DE19708069A1 - Magnetowiderstandstransducer, Verfahren zur Bildung eines Magnetfilms und magnetisches Aufzeichnungs-/Wiedergabelaufwerk - Google Patents
Magnetowiderstandstransducer, Verfahren zur Bildung eines Magnetfilms und magnetisches Aufzeichnungs-/WiedergabelaufwerkInfo
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Description
Diese Erfindung betrifft einen Magnetowiderstandstrans
ducer, ein Verfahren zur Bildung eines Magnetfilms und ein
magnetisches Aufzeichnungs-/Wiedergabelaufwerk und insbeson
dere einen Magnetowiderstandstransducer zum Umwandeln einer
Veränderung in dem Signalmagnetfeld von einem magnetischen
Aufzeichnungsmedium in eine Veränderung des spezifischen
elektrischen Widerstands, wie etwa durch Spinvalve-Magneto
widerstand, ein Verfahren zur Bildung eines magnetischen
Films und ein magnetisches Aufzeichnungslaufwerk.
In der jüngeren Vergangenheit hat der Dünnfilmmagnet
kopf, der mit der Entwicklung von Magnetplattenvorrichtungen
zu höherer Aufzeichnungsdichte und Miniaturisierung Schritt
halten kann, Interesse erweckt und es besteht Bedarf, eine
verbesserte Leistungsfähigkeit zu schaffen. Auf dem Gebiet
von Wiedergabeköpfen des Magnetowiderstandstyps (MR-Köpfe)
werden nun Hochleistungs-MR-Elemente entwickelt. Die mit ei
nem Giant-Magnetowiderstandsfilm versehenen Elemente, die in
der Lage sind, eine hohe Ausgangsleistung abzugeben, ohne von
der Bewegungsgeschwindigkeit des magnetischen Aufzeichnungs
mediums abhängig zu sein, haben besondere Aufmerksamkeit ge
funden. Unter anderen Elementen dieser Klasse ist insbesonde
re der Spinvalve-Magnetowiderstandsfilm bekannt, da er rela
tiv einfach gebildet werden kann. Darüber hinaus wurde diesem
Film besondere Aufmerksamkeit zuteil, da die mit dem Film
versehenen MR-Elemente eine große Veränderung des elektri
schen Widerstands in einem schwachen Magnetfeld im Vergleich
mit anderen MR-Elementen aufweisen.
Magnetowiderstandstransducer, die den Spinvalve-Magne
towiderstand verwenden, wurden beispielsweise in der USP
5,206,590 und der JP-A-06-60,336 aufgezeigt.
Fig. 1A ist eine perspektivische Ansicht, die einen
Spinvalve-Magnetowiderstandstransducer nach dem herkömmlichen
Prinzip darstellt, und Fig. 1B ist eine Schnittansicht durch
Fig. 1A entlang der Linie I-I.
Wie in Fig. 1A und Fig. 1B gezeigt, sind eine aus Tan
tal (Ta) gebildete Basisschicht 2, eine aus einem NiFe-Film
3b und einem Co₉₀Fe₁₀-Film 3a bestehende freie Magnetschicht
3, eine aus einem Cu-Film gebildete nichtmagnetische Metall
schicht 4, eine Co₉₀Fe₁₀-Schicht (Pinning-Magnetschicht) 5,
eine antiferromagnetische Schicht 6, und eine Abdeckschicht 7
aufeinanderfolgend auf einem AlTiC-Substrat 1 übereinanderge
schichtet.
Die Teilschichten von der Basisschicht 2 bis zu der Ab
deckschicht 7 sind in länglicher Form mit Mustern versehen.
Auf der Abdeckschicht 7, die die oberste Schicht bildet, sind
Anschlußelektroden 8a und 8b in den einander über eine Ab
tastfläche (SA) gegenüberliegenden Anschlußteilen gebildet.
Die Veränderung des Magnetowiderstands in der Abtastfläche
(SA) wird als eine Spannungsveränderung gemessen.
Die Pinning-Magnetschicht 5 erzeugt durch Austauschkopp
lung mit der antiferromagnetischen Schicht 6 ein Aus
tauschkopplungsmagnetfeld Hua in Richtung der X-Achse. Die
Magnetisierung der Pinning-Magnetschicht 5 ist folglich in
der Richtung der X-Achse fixiert und diese Magnetisierung
wird bedingt durch ein Signalmagnetfeld Hsig nicht verändert.
Die freie Magnetschicht 3 wird in Richtung der Y-Achse in Ab
wesenheit eines Signalmagnetfeldes magnetisiert und diese Ma
gnetisierung wird ohne weiteres durch ein Signalmagnetfeld
verändert. Der Magnetowiderstand wird proportional zu dem Co
sinus des Winkels e, der durch die Richtung der Magnetisie
rung der freien Magnetschicht 3 und die Richtung der Magneti
sierung der Pinning-Magnetschicht 5 (cos e) gebildet wird,
verändert.
Die freie Magnetschicht 3 ist ein Zweischichtfilm, der
aus einem NiFe-Film 3b und einem Co₉₀Fe₁₀-Film 3a besteht. Sie
ergibt daher eine mehr als zweimal so hohe Magnetowider
standsausgangsleistung als wenn die freie Magnetschicht 3 nur
aus dem NiFe-Film 3a gebildet ist.
Wenn ein Magnetkopf mit dem vorstehend beschriebenen
MR-Element gebildet wird, muß jedoch ein Resistfilm als ein Zwi
schenschichtisolierfilm durch Wärmebehandlung gehärtet wer
den, die bei einer Temperatur im Bereich von 230 bis 300°
auszuführen ist. In diesem Fall wird durch diese Wärmebehand
lung die Änderungsrate des spezifischen elektrischen Wider
stands Δρ wie in Fig. 8 gezeigt abgesenkt. Es wird angenom
men, daß diese Verschlechterung der Änderungsrate des spezi
fischen elektrischen Widerstands, Δρ, insbesondere durch den
Einschluß von Cu in den NiFe-Film 3a der freien Magnetschicht
3 induziert wird.
Dieses Phänomen stellt das Problem dar, daß eine Vermin
derung der Wiedergabeausgangsleistung des Magnetkopfes auf
tritt.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Magnetowider
standstransducer mit verbesserter Wärmebeständigkeit, ein
Verfahren zur Bildung eines Magnetfilms und ein magnetisches
Aufzeichnungs-/Wiedergabelaufwerk zu schaffen.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben eine Un
tersuchung zur Feststellung der Ursache für die Verschlechte
rung der Änderungsrate Δρ des spezifischen elektrischen Wi
derstands des herkömmlichen Spinvalve-Elementfilms, der in
Fig. 1A und 1B dargestellt ist, als Folge einer Wärmebehand
lung durchgeführt.
Eine Probe, die durch Übereinanderschichten eines Ta-Films
mit 5 nm Dicke, eines Co₉₀Fe₁₀-Films mit 20 nm Dicke und
eines Ta-Films mit 5 nm Dicke auf einem AlTiC-Substrat erhal
ten wurde, wurde eine Wärmebehandlung unterzogen.
Fig. 10 zeigt die Ergebnisse einer Untersuchung, die
hinsichtlich der Beziehung zwischen der Temperatur der Wärme
behandlung und der d-Beabstandung des Co₉₀Fe₁₀-Legierungsfilms
durchgeführt wurde. Die Resultate geben an, daß die
d-Beabstandung in Übereinstimmung mit dem Ansteigen der Tempe
ratur der Wärmebehandlung abnahm.
Fig. 9 zeigt die Ergebnisse einer Untersuchung des Auf
baus des Co₉₀Fe₁₀-Legierungsfilms durch Röntgendiffraktion.
Dieses Diagramm zeigt, daß der Spitzenwert der flächenzen
trierten kubischen Gitterstruktur (fcc) des Films von der Po
sition, die unmittelbar nach der Bildung des Films angenommen
wurde, in Richtung der Erhöhung von 2θ proportional zur Erhö
hung der Temperatur der Wärmebehandlung anstieg und, obgleich
nicht perfekt, zu einer hexagonalen dicht gepackten Gitter
struktur (hcp) hin verschoben wurde.
Der vorstehend beschriebene Versuch unterstützt den
Schluß, daß eine Magnetlegierung, die eine kleinere d-Beab
standung als die d-Beabstandung der Co₉₀Fe₁₀-Legierung hat,
von unmittelbar nach der Bildung des Films an eine verbesser
te Sperreigenschaft gegen Cu zeigt und eine verbesserte Wär
mebeständigkeit aufweist. Es wurde ferner festgestellt, daß
die Magnetlegierung neben der Erfüllung weiterer Bedingungen
eine flächenzentrierte kubische Gitterstruktur (fcc) aufwei
sen muß.
So werden eine Basisschicht (Ta oder dergleichen), eine
weichmagnetische Schicht (NiFe-Film oder dergleichen) und ei
ne nichtmagnetische Schicht (Cu-Film oder dergleichen) auf
einem AlTiC-Substrat übereinandergeschichtet und ein
(Co₉₀Fe₁₀)100-xZx-Legierungsfilm wird in dem Bemühen, eine
fcc-Gitterstruktur zu erhalten, des weiteren daraufgeschichtet.
Es ist besonders vorteilhaft, diese Schichtungsreihenfolge
der Schichten für den (Co₉₀Fe₁₀)100-xZx-Legierungsfilm auf der
Seite der freien Magnetschicht zu verwenden, deren Magneti
sierung durch ein Signalmagnetfeld verändert wird. Auch wurde
festgestellt, daß die (Co₉₀Fe₁₀)100-x-Zx-Legierung (worin Z für
ein Bor- oder Kohlenstoffatom steht) als die Magnetlegierung
gut geeignet ist, die der Bedingung der vorstehend gegebenen
Beschreibung entspricht.
Fig. 7 zeigt ein Veränderungsmuster der d-Beabstandung
der (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Legierung relativ zu dem Borgehalt (Atoman
teil) und Fig. 6 zeigt die Resultate einer Untersuchung, die
an dem Veränderungsmuster der Struktur relativ zum Borgehalt
unter Zuhilfenahme von Röntgendiffraktion ausgeführt wurde.
Die Resultate geben an, daß die Zugabe von Bor die
d-Beabstandung verringert und das Erhalten der fcc-Gitter
struktur sicherstellt.
Diese Legierung ist hinsichtlich der Wärmebeständigkeit
durch eine in Fig. 3A gezeigte Wärmebehandlung verbessert.
Die Wärmebeständigkeit des (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Legierungsfilms ist
von der Dicke (t) des Films abhängig. Die Wärmebeständigkeit
ist von derjenigen des herkömmlichen Films nicht nennenswert
verschieden, wenn die Dicke (t) auf 2 nm abnimmt. Es wird an
genommen, daß dieser Film keine zufriedenstellende Sperr
eigenschaft gegen Cu mehr zeigt, wenn er eine unzureichend
geringe Dicke hat. Wenn der (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Legierungsfilm
überhaupt verwendet wird, muß er daher eine Dicke von nicht
weniger als 2 nm haben, vorzugsweise nicht weniger als 3 nm,
bei einer Bearbeitungstemperatur von nicht mehr als 300°C.
Um die Wärmebeständigkeit weiter zu verbessern, ist es
geeignet, eine Legierungsschicht des Kobalt-Eisentyps nicht
nur an der Grenzseite der freien Magnetschicht 13 vorzusehen,
die an die nichtmagnetische Schicht 14 angrenzt, sondern auch
an der Grenzseite zu der Pinning-Magnetschicht 15. Die Bil
dung der Pinning-Magnetschicht 15 selbst mit einer Legie
rungsschicht des Kobalt-Eisentyps oder der Fall der Bildung
der Pinning-Magnetschicht 15 mit einem Zweischichtfilm, der
aus einer Legierungsschicht des Kobalt-Eisentyps und einem
NiFe-Film besteht, ist vorstellbar.
Es wurde experimentell bestätigt, daß dann, wenn eine
Legierungsschicht des Kobalt-Eisentyps angrenzend an die
nichtmagnetische Metallschicht 14 vorgesehen wurde, ein Un
terschied hinsichtlich der Struktur der Schichtung eine Ver
änderung der Wärmebeständigkeit verursachte, wie in Fig. 5A
und Fig. 5B gezeigt. Diese Tatsache verdient eine ausführli
che Betrachtung. Besonders wenn die Dicke der Legierungs
schicht des Kobalt-Eisentyps der Pinning-Magnetschicht 15 bis
in die Nähe von beispielsweise 3 nm abnahm, war die Wärmebe
ständigkeit hoch, wenn die Pinning-Magnetschicht 15 aus einem
Zweischichtfilm, bestehend aus einer Legierungsschicht des
Kobalt-Eisentyps und einem NiFe-Film, gebildet wurde, im Ver
gleich zu dem Pinning-Magnetfilm 15, der nur aus einer Legie
rungsschicht des Kobalt-Eisentyps gebildet wurde.
Die Anwendung dieser Legierungsschicht für einen Spinvalve-Film
oder einen Film mit künstlichem Gitter erlaubt die
Herstellung eines Magnetowiderstandstransducers oder eines
magnetischen Aufzeichnungs-/Wiedergabelaufwerks, das eine ho
he Wärmebeständigkeit aufweist.
