專(zhuān)利名稱(chēng)：磁阻效應(yīng)元件與利用此磁阻效應(yīng)元件的磁阻效應(yīng)型磁頭及磁存儲(chǔ)與還原裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁阻效應(yīng)元件，和利用此元件的磁阻效應(yīng)型磁頭及磁存儲(chǔ)與還原裝置，例如硬盤(pán)裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置中的磁存儲(chǔ)的高密化進(jìn)展十分顯著，與此相對(duì)應(yīng)，還原磁頭也有了顯著的進(jìn)展。特別是采取了利用巨大磁阻效應(yīng)(GMR)的翻轉(zhuǎn)閥型磁阻效應(yīng)元件，使磁阻效應(yīng)型磁頭(MR磁頭)的靈敏度大大提高。
在翻轉(zhuǎn)閥型的MR元件中，非磁性層夾在兩個(gè)強(qiáng)磁性層之中，一個(gè)強(qiáng)磁性層(固定層)的磁化方向被磁化翻轉(zhuǎn)抑制層的交變偏置磁場(chǎng)固定(稱(chēng)此強(qiáng)磁性層與磁化翻轉(zhuǎn)抑制層為交變耦合膜)。另一強(qiáng)磁性層(自由層)的磁化方向隨外部磁場(chǎng)變化，從而使固定層與自由層的磁化方向的相對(duì)角度變化。此相對(duì)角度的變化作為電阻的變化被檢測(cè)出。
人們所知，在翻轉(zhuǎn)閥型的MR元件中，例如，有的磁性層用了Ni-Fe膜，非磁性層用了Cu膜，磁化翻轉(zhuǎn)抑制層用了Fe-Mn膜。使用這些材料時(shí)的磁阻變化率(MR比)約為2％(Journal of Magnetism andMagnetic Materials 93，p101，1991)。因?yàn)橐訤e-Mn作為磁化翻轉(zhuǎn)抑制層時(shí)，MR比值小，且Fe-Mn自身的耐腐蝕性差，所以硬盤(pán)的還原磁頭用PtMn、NiMn系列的材料。還有，以NiO和α-Fe2O3等氧化物作為磁化翻轉(zhuǎn)抑制層的元件，可以得到15％以上的MR比。
若想使磁記錄進(jìn)一步高密化，估計(jì)現(xiàn)在的GMR元件的輸出不夠，已到極限。因此，人們極力研究了比GMR元件的電阻變化大，電阻本身也大大提高了的TMR(隧道磁阻)元件。此元件以Al2O3等絕緣膜作為非磁性層，以垂直于膜面的隧道電流為讀出信號(hào)。
可是，隨著磁記錄的高密化的進(jìn)展，元件面積大大受到限制時(shí)，TMR元件存在電阻過(guò)高的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明提議用所謂的CPP-GMR(電流垂直于膜面的)元件，使磁記錄密度提高，達(dá)到超高密化。常規(guī)的GMR元件的電流流在膜面內(nèi)，而CPP-GMR元件的電流與膜面垂直。
本發(fā)明的MR元件(磁阻效應(yīng)元件)，其特征為具有第一磁性層(自由層)；非磁性層；第二磁性層(固定層)，隔著上述非磁性層，層疊在上述第一磁性層上；磁化翻轉(zhuǎn)抑制層，用于抑制上述第二磁性層的磁化翻轉(zhuǎn)；上述第一磁性層比上述第二磁性層更容易隨外部磁場(chǎng)產(chǎn)生磁化翻轉(zhuǎn)，用于讀出信號(hào)的電流沿與膜面垂直的方向流動(dòng)；其特征在于上述非磁性層具有以電阻率在4μΩ.cm以上200μΩ.cm以下的金屬為主要成分的薄膜。
本發(fā)明的MR元件，即使在元件面積受到限制時(shí)，元件的電阻也不會(huì)過(guò)高。所以，即使在很窄的磁縫中也能獲得大的輸出。
在本說(shuō)明書(shū)中，“主要成分”指占80atom％以上的成分。最好是電阻率在上述范圍內(nèi)的金屬占非磁性層的95atom％以上。
