JP2001308411A - スピンバルブ型磁気抵抗センサおよび薄膜磁気ヘッド - Google Patents
スピンバルブ型磁気抵抗センサおよび薄膜磁気ヘッドInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 センサの磁気感度を高めて高い出力が得られ
るとともに、ヘッド出力や出力非対称性の不安定性およ
びベースラインノイズ等を抑えてセンサの特性を安定化
させる。 【解決手段】 基板１上に、自由側強磁性層９，１０
と、固定側強磁性層５，６，７と、両強磁性層に挟まれ
た非磁性スペーサー層８と、固定側強磁性層５，６，７
に隣接して該固定側強磁性層の磁化方向を固定するため
の反強磁性層４と、自由側強磁性層９，１０に隣接しか
つ非磁性スペーサー層８とは反対側に積層された非磁性
背部層１１と、この背部層１１に隣接しかつ自由側強磁
性層９，１０とは反対側に積層された電子反射層１２と
を積層形成する。
るとともに、ヘッド出力や出力非対称性の不安定性およ
びベースラインノイズ等を抑えてセンサの特性を安定化
させる。 【解決手段】 基板１上に、自由側強磁性層９，１０
と、固定側強磁性層５，６，７と、両強磁性層に挟まれ
た非磁性スペーサー層８と、固定側強磁性層５，６，７
に隣接して該固定側強磁性層の磁化方向を固定するため
の反強磁性層４と、自由側強磁性層９，１０に隣接しか
つ非磁性スペーサー層８とは反対側に積層された非磁性
背部層１１と、この背部層１１に隣接しかつ自由側強磁
性層９，１０とは反対側に積層された電子反射層１２と
を積層形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に非磁性ス
ペーサ層を挟んで自由側強磁性層と固定側強磁性層を積
層しかつ固定側強磁性層の磁化方向を反強磁性層により
ピン止めしたスピンバルブ型磁気抵抗センサ、及び、か
かるスピンバルブ型磁気抵抗センサを備え、磁気記録装
置に使用するための薄膜磁気ヘッドに関する。
ペーサ層を挟んで自由側強磁性層と固定側強磁性層を積
層しかつ固定側強磁性層の磁化方向を反強磁性層により
ピン止めしたスピンバルブ型磁気抵抗センサ、及び、か
かるスピンバルブ型磁気抵抗センサを備え、磁気記録装
置に使用するための薄膜磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、再生用磁気ヘッドにおいて、
磁界感度を高めて高出力化を図り、更なる磁気記録密度
の向上を図るために、巨大磁気抵抗効果を示すスピンバ
ルブ膜構造の磁気抵抗センサ（スピンバルブＭＲセン
サ）が開発されている。
磁界感度を高めて高出力化を図り、更なる磁気記録密度
の向上を図るために、巨大磁気抵抗効果を示すスピンバ
ルブ膜構造の磁気抵抗センサ（スピンバルブＭＲセン
サ）が開発されている。
【０００３】一般にスピンバルブＭＲ膜は、導電性金属
からなる非磁性スペーサ層を挟んで対向する２つの強磁
性層を積層したサンドイッチ構造からなり、その一方の
強磁性層の磁化は、隣接する反強磁性層との交換結合磁
界により信号磁界に対して平行に固定されるのに対し、
他方の強磁性層の磁化は、一般に永久磁石の磁界を利用
したハードバイアス法により単磁区化され、外部磁界の
変化に応じて自由に回転する。磁化方向が固定された強
磁性層は、ピン層或いは固定側強磁性層と称され、磁化
が自由に回転する強磁性層は、フリー層或いは自由側強
磁性層と称されている。
からなる非磁性スペーサ層を挟んで対向する２つの強磁
性層を積層したサンドイッチ構造からなり、その一方の
強磁性層の磁化は、隣接する反強磁性層との交換結合磁
界により信号磁界に対して平行に固定されるのに対し、
他方の強磁性層の磁化は、一般に永久磁石の磁界を利用
したハードバイアス法により単磁区化され、外部磁界の
変化に応じて自由に回転する。磁化方向が固定された強
磁性層は、ピン層或いは固定側強磁性層と称され、磁化
が自由に回転する強磁性層は、フリー層或いは自由側強
磁性層と称されている。
【０００４】フリー層の磁化が磁気記録媒体などからの
外部磁場により回転すると、両磁性層間に生じた磁化方
向の角度差によりスピンバルブ膜の電気抵抗が変化す
る。この電気抵抗変化を検知することにより、磁気ディ
スクなどの磁気記録媒体に記録されたデータを認識する
ことができる。かかるスピンバルブセンサの原理は、例
えば、特表平８−５０３３３６号公報（ＰＣＴ／ＵＳ９
３／１０７８２）にも詳細に開示されている。
外部磁場により回転すると、両磁性層間に生じた磁化方
向の角度差によりスピンバルブ膜の電気抵抗が変化す
る。この電気抵抗変化を検知することにより、磁気ディ
スクなどの磁気記録媒体に記録されたデータを認識する
ことができる。かかるスピンバルブセンサの原理は、例
えば、特表平８−５０３３３６号公報（ＰＣＴ／ＵＳ９
３／１０７８２）にも詳細に開示されている。
【０００５】スピンバルブ膜の感度を高めるためには、
フリー層の膜厚を薄くし、該フリー層の保磁力を下げる
ことが有効であるが、フリー層の膜厚が伝導電子の平均
自由行程並みの３．０〜５．０ｎｍ程度まで薄くなる
と、磁気抵抗変化率（ＭＲ比）が低下する。
フリー層の膜厚を薄くし、該フリー層の保磁力を下げる
ことが有効であるが、フリー層の膜厚が伝導電子の平均
自由行程並みの３．０〜５．０ｎｍ程度まで薄くなる
と、磁気抵抗変化率（ＭＲ比）が低下する。
【０００６】この問題を解決するために最近、例えば特
許２７４４８８３号公報には、非磁性スペーサ層が接し
ている反対側のフリー層の面に隣接するように非磁性金
属層（背部層）を形成して伝導電子の平均自由行程を伸
ばし、ＭＲ比を向上させる方法が検討されている。
許２７４４８８３号公報には、非磁性スペーサ層が接し
ている反対側のフリー層の面に隣接するように非磁性金
属層（背部層）を形成して伝導電子の平均自由行程を伸
ばし、ＭＲ比を向上させる方法が検討されている。
【０００７】また別の方法では、Y.Kamiguchi他による
論文「Co合金 SPECULAR SPIN VALVESWITH A NANO OXIDE
LAYER」(IEEE,INTERMAG 99,DB-0１(1999))には、電子
を反射する酸化層をピン層中とフリー層に隣接して非磁
性スペーサー層の反対側に積層したスピンバルブ膜が提
案されている。これによれば酸化層と金属層の界面で伝
導電子が鏡面反射されるため、その界面における反射時
の伝導電子のエネルギーロスが少なく、スピンバルブ効
果により選別される伝導電子の量的比率が大きくなり、
その結果ＭＲ比が向上し、センサの感度を向上させ、高
記録密度を達成することが出来る。
論文「Co合金 SPECULAR SPIN VALVESWITH A NANO OXIDE
LAYER」(IEEE,INTERMAG 99,DB-0１(1999))には、電子
を反射する酸化層をピン層中とフリー層に隣接して非磁
性スペーサー層の反対側に積層したスピンバルブ膜が提
案されている。これによれば酸化層と金属層の界面で伝
導電子が鏡面反射されるため、その界面における反射時
