JP2000058941A - スピンバルブ膜の製造方法 - Google Patents
スピンバルブ膜の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スピンバルブ膜に存在する微小な凹凸に起因
する自由側磁性層と固定側磁性層との静磁気的結合を弱
め、応答特性を向上する。 【解決手段】 磁化方向が固定された固定側磁性層と、
非磁性層によって固定側磁性層と分離される自由側磁性
層とを少なくとも含むスピンバルブ膜の製造方法であっ
て、固定側磁性層、非磁性層及び自由側磁性層を成膜し
た後に、自由側磁性層を所望の方向に磁化させる磁場を
印加しつつ、スピンバルブ膜に存在する微少な凹凸に起
因する固定側磁性層と自由側磁性層の静磁気的結合を弱
めるための熱処理を施す。
する自由側磁性層と固定側磁性層との静磁気的結合を弱
め、応答特性を向上する。 【解決手段】 磁化方向が固定された固定側磁性層と、
非磁性層によって固定側磁性層と分離される自由側磁性
層とを少なくとも含むスピンバルブ膜の製造方法であっ
て、固定側磁性層、非磁性層及び自由側磁性層を成膜し
た後に、自由側磁性層を所望の方向に磁化させる磁場を
印加しつつ、スピンバルブ膜に存在する微少な凹凸に起
因する固定側磁性層と自由側磁性層の静磁気的結合を弱
めるための熱処理を施す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高密度ハードディ
スク等に用いられるスピンバルブ磁気ヘッドの感磁部で
あるスピンバルブ膜の製造方法に関する。
スク等に用いられるスピンバルブ磁気ヘッドの感磁部で
あるスピンバルブ膜の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年のパーソナルコンピュータなどに使
用されるハードディスクにおける記録密度の急速な増加
に対応するため、巨大磁気抵抗効果を示すスピンバルブ
膜を用いたスピンバルブ磁気ヘッドの開発が急ピッチで
進められている。
用されるハードディスクにおける記録密度の急速な増加
に対応するため、巨大磁気抵抗効果を示すスピンバルブ
膜を用いたスピンバルブ磁気ヘッドの開発が急ピッチで
進められている。
【０００３】このスピンバルブ膜は、少なくとも、２つ
の強磁性体層の間に薄い非磁性体層を挟んで分離し、一
方の強磁性体層の磁化方向を固定してなるものである。
かかる磁化方向が固定された強磁性体層はピン層又は固
定側磁性層と呼ばれる。
の強磁性体層の間に薄い非磁性体層を挟んで分離し、一
方の強磁性体層の磁化方向を固定してなるものである。
かかる磁化方向が固定された強磁性体層はピン層又は固
定側磁性層と呼ばれる。
【０００４】非磁性体層で分離した他方の強磁性体層
は、外部磁界が印加されることにより自由に磁化方向
（磁気モーメントの方向）が変化するようになってい
る。この強磁性体層はフリー層又は自由側磁性層と呼ば
れる。
は、外部磁界が印加されることにより自由に磁化方向
（磁気モーメントの方向）が変化するようになってい
る。この強磁性体層はフリー層又は自由側磁性層と呼ば
れる。
【０００５】ピン層の磁化方向を固定する方法の一つ
は、ピン層に反強磁性体層を積層し、該反強磁性体層の
交換結合磁界によってピン層の磁気モーメントの方向を
固定する。他の方法として、硬質磁気材料からなる硬質
磁性体膜をピン層の両側に接して配置する場合もある。
は、ピン層に反強磁性体層を積層し、該反強磁性体層の
交換結合磁界によってピン層の磁気モーメントの方向を
固定する。他の方法として、硬質磁気材料からなる硬質
磁性体膜をピン層の両側に接して配置する場合もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】スピンバルブ膜におい
て適切な動作特性を得るためには、ピン層の磁気モーメ
ントとフリー層の磁気モーメントとが、無磁場下におい
て直交することが望ましいことが知られている。
て適切な動作特性を得るためには、ピン層の磁気モーメ
ントとフリー層の磁気モーメントとが、無磁場下におい
て直交することが望ましいことが知られている。
【０００７】しかし、スパッタリング等による成膜プロ
セスにおいて、各プロセスの特性上、必然的にスピンバ
ルブ膜に微少な凹凸が形成される。スピンバルブ膜に微
少な凹凸が存在すると、凹凸部に磁極が発生し、静磁気
的な結合によりピン層とフリー層を平行にする作用が働
く。かかる作用により、フリー層とピン層の磁気モーメ
ントの方向を直交させることが困難となる。
セスにおいて、各プロセスの特性上、必然的にスピンバ
ルブ膜に微少な凹凸が形成される。スピンバルブ膜に微
少な凹凸が存在すると、凹凸部に磁極が発生し、静磁気
的な結合によりピン層とフリー層を平行にする作用が働
く。かかる作用により、フリー層とピン層の磁気モーメ
ントの方向を直交させることが困難となる。
【０００８】そこで、本発明は、スピンバルブ膜に存在
する微少な凹凸に起因するフリー層とピン層との静磁気
的な結合を弱めることができ、それによりフリー層とピ
ン層の磁気モーメントのなす角度を９０゜に近づけるこ
とができるスピンバルブ膜の製造方法を提供することを
目的とする。
する微少な凹凸に起因するフリー層とピン層との静磁気
的な結合を弱めることができ、それによりフリー層とピ
ン層の磁気モーメントのなす角度を９０゜に近づけるこ
とができるスピンバルブ膜の製造方法を提供することを
目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本願発明者らは、スピン
バルブ膜の凹凸に起因するフリー層とピン層との静磁気
的な結合を弱める方法を種々検討した。着想として最も
直接的な方法は、スピンバルブ膜の凹凸を小さくするこ
とである。そのためには、スピンバルブ膜が積層される
基板の凹凸を小さくするとともに、スピンバルブ膜自体
の凹凸を小さくする必要があるが、上記した静磁結合を
弱める程に各構成層を平坦化するためには、スパッタリ
ングや研磨等の各プロセスの最適化のために膨大な労力
が必要となるため、現実的ではない。
バルブ膜の凹凸に起因するフリー層とピン層との静磁気
的な結合を弱める方法を種々検討した。着想として最も
直接的な方法は、スピンバルブ膜の凹凸を小さくするこ
とである。そのためには、スピンバルブ膜が積層される
基板の凹凸を小さくするとともに、スピンバルブ膜自体
の凹凸を小さくする必要があるが、上記した静磁結合を
弱める程に各構成層を平坦化するためには、スパッタリ
ングや研磨等の各プロセスの最適化のために膨大な労力
が必要となるため、現実的ではない。
【００１０】そこで、本願発明者らが鋭意研究を重ねた
結果、以下説明する本発明の熱処理によって、スピンバ
ルブ膜の凹凸に起因する静磁結合を弱めることができる
ことを見出した。
結果、以下説明する本発明の熱処理によって、スピンバ
ルブ膜の凹凸に起因する静磁結合を弱めることができる
ことを見出した。
【００１１】即ち、本発明は、磁化方向が固定された固
定側磁性層と、非磁性層によって固定側磁性層と分離さ
れる自由側磁性層とを少なくとも含むスピンバルブ膜の
製造方法であって、前記固定側磁性層、非磁性層及び自
由側磁性層を成膜した後に、自由側磁性層を所望の方向
に磁化させる磁場を印加しつつ熱処理を施すことを特徴
とするものである。熱処理時に印加する磁場の方向は、
誘導磁気異方性による自由側磁性層の磁化容易軸方向
が、固定側磁性層の磁化方向に対して垂直になるように
する。なお、反強磁性層にＮｉＭｎやＰｔＭｎを用いる
場合には、上記成膜工程後、本発明の熱処理前に、固定
側磁性層の磁化方向を固定するための熱処理を施す。
定側磁性層と、非磁性層によって固定側磁性層と分離さ
れる自由側磁性層とを少なくとも含むスピンバルブ膜の
製造方法であって、前記固定側磁性層、非磁性層及び自
由側磁性層を成膜した後に、自由側磁性層を所望の方向
に磁化させる磁場を印加しつつ熱処理を施すことを特徴
とするものである。熱処理時に印加する磁場の方向は、
誘導磁気異方性による自由側磁性層の磁化容易軸方向
が、固定側磁性層の磁化方向に対して垂直になるように
する。なお、反強磁性層にＮｉＭｎやＰｔＭｎを用いる
場合には、上記成膜工程後、本発明の熱処理前に、固定
側磁性層の磁化方向を固定するための熱処理を施す。
【００１２】かかる熱処理により、スピンバルブ膜に存
在する微少な凹凸に起因する固定側磁性層と自由側磁性
層の静磁気的結合が弱められるとともに、自由側磁性層
には、熱処理時に印加した磁場の方向に誘導磁気異方性
が付与されるため、熱処理後においては、無磁場下にお
ける自由側磁性層と固定側磁性層の磁気モーメントは９
０゜の角度をとろうとすることが本願発明者らによって
確認された。
在する微少な凹凸に起因する固定側磁性層と自由側磁性
層の静磁気的結合が弱められるとともに、自由側磁性層
には、熱処理時に印加した磁場の方向に誘導磁気異方性
が付与されるため、熱処理後においては、無磁場下にお
ける自由側磁性層と固定側磁性層の磁気モーメントは９
０゜の角度をとろうとすることが本願発明者らによって
確認された。
【００１３】上記の静磁気的結合が弱められる原理は明
らかではないが、おおよそ次のように考えられる。即
ち、上記熱処理によって、固定側磁性層と非磁性層の界
面、及び、非磁性層と自由側磁性層の界面で相分離が生
じて凹凸が減少するか、或いは、界面において拡散層が
形成され、凹凸による磁極の発生が抑えられるものと考
えられる。
らかではないが、おおよそ次のように考えられる。即
ち、上記熱処理によって、固定側磁性層と非磁性層の界
面、及び、非磁性層と自由側磁性層の界面で相分離が生
じて凹凸が減少するか、或いは、界面において拡散層が
形成され、凹凸による磁極の発生が抑えられるものと考
えられる。
【００１４】前記熱処理条件は、固定側磁性層の磁気モ
ーメントの向きを変化させず、自由側磁性層の異方性を
磁場方向に誘導することができ、かつ、凹凸に起因する
静磁気的結合を抑えるよう適宜設定する。好ましくは、
熱処理温度を反強磁性層のブロッキング温度よりも低く
し、かつ、無磁場下における自由側磁性層の磁化方向を
回転させるために必要な時間の熱処理を行う。かかる熱
処理温度、熱処理時間は、固定側磁性層や自由側磁性層
を構成する材質に応じて設定されるが、熱処理温度は１
６０〜３５０゜Ｃであることが好ましく、また、熱処理
時間は０．５〜２０時間であることが好ましい。更に好
ましくは、熱処理温度は１９０゜Ｃ〜３００゜Ｃ、熱処
理時間は１〜１５時間とするのが良い。なお、上記した
熱処理は、数回繰り返して行ってもよい。
ーメントの向きを変化させず、自由側磁性層の異方性を
磁場方向に誘導することができ、かつ、凹凸に起因する
静磁気的結合を抑えるよう適宜設定する。好ましくは、
熱処理温度を反強磁性層のブロッキング温度よりも低く
し、かつ、無磁場下における自由側磁性層の磁化方向を
回転させるために必要な時間の熱処理を行う。かかる熱
処理温度、熱処理時間は、固定側磁性層や自由側磁性層
を構成する材質に応じて設定されるが、熱処理温度は１
６０〜３５０゜Ｃであることが好ましく、また、熱処理
時間は０．５〜２０時間であることが好ましい。更に好
ましくは、熱処理温度は１９０゜Ｃ〜３００゜Ｃ、熱処
理時間は１〜１５時間とするのが良い。なお、上記した
熱処理は、数回繰り返して行ってもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るスピン
バルブ膜（スピンバルブ素子）の模式図であって、該ス
ピンバルブ膜は、ガラス基板１上に、第１の下地層２、
第２の下地層３（配向制御層）、反強磁性層４、固定側
磁性層５、非磁性層６、自由側磁性層７及び保護層８の
順に、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によって積層
形成してなるものである。
て説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るスピン
バルブ膜（スピンバルブ素子）の模式図であって、該ス
ピンバルブ膜は、ガラス基板１上に、第１の下地層２、
第２の下地層３（配向制御層）、反強磁性層４、固定側
磁性層５、非磁性層６、自由側磁性層７及び保護層８の
順に、ＤＣマグネトロンスパッタリング法によって積層
形成してなるものである。
【００１６】第１の下地層２は、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎ
ｂ、Ｔｉ、Ｗの単体、若しくは、これらの少なくとも２
種類からなる合金により形成することができ、膜厚は、
２ｎｍ〜４ｎｍとするのが好ましい。
ｂ、Ｔｉ、Ｗの単体、若しくは、これらの少なくとも２
種類からなる合金により形成することができ、膜厚は、
２ｎｍ〜４ｎｍとするのが好ましい。
【００１７】第２の下地層３は、ＮｉＦｅ合金に、Ｃ
ｒ，Ｒｈ，Ｍｎ，Ｖ，Ｗ，Ｍｎの少なくとも１種を添加
した合金からなり、スピンバルブ膜の結晶配向度を高め
るためのものである。
ｒ，Ｒｈ，Ｍｎ，Ｖ，Ｗ，Ｍｎの少なくとも１種を添加
した合金からなり、スピンバルブ膜の結晶配向度を高め
るためのものである。
【００１８】反強磁性層４は、ＦｅＭｎ、ＮｉＯ、Ｎｉ
Ｍｎ、ＩｒＭｎ、ＣｒＰｔＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ等の反強
磁性体により形成することができる。熱的安定性を確保
するためには、ブロッキング温度が３８０゜Ｃと比較的
高いＰｔＭｎ合金や、ブロッキング温度が４５０゜Ｃと
高いＮｉＭｎ合金を用いることが好ましい。膜厚は、１
５〜５０ｎｍが好ましく、更に好ましくは２０ｎｍ〜３
０ｎｍがよい。
Ｍｎ、ＩｒＭｎ、ＣｒＰｔＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ等の反強
磁性体により形成することができる。熱的安定性を確保
するためには、ブロッキング温度が３８０゜Ｃと比較的
高いＰｔＭｎ合金や、ブロッキング温度が４５０゜Ｃと
高いＮｉＭｎ合金を用いることが好ましい。膜厚は、１
５〜５０ｎｍが好ましく、更に好ましくは２０ｎｍ〜３
０ｎｍがよい。
【００１９】固定側磁性層５は、ＮｉＦｅ合金（パーマ
ロイ）やＣｏＦｅ合金等の強磁性体により形成する。好
ましくは、高温（２５０゜Ｃ）に加熱しても非磁性層６
を構成するＣｕと混じり合わないＣｏＦｅを用いるのが
良い。この点は自由側磁性層７についても同様である。
ロイ）やＣｏＦｅ合金等の強磁性体により形成する。好
ましくは、高温（２５０゜Ｃ）に加熱しても非磁性層６
を構成するＣｕと混じり合わないＣｏＦｅを用いるのが
良い。この点は自由側磁性層７についても同様である。
【００２０】なお、固定側磁性層５は、単一の強磁性体
膜により構成することもできるが、非磁性金属膜により
隔てられた２つの強磁性体膜からなる多層構造とするこ
とができる。かかる多層構造の固定側磁性層５では、各
強磁性体膜の磁気モーメントが互いに１８０゜の方向に
向き、これら磁気モーメントが相互に打ち消しあって、
固定側磁性層５全体として発生する外部磁界が極めて小
さくなる。そのため、固定側磁性層５に直交する磁気モ
ーメントを有する自由側磁性層に、固定側磁性層５より
発生する磁界が殆ど作用せず、自由側磁性層の磁気モー
メントが固定側磁性層５からの磁界により影響を受ける
ことを防止できる。多層構造の固定側磁性層５の上記非
磁性金属膜は、Ｒｕにより形成するのが好ましく、膜厚
は、上下の強磁性体膜の反強磁的結合を誘因するため
に、０．４ｎｍ〜１．１ｎｍが好ましく、更に好ましく
は０．６ｎｍ〜１．０ｎｍがよいと考えられる。
膜により構成することもできるが、非磁性金属膜により
隔てられた２つの強磁性体膜からなる多層構造とするこ
とができる。かかる多層構造の固定側磁性層５では、各
強磁性体膜の磁気モーメントが互いに１８０゜の方向に
向き、これら磁気モーメントが相互に打ち消しあって、
固定側磁性層５全体として発生する外部磁界が極めて小
さくなる。そのため、固定側磁性層５に直交する磁気モ
ーメントを有する自由側磁性層に、固定側磁性層５より
発生する磁界が殆ど作用せず、自由側磁性層の磁気モー
メントが固定側磁性層５からの磁界により影響を受ける
ことを防止できる。多層構造の固定側磁性層５の上記非
磁性金属膜は、Ｒｕにより形成するのが好ましく、膜厚
は、上下の強磁性体膜の反強磁的結合を誘因するため
に、０．４ｎｍ〜１．１ｎｍが好ましく、更に好ましく
は０．６ｎｍ〜１．０ｎｍがよいと考えられる。
【００２１】また、自由側磁性層７を単一のＣｏＦｅ膜
により構成した場合には、ＣｏＦｅは保磁力が比較的大
きいため、磁気媒体からの磁界によって自由側磁性層７
の磁気モーメントが回転し難くなり、応答特性が悪化す
る。したがって、非磁性層６に接するＣｏＦｅ膜の保磁
力を下げるために、保磁力の小さいＮｉＦｅ膜をＣｏＦ
ｅ膜に積層形成し、これらＣｏＦｅ膜及びＮｉＦｅ膜に
より自由側磁性層７を構成するのが好ましい。かかる場
合の各膜の膜厚は、ＣｏＦｅ膜は０．８〜３．０ｎｍ、
ＮｉＦｅ膜は２〜１０ｎｍとするのが好ましい。更に好
ましくは、ＣｏＦｅ膜は０．９〜２．０ｎｍ、ＮｉＦｅ
膜は３〜５ｎｍとする。
により構成した場合には、ＣｏＦｅは保磁力が比較的大
きいため、磁気媒体からの磁界によって自由側磁性層７
の磁気モーメントが回転し難くなり、応答特性が悪化す
る。したがって、非磁性層６に接するＣｏＦｅ膜の保磁
力を下げるために、保磁力の小さいＮｉＦｅ膜をＣｏＦ
ｅ膜に積層形成し、これらＣｏＦｅ膜及びＮｉＦｅ膜に
より自由側磁性層７を構成するのが好ましい。かかる場
合の各膜の膜厚は、ＣｏＦｅ膜は０．８〜３．０ｎｍ、
ＮｉＦｅ膜は２〜１０ｎｍとするのが好ましい。更に好
ましくは、ＣｏＦｅ膜は０．９〜２．０ｎｍ、ＮｉＦｅ
膜は３〜５ｎｍとする。
【００２２】上記反強磁性層４及び固定側磁性層５の成
膜は、固定側磁性層５の磁化方向が図１の紙面に対して
垂直となるように磁場を印加しつつ行った。また、自由
側磁性層７の磁化方向が図１において右方向となるよう
に、磁場の印加方向を９０゜回転させて自由側磁性層７
の成膜を行った。なお、かかる９０゜の磁場回転は必ず
しも必要ではない。
膜は、固定側磁性層５の磁化方向が図１の紙面に対して
垂直となるように磁場を印加しつつ行った。また、自由
側磁性層７の磁化方向が図１において右方向となるよう
に、磁場の印加方向を９０゜回転させて自由側磁性層７
の成膜を行った。なお、かかる９０゜の磁場回転は必ず
しも必要ではない。
【００２３】そして、スピンバルブ膜を構成するすべて
の層の成膜を行った後に、該スピンバルブ膜に必然的に
生ずる微少な凹凸に起因する自由側磁性層７と固定側磁
性層５との静磁気的結合を弱めるために、自由側磁性層
７の磁化方向を、固定側磁性層５の磁化方向に対して直
交させるように磁場を印加しつつ熱処理を行う。なお、
反強磁性層にＮｉＭｎやＰｔＭｎを用いる場合には、ス
ピンバルブ膜の成膜後、本発明の熱処理前に、固定側磁
性層５の磁化方向を固定するために磁場中熱処理を施す
必要がある。かかる磁場中熱処理を行った時点では、固
定側磁性層５と自由側磁性層７の磁化方向は平行となる
が、本発明の熱処理によって自由側磁性層７の磁化方向
のみを９０゜回転させることができる。
の層の成膜を行った後に、該スピンバルブ膜に必然的に
生ずる微少な凹凸に起因する自由側磁性層７と固定側磁
性層５との静磁気的結合を弱めるために、自由側磁性層
７の磁化方向を、固定側磁性層５の磁化方向に対して直
交させるように磁場を印加しつつ熱処理を行う。なお、
反強磁性層にＮｉＭｎやＰｔＭｎを用いる場合には、ス
ピンバルブ膜の成膜後、本発明の熱処理前に、固定側磁
性層５の磁化方向を固定するために磁場中熱処理を施す
必要がある。かかる磁場中熱処理を行った時点では、固
定側磁性層５と自由側磁性層７の磁化方向は平行となる
が、本発明の熱処理によって自由側磁性層７の磁化方向
のみを９０゜回転させることができる。
【００２４】上記した本発明の熱処理の温度は、固定側
磁性層５の磁化方向を変化させないように、反強磁性層
４のブロッキング温度及び固定側磁性層５のキュリー温
度よりも低くするとともに、熱処理を行う時間内に無磁
場下における自由側磁性層７の磁化方向を実質的に変化
させるに必要な温度よりも高くする。かかる温度は、必
ずしも自由側磁性層７のキュリー温度以上である必要は
なく、実質的に誘導磁気異方性による磁化容易軸方向を
変化させることができる限り、できるだけ低い温度であ
ることが好ましい。具体的には、各磁性層５，７に用い
る材質により定められるものであるが、１６０゜Ｃ〜３
５０゜Ｃが好ましく、更に好ましくは１９０゜Ｃ〜３０
０゜が良い。
磁性層５の磁化方向を変化させないように、反強磁性層
４のブロッキング温度及び固定側磁性層５のキュリー温
度よりも低くするとともに、熱処理を行う時間内に無磁
場下における自由側磁性層７の磁化方向を実質的に変化
させるに必要な温度よりも高くする。かかる温度は、必
ずしも自由側磁性層７のキュリー温度以上である必要は
なく、実質的に誘導磁気異方性による磁化容易軸方向を
変化させることができる限り、できるだけ低い温度であ
ることが好ましい。具体的には、各磁性層５，７に用い
る材質により定められるものであるが、１６０゜Ｃ〜３
５０゜Ｃが好ましく、更に好ましくは１９０゜Ｃ〜３０
０゜が良い。
【００２５】また、熱処理時間は、固定側磁性層５の磁
化方向を変化させないために、印加する磁場の磁界強度
及び処理温度下で、自由側磁性層の磁化容易軸方向を実
質的に変化させるに必要かつ十分な時間であることが望
ましい。具体的には、０．５〜２０時間、好ましくは１
〜１５時間が好ましい。
化方向を変化させないために、印加する磁場の磁界強度
及び処理温度下で、自由側磁性層の磁化容易軸方向を実
質的に変化させるに必要かつ十分な時間であることが望
ましい。具体的には、０．５〜２０時間、好ましくは１
〜１５時間が好ましい。
【００２６】また、自由側磁性層７の磁化方向を確実に
固定側磁性層５の磁化方向と直交させるためには、固定
側磁性層５と自由側磁性層７の間に静磁結合や、自由側
磁性層７の保磁力に抗するだけ強い必要がある。かかる
磁場は、自由側磁性層７を構成する強磁性体の材質等に
より適宜定められるが、０．２〜１５００Ｏｅ（エルス
テッド）の磁界強度、好ましくは５〜１０００Ｏｅとす
るのが良い。
固定側磁性層５の磁化方向と直交させるためには、固定
側磁性層５と自由側磁性層７の間に静磁結合や、自由側
磁性層７の保磁力に抗するだけ強い必要がある。かかる
磁場は、自由側磁性層７を構成する強磁性体の材質等に
より適宜定められるが、０．２〜１５００Ｏｅ（エルス
テッド）の磁界強度、好ましくは５〜１０００Ｏｅとす
るのが良い。
【００２７】かかる熱処理によって、スピンバルブ膜の
微小な凹凸に起因する自由側磁性層７と固定側磁性層５
の静磁気的結合が弱められ、両磁性層５，７の磁気モー
メントのなす角度を垂直に可及的に近づけることがで
き、かかるスピンバルブ膜を用いたスピンバルブ磁気ヘ
ッドの応答特性を良好なものとすることができる。
微小な凹凸に起因する自由側磁性層７と固定側磁性層５
の静磁気的結合が弱められ、両磁性層５，７の磁気モー
メントのなす角度を垂直に可及的に近づけることがで
き、かかるスピンバルブ膜を用いたスピンバルブ磁気ヘ
ッドの応答特性を良好なものとすることができる。
【００２８】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではなく、製造工程、スピンバルブ膜の構造等、
適宜変更することができる。例えば、上記実施の形態で
は反強磁性層４を下層側に積層し、自由側磁性層７を上
層側に積層したが、層構成を反転したものでも本発明の
製造方法を適用できる。
るものではなく、製造工程、スピンバルブ膜の構造等、
適宜変更することができる。例えば、上記実施の形態で
は反強磁性層４を下層側に積層し、自由側磁性層７を上
層側に積層したが、層構成を反転したものでも本発明の
製造方法を適用できる。
【００２９】
【実施例】ＤＣマグネトロンスパッタリング法によっ
て、ガラス基板上に、Ｔａ（３ｎｍ）／（Ｎｉ80Ｆ
ｅ20）75Ｃｒ25（５ｎｍ）／Ｐｔ50Ｍｎ50（２５ｎｍ）
／Ｃｏ90Ｆｅ10（２ｎｍ）／Ｒｕ（０．８ｎｍ）／Ｃｏ
90Ｆｅ10（２．３ｎｍ）／Ｃｕ（２．５ｎｍ）／Ｃｏ90
Ｆｅ10（１ｎｍ）／Ｎｉ80Ｆｅ20（４ｎｍ）／Ｔａ（３
ｎｍ）で表される構造のスピンバルブ多層膜を積層形成
した。ここで、最初のＴａは第１の下地層、（ＮｉＦ
ｅ）Ｃｒはスピンバルブ膜を（１１１）結晶配向させる
ための第２の下地層（配向制御層）、ＰｔＭｎは反強磁
性層、ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅは固定側磁性層、Ｃｕ
は非磁性層、ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅは自由側磁性層、最後
のＴａは保護層である。なお、括弧内は各層の膜厚、組
成比は原子数比（ａｔｏｍ％）である。
て、ガラス基板上に、Ｔａ（３ｎｍ）／（Ｎｉ80Ｆ
ｅ20）75Ｃｒ25（５ｎｍ）／Ｐｔ50Ｍｎ50（２５ｎｍ）
／Ｃｏ90Ｆｅ10（２ｎｍ）／Ｒｕ（０．８ｎｍ）／Ｃｏ
90Ｆｅ10（２．３ｎｍ）／Ｃｕ（２．５ｎｍ）／Ｃｏ90
Ｆｅ10（１ｎｍ）／Ｎｉ80Ｆｅ20（４ｎｍ）／Ｔａ（３
ｎｍ）で表される構造のスピンバルブ多層膜を積層形成
した。ここで、最初のＴａは第１の下地層、（ＮｉＦ
ｅ）Ｃｒはスピンバルブ膜を（１１１）結晶配向させる
ための第２の下地層（配向制御層）、ＰｔＭｎは反強磁
性層、ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅは固定側磁性層、Ｃｕ
は非磁性層、ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅは自由側磁性層、最後
のＴａは保護層である。なお、括弧内は各層の膜厚、組
成比は原子数比（ａｔｏｍ％）である。
【００３０】上記のスピンバルブ膜を成膜した後、ま
ず、反強磁性層を構成するＰｔＭｎの結晶構造を規則化
するために、温度２５０゜Ｃ、磁界強度１５ｋＧの条件
下で１０時間のピニング熱処理を施した。
ず、反強磁性層を構成するＰｔＭｎの結晶構造を規則化
するために、温度２５０゜Ｃ、磁界強度１５ｋＧの条件
下で１０時間のピニング熱処理を施した。
【００３１】次に、スピンバルブ膜の成膜過程で必然的
に発生する凹凸に起因する自由側磁性層と固定側磁性層
の静磁気的結合を弱めるとともに、自由側磁性層の磁気
モーメントを固定側磁性層の磁気モーメントに対して直
交させるために、１００Ｏｅの磁場を、上記ピニング熱
処理時に印加した磁場に対して垂直に印加しつつ、種々
の温度で１０時間の熱処理を施した。その結果を表１に
示す。なお、かかる実験例での熱処理温度は、２１０゜
Ｃ〜２９０゜Ｃであるが、これは反強磁性層を構成する
ＰｔＭｎのブロッキング温度よりも低温であるため、反
強磁性層の交換結合磁界は熱処理中も失われず、固定側
磁性層の磁化方向がかかる熱処理によっては殆ど変動し
ない。
に発生する凹凸に起因する自由側磁性層と固定側磁性層
の静磁気的結合を弱めるとともに、自由側磁性層の磁気
モーメントを固定側磁性層の磁気モーメントに対して直
交させるために、１００Ｏｅの磁場を、上記ピニング熱
処理時に印加した磁場に対して垂直に印加しつつ、種々
の温度で１０時間の熱処理を施した。その結果を表１に
示す。なお、かかる実験例での熱処理温度は、２１０゜
Ｃ〜２９０゜Ｃであるが、これは反強磁性層を構成する
ＰｔＭｎのブロッキング温度よりも低温であるため、反
強磁性層の交換結合磁界は熱処理中も失われず、固定側
磁性層の磁化方向がかかる熱処理によっては殆ど変動し
ない。
【００３２】
【表１】
【００３３】なお、表中、θF は本発明の熱処理時に印
加する磁場の方向と自由側磁性層の磁気モーメントのな
す角度、θP は本発明の熱処理時に印加する磁場の方向
と固定側磁性層の磁気モーメントのなす角度であり（図
２参照）、θF は自由側磁性層７の磁化曲線、θP は固
定側磁性層の磁気抵抗曲線から求めた。
加する磁場の方向と自由側磁性層の磁気モーメントのな
す角度、θP は本発明の熱処理時に印加する磁場の方向
と固定側磁性層の磁気モーメントのなす角度であり（図
２参照）、θF は自由側磁性層７の磁化曲線、θP は固
定側磁性層の磁気抵抗曲線から求めた。
【００３４】表から明らかなように、本発明の熱処理に
よって、自由側磁性層と固定側磁性層の磁気モーメント
のなす角度は９０゜に近づくとともに、磁気抵抗曲線の
応答部の原点からのシフト量Ｈshift （図３参照）は減
少している。このことから、上記熱処理によって固定側
磁性層と自由側磁性層の静磁的結合が弱められているこ
とが理解できる。
よって、自由側磁性層と固定側磁性層の磁気モーメント
のなす角度は９０゜に近づくとともに、磁気抵抗曲線の
応答部の原点からのシフト量Ｈshift （図３参照）は減
少している。このことから、上記熱処理によって固定側
磁性層と自由側磁性層の静磁的結合が弱められているこ
とが理解できる。
【００３５】
【発明の効果】本発明によれば、固定側磁性層と自由側
磁性層の静磁的結合を弱めることができ、磁気抵抗曲線
の応答部の磁場原点からのシフト量を減少させることが
できるとともに、無磁場下における固定側磁性層と自由
側磁性層の磁気モーメントのなす角度を９０゜に近づけ
ることができ、応答特性に優れたスピンバルブ膜を製造
することができる。
磁性層の静磁的結合を弱めることができ、磁気抵抗曲線
の応答部の磁場原点からのシフト量を減少させることが
できるとともに、無磁場下における固定側磁性層と自由
側磁性層の磁気モーメントのなす角度を９０゜に近づけ
ることができ、応答特性に優れたスピンバルブ膜を製造
することができる。
【図１】スピンバルブ膜の模式図である。
【図２】自由側磁性層と固定側磁性層の磁気モーメント
の方向を示す図である。
の方向を示す図である。
【図３】スピンバルブ膜の磁気抵抗曲線を示すグラフで
ある。
ある。
５ 固定側磁性層 ６ 非磁性層 ７ 自由側磁性層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上野 昌紀 大阪府三島郡島本町江川２丁目15番17号 リードライト・エスエムアイ株式会社内 (72)発明者 鈴木 功一 兵庫県尼崎市扶桑町１番８号 住友金属工 業株式会社エレクトロニクス技術研究所内 (72)発明者 樋上 文範 大阪府三島郡島本町江川２丁目15番17号 リードライト・エスエムアイ株式会社内 Ｆターム(参考） 5D034 BA04 DA07 5E049 AA01 AA09 AC05 BA12 GC01
Claims (5)
- 【請求項１】 磁化方向が固定された固定側磁性層と、
非磁性層によって固定側磁性層と分離される自由側磁性
層とを少なくとも含むスピンバルブ膜の製造方法であっ
て、 前記固定側磁性層、非磁性層及び自由側磁性層を成膜し
た後に、自由側磁性層を所望の方向に磁化させる磁場を
印加しつつ熱処理を施すことを特徴とするスピンバルブ
膜の製造方法。 - 【請求項２】 前記熱処理は、スピンバルブ膜に存在す
る微少な凹凸に起因する固定側磁性層と自由側磁性層の
静磁気的結合を弱めるためのものである請求項１に記載
のスピンバルブ膜の製造方法。 - 【請求項３】 前記熱処理は、その温度が反強磁性層の
ブロッキング温度よりも低く、かつ、自由側磁性層の磁
化容易軸方向を回転させるために必要な時間以上行われ
ることを特徴とする請求項１又は２に記載のスピンバル
ブ膜の製造方法。 - 【請求項４】 前記熱処理温度が、１６０〜３５０゜Ｃ
である請求項３に記載のスピンバルブ膜の製造方法。 - 【請求項５】 前記熱処理中に印加される磁場の磁界強
度が、０．２〜１５００Ｏｅである請求項１〜４のいず
れか１項に記載のスピンバルブ膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10242586A JP2000058941A (ja) | 1998-08-12 | 1998-08-12 | スピンバルブ膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10242586A JP2000058941A (ja) | 1998-08-12 | 1998-08-12 | スピンバルブ膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000058941A true JP2000058941A (ja) | 2000-02-25 |
Family
ID=17091270
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10242586A Withdrawn JP2000058941A (ja) | 1998-08-12 | 1998-08-12 | スピンバルブ膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000058941A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002023564A1 (en) * | 2000-09-18 | 2002-03-21 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method of manufacturing a spin valve structure |
| WO2002052658A1 (en) * | 2000-12-26 | 2002-07-04 | Sony Corporation | Production method for spin valve film and production method of magnetoresistance effect type magnetic head |
| JP2006196892A (ja) * | 2005-01-12 | 2006-07-27 | Headway Technologies Inc | 磁気トンネル接合素子の磁化自由層の形成方法ならびにトンネル接合型再生ヘッドおよびその製造方法 |
| US7355824B2 (en) | 2002-03-27 | 2008-04-08 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetoresistive effect element and magnetic memory having the same |
| JP2009147351A (ja) * | 2009-01-14 | 2009-07-02 | Canon Anelva Corp | 磁気抵抗デバイスの製造方法及び製造装置 |
| US7742261B2 (en) | 2005-01-12 | 2010-06-22 | Headway Technologies, Inc. | Tunneling magneto-resistive spin valve sensor with novel composite free layer |
| CN109694580A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-04-30 | 重庆邮电大学 | 一种表面粗糙度可控的磁敏材料及其制备方法和应用 |
-
1998
- 1998-08-12 JP JP10242586A patent/JP2000058941A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002023564A1 (en) * | 2000-09-18 | 2002-03-21 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method of manufacturing a spin valve structure |
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| US6787004B2 (en) | 2000-12-26 | 2004-09-07 | Sony Corporation | Method for manufacturing a spin valve film and a method of manufacturing a magnetoresistance-effect type magnetic head |
| US7355824B2 (en) | 2002-03-27 | 2008-04-08 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetoresistive effect element and magnetic memory having the same |
| JP2006196892A (ja) * | 2005-01-12 | 2006-07-27 | Headway Technologies Inc | 磁気トンネル接合素子の磁化自由層の形成方法ならびにトンネル接合型再生ヘッドおよびその製造方法 |
| US7742261B2 (en) | 2005-01-12 | 2010-06-22 | Headway Technologies, Inc. | Tunneling magneto-resistive spin valve sensor with novel composite free layer |
| US8035931B2 (en) | 2005-01-12 | 2011-10-11 | Headway Technologies, Inc. | Tunneling magneto-resistive spin valve sensor with novel composite free layer |
| JP2009147351A (ja) * | 2009-01-14 | 2009-07-02 | Canon Anelva Corp | 磁気抵抗デバイスの製造方法及び製造装置 |
| CN109694580A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-04-30 | 重庆邮电大学 | 一种表面粗糙度可控的磁敏材料及其制备方法和应用 |
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|---|---|---|---|
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