁界方向は直交し、磁化方
向の動きはヒステリシスを発生しない磁化回転モードで
ある。
【００２３】フリー磁性層の磁気異方性は、成膜中の磁
界により誘起させる誘導磁気異方性である。この磁気異
方性は、所期の方向に固定層の交換結合磁界を発生する
ために必要な２００℃以上の磁界中熱処理を施すことに
より、容易に磁界方向に磁気異方性の方向を変化させ
る。
界により誘起させる誘導磁気異方性である。この磁気異
方性は、所期の方向に固定層の交換結合磁界を発生する
ために必要な２００℃以上の磁界中熱処理を施すことに
より、容易に磁界方向に磁気異方性の方向を変化させ
る。
【００２４】このため、スピンバルブ方式のＭＲセンサ
の製造工程で必須となる固定層の磁界中熱処理により、
磁気異方性方向は必ずＭＲ高さ方向になり、ノイズ増加
の原因となる。また、固定層の磁気異方性方向を回転さ
せず所期の方向に向けたまま、フリー磁性層の磁気異方
性方向をそれと直交させるには、固定層の熱処理温度よ
りも５０℃以下の温度でフリー磁性層の磁気異方性を回
転させる必要がある。
の製造工程で必須となる固定層の磁界中熱処理により、
磁気異方性方向は必ずＭＲ高さ方向になり、ノイズ増加
の原因となる。また、固定層の磁気異方性方向を回転さ
せず所期の方向に向けたまま、フリー磁性層の磁気異方
性方向をそれと直交させるには、固定層の熱処理温度よ
りも５０℃以下の温度でフリー磁性層の磁気異方性を回
転させる必要がある。
【００２５】そして、反強磁性層もしくは保磁力の大き
な強磁性層をフリー磁性層に全面接触させることで、誘
導磁気異方性よりも大きな交換結合磁界をフリー磁性層
に作用させることができる。この交換結合磁界の大きさ
は磁界センサの感度を決めるものであり、その制御がき
わめて重要であるが、これは反強磁性層と強磁性層との
間に薄い非磁性金属からなる界面制御層を積層すること
により、交換結合磁界を容易に制御できる。
な強磁性層をフリー磁性層に全面接触させることで、誘
導磁気異方性よりも大きな交換結合磁界をフリー磁性層
に作用させることができる。この交換結合磁界の大きさ
は磁界センサの感度を決めるものであり、その制御がき
わめて重要であるが、これは反強磁性層と強磁性層との
間に薄い非磁性金属からなる界面制御層を積層すること
により、交換結合磁界を容易に制御できる。
【００２６】そこで本発明では、下から順に積層された
第１の反強磁性層，界面制御層，フリー磁性層，トンネ
ルバリア層，固定磁性層，第２の反強磁性層を有し、前
記フリー磁性層が前記界面制御層を介して全面で前記第
１の反強磁性層が密着しており、前記第１の反強磁性層
の交換結合磁界により前記フリー磁性層の磁気異方性が
トラック幅方向に向き、前記第２の反強磁性層の交換結
合磁界により、固定磁性層の磁気異方性がＭＲ高さ方向
に向くことを特徴とする。
第１の反強磁性層，界面制御層，フリー磁性層，トンネ
ルバリア層，固定磁性層，第２の反強磁性層を有し、前
記フリー磁性層が前記界面制御層を介して全面で前記第
１の反強磁性層が密着しており、前記第１の反強磁性層
の交換結合磁界により前記フリー磁性層の磁気異方性が
トラック幅方向に向き、前記第２の反強磁性層の交換結
合磁界により、固定磁性層の磁気異方性がＭＲ高さ方向
に向くことを特徴とする。
【００２７】また、界面制御層の膜厚ｔを、１ｎｍ≦ｔ
≦１０ｎｍの範囲にすることにより、交換結合磁界はＭ
Ｒセンサに適した値をとる。さらに、前記第１の反強磁
性層をバイアス強磁性層としても、交換結合磁界をフリ
ー磁性層に作用することができ、同様の効果を有する。
この場合、バイアス強磁性層の保磁力以上の磁界をトラ
ック幅方向に印可する工程により、フリー磁性層に作用
する磁気異方性はヒステリシスの少ないトラック幅方向
となる。
≦１０ｎｍの範囲にすることにより、交換結合磁界はＭ
Ｒセンサに適した値をとる。さらに、前記第１の反強磁
性層をバイアス強磁性層としても、交換結合磁界をフリ
ー磁性層に作用することができ、同様の効果を有する。
この場合、バイアス強磁性層の保磁力以上の磁界をトラ
ック幅方向に印可する工程により、フリー磁性層に作用
する磁気異方性はヒステリシスの少ないトラック幅方向
となる。
