(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２磁性層と、前記２つの磁性層の間に設けられた非磁性層とを有し、前記２つの磁性層がＦｅ1-xＣｏx（０．５≦ｘ＜１）で表されるＣｏ合金を含み、前記非磁性層がＣｕおよびＡｕのいずれか１つ以上を含む積層体と、
前記積層体を支持する基板と、
前記基板と前記積層体との間に設けられたＣｕ、ＡｕまたはＣｕＡｕ合金を含む層と
を有することを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
前記Ｃｏ合金を含む磁性層が面内に一軸磁気異方性を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
前記２つの磁性層の少なくとも一方が、Ｎｉをさらに含む、Ｎｉ1-y（Ｆｅ1-xＣｏx）y（０．５≦ｘ＜１かつ０．６≦ｙ＜１）で表される合金からなることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項記載の磁気抵抗効果素子を備えたことを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッド。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか１項記載の磁気抵抗効果素子を備えたことを特徴とする磁気抵抗効果型磁界センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、磁気抵抗効果を発現する、非磁性層を介して積層された磁性層を具備した磁気抵抗素子を備えた磁気抵抗効果型ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気抵抗効果は、印加磁界の強度により抵抗が変化する効果である。このような磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果素子は、高感度であり比較的大きな出力を得ることができるため、磁界センサや磁気ヘッドとして広く利用されている。
【０００３】
従来、磁気抵抗効果型素子としてはパ−マロイ合金薄膜が広く用いられている。しかし、パ−マロイ合金薄膜の磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ：Ｒは無磁場での電気抵抗、ΔＲはＲから飽和磁界印加時の電気抵抗ＲS を引いた値）は２〜３％程度であり、十分な感度が得られないという問題点がある。
【０００４】
一方、最近、新しい磁気抵抗効果素子として、数オングストロ−ムから数十オングストロ−ムの厚さの磁性層と非磁性層とを交互に積層させた積層体、いわゆる人工格子膜が注目されている。このような人工格子膜としては、（Ｆｅ／Ｃｒ）n （Phys.Rev.Lett.vol 61(21)(1988)2472）、（パ−マロイ／  Ｃｕ／Ｃｏ／Ｃｕ）n （J.Phys.SOC.Jap.vol 59(9)(1990)3061）、（Ｃｏ／Ｃｕ）n （J.Mag.Mag.Mat.94(1991)L1，Phys.Rev.Lett.66(1991)2152）が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような人工格子膜は従来のパ−マロイ薄膜と比較して格段に大きな磁気抵抗効果を有する。しかし、十分大きな磁気抵抗効果は、超高真空蒸着装置（ＵＨＶ）、分子線エピタキシ−（ＭＢＥ）装置など超高真空の処理が可能な装置を用いないと達成することができず、通常の薄膜形成装置で形成された場合には、未だ要求を満足するに十分な値が得られていないのが実情である。
【０００６】
