JP3261698B2 - 磁気ヘッドおよび磁気抵抗効果素子 - Google Patents
磁気ヘッドおよび磁気抵抗効果素子Info
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Description
【０００１】
本発明は、高い磁気抵抗効果を有する多層磁性薄膜を
用いた磁気抵抗効果素子に係り、特に狭トラック化され
た磁気記録媒体を用い、高密度記録を達成するための磁
気記録再生装置に用いられる再生用磁気ヘッドに好適な
磁気抵抗効果素子を備えた磁気ヘッドに関する。
用いた磁気抵抗効果素子に係り、特に狭トラック化され
た磁気記録媒体を用い、高密度記録を達成するための磁
気記録再生装置に用いられる再生用磁気ヘッドに好適な
磁気抵抗効果素子を備えた磁気ヘッドに関する。
【０００２】
高密度磁気記録における再生用磁気ヘッドとして、磁
気抵抗効果を用いた磁気ヘッドの研究が進められてい
る。現在、磁気抵抗効果材料としては、Ni−20at％Fe合
金薄膜が用いられている。しかし、Ni−20at％Fe合金薄
膜を用いた磁気抵抗効果素子は、バルクハウゼンノイズ
などのノイズを示すことが多く、他の磁気抵抗効果材料
の研究も進められている。
気抵抗効果を用いた磁気ヘッドの研究が進められてい
る。現在、磁気抵抗効果材料としては、Ni−20at％Fe合
金薄膜が用いられている。しかし、Ni−20at％Fe合金薄
膜を用いた磁気抵抗効果素子は、バルクハウゼンノイズ
などのノイズを示すことが多く、他の磁気抵抗効果材料
の研究も進められている。
【０００３】 一方、最近、強磁性トンネル現象を利用して、絶縁層
を介して一対の磁性層が積層されている多層膜の電気抵
抗の変化から磁束を検出する磁気抵抗効果膜について、
プロシーディングス オブ ザ インタナショナル シ
ンポジウム オン フィジックス オブ マグネティッ
ク マテリアルズ、1987年４月８−11、第303頁から第3
06頁〔Proceedings of the International Symposium o
n Physics of Magnetic Materials、（April 8−11、19
87）pp.303−306〕に報告されている。ここでは、多層
構造としてNi/NiO/Co接合あるいはAl/Al2O3/Ni、Co−Al
/Al2O3/Niなどの強磁性トンネル効果を示す多層膜が紹
介されている。しかし、いずれの場合においても一対の
磁性層間の接合面積は1mm2程度と広く、かつ抵抗変化率
Δρ／ρが室温で１％前後と小さい。また、この例に示
されている素子構造では、微小な磁束変化を分解するこ
とができないため、高密度に記録信号が書き込まれた磁
気記録媒体から漏洩する磁束の変化を高感度に検出する
ことはできないという問題があった。
を介して一対の磁性層が積層されている多層膜の電気抵
抗の変化から磁束を検出する磁気抵抗効果膜について、
プロシーディングス オブ ザ インタナショナル シ
ンポジウム オン フィジックス オブ マグネティッ
ク マテリアルズ、1987年４月８−11、第303頁から第3
06頁〔Proceedings of the International Symposium o
n Physics of Magnetic Materials、（April 8−11、19
87）pp.303−306〕に報告されている。ここでは、多層
構造としてNi/NiO/Co接合あるいはAl/Al2O3/Ni、Co−Al
/Al2O3/Niなどの強磁性トンネル効果を示す多層膜が紹
介されている。しかし、いずれの場合においても一対の
磁性層間の接合面積は1mm2程度と広く、かつ抵抗変化率
Δρ／ρが室温で１％前後と小さい。また、この例に示
されている素子構造では、微小な磁束変化を分解するこ
とができないため、高密度に記録信号が書き込まれた磁
気記録媒体から漏洩する磁束の変化を高感度に検出する
ことはできないという問題があった。
【０００４】
上述した従来技術において、例えばNi/NiO/Co多層膜
では、長方形の形状を持つNi層とCo層を互いに直交させ
ることにより、すべての電流がNiO層を通過するように
し、強磁性トンネル効果による抵抗変化を効果的に検出
している。しかし、磁気ヘッドへの適用を考えた場合、
強磁性のNi層およびCo層を直交させると、どちらかの磁
性層の長手方向が磁気記録媒体面に対して平行となり、
狭い領域の磁界を検出することに対して不利な素子形状
となる。すなわち、トラック幅の狭い記録信号に対応し
た磁束変化を高感度に検出することができないという問
題があった。
では、長方形の形状を持つNi層とCo層を互いに直交させ
ることにより、すべての電流がNiO層を通過するように
し、強磁性トンネル効果による抵抗変化を効果的に検出
している。しかし、磁気ヘッドへの適用を考えた場合、
強磁性のNi層およびCo層を直交させると、どちらかの磁
性層の長手方向が磁気記録媒体面に対して平行となり、
狭い領域の磁界を検出することに対して不利な素子形状
となる。すなわち、トラック幅の狭い記録信号に対応し
た磁束変化を高感度に検出することができないという問
題があった。
【０００５】 本発明の目的は、上記従来の磁気抵抗効果を示す多層
膜を磁気ヘッドに適用する場合の問題点を解消し、狭い
領域における微小な磁束の変化を高感度に、かつ高い分
解能で検出できる磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッド
を提供することにある。
膜を磁気ヘッドに適用する場合の問題点を解消し、狭い
領域における微小な磁束の変化を高感度に、かつ高い分
解能で検出できる磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッド
を提供することにある。
【０００６】
本発明者らは、磁性層に、Al2O3、SiO2、NiO、BNなど
の絶縁体またはSi、Ge、GaAsなどの半導体もしくはCrな
どの反強磁性体等よりなる中間層を挿入した多層構造の
磁気抵抗効果膜を用いて形成した磁気抵抗効果素子の形
状について鋭意研究を重ねた結果、上記磁気抵抗効果膜
に流れるすべての電流が上記中間層を必ず通過する形状
の素子構造にして、電極として非磁性金属（導体）を、
