JP2000090418A - 磁気抵抗効果素子および磁気記録装置 - Google Patents
磁気抵抗効果素子および磁気記録装置Info
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- Magnetic Heads (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 デュアルスピンバルブ構造の磁気抵抗効果素
子において、静電放電により、磁化固着層の磁化が反転
して出力が得られなくなる問題を解決するとともに、素
子内部において磁化自由層に生じるバイアス磁界を打ち
消して、磁界と出力の関係において非対称が生じたり、
出力が飽和したりする問題を解決する方法を提供する。 【解決手段】 磁化固着層に対し、反平行結合層を介し
て反強磁性的に結合する磁化調整層を設け、磁化調整層
と磁化固着層の飽和磁化と厚さの積の値を調整する。
子において、静電放電により、磁化固着層の磁化が反転
して出力が得られなくなる問題を解決するとともに、素
子内部において磁化自由層に生じるバイアス磁界を打ち
消して、磁界と出力の関係において非対称が生じたり、
出力が飽和したりする問題を解決する方法を提供する。 【解決手段】 磁化固着層に対し、反平行結合層を介し
て反強磁性的に結合する磁化調整層を設け、磁化調整層
と磁化固着層の飽和磁化と厚さの積の値を調整する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はデュアルスピンバル
ブ膜を有する磁気抵抗効果素子、およびデュアルスピン
バルブ膜を有する磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッド
を具備した磁気記録装置に関する。
ブ膜を有する磁気抵抗効果素子、およびデュアルスピン
バルブ膜を有する磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッド
を具備した磁気記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気記録媒体に記録された情報の読み出
しは、従来、コイルが巻線され磁気ギャップを有する磁
気コアで構成される再生用磁気ヘッドを記録媒体に対し
相対的に移動させ、そのときに磁気ギャップを通じて磁
界を感知しコイルに誘起される電圧を検出する方法によ
って行われてきた。これに対し、磁気記録の高密度化に
伴い、ＮｉＦｅ合金膜などの磁気抵抗効果（ＭＲ効果）
を利用した磁気ヘッド（ＭＲヘッド）が、磁気記録媒体
の記録情報をより高感度に読み出すことができるため、
現在では広く用いられるようになった。
しは、従来、コイルが巻線され磁気ギャップを有する磁
気コアで構成される再生用磁気ヘッドを記録媒体に対し
相対的に移動させ、そのときに磁気ギャップを通じて磁
界を感知しコイルに誘起される電圧を検出する方法によ
って行われてきた。これに対し、磁気記録の高密度化に
伴い、ＮｉＦｅ合金膜などの磁気抵抗効果（ＭＲ効果）
を利用した磁気ヘッド（ＭＲヘッド）が、磁気記録媒体
の記録情報をより高感度に読み出すことができるため、
現在では広く用いられるようになった。
【０００３】最近においては、磁気記録を一段と高密度
化するために、上記ＭＲヘッドよりもさらに高感度の巨
大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を応用した高感度な磁気抵抗
効果素子、即ちＧＭＲ素子の開発が行われている。ＧＭ
Ｒ素子の中でも有望視されているのがスピンバルブ構造
と呼ばれる構造であって、これは２枚の金属強磁性層の
間に非磁性金属層をはさんだものである。この構造で一
方の磁性層（磁化固着層）の磁化をバイアス磁界などに
よって固定しておき、もう一方の磁性層（磁化自由層）
の磁化が記録媒体からの磁界によってその向きが磁化を
固定した層に対して相対的に変化したときに、抵抗値の
大きな変化として記録媒体磁界の情報を得ることができ
る。
化するために、上記ＭＲヘッドよりもさらに高感度の巨
大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を応用した高感度な磁気抵抗
効果素子、即ちＧＭＲ素子の開発が行われている。ＧＭ
Ｒ素子の中でも有望視されているのがスピンバルブ構造
と呼ばれる構造であって、これは２枚の金属強磁性層の
間に非磁性金属層をはさんだものである。この構造で一
方の磁性層（磁化固着層）の磁化をバイアス磁界などに
よって固定しておき、もう一方の磁性層（磁化自由層）
の磁化が記録媒体からの磁界によってその向きが磁化を
固定した層に対して相対的に変化したときに、抵抗値の
大きな変化として記録媒体磁界の情報を得ることができ
る。
【０００４】このスピンバルブ構造によってより高出力
を得るために、様々な構造が提案されいる。その一つが
デュアルスピンバルブと呼ばれる構造であって、この構
造は磁化が同一方向に固着された２枚の磁化固着層の間
に非磁性金属層を介して磁化自由層を配置したものであ
る。このデュアルスピンバルブ構造によれば、従来の単
一の磁化固着層を有するスピンバルブ膜に比べて、出力
が大きくとれる利点があった。
を得るために、様々な構造が提案されいる。その一つが
デュアルスピンバルブと呼ばれる構造であって、この構
造は磁化が同一方向に固着された２枚の磁化固着層の間
に非磁性金属層を介して磁化自由層を配置したものであ
る。このデュアルスピンバルブ構造によれば、従来の単
一の磁化固着層を有するスピンバルブ膜に比べて、出力
が大きくとれる利点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のスピン
バルブ構造は、出力が大きく得られる反面で、静電放電
（ＥＳＤ）によって磁化固着層の反転が生じて出力が得
られなくなることがあり、しかもこれを修正して再び出
力が得られるようにすることが困難であるという問題が
あった。またスピンバルブの内部で大きなバイアス磁界
が存在するために、素子のバイアスポイントの設定に困
難があった。
バルブ構造は、出力が大きく得られる反面で、静電放電
（ＥＳＤ）によって磁化固着層の反転が生じて出力が得
られなくなることがあり、しかもこれを修正して再び出
力が得られるようにすることが困難であるという問題が
あった。またスピンバルブの内部で大きなバイアス磁界
が存在するために、素子のバイアスポイントの設定に困
難があった。
【０００６】即ち、従来のスピンバルブ素子においては
静電放電（ＥＳＤ）によって磁化固着層の反転が生じる
ことがあり、磁化固着層の反転を修正するために、素子
に電流を流してその電流磁界を磁化固着層に加える回路
が提案されている。しかし、従来のデュアルスピンバル
ブ構造の場合には、素子に電流を流してその電流磁界を
磁化固着層に加えると、２枚の磁化固着層には互いに逆
向きの磁界が加わり、このため２枚の磁化固着層は互い
に逆向きに固定されることになる。ところが、デュアル
スピンバルブ構造においては、磁化固着層の磁化が同一
の方向を向いていないと、磁気抵抗変化による出力が得
られない。このため従来のスピンバルブ素子に用いられ
る磁化固着層反転の修正方法が従来のデュアルスピンバ
ルブ構造の場合には適用できないという問題があった。
静電放電（ＥＳＤ）によって磁化固着層の反転が生じる
ことがあり、磁化固着層の反転を修正するために、素子
に電流を流してその電流磁界を磁化固着層に加える回路
が提案されている。しかし、従来のデュアルスピンバル
ブ構造の場合には、素子に電流を流してその電流磁界を
磁化固着層に加えると、２枚の磁化固着層には互いに逆
向きの磁界が加わり、このため２枚の磁化固着層は互い
に逆向きに固定されることになる。ところが、デュアル
スピンバルブ構造においては、磁化固着層の磁化が同一
の方向を向いていないと、磁気抵抗変化による出力が得
られない。このため従来のスピンバルブ素子に用いられ
る磁化固着層反転の修正方法が従来のデュアルスピンバ
ルブ構造の場合には適用できないという問題があった。
【０００７】他方でデュアルスピンバルブ構造において
は、出力が大きく得られるように磁化固着層を設定する
と、磁化固着層から磁化自由層に大きなバイアス磁界を
生じるために、磁界を読み取る際のプラス成分とマイナ
ス成分を同等に読み出せるようにすることが困難であっ
た。これは磁化固着層が２枚存在するために、出力が大
となるように設計を行おうとすると、２枚の磁化固着層
の飽和磁化Ｍs と厚さｔとの積Ｍs ｔの合計値が大きく
なり、その結果として磁化自由層のバイアス磁界が大き
くなるためである。そして２枚の磁化固着層のＭs ｔの
合計値が磁化自由層のＭs ｔよりも大きくなると磁化自
由層と磁化固着層の磁化が静磁気的な結合によって完全
に反平行をなしてしまう。この場合、磁界のプラス方向
あるいはマイナス方向の一方で、磁界が変化しても全く
出力の変化が得られないということが起こってしまう。
は、出力が大きく得られるように磁化固着層を設定する
と、磁化固着層から磁化自由層に大きなバイアス磁界を
生じるために、磁界を読み取る際のプラス成分とマイナ
ス成分を同等に読み出せるようにすることが困難であっ
た。これは磁化固着層が２枚存在するために、出力が大
となるように設計を行おうとすると、２枚の磁化固着層
の飽和磁化Ｍs と厚さｔとの積Ｍs ｔの合計値が大きく
なり、その結果として磁化自由層のバイアス磁界が大き
くなるためである。そして２枚の磁化固着層のＭs ｔの
合計値が磁化自由層のＭs ｔよりも大きくなると磁化自
由層と磁化固着層の磁化が静磁気的な結合によって完全
に反平行をなしてしまう。この場合、磁界のプラス方向
あるいはマイナス方向の一方で、磁界が変化しても全く
出力の変化が得られないということが起こってしまう。
【０００８】本発明はこのようなデュアルスピンバルブ
素子の問題点を解決すべくなされたもので、ＥＳＤが生
じても磁化固着層の磁化反転の発生することがない、あ
るいは発生の可能性がきわめて小さいデュアルスピンバ
ルブ素子で構成された磁気抵抗効果素子を提供するもの
である。
素子の問題点を解決すべくなされたもので、ＥＳＤが生
じても磁化固着層の磁化反転の発生することがない、あ
るいは発生の可能性がきわめて小さいデュアルスピンバ
ルブ素子で構成された磁気抵抗効果素子を提供するもの
である。
【０００９】また本発明はデュアルスピンバルブ素子に
ＥＳＤによる磁化固着層反転が生じた場合に素子に電流
を流すことによって磁化固着層の磁化反転を修正するこ
とが可能な磁気抵抗効果素子を提供し、またこの磁気抵
抗効果素子を具備し、磁化反転を修正する回路を有する
磁気記録装置を提供するものである。
ＥＳＤによる磁化固着層反転が生じた場合に素子に電流
を流すことによって磁化固着層の磁化反転を修正するこ
とが可能な磁気抵抗効果素子を提供し、またこの磁気抵
抗効果素子を具備し、磁化反転を修正する回路を有する
磁気記録装置を提供するものである。
【００１０】さらに本発明はＥＳＤに関して良好な上記
の性質を有するとともに、デュアルスピンバルブ素子の
内部で生じるバイアス磁界を相殺することによって、正
負の磁界に対して出力の対称性が良好な磁気抵抗効果素
子を提供するものである。
の性質を有するとともに、デュアルスピンバルブ素子の
内部で生じるバイアス磁界を相殺することによって、正
負の磁界に対して出力の対称性が良好な磁気抵抗効果素
子を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明における第１の発
明の磁気抵抗効果素子は、強磁性を有する第１の磁化非
固着層、磁化自由層および第２の磁化固着層がこの順序
でそれぞれ非磁性の第１および第２のスペーサ層によっ
て分離されて積層されており、前記第１および第２の磁
化固着層は磁化の向きが同一方向に固着された層であ
り、前記磁化自由層は外部磁界に応じて磁化方向を変え
ることかできる層であるスピンバルブ膜を有する磁気抵
抗効果素子であって、前記第１の磁化固着層は前記第１
のスペーサ層と反対の側に反平行結合膜を介して反強磁
性結合した強磁性の第１の磁化調整層を備えており、前
記第２の磁化固着層は前記第２のスペーサ層と反対の側
に反平行結合膜を介して反強磁性結合した強磁性の第２
の磁化調整層を備えており、前記磁気抵抗効果素子に電
流を流して電流磁界を発生させた場合に、磁化調整層の
飽和磁化と厚さと電流磁界との積と、磁化固着層の飽和
磁化と厚さと電流磁界との積とが、前記第１の磁化固着