【００２８】このフリー磁性層のブロッキング温度ＴB1
を固定層の磁界中熱処理よりも５０℃低くすることによ
り、磁界をトラック幅方向に印可し、反強磁性層のブロ
ッキング温度ＴB1の直上で熱処理する工程固定層の異方
性方向を所期の方向に向けたまま、フリー磁性層の異方
性方向をそれと直交させることができる。
を固定層の磁界中熱処理よりも５０℃低くすることによ
り、磁界をトラック幅方向に印可し、反強磁性層のブロ
ッキング温度ＴB1の直上で熱処理する工程固定層の異方
性方向を所期の方向に向けたまま、フリー磁性層の異方
性方向をそれと直交させることができる。
【００２９】ＭＲセンサの代表的な応用例である磁気デ
ィスク装置では、動作温度が１００℃程度になるため、
動作の安定性を得るためには、ＴB1＞１５０℃となる必
要がある。また、この反強磁性層の発生する交換結合磁
界Ｈex1 は、フリー磁性層の誘導磁気異方性よりも十分
大きい必要があり、Ｈex1 ＞１０Ｏｅが望ましい。
ィスク装置では、動作温度が１００℃程度になるため、
動作の安定性を得るためには、ＴB1＞１５０℃となる必
要がある。また、この反強磁性層の発生する交換結合磁
界Ｈex1 は、フリー磁性層の誘導磁気異方性よりも十分
大きい必要があり、Ｈex1 ＞１０Ｏｅが望ましい。
【００３０】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。図１は、本発明の磁気抵抗効果（ＭＲ）
センサの一実施の形態を示す部分断面図である。このＭ
Ｒセンサに対する外部磁界はＸ方向である。
して説明する。図１は、本発明の磁気抵抗効果（ＭＲ）
センサの一実施の形態を示す部分断面図である。このＭ
Ｒセンサに対する外部磁界はＸ方向である。
【００３１】図１を参照すると、本発明のＭＲセンサ
は、基板１１上に下ギャップ層１２を積層する。続い
て、下地層１３の上に第１の反強磁性層１４，界面制御
層１５，フリー磁性層１６を積層し、さらに非磁性層１
７，固定磁性層１８，第２の反強磁性層１９を順次積層
してＭＲセンサを形成する。
は、基板１１上に下ギャップ層１２を積層する。続い
て、下地層１３の上に第１の反強磁性層１４，界面制御
層１５，フリー磁性層１６を積層し、さらに非磁性層１
７，固定磁性層１８，第２の反強磁性層１９を順次積層
してＭＲセンサを形成する。
【００３２】ＭＲセンサの上部に接して、所定の磁界検
知領域２１を開けた両側部分に電極層２０が形成されい
る。そして、この電極層２０は、電流源２２と検知手段
２３との間に回路パスを形成する。
知領域２１を開けた両側部分に電極層２０が形成されい
る。そして、この電極層２０は、電流源２２と検知手段
２３との間に回路パスを形成する。
【００３３】第１の反強磁性層１４および第２の反強磁
性層１９には、α−Ｆｅ2 Ｏ3 （酸化鉄），ＮｉＯ（酸
化ニッケル），Ｆｅ−Ｍｎ（鉄−マンガン）合金，Ｎｉ
−Ｍｎ（ニッケル−マンガン）合金，Ｐｔ−Ｍｎ（白金
−マンガン）合金，Ｉｒ−Ｍｎ（イリジウム−マンガ
ン）合金，Ｒｈ−Ｍｎ（ロジウム−マンガン）合金、Ｒ
ｕ−Ｍｎ（ルテニウム−マンガン）合金，Ｃｒ−Ａｌ
（クロム−アルミニウム）合金のいずれか、もしくは２
種類以上の合金、またはそれらの２層膜がそれぞれ適用
可能である。
性層１９には、α−Ｆｅ2 Ｏ3 （酸化鉄），ＮｉＯ（酸
化ニッケル），Ｆｅ−Ｍｎ（鉄−マンガン）合金，Ｎｉ
−Ｍｎ（ニッケル−マンガン）合金，Ｐｔ−Ｍｎ（白金
−マンガン）合金，Ｉｒ−Ｍｎ（イリジウム−マンガ
ン）合金，Ｒｈ−Ｍｎ（ロジウム−マンガン）合金、Ｒ
ｕ−Ｍｎ（ルテニウム−マンガン）合金，Ｃｒ−Ａｌ
（クロム−アルミニウム）合金のいずれか、もしくは２
種類以上の合金、またはそれらの２層膜がそれぞれ適用
可能である。
【００３４】また、界面制御層１５には、非磁性金属で
あるＡｌ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｙ，Ｚ
ｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｈｆ，Ｔ
ａ，Ｗ，Ｒｅ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｌａ，Ｃｅ，
Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅ
ｒもしくはそれらの酸化物またはそれらの合金、および
磁性金属であるＮｉ，Ｆｅ，Ｃｏの酸化物もしくはそれ
らの複合酸化物を用いることができる。
あるＡｌ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｙ，Ｚ
ｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｈｆ，Ｔ
ａ，Ｗ，Ｒｅ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｌａ，Ｃｅ，
Ｐｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅ
ｒもしくはそれらの酸化物またはそれらの合金、および
磁性金属であるＮｉ，Ｆｅ，Ｃｏの酸化物もしくはそれ
らの複合酸化物を用いることができる。
【００３５】さらに、フリー磁性層１６および固定磁性
層１８には、ＮｉＦｅ，ＮｉＦｅＣｏ，ＣｏＺｒ系材
料，ＦｅＣｏＢ，センダスト，窒化鉄系材料，ＦｅＣｏ
等を用いることができる。また、フリー磁性層１６，固
定磁性層１８と非磁性層１７に隣接する薄いＣｏ膜，Ｃ
ｏＦｅ膜を含むことも可能である。さらに、非磁性層１
７としては、金，銀，銅、および金，銀，銅の合金を用
いることができる。
層１８には、ＮｉＦｅ，ＮｉＦｅＣｏ，ＣｏＺｒ系材
料，ＦｅＣｏＢ，センダスト，窒化鉄系材料，ＦｅＣｏ
等を用いることができる。また、フリー磁性層１６，固
定磁性層１８と非磁性層１７に隣接する薄いＣｏ膜，Ｃ
ｏＦｅ膜を含むことも可能である。さらに、非磁性層１
７としては、金，銀，銅、および金，銀，銅の合金を用
いることができる。
【００３６】このようにして作製されたＭＲセンサは、
一般に磁気記録システムに用いられるが、この磁気記録
システムは、データを記録するための複数のトラックを
有する磁気記録媒体と、トラック上を横切った際にこの
トラックに記録された磁気データから発生する磁界に応
じた磁気抵抗を検出する検出手段を含む磁気変換器と、
この磁気変換器に結合され磁気変換器を磁気記録媒体の
選択されたトラックへ移動させるアクチュエータ手段と
を含み、磁気記録媒体と磁気変換器とが相対運動中に近
接した間隔に維持されるように構成されており、本発明
のＭＲセンサは前記磁気検出器の検出手段として用いる
ことができる。
一般に磁気記録システムに用いられるが、この磁気記録
システムは、データを記録するための複数のトラックを
有する磁気記録媒体と、トラック上を横切った際にこの
トラックに記録された磁気データから発生する磁界に応
じた磁気抵抗を検出する検出手段を含む磁気変換器と、
この磁気変換器に結合され磁気変換器を磁気記録媒体の
選択されたトラックへ移動させるアクチュエータ手段と
を含み、磁気記録媒体と磁気変換器とが相対運動中に近
接した間隔に維持されるように構成されており、本発明
のＭＲセンサは前記磁気検出器の検出手段として用いる
ことができる。
【００３７】
【実施例】次に、本発明のＭＲセンサの具体的な実施例
について図面を参照して説明する。図３は、第１の反強
磁性層層としてＮｉＯを３０ｎｍ、界面制御層としてＣ
ｕを１ｎｍ用いたスピンバルブ方式によるＭＲ素子のＲ
−Ｈ曲線である。この場合の構成は、ＮｉＯ（３０ｎ
ｍ）／Ｃｕ（１ｎｍ）／ＮｉＦｅ（８ｎｍ）／Ｃｕ
（２．５ｎｍ）／ＣｏＦｅ（３ｎｍ）／ＮｉＭｎ（３０
ｎｍ）ある。ここで、カッコ内の数値はそれぞれ膜厚を
示す。
について図面を参照して説明する。図３は、第１の反強
磁性層層としてＮｉＯを３０ｎｍ、界面制御層としてＣ
ｕを１ｎｍ用いたスピンバルブ方式によるＭＲ素子のＲ
−Ｈ曲線である。この場合の構成は、ＮｉＯ（３０ｎ
ｍ）／Ｃｕ（１ｎｍ）／ＮｉＦｅ（８ｎｍ）／Ｃｕ
（２．５ｎｍ）／ＣｏＦｅ（３ｎｍ）／ＮｉＭｎ（３０
ｎｍ）ある。ここで、カッコ内の数値はそれぞれ膜厚を
示す。
【００３８】そして、ＮｉＯの成膜には、焼結体ターゲ
ットを用いたＲＦスパッタ法を用いた。スパッタガスは
Ａｒとし、ガス圧は０．３Ｐａ、投入パワーは２００Ｗ
で行った。また、Ｃｕ，ＮｉＦｅ，ＣｏＦｅの成膜は、