Des weiteren wurde in der JP-A-08-203035 aufgezeigt, daß
der CoFeB-Film als die Magnetschicht der Spinvalve-Schicht
verwendet wird. Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich
jedoch von der vorstehend genannten Offenbarung in zwei Punk
ten, nämlich daß der aufgezeigte CoFeB-Film aus einem
amorphen Film hergestellt ist, der nicht kristallinisiert
ist, und der Boratomanteil des CoFeB-Films in der Offenba
rung im Bereich von 10 bis 25% liegt.
Fig. 1A ist eine perspektivische Ansicht, die einen Ma
gnetowiderstandstransducer nach dem herkömmlichen Prinzip
darstellt. Fig. 1B ist eine Schnittansicht durch Fig. 1A
entlang der Linie I-I.
Fig. 2A ist eine perspektivische Ansicht, die einen Ma
gnetowiderstandstrancducer gemäß der ersten Ausführungsform
dieser Erfindung darstellt. Fig. 2B ist eine Schnittansicht
durch Fig. 2A entlang der Linie II-II. Fig. 2C ist eine
Schnittansicht, die einen weiteren Magnetowiderstandstransdu
cer gemäß der ersten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt.
Fig. 3A ist ein Charakteristikdiagramm, das das Verän
derungsmuster des spezifischen elektrischen Widerstands des
Magnetowiderstandstransducers gemäß einer Ausführungsform
dieser Erfindung in Bezug zur Temperatur der Wärmebehandlung
darstellt. Fig. 3B ist ein Charakteristikdiagramm, das das
Veränderungsmuster des spezifischen elektrischen Widerstand
des Magnetowiderstandstransducers gemäß einer Ausführungsform
dieser Erfindung bezüglich der Anzahl der Wärmebehandlungen
darstellt. Fig. 3C ist ein Charakteristikdiagramm, das das
Veränderungsmuster des spezifischen elektrischen Widerstands
eines weiteren Magnetowiderstandstransducers gemäß einer Aus
führungsform dieser Erfindung bezüglich der Temperatur der
Wärmebehandlungen darstellt.
Fig. 4 ist ein Charakteristikdiagramm, das das Verände
rungsmuster des spezifischen elektrischen Widerstands des Ma
gnetowiderstandstransducers bezüglich der Temperatur der
Wärmebehandlung zeigt, dessen Dicke des (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Legierungsfilms
vermindert wurde.
Fig. 5A ist ein vergleichendes Charakteristikdiagramm,
das das Veränderungsmuster des spezifischen elektrischen Wi
derstands des Magnetowiderstandstransducers gemäß einer wei
teren Schichtungsstruktur gemäß einer Ausführungsform dieser
Erfindung bezüglich der Temperatur der Wärmebehandlung zeigt.
Fig. 5B ist ein Charakteristikdiagramm, das das Verände
rungsmuster des spezifischen elektrischen Widerstands des Ma
gnetowiderstandstransducers mit derselben Schichtungsstruktur
wie in Fig. 5A bezüglich der Temperatur der Wärmebehandlung,
dessen Dicke des (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Legierungsfilms vermindert
war, zeigt.
Fig. 6 ist ein Diagramm, das die Brechungsspitzeninten
sität des Einfallswinkels der Röntgenstrahlen auf den in dem
Magnetowiderstandstransducer gemäß einer Ausführungsform die
ser Erfindung verwendeten (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Legierungsfilm bezüg
lich des doppelten Winkels 2θ zeigt.
Fig. 7 ist ein Diagramm, das das Veränderungsmuster der
d-Beabstandung des in dem Magnetowiderstandstransducer gemäß
einer Ausführungsform dieser Erfindung verwendeten
(Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Legierungsfilms bezüglich des Borgehalts (B)
zeigt.
Fig. 8 ist ein Charakteristikdiagramm, das das Verände
rungsmuster des spezifischen elektrischen Widerstands des Ma
gnetowiderstandstransducers bezüglich der Temperatur der Wär
mebehandlung gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt.
Fig. 9 ist ein Diagramm, das die Brechungsspitzeninten
sität des Einfallswinkels der Röntgenstrahlen auf den in dem
Magnetowiderstandstransducer gemäß einem Vergleichsbeispiel
verwendeten (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Legierungsfilm zeigt.
Fig. 10 ist ein Diagramm, das das Veränderungsmuster
der d-Beabstandung des in dem Magnetowiderstandstransducer
gemäß dem Vergleichsbeispiel verwendeten (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-
Legierungsfilms bezüglich der Temperatur der Wärmebehandlung
zeigt.
Fig. 11A ist eine Schnittansicht, die einen Spinvalve-Magnetowiderstandstransducer
gemäß der zweiten Ausführungs
form dieser Erfindung zeigt. Fig. 11B ist eine Schnittan
sicht, die einen Magnetowiderstandstransducer gemäß der drit
ten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt. Fig. 11C und 11D
sind Schnittansichten, die weitere Spinvalve-Magne
towiderstandstransducer gemäß der zweiten und der dritten
Ausführungsform dieser Erfindung zeigen.
Fig. 12A ist eine Schnittansicht, die einen Spinvalve-Magnetowiderstandstransducer
gemäß der vierten Ausführungs
form dieser Erfindung zeigt. Fig. 12B ist eine Schnittan
sicht, die einen Spinvalve-Magnetowiderstandstransducer gemäß
der fünften Ausführungsform dieser Erfindung zeigt.
Fig. 13A ist eine Schnittansicht, die einen Magnetowi
derstandstransducer mit künstlichem Gitter gemäß der sechsten
Ausführungsform dieser Erfindung zeigt. Fig. 13B und 13C
sind Teilschnittansichten.
Fig. 14A ist eine Schnittansicht, die einen Magnetowi
derstandstransducer mit künstlichem Gitter gemäß der siebten
Ausführungsform dieser Erfindung zeigt. Fig. 14B ist eine
Schnittansicht, die einen Magnetowiderstandstransducer mit
künstlichem Gitter gemäß der achten Ausführungsform dieser
Erfindung zeigt.
Fig. 15A ist eine perspektivische Ansicht, die den we
sentlichen Teil des SVMR-Kopfes gemäß der neunten Ausfüh
rungsform dieser Erfindung zeigt. Fig. 15B ist eine perspek
tivische Ansicht, die eine Beziehung zwischen der Richtung
der Magnetisierung der freien Magnetschicht und derjenigen
der Pinning-Magnetschicht in Fig. 15A zeigt.
Fig. 16 ist ein Charakteristikdiagramm, das die Bezie
hung zwischen dem AMR-Verhältnis und der Dicke der CoFeB-
Schicht zeigt, die in dem SVMR-Kopf gemäß der neunten Ausfüh
rungsform dieser Erfindung verwendet wird.
Fig. 17 ist ein Charakteristikdiagramm, das das Verän
derungsmuster des spezifischen elektrischen Widerstands des
SVMR-Kopfes gemäß der neunten Ausführungsform dieser Erfin
dung zeigt.
Fig. 18 ist ein Charakteristikdiagramm, das eine Abhän
gigkeit des wiedergegebenen Ausgangssignals von der Wiederga
beposition auf dem magnetischen Aufzeichnungsmedium in dem
SVMR-Kopf gemäß der neunten Ausführungsform dieser Erfindung
zeigt.
Fig. 19A ist eine perspektivische Ansicht, die den we
sentlichen Teil eines weiteren SVMR-Kopfes gemäß der neunten
Ausführungsform dieser Erfindung zeigt. Fig. 19B ist eine
perspektivische Ansicht, die eine Beziehung zwischen der
Richtung der Magnetisierung der freien Magnetschicht und der
jenigen der Pinning-Magnetschicht in Fig. 19A zeigt.
Fig. 20 ist ein Charakteristikdiagramm, das das Verän
derungsmuster des elektrischen Widerstands bezüglich des ex
tern angelegten Magnetfelds in dem SVMR-Kopf gemäß der neun
ten Ausführungsform dieser Erfindung zeigt.
Fig. 21 ist ein Charakteristikdiagramm, das eine Abhän
gigkeit des wiedergegebenen Ausgangssignals von der Wiederga
beposition auf dem Magnetaufzeichnungsmedium bei einem weite
ren SVMR-Kopf gemäß der neunten Ausführungsform dieser Erfin
dung zeigt.
Fig. 22 ist eine Draufsicht, die ein magnetisches Aufzeichnungs-/Wiedergabelaufwerk
gemäß der zehnten Ausführungs
form dieser Erfindung zeigt.
Fig. 23A ist eine Schnittansicht, die den MR-Kopf des
im Spalt vorgesehenen Typs in dem magnetischen Aufzeichnungs-/Wiedergabelaufwerk
gemäß der zehnten Ausführungsform dieser
Erfindung zeigt. Fig. 23B ist eine Schnittansicht, die den
MR-Kopf des gemeinsamen Nutzungstyps in dem magnetischen
Aufzeichnungs-/Wiedergabelaufwerk gemäß der zehnten Ausführungs
form der Erfindung zeigt. Fig. 23C ist eine Schnittansicht,
die den MR-Kopf des Jochtyps in dem magnetischen Aufzeichnungs-/Wiedergabelaufwerk
gemäß der zehnten Ausführungsform
dieser Erfindung zeigt.
Nachfolgend werden die Ausführungsformen dieser Erfin
dung unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beschrie
ben.
(1) Untersuchung der Struktur und der Wärmebeständigkeit
des (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Legierungsfilms gemäß der Ausführungsform
dieser Erfindung.
Die Resultate einer Untersuchung, die hinsichtlich der
Struktur und der Wärmebeständigkeit eines (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Legierungsfilms
(worin x für einen Atomanteil steht), der ei
nen vorbestimmten Borgehalt (B) hat, werden nachfolgend be
schrieben. Ein Vergleichsbeispiel wurde ebenfalls hinsicht
lich der vorstehend genannten Punkte untersucht. Die Resulta
te sind nachfolgend dargelegt.
(A) Eine Probe der in Fig. 2A und in Fig. 2B gezeigten
Schichtungsstruktur wurde für die Untersuchung der Wärmebe
ständigkeit verwendet. Die Probe hatte eine aus einem Ta-Film
gebildete Basisschicht 12 mit 5 nm Dicke, eine aus einem Ni-
Fe-Film 13b mit 3,5 nm Dicke und einem (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Legierungsfilm
13a mit der Dicke t bestehende freie Magnet
schicht 13, eine aus einem Cu-Film gebildete nichtmagnetische
Metallschicht 14 mit 3,2 nm Dicke, eine Pinning-Magnetschicht
15, eine aus einem FeMn-Film gebildete antiferromagnetische
Schicht 16 mit 10 nm Dicke und eine aus einem Ta-Film mit 10
nm Dicke gebildete Abdeckschicht 17, die der Reihe nach in
vorstehend genannter Reihenfolge auf einem AlTiC-Substrat 11
übereinandergeschichtet wurden. In dem durch die Formel dar
gestellten Magnetmaterial des Kobalt-Eisentyps (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx
ist der Atomanteil von Kobalt (Co) auf 90 at-% eingestellt
und der Atomanteil von Eisen (Fe) auf 10 at-%. In diesem Fall
nimmt das durch die Formel (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx dargestellte Magnet
material des Kobalt-Eisentyps die besten weichmagnetischen
Eigenschaften an. Diese Atomanteile unterliegen bei der tat
sächlichen Bildung des Filmes unvermeidlichen Schwankungen.
Um eine ausreichend hohe Änderungsrate Δρ zu erzielen, ist es
jedoch angemessen, daß der Atomanteil von Co in den Bereich
von 85 bis 95 at-% fällt und der Atomanteil von Fe in den Be
reich von 15 bis 5 at-%.
Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau wurde ein
(Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film mit 4 µm Dicke für die Pinning-Magnet
schicht 15 verwendet. (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Filme für die freie Ma
gnetschicht 13 und die Pinning-Magnetschicht 15 wurden mit
zwei Atomanteilen (2 at-% und 9 at-%) Bor (B) gebildet.
Als ein Vergleichsbeispiel wurde ein Magnetfilm mit der
in Fig. 1A und Fig. 1B gezeigten Schichtungsstruktur unter
Verwendung einer freien Magnetschicht 13, die aus einem Zwei
schichtfilm, bestehend aus einem NiFe-Film und einem Co₉₀Fe₁₀-Film,
gebildet ist, und einer Pinning-Magnetschicht 15, die
aus einem Co₉₀Fe₁₀-Film gebildet ist, verwendet. Die anderen
Teilschichten der Struktur und ihre Stärken sind mit denjeni
gen der in Fig. 2A und 2B gezeigten Struktur identisch.
Fig. 3A ist ein Charakteristikdiagramm, das das Verän
derungsmuster der Änderungsrate Δρ des spezifischen elektri
schen Widerstands bezüglich der Temperatur der Wärmebehand
lung zeigt. Fig. 4 ist ein Charakteristikdiagramm, das das
Veränderungsmuster der Änderungsrate Δρ des spezifischen
elektrischen Widerstands in dem (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film mit der
Dicke t, die auf 1 nm verringert ist, bezüglich der Tempera
tur der Wärmebehandlung zeigt. In beiden Diagrammen stellt
die vertikale Achse die Änderungsrate Δρ (µΩcm) des spezifi
schen elektrischen Widerstands, ausgedrückt auf einer linea
ren Skala, und die horizontale Achse die Temperatur (°C) der
Wärmebehandlung, ausgedrückt auf einer linearen Skala dar.