の伝導電子のエネルギーロスが少なく、スピンバルブ効
果により選別される伝導電子の量的比率が大きくなり、
その結果ＭＲ比が向上し、センサの感度を向上させ、高
記録密度を達成することが出来る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが上記論文に記
載されているように伝導電子を反射する酸化層をフリー
層に直接隣接して積層すると酸化層からの酸素の拡散等
でフリー層の保磁力が上昇するなど軟磁気特性が劣化す
る。実際上記論文においては保磁力が１４Ｏｅと大き
く、磁気センサとして不適当である。このような軟磁気
特性の劣化はヘッド出力や出力非対称性の不安定性やベ
ースラインノイズ等の原因となる。
載されているように伝導電子を反射する酸化層をフリー
層に直接隣接して積層すると酸化層からの酸素の拡散等
でフリー層の保磁力が上昇するなど軟磁気特性が劣化す
る。実際上記論文においては保磁力が１４Ｏｅと大き
く、磁気センサとして不適当である。このような軟磁気
特性の劣化はヘッド出力や出力非対称性の不安定性やベ
ースラインノイズ等の原因となる。
【０００９】一方、非磁性背部層をフリー層に隣接して
積層したスピンバルブＭＲセンサの場合、フリー層から
非磁性背部層に至る伝導電子の殆どが、固定側強磁性層
と自由側強磁性層の磁化相対角度の変化によるスピンバ
ルブ効果域の外で行動する。かかる磁気抵抗効果にあま
り関係しない伝導電子の有効利用を図ることができれ
ば、より一層のＭＲ比の向上を図り得ると考えられる。
積層したスピンバルブＭＲセンサの場合、フリー層から
非磁性背部層に至る伝導電子の殆どが、固定側強磁性層
と自由側強磁性層の磁化相対角度の変化によるスピンバ
ルブ効果域の外で行動する。かかる磁気抵抗効果にあま
り関係しない伝導電子の有効利用を図ることができれ
ば、より一層のＭＲ比の向上を図り得ると考えられる。
【００１０】そこで本発明の目的は上記従来の問題点に
鑑み、センサの磁気感度を高めて高い出力が得られると
ともに、ヘッド出力や出力非対称性の不安定性およびベ
ースラインノイズ等を抑えてセンサの特性を安定化させ
ることが出来るスピンバルブ型磁気抵抗センサを提供す
ることにある。また、本発明の別の目的は、かかるスピ
ンバルブ型磁気抵抗センサを備えることにより、磁気記
録における一層の大容量化および高記録密度化に対応し
得る高性能を安定して発揮し、しかも歩留まり良く製造
することが出来る薄膜磁気ヘッドを提供することにあ
る。
鑑み、センサの磁気感度を高めて高い出力が得られると
ともに、ヘッド出力や出力非対称性の不安定性およびベ
ースラインノイズ等を抑えてセンサの特性を安定化させ
ることが出来るスピンバルブ型磁気抵抗センサを提供す
ることにある。また、本発明の別の目的は、かかるスピ
ンバルブ型磁気抵抗センサを備えることにより、磁気記
録における一層の大容量化および高記録密度化に対応し
得る高性能を安定して発揮し、しかも歩留まり良く製造
することが出来る薄膜磁気ヘッドを提供することにあ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、次の技術的手段を講じた。
に、本発明は、次の技術的手段を講じた。
【００１２】即ち、本発明のスピンバルブ型磁気抵抗セ
ンサは、自由側強磁性層と、固定側強磁性層と、前記両
強磁性層に挟まれた非磁性スペーサー層と、前記固定側
強磁性層に隣接して該固定側強磁性層の磁化方向を固定
するための反強磁性層と、前記自由側強磁性層に隣接し
かつ前記非磁性スペーサー層とは反対側に積層された非
磁性背部層と、前記背部層に隣接しかつ前記自由側強磁
性層とは反対側に積層された電子反射層とを備えるもの
である。
ンサは、自由側強磁性層と、固定側強磁性層と、前記両
強磁性層に挟まれた非磁性スペーサー層と、前記固定側
強磁性層に隣接して該固定側強磁性層の磁化方向を固定
するための反強磁性層と、前記自由側強磁性層に隣接し
かつ前記非磁性スペーサー層とは反対側に積層された非
磁性背部層と、前記背部層に隣接しかつ前記自由側強磁
性層とは反対側に積層された電子反射層とを備えるもの
である。
【００１３】かかる本発明のスピンバルブ型磁気抵抗セ
ンサは、背部層を備えることにより伝導電子の平均自由
行程が延び、センサのコンダクタンス並びに磁気抵抗効
果比（ＭＲ比）の向上が図られる。さらに、電子反射層
により、自由側強磁性層からスペーサー層とは反対側に
移動する伝導電子の少なくとも一部が、電子反射層と背
部層との界面で鏡面反射的に反射され、かかる反射電子
の一部がスピンバルブ作用による磁気抵抗効果の増大に
寄与するため、さらなるＭＲ比の向上が図られる。ま
た、電子反射効率の高い酸化物絶縁層により電子反射層
を構成した場合でも、背部層が酸化保護層として機能
し、伝導電子を反射する酸化物絶縁層と自由側強磁性層
が直接接しないため、自由側強磁性層が酸化することに
よる軟磁気特性の劣化が避けられる。また非磁性導電性
背部層を備えた所謂スピンフィルタ構造でもあるため、
バイアス電流中心が非磁性スペーサー層からフリー層側
へ移動し、フリー層におけるバイアス電流磁界が減少し
て、出力の非対称性が小さくなるという利点も同時に得
られる。
ンサは、背部層を備えることにより伝導電子の平均自由
行程が延び、センサのコンダクタンス並びに磁気抵抗効
果比（ＭＲ比）の向上が図られる。さらに、電子反射層
により、自由側強磁性層からスペーサー層とは反対側に
移動する伝導電子の少なくとも一部が、電子反射層と背
部層との界面で鏡面反射的に反射され、かかる反射電子
の一部がスピンバルブ作用による磁気抵抗効果の増大に
寄与するため、さらなるＭＲ比の向上が図られる。ま
た、電子反射効率の高い酸化物絶縁層により電子反射層
を構成した場合でも、背部層が酸化保護層として機能
し、伝導電子を反射する酸化物絶縁層と自由側強磁性層
が直接接しないため、自由側強磁性層が酸化することに
よる軟磁気特性の劣化が避けられる。また非磁性導電性
背部層を備えた所謂スピンフィルタ構造でもあるため、
バイアス電流中心が非磁性スペーサー層からフリー層側
へ移動し、フリー層におけるバイアス電流磁界が減少し
て、出力の非対称性が小さくなるという利点も同時に得
られる。
【００１４】上記電子反射層は、背部層の構成材料より
も酸化されやすい金属を背部層の上に成膜し、該中間生
成金属層を酸化性雰囲気内で酸化させてなる金属酸化物
からなるものとすることができる。これによれば、金属
酸化物からなる電子反射層による伝導電子の鏡面反射的
な弾性反射が得られる。また、電子反射層は、一旦、非
酸化物である中間生成金属層を成膜した後に、該中間生
成金属層を自然酸化してなるものであるから、製造工程
中に自由側強磁性層や背部層が酸化されることを防止し
つつ金属酸化物からなる電子反射層を成膜することがで
きる。また、電子反射層の構成金属を、背部層の構成材
料（例えば銅など）よりも酸化されやすいものとするこ
とにより、背部層が経時変化により酸化することによる
コンダクタンスの低下を抑えることができる。元素の酸