層と前記第１の磁化調整層との間でほぼ等しく、また前
記第２の磁化固着層と前記第２の磁化調整層の間でほぼ
等しくされていることを特徴とする記載の磁気抵抗効果
素子である。
明の磁気抵抗効果素子は、強磁性を有する第１の磁化非
固着層、磁化自由層および第２の磁化固着層がこの順序
でそれぞれ非磁性の第１および第２のスペーサ層によっ
て分離されて積層されており、前記第１および第２の磁
化固着層は磁化の向きが同一方向に固着された層であ
り、前記磁化自由層は外部磁界に応じて磁化方向を変え
ることかできる層であるスピンバルブ膜を有する磁気抵
抗効果素子であって、前記第１の磁化固着層は前記第１
のスペーサ層と反対の側に反平行結合膜を介して反強磁
性結合した強磁性の第１の磁化調整層を備えており、前
記第２の磁化固着層は前記第２のスペーサ層と反対の側
に反平行結合膜を介して反強磁性結合した強磁性の第２
の磁化調整層を備えており、前記磁気抵抗効果素子に電
流を流して電流磁界を発生させた場合に、磁化調整層の
飽和磁化と厚さと電流磁界との積と、磁化固着層の飽和
磁化と厚さと電流磁界との積とが、前記第１の磁化固着
層と前記第１の磁化調整層との間でほぼ等しく、また前
記第２の磁化固着層と前記第２の磁化調整層の間でほぼ
等しくされていることを特徴とする記載の磁気抵抗効果
素子である。
【００１２】ここに、ほぼ等しくされている、とは互い
に反強磁性結合する前記二組の磁化固着層と磁化調整層
のそれぞれにおける、磁化調整層の飽和磁化と厚さと電
流磁界との積を、磁化固着層の飽和磁化と厚さと電流磁
界との積で除した比が、ともに好ましくは０．８以上、
且つ１．２以下、より好ましくは０．９以上、且つ１．
１以下である。
に反強磁性結合する前記二組の磁化固着層と磁化調整層
のそれぞれにおける、磁化調整層の飽和磁化と厚さと電
流磁界との積を、磁化固着層の飽和磁化と厚さと電流磁
界との積で除した比が、ともに好ましくは０．８以上、
且つ１．２以下、より好ましくは０．９以上、且つ１．
１以下である。
【００１３】また本発明は上記スピンバルブ膜を有する
磁気抵抗効果素子であって、前記第１の磁化固着層が前
記第１のスペーサ層と反対の側に反平行結合膜を介して
反強磁性結合した強磁性の第１の磁化調整層を備えてお
り、前記第２の磁化固着層は前記第２のスペーサ層と反
対の側に反平行結合膜を介して反強磁性結合した強磁性
の第２の磁化調整層を備えており、磁化調整層の飽和磁
化と厚さとの積を磁化固着層の飽和磁化と厚さとの積で
除した値が、前記第１の磁化固着層と第１の磁化調整層
との間、および第２の磁化固着層と第２の磁化調整層と
の間において、ともに０．６以上、１．０未満にされて
いること特徴とする磁気抵抗効果素子である。
磁気抵抗効果素子であって、前記第１の磁化固着層が前
記第１のスペーサ層と反対の側に反平行結合膜を介して
反強磁性結合した強磁性の第１の磁化調整層を備えてお
り、前記第２の磁化固着層は前記第２のスペーサ層と反
対の側に反平行結合膜を介して反強磁性結合した強磁性
の第２の磁化調整層を備えており、磁化調整層の飽和磁
化と厚さとの積を磁化固着層の飽和磁化と厚さとの積で
除した値が、前記第１の磁化固着層と第１の磁化調整層
との間、および第２の磁化固着層と第２の磁化調整層と
の間において、ともに０．６以上、１．０未満にされて
いること特徴とする磁気抵抗効果素子である。
【００１４】さらに本発明は上記スピンバルブ膜を有す
る磁気抵抗効果素子であって、前記第１の磁化固着層と
前記第１のスペーサ層と前記磁化自由層と前記第２のス
ペーサ層と前記第２の磁化固着層と前記第２の磁化調整
層の６層の抵抗値によって前記第１のスペーサ層と前記
磁化自由層と前記第２のスペーサ層と前記第２の磁化固
着層の４層の抵抗値を除した値、および前記第２の磁化
調整層に隣接した前記第２の磁化固着層と前記第２のス
ペーサ層と前記磁化自由層と前記第１のスペーサ層と第
１の磁化固着層と第１の磁化調整層の６層の抵抗値によ
って、第２のスペーサ層と磁化自由層と第１のスペーサ
層と第１の磁化固着層の４層の抵抗値を除した値が、と
もに１．１よりも大きくされていることを特徴とする磁
気抵抗効果素子である。
る磁気抵抗効果素子であって、前記第１の磁化固着層と
前記第１のスペーサ層と前記磁化自由層と前記第２のス
ペーサ層と前記第２の磁化固着層と前記第２の磁化調整
層の６層の抵抗値によって前記第１のスペーサ層と前記
磁化自由層と前記第２のスペーサ層と前記第２の磁化固
着層の４層の抵抗値を除した値、および前記第２の磁化
調整層に隣接した前記第２の磁化固着層と前記第２のス
ペーサ層と前記磁化自由層と前記第１のスペーサ層と第
１の磁化固着層と第１の磁化調整層の６層の抵抗値によ
って、第２のスペーサ層と磁化自由層と第１のスペーサ
層と第１の磁化固着層の４層の抵抗値を除した値が、と
もに１．１よりも大きくされていることを特徴とする磁
気抵抗効果素子である。
【００１５】本発明の構成においては、磁化固着層と磁
化調整層にかかる電流磁界が、それぞれ適切な値になる
ように調整がなされている。着目する一層の磁化固着層
に実質的に電流磁界を発生させる層は、他の一層の磁化
固着層と、二層のスペーサ層と、磁化自由層の４層であ
る。これに対し、この磁化調整層と結合する磁化調整層
に実質的に電流磁界を発生させる層は、他の一層の磁化
調整層と、二層のスペーサ層と、磁化自由層と、磁化固
着層の６層である。このため、磁化調整層に印加される
電流磁界と磁化調整層に印加される電流磁界との比率
は、電流磁界の比率、即ち前者４層の抵抗値の逆数と後
者６層の抵抗値の逆数との比率に等しい。このとき前者
４層の後者６層に対する抵抗の比率が大きい方が磁化調
整層に係る磁界を相対的に大きくすることができ、従っ
て磁化調整層を薄くすることができ、シャント分流によ
る出力の低下を防ぐことができる。従ってこの比率が
１．１より大きい方が良い。
化調整層にかかる電流磁界が、それぞれ適切な値になる
ように調整がなされている。着目する一層の磁化固着層
に実質的に電流磁界を発生させる層は、他の一層の磁化
固着層と、二層のスペーサ層と、磁化自由層の４層であ
る。これに対し、この磁化調整層と結合する磁化調整層
に実質的に電流磁界を発生させる層は、他の一層の磁化
調整層と、二層のスペーサ層と、磁化自由層と、磁化固
着層の６層である。このため、磁化調整層に印加される
電流磁界と磁化調整層に印加される電流磁界との比率
は、電流磁界の比率、即ち前者４層の抵抗値の逆数と後
者６層の抵抗値の逆数との比率に等しい。このとき前者
４層の後者６層に対する抵抗の比率が大きい方が磁化調
整層に係る磁界を相対的に大きくすることができ、従っ
て磁化調整層を薄くすることができ、シャント分流によ
る出力の低下を防ぐことができる。従ってこの比率が
１．１より大きい方が良い。
【００１６】本発明において、ＥＳＤを起こさない構造
として、アモルファスアルミナ上に、 Ta/Au/Ir
Mn/CoFe/Ru/CoFe/Cu/CoFe/Cu/CoFe/ Ru/CoFe/IrMn/Taの
順に積層した構造が、出力の点でも、磁化自由層の磁気
特性の点でも好ましい。３〜８ｎｍのＴａ上に０．８か
ら２．２ｎｍのＡｕを形成することで、スピンバルブ膜
全体のｆｃｃ構造の（１１１）配向性を向上させること
ができる。これによって、ＣｏＦｅ磁化自由層の良好な
軟磁性特性が得られる。さらにＩｒＭｎも５〜１０ｎｍ
程度の膜厚で十分な交換バイアス磁界とブロッキング温
度が得られる。つまり、シャント分流による出力の損失
を最小にとどめることができる。そして磁化固着層およ
び磁化自由層は１．５〜３ｎｍ程度の膜厚のとき出力の
点で有利である。磁化調整層は、シャント分流による出
力の低減を防ぐためにできるだけ薄い方がよい。そして
ＥＳＤ反転しない構造として０．７〜１．２ｎｍ程度が
望ましい。さらにスペーサ層のＣｕ層は薄膜化した方が
出力が得られるが、強磁性結合磁界を抑えること、そし
てある程度の厚さがないと拡散に弱いことから１．５〜
２ｎｍ程度がよい。
として、アモルファスアルミナ上に、 Ta/Au/Ir
Mn/CoFe/Ru/CoFe/Cu/CoFe/Cu/CoFe/ Ru/CoFe/IrMn/Taの
順に積層した構造が、出力の点でも、磁化自由層の磁気
特性の点でも好ましい。３〜８ｎｍのＴａ上に０．８か
ら２．２ｎｍのＡｕを形成することで、スピンバルブ膜
全体のｆｃｃ構造の（１１１）配向性を向上させること
ができる。これによって、ＣｏＦｅ磁化自由層の良好な
軟磁性特性が得られる。さらにＩｒＭｎも５〜１０ｎｍ
程度の膜厚で十分な交換バイアス磁界とブロッキング温
度が得られる。つまり、シャント分流による出力の損失
を最小にとどめることができる。そして磁化固着層およ
び磁化自由層は１．５〜３ｎｍ程度の膜厚のとき出力の
点で有利である。磁化調整層は、シャント分流による出
力の低減を防ぐためにできるだけ薄い方がよい。そして
ＥＳＤ反転しない構造として０．７〜１．２ｎｍ程度が
望ましい。さらにスペーサ層のＣｕ層は薄膜化した方が
出力が得られるが、強磁性結合磁界を抑えること、そし
てある程度の厚さがないと拡散に弱いことから１．５〜
２ｎｍ程度がよい。
【００１７】本発明における第１の発明によれば、ＥＳ
Ｄなどにより素子に電流が流れて電流磁界が発生して
も、磁化固着層の磁化は磁化調整層によって安定化され
ているので反転を生じない。従ってＥＳＤによる磁化固
着層の反転について心配する必要がない。
Ｄなどにより素子に電流が流れて電流磁界が発生して
も、磁化固着層の磁化は磁化調整層によって安定化され
ているので反転を生じない。従ってＥＳＤによる磁化固
着層の反転について心配する必要がない。
【００１８】本発明における第２の発明の磁気抵抗効果
素子は、強磁性を有する第１の磁化非固着層、磁化自由
層および第２の磁化固着層がこの順序でそれぞれ非磁性
の前記第１および第２のスペーサ層によって分離されて
積層されており、前記第１および第２の磁化固着層は磁
化の向きが同一方向に固着された層であり、前記磁化自
由層は外部磁界に応じて磁化方向を変えることかできる
層であるスピンバルブ膜を有する磁気抵抗効果素子であ
って、前記第１の磁化固着層または前記第２の磁化固着
層のいずれか一方に、前記スペーサ層と反対の側に反平
行結合膜を介して反強磁性結合した強磁性の磁化調整層
を備え、前記磁気抵抗効果素子に電流を流して電流磁界
を発生させた際に、前記磁化調整層の飽和磁化と厚さと
電流磁界との積が、これと結合している前記磁化固着層
の飽和磁化と厚さと電流磁界との積よりも大きくされて
いることを特徴とする磁気抵抗効果素子である。
素子は、強磁性を有する第１の磁化非固着層、磁化自由
層および第２の磁化固着層がこの順序でそれぞれ非磁性
の前記第１および第２のスペーサ層によって分離されて
積層されており、前記第１および第２の磁化固着層は磁
化の向きが同一方向に固着された層であり、前記磁化自
由層は外部磁界に応じて磁化方向を変えることかできる
層であるスピンバルブ膜を有する磁気抵抗効果素子であ
って、前記第１の磁化固着層または前記第２の磁化固着
層のいずれか一方に、前記スペーサ層と反対の側に反平
行結合膜を介して反強磁性結合した強磁性の磁化調整層
を備え、前記磁気抵抗効果素子に電流を流して電流磁界
を発生させた際に、前記磁化調整層の飽和磁化と厚さと
電流磁界との積が、これと結合している前記磁化固着層
の飽和磁化と厚さと電流磁界との積よりも大きくされて
いることを特徴とする磁気抵抗効果素子である。
【００１９】また本発明は上記スピンバルブ膜を有する
磁気抵抗効果素子であって、前記第１の磁化固着層また
は前記第２の磁化固着層のいずれか一方に、前記スペー
サ層と反対の側に反平行結合膜を介して反強磁性結合し
た強磁性の磁化調整層を備え、前記磁化調整層の飽和磁
化と厚さとの積を、これと結合している前記磁化固着層
の飽和磁化と厚さとの積で除した値が０．６以上にされ
ていることを特徴とする磁気抵抗効果素子である。
磁気抵抗効果素子であって、前記第１の磁化固着層また
は前記第２の磁化固着層のいずれか一方に、前記スペー
サ層と反対の側に反平行結合膜を介して反強磁性結合し
た強磁性の磁化調整層を備え、前記磁化調整層の飽和磁
化と厚さとの積を、これと結合している前記磁化固着層
の飽和磁化と厚さとの積で除した値が０．６以上にされ
ていることを特徴とする磁気抵抗効果素子である。
【００２０】本発明における第３の発明の磁気抵抗効果
素子は、強磁性を有する第１の磁化非固着層、磁化自由
層および第２の磁化固着層がこの順序でそれぞれ非磁性
の前記第１および第２のスペーサ層によって分離されて
