JPH11328624A - 磁気抵抗効果素子 - Google Patents
磁気抵抗効果素子Info
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- JPH11328624A JPH11328624A JP13949898A JP13949898A JPH11328624A JP H11328624 A JPH11328624 A JP H11328624A JP 13949898 A JP13949898 A JP 13949898A JP 13949898 A JP13949898 A JP 13949898A JP H11328624 A JPH11328624 A JP H11328624A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 磁気抵抗効果素子に関し、磁気抵抗効果を損
なうことなくセンス電流による磁界をアンバランスにし
て、フリー層の磁化方向を制御する。 【解決手段】 第１の非磁性金属層３及び第２の非磁性
金属層５により互いに分離された第１の強磁性体層２、
第２の強磁性体層４、及び、第３の強磁性体層６を備え
るとともに、第１の強磁性体層２及び第３の強磁性体層
６の磁化方向が互いに平行に固定されたデュアルスピン
バルブ型の磁気抵抗効果素子の第１の非磁性金属層３を
Ｐｄを含む相対的に比抵抗の大きな層で構成する。
なうことなくセンス電流による磁界をアンバランスにし
て、フリー層の磁化方向を制御する。 【解決手段】 第１の非磁性金属層３及び第２の非磁性
金属層５により互いに分離された第１の強磁性体層２、
第２の強磁性体層４、及び、第３の強磁性体層６を備え
るとともに、第１の強磁性体層２及び第３の強磁性体層
６の磁化方向が互いに平行に固定されたデュアルスピン
バルブ型の磁気抵抗効果素子の第１の非磁性金属層３を
Ｐｄを含む相対的に比抵抗の大きな層で構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は磁気抵抗効果素子に
関し、特に、磁気抵抗効果を損なうことなく静磁気結合
による磁界の影響を低減するための非磁性金属層、即
ち、中間層の構成に特徴のあるデュアルスピンバルブ効
果を利用した磁気抵抗効果素子に関するものである。
関し、特に、磁気抵抗効果を損なうことなく静磁気結合
による磁界の影響を低減するための非磁性金属層、即
ち、中間層の構成に特徴のあるデュアルスピンバルブ効
果を利用した磁気抵抗効果素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年のハードディスク装置の小型化，大
容量化の需要の高まりに伴い、高密度磁気記録が可能な
ハードディスク装置の研究開発が急速に進められてお
り、この様な磁気記録装置の読取ヘッドとして低磁界で
大きな出力が得られる巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果を使
用した磁気センサが開発されている。
容量化の需要の高まりに伴い、高密度磁気記録が可能な
ハードディスク装置の研究開発が急速に進められてお
り、この様な磁気記録装置の読取ヘッドとして低磁界で
大きな出力が得られる巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果を使
用した磁気センサが開発されている。
【０００３】例えば、ＩＢＭにより「スピン・バルブ効
果利用の磁気抵抗センサ（特開平４−３５８３１０号公
報参照）」が提案されているが、この磁気センサは、非
磁性金属層によって分離された２つの結合していない強
磁性体層を備え、一方の強磁性体層にＦｅＭｎで代表さ
れる反強磁性体層を付着して強磁性体層の磁化Ｍが固定
されているサンドイッチ構造となっている。
果利用の磁気抵抗センサ（特開平４−３５８３１０号公
報参照）」が提案されているが、この磁気センサは、非
磁性金属層によって分離された２つの結合していない強
磁性体層を備え、一方の強磁性体層にＦｅＭｎで代表さ
れる反強磁性体層を付着して強磁性体層の磁化Ｍが固定
されているサンドイッチ構造となっている。
【０００４】この磁気センサにおいて、外部磁場が印加
されると、磁化が固定されていない他方の強磁性体層、
即ち、フリー（ｆｒｅｅ）層の磁化方向が外部磁場に一
致して自由に回転するため、磁化が固定された強磁性体
層、即ち、ピンド（ｐｉｎｎｅｄ）層の磁化方向と角度
差を生ずることになる。
されると、磁化が固定されていない他方の強磁性体層、
即ち、フリー（ｆｒｅｅ）層の磁化方向が外部磁場に一
致して自由に回転するため、磁化が固定された強磁性体
層、即ち、ピンド（ｐｉｎｎｅｄ）層の磁化方向と角度
差を生ずることになる。
【０００５】この角度差に依存して伝導電子のスピンに
依存した散乱が変化し、電気抵抗値が変化するので、こ
の電気抵抗値の変化を定電流のセンス電流を流すことに
よって電圧値の変化として検出し、それによって、外部
磁場の状況、即ち、磁気記録媒体からの信号磁場を取得
するものであり、このスピンバルブ磁気抵抗センサの磁
気抵抗変化率は約５％程度となる。
依存した散乱が変化し、電気抵抗値が変化するので、こ
の電気抵抗値の変化を定電流のセンス電流を流すことに
よって電圧値の変化として検出し、それによって、外部
磁場の状況、即ち、磁気記録媒体からの信号磁場を取得
するものであり、このスピンバルブ磁気抵抗センサの磁
気抵抗変化率は約５％程度となる。
【０００６】この様なスピンバルブ磁気抵抗センサの効
率を高めるために、同じくＩＢＭにより「二重スピン・
バルブ磁気抵抗センサ（特開平６−２２３３３６号公報
参照）」が提案されており、このデュアル（二重）スピ
ンバルブ磁気抵抗効果素子は、フリー層を中心に対称的
にスピンバルブ構造を積層したものであり、この構成に
よって約２倍の磁気抵抗変化を得ているので、図４を参
照してこの様なデュアルスピンバルブ磁気抵抗効果素子
を説明する。
率を高めるために、同じくＩＢＭにより「二重スピン・
バルブ磁気抵抗センサ（特開平６−２２３３３６号公報
参照）」が提案されており、このデュアル（二重）スピ
ンバルブ磁気抵抗効果素子は、フリー層を中心に対称的
にスピンバルブ構造を積層したものであり、この構成に
よって約２倍の磁気抵抗変化を得ているので、図４を参
照してこの様なデュアルスピンバルブ磁気抵抗効果素子
を説明する。
【０００７】図４参照 図４は反強磁性体層３１乃至反強磁性体層３７の各層を
分離して示した斜視図であり、まず、基板（図示せず）
上にスパッタリング法を用いて所定方向の第１の磁界を
印加しながらＴａ層及びＮｉＦｅ層を順次積層させて下
地層（図示せず）を形成したのち、引き続いて反強磁性
体層３１、強磁性体層からなるピンド層３２、非磁性金
属であるＣｕからなるＣｕ中間層３３、強磁性体層から
なるフリー層３４、Ｃｕ中間層３５、強磁性体層からな
るピンド層３６、及び、反強磁性体層３７を順次積層さ
せたのち、真空中で第１の磁界と直交する第２の磁界を
印加した状態で熱処理を行うことによって反強磁性体層
３１，３７の磁化方向を決定することによって、磁気抵