化され易さは、一般に、その元素のイオン化傾向に合致
する。したがって、上記背部層の構成金属よりも大きな
イオン化傾向を示す金属により中間生成金属層を成膜
し、該層を自然酸化させることが好ましい。
も酸化されやすい金属を背部層の上に成膜し、該中間生
成金属層を酸化性雰囲気内で酸化させてなる金属酸化物
からなるものとすることができる。これによれば、金属
酸化物からなる電子反射層による伝導電子の鏡面反射的
な弾性反射が得られる。また、電子反射層は、一旦、非
酸化物である中間生成金属層を成膜した後に、該中間生
成金属層を自然酸化してなるものであるから、製造工程
中に自由側強磁性層や背部層が酸化されることを防止し
つつ金属酸化物からなる電子反射層を成膜することがで
きる。また、電子反射層の構成金属を、背部層の構成材
料（例えば銅など）よりも酸化されやすいものとするこ
とにより、背部層が経時変化により酸化することによる
コンダクタンスの低下を抑えることができる。元素の酸
化され易さは、一般に、その元素のイオン化傾向に合致
する。したがって、上記背部層の構成金属よりも大きな
イオン化傾向を示す金属により中間生成金属層を成膜
し、該層を自然酸化させることが好ましい。
【００１５】また、上記中間生成金属層の膜厚は０．５
０〜１．７５ｎｍとするのが好ましい。０．５０ｎｍ未
満であると、電子反射層として十分に機能しないととも
に、膜厚制御が困難となり、後の酸化工程を経た後の出
力特性が不安定化し、歩留まりの低下の原因となる。ま
た、１．７５ｎｍを超えると、構成金属を完全に酸化さ
せることが難しく、十分に酸化されない場合、電子反射
層の断面構造が金属酸化物層／金属層という２層構造と
なる。電子反射層は本来、絶縁性が高い材料により構成
して電子を反射させるために設けるが、上記のように２
層構造になると、背部層に隣接する部分が金属層とな
り、酸化物層に比して電気抵抗が小さくなり、ある程度
の電流が流れる。即ち、背部層との界面を構成する金属
層に伝導電子が入り込み、電子反射層としての機能を完
全に果たすことができない。
０〜１．７５ｎｍとするのが好ましい。０．５０ｎｍ未
満であると、電子反射層として十分に機能しないととも
に、膜厚制御が困難となり、後の酸化工程を経た後の出
力特性が不安定化し、歩留まりの低下の原因となる。ま
た、１．７５ｎｍを超えると、構成金属を完全に酸化さ
せることが難しく、十分に酸化されない場合、電子反射
層の断面構造が金属酸化物層／金属層という２層構造と
なる。電子反射層は本来、絶縁性が高い材料により構成
して電子を反射させるために設けるが、上記のように２
層構造になると、背部層に隣接する部分が金属層とな
り、酸化物層に比して電気抵抗が小さくなり、ある程度
の電流が流れる。即ち、背部層との界面を構成する金属
層に伝導電子が入り込み、電子反射層としての機能を完
全に果たすことができない。
【００１６】上記背部層は、電子反射層に対し酸化剤と
しての性質を有する金属からなるものとすることができ
る。このような金属としては、銅（Ｃｕ）を代表的に挙
げることができ、銅により背部層を構成すれば、伝導電
子の平均自由行程を伸ばす効果が大きく、コンダクタン
ス並びにＭＲ比が向上される。また、非磁性背部層の膜
厚は、０．５ｎｍ未満であると背部層として十分に機能
しないためにＭＲ比に大きな変化がみらず、また、１．
５ｎｍを超えると伝導電子の分流損が大きくなり、逆に
ＭＲ比が低減することがあるため、０．５〜１．５ｎｍ
とすることが好ましい。
しての性質を有する金属からなるものとすることができ
る。このような金属としては、銅（Ｃｕ）を代表的に挙
げることができ、銅により背部層を構成すれば、伝導電
子の平均自由行程を伸ばす効果が大きく、コンダクタン
ス並びにＭＲ比が向上される。また、非磁性背部層の膜
厚は、０．５ｎｍ未満であると背部層として十分に機能
しないためにＭＲ比に大きな変化がみらず、また、１．
５ｎｍを超えると伝導電子の分流損が大きくなり、逆に
ＭＲ比が低減することがあるため、０．５〜１．５ｎｍ
とすることが好ましい。
【００１７】上記したスピンバルブ型磁気抵抗センサに
よれば、自由側強磁性層の膜厚が、該強磁性層中での伝
導電子の平均自由行程並み（例えば３ｎｍ〜５ｎｍ程
度）に薄くした場合でも、背部層により伝導電子の平均
自由行程を大きくすることができるとともに、電子反射
層により伝導電子を反射して効率的にスピンバルブ効果
に寄与させることができ、センサ感度の更なる向上を図
りつつも大きなＭＲ比を得ることができるとともに、自
由側強磁性層の軟磁気特性の劣化を防止してヘッド出力
や出力非対称性の安定性の向上、ベースラインノイズの
低減を図ることができる。したがって、自由側強磁性層
の膜厚を、該強磁性層中での伝導電子の平均自由行程よ
りも小さくすることが可能であり、更なる磁気記録装置
の高記録密度化を図ることができる。
よれば、自由側強磁性層の膜厚が、該強磁性層中での伝
導電子の平均自由行程並み（例えば３ｎｍ〜５ｎｍ程
度）に薄くした場合でも、背部層により伝導電子の平均
自由行程を大きくすることができるとともに、電子反射
層により伝導電子を反射して効率的にスピンバルブ効果
に寄与させることができ、センサ感度の更なる向上を図
りつつも大きなＭＲ比を得ることができるとともに、自
由側強磁性層の軟磁気特性の劣化を防止してヘッド出力
や出力非対称性の安定性の向上、ベースラインノイズの
低減を図ることができる。したがって、自由側強磁性層
の膜厚を、該強磁性層中での伝導電子の平均自由行程よ
りも小さくすることが可能であり、更なる磁気記録装置
の高記録密度化を図ることができる。
【００１８】また、本発明の薄膜磁気ヘッドは、上記ス
ピンバルブ型磁気抵抗センサを再生用磁束感知素子とし
て備えるものである。かかる薄膜磁気ヘッドは、好まし
くは、シールド型磁気抵抗効果ヘッドとして実施され
る。これによれば、自由側強磁性層の軟磁気特性が良好
であるから、ヘッド特性としても安定化すると同時に、
高い再生出力を得ることができ、１００Gbit／inch2級
以上の面記録密度を有するハードディスク装置の実現に
大きく寄与することができる。
ピンバルブ型磁気抵抗センサを再生用磁束感知素子とし
て備えるものである。かかる薄膜磁気ヘッドは、好まし
くは、シールド型磁気抵抗効果ヘッドとして実施され
る。これによれば、自由側強磁性層の軟磁気特性が良好
であるから、ヘッド特性としても安定化すると同時に、
高い再生出力を得ることができ、１００Gbit／inch2級
以上の面記録密度を有するハードディスク装置の実現に
大きく寄与することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】本発明は、自由側強磁性層、非磁
性導電性スペーサ層、固定側強磁性層並びに反強磁性層
を備える如何なる形態のスピンバルブＭＲセンサに採用
することもでき、いわゆるボトムスピンバルブ膜、反強
磁性体層が両強磁性体層を介して基板の反対側にあるト
ップスピンバルブ膜のいずれに採用することもできる。
また、本発明のスピンバルブＭＲセンサは、ハードディ