積層されており、前記磁化固着層は磁化の向きが同一方
向に固着された層であり、前記磁化自由層は外部磁界に
応じて磁化方向を変えることかできる層であるスピンバ
ルブ膜を有する磁気抵抗効果素子において、前記第１の
磁化固着層が前記第１のスペーサ層と反対の側に反平行
結合膜を介して反強磁性結合した強磁性の第１の磁化調
整層を備えており、前記第２の磁化固着層は前記第２の
スペーサ層と反対の側に反平行結合膜を介して反強磁性
結合した強磁性の第２の磁化調整層を備えており、前記
磁気抵抗効果素子に電流を流して電流磁界を発生させた
場合に、磁化調整層の飽和磁化と厚さと電流磁界との積
と、磁化固着層の飽和磁化と厚さと電流磁界との積と
が、前記第１の磁化固着層と前記第１の磁化調整層との
間、および前記第２の磁化固着層と前記第２の磁化調整
層との間の一方では磁化調整層よりも磁化固着層におい
て大きく、他方では磁化調整層よりも磁化調整層におい
て大きくされていることを特徴とする記載の磁気抵抗効
果素子である。
素子は、強磁性を有する第１の磁化非固着層、磁化自由
層および第２の磁化固着層がこの順序でそれぞれ非磁性
の前記第１および第２のスペーサ層によって分離されて
積層されており、前記磁化固着層は磁化の向きが同一方
向に固着された層であり、前記磁化自由層は外部磁界に
応じて磁化方向を変えることかできる層であるスピンバ
ルブ膜を有する磁気抵抗効果素子において、前記第１の
磁化固着層が前記第１のスペーサ層と反対の側に反平行
結合膜を介して反強磁性結合した強磁性の第１の磁化調
整層を備えており、前記第２の磁化固着層は前記第２の
スペーサ層と反対の側に反平行結合膜を介して反強磁性
結合した強磁性の第２の磁化調整層を備えており、前記
磁気抵抗効果素子に電流を流して電流磁界を発生させた
場合に、磁化調整層の飽和磁化と厚さと電流磁界との積
と、磁化固着層の飽和磁化と厚さと電流磁界との積と
が、前記第１の磁化固着層と前記第１の磁化調整層との
間、および前記第２の磁化固着層と前記第２の磁化調整
層との間の一方では磁化調整層よりも磁化固着層におい
て大きく、他方では磁化調整層よりも磁化調整層におい
て大きくされていることを特徴とする記載の磁気抵抗効
果素子である。
【００２１】また本発明は上記スピンバルブ膜を有する
磁気抵抗効果素子において、前記第１の磁化固着層が前
記第１のスペーサ層と反対の側に反平行結合膜を介して
反強磁性結合した強磁性の第１の磁化調整層を備えてお
り、前記第２の磁化固着層は前記第２のスペーサ層と反
対の側に反平行結合膜を介して反強磁性結合した強磁性
の第２の磁化調整層を備えており、磁化調整層の飽和磁
化と厚さとの積を磁化固着層の飽和磁化と厚さとの積で
除した値が、前記第１の磁化固着層と前記第１の磁化調
整層との間、および前記第２の磁化固着層と前記第２の
磁化調整層との間の一方では０．６以下、もう一方では
１以上にされていることを特徴とする請求項５記載の磁
気抵抗効果素子である。
磁気抵抗効果素子において、前記第１の磁化固着層が前
記第１のスペーサ層と反対の側に反平行結合膜を介して
反強磁性結合した強磁性の第１の磁化調整層を備えてお
り、前記第２の磁化固着層は前記第２のスペーサ層と反
対の側に反平行結合膜を介して反強磁性結合した強磁性
の第２の磁化調整層を備えており、磁化調整層の飽和磁
化と厚さとの積を磁化固着層の飽和磁化と厚さとの積で
除した値が、前記第１の磁化固着層と前記第１の磁化調
整層との間、および前記第２の磁化固着層と前記第２の
磁化調整層との間の一方では０．６以下、もう一方では
１以上にされていることを特徴とする請求項５記載の磁
気抵抗効果素子である。
【００２２】本発明における第２の発明または第３の発
明によれば、一方を磁化固着層の磁化方向を電流磁界の
方向とし、他方を磁化調整層の磁化方向を電流磁界の方
向とすることができるので、磁気抵抗効果素子に電流を
流した場合の電流磁界の向きが二つの磁化固着層で互い
に逆方向となることを利用して、二つの磁化固着層の方
向を同じ方向に揃えることができる。このため、ＥＳＤ
により、デュアルスピンバルブ膜の磁化固着層の反転が
発生しても、素子に電流を流すことによって、直ちに修
正ができる。
明によれば、一方を磁化固着層の磁化方向を電流磁界の
方向とし、他方を磁化調整層の磁化方向を電流磁界の方
向とすることができるので、磁気抵抗効果素子に電流を
流した場合の電流磁界の向きが二つの磁化固着層で互い
に逆方向となることを利用して、二つの磁化固着層の方
向を同じ方向に揃えることができる。このため、ＥＳＤ
により、デュアルスピンバルブ膜の磁化固着層の反転が
発生しても、素子に電流を流すことによって、直ちに修
正ができる。
【００２３】また本発明における第４の発明の磁気記録
装置は、上記の磁気抵抗効果素子を具備した磁気記録装
置において、前記磁気抵抗効果素子に電流を流して前記
第１層と前記第３層の磁化固着層の向きを同一方向に固
着する回路を具備していることを特徴とする磁気記録装
置である。
装置は、上記の磁気抵抗効果素子を具備した磁気記録装
置において、前記磁気抵抗効果素子に電流を流して前記
第１層と前記第３層の磁化固着層の向きを同一方向に固
着する回路を具備していることを特徴とする磁気記録装
置である。
【００２４】本発明における第４の発明の磁気記録装置
によれば、電流磁界により磁化固着層の磁化の反転を修
正できるデュアルスピンバルブ素子を有する磁気抵抗効
果素子と磁化固着層の磁化反転修正の電流回路とを具備
しているので、従来のスピンバルブ素子の場合と同様
に、磁化固着層の磁化の反転の修正をすることができ、
出力が大きいなどのデュアルスピンバルブ素子の利点を
磁気記録装置に生かすことができる。
によれば、電流磁界により磁化固着層の磁化の反転を修
正できるデュアルスピンバルブ素子を有する磁気抵抗効
果素子と磁化固着層の磁化反転修正の電流回路とを具備
しているので、従来のスピンバルブ素子の場合と同様
に、磁化固着層の磁化の反転の修正をすることができ、
出力が大きいなどのデュアルスピンバルブ素子の利点を
磁気記録装置に生かすことができる。
【００２５】本発明における第５の発明の磁気抵抗効果
素子は、上記のデュアルスピンバルブ素子を有する磁気
抵抗効果素子において、前記磁化自由層に加わる静磁的
バイアス磁界とスペーサ層を通じて磁化自由層に作用す
る相互作用磁界との和が打ち消し合うように前記磁化調
整層の飽和磁化と厚さとが選択されていることを特徴と
する磁気抵抗効果素子である。
素子は、上記のデュアルスピンバルブ素子を有する磁気
抵抗効果素子において、前記磁化自由層に加わる静磁的
バイアス磁界とスペーサ層を通じて磁化自由層に作用す
る相互作用磁界との和が打ち消し合うように前記磁化調
整層の飽和磁化と厚さとが選択されていることを特徴と
する磁気抵抗効果素子である。
【００２６】本発明においては磁化調整層の飽和磁化と
厚さとの積の合計値と、前記磁化調整層の飽和磁化と厚
さとの積の合計値との差を１ｎｍ・Ｔ以上５ｎｍ・Ｔ以
下にすることが好ましい。
厚さとの積の合計値と、前記磁化調整層の飽和磁化と厚
さとの積の合計値との差を１ｎｍ・Ｔ以上５ｎｍ・Ｔ以
下にすることが好ましい。
【００２７】本発明における第５の発明によれば、上記
磁気抵抗効果素子において、磁化自由層における磁化固
着層からの静磁的バイアス磁界を磁化調整層からの静磁
的バイアス磁界によって打ち消すことにより磁化自由層
の静磁的バイアス磁界を全体として小さくすることがで
きるだけでなく、これら静磁的バイアス磁界とスペーサ
層を介して磁化固着層から磁化自由層に作用する強磁性
交換相互作用磁界を含めて打ち消し合うようにすること
ができ、磁化自由層のバイアス磁界を全体として小さく
することができる。このため、スペーサ層が薄くなって
強磁性交換相互作用磁界が大きくなった場合でも、バイ
アス磁界を相殺することができ、磁気抵抗効果素子の出
力は正負の磁界に対して対称性を良好にすることができ
る。
磁気抵抗効果素子において、磁化自由層における磁化固
着層からの静磁的バイアス磁界を磁化調整層からの静磁
的バイアス磁界によって打ち消すことにより磁化自由層
の静磁的バイアス磁界を全体として小さくすることがで
きるだけでなく、これら静磁的バイアス磁界とスペーサ
層を介して磁化固着層から磁化自由層に作用する強磁性
交換相互作用磁界を含めて打ち消し合うようにすること
ができ、磁化自由層のバイアス磁界を全体として小さく
することができる。このため、スペーサ層が薄くなって
強磁性交換相互作用磁界が大きくなった場合でも、バイ
アス磁界を相殺することができ、磁気抵抗効果素子の出
力は正負の磁界に対して対称性を良好にすることができ
る。
【００２８】本発明の磁気抵抗効果素子においては、磁
化調整層と結合した交換バイアス層としてＩｒＭｎ、Ｐ
ｔＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ、ＲｈＭｎ、ＲｈＲｕＭｎ、Ｒｕ
Ｍｎ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎなどのＭｎ系反強磁性体を用
いることができる。
化調整層と結合した交換バイアス層としてＩｒＭｎ、Ｐ
ｔＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ、ＲｈＭｎ、ＲｈＲｕＭｎ、Ｒｕ
Ｍｎ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎなどのＭｎ系反強磁性体を用
いることができる。
【００２９】また本発明の磁気抵抗効果素子において
は、磁化固着層と磁化調整層の少なくとも１層を硬質磁
性材料で構成することができる。
は、磁化固着層と磁化調整層の少なくとも１層を硬質磁
性材料で構成することができる。
【００３０】本発明の磁気抵抗効果素子は、磁化自由層
の飽和磁化と厚さとの積を、４．５ｎｍ・Ｔ以下とした
場合に特にすぐれた特徴を発揮することができる。
の飽和磁化と厚さとの積を、４．５ｎｍ・Ｔ以下とした
場合に特にすぐれた特徴を発揮することができる。
【００３１】そして、これらの技術はＭＲＡＭ（Magnet
ic Randum Access Memory)にも適用できる技術である。
ic Randum Access Memory)にも適用できる技術である。
【００３２】 磁化自由層は１．５〜２ｎｍ厚のＣｏＦｅ合金膜 第１および第２のスペーサ層は１．５〜２ｎｍのＣｕ 第１および第２の磁化固着層は１．５〜２ｎｍ厚
【００３３】
【発明の実施の形態】（実施の形態１）図１は本発明の
磁気抵抗効果素子の一実施形態のスピンバルブ膜を示す
断面図である。図１において、１、２および３の強磁性
層が４および５の非磁性スペーサ層を介して形成されて
いる。ここに１および３の強磁性層は磁化方向の固着さ
れた磁化固着層であり、２の強磁性層が磁化方向が外部
磁界によって変化する磁化自由層である。磁化固着層
１、３にはそれぞれ強磁性の磁化調整層６、７が反平行
結合膜８、９を介して形成され、その磁化は磁化固着層
の磁化に対し反強磁性的に結合をしている。このため、
磁化固着層に磁界が加わった場合の固着磁化の安定性
は、磁化調整層のない場合に比べてはるかに安定にな
る。また強磁性の磁化調整層６、７の他方の側には、交
換バイアス膜１０、１１が結合している。この実施の形
態１の構成においては、スピンバルブ膜の各層は例えば
図３に示すような磁化方向に形成されている。図１、図
３における１，６の各層および３、７の各層のＭs ｔを
Ｍs ｔ(1) 、Ｍs ｔ(6) 、Ｍs ｔ(3) 、Ｍs ｔ(7) で表
わすと、１，６の各層および３、７の各層における磁化
調整層のＭs ｔを磁化自由層のＭs ｔで除した値、Ｍs
ｔ(6)/Ｍs ｔ(1) およびＭs ｔ(7)/（Ｍs ｔ(3) を共に
０．６以上、且つ１未満にすることにより、磁化自由層
のバイアス磁界をＨinを含めて打ち消すことが可能であ
るとともに、ＥＳＤが生じても磁化固着層の磁化反転を
起こさない構成としたものである。
磁気抵抗効果素子の一実施形態のスピンバルブ膜を示す
断面図である。図１において、１、２および３の強磁性
層が４および５の非磁性スペーサ層を介して形成されて
いる。ここに１および３の強磁性層は磁化方向の固着さ
れた磁化固着層であり、２の強磁性層が磁化方向が外部
磁界によって変化する磁化自由層である。磁化固着層
１、３にはそれぞれ強磁性の磁化調整層６、７が反平行
結合膜８、９を介して形成され、その磁化は磁化固着層
の磁化に対し反強磁性的に結合をしている。このため、
磁化固着層に磁界が加わった場合の固着磁化の安定性