Die vertikale Achse stellt die Änderungsrate Δρ (µΩcm) des
spezifischen elektrischen Widerstands, ausgedrückt auf der
linearen Skala, und die horizontale Achse die Anzahl (Wieder
holungen) der Wärmebehandlung, ausgedrückt auf der linearen
Skala, dar.
Die Wärmebehandlung wurde bei jeder der vorbestimmten
Temperaturen in einem Vakuum unter Anlegung eines Magnetfel
des von 2500 Oe über drei Stunden ausgeführt.
Aus den Resultaten der Untersuchung ist zu erkennen, daß
dann, wenn die Dicke t des (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Films 4 nm betrug,
der Co₉₀Fe₁₀-Film gemäß dieser Erfindung, der B enthält, eine
kleine Veränderung der Änderungsrate Δρ des spezifischen
elektrischen Widerstands zeigte, wie in Fig. 3A dargestellt,
im Vergleich zu derjenigen des Co₉₀Fe₁₀-Films, der kein B ent
hält, wie in Fig. 8 gezeigt. Der 2% B enthaltende Film zeig
te keine Verschlechterung der Änderungsrate Δρ des spezifi
schen elektrischen Widerstands bei Temperaturen bis zu 250°C.
Der 9% B enthaltende Film zeigte eine Erhöhung der Ände
rungsrate Δρ des spezifischen elektrischen Widerstands bei
Temperaturen bis zu 250°C und zeigte keine Verminderung die
ses Wertes gegenüber dem unmittelbar nach der Bildung des
Films vorliegenden Wert bei höheren Temperaturen bis zu 300°C.
Wenn die bei einer Temperatur bis 230°C über drei Stunden
ausgeführte Wärmebehandlung bis zu dreimal wiederholt wurde,
zeigte die Änderungsrate Δρ keine Veränderung, wie aus Fig.
3B zu erkennen ist.
Die Wärmebeständigkeit war von der Dicke (t) des
(Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Films abhängig. Die Wärmebehandlung hatte keine
Auswirkung auf den Film, wenn die Dicke (t) des Films 2 nm
betrug, wie in Fig. 4 gezeigt. Der (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film muß
somit eine Dicke von nicht weniger als 4 nm haben. Diese Tat
sache zeigt, daß die Sperreigenschaft des (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Films
gegen Cu von der Dicke (t) des Films abhängig war.
Zur weiteren Verbesserung der Wärmebeständigkeit ist die
Bildung einer Legierungsschicht des Kobalt-Eisentyps nicht
nur an der Grenzseite der freien Magnetschicht 13, die an die
nichtmagnetische Metallschicht 14 angrenzt, sondern auch an
der an die Pinning-Magnetschicht 15 angrenzenden Seite geeig
net. Die Bildung der Pinning-Magnetschicht 15 selbst mit ei
ner Legierungsschicht des Kobalt-Eisentyps oder die Bildung
der Pinning-Magnetschicht 15 mit einem Zweischichtfilm, be
stehend aus einer Legierungsschicht des Kobalt-Eisentyps und
einem NiFe-Film, ist vorstellbar.
Es wurde experimentell bestätigt, daß die Wärmebestän
digkeit durch einen Unterschied hinsichtlich der Schichtungs
struktur variiert wurde, wie in Fig. 5A und 5B dargestellt,
auch wenn eine Legierungsschicht des Kobalt-Eisentyps auf der
an die nichtmagnetische Schicht 14 angrenzenden Seite gebil
det wurde. Diese Tatsache verdient angemessene Aufmerksam
keit. Genauer ausgedrückt war dann, wenn die Dicke der Legie
rungsschicht des Kobalt-Eisentyps der Pinning-Magnetschicht
bis in die Nähe von beispielsweise 3 nm verringert wurde,
die Wärmebeständigkeit höher, wenn die Schicht aus einem
Zweischichtfilm, bestehend aus einer Legierungsschicht des
Kobalt-Eisentyps und einem NiFe-Film, gebildet wurde, als
wenn der Film allein aus einer Legierungsschicht des Kobalt-Eisentyps
gebildet wurde. Die Resultate dieser Untersuchung
werden nachfolgend beschrieben.
Fig. 5A ist ein Charakteristikdiagramm, das das Verän
derungsmuster der Änderungsrate Δρ des spezifischen elektri
schen Widerstands eines Spinvalve-Films, der eine unter
schiedliche Schichtungsstruktur der Pinning-Magnetschicht 15
hat, bezüglich der Temperatur der Wärmebehandlung zeigt. Der
Fall der Bildung der Pinning-Magnetschicht 15 mit einem
(Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film alleine (durch einen leeren Kreis darge
stellt) und der Fall der Bildung der Pinning-Magnetschicht 15
durch einen Zweischichtfilm, bestehend aus einem (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film
und einem NiFe-Film mit 1 nm Dicke (durch einen ge
füllten Kreis dargestellt) wurden verglichen. In beiden Fäl
len wurde die Dicke t des (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Films auf der Seite
der freien Magnetschicht 13 auf 4 nm eingestellt und diejeni
ge des (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Films auf der Pinning-Magnetschicht 15
auf 3 nm. Die zu dem (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film hinzugefügte Menge
von B (Atomanteil) war in beiden Fällen unveränderlich auf 8
at-% eingestellt.
Untersuchungshalber wurde die Temperatur der Wärmebe
handlung im Bereich von 200°C bis 300°C verändert. Für jede
der Temperaturbedingungen war die Dauer der Wärmebehandlung
auf drei Stunden festgelegt.
Aus den Testergebnissen ist zu erkennen, daß im Fall der
Pinning-Magnetschicht 15, die aus einem Zweischichtfilm, be
stehend aus einem (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film und einem NiFe-Film mit
1 nm Dicke gebildet wurde (gefüllter Kreis), die Änderungsra
te Δρ innerhalb des für den Test verwendeten Temperaturberei
ches nicht unter den Ausgangswert (etwa 1,9 µΩcm) fiel. Im
Fall der aus einem (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film allein gebildeten Pin
ning-Magnetschicht 15 (leerer Kreis) begann die Änderungsrate
Δρ bei einer Temperatur von 230°C zu fallen, wurde in der
Nähe von 250°C kleiner als der Ausgangswert und erreichte
schließlich 0,6 µΩcm, wenn die Temperatur 300°C betrug.
Fig. 5B zeigt die Resultate desselben Tests wie in
Fig. 5A, die erhalten wurden, wenn die Dicke t des (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Films
in der freien Magnetschicht 13 auf 3 nm verringert
wurde. Die Resultate desselben Tests wie in Fig. 5A gezeigt
sind nachfolgend beschrieben. Die Resultate entsprechen im
wesentlichen denjenigen von Fig. 5A.
Der Grund für den Unterschied zwischen dem Fall der Bil
dung der Pinning-Magnetschicht 15 alleine mit einer Legierung
des Kobalt-Eisentyps und dem Fall der Bildung der Pinning-Magnetschicht
15 mit einem Zweischichtfilm, bestehend aus ei
ner Legierungsschicht des Kobalt-Eisentyps und einem NiFe-Film,
bleibt noch zu erforschen.
(B) Die folgenden vier Proben (a) bis (d) wurden für die
Untersuchung der Wärmebeständigkeit hergestellt. Die Proben
(a) und (c) verwendeten die in Fig. 11D dargestellte Schich
tungsstruktur und die Proben (b) und (d) verwendeten die in
Fig. 11C dargestellte Schichtungsstruktur. Die Schichtungs
strukturen auf der freien Magnetschicht 13 waren beide mit
der Schichtungsstruktur von Fig. 11A identisch.
In den vier Proben (a) bis (d) wurde gleichermaßen ein
Aluminiumoxidfilm 12a auf einem AlTiC-Substrat 11 gebildet
und eine aus einem NiO-Film mit 50 nm Dicke gebildete anti
ferromagnetische Schicht 16a, die Pinning-Magnetschicht 15,
die aus einem Cu-Film gebildete nichtmagnetische Metall
schicht 14 mit 3,2 nm Dicke, die aus einem Zweischichtfilm,
bestehend aus dem (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film 13a mit 4 nm Dicke und
den NiFe-Film 13b mit 3,5 nm Dicke, gebildete freie Magnet
schicht 13 und die aus einem Ta-Film mit 10 nm Dicke gebilde
te Abdeckschicht wurden der Reihe nach in der dargelegten
Reihenfolge auf den Aluminiumoxidfilm 12a laminiert. In dem
Kobalt und Eisen enthaltenden Magnetmaterial, das durch die
Formeln (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx dargestellt ist, war der Atomanteil von
Kobalt (Co) auf 90 at-% und der Atomanteil von Eisen (Fe) auf
at-% eingestellt. In diesem Fall besaß das durch die For
mel (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx dargestellte, Kobalt und Eisen enthaltende
Magnetmaterial die beste weichmagnetische Eigenschaft. Diese
Atomanteile schwanken unvermeidlicherweise bei der tatsächli
chen Bildung des Films. Um eine ausreichend hohe Änderungsra
te Δρ zu erzielen, ist es jedoch ausreichend, daß der Atoman
teil von Co in den Bereich von 80 bis 95 at-% fällt und der
Atomanteil von Fe in den Bereich von 15 bis 5 at-% fällt.
In den beiden vorstehend genannten Proben (a) und (c)
wurde die Pinning-Magnetschicht 15 aus einem Zweischichtfilm,
bestehend aus einem NiFe-Film 15b mit 2 nm Dicke und einem
(Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film 15a mit 2 nm Dicke, der an die nichtmagne
tische Metallschicht 14 angrenzt, gebildet. Der B-Gehalt wur
de in der Probe (a) auf 5% und in der Probe (c) auf 10% ein
gestellt. In den beiden Proben (b) und (d) wurde die Pinning-Magnetschicht
15 aus einem Einschichtfilm gebildet, der nur
aus einem (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film 15a mit 4 nm Dicke bestand. Der
B-Gehalt wurde in der Probe (b) auf 5% und in der Probe (d)
auf 10% eingestellt.
Fig. 3C ist ein Charakteristikdiagramm, das das Verän
derungsmuster der Änderungsrate Δρ des spezifischen elektri
schen Widerstands bezüglich der Temperatur der Wärmebehand
lung zeigt. Die vertikale Achse stellt die Änderungsrate Δρ
(µΩcm) des spezifischen elektrischen Widerstands auf der li
nearen Skala ausgedrückt dar und die horizontale Achse die
Temperatur der Wärmebehandlung (°C) auf der linearen Skala
ausgedrückt. Ferner wurde die Wärmebehandlung bei jeder der
vorbestimmten Temperaturen in einem Vakuum unter Anlegen ei
nes Magnetfeldes von 2500 Oe über drei Stunden durchgeführt.
Aus den Resultaten der Untersuchung ist zu erkennen, daß
die Proben (a) und (b), die beide einen B-Gehalt von 5% in
dem (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film haben, keine Verschlechterung der Än
derungsrate Δρ bei Temperaturen bis zu 280°C zeigten, wie in
Fig. 3C dargestellt ist. Die Wärmebeständigkeit ist nicht
unterschiedlich, wenn die Pinning-Magnetschicht 15 eine Ein
schichtstruktur hat oder wenn sie eine Zweischichtstruktur
hat.
Im Gegensatz dazu zeigten die Proben (c) und (d), die
beide einen B-Gehalt von 5% in dem (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film haben,
eine Verringerung der Änderungsrate Δρ bei niedrigen Tempera
turen, was darauf hinweist, daß die Proben eine niedrige Wär
mebeständigkeit hatten. Die Wärmebeständigkeit war unter
schiedlich, wenn die Pinning-Magnetschicht 15 eine Ein
schichtstruktur hatte oder wenn sie eine Zweischichtstruktur
hatte. Die Einschichtstruktur zeigte eine Absenkung der Ände
rungsrate Δρ auf 0 bei 200°C, wohingegen die Zweischicht
struktur keine Absenkung der Änderungsrate Δρ bei 200°C
zeigte, sondern eine Absenkung auf 0 bei 230°C.
Fig. 6 stellt die Kristallstruktur eines (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Films
dar, die mittels Röntgendiffraktion bestimmt wurde. Die
vertikale Achse stellt die Diffraktionsspitzenintensität
durch eine beliebige Einheit ausgedrückt dar und die horizon
tale Achse den doppelten Winkel 2θ (°) des Einfallswinkels
der Röntgenstrahlen, auf einer linearen Skala ausgedrückt.
Der auf der horizontalen Achse aufgetragene doppelte Ein
fallswinkel entspricht der Kristallfläche und die auf der
vertikalen Achse aufgetragene Höhe des Diffraktionsspitzen
wertes gibt das Ausmaß an, in welchem die zu einer bestimmten
Kristallfläche parallelen Kristalle in der Legierung vorhan
den sind.
Die in diesem Test verwendete Probe hatte eine Struktur,
die durch Übereinanderschichten eines Si-Films mit 10 nm Dic
ke, eines Ta-Films mit 10 nm Dicke, eines NiFe-Films mit 4,5
nm Dicke, eines Co₉₀Fe₁₀B-Films mit 20 nm Dicke und eines
Ta-Films mit 10 nm Dicke in der genannten Reihenfolge erhalten
wurde.