スクなどの磁気記録装置の磁気ヘッドに用いることもで
き、その他の各種装置の感磁素子として使用できる。
性導電性スペーサ層、固定側強磁性層並びに反強磁性層
を備える如何なる形態のスピンバルブＭＲセンサに採用
することもでき、いわゆるボトムスピンバルブ膜、反強
磁性体層が両強磁性体層を介して基板の反対側にあるト
ップスピンバルブ膜のいずれに採用することもできる。
また、本発明のスピンバルブＭＲセンサは、ハードディ
スクなどの磁気記録装置の磁気ヘッドに用いることもで
き、その他の各種装置の感磁素子として使用できる。
【００２０】自由側強磁性層としては、ＮｉＦｅやＣｏ
Ｆｅなどの強磁性体合金を用いることができ、最も好ま
しくはＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ二層膜を用いてＣｏＦｅを非
磁性スペーサー層に積層させるのが良い。これは、非磁
性スペーサー層にＣｕを用い且つ磁性体層にＮｉＦｅを
用いたスピンバルブ膜の場合、製造工程中の熱処理や動
作時の発熱等により膜が２００℃以上に加熱されると、
ＮｉＦｅ中のＮｉとＣｕとが混ざり合い、多層構造が乱
れてしまうためである。一方、ＣｏＦｅは保磁力が比較
的大きく、自由側強磁性層の磁化が回転し難くなるた
め、上記したように保磁力の小さいＮｉＦｅをＣｏＦｅ
に積層させ、ＮｉＦｅ膜の膜厚をある程度以上厚くする
ことにより、保磁力の大きいＣｏＦｅ膜の磁化方向を回
転しやすくすることが可能となる。
Ｆｅなどの強磁性体合金を用いることができ、最も好ま
しくはＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ二層膜を用いてＣｏＦｅを非
磁性スペーサー層に積層させるのが良い。これは、非磁
性スペーサー層にＣｕを用い且つ磁性体層にＮｉＦｅを
用いたスピンバルブ膜の場合、製造工程中の熱処理や動
作時の発熱等により膜が２００℃以上に加熱されると、
ＮｉＦｅ中のＮｉとＣｕとが混ざり合い、多層構造が乱
れてしまうためである。一方、ＣｏＦｅは保磁力が比較
的大きく、自由側強磁性層の磁化が回転し難くなるた
め、上記したように保磁力の小さいＮｉＦｅをＣｏＦｅ
に積層させ、ＮｉＦｅ膜の膜厚をある程度以上厚くする
ことにより、保磁力の大きいＣｏＦｅ膜の磁化方向を回
転しやすくすることが可能となる。
【００２１】非磁性スペーサー層としては、Ｃｕ、Ａ
ｇ、ＡｕなどのＩＢ遷移金属を用いることができ、これ
らは導電性に優れ、スペーサー層としての十分な機能を
発揮し得る。
ｇ、ＡｕなどのＩＢ遷移金属を用いることができ、これ
らは導電性に優れ、スペーサー層としての十分な機能を
発揮し得る。
【００２２】反強磁性層としては、Ｍｎ系反強磁性体、
Ｃｒ系反強磁性体及び酸化物系反強磁性体など、種々の
材料を用いることができる。
Ｃｒ系反強磁性体及び酸化物系反強磁性体など、種々の
材料を用いることができる。
【００２３】Ｍｎ系反強磁性体であるＰｔＭｎ、ＰｄＭ
ｎ及びＮｉＭｎはＣｕＡｕ−Ｉタイプの結晶構造を持つ
反強磁性規則合金であり、これらはＭｎ組成比が約５０
at％で大きな交換結合磁界を示すことが知られている。
また、ＩｒＭｎ、ＲｈＭｎ及びＦｅＭｎはｆｃｃ構造を
持つ反強磁性不規則合金であり、熱処理なしで一方向異
方性をピン層に付与できることが知られている。また、
ＣｒＭｎはｂｃｃ構造を持つ反強磁性合金である。その
他、ＰｄＰｔＭｎ合金、ＣｒＰｔＭｎ合金なども大きな
交換結合磁界を示し、ブロッキング温度が高く、良好な
耐食性を示すことが知られている。
ｎ及びＮｉＭｎはＣｕＡｕ−Ｉタイプの結晶構造を持つ
反強磁性規則合金であり、これらはＭｎ組成比が約５０
at％で大きな交換結合磁界を示すことが知られている。
また、ＩｒＭｎ、ＲｈＭｎ及びＦｅＭｎはｆｃｃ構造を
持つ反強磁性不規則合金であり、熱処理なしで一方向異
方性をピン層に付与できることが知られている。また、
ＣｒＭｎはｂｃｃ構造を持つ反強磁性合金である。その
他、ＰｄＰｔＭｎ合金、ＣｒＰｔＭｎ合金なども大きな
交換結合磁界を示し、ブロッキング温度が高く、良好な
耐食性を示すことが知られている。
【００２４】Ｃｒ系反強磁性体としては、ＣｒＡｌを挙
げることができる。ＣｒＡｌはｂｃｃ構造を持つ反強磁
性不規則合金であり、高いネール温度、高電気抵抗率、
高耐食性を示し、熱処理なしで一方向異方性が生じる。
げることができる。ＣｒＡｌはｂｃｃ構造を持つ反強磁
性不規則合金であり、高いネール温度、高電気抵抗率、
高耐食性を示し、熱処理なしで一方向異方性が生じる。
【００２５】酸化物系反強磁性体には、α−Ｆｅ2Ｏ3、
ＮｉＯ及びＣｏＯなどの酸素化合物を挙げることがで
き、ＮｉＯ／ＣｏＯの二層膜などを利用することもでき
る。これらは耐食性に優れるとともに、絶縁体であるか
ら比抵抗が大きく、センス電流の分流損がないため高出
力化に有利である。
ＮｉＯ及びＣｏＯなどの酸素化合物を挙げることがで
き、ＮｉＯ／ＣｏＯの二層膜などを利用することもでき
る。これらは耐食性に優れるとともに、絶縁体であるか
ら比抵抗が大きく、センス電流の分流損がないため高出
力化に有利である。
【００２６】非磁性背部層は、好ましくは、Ｃｕなどの
非磁性導電体材料により成膜するのが良く、また、Ｃｕ
／Ｒｕの二層膜により成膜することもできる。
非磁性導電体材料により成膜するのが良く、また、Ｃｕ
／Ｒｕの二層膜により成膜することもできる。
【００２７】電子反射層は、酸化タンタル層により構成
するのが好ましい。この酸化タンタルは金属タンタルか
ら自然酸化で作製することが可能でかつ絶縁体であるた
め、電子反射層として適している。また前記酸化タンタ
ル層を作製する際に、成膜する金属タンタル層の膜厚を
０．５０ｎｍ以上１．７５ｎｍ以下とすると、金属タン
タル層の酸化残りが少なく電子反射率が高くなるため、
ＭＲ比が向上する。前記電子反射層としては、上述した
酸化タンタル以外の様々な材料が使用できるが、自然酸
化で作製できる酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ハ
フニウム、酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ゲル
マニウム、酸化亜鉛等の金属の酸化物や、ダイヤモン
ド、炭化シリコン、硫化亜鉛等のバンドギャップの大き
な半導体等が、金属界面でのポテンシャル障壁が大きく
て、電子反射率を高くするのに有利である。
するのが好ましい。この酸化タンタルは金属タンタルか
ら自然酸化で作製することが可能でかつ絶縁体であるた
め、電子反射層として適している。また前記酸化タンタ
ル層を作製する際に、成膜する金属タンタル層の膜厚を
０．５０ｎｍ以上１．７５ｎｍ以下とすると、金属タン
タル層の酸化残りが少なく電子反射率が高くなるため、
ＭＲ比が向上する。前記電子反射層としては、上述した
酸化タンタル以外の様々な材料が使用できるが、自然酸
化で作製できる酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化ハ