上記磁気抵抗効果膜の少なくとも一部に接続した素子構
造とすることにより、狭い領域の磁界を高感度に検出で
きる磁気抵抗効果素子が構成できることを見い出し、本
発明を完成するに至った。本発明は、例えば上記多層構
造の磁気抵抗効果膜の少なくとも一部を非磁性金属から
なる導体上に形成し、上記磁気抵抗効果膜のすべての磁
性層の膜面方向を、磁気記録媒体面に対してほぼ直角に
配置できる素子構造、すなわち、多層構造の磁気抵抗効
果膜の端面部を磁気記録媒体面に対向させる素子構造と
することにより、磁気記録媒体に対向する上記磁気抵抗
効果膜の端面部の磁性層の面積を極めて小さくすること
ができるので、狭トラック化された高密度磁気記録媒体
からの微小な漏洩磁束の変化を高感度に、かつ高分解能
に検出することができるものである。
の絶縁体またはSi、Ge、GaAsなどの半導体もしくはCrな
どの反強磁性体等よりなる中間層を挿入した多層構造の
磁気抵抗効果膜を用いて形成した磁気抵抗効果素子の形
状について鋭意研究を重ねた結果、上記磁気抵抗効果膜
に流れるすべての電流が上記中間層を必ず通過する形状
の素子構造にして、電極として非磁性金属（導体）を、
上記磁気抵抗効果膜の少なくとも一部に接続した素子構
造とすることにより、狭い領域の磁界を高感度に検出で
きる磁気抵抗効果素子が構成できることを見い出し、本
発明を完成するに至った。本発明は、例えば上記多層構
造の磁気抵抗効果膜の少なくとも一部を非磁性金属から
なる導体上に形成し、上記磁気抵抗効果膜のすべての磁
性層の膜面方向を、磁気記録媒体面に対してほぼ直角に
配置できる素子構造、すなわち、多層構造の磁気抵抗効
果膜の端面部を磁気記録媒体面に対向させる素子構造と
することにより、磁気記録媒体に対向する上記磁気抵抗
効果膜の端面部の磁性層の面積を極めて小さくすること
ができるので、狭トラック化された高密度磁気記録媒体
からの微小な漏洩磁束の変化を高感度に、かつ高分解能
に検出することができるものである。
【０００７】 本発明の多層構造を有する磁気抵抗効果膜として、
（１）磁性層に、Al2O3、SiO2、NiO、BNなどの絶縁体ま
たはSi、Ge、GaAsなどの半導体等よりなる中間層を挿入
した多層膜、例えばNi/NiO/Co、Fe/Ge/Co、Al/Al2O3/N
i、Co−Al/Al2O3/Ni、Fe−C/SiO2/Fe−Ru、Fe−C/Al2O3
/Co−Ni、Fe−C/Al2O3/Fe−Ru等の強磁性トンネル効果
を利用した磁性薄膜、（２）磁性層にCrなどの反強磁性
体からなる中間層を挿入した多層膜、例えばFe/Cr等の
反強磁性中間層を用いた磁性薄膜が挙げられるが、本発
明の磁気抵抗効果素子構造には、上記（１）および
（２）のいずれかのタイプの磁気抵抗効果膜にも好適に
用いることができる。
（１）磁性層に、Al2O3、SiO2、NiO、BNなどの絶縁体ま
たはSi、Ge、GaAsなどの半導体等よりなる中間層を挿入
した多層膜、例えばNi/NiO/Co、Fe/Ge/Co、Al/Al2O3/N
i、Co−Al/Al2O3/Ni、Fe−C/SiO2/Fe−Ru、Fe−C/Al2O3
/Co−Ni、Fe−C/Al2O3/Fe−Ru等の強磁性トンネル効果
を利用した磁性薄膜、（２）磁性層にCrなどの反強磁性
体からなる中間層を挿入した多層膜、例えばFe/Cr等の
反強磁性中間層を用いた磁性薄膜が挙げられるが、本発
明の磁気抵抗効果素子構造には、上記（１）および
（２）のいずれかのタイプの磁気抵抗効果膜にも好適に
用いることができる。
【０００８】 さらに本発明の磁気抵抗効果素子において、微小な磁
束の変化を高感度に検出し、かつ分解能高く安定した再
生出力を得るために、次に示す具体的な技術手段を用い
ることができる。 （１）多層構造の磁気抵抗効果膜を形成する一対の磁性
層の片方の保磁力を小さくし、もう一方の磁性層との保
磁力の差を大きくする。 （２）多層構造の磁気抵抗効果膜を形成する一対の磁性
層の磁化容易方向を直交させる。 （３）多層構造の磁気抵抗効果膜を形成する一対の磁性
層の内、少なくとも一方の磁性層の異方性分散角度を10
゜以下とする。 （４）多層構造の磁気抵抗効果膜を形成する一対の磁性
層の内、少なくとも一方の磁性層を単磁区構造とする。 （５）多層構造の磁気抵抗効果膜を形成する一対の磁性
層と絶縁層との積層部分を、透磁率の高い磁性材料で挟
んだ構造とする。
束の変化を高感度に検出し、かつ分解能高く安定した再
生出力を得るために、次に示す具体的な技術手段を用い
ることができる。 （１）多層構造の磁気抵抗効果膜を形成する一対の磁性
層の片方の保磁力を小さくし、もう一方の磁性層との保
磁力の差を大きくする。 （２）多層構造の磁気抵抗効果膜を形成する一対の磁性
層の磁化容易方向を直交させる。 （３）多層構造の磁気抵抗効果膜を形成する一対の磁性
層の内、少なくとも一方の磁性層の異方性分散角度を10
゜以下とする。 （４）多層構造の磁気抵抗効果膜を形成する一対の磁性
層の内、少なくとも一方の磁性層を単磁区構造とする。 （５）多層構造の磁気抵抗効果膜を形成する一対の磁性
層と絶縁層との積層部分を、透磁率の高い磁性材料で挟
んだ構造とする。
【０００９】 上述したごとく、多層構造の磁気抵抗効果膜に流れる
電流が、磁気抵抗効果膜を構成する中間層を必ず通過す
るような素子構造にして、例えば磁気抵抗効果膜の少な
くとも一部を非磁性金属よりなる導体上に形成させるこ
とにより、狭い領域の磁界が検出できる素子形状とする
ことができる。すなわち、上記磁気抵抗効果膜の少なく
とも一部を、電極である非磁性金属よりなる導体上に形
成させることにより、磁気抵抗効果膜を構成するすべて
の磁性層の膜面方向を、磁気記録媒体面に対してほぼ直
角に対向する素子構造にすることができる。このため、
磁気記録媒体に対向する磁気抵抗効果膜の端面部の磁性
層の面積を極めて小さくすることができるので、狭い領
域の磁界を高感度に検出することが可能となる。そし
て、多層構造を持つ磁気抵抗効果膜として、（１）強磁
性トンネル効果を用いた磁性薄膜、あるいは（２）反強
磁性体の中間層を用いた磁性薄膜があるが、これらはい
ずれも上記本発明の素子構造に適用することができる。
電流が、磁気抵抗効果膜を構成する中間層を必ず通過す
