JP2853204B2 - 磁気抵抗効果素子の製造方法 - Google Patents
磁気抵抗効果素子の製造方法Info
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- JP2853204B2 JP2853204B2 JP1245041A JP24504189A JP2853204B2 JP 2853204 B2 JP2853204 B2 JP 2853204B2 JP 1245041 A JP1245041 A JP 1245041A JP 24504189 A JP24504189 A JP 24504189A JP 2853204 B2 JP2853204 B2 JP 2853204B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は磁気抵抗効果素子の製造方法に関し、さらに
詳しく磁気抵抗効果を利用した磁界センサ、特に磁界検
出用センサ、磁気ヘッドに好適な磁気抵抗効果素子（以
下、MR素子と略す）の製造方法に関する。
詳しく磁気抵抗効果を利用した磁界センサ、特に磁界検
出用センサ、磁気ヘッドに好適な磁気抵抗効果素子（以
下、MR素子と略す）の製造方法に関する。
［従来の技術］ 周知のように、磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果
素子は高感度で比較的大きな出力が得られるため、磁界
センサ、磁気ヘッドとして広く利用されている。従来、
磁気抵抗効果素子には、２％程度の磁気抵抗硬化率を示
し、軟磁気特性に優れたパーマロイ合金薄膜が広く用い
られている。さらに磁気抵抗変化率の大きい材料とし
て、CoとNiの薄膜を積層した多層膜は３〜４％程度の大
きな磁気抵抗変化率を示し、積層周期を数十Å程度にす
ると軟磁気特性が得られるため、新しいMR素子材料とし
て注目されている。
素子は高感度で比較的大きな出力が得られるため、磁界
センサ、磁気ヘッドとして広く利用されている。従来、
磁気抵抗効果素子には、２％程度の磁気抵抗硬化率を示
し、軟磁気特性に優れたパーマロイ合金薄膜が広く用い
られている。さらに磁気抵抗変化率の大きい材料とし
て、CoとNiの薄膜を積層した多層膜は３〜４％程度の大
きな磁気抵抗変化率を示し、積層周期を数十Å程度にす
ると軟磁気特性が得られるため、新しいMR素子材料とし
て注目されている。
このような磁気抵抗効果の大きい軟磁性薄膜を用いた
MR素子においては、膜中の磁壁の不連続な移動に起因す
る、いわゆるバルクハウゼンノイズが大きな問題とな
る。バルクハウゼンノイズの原因は、MR素子端部での反
磁界によって生じる磁壁の移動であると考えられる。こ
のため、MR素子部を単磁区化して磁壁をなくす方法が数
多く提案されているが、主なものは文献ザ・ジャーナル
・オブ・アプライド・フィジックス（The Journal of A
pplied Phisics）,1984年，第55巻,2226ページに示され
る次の２つである。即ち第１は、MR素子部の長さを長く
したり、MR素子の長さと幅の比率を大きくして形状異方
性によって単磁区化を図る方法である。第２は、MR素子
の両端に硬磁性材料や反強磁性材料を置いて、硬磁性材
料からの静磁界や反強磁性材料の交換相互作用によって
センス電流方向にバイアス磁界を加える方法である。
MR素子においては、膜中の磁壁の不連続な移動に起因す
る、いわゆるバルクハウゼンノイズが大きな問題とな
る。バルクハウゼンノイズの原因は、MR素子端部での反
磁界によって生じる磁壁の移動であると考えられる。こ
のため、MR素子部を単磁区化して磁壁をなくす方法が数
多く提案されているが、主なものは文献ザ・ジャーナル
・オブ・アプライド・フィジックス（The Journal of A
pplied Phisics）,1984年，第55巻,2226ページに示され
る次の２つである。即ち第１は、MR素子部の長さを長く
したり、MR素子の長さと幅の比率を大きくして形状異方
性によって単磁区化を図る方法である。第２は、MR素子
の両端に硬磁性材料や反強磁性材料を置いて、硬磁性材
料からの静磁界や反強磁性材料の交換相互作用によって
センス電流方向にバイアス磁界を加える方法である。
［発明が解決しようとする課題］ しかし、MR素子の長さを長くする方法は、磁気ヘッド
等に応用する時はトラック幅を大きくすることになり、
高密度磁気記録の再生用ヘッドとして用いる場合には不
適当であるといった問題点があった。また、硬磁性材料
や反強磁性材料によってバイアス磁界を加えるために