フニウム、酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ゲル
マニウム、酸化亜鉛等の金属の酸化物や、ダイヤモン
ド、炭化シリコン、硫化亜鉛等のバンドギャップの大き
な半導体等が、金属界面でのポテンシャル障壁が大きく
て、電子反射率を高くするのに有利である。
【００２８】また、本発明は、上述したスピンバルブ磁
気抵抗センサを再生用磁束感知素子として備えた薄膜磁
気ヘッドとして好適に実施することができる。かかる薄
膜磁気ヘッドは、そのスピンバルブ膜の自由側強磁性層
の軟磁気特性が良好なため、ヘッド特性が安定化すると
同時に高い再生出力が得られる。かかる薄膜磁気ヘッド
は、ハードディスクなどの磁気記録装置に好適に用いる
ことができる。
気抵抗センサを再生用磁束感知素子として備えた薄膜磁
気ヘッドとして好適に実施することができる。かかる薄
膜磁気ヘッドは、そのスピンバルブ膜の自由側強磁性層
の軟磁気特性が良好なため、ヘッド特性が安定化すると
同時に高い再生出力が得られる。かかる薄膜磁気ヘッド
は、ハードディスクなどの磁気記録装置に好適に用いる
ことができる。
【００２９】
【実施例】図１には、本発明を適用したスピンバルブＭ
Ｒセンサの構成が断面で示されている。このスピンバル
ブＭＲセンサは、ガラス、シリコン、Ａｌ2Ｏ3／ＴｉＣ
などのセラミック材料等からなる基板１上に、その上に
形成される膜全体の結晶配向性を高めるために、Ｔａか
らなる第１下地膜２とＮｉＦｅＣｒからなる第２下地膜
３との二層構造の下地層が形成され、その上にスピンバ
ルブＭＲ膜が各種構成層を積層形成することにより成膜
されている。
Ｒセンサの構成が断面で示されている。このスピンバル
ブＭＲセンサは、ガラス、シリコン、Ａｌ2Ｏ3／ＴｉＣ
などのセラミック材料等からなる基板１上に、その上に
形成される膜全体の結晶配向性を高めるために、Ｔａか
らなる第１下地膜２とＮｉＦｅＣｒからなる第２下地膜
３との二層構造の下地層が形成され、その上にスピンバ
ルブＭＲ膜が各種構成層を積層形成することにより成膜
されている。
【００３０】このＭＲ膜は、前記下地層２，３上に形成
したＰｔＭｎ膜からなる反強磁性層膜４の上に、Ｃｏ合
金からなる強磁性膜５とＲｕからなる非磁性膜６とＣｏ
合金からなる強磁性膜７とからなる三層構造のピン層が
積層されたシンセティック・スピンバルブ膜と呼ばれる
もので、前記両強磁性膜５，７が非磁性膜６を挟んで磁
気的に強い反平行結合により一体化し、それにより反強
磁性層４との交換結合が強化されてセンサの動作が安定
化し、かつピン層からフリー層に及ぶ静磁場が減少して
再生出力の非対称性が改善される。
したＰｔＭｎ膜からなる反強磁性層膜４の上に、Ｃｏ合
金からなる強磁性膜５とＲｕからなる非磁性膜６とＣｏ
合金からなる強磁性膜７とからなる三層構造のピン層が
積層されたシンセティック・スピンバルブ膜と呼ばれる
もので、前記両強磁性膜５，７が非磁性膜６を挟んで磁
気的に強い反平行結合により一体化し、それにより反強
磁性層４との交換結合が強化されてセンサの動作が安定
化し、かつピン層からフリー層に及ぶ静磁場が減少して
再生出力の非対称性が改善される。
【００３１】前記ピン層上にはＣｕ膜からなる非磁性導
電性スペーサー層８が形成され、かつその上には、Ｃｏ
合金膜９とＮｉＦｅ膜１０とからなる二層構造のフリー
層が積層されている。本実施例では、高い磁場感度を得
るために、前記フリー層が従来のスピンバルブ膜よりも
薄く形成されている。
電性スペーサー層８が形成され、かつその上には、Ｃｏ
合金膜９とＮｉＦｅ膜１０とからなる二層構造のフリー
層が積層されている。本実施例では、高い磁場感度を得
るために、前記フリー層が従来のスピンバルブ膜よりも
薄く形成されている。
【００３２】フリー層の上にはＣｕあるいはＣｕ/Ｒｕ
の２層構造からなる背部層１１を挟んで電子反射層１２
が積層されている。このように電子反射層１２を最上面
に積層することによって、伝導電子は電子反射層１２と
の界面で反射される。ここで、伝導電子の平均自由行程
を、鏡面反射的な反射前後の電子の直線運動距離の和で
あると定義すると、本実施例のスピンバルブ膜では、電
子反射層１２の存在により伝導電子の平均自由行程が増
大し、ＭＲ比が向上するため、高い再生出力が得られ
る。また電子反射層１２として酸化タンタル層等の酸化
物を使用した場合にも、それは直接フリー層に接しない
ので、フリー層の軟磁気特性の劣化が避けられ、ヘッド
特性が安定化する。
の２層構造からなる背部層１１を挟んで電子反射層１２
が積層されている。このように電子反射層１２を最上面
に積層することによって、伝導電子は電子反射層１２と
の界面で反射される。ここで、伝導電子の平均自由行程
を、鏡面反射的な反射前後の電子の直線運動距離の和で
あると定義すると、本実施例のスピンバルブ膜では、電
子反射層１２の存在により伝導電子の平均自由行程が増
大し、ＭＲ比が向上するため、高い再生出力が得られ
る。また電子反射層１２として酸化タンタル層等の酸化
物を使用した場合にも、それは直接フリー層に接しない
ので、フリー層の軟磁気特性の劣化が避けられ、ヘッド
特性が安定化する。
【００３３】酸化タンタルは、金属タンタル膜を積層し
た後、酸化性雰囲気で（例えば、大気に暴露して）、金
属タンタル膜を酸化することによって形成される。タン
タルは、この時酸化残りが無いように適当な膜厚に金属
タンタル層を制御して積層することにより、金属タンタ
ルは全て酸化タンタル層に変化する。
た後、酸化性雰囲気で（例えば、大気に暴露して）、金
属タンタル膜を酸化することによって形成される。タン
タルは、この時酸化残りが無いように適当な膜厚に金属
タンタル層を制御して積層することにより、金属タンタ
ルは全て酸化タンタル層に変化する。
【００３４】前記ＭＲ膜は、その成膜後に真空磁場中で
所定の熱処理を行なうことにより、反強磁性層４を規則
化させ、交換結合により前記ピン層に一方向異方性を与
えて、その磁気配向を固定する。
所定の熱処理を行なうことにより、反強磁性層４を規則
化させ、交換結合により前記ピン層に一方向異方性を与
えて、その磁気配向を固定する。
【００３５】電子反射層１２としては酸化タンタル以外
にも絶縁性の高い酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化
ハフニウム、酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ゲ
ルマニウム等の酸化物や酸化亜鉛、ダイヤモンド、炭化
シリコン、硫化亜鉛等のバンドギャップの大きな半導体
のような材料の中から選択しても、同様の効果が得られ
る。
にも絶縁性の高い酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化
ハフニウム、酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ゲ
ルマニウム等の酸化物や酸化亜鉛、ダイヤモンド、炭化
シリコン、硫化亜鉛等のバンドギャップの大きな半導体