In Fig. 6 liegt der Diffraktionsspitzenwert dort, wo
der doppelte Einfallswinkel 2r etwa 44,3° betrug. Diese Tat
sache zeigt, daß der Röntgenstrahl in der (111)-Ebene des
Kristalls gebrochen wird. Der kein B enthaltende Legierungs
film zeigte den höchsten Spitzenwert. Die Höhe des Spitzen
wertes nahm proportional zu der Zunahme des B-Gehalts ab. Der
Einfallswinkel, bei dem ein Diffraktionsspitzenwert entsteht,
zeigte keine Veränderung. Obgleich die (111)-Ebene proportio
nal zu der Zunahme des B-Gehalts abnahm, blieb die
fcc-(flächenzentrierte
kubische) Gitterstruktur intakt.
Fig. 7 ist ein Charakteristikdiagramm, das das Verände
rungsmuster der d-Beabstandung in Bezug zu dem B-Gehalt
zeigt. Die vertikale Achse stellt die d-Beabstandung (A) auf
der linearen Skala ausgedrückt dar und die horizontale Achse
den B-Gehalt (Atomanteil) (at-%) auf der linearen Skala aus
gedrückt.
Die in diesem Test verwendete Probe hat eine durch Über
einanderschichten eines Ta-Films mit 10 nm Dicke, eines NiFe-Films
mit 4,5 nm Dicke, eines Co₉₀Fe₁₀B-Films mit 20 nm Dicke
und eines Ta-Films mit 10 nm Dicke aufeinanderfolgend in der
genannten Reihenfolge erhaltene Struktur.
Die Testresultate zeigen, daß die Zugabe von B die
d-Beabstandung von nicht weniger als 2,042 Ä auf nicht mehr als
2,040 Å absenkte.
Aus den Resultaten der Tests hinsichtlich der Kristall
struktur und der Wärmebeständigkeit, wie vorstehend erwähnt,
ist klar zu erkennen, daß die Zugabe von Bor die d-Beabstan
dung des Co₉₀Fe₁₀B-Legierungsfilms mit der fcc-Gitterstruktur
verminderte und daß die Verminderung der d-Beabstandung die
Sperreigenschaft des Films gegen Cu verbesserte und die Wär
mebeständigkeit des Films erhöhte.
Wenn der durch Zugabe von Kohlenstoff (C) zu einem
Co₉₀Fe₁₀B-Film erhaltene Film verwendet wurde, zeigte der in
der Folge erzeugte Legierungsfilm eine hohe Sperreigenschaft
gegen Cu.
Fig. 2A ist eine perspektivische Ansicht eines Magneto
widerstands-(MR-Effekt)-transducers gemäß der ersten Ausfüh
rungsform dieser Erfindung. Fig. 2B ist eine Schnittansicht
entlang der Linie II-II in Fig. 2A.
Die aus einem Ta-Film mit 5 nm Dicke gebildete Basis
schicht 12 wird auf dem AlTiC-Substrat 11 abgeschieden, das
durch Beschichten der Oberfläche eines TiC-Substrats mit ei
nem Aluminiumoxidfilm hergestellt wurde, wie in Fig. 2A dar
gestellt.
Ferner werden auf der Basisschicht 12 die freie Magnet
schicht 13, die aus einem NiFe-Film (erste weichmagnetische
Schicht) 13a mit 3,5 nm Dicke und einem (Co₉₀Fe₁₀)100-xZx-Film
(Legierungsfilm des Kobalt-Eisentyps) 13b mit 4 nm Dicke be
stehenden Zweischichtfilm gebildet ist, die aus einem Cu-Film
gebildete nichtmagnetische Metallschicht 14 mit 3,2 nm Dicke
und die aus einem (Co₉₀Fe₁₀)100-xZx-Film (Legierungsfilm des Ko
balt-Eisentyps) mit 4 nm Dicke gebildete Pinning-Magnetschicht
(zweite weichmagnetische Schicht) 15 aufeinan
derfolgend in der genannten Reihenfolge übereinandergeschich
tet. Auf der Pinning-Magnetschicht 15 werden die aus einem
FeMn-Film mit 10 nm Dicke gebildete antiferromagnetische
Schicht 16 und die aus einem Ta-Film mit 10 nm Dicke gebilde
te Abdeckschicht 17 aufeinanderfolgend in der genannten Rei
henfolge übereinandergeschichtet. Die (Co₉₀Fe₁₀)100-xZx-Filme,
die einzeln die freie Magnetschicht 13 und die Pinning-Magnetschicht
15 bilden, enthalten Bor (B) oder Kohlenstoff
(C), dargestellt durch das Symbol Z, jeweils in einem vorbe
stimmten Verhältnisanteil.
Auf der Abdeckschicht 17 werden Anschlußelektroden 18a
und 18b, die aus einem Au-Film gebildet sind, jeweils auf den
einander über die Abtastfläche (SA) gegenüberliegenden
Anschlußteilen abgeschieden. Ein Abtaststrom wird aus einer
der Anschlußelektroden 18a bzw. 18b in die Abtastfläche (SA)
geleitet und der Abtaststrom wird aus der anderen Anschluß
elektrode 18b bzw. 18a geleitet.
Die Pinning-Magnetschicht 15 kann aus einem Zweischicht
film gebildet sein, der aus einer Legierungsschicht des CoFe-Typs
auf der Seite der nichtmagnetischen Metallschicht 14 und
einer Legierungsschicht des NiFe-Typs besteht.
Eine Legierungsschicht des NiFe-Typs, wie etwa bei
spielsweise ein NiFeCr-Film, ein NiFeNb-Film, ein NiFeRh-Film
oder ein NiFeTa-Film, der anderes Element als NiFe enthält,
kann anstelle des NiFe-Films verwendet werden, der die freie
Magnetschicht 13 oder die Pinning-Magnetschicht 15 bildet.
Diese Legierungen des NiFe-Typs bieten insofern einen Vor
teil, als sie im Vergleich zu NiFe einen äußerst kleinen ani
sotropen Magnetowiderstandseffekt (AMR) haben, ein Rauschen
für den Spinvalve-Magnetowiderstand.
Ferner ist es zulässig, einen NiO-Film, α-Fe₂O₃-Film,
NiMn-Film, PtMn-Film, PdMn-Film, PdPtMn-Film, CrMn-Film oder
IrMn-Film als die antiferromagnetische Schicht 16 zu verwen
den. Wenn der NiO-Film oder der α-Fe₂O₃ -Film verwendet wird,
wird, da der NiO-Film oder der α-Fe₂O₃-Film eine isolierende
Eigenschaft besitzt, dieser nur in der Abtastfläche (SA) ge
bildet und die Abdeckschicht 17 wird nicht auf dem NiO-Film
oder dem α-Fe₂O₃-Film 16a gebildet. Auf diese Weise werden
die Anschlußelektroden 18a und 18b direkt auf der
Pinning-Magnetschicht 15 gebildet.
Nachfolgend wird das Verfahren zur Bildung des vorste
hend genannten Magnetowiderstandstransducers unter Bezug auf
Fig. 2A und Fig. 2B beschrieben.
Zunächst werden auf dem AlTiC-Substrat 11, das eine
(100)-Ebene hat, die Basisschicht 12 aus einem Ta-Film mit 5
nm Dicke, der NiFe-Film (erste weichmagnetische Schicht) 13b
mit 3,5 nm Dicke, der (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film (Legierungsfilm des
Kobalt-Eisentyps) 13a mit 4 nm Dicke, die aus einem Cu-Film
gebildete nichtmagnetische Metallschicht 14 mit 3,2 nm Dicke,
der (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film (zweite weichmagnetische Schicht) 15
mit 4 nm Dicke, der FeMn-Film 16 mit 10 nm Dicke und die aus
einem Ta-Film mit 10 nm Dicke gebildete Abdeckschicht 17
durch eine Sputtertechnik unter Anlegung eines Magnetfelds
von 30 Oe übereinandergeschichtet. Der (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film 13a
und der NiFe-Film 13b dienen gemeinsam als freie Magnet
schicht 13 und der (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film 15 dient als
Pinning-Magnetschicht.
Hier werden die (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Filme 13a und 15 durch Be
sputtern eines Targets gebildet, auf das Co, Fe, und B in ei
nem vorbestimmten Oberflächenverhältnis aufgetragen sind, un
ter Ar-Gas mit einem Druck von 0,3 Pa in einer Kammer mit ei
nem Innendruck nicht höher als 5×10-5 Pa.
Anschließend wird in einer Vakuumkammer der FeMn-Film 16
durch eine Wärmebehandlung mit Antiferromagnetismus ausge
stattet, die in einem Vakuum bei 230°C vier Stunden lang un
ter Anlegung eines Magnetfelds von etwa 2000 Oe ausgeführt
wird. Diese Behandlung läßt ein Vorspannungsmagnetfeld Hua
entstehen.
Anschließend wird der Au-Film abgeschieden und mit Mu
stern versehen, um Anschlußelektroden 18a und 18b, die aus
dem Au-Film hergestellt sind, an den einander gegenüberlie
genden Anschlußteilen auf der Abdeckschicht 17 zu bilden, um
so einen MR-Effekt-Transducer zu vervollständigen.
In dem vorstehend genannten MR-Effekt-Transducer weisen
die (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Filme 13a und 15 eine gute Kristallinität
auf und lassen eine fcc-Gitterstruktur entstehen, da der
(Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film nicht direkt auf das AlTiC-Substrat 11 ab
geschieden wird und die oberen Schichten durch das Medium der
Basisschicht 12, die aus einem Ta-Film gebildet ist, und den
NiFe-Film 13a übereinandergeschichtet werden. Bedingt durch
die Zugabe von B hat der (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film eine kleinere
d-Beabstandung als die d-Beabstandung der Co₉₀Fe₁₀-Legierung.
Die in Fig. 3A und Fig. 3B dargestellten Testresultate
geben an, daß die vorliegende Ausführungsform die (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Filme
13a und 15 hinsichtlich der Sperreigenschaft gegen
Cu verbessert und den MR-Effekt-Transducer mit einer erhöhten
Wärmebeständigkeit ausstattet.
Durch Umkehren der vorstehend genannten Schichtungs
struktur können die aus einem Ta-Film gebildete Basisschicht
12, die aus einem FeMn-Film gebildete antiferromagnetische
Schicht 16, die aus einem (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film gebildete
Pinning-Magnetschicht 15 (vierte weichmagnetische Schicht), die
aus einem Cu-Film gebildete nichtmagnetische Metallschicht
14, der (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film 13a, der NiFe-Film 13b (fünfte
weichmagnetische Schicht) und die Abdeckschicht 17 aufeinan
derfolgend in der genannten Reihenfolge auf dem AlTiC-Sub
strat 11 übereinandergeschichtet werden, wie in Fig. 11A
dargestellt. Anschließend werden Anschlußelektroden 18a und
18b zum Leiten eines Abtaststromes jeweils auf den einander
gegenüberliegenden Anschlußteilen der Abdeckschicht 17 gebil
det.
Da bei der vor stehend genannten Struktur die aus einem
FeMn-Film gebildete antiferromagnetische Schicht 16 direkt
auf die aus einem Ta-Film gebildete Basisschicht 12 geschich
tet ist und solche Schichten, wie etwa ein NiFe-Film, nicht
zwischen diesen auftreten, sind der FeMn-Film 16 und der
(Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film 15 hinsichtlich ihrer Kristallinität zwei
felhaft. Die zweifelhafte Kristallinität stellt jedoch kein
Problem dar, da diese Filme Pinning-Magnetschichten sind. Da
der (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film 13a der freien Magnetschicht 13 auf
dem Cu-Film 14 abgeschieden wird, weist er eine gute Kristi
nallität auf und bildet selbst eine fcc-Gitterstruktur. Op
tional können die (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Filme 13a und 15 hinsichtlich
der Kristallinität verbessert werden und es kann sicherge
stellt werden, daß sie eine fcc-Gitterstruktur mit Sicherheit
annehmen, indem ein NiFe-Film zwischen die aus einem Ta-Film
gebildete Basisschicht 12 und die aus einem FeMn-Film gebil
dete antiferromagnetische Schicht 16 oder zwischen die anti
ferromagnetische Schicht 16 und den (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film 15
zwischengelegt wird.
Aus einer FeMn-Legierung gebildete antiferromagnetische
Schichten 19a und 19b können, wie in Fig. 11B dargestellt,
jeweils in den einander gegenüberliegenden Anschlußteilen des
NiFe-Films 13b der freien Magnetschicht 13 gebildet werden
und zur Änderung der Magnetisierungsrichtung der obersten
Schicht in der Struktur von Fig. 11A dienen. Durch diesen
Aufbau kann die Magnetisierungsrichtung der freien Magnet
schicht 13 in Abwesenheit eines Signalmagnetfeldes gleichför
mig gemacht werden und in die Lage versetzt werden, einen Ma
gnetowiderstand mit guter Linearität anzunehmen. In der
Zeichnung bezeichnet 20 eine isolierende Schutzschicht zum
Abdecken einer Abtastfläche.