は、MR素子の両端部にこれらの材料を成膜してパターン
形成しなければならず、これはMR素子の製造工程を複雑
にするばかりではなく、新たなバイアス層の厚さだけMR
素子が厚くなってしまったり、パターン形成部の段差に
よってMR素子の特性を劣化させてしまうといった問題点
があった。
等に応用する時はトラック幅を大きくすることになり、
高密度磁気記録の再生用ヘッドとして用いる場合には不
適当であるといった問題点があった。また、硬磁性材料
や反強磁性材料によってバイアス磁界を加えるために
は、MR素子の両端部にこれらの材料を成膜してパターン
形成しなければならず、これはMR素子の製造工程を複雑
にするばかりではなく、新たなバイアス層の厚さだけMR
素子が厚くなってしまったり、パターン形成部の段差に
よってMR素子の特性を劣化させてしまうといった問題点
があった。
本発明は以上述べたような従来の課題を解決するため
になされたもので、簡便な工程でバルクハウゼンノイズ
のない、高性能の磁気抵抗効果素子を製造する方法を提
供することを目的とする。
になされたもので、簡便な工程でバルクハウゼンノイズ
のない、高性能の磁気抵抗効果素子を製造する方法を提
供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、非磁性基板上にCoまたはCoを主成分とする
第１の強磁性金属薄膜とNiまたはNiを主成分とする第２
の強磁性金属薄膜とを交互に積層した多層膜からなる磁
気抵抗効果素子の製造方法において、多層膜に直流の磁
界を加えつつ、該多層膜の端部近傍にレーザ光を照射し
て加熱後冷却し、該照射部分を合金化する工程を備えて
なることを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法であ
る。
第１の強磁性金属薄膜とNiまたはNiを主成分とする第２
の強磁性金属薄膜とを交互に積層した多層膜からなる磁
気抵抗効果素子の製造方法において、多層膜に直流の磁
界を加えつつ、該多層膜の端部近傍にレーザ光を照射し
て加熱後冷却し、該照射部分を合金化する工程を備えて
なることを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法であ
る。
以下、図面を参照して本発明をさらに詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明のMR素子の製造方法を工程順に示す部
分斜視図である。まず、非磁性基板１上に、CoまたはCo
を主成分とする第１の強磁性層とNiまたはNiを主成分と
する第２の強磁性層とを交互に積層した多層膜２を形成
する（第１図（ａ））。この多層膜２を所定の形状にパ
ターン形成した後、MR素子のセンス電流方向に直流の磁
界を加えながらMR素子の端部にレーザ光４を照射して、
加熱した後自然冷却し、レーザ光４を照射した部分2aを
合金化させる（第１図（ｂ））。最後に電極３を形成す
る（第１図（ｃ））。
分斜視図である。まず、非磁性基板１上に、CoまたはCo
を主成分とする第１の強磁性層とNiまたはNiを主成分と
する第２の強磁性層とを交互に積層した多層膜２を形成
する（第１図（ａ））。この多層膜２を所定の形状にパ
ターン形成した後、MR素子のセンス電流方向に直流の磁
界を加えながらMR素子の端部にレーザ光４を照射して、
加熱した後自然冷却し、レーザ光４を照射した部分2aを
合金化させる（第１図（ｂ））。最後に電極３を形成す
る（第１図（ｃ））。
本発明における非磁性基板１の材料にはガラス、Si、
Al2O3、TiC、SiC、Al2O3とTiCとの焼結体、フェライト
等を用いることができ、また第１の強磁性層にはCoまた
はCo−Fe、Co−Ni等の強磁性合金、あるいはこれらに添
加物を加えたものを用いることができる。また、本発明
における第２の強磁性層の材料としてはNiまたはNi−F
e、Ni−Co等の強磁性合金、あるいはこれらに添加物を
加えたものを用いることができる。
Al2O3、TiC、SiC、Al2O3とTiCとの焼結体、フェライト
等を用いることができ、また第１の強磁性層にはCoまた
はCo−Fe、Co−Ni等の強磁性合金、あるいはこれらに添
加物を加えたものを用いることができる。また、本発明
における第２の強磁性層の材料としてはNiまたはNi−F
e、Ni−Co等の強磁性合金、あるいはこれらに添加物を
加えたものを用いることができる。
多層膜２は、第１の強磁性材料と第２の強磁性材料と
を２基の蒸発源を持つ真空蒸着装置もしくは２基のター