のような材料の中から選択しても、同様の効果が得られ
る。
【００３６】実際に、基板上に Ｔａ（１．５ｎｍ）／
ＮｉＦｅＣｒ（４．０ｎｍ）／ＰｔＭｎ（１０．０ｎ
ｍ）／Ｃｏ合金（２．０ｎｍ）／Ｒｕ(０．８５ｎｍ)／
Ｃｏ合金（２．６ｎｍ）／Ｃｕ（２．１ｎｍ）／Ｃｏ合
金（１．０ｎｍ）／ＮｉＦｅ（２．０ｎｍ）／背部層／
電子反射層 の膜構成からなる図１のスピンバルブＭＲ
膜をＤＣマグネトロンスパッタにより形成し、成膜後大
気に暴露し１１キロガウスの真空磁場中で１０時間２７
０℃の熱処理を行なった。この時の背部層はＣｕあるい
はＣｕ／Ｒｕであり、電子反射層１２は酸化タンタルを
金属タンタルを成膜した後の自然酸化により形成した。
酸化タンタル層の膜厚ｔに対するシート抵抗およびＭＲ
効果の変化を測定した。この結果を図２から図４に示
す。
ＮｉＦｅＣｒ（４．０ｎｍ）／ＰｔＭｎ（１０．０ｎ
ｍ）／Ｃｏ合金（２．０ｎｍ）／Ｒｕ(０．８５ｎｍ)／
Ｃｏ合金（２．６ｎｍ）／Ｃｕ（２．１ｎｍ）／Ｃｏ合
金（１．０ｎｍ）／ＮｉＦｅ（２．０ｎｍ）／背部層／
電子反射層 の膜構成からなる図１のスピンバルブＭＲ
膜をＤＣマグネトロンスパッタにより形成し、成膜後大
気に暴露し１１キロガウスの真空磁場中で１０時間２７
０℃の熱処理を行なった。この時の背部層はＣｕあるい
はＣｕ／Ｒｕであり、電子反射層１２は酸化タンタルを
金属タンタルを成膜した後の自然酸化により形成した。
酸化タンタル層の膜厚ｔに対するシート抵抗およびＭＲ
効果の変化を測定した。この結果を図２から図４に示
す。
【００３７】図２にシート抵抗の結果を示す。タンタル
厚が２．０〜３．０ｎｍの間では膜厚の減少とともにシ
ート抵抗は上昇し、一般的な傾向と一致する。しかしタ
ンタル厚が０．５〜１．７５ｎｍの間ではこの傾向と一
致せず予想よりも０.５〜１.０オーム程度低い。このこ
とは電子反射層により伝導電子の平均自由行程が長くな
り、スピンバルブ膜のシート抵抗が下がっていることを
示唆している。図３と図４にはそれぞれ背部層がＣｕあ
るいはＣｕ／Ｒｕの場合のＭＲ比（ＤＲ／Ｒ）および抵
抗変化量（ＤＲ）を示す。ＭＲ比や抵抗変化量が大きく
なる膜厚はシート抵抗が下がる領域とほぼ一致し、酸化
タンタル層の電子反射効果によるＭＲ効果の向上が認め
られる。
厚が２．０〜３．０ｎｍの間では膜厚の減少とともにシ
ート抵抗は上昇し、一般的な傾向と一致する。しかしタ
ンタル厚が０．５〜１．７５ｎｍの間ではこの傾向と一
致せず予想よりも０.５〜１.０オーム程度低い。このこ
とは電子反射層により伝導電子の平均自由行程が長くな
り、スピンバルブ膜のシート抵抗が下がっていることを
示唆している。図３と図４にはそれぞれ背部層がＣｕあ
るいはＣｕ／Ｒｕの場合のＭＲ比（ＤＲ／Ｒ）および抵
抗変化量（ＤＲ）を示す。ＭＲ比や抵抗変化量が大きく
なる膜厚はシート抵抗が下がる領域とほぼ一致し、酸化
タンタル層の電子反射効果によるＭＲ効果の向上が認め
られる。
【００３８】図５にこれらのスピンバルブ膜の断面の透
過電子顕微鏡写真を示す。金属タンタル層の膜厚を３．
０ｎｍで成膜したものでは、自然酸化後に金属タンタル
層と酸化タンタル層の２層で形成されているのに対し、
金属タンタル層の膜厚を１．０ｎｍで成膜したもので
は、自然酸化後に金属タンタル層が全て酸化タンタルに
変化していることが分かる。
過電子顕微鏡写真を示す。金属タンタル層の膜厚を３．
０ｎｍで成膜したものでは、自然酸化後に金属タンタル
層と酸化タンタル層の２層で形成されているのに対し、
金属タンタル層の膜厚を１．０ｎｍで成膜したもので
は、自然酸化後に金属タンタル層が全て酸化タンタルに
変化していることが分かる。
【００３９】図６に本発明のスピンバルブ膜のＭＲ−磁
場曲線を示す。これから読み取った保磁力は約１．２Ｏ
ｅと非常に小さく、フリー層の軟磁気特性が良好である
ことが分かる。
場曲線を示す。これから読み取った保磁力は約１．２Ｏ
ｅと非常に小さく、フリー層の軟磁気特性が良好である
ことが分かる。
【００４０】また、Ｃｕ背部層の膜厚依存性を確認する
ために、Ｓｉ基板の上に次の膜構造Ｔａ（３．０ｎｍ）
／ＮｉＦｅＣｒＴｉ（４．０ｎｍ）／ＰｔＭｎ（１５．
０ｎｍ）／ＣｏＦｅ（２．０ｎｍ）／Ｒｕ（８．５ｎ
ｍ）／ＣｏＦｅ（２．５ｎｍ）／Ｃｕ（２．３ｎｍ）／
ＣｏＦｅ（１．０ｎｍ）／ＮｉＦｅ（２．０ｎｍ）／Ｃ
ｕ背部層／Ｔａ電子反射層 を有し、背部層の膜厚を０
〜４．０ｎｍまで５ｎｍ刻みで変化させるとともに、電
子反射層の中間生成金属層（Ｔａ膜）の膜厚が１．２５
ｎｍのものと３．０ｎｍの多数の試料を作成し、成膜後
２７０℃で１０時間の熱処理を行い、これらのＭＲ比な
らびにコンダクタンス変化量（ΔＧ）を実験により求め
た。なお、スピンバルブ膜のシート抵抗は、四端子抵抗
測定法により測定し、また、各層の膜厚は蛍光Ｘ線測定
法（ＸＲＦ）により正確な膜厚に成膜されているか確認
した。その結果を図７及び図８に示す。なお、図８に示
すコンダクタンス変化量ΔＧは、標準化した値で示して
ある。
ために、Ｓｉ基板の上に次の膜構造Ｔａ（３．０ｎｍ）
／ＮｉＦｅＣｒＴｉ（４．０ｎｍ）／ＰｔＭｎ（１５．
０ｎｍ）／ＣｏＦｅ（２．０ｎｍ）／Ｒｕ（８．５ｎ
ｍ）／ＣｏＦｅ（２．５ｎｍ）／Ｃｕ（２．３ｎｍ）／
ＣｏＦｅ（１．０ｎｍ）／ＮｉＦｅ（２．０ｎｍ）／Ｃ
ｕ背部層／Ｔａ電子反射層 を有し、背部層の膜厚を０
〜４．０ｎｍまで５ｎｍ刻みで変化させるとともに、電
子反射層の中間生成金属層（Ｔａ膜）の膜厚が１．２５
ｎｍのものと３．０ｎｍの多数の試料を作成し、成膜後
２７０℃で１０時間の熱処理を行い、これらのＭＲ比な
らびにコンダクタンス変化量（ΔＧ）を実験により求め
た。なお、スピンバルブ膜のシート抵抗は、四端子抵抗
測定法により測定し、また、各層の膜厚は蛍光Ｘ線測定
法（ＸＲＦ）により正確な膜厚に成膜されているか確認
した。その結果を図７及び図８に示す。なお、図８に示
すコンダクタンス変化量ΔＧは、標準化した値で示して
ある。
【００４１】図７を参照すると、Ｃｕ背部層が０．５〜
１．５ｎｍのときは、Ｔａ膜が１．２５ｎｍ及び３．０
ｎｍのいずれの場合においても、ＭＲ比（ＤＲ／Ｒ）は
背部層がない場合に比して大きくなっている。また、Ｃ
ｕ背部層が１ｎｍのときに最も大きなＭＲ比が得られ
た。また、Ｔａ膜が１．２５ｎｍのときは、３．０ｎｍ
のときよりも大きなＭＲ比が得られるとともに、ＭＲ比
の増加率も大きくなっている。このことから、Ｔａ膜が
１．２５ｎｍのときにはタンタルがすべて酸化されるた
めに電子反射層として的確に機能し、ＭＲ比の増大に大
きく寄与していることが解る。
１．５ｎｍのときは、Ｔａ膜が１．２５ｎｍ及び３．０
ｎｍのいずれの場合においても、ＭＲ比（ＤＲ／Ｒ）は
背部層がない場合に比して大きくなっている。また、Ｃ
ｕ背部層が１ｎｍのときに最も大きなＭＲ比が得られ
た。また、Ｔａ膜が１．２５ｎｍのときは、３．０ｎｍ
のときよりも大きなＭＲ比が得られるとともに、ＭＲ比
の増加率も大きくなっている。このことから、Ｔａ膜が
１．２５ｎｍのときにはタンタルがすべて酸化されるた
