(57)【要約】【課題】高い保磁力Ｈｃと大きな残留磁化Ｍｒとを両立した磁気バイアス膜、これを用いた磁気検出素子、磁気検出装置、および磁気バイアス膜の製造方法を提供する。【解決手段】六方晶構造におけるｃ軸が磁気バイアス膜１０の膜面方向を向くようにＲｕ層１３を形成し、Ｒｕ層１３にＣｏＰｔ層１４を積層し、ＣｏＰｔ層１４にＣｏＰｔ−Ｏｘ層１５を積層して、ＣｏＰｔ層１４とＣｏＰｔ−Ｏｘ層１５との積層構造により永久磁石層１７を形成することにより、高い保磁力Ｈｃと大きな残留磁化Ｍｒとを両立し、着磁によって膜面方向（Ｘ軸方向）にバイアス磁界を印加できる磁気バイアス膜１０となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒｕ層に積層されたＣｏＰｔ層と、前記ＣｏＰｔ層に積層されたＣｏＰｔ−Ｏｘ層を備えていることを特徴とする磁気バイアス膜。
【請求項２】
前記ＣｏＰｔ−Ｏｘ層がＣｏＰｔ−ＷＯ３、またはＣｏＰｔ−Ｂ２Ｏ３からなる請求項１に記載の磁気バイアス膜。
【請求項３】
前記ＣｏＰｔ層と前記ＣｏＰｔ−Ｏｘ層とからなる永久磁石層における前記ＣｏＰｔ層の厚さの比率［ＣｏＰｔ層の厚さ／（ＣｏＰｔ層の厚さ＋ＣｏＰｔ−Ｏｘ層の厚さ）］が、０．０５〜０．５である請求項１に記載の磁気バイアス膜。
【請求項４】
前記Ｒｕ層は、六方晶構造のｃ軸が磁気バイアス膜の膜面方向を向くように形成されている請求項１に記載の磁気バイアス膜。
【請求項５】
固定磁性層およびフリー磁性層を含む磁気抵抗効果膜と、請求項１に記載の磁気バイアス膜とを備える磁気検出素子であって、
前記磁気バイアス膜は、前記フリー磁性層に外部磁場が印加されていない状態における前記フリー磁性層の磁化の向きを揃えるように、前記磁気抵抗効果膜の周囲に配置される、磁気検出素子。
【請求項６】
請求項５に記載の磁気検出素子を備えていることを特徴とする磁気検出装置。
【請求項７】
六方晶構造におけるｃ軸が磁気バイアス膜の膜面方向を向くようにＲｕ層を形成し、
前記Ｒｕ層にＣｏＰｔ層を積層し、
前記ＣｏＰｔ層にＣｏＰｔ−Ｏｘ層を積層することを特徴とする磁気バイアス膜の製造方法。
【請求項８】
前記Ｒｕ層を形成する際の圧力を１〜１０Ｐａとしてスパッタする請求項７に記載の磁気バイアス膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フリー磁性層の磁化の向きを揃えるために磁気を印加する磁気バイアス膜、これを用いた磁気検出素子、磁気検出装置、および磁気バイアス膜の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気検出装置（磁気センサ）には、磁気抵抗効果膜を有する磁気検出素子が用いられており、磁気抵抗効果膜は固定磁性層およびフリー磁性層を含んでいる。磁気検出装置の測定精度を高める観点から、外部磁場が印加されていない状態において、フリー磁性層の磁化の向きが揃っていることが好ましい。フリー磁性層の磁化の向きを揃えるために、互いに略平行に配置された複数の帯状の磁気抵抗効果膜のそれぞれの両端に、複数の永久磁石膜（磁気バイアス膜）が設けられた磁気センサが提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
磁気バイアス膜は、硬磁性材料からなる永久磁石層を着磁して形成され、任意の方向に磁化した状態を維持することにより、フリー磁性層の磁化の向きを揃える。すなわち、磁気バイアス膜がフリー磁性層の磁化の向きを揃える機能（バイアス機能）を実現するには、磁化した状態を維持する必要がある。しかしながら、外部磁場の強度が特に大きい場合、永久磁石層の保磁力Ｈｃを超えた磁界が印加されると、磁気バイアス膜が印加された磁界の向きに着磁してしまい、バイアス機能を喪失してしまう。近時、磁気検出装置は大出力モータなど強磁場発生源の近傍に配置される場合があるため、磁気バイアス膜には、強磁場が印加される環境であってもバイアス機能を維持できる強磁場耐性が求められている。