本發(fā)明提供具有上述MR元件與磁屏蔽罩的MR磁頭。設(shè)置此磁屏蔽罩是為了屏蔽從磁存儲(chǔ)媒體外流向MR元件的外部磁場(chǎng)。本發(fā)明還提供磁存儲(chǔ)與還原裝置，該裝置具有上述MR磁頭和用MR磁頭進(jìn)行信息存儲(chǔ)或還原的磁存儲(chǔ)媒體。


圖1是本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的一實(shí)施方案剖面圖；圖2是本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的另一實(shí)施方案剖面圖；圖3顯示磁性層之間的交變相互作用隨非磁性層的膜厚增加而變化的一例子；圖4是本發(fā)明的磁阻效應(yīng)型磁頭的一實(shí)施方案的斜視圖；圖5是使用常規(guī)的MR元件的磁阻效應(yīng)型磁頭的斜視圖；圖6是本發(fā)明的磁信息存儲(chǔ)與還原裝置的一實(shí)施方案的平面圖；圖7是本發(fā)明的磁信息存儲(chǔ)與還原裝置的一實(shí)施方案的剖面圖；圖8是用實(shí)施例1制作的元件的剖面圖；圖9是用實(shí)施例2制作的元件的剖面圖；實(shí)施方案如圖1所示，在本發(fā)明的一實(shí)施方案中，MR元件具有層疊的多層膜，依次為下部電極5、磁化翻轉(zhuǎn)抑制層4、固定層3、非磁性層2、自由層1、上部電極6。在此元件中，固定層3的磁化被磁化翻轉(zhuǎn)抑制層4產(chǎn)生的交變偏置磁場(chǎng)鎖住。作為另一強(qiáng)磁性體的自由層1，由于非磁性層2的隔離作用，與固定層3的磁性分離。因此，自由層的磁化比固定層的磁化更容易隨外部磁場(chǎng)翻轉(zhuǎn)。
通常，在兩個(gè)磁性層的磁化方向相反時(shí)，由于在磁性層/非性層界面的電子散亂，元件的電阻變高。而磁化方向一致時(shí)，由于在界面的散亂電子少，元件的電阻變低。所以，隨外部磁場(chǎng)而變的固定層3與自由層1的磁化角度的相對(duì)變化，使元件的垂直于膜面方向的電阻產(chǎn)生變化。若在電極5、6之間加電流，則此電阻的變化可以作為電信號(hào)的變化而讀出。這樣，CPP-GMR元件在使用時(shí)，在垂直于膜面的方向有讀出電流。
以往，作為CPP-GMR元件的非磁性層采用Cu、Ag等?？墒且酝玫腃u、Ag等金屬材料的電阻率在2μΩ.cm以下，作為電流垂直于膜面的元件的非磁性層材料，該電阻率太小。用于電流垂直于膜面的元件的非磁性層材料，其電阻率最好是在4μΩ.cm以上。
另一方面，若想從元件中獲得高的MR比，則應(yīng)使非磁性層材料的電阻率低到一定程度。具體地說(shuō)，電阻率應(yīng)在200μΩ.cm以下，最好是在100μΩ.cm以下。用于磁性層材料的Co、Fe的電阻率分別為5.6、10.7μΩ.cm左右。電阻率為上述電阻率的兩倍，即20μΩ.cm以下的材料特別適于用作非磁性層材料。
從以上數(shù)值可以明顯看出，在本說(shuō)明書(shū)中是按整塊時(shí)的狀態(tài)來(lái)說(shuō)明用于非磁性層的金屬的電阻率的。通常，其厚度達(dá)到可以用在磁阻效應(yīng)元件上的薄型金屬薄膜，具有由與該金屬薄膜相同材料構(gòu)成的金屬塊的2～3倍的電阻率，此電阻率由膜厚等條件決定。所以，為了明確適合于磁阻效應(yīng)元件的材料，在此按整塊時(shí)的狀態(tài)說(shuō)明電阻率。
非磁性層2的膜厚，應(yīng)在能使隔著非磁性層的自由層1和固定層3之間的交變相互作用變?nèi)醯姆秶?，尤其是近乎于零的范圍最好。因此，非磁性層的膜厚?yīng)在1.2nm以上，尤其是2nm以上最好。另外，考慮電子的旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散長(zhǎng)度，為使MR比值不下降，非磁性層的厚度應(yīng)在20nm以下，尤其是在10nm以下最好。