この発明はこのような状況を考慮してなされたものであり、その目的は、大きな磁気抵抗変化率を有し、超高真空を用いない通常の薄膜形成装置で成膜しても十分に実用化することができる磁気抵抗効果素子を用いた磁気抵抗効果型ヘッド提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１および第２磁性層と、前記２つの磁性層の間に設けられた非磁性層とを有し、前記２つの磁性層がＦｅ1-xＣｏx（０．５≦ｘ＜１）で表されるＣｏ合金を含み、前記非磁性層がＣｕおよびＡｕのいずれか１つ以上を含む積層体と、前記積層体を支持する基板と、前記基板と前記積層体との間に設けられたＣｕ、ＡｕまたはＣｕＡｕ合金を含む層とを有することを特徴とする磁気抵抗効果素子を提供する。
【０００８】
本願発明者らは、上述のいわゆる人工格子膜を用いてさらに大きい磁気抵抗効果を有する素子を得るべく研究を重ねた結果、上述の（Ｃｏ／Ｃｕ）n のＣｏの一部をＦｅで置換した場合に、磁気抵抗効果が非常に大きくなることを見出した。そして、磁場が実質的に存在しない状態で隣合う磁性層が反強磁性的に結合している場合に一層大きいことを見出したのである。本発明はこのような知見に基づいてなされたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明について詳細に説明する。
この発明に係る磁気抵抗効果素子は、磁性層と非磁性層とを交互に積層してなる積層体であり、例えば図１に示すように、基板１上に非磁性層２と磁性層３とのペア４をｎ回積層することにより構成される。この場合に、この図に示すように非磁性層を先に形成してもよいし、磁性層３を先に形成してもよい。また、基板１と積層体との間に、Ｆｅ等のソフト磁性材料のバッファ層を介在させてもよい。
【００１０】
磁性層は、Ｆｅ1-x Ｃｏx （０．５≦ｘ＜１）で表されるＣｏ合金で構成されることが好ましく、この中にはＮｉ等の他の元素が含まれていてもよい。例えば、磁性層は、Ｆｅ，Ｃｏ及びＮｉのうち２種以上を主体とするもの、すなわち、Ｆｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金、Ｃｏ−Ｎｉ合金で構成され、この中には他の元素が含まれていてもよい。この中ではＦｅ−Ｃｏ合金が好ましい。また、Ｆｅ−Ｎｉ合金としては、Ｎｉ1-x Ｆｅx （ただし、０＜ｘ≦０．６４）で表されるパ−マロイが好ましく、このＦｅの一部を他の元素（例えば、Ｍｏ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｃｒなど）で置換することにより、透磁率の向上や磁気抵抗変化率の向上を図ることができる。磁性層は面内に一軸磁気異方性を有していることが好ましい。
【００１１】
隣合う磁性層は、実質的に磁場を印加しない状態で、反強磁性的に結合していることが好ましい。ここでいう反強磁性的結合とは、磁性層の磁気モ−メントが、隣合う磁性層間で逆向きであるように結合していることをいう。このように結合することにより、磁気抵抗変化率を高めることができる。このように反強磁性的結合力を有していることが好ましいが、その結合力は小さいほうが好ましい。反強磁性的結合力が小さければ、小さな磁場で磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を大きくすることができ、磁気ヘッドなどの用途に対して適したものとなる。また、小さな磁場で磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を大きくする観点からは、素子の飽和磁界ＨS が小さいことが好ましい。
【００１２】
非磁性層は、磁気抵抗効果を発揮できる材料で形成されていれば特に限定されない。非磁性層の例としては、Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｕ，Ａｇ，Ｒｕなどがあり、これら単体でも、これらを含む合金でも用いることができる。非磁性層としてＣｕ−Ａｕ合金を用いた場合には反強磁性的結合力を小さくする効果が得られる。
【００１３】
磁性金属層と非磁性層との組み合わせには、種々のものが考えられるが、好ましい組み合わせとしては、例えば磁性層を構成する合金がＦｅ1-x Ｃｏx で表され、ｘが０．５≦ｘ＜１の範囲であり、非磁性層がＣｕであるものがあり、その組み合わせにより大きな磁気抵抗効果を得ることができる。