ゲットを持つスパッタリング装置で蒸発させ、２基の蒸
発源のシャッタを交互に開閉したり、あるいは基板を２
基の蒸発源上を交互に通過させて、基板上に２種類の材
料を交互に積層させることによって製造することができ
る。
を２基の蒸発源を持つ真空蒸着装置もしくは２基のター
ゲットを持つスパッタリング装置で蒸発させ、２基の蒸
発源のシャッタを交互に開閉したり、あるいは基板を２
基の蒸発源上を交互に通過させて、基板上に２種類の材
料を交互に積層させることによって製造することができ
る。
［作用］ 以下に本発明の作用を簡単に説明する。
Co/Niの多層膜は、成膜した時には積層構造をとって
おり、Co層とNi層とでは結晶構造が異なるために、結晶
粒径は各層の膜厚で制限されて数十Å程度の小さな値と
なっている。このため、結晶磁気異方性が抑制され、保
磁力は小さく軟磁気特性を示す。しかし、この材料をあ
る温度以上に加熱してから徐冷すると各層が相互に拡散
して合金化し、結晶粒径も大きくなる。このため、Coの
大きな結晶磁気異方性による保磁力が数10 0eから数100
0eの硬磁性材料となる。また、この加熱冷却の過程で
直流磁界を印加すると、その磁界方向を容易軸とする１
軸性の誘導磁気異方性を生じる。
おり、Co層とNi層とでは結晶構造が異なるために、結晶
粒径は各層の膜厚で制限されて数十Å程度の小さな値と
なっている。このため、結晶磁気異方性が抑制され、保
磁力は小さく軟磁気特性を示す。しかし、この材料をあ
る温度以上に加熱してから徐冷すると各層が相互に拡散
して合金化し、結晶粒径も大きくなる。このため、Coの
大きな結晶磁気異方性による保磁力が数10 0eから数100
0eの硬磁性材料となる。また、この加熱冷却の過程で
直流磁界を印加すると、その磁界方向を容易軸とする１
軸性の誘導磁気異方性を生じる。
本発明のMR素子は、MR素子の両端の部分がセンス電流
方向に磁化した硬磁性体となっている。MR素子はその両
端からの静磁界を受けるために単磁区構造が安定化さ
れ、バルクハウゼンノイズを生じない。
方向に磁化した硬磁性体となっている。MR素子はその両
端からの静磁界を受けるために単磁区構造が安定化さ
れ、バルクハウゼンノイズを生じない。
さらに、加熱の方法として、集束したレーザ光を用い
ることによって、特定の部分のみを選択的に合金化して
硬磁性材料とすることができ、新たに硬磁性材料を成膜
してパターン形成する方法と比較して製造工程を簡略化
することができる。
ることによって、特定の部分のみを選択的に合金化して
硬磁性材料とすることができ、新たに硬磁性材料を成膜
してパターン形成する方法と比較して製造工程を簡略化
することができる。
［実施例］ 以下に本発明の実施例について詳細に説明する。
実施例1,比較例１ ２基のターゲットを用いたArガス中でのRFマグネトロ
ンスパッタリングにより、100℃に保持したガラス基板
上にCo層とNi層とを交互に連続的に積層した多層膜を作
製した。この時Co層とNi層との厚さは等しく、それぞれ
20Åとした。成膜速度はCo、Ni共に１Å／秒であった。
また、スパッタ電力は1.3W/cm2、スパッタ圧力は５×10
-3Torrであった。膜全体の厚さは1000Åとした。
ンスパッタリングにより、100℃に保持したガラス基板
上にCo層とNi層とを交互に連続的に積層した多層膜を作
製した。この時Co層とNi層との厚さは等しく、それぞれ
20Åとした。成膜速度はCo、Ni共に１Å／秒であった。
また、スパッタ電力は1.3W/cm2、スパッタ圧力は５×10
-3Torrであった。膜全体の厚さは1000Åとした。
この後、この多層膜上に所定のフォトレジストパター
ンを形成し、Arガス雰囲気でイオンエッチングを行い、
長さ50μｍ、幅５μｍの矩形状のパターンに加工した。
ンを形成し、Arガス雰囲気でイオンエッチングを行い、
長さ50μｍ、幅５μｍの矩形状のパターンに加工した。
次に、この矩形パターンの長さ方向に100 0eの直流磁
界を印加しながら、矩形パターンの中心から両側それぞ
れ10μｍの位置に、レンズによってパターン上での直径
を約５μｍ径に集束した出力100mWのHe−Neレーザ光を1
0μ秒間照射した後、自然冷却させた。この時、基板は
送り精度0.1μｍのXYステージ上に保持し、顕微鏡でレ
ーザ光の照射位置を制御した。
界を印加しながら、矩形パターンの中心から両側それぞ
れ10μｍの位置に、レンズによってパターン上での直径
を約５μｍ径に集束した出力100mWのHe−Neレーザ光を1
0μ秒間照射した後、自然冷却させた。この時、基板は