【０００４】
外部磁場に対する耐性を強化するためには、磁気バイアス膜の保磁力Ｈｃを大きくすることが有効である。大きな保磁力Ｈｃを備えた高Ｈｃ材料として、例えば、ハードディスクの記録材料として用いられるＣｏＰｔ−Ｏｘ（酸化物）系のグラニュラ構造を備える材料がある（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１８３６１４号公報
【特許文献２】特開２００７−１６４８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＣｏＰｔ−Ｏｘ系の材料は、大きな保磁力Ｈｃが得られる一方、残留磁化Ｍｒを大きくすることが難しいため、高い保磁力Ｈｃと大きな残留磁化Ｍｒとを両立することは困難であった。また、特許文献２のようにハードディスクの記録材料としてＣｏＰｔ−Ｏｘ系のグラニュラ構造を備える材料が用いられる場合、膜面に対して垂直方向に磁気異方性を生じさせる。これに対して、磁気バイアス膜として用いる場合、膜面に対して垂直方向ではなく、膜面に平行な膜面方向に磁気異方性を生じさせる必要がある。
本発明は、高い保磁力Ｈｃと大きな残留磁化Ｍｒとを両立した磁気バイアス膜、これを用いた磁気検出素子、磁気検出装置、および磁気バイアス膜の製造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】
【０００７】
上記の課題を解決するために提供される本発明は、一態様において、Ｒｕ層に積層されたＣｏＰｔ層と、前記ＣｏＰｔ層に積層されたＣｏＰｔ−Ｏｘ層を備えていることを特徴とする磁気バイアス膜である。
Ｒｕ層にＣｏＰｔ層を介してＣｏＰｔ−Ｏｘ層を積層することにより、高い保磁力Ｈｃと大きな残留磁化Ｍｒとを両立することができる。
【０００８】
磁気バイアス膜の保磁力Ｈｃを大きくする観点から、ＣｏＰｔ−Ｏｘ層がＣｏＰｔ−ＷＯ３、またはＣｏＰｔ−Ｂ２Ｏ３からなることが好ましい。
高い保磁力Ｈｃと大きな残留磁化Ｍｒとを両立する観点から、前記ＣｏＰｔ層と前記ＣｏＰｔ−Ｏｘ層とからなる永久磁石層における前記ＣｏＰｔ層の厚さの比率［ＣｏＰｔ層の厚さ／（ＣｏＰｔ層の厚さ＋ＣｏＰｔ−Ｏｘ層の厚さ）］が、０．０５〜０．５であることが好ましい。
【０００９】
前記Ｒｕ層は、六方晶構造（ｈｃｐ）のｃ軸が磁気バイアス膜の膜面方向を向くように形成されていることが好ましい。この構成により、ＣｏＰｔ層とＣｏＰｔ−Ｏｘ層との積層構造からなる永久磁石層は、膜面方向に磁気異方性を有する、膜面方向に着磁させやすい磁気バイアス膜に適したものとなる。
【００１０】
本発明は、他の一態様において、固定磁性層およびフリー磁性層を含む磁気抵抗効果膜と、上記の磁気バイアス膜とを備える磁気検出素子であって、前記磁気バイアス膜は、前記フリー磁性層に外部磁場が印加されていない状態における前記フリー磁性層の磁化の向きを揃えるように、前記磁気抵抗効果膜の周囲に配置される、磁気検出素子である。
本発明は、他の一態様において、上記の磁気検出素子を備えていることを特徴とする磁気検出装置である。
【００１１】
本発明は、他の一態様において、六方晶構造におけるｃ軸が磁気バイアス膜の膜面方向を向くようにＲｕ層を形成し、前記Ｒｕ層にＣｏＰｔ層を積層し、前記ＣｏＰｔ層にＣｏＰｔ−Ｏｘ層を積層することを特徴とする、磁気バイアス膜の製造方法である。