【００１４】
磁性金属層と非磁性層との組み合わせには、種々のものが考えられるが、好ましい組み合わせとしては、例えば以下のようなものがあり、その組み合わせにより大きな磁気抵抗効果を得ることができる。
【００１５】
１）磁性層を構成する合金がＦｅ1-xＣｏxで表され、ｘが０．５≦ｘ＜１の範囲であり、非磁性層がＣｕであるもの。
【００１６】
２）磁性層を構成する合金がＮｉ1-y（Ｆｅ1-xＣｏx）yで表され、０．５≦ｘ＜１かつ０．６≦ｙ＜１であり、非磁性層がＣｕであるもの。
【００１７】
十分に大きな磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得るためには、磁性層の厚さｔM （オングストロ−ム；以下Ａで表す）を２Ａ≦ｔM ≦１００Ａ、非磁性層の厚さｔN を２Ａ≦ｔN ≦１００Ａにすることが好ましく、７Ａ≦ｔM ≦９０Ａ、９≦ｔN ≦５０Ａが一層好ましい。
【００１８】
なお、非磁性層の厚さと磁気抵抗変化率とは図２に示すような関係となり、磁気抵抗変化率が非磁性層の厚さに対して振動するため、非磁性層の厚さｔN は上述の範囲内で大きな磁気抵抗変化率が得られるように規定することが好ましい。また、図３に示すように、飽和磁界も非磁性層の厚さに対して振動し、そのピ−クの位置は、磁気抵抗変化率のピ−クの位置と重なっている。従って、用途に従って、磁気抵抗変化率と飽和磁界とがバランスするように非磁性層の厚さを決定することが望ましい。なお、図２及び図３は、磁性層として厚さ１０Ａの      Ｆｅ0.1 Ｃｏ0.9 を用い、非磁性層として各厚さのＣｕを用いて、このペアを１６回積層した積層体について室温で測定したものである。
【００１９】
積層数ｎは一般的には５〜数１０程度であり、磁気抵抗効果を考慮すると大きいほうがよいが、余り大きくても磁気抵抗効果が飽和してしまうため、飽和する範囲までの間で適宜設定することが好ましい。
【００２０】
本発明の積層体を形成するための基板は特に限定されるものではない。例えば、ＳｉＯ，ＭｇＯ，スピネル，Ｓｉなどを用いることができる。
このような積層体は、分子線エピタキシ−（ＭＢＥ）法、超真空スパッタ法など超高真空で行う処理はもちろんのこと、ＲＦマグネトロンスパッタ法、イオンビ−ムスパッタ（ＩＢＳ）法、蒸着法など初期真空度が１０-7Torr以下（すなわち圧力が１０-7Torr以上）の通常の薄膜形成技術で形成した場合でも、大きな磁気抵抗変化率を得ることができる。
【００２１】
従来の人工格子膜を利用した磁気抵抗効果素子、例えば（Ｃｏ／Ｃｕ）n 、（Ｆｅ／Ｃｒ）n など、磁性層として単一元素を用いた素子の場合には、ＭＢＥなどの超高真空装置で成膜すると２０〜５０％の磁気抵抗変化率が得られるが、通常の初期真空度の成膜装置を用いた場合には磁気抵抗変化率が数％と不十分である。これに対して、本発明に係る磁気抵抗効果素子の場合には、通常の成膜装置を用いても実用上十分な磁気抵抗変化率を得ることができる。
【００２２】
なお、積層体を構成する各層の組成及び膜厚は同一である必要はない。
以下に、この発明の実施例について説明する。
（実施例１）
この実施例においては、磁性層をＦｅ0.1 Ｃｏ0.9 とし、非磁性層をＣｕとして、イオンビ−ムスパッタ法を用いて積層体を成膜した例について示す。
【００２３】
先ず、チャンバ−内に石英基板をセットし、チャンバ−内を５×１０-7Torrまで排気した後、Ａｒガスを１×１０-4Torrになるまで導入し、加速電圧５００Ｖ、ビ−ム電流３０ｍＡの条件にてスパッタリングを実施した。タ−ゲットとしてＦｅ、Ｆｅ0.1 Ｃｏ0.9 合金及びＣｕを用い、最初にＦｅタ−ゲットをスパッタして石英基板上に５０ＡのＦｅバッファ層を形成し、続けてＣｕタ−ゲット及びＦｅ0.1 Ｃｏ0.9 合金タ−ゲットを交互にスパッタして、図１に示すように、膜厚９ＡのＣｕ非磁性層及び膜厚７ＡのＦｅ0.1 Ｃｏ0.9 磁性層のペアを１５回積層した（積層数ｎ＝１５）。これを（Ｆｅ0.1 Ｃｏ0.9 ７Ａ／Ｃｕ９Ａ）15とする。