In den beiden MR-Transducern aus Fig. 11A und Fig. 11B
weist der (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film eine gute Kristallinität auf und
läßt eine fcc-Gitterstruktur entstehen, da der (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film
nicht direkt auf dem AlTiC-Substrat 11 abgeschieden wird
und die oberen Schichten durch das Medium der aus einem
Ta-Film gebildeten Basisschicht 12 geschichtet werden. Ferner
hat bedingt durch die Zugabe von B der (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film ei
ne kleinere d-Beabstandung als die d-Beabstandung der
Co₉₀Fe₁₀-Legierung.
Diese Ausführungsform verbessert daher die Sperreigen
schaft des (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Films gegen Cu und stattet den
MR-Effekt-Transducer mit einer erhöhten Wärmebeständigkeit aus.
Die vorstehend angeführte zweite und dritte Ausführungs
form stellen den Fall der Verwendung eines FeMn-Films für die
antiferromagnetische Schicht 16 dar. Es ist jedoch zulässig,
einen NiO-Film, α-Fe₂O₃-Film, NiMn-Film, PtMn-Film,
PdMn-Film, PdPtMn-Film, CrMn-Film oder IrMn-Film anstelle dessen
zu verwenden. Im Fall des NiO-Films oder des α-Fe₂O₃-Films
wird jedoch geeigneterweise der NiO-Film oder der α-Fe₂O₃-Film
auf dem AlTiC-Substrat 11 durch das Medium eines Alumi
niumoxidfilms 12a abgeschieden, wie in Fig. 11C gezeigt. An
dernfalls kann der NiO-Film oder der α-Fe₂O₃-Film direkt auf
dem AlTiC-Substrat 11 abgeschieden werden. Die Pinning-Magnetschicht
15 wird vorzugsweise in einer Zweischichtstruk
tur, bestehend aus einem (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film 15a und einem
Ni-Fe-Film 15b gebildet, wie in Fig. 11D dargestellt. In diesem
Fall ist der (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film 15a auf der Seite der nicht
magnetischen Schicht 14 angeordnet.
Die dritte Ausführungsform stellt den Fall der Verwen
dung eines FeMn-Films für die anderen antiferromagnetischen
Schichten 19a und 19b dar. Es ist jedoch zulässig, einen
NiMn-Film, PtMn-Film, PdMn-Film, PdPtMn-Film, CrMn-Film oder
IrMn-Film anstelle dessen zu verwenden.
Fig. 12A ist eine Schnittansicht, die einen
MR-Transducer gemäß der vierten Ausführungsform dieser Erfindung
darstellt.
Die vierte Ausführungsform umfaßt eine Schichtungsstruk
tur 30a, die, wie in Fig. 2B gezeigt, aus dem NiFe-Film 13b,
dem (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film 13a, dem Cu-Film 14, dem (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film
15 und dem FeMn-Film 16 besteht, mit der antiferro
magnetischen Schicht 16 als einer Mittelschicht, und eine
Schichtungsstruktur 30b, die zu der Schichtungsstruktur 30a
relativ zu der Mittelschicht symmetrisch ist. Dieser Aufbau
trägt zur Verbesserung der Empfindlichkeit bei. In Fig. 12A
sind Teile, die den in Fig. 2B gezeigten gleich sind, mit
den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
In diesem Fall, wie auch im Fall der ersten Ausführungs
form, weist der (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film eine gute Kristallinität
auf und läßt eine fcc-Gitterstruktur entstehen, da der
(Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film nicht direkt auf dem AlTiC-Substrat 11 ab
geschieden wird und die oberen Schichten durch das Medium der
aus einem Ta-Film gebildeten Basisschicht 12 übereinanderge
schichtet sind. Bedingt durch die Zugabe von B hat der
(Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film eine kleinere d-Beabstandung als die
d-Beabstandung der Co₉₀Fe₁₀-Legierung.
Die in Fig. 3A und Fig. 3B gezeigten Resultate der Un
tersuchung geben an, daß die vorliegende Ausführungsform die
Sperreigenschaft gegen Cu verbessert und die Wärmebeständig
keit erhöht.
Fig. 12B ist eine Schnittansicht, die einen
MR-Transducer gemäß der fünften Ausführungsform dieser Erfindung
darstellt.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der vierten
Ausführungsform insofern, als eine Vielzahl von Schichtungs
strukturen 30, die jeweils aus einem Satz von Schichtungs
strukturen 30a und 30b bestehen, durch das Medium der drei
Schichten übereinandergeschichtet sind, d. h. ein (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film
(Legierungsfilm des Kobalt-Eisentyps) 13c, eine aus
einem Cu-Film gebildete nichtmagnetische Metallschicht 19 und
ein (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film 13c.
Auch in diesem Fall weist wie im Fall der ersten Ausfüh
rungsform der (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film eine gute Kristallinität auf
und läßt eine fcc-Gitterstruktur entstehen, da der
(Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film nicht direkt auf dem AlTiC-Substrat 11 ab
geschieden wird und die oberen Schichten durch das Medium der
aus einem Ta-Film gebildeten Basisschicht 12 übereinanderge
schichtet sind. Bedingt durch die Zugabe von B hat der
(Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film eine kleinere d-Beabstandung als die
d-Beabstandung der Co₉₀Fe₁₀-Legierung.
Die in Fig. 3A und Fig. 3B gezeigten Resultate der Un
tersuchung geben an, daß die vorliegende Ausführungsform den
(Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film hinsichtlich der Sperreigenschaft gegen Cu
verbessert und ihm eine erhöhte Wärmebeständigkeit verleiht.
In der vierten und der fünften Ausführungsform können
ein NiMn-Film, ein PtMn-Film, ein PdMn-Film, ein PdPtMn-Film,
ein CrMn-Film oder ein IrMn-Film für die antiferromagnetische
Schicht 16 verwendet werden. Der NiO-Film oder der α-Fe₂O₃-Film
können dafür jedoch nicht verwendet werden, da diese ei
ne isolierende Eigenschaft aufweisen.
Fig. 13A ist eine Schnittansicht, die einen MR-Effekt-Transducer
gemäß der sechsten Ausführungsform dieser Erfin
dung darstellt. Diese MR-Effekt-Transducer hat die Struktur
eines Magnetowiderstandsfilms mit künstlichem Gitter.
Eine aus einem Ta-Film gebildete Basisschicht 22 mit et
wa 5 nm Dicke wird auf einem AlTiC-Substrat 21 abgeschieden,
wie in Fig. 13A gezeigt. Auf der Basisschicht 22 werden
weichmagnetische Filme 25 und 23 und ein aus einem Cu-Film
gebildeter nichtmagnetischer Metallfilm 24 mit etwa 3,2 nm
Dicke abwechselnd übereinandergeschichtet. Auf dem obersten
Teil der übereinandergeschichteten Schichten wird eine aus
einem Ta-Film gebildete Abdeckschicht 27 abgeschieden. Auf
der Abdeckschicht 27 werden Anschlußelektroden 28a und 28b
gebildet.
Die weichmagnetische Schicht 23 kann aus einem
(Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film (dritte Legierungsschicht des
Kobalt-Eisentyps) mit etwa 4 nm Dicke, bestehend aus Kobalt, Eisen
und einem anderen Element, alleine gebildet werden. Sie kann
anderenfalls eine Dreischichtstruktur sein, bestehend aus ei
nem (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film (erste Legierungsschicht des
Kobalt-Eisentyps) 23a mit etwa 4 nm Dicke, bestehend aus Kobalt, Ei
sen und einem anderen Element, einem NiFe-Film (dritte
weichmagnetische Schicht) 23b mit etwa 1 nm Dicke, und einem
(Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film (zweite Legierungsschicht des
Kobalt-Eisentyps) 23c mit etwa 4 nm Dicke, bestehend aus Kobalt, Ei
sen und einem anderen Element, wie in Fig. 13B gezeigt. Im
Fall der Dreischichtstruktur läßt man entweder die erste oder
die zweite Legierungsschicht 23a bzw. 23c des Kobalt-Eisentyps
an den Cu-Film 24 angrenzen.
Die weichmagnetische Schicht 25, die mit der Basis
schicht 22 in Kontakt steht, und die Abdeckschicht 27 können
als Einschichtstruktur ausgeführt sein, bestehend aus dem
(Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film (dritte Legierungsschicht des
Kobalt-Eisentyps) mit etwa 4 nm Dicke, bestehend aus Kobalt, Eisen
und einem anderen Element.
Sie kann anderenfalls aus einer Zweischichtstruktur ge
bildet sein, bestehend aus einem (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film (Legie
rungsschicht des Kobalt-Eisentyps) 25a mit etwa 4 nm Dicke,
bestehend aus Kobalt, Eisen und einem anderen Element, und
einem NiFe-Film (dritte weichmagnetische Schicht) 25b mit et
wa 1 nm Dicke, wie in Fig. 13C gezeigt. In Fig. 13C zeigt
der obere Querschnitt die weichmagnetische Schicht 25, die
zwischen der Abdeckschicht 17 und dem Cu-Film 24 liegt, und
der untere Querschnitt zeigt die weichmagnetische Schicht 24,
die zwischen der Basisschicht 22 und dem Cu-Film 24 liegt.
Fig. 14A ist eine Schnittansicht, die einen MR-Effekt-Transducer
gemäß der siebten Ausführungsform dieser Erfindung
darstellt. Dieser MR-Effekt-Transducer hat die Struktur eines
Magnetowiderstandsfilms mit künstlichem Gitter.
Die siebte Ausführungsform unterscheidet sich von der
sechsten Ausführungsform dadurch, daß zwei antiferromagneti
sche Schichten 26a und 26b mit etwa 10 nm Dicke jeweils auf
den einander gegenüberliegenden Anschlußteilen auf beiden
weichmagnetischen Filmen 23 bzw. 25 gebildet sind, wie in
Fig. 14A gezeigt. Durch Versehen der weichmagnetischen Schicht
23 an ihren einander gegenüberliegenden Anschlußteilen mit
diesen antiferromagnetischen Schichten 26a und 26b wird die
weichmagnetische Schicht 23 in die Lage versetzt, ihre Magne
tisierungsrichtung in Abwesenheit eines Signalmagnetfelds zu
vereinheitlichen und hinsichtlich der Linearität ihrer Magne
towiderstandscharakteristik zu gewinnen.
Ferner sind Anschlußelektroden 28a und 28b jeweils auf
den beiden antiferromagnetischen Schichten 26a und 26b am
obersten Teil gebildet und ein Isolierfilm 29 zum Schutz der
Abtastfläche (SA) ist auf dem weichmagnetischen Film 23 zwi
schen den beiden antiferromagnetischen Schichten 26a und 26b
gebildet.
In Fig. 14A sind Teile, die den in Fig. 13A bis Fig.
13C dargestellten gleich sind, durch die gleichen Bezugszei
chen bezeichnet. Die weichmagnetischen Schichten 23 und 25
können jeweils als Einschichtstruktur ausgeführt sein, beste
hend aus einem (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film (dritte Legierungsschicht
des Kobalt-Eisentyps). Sie können anderenfalls als Mehr
schichtstruktur ausgeführt sein, die einen (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film
(dritte Legierungsschicht des Kobalt-Eisentyps) enthält, wie
in Fig. 13B und 13C gezeigt.
Fig. 14B ist eine Schnittansicht, die einen MR-Effekt-Transducer
gemäß der achten Ausführungsform dieser Erfindung
zeigt. Dieser MR-Effekt-Transducer hat die Struktur eines Ma
gnetowiderstandsfilms mit künstlichem Gitter gleich der der
siebten Ausführungsform.
Die achte Ausführungsform unterscheidet sich von der
siebten Ausführungsform insofern, als die weichmagnetischen
Schichten 23 und die nichtmagnetischen Schichten 24 abwech
selnd übereinandergeschichtet sind und die antiferromagneti
schen Schichten 26a und 26b mit der Oberfläche der weichma
gnetischen Schichten 23 in den einander gegenüberliegenden
Anschlußteilen jeder zweiten weichmagnetischen Schicht 23 zu
sammenhängend gebildet sind.
In Fig. 14B sind Teile, die den in Fig. 14A und Fig.
13A bis Fig. 13C gezeigten Teilen gleich sind, durch die
gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die weichmagnetischen
Schichten 23 und 25 können jeweils als Einschichtstruktur
ausgeführt sein, bestehend aus einem (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film
(dritte Legierungsschicht des Kobalt-Eisentyps). Sie können
anderenfalls als eine Mehrschichtstruktur ausgeführt sein,
die einen (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film (dritte Legierungsschicht des
Kobalt-Eisentyps) enthält, wie in Fig. 13B und 13C darge
stellt.
In der Vielzahl der übereinandergeschichteten weichma
gnetischen Schichten 23 kann jede dritte oder spätere
weichmagnetische Schicht 23 in den einander gegenüberliegen
den Anschlußteilen derselben mit den antiferromagnetischen
Schichten 26a und 26b in zusammenhängender Weise gebildet
sein.
In der vorstehend beschriebenen sechsten bis achten Aus
führungsform haben die erste und die zweite Legierungsschicht
des Kobalt-Eisentyps 23a, 23c und 25a eine kleinere
d-Beabstandung als die d-Beabstandung einer Legierung des Ko
balt-Eisentyps, da sie jeweils Bor enthalten. Weiterhin wei
sen die dritte und vierte Legierungsschicht des Kobalt-Eisentyps
23a, 23c und 25a eine gute Kristallinität auf und
nehmen eine flächenzentrierte kubische Gitterstruktur an, da
sie durch das Medium der Basisschicht 22 und des NiFe-Films
25b übereinandergeschichtet sind.