るような素子構造にして、例えば磁気抵抗効果膜の少な
くとも一部を非磁性金属よりなる導体上に形成させるこ
とにより、狭い領域の磁界が検出できる素子形状とする
ことができる。すなわち、上記磁気抵抗効果膜の少なく
とも一部を、電極である非磁性金属よりなる導体上に形
成させることにより、磁気抵抗効果膜を構成するすべて
の磁性層の膜面方向を、磁気記録媒体面に対してほぼ直
角に対向する素子構造にすることができる。このため、
磁気記録媒体に対向する磁気抵抗効果膜の端面部の磁性
層の面積を極めて小さくすることができるので、狭い領
域の磁界を高感度に検出することが可能となる。そし
て、多層構造を持つ磁気抵抗効果膜として、（１）強磁
性トンネル効果を用いた磁性薄膜、あるいは（２）反強
磁性体の中間層を用いた磁性薄膜があるが、これらはい
ずれも上記本発明の素子構造に適用することができる。
【００１０】 また、本発明の多層構造の磁気抵抗効果膜を形成する
一対の磁性層の内、例えば一方は、媒体からの漏洩磁界
で磁化方向が変化できるようにするため、漏洩磁界強度
程度に保磁力を設定する。また、もう一方の磁性層は、
媒体から漏洩磁界が印加されても磁化方向が変化しない
ように、十分保磁力を高く設定する。このように、一対
の磁性層の保磁力を設定することにより、従来の誘導型
の薄膜ヘッド、あるいは磁気抵抗効果型ヘッドを上回る
再生出力を得ることができるようになる。また、媒体か
らの漏洩磁界により磁化方向が変化する磁性層は、磁化
回転がいっせいに起こるように異方性分散角度を小さく
し、かつ単磁区化することが必要となる。この条件を満
足すれば再生感度、安定性を向上させることができる。
また、一対の磁性層と絶縁層により構成される多層構造
の磁気抵抗効果膜の全膜厚を、媒体に書き込まれる最短
記録ビット長よりも狭め、かつ多層構造の磁気抵抗効果
膜を一対の高透磁率膜で挟み込む構造とすることで、再
生分解能をいっそう向上させることができる。また、多
層構造の磁気抵抗効果膜を形成する一対の磁性層間の接
合面積を狭めることで、絶縁層中の欠陥（ピンホール）
の発生確率を小さくして再生感度を一段と向上させるこ
とができる。
一対の磁性層の内、例えば一方は、媒体からの漏洩磁界
で磁化方向が変化できるようにするため、漏洩磁界強度
程度に保磁力を設定する。また、もう一方の磁性層は、
媒体から漏洩磁界が印加されても磁化方向が変化しない
ように、十分保磁力を高く設定する。このように、一対
の磁性層の保磁力を設定することにより、従来の誘導型
の薄膜ヘッド、あるいは磁気抵抗効果型ヘッドを上回る
再生出力を得ることができるようになる。また、媒体か
らの漏洩磁界により磁化方向が変化する磁性層は、磁化
回転がいっせいに起こるように異方性分散角度を小さく
し、かつ単磁区化することが必要となる。この条件を満
足すれば再生感度、安定性を向上させることができる。
また、一対の磁性層と絶縁層により構成される多層構造
の磁気抵抗効果膜の全膜厚を、媒体に書き込まれる最短
記録ビット長よりも狭め、かつ多層構造の磁気抵抗効果
膜を一対の高透磁率膜で挟み込む構造とすることで、再
生分解能をいっそう向上させることができる。また、多
層構造の磁気抵抗効果膜を形成する一対の磁性層間の接
合面積を狭めることで、絶縁層中の欠陥（ピンホール）
の発生確率を小さくして再生感度を一段と向上させるこ
とができる。
【００１１】
以下に本発明の一実施の形態を挙げ、図面を参照しな
がらさらに具体的に説明する。 〈実施の形態１〉 磁気抵抗効果素子に用いる磁気抵抗効果膜およびCu電
極の作製にはイオンビームスパッタリング装置を用い
た。スパッタリングは以下の条件で行った。 イオンガス……Ar 装置内Arガス圧力……2.5×10-2Pa 蒸着用イオンガス加速電圧……400V 蒸着用イオンガスイオン電流……60mA ターゲット基板間距離……127mm イオンミリング法により、磁気抵抗効果膜およびCu電
極を素子形状に加工した。基板にはコーニング社製7059
ガラスを用いた。
がらさらに具体的に説明する。 〈実施の形態１〉 磁気抵抗効果素子に用いる磁気抵抗効果膜およびCu電
極の作製にはイオンビームスパッタリング装置を用い
た。スパッタリングは以下の条件で行った。 イオンガス……Ar 装置内Arガス圧力……2.5×10-2Pa 蒸着用イオンガス加速電圧……400V 蒸着用イオンガスイオン電流……60mA ターゲット基板間距離……127mm イオンミリング法により、磁気抵抗効果膜およびCu電
極を素子形状に加工した。基板にはコーニング社製7059
ガラスを用いた。
【００１２】 図１に、本発明の磁気抵抗効果素子の構成の一例を示
す。図１に示す磁気抵抗効果素子の作製プロセスを以下
に述べる。まず、ガラス基板上にCu薄膜をイオンビーム
スパッタリング法で形成し、イオンミリング法により、
幅８μｍ、長さ2mmの長方形のCu電極１に加工する。加
工によって生じた段差は樹脂で平坦化した。その上に、
イオンビームスパッタリング法により、膜厚100nmのFe
−1.3at％Ru合金層２、膜厚10nmのSiO2層３、膜厚100nm
のFe−1.0at％Ｃ合金層４を順に積層する。これらの層
をイオンミリング法により、幅５μｍ、長さ20μｍの長
方形に加工し、磁気抵抗効果膜５とする。この加工によ
って生じた段差は樹脂で平坦化した。さらに、この上
に、Cu薄膜をイオンビームスパッタリング法で形成し、
幅８μｍ、長さ2mmの長方形のCu電極６に加工した。電
流は、Cu電極１とCu電極６の間に流し、それらの間の電
圧変化を測定することにより、電気抵抗変化を検出す
る。なお、電流はSiO2層３を通る。
す。図１に示す磁気抵抗効果素子の作製プロセスを以下
に述べる。まず、ガラス基板上にCu薄膜をイオンビーム
スパッタリング法で形成し、イオンミリング法により、
幅８μｍ、長さ2mmの長方形のCu電極１に加工する。加
工によって生じた段差は樹脂で平坦化した。その上に、
イオンビームスパッタリング法により、膜厚100nmのFe
−1.3at％Ru合金層２、膜厚10nmのSiO2層３、膜厚100nm
のFe−1.0at％Ｃ合金層４を順に積層する。これらの層
をイオンミリング法により、幅５μｍ、長さ20μｍの長
方形に加工し、磁気抵抗効果膜５とする。この加工によ