【００２４】
なお、この実施例ではバッファ層を設けたが、本発明の実施に際しバッファ層は必ずしも必要はない。
次に、このようにして製造された積層体について、この発明の分野で一般的に用いられる四端子法によって磁気抵抗効果を測定した。その結果を図４に示す。図４は横軸に磁場の大きさをとり、縦軸に磁場０の際の電気抵抗を１として規格化した電気抵抗値（Ｒ／Ｒ（Ｈ＝０））をとって、それらの関係を示すグラフであり、このグラフから磁気抵抗効果の大きさを示す磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒを求めた。その結果、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒは７．５％と大きな値となり、磁性層としてＦｅ0.1 Ｃｏ0.9 、非磁性層としてＣｕを用いた積層体が磁気抵抗効果素子として適していることが確認された。
（実施例２）
この実施例においては、磁性層をＦｅ0.25Ｃｏ0.75とし、非磁性層をＣｕとして、イオンビ−ムスパッタ法を用いて積層体を成膜した例について示す。
【００２５】
実施例１と同一の成膜条件で、先ず石英基板上にＦｅバッファ層を５０Ａの厚さで形成し、続けてＣｕタ−ゲット及びＦｅ0.25Ｃｏ0.75合金タ−ゲットを交互にスパッタして、図１に示すように、膜厚９ＡのＣｕ非磁性層及び膜厚７ＡのＦｅ0.25Ｃｏ0.75磁性層のペアを１５回積層した（積層数ｎ＝１５）。これを、（Ｆｅ0.25Ｃｏ0.75７Ａ／Ｃｕ９Ａ）15とする。
【００２６】
次に、このようにして製造された積層体について、四端子法によって磁気抵抗効果を測定した。その結果を図５に示す。図５は図４と同様のグラフであり、このグラフから磁気抵抗効果の大きさを示す磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒを求めた。その結果、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒは１１．１％と大きな値となり、磁性層としてＦｅ0.25Ｃｏ0.75、非磁性層としてＣｕを用いた積層体が磁気抵抗効果素子として適していることが確認された。
（実施例３）
この実施例においては、磁性層をＦｅ0.1 Ｃｏ0.9 とし、非磁性層をＣｕとして、イオンビ−ムスパッタ法を用いて積層体を成膜した例について示す。なお、基板としてはＳｉ上に１０００Ａ程度の酸化被膜を有するものを用いた。
【００２７】
実施例１と同一の成膜条件で、Ｃｕタ−ゲット及びＦｅ0.1 Ｃｏ0.9 合金タ−ゲットを交互にスパッタして、図１に示すように、膜厚９ＡのＣｕ非磁性層及び膜厚１５ＡのＦｅ0.1 Ｃｏ0.9 磁性層のペアを１５回積層した（積層数ｎ＝１５）。これを、（Ｆｅ0.1 Ｃｏ0.9 １５Ａ／Ｃｕ９Ａ）15とする。
【００２８】
次に、このようにして製造された積層体について、四端子法によって磁気抵抗効果を測定した。その結果を図６に示す。図６は図４と同様のグラフであり、このグラフから磁気抵抗効果の大きさを示す磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒを求めた。その結果、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒは８．１５％と大きな値となり、この実施例で製造した積層体が磁気抵抗効果素子として適していることが確認された。
（参照例４）
この参照例においては、磁性層をＦｅ0.75Ｃｏ0.25とし、非磁性層をＣｒとして、イオンビ−ムスパッタ法を用いて積層体を成膜した例について示す。なお、基板としては、ＭｇＯ（１００）単結晶を用いた。
【００２９】