ＣｏＰｔ層を介して、Ｒｕ層にＣｏＰｔ−Ｏｘ層を積層することにより、Ｒｕ層との界面から離れた位置にＯｘ（酸化物）を設けることができる。このため、後工程として、例えば２５０℃以上の熱処理が施された後においても、Ｒｕ層との界面近傍に存在するＯｘ（酸化物）を少なくして、高い保磁力Ｈｃと大きな残留磁化Ｍｒとを両立できる。
ｃ軸が磁気バイアス膜の膜面方向を向くようにＲｕ層を形成するには、前記Ｒｕ層を形成する際に用いるアルゴン（Ａｒ）等の気体の圧力を１〜１０Ｐａとしてスパッタすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
Ｒｕ層にＣｏＰｔ層およびＣｏＰｔ−Ｏｘ層を積層することにより、高い保磁力Ｈｃと大きな残留磁化Ｍｒとを備えた磁気バイアス膜となるから、この磁気バイアス膜を用いて高磁場耐性に優れた磁気検出素子および磁気検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の磁気バイアス膜の積層構造を模式的に示した説明図
【図２】Ｒｕ層に積層したＣｏ８０Ｐｔ２０層およびＲｕ層に積層したＣｏ８０Ｐｔ２０−３０体積％ＷＯ３層の磁化曲線のグラフ
【図３】本発明の磁気検出素子について、（ａ）磁気バイアス膜と巨大磁気抵抗効果膜との配置を模式的に示した説明図、（ｂ）積層構造を模式的に示した説明図
【図４】本発明の磁気検出素子について、（ａ）磁気バイアス膜と巨大磁気抵抗効果膜との配置を模式的に示した説明図、（ｂ）積層構造を模式的に示した説明図
【図５】本発明の磁気検出装置の回路ブロック図
【図６】永久磁石層の構成と磁気バイアス膜の特性とを示すグラフ
【図７】永久磁石層の構成ごとに、（ａ）磁気バイアス膜のＭｒ・ｔと膜厚とを示すグラフ、（ｂ）磁気バイアス膜のＨｃと膜厚とを示すグラフ
【図８】永久磁石層におけるＣｏＰｔ層の厚さの比と磁気バイアス膜の特性とを示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（磁気バイアス膜）
図１は、本実施形態の磁気バイアス膜１０の積層構造を模式的に示した説明図である。同図に示すように、磁気バイアス膜１０は、基板１１の上に形成された絶縁層１２にＲｕ層１３、ＣｏＰｔ層１４、ＣｏＰｔ−Ｏｘ層１５および保護層１６がこの順に積層された構造を備えている。
【００１５】
基板１１はシリコンなどによって形成され、絶縁層１２はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などによって形成される。
【００１６】
Ｒｕ層１３は、ＣｏＰｔ層１４とＣｏＰｔ−Ｏｘ層１５との積層構造からなる永久磁石層１７の下地層として機能する。当該積層構造のようにＣｏＰｔ系合金を永久磁石層１７として用いる場合、その下地層として、六方晶（六方最密充填、ｈｃｐ）構造であるＲｕ層１３を用いることにより、ＣｏＰｔの結晶化を促進して異方性定数Ｋｕを大きくすることができる。永久磁石層１７の保磁力Ｈｃを大きくするためには、異方性定数Ｋｕが大きいことが好ましい。
【００１７】
ＣｏＰｔ層１４はＣｏＰｔにより構成され、例えば、Ｃｏ１００−Ｘａｔ．％ＰｔＸａｔ．％（Ｘ＝１５〜４０、本明細書では、適宜、「ａｔ．％」を省略してＣｏ１００−ＸＰｔＸと記す。）を用いることができる。
【００１８】
ＣｏＰｔ−Ｏｘ層１５は、絶縁材料である酸化物（Ｏｘ）内に磁性金属材料であるＣｏＰｔが分散されたグラニュラ構造を有する。グラニュラ構造とすることにより、ＣｏＰｔの保磁力Ｈｃが大きくなる。酸化物Ｏｘは、ＣｏＰｔを相分離することができる材料であれば特に限定されないが、例えば、Ｓｉの酸化物、Ｃｒの酸化物、ＷＯ３、Ｂ２Ｏ３などが挙げられる。永久磁石層１７の保磁力Ｈｃを大きくする観点から、酸化物Ｏｘは、ＷＯ３、Ｂ２Ｏ３が好ましい。