って生じた段差は樹脂で平坦化した。さらに、この上
に、Cu薄膜をイオンビームスパッタリング法で形成し、
幅８μｍ、長さ2mmの長方形のCu電極６に加工した。電
流は、Cu電極１とCu電極６の間に流し、それらの間の電
圧変化を測定することにより、電気抵抗変化を検出す
る。なお、電流はSiO2層３を通る。
【００１３】 ヘルムホルツコイルを用いて、磁気抵抗効果膜５の長
手方向に磁界を印加し、電気抵抗の変化を調べた。磁界
と電気抵抗の変化との関係を図２に示す。図に示すごと
く、磁界の強さによって、素子の電気抵抗が変化する。
最大の抵抗変化率は約１％であった。これは、上記の引
用文献に記載のNi/NiO/Co多層膜とほぼ同程度の値であ
るが、電気抵抗が最大となる磁界の値は、本発明の磁気
抵抗効果素子の方が低く、磁気ヘッドに適用する場合に
は極めて有利となる。この電気抵抗の変化する原因は、
以下のように考えられる。磁化曲線の測定より、Fe−1.
3at％Ru合金層２の保磁力は25Oe、Fe−1.0at％Ｃ合金層
４の保磁力は8Oeであることがわかった。磁界の大きさ
を変化させた場合、8Oeのところで、Fe−1.0at％Ｃ合金
層４の磁化の向きは変化するが、Fe−1.3at％Ru合金層
２の磁化の向きは変化しない。25Oe以上の磁界を印加し
た時に、Fe−1.3at％Ru合金層２の磁化の向きは変化す
る。したがって、±８〜25Oeの磁界では、Fe−1.0at％
Ｃ合金層４の磁化の向きとFe−1.3at％Ru合金層２の磁
化の向きは、互に反平行である。また、この磁界の範囲
以外では、磁化の向きは平行となる。SiO2層３をトンネ
ル電流が流れる場合、上記磁界層の磁化の向きが互に反
平行である時より、磁化の向きが平行である時の方がコ
ンダクタンスは高くなる。このため、磁界の大きさによ
って素子の電気抵抗が変化するものと考えられる。
手方向に磁界を印加し、電気抵抗の変化を調べた。磁界
と電気抵抗の変化との関係を図２に示す。図に示すごと
く、磁界の強さによって、素子の電気抵抗が変化する。
最大の抵抗変化率は約１％であった。これは、上記の引
用文献に記載のNi/NiO/Co多層膜とほぼ同程度の値であ
るが、電気抵抗が最大となる磁界の値は、本発明の磁気
抵抗効果素子の方が低く、磁気ヘッドに適用する場合に
は極めて有利となる。この電気抵抗の変化する原因は、
以下のように考えられる。磁化曲線の測定より、Fe−1.
3at％Ru合金層２の保磁力は25Oe、Fe−1.0at％Ｃ合金層
４の保磁力は8Oeであることがわかった。磁界の大きさ
を変化させた場合、8Oeのところで、Fe−1.0at％Ｃ合金
層４の磁化の向きは変化するが、Fe−1.3at％Ru合金層
２の磁化の向きは変化しない。25Oe以上の磁界を印加し
た時に、Fe−1.3at％Ru合金層２の磁化の向きは変化す
る。したがって、±８〜25Oeの磁界では、Fe−1.0at％
Ｃ合金層４の磁化の向きとFe−1.3at％Ru合金層２の磁
化の向きは、互に反平行である。また、この磁界の範囲
以外では、磁化の向きは平行となる。SiO2層３をトンネ
ル電流が流れる場合、上記磁界層の磁化の向きが互に反
平行である時より、磁化の向きが平行である時の方がコ
ンダクタンスは高くなる。このため、磁界の大きさによ
って素子の電気抵抗が変化するものと考えられる。
【００１４】 次に、従来の形状を持つ強磁性トンネル素子を形成し
た。これは、図12に示すように、幅５μｍ、膜厚100nm
のFe−1.3at％Ru合金層２、膜厚10nmのSiO2層３、幅５
μｍ、膜厚100nmのFe−1.0at％Ｃ合金層４により構成し
た。Fe−1.3at％Ru合金層２とFe−1.0at％Ｃ合金層４
は、互に、直交している。
た。これは、図12に示すように、幅５μｍ、膜厚100nm
のFe−1.3at％Ru合金層２、膜厚10nmのSiO2層３、幅５
μｍ、膜厚100nmのFe−1.0at％Ｃ合金層４により構成し
た。Fe−1.3at％Ru合金層２とFe−1.0at％Ｃ合金層４
は、互に、直交している。
【００１５】 上記従来の形状を持つ磁気抵抗効果素子は、使用する
磁性層が、先に述べた本発明の磁気抵抗効果素子（図
１）と同じであるため、磁界の大きさによる電気抵抗変
化は、図１の素子とほぼ同様であった。 これらの素子により、磁気記録媒体からの磁界を検出
する場合、本発明の磁気抵抗効果素子（図１）では、幅
５μｍ、長さ20μｍの長方形の磁気抵抗効果膜５の端部
を磁気記録媒体に対向させることにより、トラック幅５
μｍの記録を読むことができる。しかし、従来の形状を
持つ磁気抵抗効果素子（図12）では、磁気抵抗効果に強
く関与するトンネル接合部７はFe−1.0at％Ｃ合金層４
およびFe−1.3at％Ru合金層２の中央部であり、磁気記
録媒体に対向させることができない。
磁性層が、先に述べた本発明の磁気抵抗効果素子（図
１）と同じであるため、磁界の大きさによる電気抵抗変
化は、図１の素子とほぼ同様であった。 これらの素子により、磁気記録媒体からの磁界を検出
する場合、本発明の磁気抵抗効果素子（図１）では、幅
５μｍ、長さ20μｍの長方形の磁気抵抗効果膜５の端部
を磁気記録媒体に対向させることにより、トラック幅５
μｍの記録を読むことができる。しかし、従来の形状を
持つ磁気抵抗効果素子（図12）では、磁気抵抗効果に強
く関与するトンネル接合部７はFe−1.0at％Ｃ合金層４
およびFe−1.3at％Ru合金層２の中央部であり、磁気記
録媒体に対向させることができない。
【００１６】 そこで、図13に示す従来の構造の磁気抵抗効果素子を
形成した。これは、幅５μｍ、膜厚100nmのFe−1.3at％
Ru合金層２、膜厚10nmのSiO2層３、幅５μｍ、膜厚100n
mのFe−1.0at％Ｃ合金層４により構成した。Fe−1.0at
％Ｃ合金層４は、トンネル接合部７で切断されており、
トンネル接合部７を磁気記録媒体に対向させることがで
きる。しかし、図13構造では、Fe−1.3at％Ru合金層２
の長手方向も磁気記録媒体に対向して、磁気記録媒体か
らの漏洩磁界の影響を受ける。したがって、Fe−1.0at
％Ｃ合金層４の幅を５μｍとしても、実効トラック幅
は、５μｍよりもはるかに大きくなってしまう。
形成した。これは、幅５μｍ、膜厚100nmのFe−1.3at％