磁性層之間的交變相互作用，隨著非磁性層厚度的增加，有時(shí)會(huì)在強(qiáng)磁性(磁化方向一致)與反強(qiáng)磁性(磁化方向相反)之間往返著逐漸衰減。典型例子是如圖3所示，由交變相互作用產(chǎn)生的磁性層之間的磁耦合力(H coupling)，隨著非磁性層膜厚(T)的增加，在強(qiáng)磁性耦合與反強(qiáng)磁性耦合之間往返著逐漸衰減。此時(shí)，非磁性層的膜厚即使例如在上述范圍(1.2~20nm)內(nèi)，磁性層之間的交變相互作用也會(huì)過(guò)于強(qiáng)。所以，非磁性層的膜厚不應(yīng)該只設(shè)在上述范圍，應(yīng)該設(shè)在圖3所示的起伏的耦合力曲線與橫軸的交點(diǎn)或其附近上。
具體地說(shuō)，設(shè)定的非磁性層的膜厚，應(yīng)該使自由層與固定層之間的磁耦合力在反強(qiáng)磁性最強(qiáng)時(shí)的磁耦合力的絕對(duì)值的20％以下(|Hcouping|≤0.2X|-P|)，最好是在10％以下。若設(shè)反強(qiáng)磁性的耦合力的最大值的絕對(duì)值的20％為a，(0.2X|-P|＝a)，則如圖3所示，磁耦合力的范圍應(yīng)在-a與a之間。另外，為方便起見(jiàn)，如圖3所示，將磁耦合力的強(qiáng)磁性示為正、反強(qiáng)磁性示為負(fù)。
在實(shí)際的人造晶格膜中，不但要考慮間接的交變相互作用，還要考慮由粗糙度引起的強(qiáng)磁性耦合(orang peel coupling)。所以，間接的相互交變作用最好是零或在滿足上述條件的范圍內(nèi)呈反強(qiáng)磁性。
非磁性層的面積最好是在0.01μm2以下。在此，以讀出電流通過(guò)面的面積作為非磁性層的面積。若是TMR，膜面積限制到這種程度則電阻過(guò)高。非磁性層的面積若在0.008μm2以下則更好，尤其是在0.005μm2以下。面積的下限沒(méi)有特殊限制，但一般非磁性層的面積以0.0001μm2以上為宜。
構(gòu)成非磁性層的主要成分的金屬可以是金屬單體也可以是合金。非金屬層可以含有Be、Bi、Cr、Hf、In、Ir、Mg、Mn、Mo、Nb、Os、Pd、Pt、Re、Ru、Rh、Sb、Se、Ta、Th、Ti、Tl、V、W、Y及Zr中的至少一種。另外，也可以使用上述金屬之間的合金或上述金屬與其它金屬的合金。
尤其Cr是最適合用于非磁性的金屬材料。Cr的電阻率高，為12.8μΩ.cm，而且Fe/Cr的多層膜有很大的磁阻變化。所以，以Cr作為非磁性層的主要成分時(shí)，磁性層最好是含有Fe。使用以Cr作為主要成分的非磁性層時(shí)，最好是自由層與固定層兩者之中至少有一者由一層或兩層以上的磁性膜構(gòu)成，至少，與非磁性層相接的磁性膜以Fe為主要成分。
圖1所示的元件使用了兩層結(jié)構(gòu)的磁性層。使用多層磁性層的結(jié)構(gòu)，可以在實(shí)現(xiàn)與非磁性層材料的理想組合的同時(shí)，還可以顧及到其他特性，如，磁性層的軟磁性。
非磁性層2以Cr為主要成分時(shí)，在自由層1中，界面磁性層102可以用Fe膜，磁性層101可以用比Fe的磁性軟的材料膜，如，Ni-Fe膜、Ni-Fe-Co膜。還有，在固定層3中，界面磁性層301也可以用Fe膜，為了強(qiáng)化磁化翻轉(zhuǎn)抑制層的磁化翻轉(zhuǎn)抑制效果，磁性層302也可以用Co、Co-Fe、Ni-Fe、Ni-Fe-Co膜等磁性膜。