抗効果素子の基本構造を形成する。
分離して示した斜視図であり、まず、基板（図示せず）
上にスパッタリング法を用いて所定方向の第１の磁界を
印加しながらＴａ層及びＮｉＦｅ層を順次積層させて下
地層（図示せず）を形成したのち、引き続いて反強磁性
体層３１、強磁性体層からなるピンド層３２、非磁性金
属であるＣｕからなるＣｕ中間層３３、強磁性体層から
なるフリー層３４、Ｃｕ中間層３５、強磁性体層からな
るピンド層３６、及び、反強磁性体層３７を順次積層さ
せたのち、真空中で第１の磁界と直交する第２の磁界を
印加した状態で熱処理を行うことによって反強磁性体層
３１，３７の磁化方向を決定することによって、磁気抵
抗効果素子の基本構造を形成する。
【０００８】図に示すように、ピンド層３２，３６の磁
化方向Ｍ3 ，Ｍ4 は反強磁性体層３１，３７の磁化方向
Ｍ1 ，Ｍ2 に固定され、一方、フリー層３４の磁化方向
Ｍ5は、上下のピンド層３２，３６の静磁気結合による
磁界３８によって、図４において細い実線で示す面内
で、破線で示す矢印の方向から実線で示す矢印の方向
に、即ち、ピンド層３２，３６の磁化方向Ｍ3 ，Ｍ4 と
反平行な方向に回転してしまうことになる。
化方向Ｍ3 ，Ｍ4 は反強磁性体層３１，３７の磁化方向
Ｍ1 ，Ｍ2 に固定され、一方、フリー層３４の磁化方向
Ｍ5は、上下のピンド層３２，３６の静磁気結合による
磁界３８によって、図４において細い実線で示す面内
で、破線で示す矢印の方向から実線で示す矢印の方向
に、即ち、ピンド層３２，３６の磁化方向Ｍ3 ，Ｍ4 と
反平行な方向に回転してしまうことになる。
【０００９】この様なフリー層３４の磁化方向Ｍ5 の回
転によって、外部印加磁場がないときの動作中心点、即
ち、最大抵抗と最小抵抗の中心値を与える磁場強度が中
心である零磁場からずれてしまい、動作中心点の変動に
ともなって、磁気抵抗センサのバイアス点が変動し、十
分なダイナミックレンジが確保できなくなるという問題
がある。
転によって、外部印加磁場がないときの動作中心点、即
ち、最大抵抗と最小抵抗の中心値を与える磁場強度が中
心である零磁場からずれてしまい、動作中心点の変動に
ともなって、磁気抵抗センサのバイアス点が変動し、十
分なダイナミックレンジが確保できなくなるという問題
がある。
【００１０】なお、この様なフリー層３４の磁化方向Ｍ
5 の回転は、デュアルスピンバルブ磁気抵抗効果素子を
ヘッドとして組み込む際のプロセス中のレジスト硬化処
理に代表される磁場中熱処理によっても、或いは、ヘッ
ドとして動作させる際に、デュアルスピンバルブ磁気抵
抗効果素子を上下から挟むシールド層から発生する漏れ
磁界によっても生ずるものである。
5 の回転は、デュアルスピンバルブ磁気抵抗効果素子を
ヘッドとして組み込む際のプロセス中のレジスト硬化処
理に代表される磁場中熱処理によっても、或いは、ヘッ
ドとして動作させる際に、デュアルスピンバルブ磁気抵
抗効果素子を上下から挟むシールド層から発生する漏れ
磁界によっても生ずるものである。
【００１１】従来の単一構造のスピンバルブ磁気抵抗効
果素子においては、この様な静磁気結合による磁界３８
の影響はセンス電流３９の値を適当に選択することによ
って、センス電流による磁界によって相殺していたが、
デュアルスピンバルブ磁気抵抗効果素子においては、低
抵抗の２つのＣｕ中間層３３，３５を中心に流れるセン
ス電流３９によって、センス電流による磁界４０，４１
が発生するが、このセンス電流による磁界４０，４１は
互いに同等であり、フリー層３４に対しては反対向きの
誘導磁界が作用し、結果的にセンス電流による磁界４
０，４１の与える影響は相殺されることになり、フリー
層３４の磁化方向Ｍ5 の制御を行うことができなかっ
た。
果素子においては、この様な静磁気結合による磁界３８
の影響はセンス電流３９の値を適当に選択することによ
って、センス電流による磁界によって相殺していたが、
デュアルスピンバルブ磁気抵抗効果素子においては、低
抵抗の２つのＣｕ中間層３３，３５を中心に流れるセン
ス電流３９によって、センス電流による磁界４０，４１
が発生するが、このセンス電流による磁界４０，４１は
互いに同等であり、フリー層３４に対しては反対向きの
誘導磁界が作用し、結果的にセンス電流による磁界４
０，４１の与える影響は相殺されることになり、フリー
層３４の磁化方向Ｍ5 の制御を行うことができなかっ
た。
【００１２】なお、この様なデュアルスピンバルブ磁気
抵抗効果素子の反強磁性体層３１，３７としてＰｄ・Ｐ
ｔ・Ｍｎを用いた場合には、従来のＦｅＭｎとは異な
り、下の層がどの様な結晶構造を有していても反強磁性
体特性を失わないので、上下のどちらのピンド層３２，
３６に対しても固定磁界を与えることができる（必要な
らば、特願平８−２５７０６８号参照）。
抵抗効果素子の反強磁性体層３１，３７としてＰｄ・Ｐ
ｔ・Ｍｎを用いた場合には、従来のＦｅＭｎとは異な
り、下の層がどの様な結晶構造を有していても反強磁性
体特性を失わないので、上下のどちらのピンド層３２，
３６に対しても固定磁界を与えることができる（必要な
らば、特願平８−２５７０６８号参照）。
【００１３】この様なフリー層３４の磁化方向Ｍ5 の回
転の問題点を解決するために、本発明者は、センス電流
による磁界４０，４１をアンバランスにすることによっ
て、静磁気結合による磁界３８の影響を相殺することを
提案している（必要ならば、特願平９−２６１６４１号
参照）ので、図５を参照してこの改良型デュアルスピン
バルブ磁気抵抗効果素子を説明する。 図５参照 図５も反強磁性体層３１乃至反強磁性体層３７の各層を
分離して示した斜視図であり、まず、Ａｌ2 Ｏ3 −Ｔｉ
Ｃセラミックからなる基板（図示せず）上にスパッタリ
ング法を用いてＮｂ層及びＮｉＦｅ層を順次積層させて
下地層（図示せず）を形成する。
転の問題点を解決するために、本発明者は、センス電流
による磁界４０，４１をアンバランスにすることによっ
て、静磁気結合による磁界３８の影響を相殺することを
提案している（必要ならば、特願平９−２６１６４１号
参照）ので、図５を参照してこの改良型デュアルスピン
バルブ磁気抵抗効果素子を説明する。 図５参照 図５も反強磁性体層３１乃至反強磁性体層３７の各層を
分離して示した斜視図であり、まず、Ａｌ2 Ｏ3 −Ｔｉ
Ｃセラミックからなる基板（図示せず）上にスパッタリ
ング法を用いてＮｂ層及びＮｉＦｅ層を順次積層させて
下地層（図示せず）を形成する。
【００１４】引き続いて、同じくスパッタリング法を用
いて、Ｐｄ31Ｐｔ17Ｍｎ52からなる反強磁性体層３１、
Ｃｏ90Ｆｅ10からなるピンド層３２、Ｃｕ中間層３３、
Ｃｏ 90Ｆｅ10／Ｎｉ81Ｆｅ19／Ｃｏ90Ｆｅ10からなる３
層構造のフリー層３４、Ａｇ中間層４２、Ｃｏ90Ｆｅ10
からなるピンド層３６、及び、Ｐｄ31Ｐｔ17Ｍｎ52から
なる反強磁性体層３７を順次積層させる。
いて、Ｐｄ31Ｐｔ17Ｍｎ52からなる反強磁性体層３１、
Ｃｏ90Ｆｅ10からなるピンド層３２、Ｃｕ中間層３３、
Ｃｏ 90Ｆｅ10／Ｎｉ81Ｆｅ19／Ｃｏ90Ｆｅ10からなる３