ＤＣマグネトロンスパッタ法で行った。スパッタガスは
Ａｒとし、ガス圧は０．３Ｐａ、投入パワーは、Ｃｕは
７Ｗ，ＮｉＦｅとＣｏＦｅは３５Ｗで行った。さらに、
ＮｉＭｎの成膜には、合金ターゲットを用いたＲＦスパ
ッタ法を用いた。スパッタガスはＡｒとし、ガス圧は
０．３Ｐａ，投入パワーは１００Ｗで行った。
ットを用いたＲＦスパッタ法を用いた。スパッタガスは
Ａｒとし、ガス圧は０．３Ｐａ、投入パワーは２００Ｗ
で行った。また、Ｃｕ，ＮｉＦｅ，ＣｏＦｅの成膜は、
ＤＣマグネトロンスパッタ法で行った。スパッタガスは
Ａｒとし、ガス圧は０．３Ｐａ、投入パワーは、Ｃｕは
７Ｗ，ＮｉＦｅとＣｏＦｅは３５Ｗで行った。さらに、
ＮｉＭｎの成膜には、合金ターゲットを用いたＲＦスパ
ッタ法を用いた。スパッタガスはＡｒとし、ガス圧は
０．３Ｐａ，投入パワーは１００Ｗで行った。
【００３９】このようにして作製したスピンバルブ膜に
は２工程の磁界中熱処理を施した。まず、固定磁性層の
着磁工程として２７０℃，磁界はＭＲ高さ方向に３ｋＯ
ｅで５時間の磁界中熱処理を施した。次に、フリー磁性
層の着磁工程として２００℃，磁界はトラック幅方向に
５０Ｏｅで１分間の磁界中熱処理を施した。そして、熱
処理後に１μｍ×１μｍの形状に加工し、トラック幅方
向に金電極を形成した。
は２工程の磁界中熱処理を施した。まず、固定磁性層の
着磁工程として２７０℃，磁界はＭＲ高さ方向に３ｋＯ
ｅで５時間の磁界中熱処理を施した。次に、フリー磁性
層の着磁工程として２００℃，磁界はトラック幅方向に
５０Ｏｅで１分間の磁界中熱処理を施した。そして、熱
処理後に１μｍ×１μｍの形状に加工し、トラック幅方
向に金電極を形成した。
【００４０】このＭＲ素子は測定の結果、ヒステリシス
のない正常なＭＲ曲線が得られた。また、フリー磁性層
の着磁工程を行わない場合には、ヒステリシスが大きな
Ｒ−Ｈ曲線となり、ＭＲセンサとしての応用はできない
ことが判った。
のない正常なＭＲ曲線が得られた。また、フリー磁性層
の着磁工程を行わない場合には、ヒステリシスが大きな
Ｒ−Ｈ曲線となり、ＭＲセンサとしての応用はできない
ことが判った。
【００４１】次に、図４に、比較のために第１の反強磁
性層と界面制御層を用いない通常のスピンバルブ方式に
よるＭＲ素子のＲ−Ｈ曲線を示す。
性層と界面制御層を用いない通常のスピンバルブ方式に
よるＭＲ素子のＲ−Ｈ曲線を示す。
【００４２】このＭＲセンサは、第１の反強磁性層と界
面制御層を備えておらず、それ以外は上記の実施例と同
様の構成とし、同様の工程で作製した。この比較例を測
定したところ、図４に示すように、ヒステリシスが大き
なＲ−Ｈ曲線となり、ＭＲセンサとして応用できないこ
とが判った。
面制御層を備えておらず、それ以外は上記の実施例と同
様の構成とし、同様の工程で作製した。この比較例を測
定したところ、図４に示すように、ヒステリシスが大き
なＲ−Ｈ曲線となり、ＭＲセンサとして応用できないこ
とが判った。
【００４３】続いて、図５に、比較のために界面制御層
を用いない通常のスピンバルブ方式によるＭＲ素子のＲ
−Ｈ曲線を示す。
を用いない通常のスピンバルブ方式によるＭＲ素子のＲ
−Ｈ曲線を示す。
【００４４】このＭＲセンサは、界面制御層を備えてお
らず、それ以外は上記の実施例と同様の構成とし、同様
の工程で作製した。そして、この比較例の測定結果は、
図５に示すように、ヒステリシスがないＲ−Ｈ曲線が得
られた。しかし、この比較例は交換結合磁界が大きいた
めに磁界感度が小さく、ＭＲセンサとしての出力が小さ
いことが判った。
らず、それ以外は上記の実施例と同様の構成とし、同様
の工程で作製した。そして、この比較例の測定結果は、
図５に示すように、ヒステリシスがないＲ−Ｈ曲線が得
られた。しかし、この比較例は交換結合磁界が大きいた
めに磁界感度が小さく、ＭＲセンサとしての出力が小さ
いことが判った。
【００４５】次に、第１の反強磁性層層としてＦｅＭｎ
を膜厚１０ｎｍ、界面制御層としてＡｇを膜厚１ｎｍ用
いたスピンバルブ方式のＭＲ素子を作製した。このＭＲ
素子の構成は、ＦｅＭｎ（１０ｎｍ）／Ａｇ（１ｎｍ）
／ＮｉＦｅ（８ｎｍ）／Ｃｕ（２．５ｎｍ）／ＣｏＦｅ
（３ｎｍ）／ＮｉＭｎ（３０ｎｍ）ある。