実施例１と同一の成膜条件で、ＭｇＯ（１００）単結晶基板上に、Ｃｒタ−ゲット及びＦｅ0.75Ｃｏ0.25合金タ−ゲットを交互にスパッタして、図１に示すように、膜厚１３ＡのＣｒ非磁性層及び膜厚２０ＡのＦｅ0.75Ｃｏ0.25磁性層のペアを１５回積層した（積層数ｎ＝１５）。これを、（Ｆｅ0.75Ｃｏ0.25２０Ａ／Ｃｕ１３Ａ）15とする。
【００３０】
次に、このようにして製造された積層体について、四端子法によって磁気抵抗効果を測定した。その結果を図７に示す。図７は図４と同様のグラフであり、このグラフから磁気抵抗効果の大きさを示す磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒを求めた。その結果、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒは６．８％と大きな値となり、この実施例で製造した積層体が磁気抵抗効果素子として適していることが確認された。
（実施例５）
この実施例においては、磁性層をＮｉ0.4 （Ｆｅ0.5 Ｃｏ0.5 ）0.6 とし、非磁性層をＣｕとして、イオンビ−ムスパッタ法を用いて積層体を成膜した例について示す。なお、基板としてはＳｉ上に１０００Ａ程度の酸化被膜を有するものを用いた。
【００３１】
実施例１と同一の成膜条件で、Ｃｕタ−ゲット及び                        Ｎｉ0.4 （Ｆｅ0.5 Ｃｏ0.5 ）0.6 合金タ−ゲットを交互にスパッタして、図１に示すように、膜厚９ＡのＣｕ非磁性層及び膜厚１５ＡのＮｉ0.4 （Ｆｅ0.5 Ｃｏ0.5 ）0.6 磁性層のペアを１５回積層した（積層数ｎ＝１５）。これを（Ｎｉ0.4 （Ｆｅ0.5 Ｃｏ0.5 ）0.6 １５Ａ／Ｃｕ９Ａ）15とする。
【００３２】
次に、このようにして製造された積層体について、四端子法によって磁気抵抗効果を測定した。その結果を図８に示す。図８は図４と同様のグラフであり、このグラフから磁気抵抗効果の大きさを示す磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒを求めた。その結果、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒは７．８％と大きな値となり、この実施例で製造した積層体が磁気抵抗効果素子として適していることが確認された。
（参照例６）
この参照例においては、磁性層をＮｉ0.25（Ｆｅ0.75Ｃｏ0.25）0.75とし、非磁性層をＣｒとして、イオンビ−ムスパッタ法を用いて積層体を成膜した例について示す。なお、基板としてはＭｇＯ（１００）単結晶を用いた。
【００３３】
実施例１と同一の成膜条件で、Ｃｒタ−ゲット及び                        Ｎｉ0.25（Ｆｅ0.75Ｃｏ0.25）0.75合金タ−ゲットを交互にスパッタして、図１に示すように、膜厚１３ＡのＣｒ非磁性層及び膜厚２０ＡのＮｉ0.25（Ｆｅ0.75Ｃｏ0.25）0.75磁性層のペアを１５回積層した（積層数ｎ＝１５）。これを、（Ｎｉ0.25（Ｆｅ0.75Ｃｏ0.25）0.75２０Ａ／Ｃｕ１３Ａ）15とする。
【００３４】
次に、このようにして製造された積層体について、四端子法によって磁気抵抗効果を測定した。その結果を図９に示す。図９は図４と同様のグラフであり、このグラフから磁気抵抗効果の大きさを示す磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒを求めた。その結果、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒは５．７％と大きな値となり、この実施例で製造した積層体が磁気抵抗効果素子として適していることが確認された。
（比較例１）
ここでは、磁性層をＣｏとし、非磁性層をＣｕとして、イオンビ−ムスパッタ法を用いて積層体を成膜した例について示す。なお、基板としては石英を用いた。
【００３５】
実施例１と同一の成膜条件で、先ず石英基板上にＦｅバッファ層を５０Ａの厚さで形成し、続けてＣｕタ−ゲット及びＣｏタ−ゲットを交互にスパッタして、図１に示すように、膜厚９ＡのＣｕ非磁性層及び膜厚７ＡのＣｏ磁性層のペアを１５回積層した（積層数ｎ＝１５）。これを、（Ｃｏ７Ａ／Ｃｕ９Ａ）15とする。