層構造のフリー層３４、Ａｇ中間層４２、Ｃｏ90Ｆｅ10
からなるピンド層３６、及び、Ｐｄ31Ｐｔ17Ｍｎ52から
なる反強磁性体層３７を順次積層させる。
【００１５】次いで、ピンド層３２，３６の磁化方向を
固定するために、１００ｋＡ／ｍの直流磁場を印加しな
がら、真空中で２３０℃で１〜３時間の熱処理を行うこ
とによって反強磁性体層３１，３７の磁化方向を印加し
た直流磁場の方向とすることによって、磁気抵抗効果素
子の基本構造を形成する。
固定するために、１００ｋＡ／ｍの直流磁場を印加しな
がら、真空中で２３０℃で１〜３時間の熱処理を行うこ
とによって反強磁性体層３１，３７の磁化方向を印加し
た直流磁場の方向とすることによって、磁気抵抗効果素
子の基本構造を形成する。
【００１６】この場合、図に示すように、ピンド層３
２，３６の磁化方向Ｍ3 ，Ｍ4 は反強磁性体層３１，３
７の磁化方向Ｍ1 ，Ｍ2 に固定され、一方、フリー層３
４の磁化方向Ｍ5 はピンド層３２，３６の磁化方向
Ｍ3 ，Ｍ4 とほぼ直交した方向となり、電極間にセンス
電流３９（Ｉsens）を流すことによって外部印加磁場を
測定することができる。
２，３６の磁化方向Ｍ3 ，Ｍ4 は反強磁性体層３１，３
７の磁化方向Ｍ1 ，Ｍ2 に固定され、一方、フリー層３
４の磁化方向Ｍ5 はピンド層３２，３６の磁化方向
Ｍ3 ，Ｍ4 とほぼ直交した方向となり、電極間にセンス
電流３９（Ｉsens）を流すことによって外部印加磁場を
測定することができる。
【００１７】これは、Ｃｕ中間層３３とＡｇ中間層４２
の比抵抗が異なるため、Ｃｕ中間層３３（比抵抗：１．
５５×１０-6Ω・ｃｍ）に比べて比抵抗の小さなＡｇ中
間層４２（比抵抗：１．４７×１０-6Ω・ｃｍ）の方に
多くのセンス電流３９が流がれ、Ａｇ中間層４２側のセ
ンス電流による磁界４０とＣｕ中間層３３側のセンス電
流による磁界４１とが非対称になり、相対的に大きな誘
導磁界となるセンス電流による磁界４０によって静磁気
結合による磁界３８の影響を相殺しているためである。
なお、比抵抗は０℃における比抵抗であり、以下同様で
ある。
の比抵抗が異なるため、Ｃｕ中間層３３（比抵抗：１．
５５×１０-6Ω・ｃｍ）に比べて比抵抗の小さなＡｇ中
間層４２（比抵抗：１．４７×１０-6Ω・ｃｍ）の方に
多くのセンス電流３９が流がれ、Ａｇ中間層４２側のセ
ンス電流による磁界４０とＣｕ中間層３３側のセンス電
流による磁界４１とが非対称になり、相対的に大きな誘
導磁界となるセンス電流による磁界４０によって静磁気
結合による磁界３８の影響を相殺しているためである。
なお、比抵抗は０℃における比抵抗であり、以下同様で
ある。
【００１８】なお、上記の出願においては、両方の中間
層をＣｕで構成し、ビンド層３６側の中間層の厚さを相
対的に厚くすることによって静磁気結合による磁界３８
の影響を相殺すること、及び、ビンド層３６側の中間層
をＣｕで構成し、ピンド層３２側の中間層をＣｕより比
抵抗の大きなＰｔ（比抵抗９．８１×１０-6Ω・ｃｍ）
等で構成することにより静磁気結合による磁界３８の影
響を相殺することも提案している。
層をＣｕで構成し、ビンド層３６側の中間層の厚さを相
対的に厚くすることによって静磁気結合による磁界３８
の影響を相殺すること、及び、ビンド層３６側の中間層
をＣｕで構成し、ピンド層３２側の中間層をＣｕより比
抵抗の大きなＰｔ（比抵抗９．８１×１０-6Ω・ｃｍ）
等で構成することにより静磁気結合による磁界３８の影
響を相殺することも提案している。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この様な改良
型デュアルスピンバルブ磁気抵抗効果素子においては、
中間層としてＣｕ以外の非磁性金属を用いた場合、得ら
れる磁気抵抗効果がＣｕを用いた場合に比べて小さくな
ってしまうことが知られており、フリー層３４の磁化方
向Ｍ5 は制御できるものの、素子として得られる出力が
小さくなってしまうという問題がある。
型デュアルスピンバルブ磁気抵抗効果素子においては、
中間層としてＣｕ以外の非磁性金属を用いた場合、得ら
れる磁気抵抗効果がＣｕを用いた場合に比べて小さくな
ってしまうことが知られており、フリー層３４の磁化方
向Ｍ5 は制御できるものの、素子として得られる出力が
小さくなってしまうという問題がある。
【００２０】したがって、本発明は、磁気抵抗効果を損
なうことなくセンス電流による磁界をアンバランスにし
て、フリー層の磁化方向を制御することを目的とする。
なうことなくセンス電流による磁界をアンバランスにし
て、フリー層の磁化方向を制御することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。 図１参照 （１）本発明は、第１の非磁性金属層３及び第２の非磁
性金属層５によりそれぞれ互いに分離された第１の強磁
性体層２、第２の強磁性体層４、及び、第３の強磁性体
層６を備え、第２の強磁性体層４が第１の非磁性金属層
３と第２の非磁性金属層５との間に配置されるととも
に、第１の強磁性体層２及び第３の強磁性体層６の磁化
方向が互いに平行に固定され、且つ、第１の非磁性金属
層３及び第２の非磁性金属層５の比抵抗が互いに異なる
デュアルスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子において、
相対的に比抵抗の大きな第１の非磁性金属層３が少なく
ともＰｄを含むことを特徴とする。
成の説明図であり、この図１を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。 図１参照 （１）本発明は、第１の非磁性金属層３及び第２の非磁
性金属層５によりそれぞれ互いに分離された第１の強磁
性体層２、第２の強磁性体層４、及び、第３の強磁性体
層６を備え、第２の強磁性体層４が第１の非磁性金属層
３と第２の非磁性金属層５との間に配置されるととも
に、第１の強磁性体層２及び第３の強磁性体層６の磁化
方向が互いに平行に固定され、且つ、第１の非磁性金属
層３及び第２の非磁性金属層５の比抵抗が互いに異なる
デュアルスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子において、
相対的に比抵抗の大きな第１の非磁性金属層３が少なく
ともＰｄを含むことを特徴とする。
【００２２】この様に、第１の非磁性金属層３側に流れ
るセンス電流と第２の非磁性金属層５側に流れるセンス
電流を非対称にすることによって、センス電流による磁
界を非対称にする場合、相対的に比抵抗の大きな第１の
非磁性金属層３を少なくともＰｄ（比抵抗：１０．０×
１０-6Ω・ｃｍ）を含む層で構成することによって磁気
抵抗効果の低減を防止することができ、それによって、
磁気抵抗効果を損なうことなく第２の強磁性体層４、即
ち、フリー層の磁化方向を任意に制御することができ
る。
るセンス電流と第２の非磁性金属層５側に流れるセンス
電流を非対称にすることによって、センス電流による磁
界を非対称にする場合、相対的に比抵抗の大きな第１の
非磁性金属層３を少なくともＰｄ（比抵抗：１０．０×
１０-6Ω・ｃｍ）を含む層で構成することによって磁気