を膜厚１０ｎｍ、界面制御層としてＡｇを膜厚１ｎｍ用
いたスピンバルブ方式のＭＲ素子を作製した。このＭＲ
素子の構成は、ＦｅＭｎ（１０ｎｍ）／Ａｇ（１ｎｍ）
／ＮｉＦｅ（８ｎｍ）／Ｃｕ（２．５ｎｍ）／ＣｏＦｅ
（３ｎｍ）／ＮｉＭｎ（３０ｎｍ）ある。
【００４６】ＦｅＭｎの成膜には、合金ターゲットを用
いたＲＦスパッタ法を用いた。スパッタガスはＡｒと
し、ガス圧は０．３Ｐａ，投入パワーは１００Ｗで行っ
た。フリー磁性層の着磁工程以外は同様である。フリー
磁性層の着磁工程として１５０℃で、磁界はトラック幅
方向に５０Ｏｅで１分間の磁界中熱処理を施した。そし
て、このＭＲ素子を測定した結果、ヒステリシスのない
正常なＲ−Ｈ曲線が得られた。
いたＲＦスパッタ法を用いた。スパッタガスはＡｒと
し、ガス圧は０．３Ｐａ，投入パワーは１００Ｗで行っ
た。フリー磁性層の着磁工程以外は同様である。フリー
磁性層の着磁工程として１５０℃で、磁界はトラック幅
方向に５０Ｏｅで１分間の磁界中熱処理を施した。そし
て、このＭＲ素子を測定した結果、ヒステリシスのない
正常なＲ−Ｈ曲線が得られた。
【００４７】次に、第１の反強磁性層としてα−Ｆｅ2
Ｏ3 を膜厚３０ｎｍ、界面制御層としてＰｂを膜厚２ｎ
ｍ用いたスピンバルブ方式のＭＲ素子を作製した。この
ＭＲ素子の構成は、α−Ｆｅ2 Ｏ3 （３０ｎｍ）／Ｐｂ
（２ｎｍ）／ＮｉＦｅ（８ｎｍ）／Ｃｕ（２．５ｎｍ）
／ＣｏＦｅ（３ｎｍ）／ＮｉＭｎ（３０ｎｍ）ある。
Ｏ3 を膜厚３０ｎｍ、界面制御層としてＰｂを膜厚２ｎ
ｍ用いたスピンバルブ方式のＭＲ素子を作製した。この
ＭＲ素子の構成は、α−Ｆｅ2 Ｏ3 （３０ｎｍ）／Ｐｂ
（２ｎｍ）／ＮｉＦｅ（８ｎｍ）／Ｃｕ（２．５ｎｍ）
／ＣｏＦｅ（３ｎｍ）／ＮｉＭｎ（３０ｎｍ）ある。
【００４８】α−Ｆｅ2 Ｏ3 の成膜には、焼結体ターゲ
ットを用いたＲＦスパッタ法を用いた。スパッタガスは
Ａｒとし、ガス圧は０．３Ｐａ，投入パワーは２００Ｗ
で行った。フリー磁性層の着磁工程以外は同様である。
フリー磁性層の着磁工程として１８０℃で、磁界はトラ
ック幅方向に５０Ｏｅで１分間の磁界中熱処理を施し
た。そして、このＭＲ素子を測定した結果、ヒステリシ
スのない正常なＲ−Ｈ曲線が得られた。
ットを用いたＲＦスパッタ法を用いた。スパッタガスは
Ａｒとし、ガス圧は０．３Ｐａ，投入パワーは２００Ｗ
で行った。フリー磁性層の着磁工程以外は同様である。
フリー磁性層の着磁工程として１８０℃で、磁界はトラ
ック幅方向に５０Ｏｅで１分間の磁界中熱処理を施し
た。そして、このＭＲ素子を測定した結果、ヒステリシ
スのない正常なＲ−Ｈ曲線が得られた。
【００４９】次に、第１の反強磁性層層としてＣｒ−Ａ
ｌを膜厚３０ｎｍ、界面制御層としてＣｒＯ2 を膜厚３
ｎｍ用いたスピンバルブ方式のＭＲ素子を作製した。こ
のＭＲ素子の構成はＣｒ−Ａｌ（３０ｎｍ）／ＣｒＯ2
（３ｎｍ）／ＮｉＦｅ（８ｎｍ）／Ｃｕ（２．５ｎｍ）
／ＣｏＦｅ（３ｎｍ）／ＮｉＭｎ（３０ｎｍ）ある。
ｌを膜厚３０ｎｍ、界面制御層としてＣｒＯ2 を膜厚３
ｎｍ用いたスピンバルブ方式のＭＲ素子を作製した。こ
のＭＲ素子の構成はＣｒ−Ａｌ（３０ｎｍ）／ＣｒＯ2
（３ｎｍ）／ＮｉＦｅ（８ｎｍ）／Ｃｕ（２．５ｎｍ）
／ＣｏＦｅ（３ｎｍ）／ＮｉＭｎ（３０ｎｍ）ある。
【００５０】Ｃｒ−Ａｌの成膜には、合金ターゲットを
用いたＲＦスパッタ法を用いた。スパッタガスはＡｒと
し、ガス圧は０．３Ｐａ，投入パワーは１００Ｗで行っ
た。フリー磁性層の着磁工程以外は同様である。フリー
磁性層の着磁工程として２２０℃で、磁界はトラック幅
方向に５０Ｏｅで１分間の磁界中熱処理を施した。そし
て、このＭＲ素子を測定した結果、ヒステリシスのない
正常なＲ−Ｈ曲線が得られた。
用いたＲＦスパッタ法を用いた。スパッタガスはＡｒと
し、ガス圧は０．３Ｐａ，投入パワーは１００Ｗで行っ
た。フリー磁性層の着磁工程以外は同様である。フリー
磁性層の着磁工程として２２０℃で、磁界はトラック幅
方向に５０Ｏｅで１分間の磁界中熱処理を施した。そし
て、このＭＲ素子を測定した結果、ヒステリシスのない
正常なＲ−Ｈ曲線が得られた。
【００５１】次に、バイアス強磁性層としてＣｏＰｔを