【００１９】
ＣｏＰｔ−Ｏｘ層１５の保磁力Ｈｃおよび残留磁化Ｍｒを大きくする観点から、ＣｏＰｔ−Ｏｘ層１５におけるＯｘ層の割合は、１０〜４０体積％が好ましく、１５〜３５体積％がより好ましく、２０〜３０体積％がさらに好ましい。
【００２０】
図２は、Ｒｕ層に膜厚３０ｎｍで積層されたＣｏ８０Ｐｔ２０層および、Ｒｕ層に膜厚３０ｎｍで積層された（Ｃｏ８０Ｐｔ２０）−３０体積％ＷＯ３層の磁化曲線のグラフである（明細書および図面中では、適宜、３０体積％を省略してＣｏＰｔ−ＷＯ３と記す。）。同図に示すように、グラニュラ構造を有する（Ｃｏ８０Ｐｔ２０）−ＷＯ３層は、保磁力ＨｃがＣｏ８０Ｐｔ２０層よりも大きく、Ｃｏ８０Ｐｔ２０層では困難な５ｋＯｅ以上を実現している。しかし、ＣｏＰｔ−ＷＯ３層の残留磁化ＭｒがＣｏ８０Ｐｔ２０層よりも小さくなる。この残留磁化Ｍｒの低下は、３０体積％分のＷＯ３を含むことによりＣｏＰｔの体積比率が相対的に小さくなったことに加え、Ｒｕ層との界面近傍に存在する酸化物ＷＯ３と関係があると推測される。
【００２１】
そこで、本発明の磁気バイアス膜１０では、Ｒｕ層１３にＣｏＰｔ層１４を積層してから、ＣｏＰｔ層１４にＣｏＰｔ−Ｏｘ層１５を積層している。これにより、ＣｏＰｔ層１４とＣｏＰｔ−Ｏｘ層１５との積層構造からなる永久磁石層１７の保磁力Ｈｃを大きく維持したまま、残留磁化Ｍｒを大きくすることができる。これは、Ｒｕ層１３にＣｏＰｔ層１４を積層したことにより、Ｒｕ層１３との界面近傍に存在する酸化物ＷＯ３が減少したことによると推測される。
【００２２】
大きな保磁力Ｈｃと大きな残留磁化Ｍｒとを両立する観点から、永久磁石層１７におけるＣｏＰｔ層１４の膜厚の比率［ＣｏＰｔ層１４の膜厚／（ＣｏＰｔ層１４の膜厚＋ＣｏＰｔ−Ｏｘ層１５の膜厚）］は、０．０５〜０．５が好ましく、０．１〜０．４がより好ましい。ＣｏＰｔ層１４の膜厚は、例えば、３〜２０ｎｍとすればよい。積層構造からなる永久磁石層１７の保磁力Ｈｃを大きくする観点から、ＣｏＰｔ層１４の膜厚は、２０ｎｍ以下が好ましく、１５ｎｍ以下がより好ましく、１２ｎｍ以下がさらに好ましい。
【００２３】
永久磁石層１７は、軟磁性材料よりも保磁力Ｈｃが高く、保磁力Ｈｃを超える外部磁場が印加されると着磁して、外部磁場の印加が終了しても、所定の強さの残留磁化Ｍｒを生じる。この残留磁化Ｍｒにより形成されるバイアス磁界Ｂが磁気抵抗効果膜２０のフリー磁性層２３に作用して、フリー磁性層２３の磁化の向きを揃える（図３（ａ）、図３（ｂ）参照）。
【００２４】
保護層１６は、例えば、タンタルなどにより構成される。
【００２５】
（磁気検出素子）
図３（ａ）および図３（ｂ）は、本発明の磁気検出素子の構造を概念的に示す説明図である。
本実施形態の磁気検出素子３０は、図３（ａ）のＹ軸方向に沿った感度軸Ｐを有する磁気抵抗効果膜２０と、磁気抵抗効果膜２０に対してその周囲、具体的には、磁気抵抗効果膜２０の感度軸Ｐに直交するＸ軸方向の両側に位置する磁気バイアス膜１０・１０とを有する。図３（ｂ）に示すように、磁気抵抗効果膜２０は、Ｃｕなどが用いられる非磁性材料層２２を介して固定磁性層２１とフリー磁性層２３とが積層された構造を備えた巨大磁気抵抗効果膜（ＧＭＲ膜）である。
【００２６】