抵抗効果の低減を防止することができ、それによって、
磁気抵抗効果を損なうことなく第２の強磁性体層４、即
ち、フリー層の磁化方向を任意に制御することができ
る。
【００２３】（２）また、本発明は、上記（１）におい
て、第１の非磁性金属層３を、Ｐｄの単層によって構成
することを特徴とする。
て、第１の非磁性金属層３を、Ｐｄの単層によって構成
することを特徴とする。
【００２４】この様に、相対的に比抵抗の大きな第１の
非磁性金属層３は、単層のＰｄ層によって構成すること
が望ましく、それによって、Ｃｕを用いた場合と同程度
以上の磁気抵抗効果を得ることができる。
非磁性金属層３は、単層のＰｄ層によって構成すること
が望ましく、それによって、Ｃｕを用いた場合と同程度
以上の磁気抵抗効果を得ることができる。
【００２５】（３）また、本発明は、上記（１）におい
て、第１の非磁性金属層３を、Ｐｄと、Ａｇ，Ｃｕ，Ａ
ｕ，Ｐｔの内のいずれかの金属との積層構造で構成する
ことを特徴とする。
て、第１の非磁性金属層３を、Ｐｄと、Ａｇ，Ｃｕ，Ａ
ｕ，Ｐｔの内のいずれかの金属との積層構造で構成する
ことを特徴とする。
【００２６】この様に、相対的に比抵抗の大きな第１の
非磁性金属層３は、Ｐｄと、Ａｇ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｐｔの
内のいずれかの金属との積層構造、例えば、Ｃｕ／Ｐｄ
／Ｃｕ積層構造によって構成しても良く、それによって
も、Ｃｕを用いた場合と同程度以上の磁気抵抗効果を得
ることができる。
非磁性金属層３は、Ｐｄと、Ａｇ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｐｔの
内のいずれかの金属との積層構造、例えば、Ｃｕ／Ｐｄ
／Ｃｕ積層構造によって構成しても良く、それによって
も、Ｃｕを用いた場合と同程度以上の磁気抵抗効果を得
ることができる。
【００２７】（４）また、本発明は、上記（１）におい
て、第１の非磁性金属層３を、Ｐｄと、Ａｇ，Ｃｕ，Ａ
ｕ，Ｐｔの内のいずれかの金属との合金層で構成するこ
とを特徴とする。
て、第１の非磁性金属層３を、Ｐｄと、Ａｇ，Ｃｕ，Ａ
ｕ，Ｐｔの内のいずれかの金属との合金層で構成するこ
とを特徴とする。
【００２８】この様に、相対的に比抵抗の大きな第１の
非磁性金属層３は、Ｐｄと、Ａｇ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｐｔの
内のいずれかの金属との合金層、例えば、Ｐｄ−Ｃｕ合
金層によって構成しても良く、それによっても、Ｃｕを
用いた場合と同程度の磁気抵抗効果を得ることができ
る。
非磁性金属層３は、Ｐｄと、Ａｇ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｐｔの
内のいずれかの金属との合金層、例えば、Ｐｄ−Ｃｕ合
金層によって構成しても良く、それによっても、Ｃｕを
用いた場合と同程度の磁気抵抗効果を得ることができ
る。
【００２９】（５）また、本発明は、第１の非磁性金属
層３及び第２の非磁性金属層５によりそれぞれ互いに分
離された第１の強磁性体層２、第２の強磁性体層４、及
び、第３の強磁性体層６を備え、第２の強磁性体層４が
第１の非磁性金属層３と第２の非磁性金属層５との間に
配置されるとともに、第１の強磁性体層２及び第３の強
磁性体層６の磁化方向が互いに平行に固定され、且つ、
第１の非磁性金属層３及び第２の非磁性金属層５の比抵
抗が互いに異なるデュアルスピンバルブ型の磁気抵抗効
果素子において、相対的に比抵抗の大きな第１の非磁性
金属層３を、ＴａまたはＷを、ＣｕまたはＰｄで挟んだ
サンドイッチ構造で構成することを特徴とする。
層３及び第２の非磁性金属層５によりそれぞれ互いに分
離された第１の強磁性体層２、第２の強磁性体層４、及
び、第３の強磁性体層６を備え、第２の強磁性体層４が
第１の非磁性金属層３と第２の非磁性金属層５との間に
配置されるとともに、第１の強磁性体層２及び第３の強
磁性体層６の磁化方向が互いに平行に固定され、且つ、
第１の非磁性金属層３及び第２の非磁性金属層５の比抵
抗が互いに異なるデュアルスピンバルブ型の磁気抵抗効
果素子において、相対的に比抵抗の大きな第１の非磁性
金属層３を、ＴａまたはＷを、ＣｕまたはＰｄで挟んだ
サンドイッチ構造で構成することを特徴とする。
【００３０】この様に、相対的に比抵抗の大きな第１の
非磁性金属層３は、高比抵抗のＴａ（比抵抗：１２．３
×１０-6Ω・ｃｍ）またはＷ（比抵抗：４．９×１０-6
Ω・ｃｍ）をＣｕまたはＰｄで挟んだサンドイッチ構
造、例えばＣｕ／Ｔａ／Ｃｕ積層構造で構成しても良
く、強磁性体層と接する界面にはＣｕ層或いはＰｄ層が
存在するため、磁気抵抗効果を損なうことがない。
非磁性金属層３は、高比抵抗のＴａ（比抵抗：１２．３
×１０-6Ω・ｃｍ）またはＷ（比抵抗：４．９×１０-6
Ω・ｃｍ）をＣｕまたはＰｄで挟んだサンドイッチ構
造、例えばＣｕ／Ｔａ／Ｃｕ積層構造で構成しても良
く、強磁性体層と接する界面にはＣｕ層或いはＰｄ層が
存在するため、磁気抵抗効果を損なうことがない。
【００３１】（６）また、本発明は、第１の非磁性金属
層３及び第２の非磁性金属層５によりそれぞれ互いに分
離された第１の強磁性体層２、第２の強磁性体層４、及
び、第３の強磁性体層６を備え、第２の強磁性体層４が
第１の非磁性金属層３と第２の非磁性金属層５との間に
配置されるとともに、第１の強磁性体層２及び第３の強
磁性体層６の磁化方向が互いに平行に固定され、且つ、
第１の非磁性金属層３及び第２の非磁性金属層５の比抵
抗が互いに異なるデュアルスピンバルブ型の磁気抵抗効
果素子において、相対的に比抵抗の大きな第１の非磁性
金属層３を、ＴａまたはＷの少なくとも一方と、Ｃｕま
たはＰｄの少なくとも一方との合金層で構成することを
特徴とする。
層３及び第２の非磁性金属層５によりそれぞれ互いに分
離された第１の強磁性体層２、第２の強磁性体層４、及
び、第３の強磁性体層６を備え、第２の強磁性体層４が
第１の非磁性金属層３と第２の非磁性金属層５との間に
配置されるとともに、第１の強磁性体層２及び第３の強
磁性体層６の磁化方向が互いに平行に固定され、且つ、
第１の非磁性金属層３及び第２の非磁性金属層５の比抵
抗が互いに異なるデュアルスピンバルブ型の磁気抵抗効
果素子において、相対的に比抵抗の大きな第１の非磁性
金属層３を、ＴａまたはＷの少なくとも一方と、Ｃｕま
たはＰｄの少なくとも一方との合金層で構成することを
特徴とする。
【００３２】この様に、相対的に比抵抗の大きな第１の
非磁性金属層３は、高比抵抗のＴａまたはＷの少なくと
も一方と、ＣｕまたはＰｄの少なくとも一方との合金
層、例えば、Ｔａ−Ｃｕ合金層で構成しても良く、第１
の非磁性金属層３にＣｕ或いはＰｄが含有されるため、
磁気抵抗効果の劣化が少なくなる。
非磁性金属層３は、高比抵抗のＴａまたはＷの少なくと
も一方と、ＣｕまたはＰｄの少なくとも一方との合金
層、例えば、Ｔａ−Ｃｕ合金層で構成しても良く、第１
の非磁性金属層３にＣｕ或いはＰｄが含有されるため、
磁気抵抗効果の劣化が少なくなる。
