[发明专利]磁致电阻效应器件

说明书

本发明涉及应用了自旋阀(spin valve)膜的磁致电阻效应器件。

一般说来，已记录了磁记录媒体上的信息的读出，一直用使具有线圈的再生用磁头对记录媒体相对地移动，并对因这时所产生的电磁感应在线圈中感应的电压进行检测的方法进行。另一方面，大家都知道，在读出信息时，应用磁致电阻效应器件(以下简称之为MR器件)(参看IEEE MAG-7,150(1971)等)。应用了MR器件的磁头(以下，称之为MR磁头)利用了某种强磁体的电阻根据外磁场的强度而变的现象。

近些年来，随着磁性记录媒体的小型化和大容量化，信息读出时的再生用磁头和磁性记录媒体之间的相对速度变小了，所以即便是小的相对速度也可以产生大的输出的这种对MR磁头的期待提高了。

其中，在MR磁头的感知外磁场而电阻改变的部分(以下称之为MR元件)中，一直使用Ni-Fe合金即所谓坡莫系合金。但是，坡莫系合金即便是具有良好的软磁特性的坡莫合金，其磁致电阻变化率最大约为3％，作为小型大容量化的磁记录媒体用的MR元件，其磁致电阻变化率不够大。因此，作为MR元件材料，希望提供更高灵敏度的磁致电阻效应的材料。

对于这样一种期望，已经确认像Fe/Cr或Co/Cu那样，使铁磁性金属膜与非磁性金属膜在某一条件下交互叠层，使相邻的铁磁性金属膜之间反铁磁性耦合起来的多层膜，即所谓人造晶格膜表现出了巨大的磁致电阻效应。有人报告说倘采用人造晶格膜，可提供最大超过100％的大的磁致电阻变化率(参看Phys.Rev.Lett.，Vol.61，2474(1988)、Phys.Rev.Lett.，Vol.64，2304(1990)等)。但是，由于人造晶格膜的饱和磁场高，故不适合于MR元件。

另一方面，有人报告说，在铁磁性层/非磁性层/铁磁性层这种三明治构造的多层膜中，即便是在铁磁性层不进行反铁磁性耦合的情况下，也可实现大的磁致电阻效应。就是说，对把非磁性层夹在中间的2个铁磁性层的一方，加上交换偏置并使磁化固定下来，再用外磁场(信号磁场等)使另一方的铁磁性层磁化反转。这样一来，采用使已配置为把非磁性层夹在中间的2个铁磁性层的磁化方向的相对角度进行变化的办法就可以得到大的磁致电阻效应。这种类型的多层膜叫做自旋阀膜(参看Phys.Rev.B.，Vol.45，806(1992)、J.Appl.Phys.，Vol.69，4774(1991)等)。自旋阀膜的磁致电阻变化率虽然比人造晶格膜小，但由于可用低磁场使磁化饱和，故适合于MR元件。对于应用了这种自旋阀膜的MR磁头，在实用上寄以很大的期望。

然而，在应用了上边说过的自旋阀膜的MR器件中，重要的是提高铁磁性层的晶体取向性等等以改进软磁特性。比如说在铁磁性层中应用了Co或Co系合金之类的Co系磁体的自旋阀膜中，当在无定形系材料上边直接形成Co系铁磁性体层时则降低晶体取向性使软磁特性劣化。于是，人们对采用把具有fcc晶体构造的金属膜形成为缓冲层，再在该金属缓冲层上边形成Co系铁磁性体层的办法提高晶体取向性的问题进行了研究。

但是，在把NiFe合金等的软磁材料用作上边说过的金属缓冲层的情况下，在与Co系铁磁体之间易于产生热扩散而使磁致电阻效应劣化。此外，为了提高自旋阀膜的软磁特性以改善器件灵敏度，人们还对在由种种软磁材料构成的磁性基底层上边形成由外磁场使之反转磁化的铁磁性层的问题进行了研究，但在这种情况下，在铁磁性层与磁性基底层之间也会产生热扩散，使磁致电阻效应劣化。

在应用了自旋阀的MR器件的制造工艺中，热处理是必须的，所以由上边说过的热扩散所产生的磁致电阻效应的劣化是一个重大问题。这样一来，应用了现有的自旋阀的MR器件具有热稳定性(耐热性)低这样的问题，用抑制热扩散来改善热稳定性就成了一个大课题。

本发明就是为了解决这一课题而发明出来的，目的是通过抑制热扩散提供一种热稳定性优良的高性能的磁致电阻效应器件。

本发明中的第1磁致电阻效应器件，在具备具有已形成于金属缓冲层上边的第1磁性层、第2磁性层和被配置于上述第1磁性层与第2磁性层之间的非磁性中间层的自旋阀膜的磁致电阻效应器件中，其特征是在上述金属缓冲层与第1磁性层之间的界面上设有平均厚度0.3nm-2nm的原子扩散势垒层。