理想的非磁性層金屬材料的其它例子為Ir、Ru、及Rh。在Ir、Ru、及Rh中至少選擇一種作為非磁性層的主要成分時(shí)，磁性層最好是含有Fe、Co、及Ni或這些金屬的合金。使用在Ir、Ru、及Rh中至少選擇一種作為主要成分的非磁性層時(shí)，最好是自由層與固定層兩者之中至少有一者由一層或兩層以上的磁性膜構(gòu)成，至少，與非磁性層相接的磁性膜的主要成分為Fe、Co、及Ni中的至少一種。
固定層3可以用隔著非磁性層，反強(qiáng)磁性地耦合在一起的一對(duì)強(qiáng)磁性膜，即所謂的層疊過(guò)渡型固定層。這樣可以增強(qiáng)固定層的磁化固定效果。還有，因?yàn)楣潭▽拥拇呕徊糠直坏窒?，從固定層向自由層的漏磁通減小，所以，可以調(diào)整漏磁場(chǎng)。此時(shí)，各強(qiáng)磁性層的膜厚以1～3nm為宜。夾在強(qiáng)磁性層之間的非強(qiáng)磁性層以Ru、Ir等為宜。此非強(qiáng)磁性層的膜厚以0.3～1.2nm為宜。
磁化翻轉(zhuǎn)抑制層4可以用PtMn、NiMn、PdPtMn、CrMn、FeMn等。電極5、6的材料沒(méi)有特殊限制，可以用常規(guī)的Cu等。
作為形成上述各薄膜的基板(在圖1中沒(méi)有示出)，可以用玻璃、MgO、Si、Al2O3-TiC基板等表面平滑的基板。制作MR磁頭時(shí)，以Al2O3-TiC基板為宜。
在基板與上述各膜之間，根據(jù)用途適當(dāng)?shù)匦纬纱牌帘握值?。另外，為了改善磁化翻轉(zhuǎn)抑制層的特性等，可以在基板與磁化翻轉(zhuǎn)抑制層之間加一層襯底層。襯底層可以用Ta、NiFe、NiFeCr合金或這些金屬的層疊膜。襯底層的膜厚以1～10nm左右為宜。
在圖1所示的多層膜中，也可以不從圖中的下面開(kāi)始層疊，而是上下顛倒，從圖中的上面(從自由層1側(cè)開(kāi)始)開(kāi)始依次層疊。各層的成膜方法沒(méi)有特殊限制，但濺射法較適宜。濺射法可以用DC濺射法、RF濺射法、離子束濺射法等任意一種。
本發(fā)明也適用于固定層在自由層兩側(cè)的元件。此元件如圖2所示，通過(guò)依次層疊下部電極5、磁化翻轉(zhuǎn)抑制層4、固定層3、非磁性層2、自由層1、非磁性層2、固定層3、磁化翻轉(zhuǎn)抑制層4、上部電極6而形成。此時(shí)，也可以在與非磁性層2相接的自由層1(固定層3)上設(shè)置界面磁性層102(301)。
圖4顯示了利用上述本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的MR磁頭的例子。
MR元件100被上部磁屏蔽罩(共用磁屏蔽罩)13及下部磁屏蔽罩16夾在中間。設(shè)置這些磁屏蔽罩是為了使元件不受媒體以外的外部磁場(chǎng)的影響。磁屏蔽罩的材料以Ni-Fe、Fe-Al-Si、Co-Nb-Zr合金等軟磁性膜為宜。此磁頭中，磁屏蔽罩13、16還起電極的作用，使電流流向元件。兩電極之間除MR元件外還配置了絕緣膜18。如圖所示，MR元件與磁屏蔽罩之間，可以加一層導(dǎo)電性的隔層20。
在此磁頭中，MR元件100與導(dǎo)電性隔層20構(gòu)成了還原縫17。
在共有屏蔽罩13上還依次層疊了構(gòu)成存儲(chǔ)縫的非磁性層14與上部磁芯12。這些部件與線圈11一起構(gòu)成了存儲(chǔ)磁頭。
在使用了CIP-GMR元件的磁頭中，如圖5所示，絕緣膜18作為屏蔽間隔部件夾在MR元件200與磁屏蔽罩13、16之間。因?yàn)榇薓R元件的電極19之間的讀出電流流向膜面，所以應(yīng)該通過(guò)絕緣膜18使元件與屏蔽部件之間絕緣。
在圖4所示的MR元件中，導(dǎo)電性隔層不一定非有不可。因此，如果需要使還原縫17更加窄小，則使隔層變?yōu)楸∧ば突蛉サ舾魧蛹纯?。但是在圖5所示的MR磁頭中，為了確保絕緣，絕緣膜18需要一定的膜厚。因此，還原縫17的窄小受到限制。如此，本發(fā)明的MR磁頭能夠使磁縫更加窄小。