Die in Fig. 3A und Fig. 3B gezeigten Ergebnisse der
Untersuchung geben an, daß die vorliegende Ausführungsform
den (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film hinsichtlich der Sperreigenschaft ge
gen Cu verbessert und dem MR-Effekt-Transducer eine erhöhte
Wärmebeständigkeit verleiht.
Des weiteren muß in der vorstehend beschriebenen sech
sten bis achten Ausführungsform der NiFe-Film zwischen die
Basisschicht 22 und den (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Film 25 gelegt sein,
und zwar zu dem Zweck, um die (Co₉₀Fe₁₀)100-xBx-Filme 23a, 23c
und 25 in die Lage zu versetzen, eine fcc-Gitterstruktur an
zunehmen.
Es ist zulässig, einen NiMn-Film, einen PtMn-Film, einen
PdMn-Film, einen PdPtMn-Film, einen CrMn-Film oder einen
IrMn-Film anstelle des FeMn-Films für die antiferromagneti
schen Schichten 26a und 26b zu verwenden. Der NiO-Film oder
der α-Fe₂O₃-Film können jedoch nicht verwendet werden, da sie
eine isolierende Eigenschaft haben.
Kobalt-Eisen wird als das Material für eine freie Ma
gnetschicht eines Wiedergabekopfes des Spinvalve-Magneto
widerstandstyps (im folgenden als "SVMR-Kopf" bezeichnet)
verwendet. Durch das Inkorporieren eines Elements, wie etwa
Bor, Kohlenstoff oder Stickstoff, in das Kobalt-Eisen kann
der anisotrope Magnetowiderstand der freien Magnetschicht wie
nachfolgend gezeigt unterdrückt werden.
Fig. 15A ist eine perspektivische Ansicht, die die we
sentlichen Teile des SVMR-Kopfes darstellt.
Eine erste nichtmagnetische Isolierschicht 52, die aus
Al₂O₃ hergestellt ist, wird auf einer ersten magnetischen Ab
schirmschicht 51, die aus NiFe hergestellt ist, gebildet, und
eine freie Magnetschicht 53 wird auf der ersten nichtmagneti
schen Isolierschicht 52 gebildet. Die freie Magnetschicht 53
hat eine Zweischichtstruktur, bestehend aus einer NiFe-
Schicht und einer (Co₉₀Fe₁₀)₉₀B₁₀-Schicht. Die Indexzahlen in
(Co₉₀Fe₁₀)₉₀B₁₀ stellen den Atomanteil (Atom-% oder at-%) dar.
Dann werden auf der freien Magnetschicht 53 eine aus Cu
hergestellte nichtmagnetische Zwischenschicht 54, eine aus
(Co₉₀Fe₁₀)₉₀B₁₀ hergestellte Pinning-Magnetschicht 55 und eine
aus FeMn hergestellte antiferromagnetische Schicht 56 der
Reihe nach in der genannten Reihenfolge übereinandergeschich
tet.
Die Teilschichten von der freien Magnetschicht 53 bis zu
der antiferromagnetischen Schicht 56 werden elektrisch ver
bunden und gemeinsam in rechteckiger Form auf der ersten
nichtmagnetischen Isolierschicht 52 als Muster aufgebracht.
Ein Paar von Anschlüssen (Anschlußelektroden) 57a und 57b,
die aus Gold oder Wolfram hergestellt sind, werden auf den
einander gegenüberliegenden Enden der antiferromagnetischen
Schicht 56 gebildet.
Die antiferromagnetische Schicht 56, die Anschlüsse 57a
und 57b etc. auf der ersten nichtmagnetischen Isolierschicht
52 sind mit einer aus Al₂O₃ hergestellten zweiten nichtmagne
tischen Isolierschicht 58 bedeckt. Eine aus NiFe hergestellte
zweite magnetische Abschirmschicht 59 wird auf der zweiten
nichtmagnetischen Isolierschicht gebildet.
Die freie Magnetschicht 53 hat eine Dicke von 7,5 nm,
die nichtmagnetische Zwischenschicht 54 eine Dicke von 3 nm,
die Pinning-Magnetschicht 55 eine Dicke von 3 nm und die an
tiferromagnetische Schicht 56 eine Dicke von 10 nm.
In dem wie vorstehend beschrieben aufgebauten SVMR-Kopf
verläuft die Achse der leichten Magnetisierung M₁ der freien
Magnetschicht 53 parallel zu der Gegenoberfläche eines magne
tischen Aufzeichnungsmediums 50 und fällt mit der Richtung
der Breite D eines Spurkerns zusammen, wie in Fig. 15B ge
zeigt. Die Richtung der Magnetisierung M₁₀ der freien Magnet
schicht 53 kippt mit einem Winkel von -4° aus der Achse der
leichten Magnetisierung M₁, indem ein Abtaststrom J in den
zwischen den beiden Anschlüssen 57a und 57b liegenden Bereich
geleitet wird. Die Richtung der Magnetisierung M₂ der
Pinning-Magnetschicht 55 wird in die Lage versetzt, einen Winkel
von +90° relativ zu der Richtung der Breite D des Spurkerns
durch die Austauschkopplungskraft zu bilden, die mit der an
tiferromagnetischen Schicht 56 erzeugt wird. Die Winkel der
Magnetisierungsrichtungen M₁₀ und M₂ relativ zur Richtung der
Breite D des Spurkerns nehmen Minuswerte an, wenn sie zum
Kippen zu dem magnetischen Aufzeichnungsmedium 50 hin aus der
Richtung der Breite D des Spurkernes gebracht werden, und
Pluswerte, wenn sie zum Kippen zu der entgegengesetzten Seite
gebracht werden.
Die Größe des elektrischen Widerstands der freien Ma
gnetschicht 53 wird durch die Veränderung des relativen Win
kels zwischen der Richtung des Abtaststromes J und der Rich
tung der Magnetisierung M₁₀ verändert. Diese Variation der
Größe des elektrischen Widerstands wird ein "anisotroper Ma
gnetowiderstandseffekt (AMR-Effekt)" genannt.
Die Größe des Widerstands nimmt proportional zu der Zu
nahme der nicht parallelen Komponente der Richtung der Magne
tisierung M₁₀ der freien Magnetschicht 53 relativ zur Rich
tung der Magnetisierung M₂ der Pinning-Magnetschicht 55 zu
und die Größe nimmt proportional zur Zunahme der parallelen
Komponente derselben ab. Diese Variation der Größe des elek
trischen Widerstands wird "Spinvalve-Magnetowiderstandseffekt
(SV-Effekt)" genannt.
Wenn ein Signalmagnetfeld in der Aufwärtsrichtung und
ein Signalmagnetfeld in der Abwärtsrichtung von dem Magnet
aufzeichnungsmedium 50 durch einen SVMR-Kopf getrennt wieder
gegeben werden, sind die beiden wiedergegebenen Signale um
einen bestimmten Wert symmetrisch. Obgleich die Anwendbarkeit
dieser Symmetrie mit ihrer Perfektion zunimmt, wird die Sym
metrie tatsächlich durch den ARM-Effekt behindert.
Wenn eine CoFe-Schicht in der freien Magnetschicht 53
der vorstehend genannten Zweischichtstruktur verwendet wird,
wird nicht nur der SVMR-Effekt, sondern auch der AMR-Effekt
des SVMR-Kopfes unvermeidbar erhöht. Es hat sich jedoch ge
zeigt, daß die Inkorporierung eines Elements, wie etwa Bor,
Kohlenstoff oder Stickstoff, in der CoFe-Legierung zu der
Verringerung des AMR-Effekts führt, wie nachfolgend darge
legt.
Zunächst wurde das Dickenverhältnis zwischen der NiFe-Schicht
und der CoFeB-Schicht, die die Zweischichtstruktur
mit einer festgelegten Gesamtdicke von 75 Å bildeten, vari
iert, um den Effekt dieser Veränderung auf das AMR-Verhältnis
der beiden Schichten zu untersuchen. Die Resultate dieser Un
tersuchung sind durch eine durchgezogene Linie in Fig. 16
gezeigt. Aus der Kurve ist zu erkennen, daß das AMR-Verhältnis
proportional mit zunehmender Dicke der CoFeB-Schicht
abnahm. Das CoFeB war aus 81 at-% Co, 9 at-% Fe und
at-% Bor zusammengesetzt. Diese Zweischichtstruktur wird
nachfolgend als eine "erste Magnetschicht" bezeichnet.
Dann wurde das Dickenverhältnis zwischen der NiFe-Schicht
und der CoFe-Schicht, die die Zweischichtstruktur mit
einer festgelegten Gesamtdicke von 75 Å bildeten, verändert,
um die Auswirkung dieser Veränderung auf das AMR-Verhältnis
der beiden Schichten zu untersuchen. Die Resultate dieser Un
tersuchung sind durch eine unterbrochene Linie in Fig. 16
dargestellt. Aus der Kurve ist zu erkennen, daß das AMR-Verhältnis
proportional zu der Zunahme der Dicke der CoFe-Schicht
anstieg. Diese Zweischichtstruktur wird nachfolgend
als eine "zweite Magnetschicht" bezeichnet.
Der Begriff "AMR-Verhältnis" bezieht sich auf das Ver
hältnis der Größe des Widerstands, der durch den AMR-Effekt
verändert wird, wenn ein externes Magnetfeld um eine vorbe
stimmte Größe verändert wird. Das Ausmaß, in dem die Symme
trie des SV-Effekts behindert wird, nimmt proportional zur
Abnahme des Wertes des AMR-Verhältnisses zu.
Aus Fig. 16 ist zu erkennen, daß die erste Magnet
schicht ein kleineres AMR-Verhältnis hatte als die zweite Ma
gnetschicht, daß das AMR-Verhältnis der ersten Magnetschicht
proportional mit der Zunahme der Dicke der CoFeB-Schicht ab
nahm und daß die erste Magnetschicht, wenn sie insgesamt aus
einer CoFeB-Schicht gebildet ist, ein äußerst kleines AMR-Verhältnis
von etwa 0,2% hat.
Anschließend wurde der wie in Fig. 15A dargestellt auf
gebaute SVMR-Kopf hinsichtlich der Veränderung des Wider
stands bezüglich eines extern angelegten Magnetfelds gete
stet. Die Resultate sind in Fig. 17 gezeigt. Aus Fig. 17
ist zu erkennen, daß der AMR-Effekt eine äußerst kleine Ver
änderung der Größe des Widerstands hervorrief.
Durch Verwendung eines induktiven Magnetkopfes wurden
Magnetdaten in dem ersten Bit eines magnetischen Aufzeich
nungsmediums 50 in Form einer Platte geschrieben, um so ein
Magnetfeld in Aufwärtsrichtung zu erzeugen, und Magnetdaten
wurden in dem zweiten Bit derselben geschrieben, um so ein
Magnetfeld in Abwärtsrichtung zu erzeugen. Die aufeinander
folgend in das magnetische Aufzeichnungsmedium geschriebenen
Magnetdaten wurden durch Verwendung eines in Fig. 15A darge
stellten SVMR-Kopfes wiedergegeben.
In der wiedergegebenen Ausgangswellenform der Magnetda
ten in dem ersten Bit nahm das erste wiedergegebene Ausgangs
signal durch die Veränderung des Widerstands, an den der
SVMR-Effekt und der AMR-Effekt angewandt wurden, die Form ei
ner Senke an, wie durch eine durchgezogene Linie in Fig. 18
dargestellt. Dann nahm in der wiedergegebenen Ausgangswellen
gebene Ausgangssignal durch die Veränderung des Widerstands,
an dem der SVMR-Effekt und der AMR-Effekt angewandt wurden,
die Form eines Kammes an, wie durch eine durchgezogene Linie
in Fig. 18 dargestellt.
Da die Komponente der Veränderung in dem wiedergegebenen
Ausgangssignal, die durch den AMR-Effekt verursacht wurde,
klein war, waren die Wellenform des ersten wiedergegebenen
Ausgangssignals und diejenige des zweiten wiedergegebenen
Ausgangssignals im wesentlichen um die vorbestimmte Größe des
wiedergegebenen Ausgangssignals symmetrisch, und die Asymme
trie nahm einen kleineren Koeffizienten, -4,6%, als die her
kömmliche an.
Der SVMR-Kopf mit einer Struktur, bei der die Teil
schichten der Magnetschicht, die den Magnetkopf bildet, in
umgekehrter Reihenfolge zu der in Fig. 15A gezeigten über
einandergeschichtet sind und die Richtung der Magnetisierung
M₂ der Pinning-Magnetschicht und die Achse der leichten Ma
gnetisierung M₁ der freien Magnetschichten von den in Fig.
15B gezeigten verschieden sind, wird nachfolgend unter Bezug
auf Fig. 19A und Fig. 19B beschrieben.
In Fig. 19A wird eine aus Al₂O₃ hergestellte erste
nichtmagnetische Isolierschicht 62 auf einer aus NiFe herge
stellten ersten magnetischen Abschirmschicht 61 gebildet.
Dann werden eine aus NiO hergestellte antiferromagnetische
Schicht 66, eine aus (Co₉₀Fe₁₀)₉₀B₁₀ hergestellte
Pinning-Magnetschicht 65, eine aus Cu hergestellte nichtmagnetische
Zwischenschicht 64 und eine freie Magnetschicht 63 auf der
ersten nichtmagnetischen Isolierschicht 62 gebildet.