膜厚１０ｎｍ、界面制御層としてＣｏＯを膜厚２ｎｍ用
いたスピンバルブ方式のＭＲ素子を作製した。このＭＲ
素子の構成は、ＣｏＰｔ（１０ｎｍ）／ＣｏＯ（２ｎ
ｍ）／ＮｉＦｅ（８ｎｍ）／Ｃｕ（２．５ｎｍ）／Ｃｏ
Ｆｅ（３ｎｍ）／ＮｉＭｎ（３０ｎｍ）ある。
膜厚１０ｎｍ、界面制御層としてＣｏＯを膜厚２ｎｍ用
いたスピンバルブ方式のＭＲ素子を作製した。このＭＲ
素子の構成は、ＣｏＰｔ（１０ｎｍ）／ＣｏＯ（２ｎ
ｍ）／ＮｉＦｅ（８ｎｍ）／Ｃｕ（２．５ｎｍ）／Ｃｏ
Ｆｅ（３ｎｍ）／ＮｉＭｎ（３０ｎｍ）ある。
【００５２】ＣｏＰｔの成膜には、合金ターゲットを用
いたＤＣマグネトロンスパッタ法を用いた。この場合の
スパッタガスはＡｒとし、ガス圧は０．３Ｐａ，投入パ
ワーは１００Ｗで行った。フリー磁性層の着磁工程以外
は同様である。フリー磁性層の着磁工程として室温で、
磁界はトラック幅方向に５ｋＯｅで１分間着磁処理を行
った。そして、このＭＲ素子を測定した結果、ヒステリ
シスのない正常なＲ−Ｈ曲線が得られた。
いたＤＣマグネトロンスパッタ法を用いた。この場合の
スパッタガスはＡｒとし、ガス圧は０．３Ｐａ，投入パ
ワーは１００Ｗで行った。フリー磁性層の着磁工程以外
は同様である。フリー磁性層の着磁工程として室温で、
磁界はトラック幅方向に５ｋＯｅで１分間着磁処理を行
った。そして、このＭＲ素子を測定した結果、ヒステリ
シスのない正常なＲ−Ｈ曲線が得られた。
【００５３】次に、バイアス強磁性層層としてＣｏＣｒ
Ｐｔを膜厚１０ｎｍ、界面制御層としてＡｕを膜厚１ｎ
ｍ用いたスピンバルブ方式のＭＲ素子を作製した。この
ＭＲ素子の構成は、ＣｏＣｒＰｔ（１０ｎｍ）／Ａｕ
（２ｎｍ）／ＮｉＦｅ（８ｎｍ）／Ｃｕ（２．５ｎｍ）
／ＣｏＦｅ（３ｎｍ）／ＮｉＭｎ（３０ｎｍ）ある。
Ｐｔを膜厚１０ｎｍ、界面制御層としてＡｕを膜厚１ｎ
ｍ用いたスピンバルブ方式のＭＲ素子を作製した。この
ＭＲ素子の構成は、ＣｏＣｒＰｔ（１０ｎｍ）／Ａｕ
（２ｎｍ）／ＮｉＦｅ（８ｎｍ）／Ｃｕ（２．５ｎｍ）
／ＣｏＦｅ（３ｎｍ）／ＮｉＭｎ（３０ｎｍ）ある。
【００５４】ＣｏＣｒＰｔの成膜には、合金ターゲット
を用いたＤＣマグネトロンスパッタ法を用いた。この場
合のスパッタガスはＡｒとし、ガス圧は０．３Ｐａ，投
入パワーは１００Ｗで行った。フリー磁性層の着磁工程
以外は同様である。フリー磁性層の着磁工程として室温
で、磁界はトラック幅方向に３ｋＯｅで１分間着磁処理
を行った。そして、このＭＲ素子を測定した結果、ヒス
テリシスのない正常なＲ−Ｈ曲線が得られた。
を用いたＤＣマグネトロンスパッタ法を用いた。この場
合のスパッタガスはＡｒとし、ガス圧は０．３Ｐａ，投
入パワーは１００Ｗで行った。フリー磁性層の着磁工程
以外は同様である。フリー磁性層の着磁工程として室温
で、磁界はトラック幅方向に３ｋＯｅで１分間着磁処理
を行った。そして、このＭＲ素子を測定した結果、ヒス
テリシスのない正常なＲ−Ｈ曲線が得られた。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように本発明の製造方法を
適用することにより、熱安定性が高く、磁界測定時のノ
イズの小さく、再生出力の大きなＭＲセンサを実現で
き、また、これを用いた磁気記録システムを提供できる
という効果がある。
適用することにより、熱安定性が高く、磁界測定時のノ
イズの小さく、再生出力の大きなＭＲセンサを実現で
き、また、これを用いた磁気記録システムを提供できる
という効果がある。
【図１】本発明の磁気抵抗効果（ＭＲ）センサの一実施
の形態を示す部分断面図である。
の形態を示す部分断面図である。
【図２】従来のＭＲセンサの一例を示す部分断面図であ
る。
る。
【図３】本発明のＭＲセンサの磁気抵抗−磁界特性（Ｒ
−Ｈ曲線）を示す図である。
−Ｈ曲線）を示す図である。
【図４】比較例のＲ−Ｈ曲線を示す図である。
【図５】別の比較例のＲ−Ｈ曲線を示す図である。
１１，３１ 基板 １２，３２ 下ギャップ層 １３，３３ 下地層 １４ 第１の反強磁性層 １５ 界面制御層 １６，３４ フリー磁性層 １７，３５ 非磁性層 １８，３６ 固定磁性層 １９ 第２の反強磁性層 ２０ 電極層 ２１ 磁界検知領域 ２２ 電流源 ２３ 検知手段 ３７ 反強磁性層