図３（ａ）に示すように、磁気抵抗効果膜２０と磁気バイアス膜１０とを備える磁気検出素子３０では、周囲に配置された磁気バイアス膜１０・１０によって、磁気抵抗効果膜２０の感度軸Ｐ（Ｙ軸方向）に対して、直交する方向（Ｘ軸方向）にバイアス磁界Ｂを印加する。このためには、図３（ｂ）に示すように、磁気抵抗効果膜２０のフリー磁性層２３に対して水平方向（Ｘ軸方向）にバイアス磁界Ｂを印加する必要がある。したがって、ＣｏＰｔ層１４とＣｏＰｔ−Ｏｘ層１５とからなる永久磁石層１７を膜面に垂直な方向（Ｚ軸方向）ではなく、膜面に平行な方向（Ｘ軸方向）に磁気バイアス膜１０・１０を磁化する必要がある。
【００２７】
そこで、磁気バイアス膜１０では、Ｒｕ層１３の六方晶構造におけるｃ軸が膜面（ＸＹ平面）に対して平行な方向となるように結晶配向させ、その上にＣｏＰｔ層１４とＣｏＰｔ−Ｏｘ層１５を積層している。これにより、ＣｏＰｔ層１４およびＣｏＰｔ−Ｏｘ層１５におけるＣｏＰｔが膜面に平行な方向（Ｘ軸方向）への磁化に適した永久磁石層１７となる。
【００２８】
一般に、Ｒｕは、六方晶構造におけるｃ軸が膜面（ＸＹ平面）に対して垂直方向（Ｚ軸方向）になるように結晶配向しやすい。また、ＣｏＰｔがＲｕ上に積層された場合、同じ六方晶構造であるため、結晶配向する際にＲｕの影響を受ける。このため、Ｒｕ層１３に積層されたＣｏＰｔ層１４およびＣｏＰｔ−Ｏｘ層１５からなる永久磁石層１７は膜面（ＸＹ平面）に対して垂直方向（Ｚ軸方向）に磁化しやすくなる。
【００２９】
Ｒｕ層１３を膜面に対して平行な方向に結晶配向させるためには、種々の方法を用いることができる。例えば、Ｒｕ層１３を形成する際、アルゴンの圧力を高くしてスパッタすることによって、六方晶構造におけるｃ軸が膜面（ＸＹ平面）に対して平行な方向になるように結晶配向させることができる。これにより、Ｒｕ層１３に積層されるＣｏＰｔ層１４およびＣｏＰｔ−Ｏｘ層１５からなる永久磁石層１７は、Ｒｕ層１３に倣ってｃ軸が膜面（ＸＹ平面）に対して平行な方向に結晶配向し、その後着磁を行うことで、膜面（ＸＹ平面）に対して平行方向（Ｘ軸方向）に磁化させることができる。
【００３０】
本実施形態に係る磁気抵抗効果膜２０と磁気バイアス膜１０を構成する各層は、例えばスパッタ工程やＣＶＤ工程で成膜される。
合金層を成膜する際には、合金を形成する複数種類の金属を同時に供給してもよいし、合金を形成する複数種類の金属を交互に供給してもよい。前者の具体例として合金を形成する複数種類の金属の同時スパッタが挙げられ、後者の具体例として異なる種類の金属膜の交互積層が挙げられる。
【００３１】
図４（ａ）および図４（ｂ）は、本発明の磁気検出素子の構造を概念的に示す説明図である。図４（ａ）図４（ｂ）に示す磁気検出素子３５は、磁気抵抗効果膜２５として、電流が膜面に水平に流れる巨大磁気抵抗効果膜（ＧＭＲ膜）に代えて、電流が膜面に垂直に流れるトンネル型磁気抵抗効果膜（ＴＭＲ膜）を備えている点において、図３（ａ）図３（ｂ）に示す磁気検出素子３０と異なっている。磁気抵抗効果膜２５は、膜面垂直方向に電流が流れるＴＭＲ膜であるため、上部電極層２７および下部電極層２８を備えている。また、磁気抵抗効果膜２５と各磁気バイアス膜１０・１０との間に、ショート回避のための絶縁層２９・２９を備えている。
ＴＭＲ膜である磁気抵抗効果膜２５は、非磁性材料層２２の代わりに絶縁障壁層２６を備えている点において、ＧＭＲ膜である磁気抵抗効果膜２０とは異なっている。絶縁障壁層２６としては、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、酸化チタンなどが用いられる。
【００３２】
（製造方法）
本発明の磁気バイアス膜の製造方法は、六方晶構造におけるｃ軸が磁気バイアス膜１０の膜面方向を向くようにＲｕ層１３を形成し、Ｒｕ層１３にＣｏＰｔ層１４を積層し、ＣｏＰｔ層１４にＣｏＰｔ−Ｏｘ層１５を積層する方法である。
【００３３】