Ru合金層２、膜厚10nmのSiO2層３、幅５μｍ、膜厚100n
mのFe−1.0at％Ｃ合金層４により構成した。Fe−1.0at
％Ｃ合金層４は、トンネル接合部７で切断されており、
トンネル接合部７を磁気記録媒体に対向させることがで
きる。しかし、図13構造では、Fe−1.3at％Ru合金層２
の長手方向も磁気記録媒体に対向して、磁気記録媒体か
らの漏洩磁界の影響を受ける。したがって、Fe−1.0at
％Ｃ合金層４の幅を５μｍとしても、実効トラック幅
は、５μｍよりもはるかに大きくなってしまう。
【００１７】 以上説明したように、本発明の素子構造のごとく、磁
気抵抗効果膜の少なくとも一部を非磁性金属導体上に形
成し、流した電流がすべて中間層を通るように、磁気抵
抗効果膜を一直線上に重ねて配置する構成とすることに
より、磁気抵抗効果膜のすべての磁性層の長手（膜面）
方向を、磁気記録媒体面に対してほぼ直角に配置する構
造にすることができる。このため、磁気記録媒体に対向
する磁気抵抗効果膜の端面部に位置する磁性層の面積を
極めて小さくすることができ、狭い領域の漏漏磁界を高
感度に検出することが可能となる。
気抵抗効果膜の少なくとも一部を非磁性金属導体上に形
成し、流した電流がすべて中間層を通るように、磁気抵
抗効果膜を一直線上に重ねて配置する構成とすることに
より、磁気抵抗効果膜のすべての磁性層の長手（膜面）
方向を、磁気記録媒体面に対してほぼ直角に配置する構
造にすることができる。このため、磁気記録媒体に対向
する磁気抵抗効果膜の端面部に位置する磁性層の面積を
極めて小さくすることができ、狭い領域の漏漏磁界を高
感度に検出することが可能となる。
【００１８】 また、本実施の形態では、磁性層として、Fe−1.3at
％Ru合金層２およびFe−1.0at％Ｃ合金層４、中間層と
して、SiO2層３を用いたが、磁性層として、他の磁性材
料、中間層として他の絶縁材料を用いても同様の効果が
あることは言うまでもない。
％Ru合金層２およびFe−1.0at％Ｃ合金層４、中間層と
して、SiO2層３を用いたが、磁性層として、他の磁性材
料、中間層として他の絶縁材料を用いても同様の効果が
あることは言うまでもない。
【００２１】 〈実施の形態２〉 実施の形態１と同様の方法で図３に示す構造の磁気抵
抗効果素子を作製した。これは、面積の広いCu電極１の
上に、Fe−1.3at％Ru合金層２、SiO2層３、Fe−1.0at％
Ｃ合金層４を構成する。Fe−1.3at％Ru合金層、SiO2層
３、Fe−1.0at％Ｃ合金層４はすべて、Cu電極１上に形
成されている。さらに、樹脂等で段差を埋め、Fe−1.0a
t％Ｃ合金層４に接するように、Cu電極６を形成する。
抗効果素子を作製した。これは、面積の広いCu電極１の
上に、Fe−1.3at％Ru合金層２、SiO2層３、Fe−1.0at％
Ｃ合金層４を構成する。Fe−1.3at％Ru合金層、SiO2層
３、Fe−1.0at％Ｃ合金層４はすべて、Cu電極１上に形
成されている。さらに、樹脂等で段差を埋め、Fe−1.0a
t％Ｃ合金層４に接するように、Cu電極６を形成する。
【００２２】 また、本実施の形態では、磁性層として、Fe−1.3at
％Ru合金層２およびFe−1.0at％Ｃ合金層４、中間層と
して、SiO2層３を用いたが、磁性層として、他の磁性材
料、中間層として他の絶縁材料を用いても同様の効果が
ある。
％Ru合金層２およびFe−1.0at％Ｃ合金層４、中間層と
して、SiO2層３を用いたが、磁性層として、他の磁性材
料、中間層として他の絶縁材料を用いても同様の効果が
ある。
【００２３】 〈実施の形態３〉 図１に示す磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果膜５をFe
（3nm）/Cr（1nm）多層膜（膜厚100nm）で構成した。 ヘルムホルツコイルを用いて、磁気抵抗効果膜５の長
手方向に磁界を印加し、電気抵抗の変化を調べた。本実
施の形態の素子においても、磁界の強さによって、素子
の電気抵抗が変化し、最大の抵抗変化率は約10％であっ
た。
（3nm）/Cr（1nm）多層膜（膜厚100nm）で構成した。 ヘルムホルツコイルを用いて、磁気抵抗効果膜５の長
手方向に磁界を印加し、電気抵抗の変化を調べた。本実
施の形態の素子においても、磁界の強さによって、素子
の電気抵抗が変化し、最大の抵抗変化率は約10％であっ
た。
【００２４】 〈実施の形態４〉 本実施の形態では本発明による磁気抵抗効果素子を用
いた再生用磁気ヘッドの作製方法、抵抗変化率を測定し
た結果、ならびに実際に磁気記録媒体に書き込まれた記
録信号を読み出す際の再生感度を、従来の磁気抵抗効果
型（MR）ヘッドおよび誘導型の薄膜ヘッドと比較した結
果について述べる。
いた再生用磁気ヘッドの作製方法、抵抗変化率を測定し
た結果、ならびに実際に磁気記録媒体に書き込まれた記
録信号を読み出す際の再生感度を、従来の磁気抵抗効果
型（MR）ヘッドおよび誘導型の薄膜ヘッドと比較した結
果について述べる。
【００２５】 図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ヘッドの作製方法を
説明する工程図である。まず、基板８上に、下部電極９
となるCu層をスパッタ法により形成した。この上に、保
磁力Hcの高い材料として、Hc＝2000OeのCo−Ni系の磁性
層を厚さ0.1μｍスパッタにより形成し下部磁極10とす
る。この下部磁極10は、上記磁性層をスパッタした後、
通常のホトレジスト工程により縦３μｍ、横３μｍにパ
ターニングして形成される。この後、絶縁層11としてAl
2O3を、上記と同様のスパッタ法により50Å成膜する。
この後、上記磁極12として飽和磁束密度Bs＝2.0T、保磁
力0.3Oe、異方性分散角度５゜以下のFe系合金よりなる
磁性層をやはりスパッタ法により形成する。本実施の形
態においては、上記磁極12としてFe−Ｃ合金を用いた。
なお、この磁性層は単磁区化して再生特性を安定化する
必要がある。そのため、上記磁性層中にはBN中間層を挿
入している。この上部磁極12は、縦横ともに２μｍの大
きさにパターニングされる。パターニング後、上部磁極
12上にレジスト13を塗布し、スルーホールを形成する。