【００３３】
【発明の実施の形態】ここで、図２を参照して、本発明
の第１の実施の形態の磁気抵抗効果素子を説明する。 図２参照 図２はデュアルスピンバルブ磁気抵抗効果素子を形成す
るための積層体の要部断面構造であり、まず、（１０
０）面を主面とするシリコン基板１１上に３０Ｏｅ（≒
２．４ｋＡ／ｍ）の磁界を印加しながら、スパッタリン
グ法を用いて厚さ５ｎｍのＮｂ層及び厚さ５ｎｍＮｉＦ
ｅ層を順次積層させて下地層１２を形成する。
の第１の実施の形態の磁気抵抗効果素子を説明する。 図２参照 図２はデュアルスピンバルブ磁気抵抗効果素子を形成す
るための積層体の要部断面構造であり、まず、（１０
０）面を主面とするシリコン基板１１上に３０Ｏｅ（≒
２．４ｋＡ／ｍ）の磁界を印加しながら、スパッタリン
グ法を用いて厚さ５ｎｍのＮｂ層及び厚さ５ｎｍＮｉＦ
ｅ層を順次積層させて下地層１２を形成する。
【００３４】引き続いて、同じく３０Ｏｅの磁界を印加
しながらスパッタリング法を用いて、厚さ１０〜２５ｎ
ｍ、例えば、２５ｎｍのＰｄ32Ｐｔ17Ｍｎ51からなる反
強磁性体層１３、厚さ１〜４ｎｍ、例えば、２ｎｍのＣ
ｏ90Ｆｅ10からなるピンド層１４、厚さ２．０〜８．０
ｎｍ、例えば、２．５ｎｍのＰｄ中間層１５、厚さ２ｎ
ｍのＣｏ90Ｆｅ10／厚さ４ｎｍのＮｉ81Ｆｅ19／厚さ２
ｎｍＣｏ90Ｆｅ10からなる３層構造のフリー層１６、厚
さ２．０〜８．０ｎｍ、例えば、２．５ｎｍのＣｕ中間
層１７、厚さ１〜４ｎｍ、例えば、２ｎｍのＣｏ90Ｆｅ
10からなるピンド層１８、及び、厚さ１０〜２５ｎｍ、
例えば、２５ｎｍのＰｄ32Ｐｔ17Ｍｎ51からなる反強磁
性体層１９を順次積層させる。
しながらスパッタリング法を用いて、厚さ１０〜２５ｎ
ｍ、例えば、２５ｎｍのＰｄ32Ｐｔ17Ｍｎ51からなる反
強磁性体層１３、厚さ１〜４ｎｍ、例えば、２ｎｍのＣ
ｏ90Ｆｅ10からなるピンド層１４、厚さ２．０〜８．０
ｎｍ、例えば、２．５ｎｍのＰｄ中間層１５、厚さ２ｎ
ｍのＣｏ90Ｆｅ10／厚さ４ｎｍのＮｉ81Ｆｅ19／厚さ２
ｎｍＣｏ90Ｆｅ10からなる３層構造のフリー層１６、厚
さ２．０〜８．０ｎｍ、例えば、２．５ｎｍのＣｕ中間
層１７、厚さ１〜４ｎｍ、例えば、２ｎｍのＣｏ90Ｆｅ
10からなるピンド層１８、及び、厚さ１０〜２５ｎｍ、
例えば、２５ｎｍのＰｄ32Ｐｔ17Ｍｎ51からなる反強磁
性体層１９を順次積層させる。
【００３５】次いで、ピンド層１４，１８の磁化方向を
固定するために、成膜時に印加した磁界と直交する２０
００Ｏｅ（≒１６０ｋＡ／ｍ）の磁界を印加しながら、
真空中で２３０℃で１時間の熱処理を行うことによって
反強磁性体層１３，１９の磁化方向を印加した磁界の方
向とすることによって、磁気抵抗効果素子の基本構造を
形成する。
固定するために、成膜時に印加した磁界と直交する２０
００Ｏｅ（≒１６０ｋＡ／ｍ）の磁界を印加しながら、
真空中で２３０℃で１時間の熱処理を行うことによって
反強磁性体層１３，１９の磁化方向を印加した磁界の方
向とすることによって、磁気抵抗効果素子の基本構造を
形成する。
【００３６】なお、この場合も、２３０℃の熱処理工程
において、Ｐｄ中間層１５及びＣｕ中間層１７を構成す
るＰｄ及びＣｕとＮｉ81Ｆｅ19との間の相互拡散が生じ
ないように、フリー層１６をバリアとなるＣｏ90Ｆｅ10
を用いて３層構造としている。
において、Ｐｄ中間層１５及びＣｕ中間層１７を構成す
るＰｄ及びＣｕとＮｉ81Ｆｅ19との間の相互拡散が生じ
ないように、フリー層１６をバリアとなるＣｏ90Ｆｅ10
を用いて３層構造としている。
【００３７】次いで、図示しないものの、素子の長手方
向がピンド層１４，１８の固定された磁化方向と垂直に
なるように、この積層構造体を長さが１００μｍ、幅が
１μｍのストライプ状にパターニングしたのち、素子幅
が５μｍとなるように、厚さ２００ｎｍのＣｕパターン
からなる４端子電極パターンを形成することによって、
デュアルスピンバルブ磁気抵抗効果素子が完成する。
向がピンド層１４，１８の固定された磁化方向と垂直に
なるように、この積層構造体を長さが１００μｍ、幅が
１μｍのストライプ状にパターニングしたのち、素子幅
が５μｍとなるように、厚さ２００ｎｍのＣｕパターン
からなる４端子電極パターンを形成することによって、
デュアルスピンバルブ磁気抵抗効果素子が完成する。
【００３８】この場合、Ｐｄ中間層１５を構成するＰｄ
（比抵抗：１０．０×１０-6Ω・ｃｍ）の比抵抗がＣｕ
中間層１７を構成するＣｕ（比抵抗：１．５５×１０-6
Ω・ｃｍ）の比抵抗より６倍以上大きいため、同じ厚さ
の対称構造を形成しても、大きなセンス電流による磁界
を発生することができ、それによって、静磁気結合によ
る磁界の影響を任意に相殺してフリー層１６の磁化方向
Ｍ5 を、ピンド層１４，１８の磁化方向Ｍ3 ，Ｍ4 とほ
ぼ直交した方向とすることができ、電極間にセンス電流
Ｉsensを流すことによって外部印加磁場を精度良く測定
することができる。
（比抵抗：１０．０×１０-6Ω・ｃｍ）の比抵抗がＣｕ
中間層１７を構成するＣｕ（比抵抗：１．５５×１０-6
Ω・ｃｍ）の比抵抗より６倍以上大きいため、同じ厚さ
の対称構造を形成しても、大きなセンス電流による磁界
を発生することができ、それによって、静磁気結合によ
る磁界の影響を任意に相殺してフリー層１６の磁化方向
Ｍ5 を、ピンド層１４，１８の磁化方向Ｍ3 ，Ｍ4 とほ
ぼ直交した方向とすることができ、電極間にセンス電流
Ｉsensを流すことによって外部印加磁場を精度良く測定
することができる。
【００３９】また、シミュレーションにより、ＰｄはＣ
ｕと同程度以上の磁気抵抗効果が得られることが発表さ
れており（例えば、甲斐、椎木，第２１回日本応用磁気
学会学術講演会概要集，４ｐｃ−５，１９９７参照）、
Ｐｄ中間層１５を用いることにより、磁気抵抗効果を損
なうことなく、且つ、層厚の対称性を崩すことなく高抵
抗の中間層を構成することができる。
ｕと同程度以上の磁気抵抗効果が得られることが発表さ
れており（例えば、甲斐、椎木，第２１回日本応用磁気
学会学術講演会概要集，４ｐｃ−５，１９９７参照）、
Ｐｄ中間層１５を用いることにより、磁気抵抗効果を損
なうことなく、且つ、層厚の対称性を崩すことなく高抵
抗の中間層を構成することができる。
【００４０】なお、Ｐｄ中間層１５に代えて、Ｃｕ／Ｐ
ｄ或いはＣｕ／Ｐｄ／Ｃｕ等のＰｄと、Ｃｕ，Ａｇ（比
抵抗：１．４７×１０-6Ω・ｃｍ），Ａｕ（比抵抗：
２．０５×１０-6Ω・ｃｍ），Ｐｔ（比抵抗：９．８１
×１０-6Ω・ｃｍ）の内のいずれかの金属との積層構造
で中間層を構成しても良く、Ｐｄが存在することによっ
て、磁気抵抗効果を損なうことなく、且つ、層厚の対称
性を崩すことなく高抵抗の中間層を構成することができ
る。
ｄ或いはＣｕ／Ｐｄ／Ｃｕ等のＰｄと、Ｃｕ，Ａｇ（比
抵抗：１．４７×１０-6Ω・ｃｍ），Ａｕ（比抵抗：
２．０５×１０-6Ω・ｃｍ），Ｐｔ（比抵抗：９．８１
×１０-6Ω・ｃｍ）の内のいずれかの金属との積層構造
で中間層を構成しても良く、Ｐｄが存在することによっ
て、磁気抵抗効果を損なうことなく、且つ、層厚の対称