は、磁化調整層のない場合に比べてはるかに安定にな
る。また強磁性の磁化調整層６、７の他方の側には、交
換バイアス膜１０、１１が結合している。この実施の形
態１の構成においては、スピンバルブ膜の各層は例えば
図３に示すような磁化方向に形成されている。図１、図
３における１，６の各層および３、７の各層のＭs ｔを
Ｍs ｔ(1) 、Ｍs ｔ(6) 、Ｍs ｔ(3) 、Ｍs ｔ(7) で表
わすと、１，６の各層および３、７の各層における磁化
調整層のＭs ｔを磁化自由層のＭs ｔで除した値、Ｍs
ｔ(6)/Ｍs ｔ(1) およびＭs ｔ(7)/（Ｍs ｔ(3) を共に
０．６以上、且つ１未満にすることにより、磁化自由層
のバイアス磁界をＨinを含めて打ち消すことが可能であ
るとともに、ＥＳＤが生じても磁化固着層の磁化反転を
起こさない構成としたものである。
【００３４】ＥＳＤが生じても磁化固着層の磁化反転を
起こさないためには、磁化固着層における電流磁界とＭ
s ｔのとの積が磁化調整層における電流磁界とＭs ｔの
との積に等ければよいと考えられる。スピンバルブにお
いて電流磁界はスピンバルブの外側ほど強いので、磁化
固着層に働く磁界よりも磁化調整層に働く磁界の方が強
いものと考えられる。そこで上下層とも磁化調整層のＭ
s ｔを磁化固着層のＭs ｔよりも小さくして、その比を
０．６以上１未満にすることにより、ＥＳＤによる反転
を生じないデュアルスピンバルブ膜を得ることができた
ものである。
起こさないためには、磁化固着層における電流磁界とＭ
s ｔのとの積が磁化調整層における電流磁界とＭs ｔの
との積に等ければよいと考えられる。スピンバルブにお
いて電流磁界はスピンバルブの外側ほど強いので、磁化
固着層に働く磁界よりも磁化調整層に働く磁界の方が強
いものと考えられる。そこで上下層とも磁化調整層のＭ
s ｔを磁化固着層のＭs ｔよりも小さくして、その比を
０．６以上１未満にすることにより、ＥＳＤによる反転
を生じないデュアルスピンバルブ膜を得ることができた
ものである。
【００３５】（実施の形態２）実施の形態２は、デュア
ルスピンバルブ膜の上下二層の磁化固着層のうち、片側
の磁気固着層のみに磁化調整層を設けたものである。図
２は、デュアルスピンバルブの上下二層の磁化固着層
１、３のうち、片側の磁気固着層３のみに磁化調整層７
が設け、スピンバルブ素子に電流を流して電流磁界を発
生させて上下二層の磁化固着層を同方向に揃えて固着す
ることと、磁化自由層２のバイアス磁界の打ち消しとが
できるようにしたものである。
ルスピンバルブ膜の上下二層の磁化固着層のうち、片側
の磁気固着層のみに磁化調整層を設けたものである。図
２は、デュアルスピンバルブの上下二層の磁化固着層
１、３のうち、片側の磁気固着層３のみに磁化調整層７
が設け、スピンバルブ素子に電流を流して電流磁界を発
生させて上下二層の磁化固着層を同方向に揃えて固着す
ることと、磁化自由層２のバイアス磁界の打ち消しとが
できるようにしたものである。
【００３６】この構成においては、磁化固着層３と磁化
調整層７における飽和磁化と厚さと電流磁界との積が、
磁化固着層３よりも磁化調整層７において大きくなるよ
うにすることにより、素子に電流を流したときの電流磁
界によって、磁化調整層７の磁化の方向を電流磁界の方
向に向けて磁化固着層３の磁化方向を電流磁界と逆の方
向に向けることができ、上下二層の磁化固着層を同じ方
向に向けることができるようにしたものである。従って
ＥＳＤによってスピンバルブ素子の磁化固着層の磁化が
反転した場合には、磁化調整層の磁化のために、スピン
バルブ素子に電流を流して電流磁界を発生させることに
よって上下二層の磁化固着層を同方向に揃えて再び固着
することが可能である。
調整層７における飽和磁化と厚さと電流磁界との積が、
磁化固着層３よりも磁化調整層７において大きくなるよ
うにすることにより、素子に電流を流したときの電流磁
界によって、磁化調整層７の磁化の方向を電流磁界の方
向に向けて磁化固着層３の磁化方向を電流磁界と逆の方
向に向けることができ、上下二層の磁化固着層を同じ方
向に向けることができるようにしたものである。従って
ＥＳＤによってスピンバルブ素子の磁化固着層の磁化が
反転した場合には、磁化調整層の磁化のために、スピン
バルブ素子に電流を流して電流磁界を発生させることに
よって上下二層の磁化固着層を同方向に揃えて再び固着
することが可能である。
【００３７】実施の形態２では、磁化調整層７の磁化固
着層３に対するＭs ｔの比、Ｍs ｔ(7)/（Ｍs ｔ(3) を
１以上にして上下二層の磁化固着層を同じ方向に向ける
ことを可能にしている。
着層３に対するＭs ｔの比、Ｍs ｔ(7)/（Ｍs ｔ(3) を
１以上にして上下二層の磁化固着層を同じ方向に向ける
ことを可能にしている。
【００３８】スピンバルブ素子に電流を流して、上下二
層の磁化固着層を同方向に揃えて再固着するための電流
駆動回路としては、例えば従来のスピンバルブ素子に対
して用いられている電流駆動回路（例えば米国特許第 5
650887号）を用いることができる。
層の磁化固着層を同方向に揃えて再固着するための電流
駆動回路としては、例えば従来のスピンバルブ素子に対
して用いられている電流駆動回路（例えば米国特許第 5
650887号）を用いることができる。
【００３９】また実施の形態２において、磁化自由層２
に生じる静磁的バイアス磁界は、１、３、７の各層のＭ
s ｔに関し、Ｍs ｔ(7) −Ｍs ｔ(3) ＝Ｍs ｔ(1) が成
り立つようにすることで、ほぼゼロにすることができ
る。
に生じる静磁的バイアス磁界は、１、３、７の各層のＭ
s ｔに関し、Ｍs ｔ(7) −Ｍs ｔ(3) ＝Ｍs ｔ(1) が成
り立つようにすることで、ほぼゼロにすることができ
る。
【００４０】さらに実施の形態２においてスペーサ層
４、５を介して磁化自由層２に働く強磁性相互作用バイ
アス磁界（Ｈｉｎ）を、１、３、７の各層からの静磁的
バイアス磁界の総和によって打ち消すことができる。具
体的にはＭs ｔ(1) ＋Ｍs ｔ(3) −Ｍs ｔ(7) が１〜５
ｎｍＴであれば、Ｈinを打ち消すことができる。
４、５を介して磁化自由層２に働く強磁性相互作用バイ
アス磁界（Ｈｉｎ）を、１、３、７の各層からの静磁的
バイアス磁界の総和によって打ち消すことができる。具
体的にはＭs ｔ(1) ＋Ｍs ｔ(3) −Ｍs ｔ(7) が１〜５
ｎｍＴであれば、Ｈinを打ち消すことができる。
【００４１】（実施の形態３）実施の形態３は、上記の
実施の形態１の場合と同じ図１の構成において、磁化調
整層を用い、スピンバルブ素子に電流を流して電流磁界
を発生させることによって、上下二層の磁化固着層を同
方向に揃えて固着することができるようにしたものであ
る。
実施の形態１の場合と同じ図１の構成において、磁化調
整層を用い、スピンバルブ素子に電流を流して電流磁界
を発生させることによって、上下二層の磁化固着層を同
方向に揃えて固着することができるようにしたものであ
る。
【００４２】電流磁界は上下の磁化固着層の位置で互い
に逆向きであることから、一方においては電流磁界とＭ
s ｔとの積が磁化調整層よりも磁化固着層の方で大き
く、他方においては電流磁界とＭs ｔとの積が磁化固着
層よりも磁化調整層の方で大きくすることにより、上下
の磁化固着層の向きを同方向に揃えることができる。
に逆向きであることから、一方においては電流磁界とＭ
s ｔとの積が磁化調整層よりも磁化固着層の方で大き
く、他方においては電流磁界とＭs ｔとの積が磁化固着
層よりも磁化調整層の方で大きくすることにより、上下
の磁化固着層の向きを同方向に揃えることができる。
【００４３】従って上下二層の磁化固着層１および３を
同方向に揃えるために、一方の磁化固着層を電流磁界と
逆方向に向け、磁化調整層を電流磁界の方向に向ける。
このため磁気抵抗効果素子に電流を流して電流磁界を発
生させた場合に、互いに反強磁性結合する二組の磁化固
着層と磁化調整層（１と６、３と７）における飽和磁化
と厚さと電流磁界との積が、一方では磁化調整層よりも
磁化固着層において大きく、もう一方では磁化調整層よ
りも磁化調整層において大きくなるようにしている。
同方向に揃えるために、一方の磁化固着層を電流磁界と
逆方向に向け、磁化調整層を電流磁界の方向に向ける。
このため磁気抵抗効果素子に電流を流して電流磁界を発
生させた場合に、互いに反強磁性結合する二組の磁化固
着層と磁化調整層（１と６、３と７）における飽和磁化
と厚さと電流磁界との積が、一方では磁化調整層よりも
磁化固着層において大きく、もう一方では磁化調整層よ
りも磁化調整層において大きくなるようにしている。
【００４４】電流磁界はスピンバルブ膜の外側ほど強い
ので、磁化調整層に働く磁界は磁化固着層に働く磁界よ
りも強い。この実施の形態３においては、互いに反強磁
性結合する二組の磁化固着層と磁化調整層における磁化
調整層の飽和磁化と厚さを磁化固着層の飽和磁化と厚さ
の積で除した比を、一方は０．６以下、他方は１以上に
してこれを実現している。
ので、磁化調整層に働く磁界は磁化固着層に働く磁界よ
りも強い。この実施の形態３においては、互いに反強磁
性結合する二組の磁化固着層と磁化調整層における磁化
調整層の飽和磁化と厚さを磁化固着層の飽和磁化と厚さ
の積で除した比を、一方は０．６以下、他方は１以上に
してこれを実現している。
【００４５】（実施の形態４）実施の形態４は、二層の
磁化調整層を有する図１および図３において、上記実施
の形態１または実施の形態３のＥＳＤ対策を行った上
で、さらに磁化自由層におけるバイアス磁界を小さくす
ることを実施したものである。
磁化調整層を有する図１および図３において、上記実施
の形態１または実施の形態３のＥＳＤ対策を行った上
で、さらに磁化自由層におけるバイアス磁界を小さくす
ることを実施したものである。
【００４６】図１および図３において１，６の各層およ
び２、７の各層から磁化自由層にかかる静磁的バイアス
を全体として打ち消し合うように設計することができ、
ほぼゼロにすることができる。これによって磁化調整層
のない場合に問題であった磁化自由層における大きな静
磁バイアスは解消できる。スピンバルブ膜の抵抗変化率
を高めるためには、磁化自由層の膜厚を薄くして、磁化
固着層と同程度のＭsｔ（飽和磁化と膜厚の積）に設定
すればよい。
び２、７の各層から磁化自由層にかかる静磁的バイアス
を全体として打ち消し合うように設計することができ、
ほぼゼロにすることができる。これによって磁化調整層
のない場合に問題であった磁化自由層における大きな静
磁バイアスは解消できる。スピンバルブ膜の抵抗変化率
を高めるためには、磁化自由層の膜厚を薄くして、磁化
固着層と同程度のＭsｔ（飽和磁化と膜厚の積）に設定
すればよい。
【００４７】しかし、磁化自由層のＭs ｔが磁化固着層
のそれと同程度か、それ以下になると、磁化固着層と磁
化自由層の磁化の向きは完全に反平行になるため、バイ
アスポイントの設計が困難であった。特にＭs ｔが５ｎ
ｍＴ以下では一般的に設計が困難であったが、本発明の
この実施の形態においては、Ｍs ｔが５ｎｍ以下でも設
計が容易になる。
のそれと同程度か、それ以下になると、磁化固着層と磁
化自由層の磁化の向きは完全に反平行になるため、バイ
アスポイントの設計が困難であった。特にＭs ｔが５ｎ
ｍＴ以下では一般的に設計が困難であったが、本発明の
この実施の形態においては、Ｍs ｔが５ｎｍ以下でも設
計が容易になる。
【００４８】具体的に述べると磁化自由層として飽和磁
化１．８ＴのＣｏＦｅを用いた場合、３ｎｍ以下の膜厚
でも設計が可能である。図１、図３における１，６の各
層および２、７の各層のＭs ｔをＭs ｔ(1) 、Ｍs ｔ
(6) 、Ｍs ｔ(3) 、Ｍs ｔ(7)で表わすと、Ｍs ｔ(1)
＋Ｍs ｔ(6) がＭs ｔ(3) ＋Ｍs ｔ(7) にほぼ等しくす
ることで磁化自由層２に加わる各層からの静磁的バイア
ス磁界は、ほぼゼロにすることができる。
化１．８ＴのＣｏＦｅを用いた場合、３ｎｍ以下の膜厚
でも設計が可能である。図１、図３における１，６の各
層および２、７の各層のＭs ｔをＭs ｔ(1) 、Ｍs ｔ
(6) 、Ｍs ｔ(3) 、Ｍs ｔ(7)で表わすと、Ｍs ｔ(1)
＋Ｍs ｔ(6) がＭs ｔ(3) ＋Ｍs ｔ(7) にほぼ等しくす
ることで磁化自由層２に加わる各層からの静磁的バイア
ス磁界は、ほぼゼロにすることができる。
【００４９】さらに、スペーサ層４および５を介して磁
化自由層に作用する強磁性的相互作用バイアス磁界（Ｈ
in）を、１，６、３、７の各層からの静磁的バイアス磁