この後、上部磁極12へ電流を供給するための上部電極14
を形成してプロセスを終了する。
説明する工程図である。まず、基板８上に、下部電極９
となるCu層をスパッタ法により形成した。この上に、保
磁力Hcの高い材料として、Hc＝2000OeのCo−Ni系の磁性
層を厚さ0.1μｍスパッタにより形成し下部磁極10とす
る。この下部磁極10は、上記磁性層をスパッタした後、
通常のホトレジスト工程により縦３μｍ、横３μｍにパ
ターニングして形成される。この後、絶縁層11としてAl
2O3を、上記と同様のスパッタ法により50Å成膜する。
この後、上記磁極12として飽和磁束密度Bs＝2.0T、保磁
力0.3Oe、異方性分散角度５゜以下のFe系合金よりなる
磁性層をやはりスパッタ法により形成する。本実施の形
態においては、上記磁極12としてFe−Ｃ合金を用いた。
なお、この磁性層は単磁区化して再生特性を安定化する
必要がある。そのため、上記磁性層中にはBN中間層を挿
入している。この上部磁極12は、縦横ともに２μｍの大
きさにパターニングされる。パターニング後、上部磁極
12上にレジスト13を塗布し、スルーホールを形成する。
この後、上部磁極12へ電流を供給するための上部電極14
を形成してプロセスを終了する。
【００２６】 このようにして作製した、デバイスのヒステリシス特
性を図５に示す。図から明らかなごとく、一対の磁性層
の保磁力の差が明瞭に観察されている。この一対の磁性
層の内、保磁力の小さい磁性層は50Oeであり、高い方は
400Oeとなっている。また、50Oeから400Oeの範囲では、
外部磁界が変化しても磁性層の磁化層はほとんど変化し
ておらず、一対の磁性膜の磁化変化が完全に分離されて
いることが分かる。なお、一対の磁性層の保磁力の差
は、使用する媒体の保磁力、飽和磁化により適切な値に
設定することにより、外部磁界に対する再生感度を向上
させることができる。また、一様印加磁界に対する抵抗
変化を測定した結果を図６に示す。測定は室温で行なっ
たが抵抗変化率Δρ／ρは５％と高い値を示した。な
お、一対の磁性層の異方性のなす角度は90度であるが、
外部磁界は保磁力の高い磁性層の異方性の方向に印加し
た。
性を図５に示す。図から明らかなごとく、一対の磁性層
の保磁力の差が明瞭に観察されている。この一対の磁性
層の内、保磁力の小さい磁性層は50Oeであり、高い方は
400Oeとなっている。また、50Oeから400Oeの範囲では、
外部磁界が変化しても磁性層の磁化層はほとんど変化し
ておらず、一対の磁性膜の磁化変化が完全に分離されて
いることが分かる。なお、一対の磁性層の保磁力の差
は、使用する媒体の保磁力、飽和磁化により適切な値に
設定することにより、外部磁界に対する再生感度を向上
させることができる。また、一様印加磁界に対する抵抗
変化を測定した結果を図６に示す。測定は室温で行なっ
たが抵抗変化率Δρ／ρは５％と高い値を示した。な
お、一対の磁性層の異方性のなす角度は90度であるが、
外部磁界は保磁力の高い磁性層の異方性の方向に印加し
た。
【００２７】 次に、異方性分散角度を70度から徐々に減少させて抵
抗変化率の変化を測定した結果を図７に示す。この結
果、異方性分散角度は小さいほど好ましい結果の得られ
ることが確かめられた。しかし現状の技術では、異方性
分散角度は５度程度が限界であり、この時に抵抗変化率
Δρ／ρが５％となる。ただし、異方性分散角度を10度
前後に抑えられれば抵抗変化率を4.8％以上に設定する
ことができるため、本実施の形態では異方性分散角度を
５度から10度の間に設定している。次に、試料の一方向
を機械研磨により削り落とし、通常の薄膜ヘッドを研磨
面に押し当てて高周波領域における抵抗変化率も測定し
た。その結果を、図８に示すが、周波数30MHzまでは、
ほぼフラットな抵抗変化率を示すことが確かめられた。
抗変化率の変化を測定した結果を図７に示す。この結
果、異方性分散角度は小さいほど好ましい結果の得られ
ることが確かめられた。しかし現状の技術では、異方性
分散角度は５度程度が限界であり、この時に抵抗変化率
Δρ／ρが５％となる。ただし、異方性分散角度を10度
前後に抑えられれば抵抗変化率を4.8％以上に設定する
ことができるため、本実施の形態では異方性分散角度を
５度から10度の間に設定している。次に、試料の一方向
を機械研磨により削り落とし、通常の薄膜ヘッドを研磨
面に押し当てて高周波領域における抵抗変化率も測定し
た。その結果を、図８に示すが、周波数30MHzまでは、
ほぼフラットな抵抗変化率を示すことが確かめられた。
【００２８】 次に、本実施の形態のデバイスを、誘導型の薄膜ヘッ
ド上に形成させた記録再生分離型ヘッドを試作して再生
特性を測定した。この記録再生分離型ヘッドの断面構造
を図９に示す。ここでは、外部磁界に対する分解能を向
上させるために、一対の磁性層と非磁性中間層により形
成される多層膜の両側にシールド層15と16を設けてい
る。このシールド層15、16の間隔は0.3μｍである。こ
の磁気ヘッドを、保磁力2000Oe、膜厚500Åのスパッタ
媒体と組合せて再生特性を測定し、その結果を誘導型の
薄膜ヘッド、MRヘッドと比較した。図10は、横軸を記録
密度、縦軸を単位トラック幅当りの再生出力としてそれ
ぞれのヘッドの再生感度を比較した結果である。測定は
スペーシング0.15μｍで行ったが、本発明の実施の形態
による磁気ヘッドにより得られる再生出力は誘導型ヘッ
ドの2.5倍、MRヘッドの約1.5倍と高く、またMRヘッドで
測定されるような再生出力変動は全く観測されなかっ
た。
ド上に形成させた記録再生分離型ヘッドを試作して再生
特性を測定した。この記録再生分離型ヘッドの断面構造
を図９に示す。ここでは、外部磁界に対する分解能を向
上させるために、一対の磁性層と非磁性中間層により形
成される多層膜の両側にシールド層15と16を設けてい
る。このシールド層15、16の間隔は0.3μｍである。こ
の磁気ヘッドを、保磁力2000Oe、膜厚500Åのスパッタ
媒体と組合せて再生特性を測定し、その結果を誘導型の
薄膜ヘッド、MRヘッドと比較した。図10は、横軸を記録
密度、縦軸を単位トラック幅当りの再生出力としてそれ
ぞれのヘッドの再生感度を比較した結果である。測定は