【００３６】
次に、このようにして製造された積層体について、四端子法によって磁気抵抗効果を測定した。その結果を図１０に示す。図１０は図４と同様のグラフであり、このグラフから磁気抵抗効果の大きさを示す磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒを求めた。その結果、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒは４．４％と実施例よりも小さいことが確認された。
（比較例２）
ここでは、磁性層をＦｅとし、非磁性層をＣｒとして、イオンビ−ムスパッタ法を用いて積層体を成膜した例について示す。なお、基板としてはＭｇＯ（１００）単結晶を用いた。
【００３７】
実施例１と同一の成膜条件で、Ｃｒタ−ゲット及びＦｅタ−ゲットを交互にスパッタして、図１に示すように、膜厚１３ＡのＣｒ非磁性層及び膜厚２０ＡのＦｅ磁性層のペアを１５回積層した（積層数ｎ＝１５）。これを、（Ｆｅ２０Ａ／Ｃｒ１３Ａ）15とする。
【００３８】
次に、このようにして製造された積層体について、四端子法によって磁気抵抗効果を測定した。その結果を図１１に示す。図１１は図４と同様のグラフであり、このグラフから磁気抵抗効果の大きさを示す磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒを求めた。その結果、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒは２．４％と実施例よりも小さいことが確認された。
（実施例７）
この実施例においては、磁性層をＦｅ0.1 Ｃｏ0.9 とし、非磁性層をＣｕとして、イオンビ−ムスパッタ法を用いて積層体を成膜するに際し、成膜条件を実施例１とは異なる条件とした例について示す。
【００３９】
本願発明者らは、磁気抵抗変化率が、成膜の際の加速電圧に非常に敏感であることを見出した。このため、この実施例では加速電圧を６００Ｖに上昇させ、ビ−ム電流は３０ｍＡに維持して成膜を行った。到達真空度及びＡｒ分圧は実施例１と同様にした。
【００４０】
ＭｇＯ（１１０）単結晶基板上に、先ず、Ｆｅ0.1 Ｃｏ0.9 磁性層を１０Ａの厚さで成膜し、その上にＣｕ非磁性層を１０Ａの厚さで成膜し、このペアを１６回積層して積層体を製造した。これを（Ｆｅ0.1 Ｃｏ0.9 １０Ａ／            Ｃｕ１０Ａ）16とする。
【００４１】
比較のため、磁性層をＣｏにした他は、上と同様にして磁性層及び非磁性層のペアを１６回積層して積層体を製造した。これを（Ｃｏ１０Ａ／Ｃｕ１０Ａ）16とする。
【００４２】
次に、このようにして製造された積層体について、実施例１と同様に、四端子法によって磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒを測定した。その結果、（Ｆｅ0.1 Ｃｏ0.9 １０Ａ／Ｃｕ１０Ａ）16ではΔＲ／Ｒが３９．４％であり、（Ｃｏ１０Ａ／Ｃｕ１０Ａ）16では３１．５％であった。この結果から、磁性層を合金化した      （Ｆｅ0.1 Ｃｏ0.9 １０Ａ／Ｃｕ１０Ａ）16のほうが磁気抵抗変化率が高いことが確認された。
（実施例８）
この実施例においては、磁性層をＦｅ0.1 Ｃｏ0.9 とし、非磁性層をＣｕＡｕとして、イオンビ−ムスパッタ法を用いて積層体を成膜した例について示す。
【００４３】
成膜条件を実施例７と同様に設定して、先ず石英基板上に厚さ５０ＡのＦｅバッファ層を成膜し、次いでその上にＣｕＡｕ非磁性層を１０Ａの厚さで成膜し、その上にＦｅ0.1 Ｃｏ0.9 磁性層を２０Ａの厚さで成膜し、これら非磁性層及び磁性層のペアを１６回積層して積層体を製造した。これを（Ｆｅ0.1 Ｃｏ0.9   ２０Ａ／ＣｕＡｕ１０Ａ）16とする。
【００４４】