めに電子反射層として的確に機能し、ＭＲ比の増大に大
きく寄与していることが解る。
【００４２】次に図８を参照すると、Ｔａ膜が１．２５
ｎｍのときは、３．０ｎｍのときに比して電流が流れや
すくなっていることが解る。したがって、Ｔａ膜が１．
２５ｎｍのときに電子がよく反射される。この分の寄与
が、Ｔａ膜が１．２５ｎｍのときにＭＲ比が高くなって
いることに現れている。
ｎｍのときは、３．０ｎｍのときに比して電流が流れや
すくなっていることが解る。したがって、Ｔａ膜が１．
２５ｎｍのときに電子がよく反射される。この分の寄与
が、Ｔａ膜が１．２５ｎｍのときにＭＲ比が高くなって
いることに現れている。
【００４３】なお、Ｃｕ背部層が２．０ｎｍ以上程度に
大きくなると、Ｔａ膜が１．２５ｎｍのときと３．０ｎ
ｍのときに差ほど大きな差がない。これは、Ｃｕ背部層
の膜厚が大きくなると、電子反射による寄与より、膜厚
に対する寄与が大きくなったためと考えられる。
大きくなると、Ｔａ膜が１．２５ｎｍのときと３．０ｎ
ｍのときに差ほど大きな差がない。これは、Ｃｕ背部層
の膜厚が大きくなると、電子反射による寄与より、膜厚
に対する寄与が大きくなったためと考えられる。
【００４４】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
のスピンバルブ磁気抵抗センサは、電子反射層の作用に
より大きなＭＲ効果を発現させることができ、高い再生
出力を得られるだけでなく、背部層を挟んで電子反射層
を積層することによりフリー層の良好な軟磁気特性も確
保され、ヘッドの動作を安定させることができ、磁気記
録装置の再生用薄膜磁気ヘッドとして実施することによ
り、磁気記録における高記録密度化を実現できる。
のスピンバルブ磁気抵抗センサは、電子反射層の作用に
より大きなＭＲ効果を発現させることができ、高い再生
出力を得られるだけでなく、背部層を挟んで電子反射層
を積層することによりフリー層の良好な軟磁気特性も確
保され、ヘッドの動作を安定させることができ、磁気記
録装置の再生用薄膜磁気ヘッドとして実施することによ
り、磁気記録における高記録密度化を実現できる。
【図１】本発明の実施例に係るスピンバルブ型磁気抵抗
センサを模式的に示す膜構成図である。
センサを模式的に示す膜構成図である。
【図２】同センサの電子反射層の膜厚とシート抵抗との
関係を示すグラフである。
関係を示すグラフである。
【図３】背部層を銅により構成した場合の電子反射層の
膜厚と、磁気抵抗変化量並びに磁気抵抗変化率との関係
を示すグラフである。
膜厚と、磁気抵抗変化量並びに磁気抵抗変化率との関係
を示すグラフである。
【図４】背部層を銅とルテニウムの二層膜により構成し
た場合の電子反射層の膜厚と、磁気抵抗変化量並びに磁
気抵抗変化率との関係を示すグラフである。
た場合の電子反射層の膜厚と、磁気抵抗変化量並びに磁
気抵抗変化率との関係を示すグラフである。
【図５】電子反射層の膜厚を１．０ｎｍ及び３．０ｎｍ
とした場合の酸化状態を示す断面顕微鏡写真である。
とした場合の酸化状態を示す断面顕微鏡写真である。
【図６】本発明の実施例に係るスピンバルブ型磁気抵抗
センサのＭＲ−磁場曲線を示すグラフである。
センサのＭＲ−磁場曲線を示すグラフである。
【図７】本発明のスピンバルブ磁気抵抗センサのＣｕ背
部層膜厚依存性の実験結果を示すグラフであって、Ｃｕ
背部層膜厚と、抵抗変化量並びに磁気抵抗効果比との関
係を示すグラフである。
部層膜厚依存性の実験結果を示すグラフであって、Ｃｕ
背部層膜厚と、抵抗変化量並びに磁気抵抗効果比との関
係を示すグラフである。
【図８】同Ｃｕ背部層膜厚依存性の実験結果を示すグラ
フであって、Ｃｕ背部層膜厚と、コンダクタンスの変化
量との関係を示すグラフである。
フであって、Ｃｕ背部層膜厚と、コンダクタンスの変化
量との関係を示すグラフである。
４ 反強磁性層 ５，６，７ 固定側強磁性層 ８ 非磁性スペーサー層 ９，１０ 自由側強磁性層 １１ 非磁性背部層 １２ 電子反射層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西田 宏 大阪府三島郡島本町江川２丁目15番17号 リードライト・エスエムアイ株式会社内 (72)発明者 樋上 文範 大阪府三島郡島本町江川２丁目15番17号 リードライト・エスエムアイ株式会社内 Ｆターム(参考） 2G017 AD54 AD63 AD65 5D034 BA05 BA21 CA08 DA07
Claims (6)
- 【請求項１】 自由側強磁性層と、固定側強磁性層と、
前記両強磁性層に挟まれた非磁性スペーサー層と、前記
固定側強磁性層に隣接して該固定側強磁性層の磁化方向
を固定するための反強磁性層と、前記自由側強磁性層に
隣接しかつ前記非磁性スペーサー層とは反対側に積層さ
れた非磁性背部層と、前記背部層に隣接しかつ前記自由
側強磁性層とは反対側に積層された電子反射層とを備え
ることを特徴とするスピンバルブ型磁気抵抗センサ。 - 【請求項２】 電子反射層は、背部層の構成材料よりも
酸化されやすい金属を背部層の上に成膜し、該中間生成
金属層を酸化性雰囲気内で酸化させてなる金属酸化物か
らなることを特徴とする請求項１に記載のスピンバルブ
型磁気抵抗センサ。 - 【請求項３】 非磁性背部層は、電子反射層に対し酸化
剤としての性質を有する金属からなることを特徴とする
請求項２に記載のスピンバルブ型磁気抵抗センサ。 - 【請求項４】 中間生成金属層の膜厚が０．５〜１．７
５ｎｍであることを特徴とする請求項２又は３に記載の
スピンバルブ型磁気抵抗センサ。 - 【請求項５】 非磁性背部層の膜厚が０．５〜１．５ｎ
ｍであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１
項に記載のスピンバルブ型磁気抵抗センサ。 - 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれかに記載のスピ
ンバルブ型磁気抵抗センサを再生用磁束感知素子として
備えることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000109442A JP2001308411A (ja) | 2000-04-11 | 2000-04-11 | スピンバルブ型磁気抵抗センサおよび薄膜磁気ヘッド |
| US09/816,601 US7026063B2 (en) | 2000-04-11 | 2001-03-23 | Spin-valve type magnetoresistance sensor and thin-film magnetic head |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000109442A JP2001308411A (ja) | 2000-04-11 | 2000-04-11 | スピンバルブ型磁気抵抗センサおよび薄膜磁気ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001308411A true JP2001308411A (ja) | 2001-11-02 |