界によって打ち消すことができる。これは１，６、３、
７の各層からの静磁的バイアス磁界の総和を、Ｈinと大
きさが同程度で逆方向にして残すことによって行うこと
ができる。具体的にはＣｏ系合金やＮｉ系合金を用いた
場合には、 （Ｍs ｔ(1) −Ｍs ｔ(6) ）＋（Ｍs ｔ(3) −Ｍs ｔ
(7) ） の値が１〜５ｎｍであれば、Ｈinを打ち消すことができ
る。
化自由層に作用する強磁性的相互作用バイアス磁界（Ｈ
in）を、１，６、３、７の各層からの静磁的バイアス磁
界によって打ち消すことができる。これは１，６、３、
７の各層からの静磁的バイアス磁界の総和を、Ｈinと大
きさが同程度で逆方向にして残すことによって行うこと
ができる。具体的にはＣｏ系合金やＮｉ系合金を用いた
場合には、 （Ｍs ｔ(1) −Ｍs ｔ(6) ）＋（Ｍs ｔ(3) −Ｍs ｔ
(7) ） の値が１〜５ｎｍであれば、Ｈinを打ち消すことができ
る。
【００５０】このように強磁性的相互作用バイアス磁界
（Ｈin）を、各層からの静磁的バイアス磁界によって打
ち消すことは、スペーサ層４、５が薄くなってＨinが大
きくなった場合に特に効果的である。
（Ｈin）を、各層からの静磁的バイアス磁界によって打
ち消すことは、スペーサ層４、５が薄くなってＨinが大
きくなった場合に特に効果的である。
【００５１】上記の各実施の形態において、磁化固着層
と磁化調整層とを反強磁性的に結合させる反平行結合膜
は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒおよびこれらを主成分とす
る物質で形成する。その膜厚は、例えばＲｕの場合は
０．５〜１．１ｎｍ程度が好ましい。いずれの金属も、
それぞれある固有の膜厚を超えると結合が強磁性的にな
ってしまうので膜厚はこの固有の膜厚を超えないことが
必要であり、他方で０．５ｎｍ未満の膜は熱による原子
拡散に長時間耐えることができないので、０．５ｎｍ以
上が好ましく、０．８ｎｍ以上がさらに好ましい。
と磁化調整層とを反強磁性的に結合させる反平行結合膜
は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒおよびこれらを主成分とす
る物質で形成する。その膜厚は、例えばＲｕの場合は
０．５〜１．１ｎｍ程度が好ましい。いずれの金属も、
それぞれある固有の膜厚を超えると結合が強磁性的にな
ってしまうので膜厚はこの固有の膜厚を超えないことが
必要であり、他方で０．５ｎｍ未満の膜は熱による原子
拡散に長時間耐えることができないので、０．５ｎｍ以
上が好ましく、０．８ｎｍ以上がさらに好ましい。
【００５２】また交換バイアス膜としてはＲｈＭｎ、Ｒ
ｈＲｕＭｎ、ＰｔＭｎ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ＩｒＭ
ｎ、ＰｄＰｔＭｎなどＭｎ系合金およびその他のＭｎ系
反強磁性体、ＮｉＯおよびＮｉＯを主成分とする酸化物
反強磁性体が用いられる。また、反強磁性体の代わりに
Ｃｏ、ＦｅおよびＮｉ系の各合金で形成される硬磁性
膜、およびこれら金属の酸化物であるＣｏフェライトな
どを用いることもできる。
ｈＲｕＭｎ、ＰｔＭｎ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ＩｒＭ
ｎ、ＰｄＰｔＭｎなどＭｎ系合金およびその他のＭｎ系
反強磁性体、ＮｉＯおよびＮｉＯを主成分とする酸化物
反強磁性体が用いられる。また、反強磁性体の代わりに
Ｃｏ、ＦｅおよびＮｉ系の各合金で形成される硬磁性
膜、およびこれら金属の酸化物であるＣｏフェライトな
どを用いることもできる。
【００５３】また磁化固着層および磁化調整層としては
Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ系の合金であれば軟磁性、硬磁性を問
わず使用することができる。また２種以上の強磁性金属
の積層でもよい。その中でもＣｏ系合金は磁気抵抗変化
率の点で有利である。また、特に硬磁性金属材料を用い
た場合には、交換バイアス膜はなくてもよい。
Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ系の合金であれば軟磁性、硬磁性を問
わず使用することができる。また２種以上の強磁性金属
の積層でもよい。その中でもＣｏ系合金は磁気抵抗変化
率の点で有利である。また、特に硬磁性金属材料を用い
た場合には、交換バイアス膜はなくてもよい。
【００５４】これに対し、磁化自由層には軟磁性が求め
られる。このため、パーマロイおよびこれらに添加物を
加えたものを主成分とする磁性層は軟磁性の点で有利で
ある。このほかＣｏを主成分とする合金のみの磁性層
は、磁気抵抗変化率の点で有利であって、軟磁性を得る
ために、ｆｃｃ合金とし、実質的に（１１１）軸が膜面
に対し垂直にすることが好ましい。
られる。このため、パーマロイおよびこれらに添加物を
加えたものを主成分とする磁性層は軟磁性の点で有利で
ある。このほかＣｏを主成分とする合金のみの磁性層
は、磁気抵抗変化率の点で有利であって、軟磁性を得る
ために、ｆｃｃ合金とし、実質的に（１１１）軸が膜面
に対し垂直にすることが好ましい。
【００５５】また、この実施の形態においては、実施の
形態１で述べた各構成材料を用いることができ、交換バ
イアス膜としてはＭｎ系反強磁性膜、具体的にはＩｒＭ
ｎ、ＰｔＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ、ＲｈＭｎ、ＲｈＲｕＭ
ｎ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ＩｒＭｎなどが好ましい。
形態１で述べた各構成材料を用いることができ、交換バ
イアス膜としてはＭｎ系反強磁性膜、具体的にはＩｒＭ
ｎ、ＰｔＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ、ＲｈＭｎ、ＲｈＲｕＭ
ｎ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ＩｒＭｎなどが好ましい。
【００５６】さらに、上記の各実施の形態の構成におい
て、磁化調整層は磁気抵抗効果に寄与せず、電流が分流
するので出力の低下を招く。このため、磁化調整層は高
抵抗であることが好ましい。具体的にはＦｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉおよびこれらの合金に、Ｃｒなどのデカ元素を加え
た、ＣｏＣｒ、ＮＩＣｒ、ＦｅＣｒ、ＣｏＦｅＣｒ、Ｎ
ｉＦｅＣｒ、ＣｏＰｔＣｒ、ＣｏＮｉＦｅＣｒ、ＣｏＰ
ｄＣｒなどが好ましい。また飽和磁化Ｍs の大きな材料
を用いることが、厚さｔを小さくして電流の分流を小さ
く抑えることになるので好ましい。
て、磁化調整層は磁気抵抗効果に寄与せず、電流が分流
するので出力の低下を招く。このため、磁化調整層は高
抵抗であることが好ましい。具体的にはＦｅ、Ｃｏ、Ｎ
ｉおよびこれらの合金に、Ｃｒなどのデカ元素を加え
た、ＣｏＣｒ、ＮＩＣｒ、ＦｅＣｒ、ＣｏＦｅＣｒ、Ｎ
ｉＦｅＣｒ、ＣｏＰｔＣｒ、ＣｏＮｉＦｅＣｒ、ＣｏＰ
ｄＣｒなどが好ましい。また飽和磁化Ｍs の大きな材料
を用いることが、厚さｔを小さくして電流の分流を小さ
く抑えることになるので好ましい。
【００５７】
【実施例】（実施例１）次に示す構成の上下二層の磁化
固着層が共に磁化調整層を有するスピンバルブを作製し
た。
固着層が共に磁化調整層を有するスピンバルブを作製し
た。
【００５８】実施例１：5nmTa/7nmIrMn/ 2nmCo90Fe10/
0.9nmRu/3nmCo90Fe10/2nmCu/4nmCo90Fe10/2nmCu/ 3nmCo
90Fe10/0.9nmRu/2.5nmCo90Fe10/7nmIrMn/5nmTa この構成のスピンバルブ素子では素子に電流を流して電
流磁界を発生させても、磁化固着層の磁化反転が起きな
いことが確認された。従ってＥＳＤによって磁化固着層
の磁化反転が生じることがなく安定である。
0.9nmRu/3nmCo90Fe10/2nmCu/4nmCo90Fe10/2nmCu/ 3nmCo
90Fe10/0.9nmRu/2.5nmCo90Fe10/7nmIrMn/5nmTa この構成のスピンバルブ素子では素子に電流を流して電
流磁界を発生させても、磁化固着層の磁化反転が起きな
いことが確認された。従ってＥＳＤによって磁化固着層
の磁化反転が生じることがなく安定である。
【００５９】次に磁化調整層の厚さをｘｎｍ、磁化固着
層の厚さをｙｎｍとして、ｘとｙとを変化させた次に示
す構成のスピンバルブ素子を作製し、素子に電流を流し
て電流磁界を発生させて磁化固着層の磁化反転の有無を
調べた。結果を表１に示す。 5nmTa/7nmIrMn/ xnmCo90Fe10/0.9nmRu/ynmCo90Fe10/2nm
Cu/4nmCo90Fe10/2nmCu/ ynmCo90Fe10/0.9nmRu/xnmCo90F
e10/7nmIrMn/5nmTa
層の厚さをｙｎｍとして、ｘとｙとを変化させた次に示
す構成のスピンバルブ素子を作製し、素子に電流を流し
て電流磁界を発生させて磁化固着層の磁化反転の有無を
調べた。結果を表１に示す。 5nmTa/7nmIrMn/ xnmCo90Fe10/0.9nmRu/ynmCo90Fe10/2nm
Cu/4nmCo90Fe10/2nmCu/ ynmCo90Fe10/0.9nmRu/xnmCo90F
e10/7nmIrMn/5nmTa
【表１】 （実施例２）次に示す構成のスピンバルブ素子を作製し
た。
た。
【００６０】実施例２：5nmTa/7.5nmIrMn/1.6nmCo 90Fe
10/0.85nmRu/2.5nmCo90Fe10/2nmCu/4nmCo90Fe10/2nmCu/
3nmCo90Fe10/0.9nmRu/2.5nmCo 90Fe10/7nmIrMn/5nmTa この構成により、Ｈinを含む磁化自由層のバイアス磁界
の相殺が得られて良好なバイアスポイントが得られ、し
かも非常に高い出力を得ることができた。
10/0.85nmRu/2.5nmCo90Fe10/2nmCu/4nmCo90Fe10/2nmCu/
3nmCo90Fe10/0.9nmRu/2.5nmCo 90Fe10/7nmIrMn/5nmTa この構成により、Ｈinを含む磁化自由層のバイアス磁界
の相殺が得られて良好なバイアスポイントが得られ、し
かも非常に高い出力を得ることができた。
【００６１】また、素子に電流を流して磁化固着層の磁
化反転を調べた結果、素子の破壊が生じる８５Ｖまで、
磁化固着層の磁化反転は認められず、非常に安定である
ことがわかった。
化反転を調べた結果、素子の破壊が生じる８５Ｖまで、
磁化固着層の磁化反転は認められず、非常に安定である
ことがわかった。
【００６２】（実施例３）次に示す上下二層の磁化固着
層の一方だけが磁化調整層を有する構成のスピンバルブ
を作製した。
層の一方だけが磁化調整層を有する構成のスピンバルブ
を作製した。
【００６３】実施例３：5nmTa/7nmIrMn/ 3nmCo90Fe10/3
nmCu/3nmCo90Fe10/3nmCu/2.5nmCo 90Fe10/0.9nmRu/5.5n
mCo90Fe10/7nmIrMn/5nmTa この構成においても、素子に電流を流すことにより、電
流磁界により上下二層の磁化固着層を同じ方向に正しく
揃えることができた。このためＥＳＤによって磁化固着
層の磁化反転が生じても、素子にパルス電流を流すこと
によって二層の磁化固着層を正規の状態に戻すことがで
きる。さらに磁界の正負に対し対称な形に出力が得ら
れ、従って磁化自由層のバイアス磁界が相殺されている
ことが示された。
nmCu/3nmCo90Fe10/3nmCu/2.5nmCo 90Fe10/0.9nmRu/5.5n
mCo90Fe10/7nmIrMn/5nmTa この構成においても、素子に電流を流すことにより、電
流磁界により上下二層の磁化固着層を同じ方向に正しく
揃えることができた。このためＥＳＤによって磁化固着
層の磁化反転が生じても、素子にパルス電流を流すこと
によって二層の磁化固着層を正規の状態に戻すことがで
きる。さらに磁界の正負に対し対称な形に出力が得ら
れ、従って磁化自由層のバイアス磁界が相殺されている
ことが示された。
【００６４】（実施例４）次に示す上下二層の磁化固着
層が共に磁化調整層を有する構成のスピンバルブを作製
した。
層が共に磁化調整層を有する構成のスピンバルブを作製
した。