まず、磁気バイアス膜１０の下地層としてＲｕ層１３を形成する、Ｒｕ層１３は六方晶構造におけるｃ軸が膜面方向を向くように成膜（製膜）される。ｃ軸が膜面方向を向くように成膜するには、高圧でスパッタすることが有効である。Ｒｕ層１３を成膜する際の圧力（スパッタ圧）は、１〜１０Ｐａが好ましく、２〜８Ｐａがより好ましく、４〜６Ｐａがさらに好ましい。
【００３４】
続いて、Ｒｕ層１３上にＣｏＰｔ層１４を成膜し、そのＣｏＰｔ層１４にＣｏＰｔ−Ｏｘ層１５を成膜する。
そして、ＣｏＰｔ−Ｏｘ１５層上にＴａ等の保護層１６が成膜される。
磁気バイアス膜１０を形成した後に、後工程として、２５０℃以上の熱処理が施される。
【００３５】
図３（ａ）に示すように、磁気バイアス膜１０・１０が磁気抵抗効果膜２０の近傍に配置され、磁気バイアス膜１０の永久磁石層１７の保磁力Ｈｃよりも十分に大きな磁場で着磁して磁気検出素子３０とする。
【００３６】
（磁気検出装置）
図５は、本実施形態の磁気検出装置５０の回路ブロック図である。磁気検出装置５０は、フルブリッジ回路４０により構成されている。同図には矢印で固定磁性層２１の磁化方向を示す。フルブリッジ回路４０は、固定磁性層２１の固定磁化方向が異なる磁気抵抗効果膜２０の順番を入れ替えた２つの直列回路４２ａおよび直列回路４２ｂが、電源電圧４１と接地電位４４との間に、並列に接続された構成である。
【００３７】
フルブリッジ回路４０を構成する、直列回路４２ａの中点端子４３ａの出力電位と直列回路４２ｂの中点端子４３ｂの出力電位との差動出力が、磁界の検知出力電圧として得られる。
【００３８】
磁気検出装置５０では、磁気抵抗効果膜２０のフリー磁性層２３（図３（ｂ）参照）の向きが外部磁場の方向に倣うように変化する。このとき、磁気抵抗効果膜２０の抵抗値は、固定磁性層２１の固定磁化方向とフリー磁性層２３の磁化方向との相対角度に応じて変化する。
【００３９】
外部磁場の方向や強度が変化すると、それに伴いフルブリッジ回路４０の検知出力電圧も変動する。このため、フルブリッジ回路４０から得られる検知出力電圧に基づいて、外部磁場を検出することができる。図５では、図の紙面に向かって左右方向の磁場を検出可能に構成された磁気検出装置５０を示したが、図の紙面に向かって上下方向の磁場を可能に構成された磁気検出装置と組み合わせれば、図の紙面に向かって上下方向および左右方向の磁場を同時に検出することができる。
【実施例】
【００４０】
以下、実施例等により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例等に限定されるものではない。
【００４１】
（永久磁石層の構成と磁気バイアス膜の特性［Ｍｒ・ｔ、Ｈｃ］）
表１に示す構成を備えた磁気バイアス膜において、表２に示すように永久磁石層の構成を変えたものを製造し、磁気バイアス膜の特性［残留磁化Ｍｒ、保磁力Ｈｃ］を測定した。測定結果を、表２、図６、図７（ａ）および図７（ｂ）に示す。六方晶構造におけるｃ軸が磁気バイアス膜の膜面方向を向くように、アルゴン圧（スパッタ圧）を５ＰａとしてＲｕ層を形成した。
【００４２】
【表１】
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【００４３】
【表２】
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【００４４】
図６は永久磁石層の構成と磁気バイアス膜の特性とを示すグラフであり、右上側にあるほど磁気バイアス膜として良好な特性を備えることを示している。図７（ａ）は永久磁石層の構成ごとに、磁気バイアス膜のＭｒ・ｔと膜厚とを示すグラフであり、図７（ｂ）は永久磁石層の構成ごとに、磁気バイアス膜のＨｃと膜厚とを示すグラフである。