如圖6及圖7所示，使用此MR磁頭的硬盤(pán)裝置110備有支持MR磁頭的滑塊120、支持滑塊的磁頭支持機(jī)構(gòu)130、通過(guò)磁頭支持機(jī)構(gòu)跟蹤磁頭的致動(dòng)器114、驅(qū)動(dòng)磁盤(pán)116旋轉(zhuǎn)的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)112。磁頭支持機(jī)構(gòu)130包括臂122和吊架124。
磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)112以設(shè)定的速度驅(qū)動(dòng)磁盤(pán)116旋轉(zhuǎn)。致動(dòng)器114使保持MR磁頭的滑塊120在磁盤(pán)116的直徑方向移動(dòng)，以便使MR磁頭可以進(jìn)入磁盤(pán)116的設(shè)定的數(shù)據(jù)磁道。致動(dòng)器114例如為直線式或旋轉(zhuǎn)式的音圈馬達(dá)。
支持MR磁頭的滑塊120例如為空氣軸承滑塊。此時(shí)，滑塊120在硬盤(pán)裝置110作啟動(dòng)/停止的工作時(shí)，與磁盤(pán)116的表面接觸。
硬盤(pán)裝置110在作存儲(chǔ)與還原工作時(shí)，形成于旋轉(zhuǎn)的磁盤(pán)116與滑塊120之間的空氣軸承使滑塊120維持在磁盤(pán)116的表面上。滑塊120保持的MR磁頭對(duì)磁盤(pán)116進(jìn)行信息的存儲(chǔ)與還原。
實(shí)施例實(shí)施例1用多元濺射裝置制作了圖8所示結(jié)構(gòu)的磁阻效應(yīng)元件。基板7使用Si、下部電極5(包括襯底層)使用Cu膜、磁化翻轉(zhuǎn)抑制層4使用Pt-Mn膜、固定磁性層302使用Co-Fe膜、界面磁性層301、102使用Fe膜非磁性層2使用Cu膜、軟磁性層101使用Ni-Fe膜、上部電極6使用Cu膜。在濺射法的制作當(dāng)中，將真空室內(nèi)的空氣排到1×10-8Torr以下后，通入Ar氣，使Ar氣約達(dá)到0.8mTorr。
將如此制作的元件的膜結(jié)構(gòu)與膜厚同時(shí)表示如下(膜厚的單位為nm，以下同)；元件A基板/Cu(500)/Pt0.5Mn0.5(30)/Co0.9Fe0.1(2)/Fe(2)/Cr(2)/Fe(1)/NiFe(10)/Cu還有，我們知道以Cr作為非磁性層來(lái)使用時(shí)，磁耦合因交變相互作用，如圖3所示，在強(qiáng)磁性耦合與反強(qiáng)磁性耦合之間交往返逐漸衰減。Cr膜的膜厚在2nm時(shí)，磁耦合接近子零。
為了進(jìn)行比較，用Cu作為非磁性層，按上述同樣的方法制作了元件?？墒?，此時(shí)，因?yàn)槿粼诮缑娌迦隖e層則MR比大大降低，所以沒(méi)有插入界面磁性層，而加厚了固定層和自由層。此元件的膜結(jié)構(gòu)如下；元件B基板/Cu(500)/Pt0.5Mn0.5(30)/Co0.9Fe0.1(3)/Cu(2)/NiFe(11)/Cu將這些MR元件從成膜裝置中取出后，放在1×10-5Torr以下的真空中，施加5kOe的磁場(chǎng)，在250℃的溫度下放置了5小時(shí)(進(jìn)行熱處理)。然后，用(電子濾光器)使元件部分成0.1×0.1μm2，加工成可以取出電極的形狀。接著，在室溫下施加最高為400KA/m的磁場(chǎng)，通過(guò)大小相等的電流，用直流四端法對(duì)元件的MR特性進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果如下。電阻變化量用以元件B為基準(zhǔn)的相對(duì)值來(lái)表示。