Claims (16)
- 【請求項１】 第１の反強磁性層，界面制御層，フリー
磁性層，非磁性層，固定磁性層，第２の反強磁性層が順
次積層してなる多層膜を有し、前記界面制御層を介した
前記第１の反強磁性層の交換結合磁界により前記フリー
磁性層の磁気異方性が前記多層膜の膜面に平行方向（ト
ラック幅方向）に向き、かつ前記第２の反強磁性層の交
換結合磁界により前記固定磁性層の磁気異方性が前記多
層膜の厚さ（高さ）方向に向くことを特徴とする磁気抵
抗効果素子。 - 【請求項２】 請求項１記載の磁気抵抗効果素子におい
て、第１の反強磁性層をバイアス強磁性層に代えたこと
を特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項３】 第１の反強磁性層の交換結合磁界の発生
する上限の温度（ブロッキング温度）をＴB1、第２の反
強磁性層のブロッキング温度をＴB2とすると、 ＴB1＞１５０℃ ｜ＴB2−ＴB1｜＞ ５０℃ である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４】 第１の反強磁性層もしくはバイアス強磁
性層の発生する交換結合磁界をＨex1 、第２の反強磁性
層の発生する交換結合磁界をＨex2 とすると、 Ｈex1 ＞ １０エルステッド Ｈex2 ＞２００エルステッド であることを特徴とする請求項１または２記載の磁気抵
抗効果素子。 - 【請求項５】 第１の反強磁性層および第２の反強磁性
層が、α−Ｆｅ2 Ｏ3 （酸化鉄），ＮｉＯ（酸化ニッケ
ル），Ｆｅ−Ｍｎ（鉄−マンガン）合金，Ｎｉ−Ｍｎ
（ニッケルーマンガン）合金，Ｐｔ−Ｍｎ（白金−マン
ガン）合金，Ｉｒ−Ｍｎ（イリジウム−マンガン）合
金，Ｒｈ−Ｍｎ（ロジウム−マンガン）合金，Ｒｕ−Ｍ
ｎ（ルテニウム−マンガン）合金，Ｃｒ−Ａｌ（クロム
−アルミニウム）合金のいずれか１種類、もしくは２種
類以上の合金、またはそれらの２層膜から構成されるこ
とを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の磁
気抵抗効果素子。 - 【請求項６】 界面制御層が、非磁性金属であるＡｌ，
Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｙ，Ｚｒ，Ｎｂ，
Ｍｏ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒ
ｅ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｐｂ，Ｂｉ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎ
ｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒもしく
はその酸化物、またはそれらの合金から構成されること
を特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の磁気
抵抗効果素子。 - 【請求項７】 界面制御層が、磁性金属であるＦｅ，Ｎ
ｉ，Ｃｏの酸化物もしくはそれらの複合酸化物から構成
されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項
記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項８】 界面制御層の厚さをｔとするとき、 １ｎｍ≦ｔ≦１０ｎｍ であることを特徴とする請求項７記載の磁気抵抗効果素
子。 - 【請求項９】 フリー磁性層および固定磁性層が、Ｃ
ｏ，Ｆｅ，Ｎｉもしくはそれらの合金からなる群から選
択された材料からなることを特徴とする請求項１から４
のいずれか１項記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項１０】 フリー磁性層および固定磁性層が、非
磁性層に隣接する境界面に、Ｃｏ膜もしくはＣｏ−Ｆｅ
膜を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１