性を崩すことなく高抵抗の中間層を構成することができ
る。
【００４１】また、Ｐｄ中間層１５に代えて、Ｐｄ−Ｃ
ｕ等のＰｄと、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔの内のいずれか
の金属との合金層で中間層を構成しても良く、Ｐｄが存
在することによって、磁気抵抗効果の劣化の少ない高抵
抗の中間層を構成することができる。
ｕ等のＰｄと、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔの内のいずれか
の金属との合金層で中間層を構成しても良く、Ｐｄが存
在することによって、磁気抵抗効果の劣化の少ない高抵
抗の中間層を構成することができる。
【００４２】次に、図３を参照して本発明の第２の実施
の形態を説明するが、ピンド層１４側の中間層の構成以
外は上記の第１の実施の形態と同様である。なお、図３
（ａ）はデュアルスピンバルブ磁気抵抗効果素子を形成
するための積層体の要部断面構造であり、また、図３
（ｂ）は多層中間層の拡大図である。 図３（ａ）参照 まず、（１００）面を主面とするシリコン基板１１上に
３０Ｏｅ（≒２．４ｋＡ／ｍ）の磁界を印加しながら、
スパッタリング法を用いて厚さ５ｎｍのＮｂ層及び厚さ
５ｎｍＮｉＦｅ層を順次積層させて下地層１２を形成す
る。
の形態を説明するが、ピンド層１４側の中間層の構成以
外は上記の第１の実施の形態と同様である。なお、図３
（ａ）はデュアルスピンバルブ磁気抵抗効果素子を形成
するための積層体の要部断面構造であり、また、図３
（ｂ）は多層中間層の拡大図である。 図３（ａ）参照 まず、（１００）面を主面とするシリコン基板１１上に
３０Ｏｅ（≒２．４ｋＡ／ｍ）の磁界を印加しながら、
スパッタリング法を用いて厚さ５ｎｍのＮｂ層及び厚さ
５ｎｍＮｉＦｅ層を順次積層させて下地層１２を形成す
る。
【００４３】引き続いて、同じく３０Ｏｅの磁界を印加
しながらスパッタリング法を用いて、厚さ１０〜２５ｎ
ｍ、例えば、２５ｎｍのＰｄ32Ｐｔ17Ｍｎ51からなる反
強磁性体層１３、厚さ１〜４ｎｍ、例えば、２ｎｍのＣ
ｏ90Ｆｅ10からなるピンド層１４、Ｃｕ／Ｔａ／Ｃｕか
らなる３層構造の多層中間層２０、厚さ２ｎｍのＣｏ 90
Ｆｅ10／厚さ４ｎｍのＮｉ81Ｆｅ19／厚さ２ｎｍＣｏ90
Ｆｅ10からなる３層構造のフリー層１６、厚さ２．０〜
８．０ｎｍ、例えば、２．５ｎｍのＣｕ中間層１７、厚
さ１〜４ｎｍ、例えば、２ｎｍのＣｏ90Ｆｅ10からなる
ピンド層１８、及び、厚さ１０〜２５ｎｍ、例えば、２
５ｎｍのＰｄ32Ｐｔ17Ｍｎ51からなる反強磁性体層１９
を順次積層させる。
しながらスパッタリング法を用いて、厚さ１０〜２５ｎ
ｍ、例えば、２５ｎｍのＰｄ32Ｐｔ17Ｍｎ51からなる反
強磁性体層１３、厚さ１〜４ｎｍ、例えば、２ｎｍのＣ
ｏ90Ｆｅ10からなるピンド層１４、Ｃｕ／Ｔａ／Ｃｕか
らなる３層構造の多層中間層２０、厚さ２ｎｍのＣｏ 90
Ｆｅ10／厚さ４ｎｍのＮｉ81Ｆｅ19／厚さ２ｎｍＣｏ90
Ｆｅ10からなる３層構造のフリー層１６、厚さ２．０〜
８．０ｎｍ、例えば、２．５ｎｍのＣｕ中間層１７、厚
さ１〜４ｎｍ、例えば、２ｎｍのＣｏ90Ｆｅ10からなる
ピンド層１８、及び、厚さ１０〜２５ｎｍ、例えば、２
５ｎｍのＰｄ32Ｐｔ17Ｍｎ51からなる反強磁性体層１９
を順次積層させる。
【００４４】図３（ｂ）参照 この場合の多層中間層２０は、例えば、厚さ０．７ｎｍ
のＣｕ層２１、厚さ１．０ｎｍのＴａ層２２、厚さ０．
７ｎｍのＣｕ層２３を順次積層させた構造からなる。
のＣｕ層２１、厚さ１．０ｎｍのＴａ層２２、厚さ０．
７ｎｍのＣｕ層２３を順次積層させた構造からなる。
【００４５】次いで、ピンド層１４，１８の磁化方向を
固定するために、成膜時に印加した磁界と直交する２０
００Ｏｅ（≒１６０ｋＡ／ｍ）の磁界を印加しながら、
真空中で２３０℃で１時間の熱処理を行うことによって
反強磁性体層１３，１９の磁化方向を印加した磁界の方
向とすることによって、磁気抵抗効果素子の基本構造を
形成する。
固定するために、成膜時に印加した磁界と直交する２０
００Ｏｅ（≒１６０ｋＡ／ｍ）の磁界を印加しながら、
真空中で２３０℃で１時間の熱処理を行うことによって
反強磁性体層１３，１９の磁化方向を印加した磁界の方
向とすることによって、磁気抵抗効果素子の基本構造を
形成する。
【００４６】なお、この場合も、２３０℃の熱処理工程
において、多層中間層２０及びＣｕ中間層１７を構成す
るＣｕとＮｉ81Ｆｅ19との間の相互拡散が生じないよう
に、フリー層１６をバリアとなるＣｏ90Ｆｅ10を用いて
３層構造としている。
において、多層中間層２０及びＣｕ中間層１７を構成す
るＣｕとＮｉ81Ｆｅ19との間の相互拡散が生じないよう
に、フリー層１６をバリアとなるＣｏ90Ｆｅ10を用いて
３層構造としている。
【００４７】次いで、図示しないものの、素子の長手方
向がピンド層１４，１８の固定された磁化方向と垂直に
なるように、この積層構造体を長さが１００μｍ、幅が
１μｍのストライプ状にパターニングしたのち、素子幅
が５μｍとなるように、厚さ２００ｎｍのＣｕパターン
からなる４端子電極パターンを形成することによって、
デュアルスピンバルブ磁気抵抗効果素子が完成する。
向がピンド層１４，１８の固定された磁化方向と垂直に
なるように、この積層構造体を長さが１００μｍ、幅が
１μｍのストライプ状にパターニングしたのち、素子幅
が５μｍとなるように、厚さ２００ｎｍのＣｕパターン
からなる４端子電極パターンを形成することによって、
デュアルスピンバルブ磁気抵抗効果素子が完成する。
【００４８】この場合も、ピンド層１４，１８の磁化方
向Ｍ3 ，Ｍ4 は反強磁性体層１３，１９の磁化方向
Ｍ1 ，Ｍ2 に固定され、一方、フリー層１６の磁化方向
Ｍ5 はピンド層１４，１８の磁化方向Ｍ3 ，Ｍ4 とほぼ
直交した方向となり、電極間にセンス電流Ｉsensを流す
ことによって、上記の第１の実施の形態と同様に外部印
加磁場を測定することができる。
向Ｍ3 ，Ｍ4 は反強磁性体層１３，１９の磁化方向
Ｍ1 ，Ｍ2 に固定され、一方、フリー層１６の磁化方向
Ｍ5 はピンド層１４，１８の磁化方向Ｍ3 ，Ｍ4 とほぼ
直交した方向となり、電極間にセンス電流Ｉsensを流す
ことによって、上記の第１の実施の形態と同様に外部印
加磁場を測定することができる。
【００４９】この第２の実施の形態においては、ピンド
層１４側の中間層を高抵抗にするために、比抵抗の大き
なＴａ（比抵抗：１２．３×１０-6Ω・ｃｍ）層２２を
磁気抵抗効果の大きなＣｕ層２１，２３で挟んだサンド
イッチ構造としており、強磁性体層、即ち、ピンド層１
４とフリー層１６との界面がＣｕ層２１，２３で接する
ことになるので、磁気抵抗効果を損なうことなく中間層
の抵抗を高くすることができる。
層１４側の中間層を高抵抗にするために、比抵抗の大き
なＴａ（比抵抗：１２．３×１０-6Ω・ｃｍ）層２２を
磁気抵抗効果の大きなＣｕ層２１，２３で挟んだサンド
イッチ構造としており、強磁性体層、即ち、ピンド層１
４とフリー層１６との界面がＣｕ層２１，２３で接する