【００６５】実施例４：5nmTa/7nmIrMn/ 3nmCo90Fe10/
0.9nmRu/2nmCo90Fe10/3nmCu/3nmCo90Fe10/3nmCu/ 3nmCo
90Fe10/0.9nmRu/1.5nmCo90Fe10/7nmIrMn/5nmTa この構成において、素子に電流を流すことにより、電流
磁界により上下二層の磁化固着層を同じ方向に正しく揃
えることができた。このためＥＳＤによって磁化固着層
の磁化反転が生じても、素子にパルス電流を流すことに
よって上下二層の磁化固着層を正規の状態に戻すことが
できる。
0.9nmRu/2nmCo90Fe10/3nmCu/3nmCo90Fe10/3nmCu/ 3nmCo
90Fe10/0.9nmRu/1.5nmCo90Fe10/7nmIrMn/5nmTa この構成において、素子に電流を流すことにより、電流
磁界により上下二層の磁化固着層を同じ方向に正しく揃
えることができた。このためＥＳＤによって磁化固着層
の磁化反転が生じても、素子にパルス電流を流すことに
よって上下二層の磁化固着層を正規の状態に戻すことが
できる。
【００６６】この実施例１の磁気抵抗効果素子の出力特
性の測定結果を図５（ａ）に示す。図５（ａ）では磁界
の正負に対し、対称な形に出力が得られ、従って磁化自
由層のバイアス磁界が相殺されていることが確認され
た。
性の測定結果を図５（ａ）に示す。図５（ａ）では磁界
の正負に対し、対称な形に出力が得られ、従って磁化自
由層のバイアス磁界が相殺されていることが確認され
た。
【００６７】比較例１：5nmTa/7nmIrMn/3nmCo 90Fe10/3
nmCu/3nmCo90Fe10/3nmCu/ 3nmCo90Fe10/20nmNiO/5nmTa この比較例１の磁気抵抗効果素子の出力特性の測定結果
を図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）においては、バイアス
ポイントが大きくずれて、外部磁界が正の側では磁界に
よる出力の変化がほとんど出ていない。
nmCu/3nmCo90Fe10/3nmCu/ 3nmCo90Fe10/20nmNiO/5nmTa この比較例１の磁気抵抗効果素子の出力特性の測定結果
を図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）においては、バイアス
ポイントが大きくずれて、外部磁界が正の側では磁界に
よる出力の変化がほとんど出ていない。
【００６８】次に実施例１と比較例１のスピンバルブ膜
について、磁化過程をを測定した。磁界を磁化固着層の
容易軸方向にかけた。磁化固着層の磁化方向が変わる磁
界は実施例１では７００Ｏｅ程度と大きく、これに対し
比較例では４００Ｏｅ程度であった。
について、磁化過程をを測定した。磁界を磁化固着層の
容易軸方向にかけた。磁化固着層の磁化方向が変わる磁
界は実施例１では７００Ｏｅ程度と大きく、これに対し
比較例では４００Ｏｅ程度であった。
【００６９】（実施例５、実施例６）上下二層の磁化固
着層が共に磁化調整層を有する、次に示す構成のスピン
バルブを作製した。
着層が共に磁化調整層を有する、次に示す構成のスピン
バルブを作製した。
【００７０】実施例５：5nmTa/7InmrMn/ 1.6nmCo90Fe10
/0.9nmRu/3nmCo90Fe10/2nmCu/4nmCo90Fe10/2nmCu/3nmCo
90Fe10/0.9nmRu/4nmCo90Fe10/7nmIrMn/5nmTa 実施例６：5nmTa/7nmIrMn/ 1.6nmCo90Fe10/0.9nmRu/3nm
Co90Fe10/2nmCu/4nmCo90Fe10/2nmCu/3nmCo 90Fe10/0.9n
mRu/3nmCo90Fe10/7nmIrMn/5nmTa この構成において、素子に電流を流すことにより、電流
磁界により上下二層の磁化固着層を同じ方向に正しく揃
えることができた。このためＥＳＤによって磁化固着層
の磁化反転が生じても、素子にパルス電流を流すことに
よって上下二層の磁化固着層を正規の状態に戻すことが
できる。
/0.9nmRu/3nmCo90Fe10/2nmCu/4nmCo90Fe10/2nmCu/3nmCo
90Fe10/0.9nmRu/4nmCo90Fe10/7nmIrMn/5nmTa 実施例６：5nmTa/7nmIrMn/ 1.6nmCo90Fe10/0.9nmRu/3nm
Co90Fe10/2nmCu/4nmCo90Fe10/2nmCu/3nmCo 90Fe10/0.9n
mRu/3nmCo90Fe10/7nmIrMn/5nmTa この構成において、素子に電流を流すことにより、電流
磁界により上下二層の磁化固着層を同じ方向に正しく揃
えることができた。このためＥＳＤによって磁化固着層
の磁化反転が生じても、素子にパルス電流を流すことに
よって上下二層の磁化固着層を正規の状態に戻すことが
できる。
【００７１】実施例５においては、磁化調整層のＭs ｔ
の磁化固着層のＭs ｔに対する比が一方では約０．５
３、他方が約１．３であるため、電流磁界によって一方
の磁化固着層の磁化は電流磁界の方向に、他方の磁化固
着層の磁化は電流磁界と逆の方向に向くことによって、
上下二層の磁化固着層が同じ方向に揃うことができたも
のである。
の磁化固着層のＭs ｔに対する比が一方では約０．５
３、他方が約１．３であるため、電流磁界によって一方
の磁化固着層の磁化は電流磁界の方向に、他方の磁化固
着層の磁化は電流磁界と逆の方向に向くことによって、
上下二層の磁化固着層が同じ方向に揃うことができたも
のである。
【００７２】実施例６の場合は、磁化調整層のＭs ｔの
磁化固着層のＭs ｔに対する比は一方では約０．５３で
あるものの、他方ではＭs ｔが等しく比は１である。こ
の場合も磁化調整層に働く電流磁界の方が磁化固着層に
働く電流磁界よりも大きく、従って実施例５の場合と同
様に上下二層の磁化固着層が同じ方向に揃った。
磁化固着層のＭs ｔに対する比は一方では約０．５３で
あるものの、他方ではＭs ｔが等しく比は１である。こ
の場合も磁化調整層に働く電流磁界の方が磁化固着層に
働く電流磁界よりも大きく、従って実施例５の場合と同
様に上下二層の磁化固着層が同じ方向に揃った。
【００７３】（実施例７）上下二層の磁化固着層の両方
に磁化調整層を形成したスピンバルブの構成において、
磁化調整層をいずれも硬磁性膜で構成することにより、
交換バイアス膜を省略した。実施例７のスピンバルブ膜
の具体的構成は次の通りである。
に磁化調整層を形成したスピンバルブの構成において、
磁化調整層をいずれも硬磁性膜で構成することにより、
交換バイアス膜を省略した。実施例７のスピンバルブ膜
の具体的構成は次の通りである。
【００７４】実施例７：5nmTa/3nmCoPt/0.9nmRu/3nmCo9
0Fe10/3nmCu/3nmCo90Fe10/3nmCu/ 3nmCo90Fe10/0.9nmRu
3nmCoPt/5nmTa この実施例５の磁気抵抗効果素子について出力特性を測
定した結果、磁界ゼロを中心に正負に対称な出力が得ら
れた。
0Fe10/3nmCu/3nmCo90Fe10/3nmCu/ 3nmCo90Fe10/0.9nmRu
3nmCoPt/5nmTa この実施例５の磁気抵抗効果素子について出力特性を測
定した結果、磁界ゼロを中心に正負に対称な出力が得ら
れた。
【００７５】この実施例では磁化調整層を硬磁性膜にし
たが、磁化固着層を硬磁性膜にしても同様結果が得られ
る。また、磁化固着層と磁化調整層とを硬磁性膜にする
こともできる。
たが、磁化固着層を硬磁性膜にしても同様結果が得られ
る。また、磁化固着層と磁化調整層とを硬磁性膜にする
こともできる。
【００７６】この構成において、素子に電流を流すこと
により、電流磁界により上下二層の磁化固着層を同じ方
向に正しく揃えることができた。
により、電流磁界により上下二層の磁化固着層を同じ方
向に正しく揃えることができた。
【００７７】（実施例８）上下二層の磁化固着層の片側
のみに磁化調整層を形成したスピンバルブの構成におい
て、磁化調整層を硬磁性膜で構成するとともに、交換バ
イアス膜を省略した。実施例８のスピンバルブ膜の具体
的構成は次の通りである。
のみに磁化調整層を形成したスピンバルブの構成におい
て、磁化調整層を硬磁性膜で構成するとともに、交換バ
イアス膜を省略した。実施例８のスピンバルブ膜の具体
的構成は次の通りである。
【００７８】実施例８：5nmTa/20nmNiO/ 3nmCo90Fe10/3
nmCu/5.5nmCo90Fe10/0.9nmRu/2.5nmCoPt/5nmTa この実施例８の磁気抵抗効果素子について出力特性を測
定した結果、磁界ゼロを中心に正負に対称な出力が得ら
れた。
nmCu/5.5nmCo90Fe10/0.9nmRu/2.5nmCoPt/5nmTa この実施例８の磁気抵抗効果素子について出力特性を測
定した結果、磁界ゼロを中心に正負に対称な出力が得ら
れた。
【００７９】上記の場合と同様、磁化固着層に硬磁性膜
にしても、また、磁化固着層と磁化調整層とを硬磁性膜
にしても同様の結果が得られた。
にしても、また、磁化固着層と磁化調整層とを硬磁性膜
にしても同様の結果が得られた。
【００８０】この構成において、素子に電流を流すこと
により、電流磁界により上下二層の磁化固着層を同じ方
向に正しく揃えることができた。
により、電流磁界により上下二層の磁化固着層を同じ方
向に正しく揃えることができた。
【００８１】また、ここで用いた硬磁性材料のほかに、
Ｃｏ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＶＦｅなどを
用いても同様の結果が得られた。さらに、硬磁性材料に
さらに反強磁性交換バイアス膜を積層することで、より
強力な固着をすることができた。このときの反強磁性材
料は、Ｍｎ系反強磁性体（ＲｈＭｎ、ＲｕＭＮ、ＰｔＭ
ｎ、ＲｈＲｕＭｎ、ＩｒＭｎ、ＮｉＭｎ、ＦｅＭｎ
等）、およびＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉを含む酸化物磁性体でも
同様の結果が得られた。また、Ｍｎ系反強磁性体の下地
としては、上記実施例で挙げた下地材料をそのまま使用
することができた。
Ｃｏ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＶＦｅなどを
用いても同様の結果が得られた。さらに、硬磁性材料に
さらに反強磁性交換バイアス膜を積層することで、より
強力な固着をすることができた。このときの反強磁性材
料は、Ｍｎ系反強磁性体（ＲｈＭｎ、ＲｕＭＮ、ＰｔＭ
ｎ、ＲｈＲｕＭｎ、ＩｒＭｎ、ＮｉＭｎ、ＦｅＭｎ
等）、およびＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉを含む酸化物磁性体でも
同様の結果が得られた。また、Ｍｎ系反強磁性体の下地
としては、上記実施例で挙げた下地材料をそのまま使用
することができた。
【００８２】（実施例９）実施例９においては、Ｃｕの
スペーサ層を介して磁化固着層と磁化自由層が磁気的に
結合することにより、磁化自由層に及ぼすバイアス効果
を、磁化固着層と磁化調整層の静磁バイアス磁界によっ
て打ち消したものである。実施例７のスピンバルブ膜の
具体的構成は次の通りである。
スペーサ層を介して磁化固着層と磁化自由層が磁気的に
結合することにより、磁化自由層に及ぼすバイアス効果
を、磁化固着層と磁化調整層の静磁バイアス磁界によっ
て打ち消したものである。実施例７のスピンバルブ膜の
具体的構成は次の通りである。
【００８３】実施例９：5nmTa/20nmNiO/ 2nmCo90Fe10/
0.9nmRu/3nmCo90Fe10/2nmCu/3nmCo90Fe10/2nmCu/ 3nmCo
90Fe10/0.9nmRu/2nmCo90Fe10/20nmNiO/5nmTa この実施例９の磁気抵抗効果素子について出力特性を測
定した結果を図５（ｃ）に示す。図５（ｃ）にみられる
ように、磁界ゼロを中心に正負に対称な出力が得られ
た。
0.9nmRu/3nmCo90Fe10/2nmCu/3nmCo90Fe10/2nmCu/ 3nmCo
90Fe10/0.9nmRu/2nmCo90Fe10/20nmNiO/5nmTa この実施例９の磁気抵抗効果素子について出力特性を測
定した結果を図５（ｃ）に示す。図５（ｃ）にみられる
ように、磁界ゼロを中心に正負に対称な出力が得られ
た。
【００８４】磁化固着層からＣｕ層を介して磁化自由層
に及ぼす相互作用磁界はＣｕ層の厚さが３ｎｍでは８Ｏ