項記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項１１】 請求項１から１０のいずれか１項記載
の磁気抵抗効果素子を用いた磁気抵抗効果センサであっ
て、基板上に順次積層されたパターン化されたシールド
層，下ギャップ，前記磁気抵抗効果素子と、この磁気抵
抗効果素子の上部に１部重なるように積層された電極層
と、さらにその上に順次積層された上ギャップ層，上シ
ールド層とを備えてなることを特徴とする磁気抵抗効果
センサ。 - 【請求項１２】 電極層が、磁気抵抗効果素子の端部に
接するように形成されていることを特徴とする請求項１
１記載のシールド型磁気抵抗効果センサ。 - 【請求項１３】 電極層が、磁気抵抗効果素子の上部に
接して所定の幅（トラック幅）を開けた両側部分に形成
されていることを特徴とする請求項１１記載の磁気抵抗
効果センサ。 - 【請求項１４】 請求項１，３から１０のいずれか１項
記載の磁気抵抗効果素子の製造方法であって、トラック
幅方向に磁界を印可しながら第１の反強磁性層のブロッ
キング温度ＴB1以上で熱処理する工程を含むことを特徴
とする磁気抵抗効果センサの製造方法。 - 【請求項１５】 請求項２，４から１０のいずれか１項
記載の磁気抵抗効果素子の製造方法であって、トラック
幅方向にバイアス強磁性層の保磁力以上の磁界を印可す
る工程を含むことを特徴とする磁気抵抗効果センサの製
造方法。 - 【請求項１６】 データを記録するための複数のトラッ
クを有する磁気記録媒体と、前記トラック上を横切った
際にこのトラックに記録された磁気データから発生する
磁界に応じた磁気抵抗を検出する検出手段を含む磁気変
換器と、この磁気変換器に結合され前記磁気変換器を前
記磁気記録媒体の選択されたトラックへ移動させるアク
チュエータ手段とを備え、前記磁気記録媒体と前記磁気
変換器とが相対運動中に近接した間隔に維持される磁気
記録システムにおいて、前記検出手段が、請求項１１か
ら１３のいずれか１項記載の磁気抵抗効果センサである
ことを特徴とする磁気記録システム。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10097323A JPH11296823A (ja) | 1998-04-09 | 1998-04-09 | 磁気抵抗効果素子およびその製造方法、ならびに磁気抵抗効果センサ，磁気記録システム |
| US09/289,190 US6301088B1 (en) | 1998-04-09 | 1999-04-09 | Magnetoresistance effect device and method of forming the same as well as magnetoresistance effect sensor and magnetic recording system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10097323A JPH11296823A (ja) | 1998-04-09 | 1998-04-09 | 磁気抵抗効果素子およびその製造方法、ならびに磁気抵抗効果センサ，磁気記録システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11296823A true JPH11296823A (ja) | 1999-10-29 |
Family
ID=14189285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10097323A Pending JPH11296823A (ja) | 1998-04-09 | 1998-04-09 | 磁気抵抗効果素子およびその製造方法、ならびに磁気抵抗効果センサ，磁気記録システム |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6301088B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11296823A (ja) |
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