ことになるので、磁気抵抗効果を損なうことなく中間層
の抵抗を高くすることができる。
【００５０】なお、多層中間層２０を構成する高比抵抗
材料はＴａに限られるものではなく、Ｗ（比抵抗：４．
９×１０-6Ω・ｃｍ）を用いても良いものであり、ま
た、この様なＴａ，Ｗ等の高比抵抗層を挟み込むＣｕ層
２１，２３の代わりに、Ｃｕと同程度の磁気抵抗効果を
有するＰｄを用いても良いものである。
材料はＴａに限られるものではなく、Ｗ（比抵抗：４．
９×１０-6Ω・ｃｍ）を用いても良いものであり、ま
た、この様なＴａ，Ｗ等の高比抵抗層を挟み込むＣｕ層
２１，２３の代わりに、Ｃｕと同程度の磁気抵抗効果を
有するＰｄを用いても良いものである。
【００５１】また、中間層の比抵抗を制御するための手
段は、多層中間層構造に限られるものではなく、Ｔａ，
Ｗ等の高比抵抗層とＣｕ，Ｐｄ等の磁気抵抗効果の大き
な非磁性金属との合金層を用いても良いものであり、Ｃ
ｕ或いはＰｄを含有させることにより、磁気抵抗効果の
劣化の少ない高抵抗の中間層を構成することができる。
段は、多層中間層構造に限られるものではなく、Ｔａ，
Ｗ等の高比抵抗層とＣｕ，Ｐｄ等の磁気抵抗効果の大き
な非磁性金属との合金層を用いても良いものであり、Ｃ
ｕ或いはＰｄを含有させることにより、磁気抵抗効果の
劣化の少ない高抵抗の中間層を構成することができる。
【００５２】また、上記の各実施の形態においては、単
一の素子構造として説明しているが、この様な積層構造
を複数段積層させて大きな出力を得るようにしても良
く、その場合には、Ｃｕ等の非磁性層を介して積層させ
れば良く、或いは、最上層の反強磁性体層１９を次段の
最下層の反強磁性体層１３の一部として兼用して、最上
層の反強磁性体層１９上に、直接、次段のピンド層１４
を積層させても良い。
一の素子構造として説明しているが、この様な積層構造
を複数段積層させて大きな出力を得るようにしても良
く、その場合には、Ｃｕ等の非磁性層を介して積層させ
れば良く、或いは、最上層の反強磁性体層１９を次段の
最下層の反強磁性体層１３の一部として兼用して、最上
層の反強磁性体層１９上に、直接、次段のピンド層１４
を積層させても良い。
【００５３】また、上記の各実施の形態の説明において
は、基板側の中間層の比抵抗を相対的に高くしている
が、逆に、フリー層上の中間層の比抵抗を相対的に高く
しても良いものであり、その場合には、センス電流を流
す方向を逆にすれば良い。
は、基板側の中間層の比抵抗を相対的に高くしている
が、逆に、フリー層上の中間層の比抵抗を相対的に高く
しても良いものであり、その場合には、センス電流を流
す方向を逆にすれば良い。
【００５４】また、上記の本発明の各実施の形態の説明
においては、基板としてシリコン基板を用いているが、
Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ基板、表面にシリコンＯ2 膜を形成
したシリコン基板、或いは、ガラス基板等の基板を用い
ても良いものであり、また、強磁性体及び反強磁性体と
しても、実施例に記載した以外の通常に用いられている
強磁性体及び反強磁性体を用いても良いものである。
においては、基板としてシリコン基板を用いているが、
Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ基板、表面にシリコンＯ2 膜を形成
したシリコン基板、或いは、ガラス基板等の基板を用い
ても良いものであり、また、強磁性体及び反強磁性体と
しても、実施例に記載した以外の通常に用いられている
強磁性体及び反強磁性体を用いても良いものである。
【００５５】
【発明の効果】本発明によれば、デュアルスピンバルブ
磁気抵抗効果素子の少なくとも一方の中間層の比抵抗
を、Ｐｄを用いることにより、或いは、高比抵抗層とＣ
ｕ或いはＰｄとのサンドイッチ構造にすることにより高
比抵抗にすることができ、それによって、磁気抵抗効果
を損なうことなく静磁気結合による磁界を影響を相殺す
ることができるので、ダイナミックレンジの大きな信頼
性の高い磁気抵抗効果素子を実現することができる。
磁気抵抗効果素子の少なくとも一方の中間層の比抵抗
を、Ｐｄを用いることにより、或いは、高比抵抗層とＣ
ｕ或いはＰｄとのサンドイッチ構造にすることにより高
比抵抗にすることができ、それによって、磁気抵抗効果
を損なうことなく静磁気結合による磁界を影響を相殺す
ることができるので、ダイナミックレンジの大きな信頼
性の高い磁気抵抗効果素子を実現することができる。
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の説明図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態の説明図である。
【図４】従来のデュアルスピンバルブ磁気抵抗効果素子
の説明図である。
の説明図である。
【図５】従来の改良型デュアルスピンバルブ磁気抵抗効
果素子の説明図である。
果素子の説明図である。
１ 第１の反強磁性体層 ２ 第１の強磁性体層 ３ 第１の非磁性金属層 ４ 第２の強磁性体層 ５ 第２の非磁性金属層 ６ 第３の強磁性体層 ７ 第２の反強磁性体層 １１ シリコン基板 １２ 下地層 １３ 反強磁性体層 １４ ピンド層 １５ Ｐｄ中間層 １６ フリー層 １７ Ｃｕ中間層 １８ ピンド層 １９ 反強磁性体層 ２０ 多層中間層 ２１ Ｃｕ層 ２２ Ｔａ層 ２３ Ｃｕ層 ３１ 反強磁性体層 ３２ ピンド層 ３３ Ｃｕ中間層 ３４ フリー層 ３５ Ｃｕ中間層 ３６ ピンド層 ３７ 反強磁性体層 ３８ 静磁気結合による磁界 ３９ センス電流 ４０ センス電流による磁界 ４１ センス電流による磁界 ４２ Ａｇ中間層
Claims (6)
- 【請求項１】 第１の非磁性金属層及び第２の非磁性金
属層によりそれぞれ互いに分離された第１の強磁性体
層、第２の強磁性体層、及び、第３の強磁性体層を備
え、前記第２の強磁性体層が前記第１の非磁性金属層と
前記第２の非磁性金属層との間に配置されるとともに、
前記第１の強磁性体層及び第３の強磁性体層の磁化方向
が互いに平行に固定され、且つ、前記第１の非磁性金属
層及び第２の非磁性金属層の比抵抗が互いに異なるデュ
アルスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子において、相対
的に比抵抗の大きな前記第１の非磁性金属層３が少なく
ともＰｄを含むことを特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項２】 上記第１の非磁性金属層を、Ｐｄの単層
によって構成することを特徴とする請求項１記載の磁気
抵抗効果素子。 - 【請求項３】 上記第１の非磁性金属層を、Ｐｄと、Ａ
ｇ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｐｔの内のいずれかの金属との積層構
造で構成することを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗
効果素子。 - 【請求項４】 上記第１の非磁性金属層を、Ｐｄと、Ａ