比較のため、磁性層をＣｏにした他は、上と同様にして磁性層及び非磁性層のペアを１６回積層して積層体を製造した。これを（Ｃｏ２０Ａ／              ＣｕＡｕ１０Ａ）16とする。
【００４５】
次に、このようにして製造された積層体について、実施例１と同様に、四端子法によって磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒを測定した。その結果、（Ｆｅ0.1 Ｃｏ0.9 ２０Ａ／ＣｕＡｕ１０Ａ）16ではΔＲ／Ｒが２０．２％であり、（Ｃｏ２０Ａ／ＣｕＡｕ１０Ａ）16では１７．８％であった。この結果から、磁性層を合金化した（Ｆｅ0.1 Ｃｏ0.9 ２０Ａ／ＣｕＡｕ１０Ａ）16のほうが磁気抵抗変化率が高いことが確認された。
（実施例９）
この実施例においては、磁性層をＦｅ0.1 Ｃｏ0.9 とし、非磁性層をＡｕとして、イオンビ−ムスパッタ法を用いて積層体を成膜した例について示す。
【００４６】
成膜条件を実施例７と同様に設定して、先ず、石英基板上に厚さ５０ＡのＦｅバッファ層を成膜し、次いで、その上にＡｕ非磁性層を１０Ａの厚さで成膜し、その上にＦｅ0.1 Ｃｏ0.9 磁性層を２０Ａの厚さで成膜し、これら非磁性層及び磁性層のペアを１６回積層して積層体を製造した。これを（Ｆｅ0.1 Ｃｏ0.9   ２０Ａ／Ａｕ１０Ａ）16とする。
【００４７】
比較のため、磁性層をＣｏにした他は、上と同様にして磁性層及び非磁性層のペアを１６回積層して積層体を製造した。これを（Ｃｏ２０Ａ／Ａｕ１０Ａ）16とする。
【００４８】
次に、このようにして製造された積層体について、実施例１と同様に、四端子法によって磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒを測定した。その結果、（Ｆｅ0.1Ｃｏ0.9２０Ａ／Ａｕ１０Ａ）16ではΔＲ／Ｒが１５．３％であり、（Ｃｏ２０Ａ／Ａｕ１０Ａ）16では１０．８％であった。この結果から、磁性層を合金化した（Ｆｅ0.1Ｃｏ0.9２０Ａ／Ａｕ１０Ａ）16のほうが磁気抵抗変化率が高いことが確認された。
（参照例１０）
この参照例においては、磁性層をＮｉ0.8Ｆｅ0.2とし、非磁性層をＣｕとして、イオンビ−ムスパッタ法を用いて積層体を成膜した例について示す。
【００４９】
成膜条件を実施例７と同様に設定して、先ず、石英基板上に厚さ５０ＡのＦｅバッファ層を成膜し、次いで、その上にＣｕ非磁性層を１０Ａの厚さで成膜し、その上にＮｉ0.8 Ｆｅ0.2 磁性層を１０Ａの厚さで成膜し、これら非磁性層及び磁性層のペアを１６回積層して積層体を製造した。これを（Ｎｉ0.8 Ｆｅ0.2   １０Ａ／Ｃｕ１０Ａ）16とする。
【００５０】
比較のため、磁性層をＮｉにした他は、上と同様にして磁性層及び非磁性層のペアを１６回積層して積層体を製造した。これを（Ｎｉ１０Ａ／Ａｕ１０Ａ）16とする。
【００５１】
次に、このようにして製造された積層体について、実施例１と同様に、四端子法によって磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒを測定した。その結果、（Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2１０Ａ／Ｃｕ１０Ａ）16ではΔＲ／Ｒが１８．３％であり、（Ｎｉ１０Ａ／Ｃｕ１０Ａ）16では１０．１％であった。この結果から、磁性層を合金化した（Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2１０Ａ／Ｃｕ１０Ａ）16のほうが磁気抵抗変化率が高いことが確認された。
（参照例１１）
この参照例においては、磁性層をＮｉ0.8Ｆｅ0.2とし、非磁性層をＡｕとして、イオンビ−ムスパッタ法を用いて積層体を成膜した例について示す。
【００５２】
成膜条件を実施例７と同様に設定して、先ず、石英基板上に厚さ５０ＡのＦｅバッファ層を成膜し、次いで、その上にＡｕ非磁性層を１０Ａの厚さで成膜し、その上にＮｉ0.8 Ｆｅ0.2 磁性層を２０Ａの厚さで成膜し、これら非磁性層及び磁性層のペアを１６回積層して積層体を製造した。これを（Ｎｉ0.8 Ｆｅ0.2   ２０Ａ／Ａｕ１０Ａ）16とする。