【００４５】
図６、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、永久磁石層をＣｏＰｔからＣｏＰｔ−３０体積％ＷＯ３に置き換えると、保磁力Ｈｃは大きくなるが、残留磁化Ｍｒは小さくなることが分かった。
【００４６】
永久磁石層におけるＣｏＰｔ層とＣｏＰｔ−ＷＯ３層との積層順を変えた磁気バイアス膜の特性を測定した。その結果、Ｒｕ層側から順にＣｏＰｔ−ＷＯ３層とＣｏＰｔ層とを積層して永久磁石層を形成した磁気バイアス膜は、ＣｏＰｔ−ＷＯ３層のみで永久磁石層を形成したものと、Ｍｒ・ｔおよびＨｃが同等であった。
【００４７】
対して、積層順を変えて、Ｒｕ層側から順にＣｏＰｔ層とＣｏＰｔ−ＷＯ３層とを積層して永久磁石層を形成した磁気バイアス膜は、ＣｏＰｔ−ＷＯ３層のみで永久磁石層を形成したものよりも、磁気バイアス膜としての特性が向上することが分かった。図６に示すように、同等のＨｃで比較した場合のＭｒ・ｔは５０％程度大きくなり、同等のＭｒ・ｔで比較した場合のＨｃは０．５ｋＯｅ程度大きくなった。
この結果から、主にＲｕ層との界面に存在するＷＯ３が永久磁石層のＭｒ・ｔを低下させる要因となっている可能性があると推測することができる。
【００４８】
（永久磁石層におけるＣｏＰｔ層の厚さの比と磁気バイアス膜の特性）
表１に示す構成を備えた磁気バイアス膜において、表３に示すように永久磁石層の構成を変えたものを製造し、表２同様に２９０℃で３時間のアニール処理を行った後、磁気バイアス膜の特性［Ｍｒ・ｔ、Ｈｃ］を測定した。測定結果を表３および図８に示す。
【００４９】
【表３】
2020136453.tif 000005
【００５０】
図８は、永久磁石層におけるＣｏＰｔ層の厚さの比と磁気バイアス膜の特性とを示すグラフである。同図および表３に示すように、永久磁石層におけるＣｏＰｔ層の膜厚の比率である膜厚比Ｒ［ＣｏＰｔ層の厚さ／（ＣｏＰｔ層の厚さ＋ＣｏＰｔ−ＷＯ３層の厚さ）］によって、磁気バイアス膜の特性が変化することが分かった。ＣｏＰｔ−ＷＯ３層よりも磁気バイアス膜の特性を良好にする観点から、膜厚比Ｒは０．０５〜０．３５とすることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の磁気バイアス膜は、外部磁場に対する耐性が良好であり、磁気検出素子や磁気検出装置などに用いることができる。
【符号の説明】
【００５２】
１０      ：磁気バイアス膜
１１      ：基板
１２      ：絶縁層
１３      ：Ｒｕ層
１４      ：ＣｏＰｔ層
１５      ：ＣｏＰｔ−Ｏｘ層
１６      ：保護層
１７      ：永久磁石層
２０      ：磁気抵抗効果膜（ＧＭＲ膜）
２１      ：固定磁性層
２２      ：非磁性材料層
２３      ：フリー磁性層
２５      ：磁気抵抗効果膜（ＴＭＲ膜）
２６      ：絶縁障壁層
２７      ：上部電極層
２８      ：下部電極層
２９      ：絶縁層
３０、３５：磁気検出素子
４０      ：フルブリッジ回路
４１      ：電源電圧
４２ａ、４２ｂ：直列回路
４３ａ、４３ｂ：中点端子
４４      ：接地電位
５０      ：磁気検出装置
Ｈｃ      ：保磁力
Ｍｒ      ：残留磁化
Ｂ        ：バイアス磁界
Ｐ        ：感度軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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