(表1)

元件A與常規(guī)的元件B相比，雖然MR比的相差不大，但與輸出直接相關(guān)的電阻變化量有很大的差異。
然后，用元件A、B組成圖4所示的MR磁頭，進(jìn)行了特性評(píng)價(jià)。基板用了Al2O3-TiC基板，磁屏蔽罩用了Ni0.8Fe0.2合金，絕緣膜用了Al2O3。
在這個(gè)磁頭的電極(磁屏蔽罩)之間，通過(guò)作為讀出電流的直流電流，同時(shí)施加約為3KA/m的交流信號(hào)磁場(chǎng)，對(duì)兩個(gè)磁頭的輸出進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果如下。在此，以使用了元件B的MR磁頭的輸出為基準(zhǔn)。
(表2)

使用了元件A的MR磁頭的輸出比使用了常規(guī)的元件B的MR磁頭的輸出大。
(實(shí)施例2)用與實(shí)施例1相同的方法制作了圖9所示結(jié)構(gòu)的MR元件。但是，圖中固定層雖然顯示為一層，而實(shí)際使用了CoFe/Ru/CoFe的層疊過(guò)渡型的固定層。基板7使用了玻璃基板，下部電極5及上部電極6使用了Cu膜，磁化翻轉(zhuǎn)抑制層4使用了Ni-Mn合金膜，非磁性層2使用了Ru膜，自由層1使用了Co0.9Fe0.1合金。沒(méi)有形成界面磁性層。此元件的膜結(jié)構(gòu)如下；元件C基板/Cu(500)/Ta(3)/Ni0.5Mn0.5(30)/Co0.9Fe0.1(2)/
Ru(0.7)/Co0.9Fe0.1(3)/Ru(2.5)/Co0.9Fe0.1(2)/Ru(2.5)/Co0.9Fe0.1(3)/Ru(0.7)/Co0.9Fe0.1(2)/Ni0.5Mn0.5(30)/Cu另外，Ta膜采用了改善磁化旋翻抑制層的特性的襯底膜。同樣，還制作了使用了Ir及Rh的膜作為非磁性層。
元件D基板/Cu(500)/Ta(3)/Ni0.5Mn0.5(30)/Co0.9Fe0.1(2)/Ru(0.7)/Co0.9Fe0.1(3)/Ir(2.5)/Co0.9Fe0.1(2)/Ir(2.5)/Co0.9Fe0.1(3)/Ru(0.7)/Co0.9Fe0.1(2)/Ni0.5Mn0.5(30)/Cu元件E基板/Cu(500)/Ta(3)/Ni0.5Mn0.5(30)/Co0.9Fe0.1(2)/Ru(0.7)/Co0.9Fe0.1(3)/Rh(2.5)/Co0.9Fe0.1(2)/Rh(2.5)/Co0.9Fe0.1(3)/Ru(0.7)/Co0.9Fe0.1(2)/Ni0.5Mn0.5(30)/Cu另外，作為非磁性層使用Ru、Rh、或Ir時(shí)，與使用Cr時(shí)相同，磁耦合因交變相互作用，隨著非磁性膜的增加，在強(qiáng)磁性耦合與反強(qiáng)磁性耦合之間往返著逐漸衰減。此磁耦合在上述Ru等膜厚為2.5nm時(shí)，交變相互作用充分衰減，與使用Cr膜時(shí)(實(shí)施例1)一樣，滿足|H couping|≤0.2X|P|的關(guān)系。
為了進(jìn)行比較，用相同的方法制作了非磁性層使用了Cu的膜。
元件F基板/Cu(500)/Ni0.5Mn0.5(30)/Co0.9Fe0.1(2)/Ru(0.7)/Co0.9Fe0.1(3)/Cu(2.5)/Co0.9Fe0.1(2)/Cu(2.5)/Co0.9Fe0.1(3)/Ru(0.7)/Co0.9Fe0.1(2)/Ni0.5Mn0.5(30)/Cu將如此制作的MR元件進(jìn)行熱處理、成形后，用與實(shí)施例1相同的方法通以垂直于膜面的電流，測(cè)定了MR效果。結(jié)果如表3。電阻變化量用以元件F為基準(zhǔn)的相對(duì)值表示。
(表3)