Family
ID=18622135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000109442A Withdrawn JP2001308411A (ja) | 2000-04-11 | 2000-04-11 | スピンバルブ型磁気抵抗センサおよび薄膜磁気ヘッド |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7026063B2 (ja) |
| JP (1) | JP2001308411A (ja) |
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| JP4024499B2 (ja) * | 2001-08-15 | 2007-12-19 | 株式会社東芝 | 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド及び磁気再生装置 |
| US6913782B2 (en) * | 2002-12-03 | 2005-07-05 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Fabrication of self-aligned reflective/protective overlays on magnetoresistance sensors, and the sensors |
| US7417832B1 (en) | 2005-04-26 | 2008-08-26 | Western Digital (Fremont), Llc | Magnetoresistive structure having a novel specular and filter layer combination |
| JP4864464B2 (ja) * | 2006-01-11 | 2012-02-01 | 株式会社東芝 | 磁気抵抗効果素子とその製造方法、およびそれを用いた磁気ヘッドと磁気再生装置と磁気メモリ |
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| US8400731B1 (en) | 2009-04-19 | 2013-03-19 | Western Digital (Fremont), Llc | Write head with variable side shield gaps |
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| US9202480B2 (en) | 2009-10-14 | 2015-12-01 | Western Digital (Fremont), LLC. | Double patterning hard mask for damascene perpendicular magnetic recording (PMR) writer |
| US8441896B2 (en) | 2010-06-25 | 2013-05-14 | Western Digital (Fremont), Llc | Energy assisted magnetic recording head having laser integrated mounted to slider |
| US8997832B1 (en) | 2010-11-23 | 2015-04-07 | Western Digital (Fremont), Llc | Method of fabricating micrometer scale components |
| US8441756B1 (en) | 2010-12-16 | 2013-05-14 | Western Digital (Fremont), Llc | Method and system for providing an antiferromagnetically coupled writer |
| US9123359B1 (en) | 2010-12-22 | 2015-09-01 | Western Digital (Fremont), Llc | Magnetic recording transducer with sputtered antiferromagnetic coupling trilayer between plated ferromagnetic shields and method of fabrication |
| US8456961B1 (en) | 2011-03-22 | 2013-06-04 | Western Digital (Fremont), Llc | Systems and methods for mounting and aligning a laser in an electrically assisted magnetic recording assembly |
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| US8760823B1 (en) | 2011-12-20 | 2014-06-24 | Western Digital (Fremont), Llc | Method and system for providing a read transducer having soft and hard magnetic bias structures |
| US9093639B2 (en) | 2012-02-21 | 2015-07-28 | Western Digital (Fremont), Llc | Methods for manufacturing a magnetoresistive structure utilizing heating and cooling |
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| US8711528B1 (en) | 2012-06-29 | 2014-04-29 | Western Digital (Fremont), Llc | Tunnel magnetoresistance read head with narrow shield-to-shield spacing |
| US9269382B1 (en) | 2012-06-29 | 2016-02-23 | Western Digital (Fremont), Llc | Method and system for providing a read transducer having improved pinning of the pinned layer at higher recording densities |
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