ｅ程度に過ぎないが、この実施例７のようにＣｕの厚さ
が２ｎｍに減少すると、相互作用磁界は３０Ｏｅと、Ｃ
ｕの厚さの減少によって急激に増大し、以下の比較例２
に示されるように、大きなバイアス効果を生じる。
に及ぼす相互作用磁界はＣｕ層の厚さが３ｎｍでは８Ｏ
ｅ程度に過ぎないが、この実施例７のようにＣｕの厚さ
が２ｎｍに減少すると、相互作用磁界は３０Ｏｅと、Ｃ
ｕの厚さの減少によって急激に増大し、以下の比較例２
に示されるように、大きなバイアス効果を生じる。
【００８５】この相互作用磁界を磁化固着層と磁化調整
層の静磁バイアス磁界によって打ち消すことができたも
のである。
層の静磁バイアス磁界によって打ち消すことができたも
のである。
【００８６】この構成において、素子に電流を流すこと
により、電流磁界により上下二層の磁化固着層を同じ方
向に正しく揃えることができた。
により、電流磁界により上下二層の磁化固着層を同じ方
向に正しく揃えることができた。
【００８７】（比較例２）Ｃｕのスペーサ層を実施例７
と同じ２ｎｍにした、次の具体的構成のスピンバルブ膜
を作製した。
と同じ２ｎｍにした、次の具体的構成のスピンバルブ膜
を作製した。
【００８８】比較例２：5nmTa/20nmNiO/ 3nmCo90Fe10/
0.9nmRu/3nmCo90Fe10/2nmCu/3nmCo90Fe10/2nmCu/ 3nmCo
90Fe10/0.9nmRu/3nmCo90Fe10/20nmNiO/5nmTa この構成はＣｕのスペーサ層の厚さを２ｎｍにしたもの
で、磁化自由層における静磁バイアス磁界を小さくした
一方で、Ｃｕのスペーサ層の厚さが２ｎｍになって相互
作用磁界が大きいものである。
0.9nmRu/3nmCo90Fe10/2nmCu/3nmCo90Fe10/2nmCu/ 3nmCo
90Fe10/0.9nmRu/3nmCo90Fe10/20nmNiO/5nmTa この構成はＣｕのスペーサ層の厚さを２ｎｍにしたもの
で、磁化自由層における静磁バイアス磁界を小さくした
一方で、Ｃｕのスペーサ層の厚さが２ｎｍになって相互
作用磁界が大きいものである。
【００８９】この比較例２の磁気抵抗効果素子について
出力特性を測定した結果を図５（ｄ）に示す。図５
（ｄ）にみられるように、相互作用磁界によって出力特
性がシフトし、磁界の正負に対する対称性が損なわれて
いる。
出力特性を測定した結果を図５（ｄ）に示す。図５
（ｄ）にみられるように、相互作用磁界によって出力特
性がシフトし、磁界の正負に対する対称性が損なわれて
いる。
【００９０】このように磁界磁化自由層における相互作
用磁界を打ち消すためには、静磁バイアス磁界が有効に
利用できることがわかる。上記実施例および比較例で磁
化自由層に用いたＣｏ90Ｆｅ10はＭs が１．８Ｔであ
り、磁化自由層に静磁バイアス磁界を与えるＭs ｔは厚
さ各１ｎｍの場合、二層で３．６ｎｍＴである。表１に
は磁化調整層厚さｘｎｍ、磁化固着層厚さｙｎｍとした
スピンバルブ構成、 5nmTa/20nmNiO/ xnmCo90Fe10/0.9nmRu/ynmCo90Fe10/3nm
Cu/3nmCo90Fe10/3nmCu/ ynmCo90Fe10/0.9nmRu/xnmCo90F
e10/20nmNiO/5nmTa において、ｘ、ｙの値を変えた場合に測定されたバイア
ス磁界を示す。
用磁界を打ち消すためには、静磁バイアス磁界が有効に
利用できることがわかる。上記実施例および比較例で磁
化自由層に用いたＣｏ90Ｆｅ10はＭs が１．８Ｔであ
り、磁化自由層に静磁バイアス磁界を与えるＭs ｔは厚
さ各１ｎｍの場合、二層で３．６ｎｍＴである。表１に
は磁化調整層厚さｘｎｍ、磁化固着層厚さｙｎｍとした
スピンバルブ構成、 5nmTa/20nmNiO/ xnmCo90Fe10/0.9nmRu/ynmCo90Fe10/3nm
Cu/3nmCo90Fe10/3nmCu/ ynmCo90Fe10/0.9nmRu/xnmCo90F
e10/20nmNiO/5nmTa において、ｘ、ｙの値を変えた場合に測定されたバイア
ス磁界を示す。
【００９１】
【表２】 以上の実施例の反強磁性膜において、ＮｉＯをＩｒＭｎ
に代え、あるいは逆にＩｒＭｎをＮｉＯに代え、あるい
は反強磁性膜をＲｈＭｎ、ＲｈＲｕＭｎ、ＰｔＭｎ、Ｆ
ｅＭｎ、ＮｉＭｎに代えた場合にも、実施例１と同様の
結果が得られた。この結果はこれら反強磁性膜に添加元
素を加えたもの、あるいは他のＭｎ系反強磁性体でも同
様の結果が得られることを示す。さらにＣｏフェライト
でも同様の結果が得られ、他のフェライトも使用可能で
あることが示された。
に代え、あるいは逆にＩｒＭｎをＮｉＯに代え、あるい
は反強磁性膜をＲｈＭｎ、ＲｈＲｕＭｎ、ＰｔＭｎ、Ｆ
ｅＭｎ、ＮｉＭｎに代えた場合にも、実施例１と同様の
結果が得られた。この結果はこれら反強磁性膜に添加元
素を加えたもの、あるいは他のＭｎ系反強磁性体でも同
様の結果が得られることを示す。さらにＣｏフェライト
でも同様の結果が得られ、他のフェライトも使用可能で
あることが示された。
【００９２】また以上の実施例と同様の結果が、実施例
の磁化自由層をＣｏＦｅ合金とＮｉＦｅ合金の積層膜と
した場合にも得られた。この結果は他のＮｉ系合金や、
他のＣｏ系合金を用いても同様の結果が得られることを
示している。
の磁化自由層をＣｏＦｅ合金とＮｉＦｅ合金の積層膜と
した場合にも得られた。この結果は他のＮｉ系合金や、
他のＣｏ系合金を用いても同様の結果が得られることを
示している。
【００９３】また、これらの構造において、ＴａとＩｒ
Ｍｎの間に、1nmAu,2nmAu,1nmCu,2nmCu.2nmRu,2nmNiFe,
2nmAuCu,1nmAu/1nmCu,1nmRu/1nmCu,1nmCu/1nmRu,1nmCu/
1nmAu,2nmAg の各金属層を挿入した構造でも同様の結果
が得られた。
Ｍｎの間に、1nmAu,2nmAu,1nmCu,2nmCu.2nmRu,2nmNiFe,
2nmAuCu,1nmAu/1nmCu,1nmRu/1nmCu,1nmCu/1nmRu,1nmCu/
1nmAu,2nmAg の各金属層を挿入した構造でも同様の結果
が得られた。
【００９４】また５〜４０ｎｍのＭｎ系反強磁性体（Rh
Mn,RuMn,PtMn,RhRuMn,IrMn,NiMn,FeMn等）によってＩｒ
Ｍｎを置き換えても同様の結果が得られた。
Mn,RuMn,PtMn,RhRuMn,IrMn,NiMn,FeMn等）によってＩｒ
Ｍｎを置き換えても同様の結果が得られた。
【００９５】交換バイアス膜に、Ｍｎ系反強磁性体を用
いた場合、下地として 5nmＴａ上に０．８ｎｍの以上の
Ｃｕ、Ａｕ、ＮｉＦｅ、Ａｇ、Ｒｕを含む合金等を形成
することで、上部の膜室を向上させ、ヘッド作製プロセ
ス時の熱処理による出力の劣化を抑えることができるこ
と、および磁化自由層の軟磁性特性を向上させること、
および反強磁性膜を薄くしても、十分大きな交換バイア
ス磁界を得ることが達成できた。シャント分流の効果を
除くために、反強磁性膜は好ましくは３ｎｍ以下に抑え
た方が出力の点で好ましい。この下地としては、ｆｃｃ
およびｈｃｐの金属合金であれば上記の効果を達成する
ことができる。
いた場合、下地として 5nmＴａ上に０．８ｎｍの以上の
Ｃｕ、Ａｕ、ＮｉＦｅ、Ａｇ、Ｒｕを含む合金等を形成
することで、上部の膜室を向上させ、ヘッド作製プロセ
ス時の熱処理による出力の劣化を抑えることができるこ
と、および磁化自由層の軟磁性特性を向上させること、
および反強磁性膜を薄くしても、十分大きな交換バイア
ス磁界を得ることが達成できた。シャント分流の効果を
除くために、反強磁性膜は好ましくは３ｎｍ以下に抑え
た方が出力の点で好ましい。この下地としては、ｆｃｃ
およびｈｃｐの金属合金であれば上記の効果を達成する
ことができる。
【００９６】また磁化自由層は0.8nmCoFe/3NiFe/0.8CoF
e,1nmCoFe/4NiFe/1nmCoFe,1nmCoFe/10NiFe/1nmCoFeでも
同様の結果が得られ、任意の膜厚のＮｉＦｅとＣｏＦｅ
の積層膜でも同様の結果が得られることが明らかになっ
た。
e,1nmCoFe/4NiFe/1nmCoFe,1nmCoFe/10NiFe/1nmCoFeでも
同様の結果が得られ、任意の膜厚のＮｉＦｅとＣｏＦｅ
の積層膜でも同様の結果が得られることが明らかになっ
た。
【００９７】
【発明の効果】本発明によって、デュアルスピンバルブ
構造の磁気抵抗効果素子において、静電放電により、磁
化固着層の磁化が反転して出力が得られなくなる問題を
解決するとともに、素子内部において磁化自由層に生じ
るバイアス磁界を打ち消して、磁界と出力の関係におい
て非対称が生じたり、出力が飽和したりする問題を解決
することができた。
構造の磁気抵抗効果素子において、静電放電により、磁
化固着層の磁化が反転して出力が得られなくなる問題を
解決するとともに、素子内部において磁化自由層に生じ
るバイアス磁界を打ち消して、磁界と出力の関係におい
て非対称が生じたり、出力が飽和したりする問題を解決
することができた。
【００９８】このため、静電放電やバイアス磁界につい
て懸念することなく、デュアルスピンバルブ構造の磁気
抵抗効果素子を用いて、磁気記録装置の再生信号出力を
高めることができるようになった。
て懸念することなく、デュアルスピンバルブ構造の磁気
抵抗効果素子を用いて、磁気記録装置の再生信号出力を
高めることができるようになった。
【図１】 本発明の磁気抵抗効果素子の一実施形態にお
ける膜構成を示す図である。
ける膜構成を示す図である。
【図２】 本発明の磁気抵抗効果素子の他の一実施形態
における膜構成を示す図である。
における膜構成を示す図である。
【図３】 本発明の磁気抵抗効果素子の一実施形態にお
ける各磁性層の磁化方向を示す図である。
ける各磁性層の磁化方向を示す図である。
【図４】 本発明の磁気抵抗効果素子の構造を示す図で
ある。
ある。
【図５】 本発明および比較例の磁気抵抗効果素子にお
ける磁界と出力電圧との関係を示す図である。
ける磁界と出力電圧との関係を示す図である。
１、３……磁化固着層、 ２……磁化自由層、
４、５……スペーサ層、６、７……磁化調整層、
８、９……反平行結合層、 １０、１１ ……交換バ
イアス層、 １２……スピンバルブ素子、 １３…
…リード１４……縦バイアス膜、 １５……保護膜。
４、５……スペーサ層、６、７……磁化調整層、
８、９……反平行結合層、 １０、１１ ……交換バ
イアス層、 １２……スピンバルブ素子、 １３…
…リード１４……縦バイアス膜、 １５……保護膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 和浩 神奈川県川崎市幸区堀川町72 株式会社東 芝川崎事業所内 (72)発明者 福家 ひろみ 神奈川県川崎市幸区堀川町72 株式会社東 芝川崎事業所内 (72)発明者 福澤 英明 神奈川県川崎市幸区堀川町72 株式会社東 芝川崎事業所内 Ｆターム(参考） 5D034 BA05 BA09 BA15 CA07
Claims (13)
- 【請求項１】 強磁性を有する第１の磁化非固着層、磁
化自由層および第２の磁化固着層がこの順序でそれぞれ
非磁性の第１および第２のスペーサ層によって分離され
て積層されており、前記第１および第２の磁化固着層は
磁化の向きが同一方向に固着された層であり、前記磁化
自由層は外部磁界に応じて磁化方向を変えることかでき
る層であるスピンバルブ膜を有する磁気抵抗効果素子で
あって、前記第１の磁化固着層は前記第１のスペーサ層
と反対の側に反平行結合膜を介して反強磁性結合した強
磁性の第１の磁化調整層を備えており、前記第２の磁化
固着層は前記第２のスペーサ層と反対の側に反平行結合
膜を介して反強磁性結合した強磁性の第２の磁化調整層
を備えており、前記磁気抵抗効果素子に電流を流して電
流磁界を発生させた場合に、磁化調整層の飽和磁化と厚
さと電流磁界との積と、磁化固着層の飽和磁化と厚さと
電流磁界との積とが、前記第１の磁化固着層と前記第１
の磁化調整層との間でほぼ等しく、また前記第２の磁化
固着層と前記第２の磁化調整層の間でもほぼ等しくされ
ていることを特徴とする記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項２】 強磁性を有する第１の磁化非固着層、磁
化自由層および第２の磁化固着層がこの順序でそれぞれ
非磁性の第１および第２のスペーサ層によって分離され
て積層されており、前記第１および第２の磁化固着層は
磁化の向きが同一方向に固着された層であり、前記磁化