スペーシング0.15μｍで行ったが、本発明の実施の形態
による磁気ヘッドにより得られる再生出力は誘導型ヘッ
ドの2.5倍、MRヘッドの約1.5倍と高く、またMRヘッドで
測定されるような再生出力変動は全く観測されなかっ
た。
【００２９】
以上詳細に説明したごとく、磁性層に、絶縁体または
半導体もしくは反強磁性体よりなる中間層を挿入して形
成した多層構造の磁気抵抗効果膜を用いた本発明の磁気
抵抗効果素子において、磁気抵抗効果膜に流れるすべて
の電流が上記中間層を必ず通過するような素子構造にし
て、磁気抵抗効果膜の少なくとも一部を非磁性金属より
なる導体上に形成させた素子構造とすることにより、磁
気抵抗効果膜のすべての磁性層の膜面方向を、磁気記録
媒体面に対してほぼ直角に配置して磁界を検出する構造
にすることができるので、磁気記録媒体に対向する磁気
抵抗効果膜の端面部の磁性層の面積を極めて小さくする
ことができ、狭トラック化された高密度磁気記録媒体か
らの狭い領域からの漏洩磁界を高感度に検出することが
可能となる。そして、上記多層構造を持つ磁気抵抗効果
膜には、（１）強磁性トンネル効果を用いた磁性薄膜、
（２）反強磁性中間層を用いた磁性薄膜のいずれの型の
磁気抵抗効果膜にも適用することができ、本発明の利用
価値は極めて広い。
半導体もしくは反強磁性体よりなる中間層を挿入して形
成した多層構造の磁気抵抗効果膜を用いた本発明の磁気
抵抗効果素子において、磁気抵抗効果膜に流れるすべて
の電流が上記中間層を必ず通過するような素子構造にし
て、磁気抵抗効果膜の少なくとも一部を非磁性金属より
なる導体上に形成させた素子構造とすることにより、磁
気抵抗効果膜のすべての磁性層の膜面方向を、磁気記録
媒体面に対してほぼ直角に配置して磁界を検出する構造
にすることができるので、磁気記録媒体に対向する磁気
抵抗効果膜の端面部の磁性層の面積を極めて小さくする
ことができ、狭トラック化された高密度磁気記録媒体か
らの狭い領域からの漏洩磁界を高感度に検出することが
可能となる。そして、上記多層構造を持つ磁気抵抗効果
膜には、（１）強磁性トンネル効果を用いた磁性薄膜、
（２）反強磁性中間層を用いた磁性薄膜のいずれの型の
磁気抵抗効果膜にも適用することができ、本発明の利用
価値は極めて広い。
【００３０】 そして、本発明の磁気抵抗効果素子を用いた再生用磁
気ヘッドは、例えばトラック幅が２μｍ以下であっても
再生出力が安定してS/N比の高い信号の再生が可能とな
るので、特に記憶容量が大きくかつデータの高速度転送
を必要とする磁気ディスク装置用ヘッドとして極めて有
効である。
気ヘッドは、例えばトラック幅が２μｍ以下であっても
再生出力が安定してS/N比の高い信号の再生が可能とな
るので、特に記憶容量が大きくかつデータの高速度転送
を必要とする磁気ディスク装置用ヘッドとして極めて有
効である。
【図１】 本発明の実施の形態１で例示した磁気抵抗効果素子の構
成を示す模式図。
成を示す模式図。
【図２】 本発明の実施の形態１で例示した磁気抵抗効果素子の印
加磁界と抵抗変化率との関係を示すグラフ。
加磁界と抵抗変化率との関係を示すグラフ。
【図３】 本発明の実施の形態２で例示した磁気抵抗効果素子の構
成を示す模式図。
成を示す模式図。
【図４】 本発明の実施の形態４で例示した磁気抵抗効果素子の作
製プロセスを示す工程図。
製プロセスを示す工程図。
【図５】 図４の工程により作製した磁気抵抗効果素子のヒステリ
シス特性を示すグラフ。
シス特性を示すグラフ。
【図６】 図４に示した素子の一様印加磁界に対する抵抗変化を示
すグラフ。
すグラフ。
【図７】 図４に示した素子の異方性分散角度と抵抗変化率の関係
を示すグラフ。
を示すグラフ。
【図８】 図４に示した素子の周波数と抵抗変化率の関係を示すグ
ラフ。
ラフ。
【図９】 本発明の実施の形態４で例示した記録再生分離型ヘッド
の断面構造を示す模式図。
の断面構造を示す模式図。
【図１０】 図９に示したヘッドの再生特性を従来の誘導型薄膜ヘッ
ドとMRヘッドと比較して示したグラフ。
ドとMRヘッドと比較して示したグラフ。
【図１１】 従来の磁気抵抗効果素子の構成を示す模式図。
【図１２】 従来の磁気抵抗効果素子の他の構成を示す模式図。
１……Cu電極 ２……Fe−1.3at％Ru合金層 ３……SiO2層 ４……Fe−1.0at％Ｃ合金層 ５……磁気抵抗効果膜 ６……Cu電極 ７……トンネル接合部 ８……基板 ９……下部電極 10……下部磁極 11……絶縁層 12……上部磁極 13……レジスト 14……上部電極 15……シールド層 16……シールド層 17……絶縁層 18……磁束検出部 19……記録コイル 20……記録用磁極 21……磁気記録媒体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小山 直樹 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 由比藤 勇 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 高野 公史 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 森脇 英稔 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 鈴木 幹夫 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 二本 正昭 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 釘屋 文雄 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 松田 好文 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 椎木 一夫 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献 特開 平２−61573（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−4931（ＪＰ，Ａ) Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈ ｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙ ｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒ ｉａｌｓ（1987）ｐ．