ｇ，Ｃｕ，Ａｕ，Ｐｔの内のいずれかの金属との合金層
で構成することを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効
果素子。 - 【請求項５】 第１の非磁性金属層及び第２の非磁性金
属層によりそれぞれ互いに分離された第１の強磁性体
層、第２の強磁性体層、及び、第３の強磁性体層を備
え、前記第２の強磁性体層が前記第１の非磁性金属層と
前記第２の非磁性金属層との間に配置されるとともに、
前記第１の強磁性体層及び第３の強磁性体層の磁化方向
が互いに平行に固定され、且つ、前記第１の非磁性金属
層及び第２の非磁性金属層の比抵抗が互いに異なるデュ
アルスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子において、相対
的に比抵抗の大きな前記第１の非磁性金属層を、Ｔａま
たはＷを、ＣｕまたはＰｄで挟んだサンドイッチ構造で
構成することを特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項６】 第１の非磁性金属層及び第２の非磁性金
属層によりそれぞれ互いに分離された第１の強磁性体
層、第２の強磁性体層、及び、第３の強磁性体層を備
え、前記第２の強磁性体層が前記第１の非磁性金属層と
前記第２の非磁性金属層との間に配置されるとともに、
前記第１の強磁性体層及び第３の強磁性体層の磁化方向
が互いに平行に固定され、且つ、前記第１の非磁性金属
層及び第２の非磁性金属層の比抵抗が互いに異なるデュ
アルスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子において、相対
的に比抵抗の大きな前記第１の非磁性金属層を、Ｔａま
たはＷの少なくとも一方と、ＣｕまたはＰｄの少なくと
も一方との合金層で構成することを特徴とする磁気抵抗
効果素子。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13949898A JP3766944B2 (ja) | 1998-05-21 | 1998-05-21 | 磁気抵抗効果素子 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13949898A JP3766944B2 (ja) | 1998-05-21 | 1998-05-21 | 磁気抵抗効果素子 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11328624A true JPH11328624A (ja) | 1999-11-30 |
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ID=15246684
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|---|---|---|---|
| JP13949898A Expired - Fee Related JP3766944B2 (ja) | 1998-05-21 | 1998-05-21 | 磁気抵抗効果素子 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3766944B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7158354B2 (en) * | 2002-08-29 | 2007-01-02 | Alps Electric Co., Ltd. | Dual-type magnetic detecting element in which free magnetic layer and pinned magnetic layer have suitably selected β values |
| US7221547B2 (en) | 2000-12-21 | 2007-05-22 | Fujitsu Limited | Magnetoresistive effect element, a magnetic head, and a magnetic reproducing apparatus therewith |
| KR100856197B1 (ko) | 2004-02-19 | 2008-09-03 | 그랜디스, 인코포레이티드 | 저포화 자화 자유층들을 갖는 스핀 전달 자성 엘리먼트 |
| US10256022B2 (en) | 2015-06-22 | 2019-04-09 | Tdk Corporation | Magnetic field generator, magnetic sensor system and magnetic sensor |
-
1998
- 1998-05-21 JP JP13949898A patent/JP3766944B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7221547B2 (en) | 2000-12-21 | 2007-05-22 | Fujitsu Limited | Magnetoresistive effect element, a magnetic head, and a magnetic reproducing apparatus therewith |
| US7158354B2 (en) * | 2002-08-29 | 2007-01-02 | Alps Electric Co., Ltd. | Dual-type magnetic detecting element in which free magnetic layer and pinned magnetic layer have suitably selected β values |
| KR100856197B1 (ko) | 2004-02-19 | 2008-09-03 | 그랜디스, 인코포레이티드 | 저포화 자화 자유층들을 갖는 스핀 전달 자성 엘리먼트 |
| US10256022B2 (en) | 2015-06-22 | 2019-04-09 | Tdk Corporation | Magnetic field generator, magnetic sensor system and magnetic sensor |
| US11037715B2 (en) | 2015-06-22 | 2021-06-15 | Tdk Corporation | Magnetic sensor including a plurality of magnetic detection elements and a plurality of magnetic field generators |
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|---|---|
| JP3766944B2 (ja) | 2006-04-19 |
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