【００５３】
比較のため、磁性層をＮｉにした他は、上と同様にして磁性層及び非磁性層のペアを１６回積層して積層体を製造した。これを（Ｎｉ２０Ａ／Ａｕ１０Ａ）16とする。
【００５４】
次に、このようにして製造された積層体について、実施例１と同様に、四端子法によって磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒを測定した。その結果、（Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2２０Ａ／Ａｕ１０Ａ）16ではΔＲ／Ｒが１３．４％であり、（Ｎｉ２０Ａ／Ｃｕ１０Ａ）16では８．２％であった。この結果から、磁性層を合金化した（Ｎｉ0.8Ｆｅ0.2２０Ａ／Ａｕ１０Ａ）16のほうが磁気抵抗変化率が高いことが確認された。
（参照例１２）
この参照例においては、磁性層をＮｉ0.8Ｆｅ0.2のパ−マロイとし、非磁性層をＣｕとして、イオンビ−ムスパッタ法を用いて積層体を成膜した例について示す。
【００５５】
先ず、チャンバ−内にＭｇＯ（１１０）単結晶基板をセットし、チャンバ−内を５×１０-7Torrまで排気した後、Ａｒガスを１×１０-4Torrになるまで導入し、加速電圧７００Ｖ、ビ−ム電流３０ｍＡの条件にてスパッタリングを実施した。タ−ゲットとしてＮｉ0.8 Ｆｅ0.2 合金及びＣｕを用い、ＭｇＯ（１１０）単結晶基板上に、最初にＮｉ0.8 Ｆｅ0.2 磁性層を１５Ａの厚さで成膜し、次いで、Ｃｕ非磁性層を１０Ａの厚さで成膜し、このペアを１６回積層して積層体を製造した。
【００５６】
この積層体のトルク曲線を図１２に示す。図１２に示すようにトルク曲線が２回対称であることから、膜面内に一軸磁気異方性が付与されていることが確認された。
【００５７】
図１３に磁性層における磁化容易軸方向の磁気抵抗効果を示す。この図から明らかなように、飽和磁界ＨS が１．２ｋＯｅと小さいことが確認された。また、磁気抵抗変化率が１６．７％と高い値を示した。
【００５８】
同様の積層膜をＳｉＯ2 基板上に同様の条件で成膜した場合には、一軸磁気異方性は得られず、磁気抵抗変化率が５．５％であった。
また、図１３に示すように抵抗変化が１．０ｋＯｅ程度から始まり、２００Ｏｅの小さな磁界変化で急速に飽和に達しており、その傾きが非常に急峻であることが確認された。従って、この領域を使用すれば非常に高感度の磁界センサを実現することが可能となる。
【００５９】
【発明の効果】
この発明によれば、大きな磁気抵抗変化率を有し、超高真空を用いない通常の薄膜形成装置で成膜しても十分に実用化することができる磁気抵抗効果素子を用いた磁気抵抗効果型ヘッドが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の一態様に係る磁気抵抗効果素子を示す断面図。
【図２】  非磁性層の厚さと磁気抵抗変化率との関係を示す図。
【図３】  非磁性層の厚さと飽和磁界との関係を示す図。
【図４】  実施例１における磁気抵抗変化率を示す図。
【図５】  実施例２における磁気抵抗変化率を示す図。
【図６】  実施例３における磁気抵抗変化率を示す図。
【図７】  参照例４における磁気抵抗変化率を示す図。
【図８】  実施例５における磁気抵抗変化率を示す図。
【図９】  参照例６における磁気抵抗変化率を示す図。
【図１０】  比較例１における磁気抵抗変化率を示す図。
【図１１】  比較例２における磁気抵抗変化率を示す図。
【図１２】  参照例１２におけるトルク曲線図。
【図１３】  参照例１２における磁気抵抗効果を示す図。
【符号の説明】
１……基板、２……非磁性層、３……磁性層。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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