自由層は外部磁界に応じて磁化方向を変えることかでき
る層であるスピンバルブ膜を有する磁気抵抗効果素子で
あって、前記第１の磁化固着層は前記第１のスペーサ層
と反対の側に反平行結合膜を介して反強磁性結合した強
磁性の第１の磁化調整層を備えており、前記第２の磁化
固着層は前記第２のスペーサ層と反対の側に反平行結合
膜を介して反強磁性結合した強磁性の第２の磁化調整層
を備えており、磁化調整層の飽和磁化と厚さとの積を磁
化固着層の飽和磁化と厚さとの積で除した値が、前記第
１の磁化固着層と第１の磁化調整層、および第２の磁化
固着層と第２の磁化調整層において、ともに０．６以
上、１．０未満にされていること特徴とする磁気抵抗効
果素子。 - 【請求項３】 強磁性を有する第１の磁化非固着層、磁
化自由層および第２の磁化固着層がこの順序でそれぞれ
非磁性の前記第１および第２のスペーサ層によって分離
されて積層されており、前記第１および第２の磁化固着
層は磁化の向きが同一方向に固着された層であり、前記
磁化自由層は外部磁界に応じて磁化方向を変えることか
できる層であるスピンバルブ膜を有する磁気抵抗効果素
子であって、前記第１の磁化固着層と前記第１のスペー
サ層と前記磁化自由層と前記第２のスペーサ層と前記第
２の磁化固着層と前記第２の磁化調整層の６層の抵抗値
によって、前記第１のスペーサ層と前記磁化自由層と前
記第２のスペーサ層と前記第２の磁化固着層の４層の抵
抗値を除した値、および前記第２の磁化調整層に隣接し
た前記第２の磁化固着層と前記第２のスペーサ層と前記
磁化自由層と前記第１のスペーサ層と第１の磁化固着層
と第１の磁化調整層の６層の抵抗値によって、第２のス
ペーサ層と磁化自由層と第１のスペーサ層と第１の磁化
固着層の４層の抵抗値を除した値が、ともに１．１より
も大きくされていることを特徴とする磁気抵抗効果素
子。 - 【請求項４】 強磁性を有する第１の磁化非固着層、磁
化自由層および第２の磁化固着層がこの順序でそれぞれ
非磁性の前記第１および第２のスペーサ層によって分離
されて積層されており、前記第１および第２の磁化固着
層は磁化の向きが同一方向に固着された層であり、前記
磁化自由層は外部磁界に応じて磁化方向を変えることが
できる層であるスピンバルブ膜を有する磁気抵抗効果素
子であって、前記第１の磁化固着層または前記第２の磁
化固着層のいずれか一方に、前記スペーサ層と反対の側
に反平行結合膜を介して反強磁性結合した強磁性の磁化
調整層を備え、前記磁気抵抗効果素子に電流を流して電
流磁界を発生させた際に、前記磁化調整層の飽和磁化と
厚さと電流磁界との積が、これと結合している前記磁化
固着層の飽和磁化と厚さと電流磁界との積よりも大きく
されていることを特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項５】 強磁性を有する第１の磁化非固着層、磁
化自由層および第２の磁化固着層がこの順序でそれぞれ
非磁性の前記第１および第２のスペーサ層によって分離
されて積層されており、前記第１および第２の磁化固着
層は磁化の向きが同一方向に固着された層であり、前記
磁化自由層は外部磁界に応じて磁化方向を変えることか
できる層であるスピンバルブ膜を有する磁気抵抗効果素
子であって、前記第１の磁化固着層または前記第２の磁
化固着層のいずれか一方に、前記スペーサ層と反対の側
に反平行結合膜を介して反強磁性結合した強磁性の磁化
調整層を備え、前記磁化調整層の飽和磁化と厚さとの積
を、これと結合している前記磁化固着層の飽和磁化と厚
さとの積で除した値が１以上にされていることを特徴と
する磁気抵抗効果素子。 - 【請求項６】 強磁性を有する第１の磁化非固着層、磁
化自由層および第２の磁化固着層がこの順序でそれぞれ
非磁性の前記第１および第２のスペーサ層によって分離
されて積層されており、前記第１および第２の磁化固着
層は磁化の向きが同一方向に固着された層であり、前記
磁化自由層は外部磁界に応じて磁化方向を変えることか
できる層であるスピンバルブ膜を有する磁気抵抗効果素
子において、前記第１の磁化固着層が前記第１のスペー
サ層と反対の側に反平行結合膜を介して反強磁性結合し
た強磁性の第１の磁化調整層を備えており、前記第２の
磁化固着層は前記第２のスペーサ層と反対の側に反平行
結合膜を介して反強磁性結合した強磁性の第２の磁化調
整層を備えており、前記磁気抵抗効果素子に電流を流し
て電流磁界を発生させた場合に、磁化調整層の飽和磁化
と厚さと電流磁界との積と、磁化固着層の飽和磁化と厚
さと電流磁界との積とが、前記第１の磁化固着層と前記
第１の磁化調整層との間、および前記第２の磁化固着層
と前記第２の磁化調整層との間の一方では磁化調整層よ
りも磁化固着層において大きく、他方では磁化調整層よ
りも磁化調整層において大きくされていることを特徴と
する記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項７】 強磁性を有する第１の磁化非固着層、磁
化自由層および第２の磁化固着層がこの順序でそれぞれ
非磁性の前記第１および第２のスペーサ層によって分離
されて積層されており、前記第１および第２の磁化固着
層は磁化の向きが同一方向に固着された層であり、前記
磁化自由層は外部磁界に応じて磁化方向を変えることか
できる層であるスピンバルブ膜を有する磁気抵抗効果素
子において、前記第１の磁化固着層が前記第１のスペー
サ層と反対の側に反平行結合膜を介して反強磁性結合し
た強磁性の第１の磁化調整層を備えており、前記第２の
磁化固着層は前記第２のスペーサ層と反対の側に反平行
結合膜を介して反強磁性結合した強磁性の第２の磁化調
整層を備えており、磁化調整層の飽和磁化と厚さとの積
を磁化固着層の飽和磁化と厚さとの積で除した値が、前
記第１の磁化固着層と前記第１の磁化調整層との間、お
よび前記第２の磁化固着層と前記第２の磁化調整層との
間の一方では０．６以下、他方では１以上にされている
ことを特徴とする請求項５記載の磁気抵抗効果素子。 - 【請求項８】 請求項４ないし請求項７のいずれか１項
記載の磁気抵抗効果素子を具備した磁気記録装置におい
て、前記磁気抵抗効果素子に電流を流して前記第１層と
前記第３層の磁化固着層の向きを同一方向に固着する回
路を具備していることを特徴とする磁気記録装置。 - 【請求項９】 請求項１ないし請求項７のいずれか１項
記載の磁気抵抗効果素子において、前記磁化自由層に加
わる静磁的バイアス磁界とスペーサ層を通じて磁化自由
層に作用する相互作用磁界との和が打ち消し合うように
前記磁化調整層の飽和磁化と厚さとが選択されているこ
とを特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項１０】 請求項１ないし請求項７のいずれか１
項記載の磁気抵抗効果素子において、前記磁化調整層の
飽和磁化と厚さとの積の合計値と、前記磁化調整層の飽
和磁化と厚さとの積の合計値との差が１ｎｍ・Ｔ以上５
ｎｍ・Ｔ以下にされていることを特徴とする磁気抵抗効
果素子。 - 【請求項１１】 請求項１ないし請求項７または請求項
９ないし請求項１０のいずれか１項記載の磁気抵抗効果
素子において、少なくとも一層の前記磁化調整層が反平
行結合膜と反対の側に交換バイアス層を備えていること
を特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項１２】 請求項１ないし請求項７または請求項
９ないし請求項１１のいずれか１項記載の磁気抵抗効果
素子において、前記磁化調整層と前記磁化固着層のうち
少なくとも１層は硬質磁性材料であることを特徴とする
磁気抵抗効果素子。 - 【請求項１３】 請求項１ないし請求項７または請求項
９ないし請求項１２のいずれか１項記載の磁気抵抗効果
素子において、前記磁化自由層の飽和磁化と厚さとの積
を４．５ｎｍ・Ｔ以下であることを特徴とする磁気抵抗
効果素子。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10262152A JP2000090418A (ja) | 1998-09-16 | 1998-09-16 | 磁気抵抗効果素子および磁気記録装置 |
| US09/343,270 US6313973B1 (en) | 1998-06-30 | 1999-06-30 | Laminated magnetorestrictive element of an exchange coupling film, an antiferromagnetic film and a ferromagnetic film and a magnetic disk drive using same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10262152A JP2000090418A (ja) | 1998-09-16 | 1998-09-16 | 磁気抵抗効果素子および磁気記録装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000090418A true JP2000090418A (ja) | 2000-03-31 |
Family
ID=17371788
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10262152A Pending JP2000090418A (ja) | 1998-06-30 | 1998-09-16 | 磁気抵抗効果素子および磁気記録装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000090418A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003043018A1 (en) * | 2001-10-16 | 2003-05-22 | Motorola, Inc. | Magnetoresistance random access memory for improved scalability |
| US6956763B2 (en) | 2003-06-27 | 2005-10-18 | Freescale Semiconductor, Inc. | MRAM element and methods for writing the MRAM element |
| US6967366B2 (en) | 2003-08-25 | 2005-11-22 | Freescale Semiconductor, Inc. | Magnetoresistive random access memory with reduced switching field variation |
| US7129098B2 (en) | 2004-11-24 | 2006-10-31 | Freescale Semiconductor, Inc. | Reduced power magnetoresistive random access memory elements |
| US7184300B2 (en) | 2001-10-16 | 2007-02-27 | Freescale Semiconductor, Inc. | Magneto resistance random access memory element |
| US7465589B2 (en) | 2002-07-17 | 2008-12-16 | Everspin Technologies, Inc. | Multi-state magnetoresistance random access cell with improved memory storage density |
| CN100533589C (zh) * | 2002-11-26 | 2009-08-26 | 株式会社东芝 | 磁单元和磁存储器 |
-
1998
- 1998-09-16 JP JP10262152A patent/JP2000090418A/ja active Pending
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| KR100924443B1 (ko) | 2001-10-16 | 2009-11-02 | 에버스핀 테크놀러지스, 인크. | 스케일 조정 능력이 향상된 자기 저항 랜덤 액세스 메모리 |
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