303〜306「Ｅｆｆ ｅｃｔ ｏｆ ｓｐｉｎ−ｄｅｐｅｎｄ ｅｎｔ ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ｏｎ ｔ ｈｅ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒ ｔｉｅｓ ｏｆ ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ ｅｄ ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｔ ｈｉｎ ｆｉｌｍｓ
Claims (9)
- 【請求項１】第１の非磁性金属層と、該第１の非磁性金
属層上に形成された磁気抵抗効果膜と、該磁気抵抗効果
膜上に形成された第２の非磁性金属層とを備えた磁気ヘ
ッドにおいて、上記磁気抵抗効果膜が第１の磁性層と、
第２の磁性層と、該第１の磁性層と第２の磁性層との間
に形成された絶縁材料からなる中間層とを有し、トラッ
ク幅方向における上記磁気抵抗効果膜を構成する磁性層
の幅は、上記第１の非磁性金属層および第２の非磁性金
属層の幅より小さく、上記第１の非磁性金属層と第２の
非磁性金属層との間に電流を流すことにより上記中間層
を通って上記第１の磁性層および第２の磁性層間にトン
ネル電流が流れ、外部磁界が印加されると上記第１の磁
性層の磁化方向は変化することを特徴とする磁気ヘッ
ド。 - 【請求項２】請求項１において、上記第１の非磁性金属
層と第２の非磁性金属層との間に電流を流すことによ
り、上記第１の磁性層および第２の磁性層間に上記中間
層を通過するトンネル電流が流れるとき、上記第１の磁
性層および第２の磁性層の磁化の向きが平行のときよ
り、上記第１の磁性層および第２の磁性層の磁化の向き
が反平行の時の方が、上記磁気抵抗効果膜の電気抵抗率
が高いことを特徴とする磁気ヘッド。 - 【請求項３】請求項１または請求項２において、上記第
１の磁性層と第２の磁性層のいずれか一方の保磁力を他
方の保磁力より小さくすることを特徴とする磁気ヘッ
ド。 - 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれか１項に
おいて、第１の磁気シールド層と第２の磁気シールド層
との間に磁気抵抗効果膜が形成され、上記第１の磁気シ
ールド層と磁気抵抗効果膜との間に形成された第１の非
磁性金属層と、上記第２の磁気シールド層と磁気抵抗効
果膜との間に形成された第２の非磁性金属層とを備えた
ことを特徴とする磁気ヘッド。 - 【請求項５】請求項１ないし請求項４のいずれか１項に
おいて、上記中間層は酸化アルミニウムからなることを
特徴とする磁気ヘッド。 - 【請求項６】第１の非磁性金属層と、該第１の非磁性金
属層上に形成された磁気抵抗効果膜と、該磁気抵抗効果
膜上に形成された第２の非磁性金属層とを備え、上記磁
気抵抗効果膜が第１の磁性層と、第２の磁性層と、該第
１の磁性層と第２の磁性層との間に形成された絶縁材料
からなる中間層とを有し、トラック幅方向における上記
磁気抵抗効果膜を構成する磁性層の幅は上記第１の非磁
性金属層および第２の非磁性金属層の幅より小さく、上
記第１の非磁性金属層と第２の非磁性金属層との間に電
流を流すことにより上記中間層を通って上記第１の磁性
層および第２の磁性層間にトンネル電流が流れ、外部磁
界が印加されると上記第１の磁性層の磁化方向は変化す
ることを特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項７】請求項６において、上記第１の非磁性金属
層と第２の非磁性金属層との間に電流を流すことにより
上記第１の磁性層および第２の磁性層間に上記中間層を
通過するトンネル電流が流れるとき、上記第１の磁性層
および第２の磁性層の磁化の向きが平行の時より上記第
１の磁性層および第２の磁性層の磁化の向きが反平行の
時の方が、上記磁気抵抗効果膜の電気抵抗率が高いこと
を特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項８】請求項６または請求項７において、上記第
１の磁性層と第２の磁性層のいずれか一方の保磁力を他
方の保磁力より小さくすることを特徴とする磁気抵抗効
果素子。 - 【請求項９】請求項６ないし請求項８のいずれか１項に
おいて、上記中間層は酸化アルミニウムからなることを
特徴とする磁気抵抗効果素子。
Priority Applications (11)
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-
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-
2000
- 2000-01-31 JP JP2000022768A patent/JP3378549B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
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| Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（１９８７）ｐ．３０３〜３０６「Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｐｉｎ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ｏｎ ｔｈｅ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｅｄ ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍｓ |
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