Die freie Magnetschicht 63 hat eine Zweischichtstruktur,
bestehend aus einer NiFe-Schicht und einer
(Co₉₀Fe₁₀)₉₀B₁₀-Schicht.
Die Teilschichten von der antiferromagnetischen Schicht
66 bis zu der freien Magnetschicht 63 sind elektrisch verbun
den und gemeinsam in einer rechteckigen Form auf der ersten
nichtmagnetischen Isolierschicht 62 in einem Muster aufge
bracht. Ein Paar aus Gold hergestellte Anschlüsse 67a und 67b
sind an den einander gegenüberliegenden Enden der antiferro
magnetischen Schicht 66 ausgebildet.
Die freie Magnetschicht 63, die Anschlüsse 67a und 67b
etc. auf der ersten nichtmagnetischen Isolierschicht 62 sind
mit einer zweiten nichtmagnetischen Isolierschicht 68 abge
deckt, die aus Al₂O₃ hergestellt ist. Eine zweite magnetische
Abschirmschicht 69, die aus NiFe hergestellt ist, ist auf der
zweiten nichtmagnetischen Isolierschicht 68 ausgebildet.
Die freie Magnetschicht 53 hat eine Dicke von 7,5 nm,
die nichtmagnetische Zwischenschicht 64 eine Dicke von 3 nm,
die Pinning-Magnetschicht 65 eine Dicke von 3 nm und die an
tiferromagnetische Schicht 66 eine Dicke von 10 nm.
In dem wie vorstehend beschrieben aufgebauten SVMR-Kopf
verläuft die Achse der leichten Magnetisierung M₁ der freien
Magnetschicht 63 parallel zur Richtung der Breite D eines
Spurkernes, wie in Fig. 19B dargestellt. Die Richtung der
Magnetisierung M₁₀ der freien Magnetschicht 63 kippt mit ei
nem Winkel von -17° aus der Achse der leichten Magnetisierung
M₁, indem ein Abtaststrom J in die zwischen den beiden An
schlüssen 67a und 67b liegende Fläche geleitet wird. Die
Richtung der Magnetisierung M₂ der Pinning-Magnetschicht 65
wird zur Bildung eines Winkels von +75° relativ zur Richtung
der Breite D des Spurkernes durch die Austauschkopplungskraft
veranlaßt, die mit der antiferromagnetischen Schicht 66 er
zeugt wird.
Dann wurde der SVMR-Kopf hinsichtlich der Veränderung
der Größe des Widerstands getestet, die durch ein extern an
gelegtes Magnetfeld verursacht wird. Die Resultate sind in
Fig. 20 gezeigt. Aus Fig. 20 ist ersichtlich, daß der AMR-
Effekt eine sehr kleine Veränderung der Widerstandsgröße ver
ursachte.
Dann wurde der wie in Fig. 19A dargestellt aufgebaute
SVMR-Kopf auf die Veränderung des Widerstands relativ zu ei
nem extern angelegten Magnetfeld getestet. Die Resultate sind
in Fig. 20 gezeigt. Aus Fig. 20 ist ersichtlich, daß der
AMR-Effekt eine äußerst kleine Veränderung der Größe des Wi
derstands verursachte.
Unter Verwendung eines induktiven Magnetkopfes wurden
Magnetdaten in das erste Bit eines Magnetaufzeichnungsmediums
60 in Plattenform geschrieben, um so ein Magnetfeld in Auf
wärtsrichtung zu erzeugen, und Magnetdaten wurden in das
zweite Bit desselben geschrieben, um so ein Magnetfeld in Ab
wärtsrichtung zu erzeugen. Die Magnetdaten, die aufeinander
folgend in das Magnetaufzeichnungsmedium 60 geschrieben wur
den, wurden unter Verwendung eines in Fig. 18 dargestellten
SVMR-Kopfes wiedergegeben.
In der wiedergegebenen Ausgangswellenform der Magnetda
ten in dem ersten Bit nahm das erste wiedergegebene Ausgangs
signal durch die Widerstandsveränderung, welcher der SVMR-Effekt
und der AMR-Effekt erteilt worden waren, die Form ei
ner Senke an, wie durch eine durchgezogene Linie in Fig. 21
dargestellt. In der wiedergegebenen Ausgangswellenform der
Magnetdaten in dem zweiten Bit nahm das zweite wiedergegebene
Ausgangssignal durch die Widerstandsveränderung, der der
SVMR-Effekt und der AMR-Effekt erteilt worden waren, die Form
eines Kammes an, wie durch eine durchgezogene Linie in Fig.
21 dargestellt.
Da die Komponente der Veränderung in dem wiedergegebenen
Ausgangssignal, die durch den AMR-Effekt verursacht ist,
klein war, waren die Wellenform des ersten wiedergegebenen
Ausgangssignals und diejenige des zweiten wiedergegebenen
Ausgangssignals im wesentlichen um die vorbestimmte Größe des
wiedergegebenen Ausgangssignals symmetrisch und die Asymme
trie nahm einen kleineren Koeffizienten, -4,6%, als im her
kömmlichen Fall an.
Nachfolgend wird ein magnetisches Aufzeichnungs-/Wieder
gabelaufwerk gemäß der zehnten Ausführungsform, das den Ma
gnetowiderstands-(MR)-Transducer gemäß einer der ersten bis
neunten Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, nutzt,
unter Bezug auf Fig. 22 und Fig. 23A bis Fig. 23C nachfol
gend beschrieben.
Fig. 22 ist eine Draufsicht, die die Gesamtstruktur des
magnetischen Aufzeichnungs-/Wiedergabelaufwerks darstellt,
und Fig. 23A bis Fig. 23C sind Schnittansichten, die die
Teile, ein magnetisches Aufzeichnungsmedium und einen Magnet
kopf, des magnetischen Aufzeichnungs-/Wiedergabelaufwerks
darstellen.
Das magnetische Aufzeichnungs-/Wiedergabelaufwerk 41
enthält, wie in Fig. 22 dargestellt, ein mit einem MR-Kopf
versehenes Gleitstück 43, eine Magnetplatte (magnetisches
Aufzeichnungsmedium) 44 und einen Federarm 42, der zur Füh
rung des Gleitstücks 43 dient. Der MR-Effekt-Transducer gemäß
einer der ersten bis siebten Ausführungsformen ist an dem
MR-Kopf angebracht.
Fig. 23A zeigt einen Verbund-MR-Kopf. Teil A stellt ei
nen Wiedergabekopf und Teil B einen Aufzeichnungskopf dar.
Eine weichmagnetische Schicht 102 dient gleichzeitig als eine
magnetische Abschirmung für den Wiedergabekopf und ein Ma
gnetpol für den Aufzeichnungskopf.
In dem Teil des Wiedergabekopfes sind als magnetische
Abschirmungen vorgesehene weichmagnetische Schichten 101 und
102 einander über einen Spalt gegenüberliegend vorgesehen und
der vorstehend genannte MR-Effekt-Transducer ist in den Spalt
zwischen einem magnetischen Aufzeichnungsmedium 106 und einem
diesem gegenüberliegenden Teil geklemmt, wie in Fig. 23A
dargestellt. Das Leckmagnetfeld von dem magnetischen Auf
zeichnungsmedium 106 wird direkt durch den
MR-Effekt-Transducer erfaßt.
In dem Teil des Aufzeichnungskopfes sind als Magnetpole
vorgesehene weichmagnetische Schichten 102 und 104 einander
über einen Spalt gegenüberliegend vorgesehen und eine Spule
103 zur Erzeugung eines Magnetflusses, der durch die weich
magnetischen Schichten 102 und 104 zu leiten ist, ist in dem
zwischen den weichmagnetischen Schichten 102 und 104 liegen
den Spalt vorgesehen. Dieser Magnetfluß verursacht die Erzeu
gung eines Leckmagnetfeldes aus dem Spalt des gegenüberlie
genden Teiles 105 und die Aufzeichnung desselben durch das
magnetische Aufzeichnungsmedium 106.
Fig. 23B zeigt einen MR-Kopf der im Spalt vorgesehenen
Bauart, der mit einer Flußführung versehen ist. Wie in dieser
Zeichnung dargestellt, sind als Magnetpole dienende weichma
gnetische Schichten 111 und 114 einander über einen Spalt ge
genüberliegend vorgesehen, der vorstehend genannte MR-Effekt-Transducer
ist in den Spalt zwischen einem magnetischen Auf
zeichnungsmedium 116 und einem diesem gegenüberliegenden Teil
115 geklemmt, und eine Spule 113 zur Erzeugung eines Magnet
flusses, der durch die weichmagnetischen Schichten 111 und
114 zu leiten ist, ist in dem Spalt zwischen den weichmagne
tischen Schichten 111 und 114 ausgebildet.
Der MR-Effekt-Transducer liegt nicht gegenüber dem dem
magnetischen Aufzeichnungsmedium 116 gegenüberliegenden Teil
115 frei, sondern ist von dem Magnetkopf zurückgesetzt, um so
Korrosion zu vermeiden oder einen direkten Kontakt mit dem
magnetischen Aufzeichnungsmedium zu vermeiden. Eine Flußfüh
rung 112a, die von dem MR-Effekt-Transducer elektrisch iso
liert und magnetisch mit diesem verbunden ist, liegt gegen
über dem gegenüberliegenden Teil 115 frei. Das Leckmagnetfeld
von dem magnetischen Aufzeichnungsmedium 116 wird in die
Flußführung 112a eingeführt und vom MR-Effekt-Transducer er
faßt. An dem anderen Anschluß des MR-Effekt-Transducers ist
eine weitere Flußführung 112b vom MR-Effekt-Transducer elek
trisch isoliert und magnetisch mit diesem verbunden ausgebil
det. Die Flußführung 112b dient zu dem Zweck, den Magnetfluß,
der durch den MR-Effekt-Transducer geleitet wurde, zu den
weichmagnetischen Schichten 111 und 114 zu leiten.
Fig. 23C stellt einen MR-Kopf des Jochtyps dar. Wie die
Zeichnung zeigt, sind als Magnetpole vorgesehene weichmagne
tische Schichten 121, 123a und 123b einander über einen Spalt
gegenüberliegend vorgesehen, und eine Spule 122 zur Erzeugung
eines durch die weichmagnetische Schicht 121 und die weichma
gnetischen Schichten 123a und 123b zu leitenden Magnetflusses
ist in dem Spalt zwischen der weichmagnetischen Schicht 121
und den weichmagnetischen Schichten 123a und 123b gebildet.
Der MR-Effekt-Transducer ist in einem Abschnitt angeordnet,
der die weichmagnetischen Schichten 123a und 123b elektrisch
voneinander isoliert und magnetisch miteinander verbunden
trennt. Der in der Spule 122 erzeugte Magnetfluß wird durch
die weichmagnetische Schicht 121 und die weichmagnetischen
Schichten 123a und 123b geleitet und verursacht, daß ein
Leckmagnetfeld aus dem Spalt des gegenüberliegenden Teiles
124 erzeugt und in dem magnetischen Aufzeichnungsmedium 125
aufgezeichnet wird.
Das in Fig. 22 und Fig. 23A bis Fig. 23C gezeigte ma
gnetische Aufzeichnungs-/Wiedergabelaufwerk ist bedingt durch
die Verwendung des MR-Effekt-Transducers gemäß den vorstehend
genannten Ausführungsformen in der Lage, eine hohe Wärmebe
ständigkeit zu erwerben, die Verschlechterung der Magnetowi
derstandscharakteristik auszuschließen und eine verbesserte,
zuverlässigere Leistung zu zeigen.
In Fig. 23A bis Fig. 23C ist gleichermaßen auf die
Darstellung von Bestandteilen, wie etwa ein Substrat, auf dem
der MR-Kopf gebildet wird, und ein zwischen die weichmagneti
schen Schichten gelegter Isolierfilm, verzichtet. Der
MR-Effekt-Transducer gemäß der vorliegenden Ausführungsform die
ser Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene ma
gnetische Aufzeichnungs-/Wiedergabelaufwerk beschränkt, son
dern kann für verschiedene magnetische Aufzeichnungs-/Wiedergabelaufwerke
verwendet werden, die einen Schreibteil
und einen Leseteil haben.
Auch ist es zulässig, den vorstehend beschriebenen
MR-Effekt-Transducer für solche magnetischen Aufzeichnungs-/Wiedergabelaufwerke
zu verwenden, die ausschließlich zur
Wiedergabe verwendet werden.
Die freie Magnetschicht und die Pinning-Magnetschicht,
die durch das Medium der nichtmagnetischen Metallschicht wie
vorstehend beschrieben übereinandergeschichtet sind, haben
jeweils eine Legierungsschicht des Kobalt-Eisen-Typs (Bor
oder Kohlenstoff enthaltend), die auf der Seite derselben zum
Kontakt mit der nichtmagnetischen Metallschicht gebildet ist.
Bedingt durch den Einschluß von Bor oder Kohlenstoff
können die Legierungsschichten des Kobalt-Eisen-Typs ihre
d-Beabstandungen unter die d-Beabstandung einer Kobalt-Eisen-Legierung
verringert haben.
Ferner weisen die Legierungsschichten des Kobalt-Eisen-Typs,
insbesondere die Legierungsschichten des Kobalt-Eisen-Typs
auf der Seite der freien Magnetschicht, eine gute Kri
stallinität auf und nehmen eine flächenzentrierte kubische
Gitterstruktur an, da sie beispielsweise durch das Medium der
Basisschicht und der freien Magnetschicht oder der Basis
schicht und der nichtmagnetischen Schicht übereinanderge
schichtet sind.
Somit werden basierend auf den Resultaten der Versuche
die Metallschichten des Kobalt-Eisen-Typs in die Lage ver
setzt, eine verbesserte Sperreigenschaft gegen Kupfer anzu
nehmen, und der Magnetowiderstandstransducer und das magneti
sche Aufzeichnungs-/Wiedergabelaufwerk können eine verbesser
te Wärmebeständigkeit erzielen.
Claims (24)
1. Magnetowiderstandstransducer, umfassend:
eine Mehrfachschicht (30a), die mit einer ersten weichmagnetischen Schicht (13), einer nichtmagnetischen Schicht (14), einer zweiten weichmagnetischen Schicht (15) und einer antiferromagnetischen Schicht (16) in dieser Schichtungsreihenfolge versehen ist, bei welcher die erste weichmagnetische Schicht (13) mit einer (CoyFe100-y)100-xZx-Legierungsschicht [worin Z ein von Co und Fe verschiedenes Element darstellt und x und y Atomanteile (at-%) darstellen] (13a) versehen ist, die an die nichtmagnetische Schicht (14) angrenzt und eine flächenzentrierte kubische Gitterstruktur mit einer d-Beabstandung hat, die kleiner ist als die d-Beabstandung einer CoyFe100-y-Legierung; und ein Paar von Elektroden (18a und 18b), die auf der Mehr fachschicht (30a) gebildet sind, um das Durchleiten eines Ab taststromes durch die Mehrfachschicht (30a) zu erlauben.
eine Mehrfachschicht (30a), die mit einer ersten weichmagnetischen Schicht (13), einer nichtmagnetischen Schicht (14), einer zweiten weichmagnetischen Schicht (15) und einer antiferromagnetischen Schicht (16) in dieser Schichtungsreihenfolge versehen ist, bei welcher die erste weichmagnetische Schicht (13) mit einer (CoyFe100-y)100-xZx-Legierungsschicht [worin Z ein von Co und Fe verschiedenes Element darstellt und x und y Atomanteile (at-%) darstellen] (13a) versehen ist, die an die nichtmagnetische Schicht (14) angrenzt und eine flächenzentrierte kubische Gitterstruktur mit einer d-Beabstandung hat, die kleiner ist als die d-Beabstandung einer CoyFe100-y-Legierung; und ein Paar von Elektroden (18a und 18b), die auf der Mehr fachschicht (30a) gebildet sind, um das Durchleiten eines Ab taststromes durch die Mehrfachschicht (30a) zu erlauben.
2. Magnetowiderstandstransducer nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die antiferromagnetische Schicht
(16) aus mindestens einem Glied gebildet ist, das ausgewählt
ist aus der Gruppe bestehend aus FeMn-Film, NiO-Film,
α-Fe₂O₃-Film, NiMn-Film, PtMn-Film, PdMn-Film, PdPtMn-Film,
CrMn-Film und IrMn-Film.
3. Magnetowiderstandstransducer nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die antiferromagnetische Schicht
(16) aus einem NiO-Film und einem α-Fe₂O₃-Film besteht und
entweder direkt oder durch das Medium eines Aluminiumoxid-Films
auf ein AlTiC-Substrat laminiert ist.
4. Magnetowiderstandstransducer nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die zweite weichmagnetische Schicht
(15) in einer Einschichtstruktur, bestehend aus einer
(CoyFe100-y)100-xZx-Legierungsschicht, vorliegt.
5. Magnetowiderstandstransducer nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die zweite weichmagnetische Schicht
(15) als mehrschichtig übereinandergeschichtete Struktur aus
geführt ist, bestehend aus einer (CoyFe100-y)100-xZx-Legierungsschicht
(15a), die an die nichtmagnetische Schicht
(14) grenzt, und einer Legierungsschicht (15b), die minde
stens Ni und Fe enthält.
6. Magnetowiderstandstransducer nach Anspruch 1, da
durch gekennzeichnet, daß die nichtmagnetische Schicht (14)
aus einem Kupferfilm gebildet ist.
7. Magnetowiderstandstransducer nach Anspruch 1, An
spruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Element Z in der (CoyFe100-y)100-xZx-Legierungsschicht (13a, 15
und 15a) ein Bor- oder Kohlenstoffatom bezeichnet.
8. Magnetowiderstandstransducer nach Anspruch 7, da
durch gekennzeichnet, daß die (CoyFe100-y)100-xZx-Legierungsschicht
(13a, 15 und 15a) einen Borgehalt von weniger als 10
at-% hat.
9. Magnetowiderstandstransducer nach Anspruch 1, An
spruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
Atomanteil y von Kobalt in der (CoyFe100-y)100-xZx-Legierungsschicht
(13a, 15 und 15a) im Bereich von 85 bis 95 at-%
liegt.
10. Magnetowiderstandstransducer nach Anspruch 1, An
spruch 4 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
(CoyFe100-y)100-xZx-Legierungsschicht (13a, 15 und 15a) eine Dic
ke von nicht weniger als 3 nm hat.
11. Magnetowiderstandstransducer, umfassend:
eine Mehrfachschicht, die mindestens eine weichmagneti
sche Schicht (23 und 25) und eine nichtmagnetische Schicht
(24) hat, die abwechselnd darin laminiert sind, bei welcher
die weichmagnetische Schicht (23 und 25) mit mindestens einer
(CoyFe100-y)100-xZx-Legierungsschicht [worin Z ein von Co und Fe
verschiedenes Element bezeichnet und x und y Atomanteile (at-%)
bezeichnen] (23a, 23c und 25a) versehen ist, die an die
nichtmagnetische Schicht (24) angrenzt und eine flächenzen
trierte kubische Gitterstruktur mit einer d-Beabstandung hat,
die kleiner ist als die d-Beabstandung einer CoyFe100-y-Legierung;
und
ein Paar von Elektroden (28a und 28b), die auf der Mehr fachschicht gebildet sind, um das Durchleiten eines Abtast stromes durch die Mehrfachschicht zu erlauben.
ein Paar von Elektroden (28a und 28b), die auf der Mehr fachschicht gebildet sind, um das Durchleiten eines Abtast stromes durch die Mehrfachschicht zu erlauben.
12. Magnetowiderstandstransducer nach Anspruch 11, wel
cher ferner antiferromagnetische Schichten (26a und 26b) um
faßt, die an den einander gegenüberliegenden Anschlußteilen
einer der nichtmagnetischen Schichten (24) unter den Elektro
den gebildet sind.
13. Magnetowiderstandstransducer nach Anspruch 12, da
durch gekennzeichnet, daß die antiferromagnetischen Schichten
(26a und 26b) jeweils aus mindestens einem Glied gebildet
sind, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus FeMn-Film,
NiMn-Film, PtMn-Film, PdMn-Film, PdPtMn-Film, CrMn-Film
und IrMn-Film.
14. Magnetowiderstandstransducer nach Anspruch 12, da
durch gekennzeichnet, daß die nichtmagnetische Schicht (24)
aus einem Kupferfilm gebildet ist.
15. Magnetowiderstandstransducer nach Anspruch 11, da
durch gekennzeichnet, daß das Element Z in der (CoyFe100-y)100-xZx-Legierungsschicht
(23a, 23c und 25a) ein Bor- oder Koh
lenstoffatom darstellt.
16. Magnetowiderstandstransducer nach Anspruch 15, da
durch gekennzeichnet, daß die (CoyFe100-y)100-xZx-Legierungsschicht
(23a, 23c und 25a) einen Borgehalt von weniger als 10
at-% hat.
17. Magnetowiderstandstransducer nach Anspruch 15, da
durch gekennzeichnet, daß der Atomanteil y von Kobalt in der
(CoyFe100-y)100-xZx-Legierungsschicht (23a, 23c und 25a) im Be
reich von 85 bis 95 at-% liegt.
18. Magnetowiderstandstransducer nach Anspruch 15, da
durch gekennzeichnet, daß die (CoyFe100-y)100-xZx-Legierungsschicht
(23a, 23c und 25a) eine Dicke von nicht weniger als 3
nm hat.
19. Magnetisches Aufzeichnungs-/Wiedergabelaufwerk,
versehen mit:
- (a) einem magnetischen Aufzeichnungsmedium (44); und
- (b) einem Magnetowiderstandstransducer (43), umfassend
(1) eine Mehrfachschicht (30a), die mit einer ersten weichmagnetischen Schicht (13), einer nichtmagnetischen Schicht (14), einer zweiten weichmagnetischen Schicht (15) und einer antiferromagnetischen Schicht (16) in dieser Schichtungsreihenfolge versehen ist, bei welcher die erste weichmagnetische Schicht (13) mit einer (CoyFe100-y)100-xZx-Legierungsschicht [worin Z ein von Co und Fe verschiedenes Element darstellt und x und y Atomanteile (at-%) darstellen] (13a) versehen ist, die an die nichtmagnetische Schicht (14) angrenzt und eine flächenzentrierte kubische Gitterstruktur mit einer d-Beabstandung hat, die kleiner ist als die d-Beabstandung einer CoyFe100-y-Legierung; und
(2) ein Paar von Elektroden (18a und 18b), die auf der Mehrfachschicht (30a) gebildet sind, um das Durchleiten eines Abtaststromes durch die Mehrfachschicht (30a) zu erlauben.
20. Magnetisches Aufzeichnungs-/Wiedergabelaufwerk,
versehen mit:
- (a) einem magnetischen Aufzeichnungsmedium (44); und
(b) einem Magnetowiderstandstransducer (43), umfassend
(1) eine Mehrfachschicht, die mindestens eine weichma gnetische Schicht (23 und 25) und eine nichtmagnetische Schicht (24) hat, die abwechselnd darin laminiert sind, bei welcher die weichmagnetische Schicht (23 und 25) mit minde stens einer (CoyFe100-y)100-xZx-Legierungsschicht [worin Z ein von Co und Fe verschiedenes Element bezeichnet und x und y Atomanteile (at-%) bezeichnen] (23a, 23c und 25a) versehen ist, die an die nichtmagnetische Schicht (24) angrenzt und eine flächenzentrierte kubische Gitterstruktur mit einer d-Beabstandung hat, die kleiner ist als die d-Beabstandung ei ner CoyFe100-y-Legierung; und
(2) ein Paar von Elektroden (28a und 28b), die auf der Mehrfachschicht gebildet sind, um das Durchleiten eines Ab taststromes durch die Mehrfachschicht zu erlauben.
21. Verfahren zur Bildung eines Magnetfilms, umfassend
die Schritte:
Bilden einer Basisschicht (12 und 23) auf einem Substrat (11 und 21);
Bilden einer Legierungsschicht (13b und 25b), die minde stens Ni und Fe enthält, auf der Basisschicht (12 und 21); und
Bilden einer (CoyFe100-y)100-xZx-Legierungsschicht [worin Z ein Atom eines der Elemente Bor (B) und Kohlenstoff (C) be zeichnet und x und y entsprechende Atomanteile (at-%) be zeichnen] (13a und 25a) durch Sputtern auf der Legierungs schicht (13b und 25b).
Bilden einer Basisschicht (12 und 23) auf einem Substrat (11 und 21);
Bilden einer Legierungsschicht (13b und 25b), die minde stens Ni und Fe enthält, auf der Basisschicht (12 und 21); und
Bilden einer (CoyFe100-y)100-xZx-Legierungsschicht [worin Z ein Atom eines der Elemente Bor (B) und Kohlenstoff (C) be zeichnet und x und y entsprechende Atomanteile (at-%) be zeichnen] (13a und 25a) durch Sputtern auf der Legierungs schicht (13b und 25b).
22. Verfahren zur Bildung eines Magnetfilms, umfassend
die Schritte:
aufeinanderfolgend Laminieren einer antiferromagneti schen Schicht (16), einer weichmagnetischen Schicht (15) und einer nichtmagnetischen Schicht (14) in der genannten Reihen folge auf einem Substrat (11); und
Bilden einer (CoyFe100-y)100-xZx-Legierungsschicht [worin Z ein Atom eines der Elemente Bor (B) und Kohlenstoff (C) be zeichnet und x und y entsprechende Atomanteile (at-%) be zeichnen] (13a) durch Sputtern auf der nichtmagnetischen Schicht (14).
aufeinanderfolgend Laminieren einer antiferromagneti schen Schicht (16), einer weichmagnetischen Schicht (15) und einer nichtmagnetischen Schicht (14) in der genannten Reihen folge auf einem Substrat (11); und
Bilden einer (CoyFe100-y)100-xZx-Legierungsschicht [worin Z ein Atom eines der Elemente Bor (B) und Kohlenstoff (C) be zeichnet und x und y entsprechende Atomanteile (at-%) be zeichnen] (13a) durch Sputtern auf der nichtmagnetischen Schicht (14).
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet,
daß die Basisschicht (12) zwischen dem Substrat (11) und der
antiferromagnetischen Schicht (16) gebildet ist.
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