從表3可知，元件D～E比常規(guī)的元件F的電阻變化量大，因此可以獲得大的輸出。
本發(fā)明的MR元件可以用窄的縫而獲得大的輸出。所以，利用此MR元件的磁阻磁頭和磁信息存儲(chǔ)與還原裝置能適用于高密度存儲(chǔ)的設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種磁阻效應(yīng)元件，包括第一磁性層；非磁性層；第二磁性層，隔著上述非磁性層，層疊在上述第一磁性層上；磁化翻轉(zhuǎn)抑制層，用于抑制上述第二磁性層的磁化翻轉(zhuǎn)；上述第一磁性層比上述第二磁性層容易隨外部磁場(chǎng)產(chǎn)生磁化翻轉(zhuǎn)，讀出電流沿垂直于膜面的方向流動(dòng)，其特征在于上述非磁性層具有以電阻率在4μΩ.cm以上200μΩ.cm以下的金屬為主要成分的薄膜。
2.如權(quán)利要求1所述的磁阻效應(yīng)元件，其特征在于，非磁性層含有Be、Bi、Cr、Hr、In、Ir、Mg、Mn、Mo、Nb、Os、Pb、Pt、Re、Ru、Rh、Sb、Se、Ta、Th、Ti、Tl、V、W、Y及Zr中的至少一種。
3.如權(quán)利要求1所述的磁阻效應(yīng)元件，其特征在于，非磁性層具有1.2nm以上的膜厚。
4.如權(quán)利要求3所述的磁阻效應(yīng)元件，其特征在于，非磁性層具有20nm以下的膜厚。
5.如權(quán)利要求1所述的磁阻效應(yīng)元件，其特征在于，設(shè)定非磁性層的膜厚，以使隨著非磁性層的膜厚的增加在強(qiáng)磁性耦合與反強(qiáng)磁性耦合之間往返著逐漸衰減的磁耦合力的絕對(duì)值，在反強(qiáng)磁性最強(qiáng)時(shí)的磁耦合力的絕對(duì)值的20％以下。
6.如權(quán)利要求1所述的磁阻效應(yīng)元件，其特征在于，非磁性層的面積在0.01μm2以下。
7.如權(quán)利要求1所述的磁阻效應(yīng)元件，其特征在于，非磁性層以Cr作為主要成分。
8.如權(quán)利要求7所述的磁阻效應(yīng)元件，其特征在于，在第一磁性層與第二磁性層之中，至少其一是由一層或兩層以上的磁性膜構(gòu)成，至少與非磁性層相接的磁性膜以Fe作為主成分。
9.如權(quán)利要求1所述的磁阻效應(yīng)元件，其特征在于，非磁性層的主要成分為Ir、Ru、及Rh中的至少一種。
10.如權(quán)利要求9所述的磁阻效應(yīng)元件，其特征在于，在第一磁性層與第二磁性層之中，至少其一是由一層或兩層以上的磁性膜構(gòu)成，至少與非磁性層相接的磁性膜的主要成分為Fe、Co及Ni中的至少一種。
11.一種磁阻效應(yīng)型磁頭，具有權(quán)利要求1所述的磁阻效應(yīng)元件，和磁屏蔽罩。
12.一種磁存儲(chǔ)與還原裝置，具有如權(quán)利要求11所述的磁阻效應(yīng)型磁頭和通過(guò)上述磁阻效應(yīng)型磁頭進(jìn)行信息存儲(chǔ)或還原的磁存儲(chǔ)媒體。
全文摘要
在本發(fā)明中，作為所謂的CPP－GMR元件的非磁性層，使用了以電阻率在4μΩ.cm以上200μΩ.cm以下的金屬為主要成分的薄膜。此元件即使在面積受限制時(shí)，其電阻也不會(huì)過(guò)高。所以，即使在很窄的磁縫中也能獲得大的輸出。
文檔編號(hào)H01L43/08GK1437772SQ01811520
公開(kāi)日2003年8月20日 申請(qǐng)日期2001年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月22日
發(fā)明者川分康博, 杉田康成, 榊間博 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社