送り精度0.1μｍのXYステージ上に保持し、顕微鏡でレ
ーザ光の照射位置を制御した。
次いで、前述の積層体にセンス電流を供給する電極を
TiとAuの積層膜を用いて形成し、MR素子を作製した。こ
の時、電極の位置は矩形パターンの中心から両側５μｍ
とし、電極の間隔は10μｍとした。
TiとAuの積層膜を用いて形成し、MR素子を作製した。こ
の時、電極の位置は矩形パターンの中心から両側５μｍ
とし、電極の間隔は10μｍとした。
また、レーザ光の照射工程を省略した以外は実施例１
とまったく同様の工程でMR素子を作製し、比較例１とし
た。
とまったく同様の工程でMR素子を作製し、比較例１とし
た。
以上のようなMR素子にセンス電流10mAを流して外部磁
界を印加し、電気抵抗−磁界曲線を測定した。上記２つ
のMR素子の外部磁界に対する抵抗変化率は２つの素子と
も3.0％とほぼ同じ値であったが、実施例１の素子では
バルクハウゼンノイズはまったく認められなかったのに
対して、比較例１の素子ではバルクハウゼンノイズが観
測された。この結果から明らかなように、本発明の製造
方法を用いて作製したMR素子はバルクハウゼンノイズが
認められず、優れた性能を有している。
界を印加し、電気抵抗−磁界曲線を測定した。上記２つ
のMR素子の外部磁界に対する抵抗変化率は２つの素子と
も3.0％とほぼ同じ値であったが、実施例１の素子では
バルクハウゼンノイズはまったく認められなかったのに
対して、比較例１の素子ではバルクハウゼンノイズが観
測された。この結果から明らかなように、本発明の製造
方法を用いて作製したMR素子はバルクハウゼンノイズが
認められず、優れた性能を有している。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の方法によれば簡便な工
程でバルクハウゼンノイズのない、高性能の磁気抵抗効
果素子が得られるという効果がある。
程でバルクハウゼンノイズのない、高性能の磁気抵抗効
果素子が得られるという効果がある。
第１図は本発明の方法を工程順に示す部分斜視図であ
る。 １……非磁性基板 ２……多層膜 2a……レーザ光照射部分 ３……電極 ４……レーザ光
る。 １……非磁性基板 ２……多層膜 2a……レーザ光照射部分 ３……電極 ４……レーザ光
Claims (1)
- 【請求項１】非磁性基板上にCoまたはCoを主成分とする
第１の強磁性金属薄膜とNiまたはNiを主成分とする第２
の強磁性金属薄膜とを交互に積層した多層膜からなる磁
気抵抗効果素子の製造方法において、多層膜に直流の磁
界を加えつつ、該多層膜の端部近傍にレーザ光を照射し
て加熱後冷却し、該照射部分を合金化する工程を備えて
なることを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1245041A JP2853204B2 (ja) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | 磁気抵抗効果素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1245041A JP2853204B2 (ja) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | 磁気抵抗効果素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03108385A JPH03108385A (ja) | 1991-05-08 |
| JP2853204B2 true JP2853204B2 (ja) | 1999-02-03 |
Family
ID=17127704
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1245041A Expired - Fee Related JP2853204B2 (ja) | 1989-09-22 | 1989-09-22 | 磁気抵抗効果素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2853204B2 (ja) |
-
1989
- 1989-09-22 JP JP1245041A patent/JP2853204B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03108385A (ja) | 1991-05-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |