JP2000243627A - Soft magnetic film, magnetoresistance effect element using the same and manufacture thereof - Google Patents
Soft magnetic film, magnetoresistance effect element using the same and manufacture thereofInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、記録媒体の洩れ磁
界などの外部磁界が印加されることにより、磁化方向が
変化する軟磁性膜に係り、特に、軟磁性膜の磁化容易軸
方向が、一旦、一定方向（Ｘ方向）に向くように磁場中
アニールされると、その後で、軟磁性膜がＸ方向以外の
方向に磁場中アニールされても、軟磁性膜の磁化容易軸
方向が、Ｘ方向から変化することを抑えることができる
軟磁性膜、及びこの軟磁性膜を用いた磁気抵抗効果素
子、ならびに前記磁気抵抗効果素子の製造方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a soft magnetic film whose magnetization direction changes when an external magnetic field such as a leakage magnetic field of a recording medium is applied. Once annealed in a magnetic field so as to face in a fixed direction (X direction), even if the soft magnetic film is annealed in a magnetic field in a direction other than the X direction, the direction of the easy axis of magnetization of the soft magnetic film becomes X The present invention relates to a soft magnetic film capable of suppressing a change from a direction, a magnetoresistive element using the soft magnetic film, and a method for manufacturing the magnetoresistive element.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図１２は、ハードディスクなどの記録媒
体からの記録磁界を検出する、従来の軟磁性膜を用いて
形成された磁気抵抗効果素子として示された、スピンバ
ルブ型薄膜素子のＡＢＳ面近傍での断面図である。2. Description of the Related Art FIG. 12 shows an ABS surface of a spin-valve type thin film element, which is shown as a magnetoresistive element formed using a conventional soft magnetic film and detects a recording magnetic field from a recording medium such as a hard disk. It is sectional drawing in the vicinity.
【０００３】このスピンバルブ型薄膜素子は、スピンバ
ルブ積層体１が下から下地層１ａ、フリー磁性層１ｂ、
非磁性導電層１ｃ、固定磁性層１ｄ、反強磁性層１ｅ、
および保護層１ｆが連続して積層されることにより形成
され、その両側にハードバイアス層２，２が形成されて
いる。ここで、フリー磁性層１ｂは、ＮｉＦｅ（ニッケ
ル−鉄）合金膜を用いた従来の軟磁性膜によって形成さ
れている。In this spin-valve type thin-film element, a spin-valve laminate 1 has an underlayer 1a, a free magnetic layer 1b,
A nonmagnetic conductive layer 1c, a fixed magnetic layer 1d, an antiferromagnetic layer 1e,
The hard bias layers 2 and 2 are formed on both sides thereof. Here, the free magnetic layer 1b is formed of a conventional soft magnetic film using a NiFe (nickel-iron) alloy film.
【０００４】前記反強磁性層１ｅにはＦｅＭｎ（鉄−マ
ンガン）合金膜、固定磁性層１ｄにはＮｉＦｅ（ニッケ
ル−鉄）合金膜、非磁性導電層１ｃにはＣｕ（銅）膜、
またハードバイアス層２，２にはＣｏＰｔ（コバルト−
白金）合金膜などが一般的に使用されている。なお、下
地層１ａおよび保護層１ｆはＴａ（タンタル）などの非
磁性材料で形成されている。The antiferromagnetic layer 1e has a FeMn (iron-manganese) alloy film, the fixed magnetic layer 1d has a NiFe (nickel-iron) alloy film, the nonmagnetic conductive layer 1c has a Cu (copper) film,
The hard bias layers 2 and 2 are made of CoPt (cobalt-
A (platinum) alloy film or the like is generally used. The underlayer 1a and the protective layer 1f are formed of a non-magnetic material such as Ta (tantalum).
【０００５】このスピンバルブ型薄膜素子では、ハード
バイアス層２，２上に積層された導電層３，３から、固
定磁性層１ｄ、非磁性導電層１ｃ及びフリー磁性層１ｂ
に定常電流（センス電流）が与えられる。前記固定磁性
層１ｄと反強磁性層１ｅとの界面にて交換結合による一
方向性磁界が生じ、前記固定磁性層１ｄの磁化が図示Ｙ
方向（ハイト方向；記録媒体からの漏れ磁界方向）に単
磁区化され固定される。また、記録媒体からの洩れ磁界
が、スピンバルブ型薄膜素子に与えられていない状態の
ときは、フリー磁性層１ｂ内での磁化の方向は、Ｘ方向
（トラック幅方向）に向けられている。In this spin-valve thin film element, the fixed magnetic layer 1d, the nonmagnetic conductive layer 1c and the free magnetic layer 1b are formed from the conductive layers 3 and 3 laminated on the hard bias layers 2 and 2.
Is supplied with a steady current (sense current). At the interface between the fixed magnetic layer 1d and the antiferromagnetic layer 1e, a unidirectional magnetic field is generated by exchange coupling, and the magnetization of the fixed magnetic layer 1d
Direction (height direction; direction of the leakage magnetic field from the recording medium) and is fixed. When the leakage magnetic field from the recording medium is not applied to the spin-valve thin film element, the direction of magnetization in the free magnetic layer 1b is directed in the X direction (track width direction).
【０００６】ハードディスクなどの記録媒体の走行方向
はＺ方向であり、記録媒体からの洩れ磁界がＹ方向に与
えられると、フリー磁性層１ｂの磁化がＸ方向からＹ方
向へ向けて変化する。フリー磁性層１ｂ内での磁化の方
向と、固定磁性層１ｄの一方向性の磁化方向が同一の方
向になると、一方の磁性層の電子が移動して他方の磁性
層に侵入しようとするときに、その界面で散乱を受ける
ことがなくなり低抵抗になる。この電気抵抗値の変化に
基づく電圧変化により、記録媒体からの洩れ磁界が検出
される。[0006] The running direction of a recording medium such as a hard disk is the Z direction. When a leakage magnetic field from the recording medium is applied in the Y direction, the magnetization of the free magnetic layer 1b changes from the X direction to the Y direction. When the direction of magnetization in the free magnetic layer 1b and the direction of unidirectional magnetization of the fixed magnetic layer 1d are the same, when electrons in one magnetic layer move and try to enter the other magnetic layer. In addition, there is no scattering at the interface, and the resistance is low. The leakage magnetic field from the recording medium is detected by the voltage change based on the change in the electric resistance value.
【０００７】前記記録媒体からの洩れ磁界が、スピンバ
ルブ型薄膜素子に与えられていない状態のときは、フリ
ー磁性層１ｂ内での磁化の方向と、固定磁性層１ｄの一
方向性の磁化方向が直交していることが好ましい。When the leakage magnetic field from the recording medium is not applied to the spin-valve thin film element, the magnetization direction in the free magnetic layer 1b and the unidirectional magnetization direction in the fixed magnetic layer 1d Are preferably orthogonal.
【０００８】フリー磁性層１ｂ内での磁化の方向と、固
定磁性層１ｄの一方向性の磁化方向が直交してないと、
記録媒体からの洩れ磁界の変化に伴う磁気抵抗の変化に
ヒステリシスが発生し、バルクハウゼンノイズが発生す
る。バルクハウゼンノイズを消すためには、大きな動作
安定磁界を要することになり、再生波形が歪むために再
生ヘッドとしての電磁変換効率を稼げず、高密度記録に
対応できない。If the direction of magnetization in the free magnetic layer 1b and the direction of unidirectional magnetization of the fixed magnetic layer 1d are not orthogonal,
Hysteresis occurs in the change in the magnetic resistance due to the change in the leakage magnetic field from the recording medium, and Barkhausen noise occurs. In order to eliminate the Barkhausen noise, a large operation stable magnetic field is required, and the reproduced waveform is distorted, so that the electromagnetic conversion efficiency as a reproducing head cannot be obtained, and it is impossible to cope with high-density recording.
【０００９】従来は、フリー磁性層１ｂ内での磁化の方
向と、固定磁性層１ｄの一方向性の磁化方向を直交させ
るために、Ｘ方向に磁場を与えながら前記フリー磁性層
１ｂを成膜し、Ｙ方向に磁場を与えながら反強磁性層１
ｅを成膜していた。Conventionally, in order to make the direction of magnetization in the free magnetic layer 1b perpendicular to the direction of unidirectional magnetization of the fixed magnetic layer 1d, the free magnetic layer 1b is formed while applying a magnetic field in the X direction. The antiferromagnetic layer 1 is applied while applying a magnetic field in the Y direction.
e was formed.
【００１０】反強磁性層１ｅは、ＦｅＭｎ合金膜により
形成されているので、熱処理をせず磁場中で成膜するだ
けで、反強磁性特性を発揮する。反強磁性層１ｅと固定
磁性層１ｄとの界面において、交換結合による一方向性
磁界が生じ、固定磁性層１ｄの磁化がＹ方向に単磁区化
され固定される。Since the antiferromagnetic layer 1e is formed of a FeMn alloy film, it exhibits antiferromagnetic properties only by being formed in a magnetic field without heat treatment. At the interface between the antiferromagnetic layer 1e and the pinned magnetic layer 1d, a unidirectional magnetic field is generated by exchange coupling, and the magnetization of the pinned magnetic layer 1d is converted into a single magnetic domain in the Y direction and fixed.
【００１１】また、ハードバイアス層２，２はＸ方向に
磁化されており、これによってもフリー磁性層１ｂの磁
化がＸ方向に揃えられる。ハードバイアス層２，２およ
び導電層３，３は、フリー磁性層１ｂ、非磁性導電層１
ｃ、固定磁性層１ｄ、反強磁性層１ｅおよび保護層１ｆ
を順次積層して形成されたスピンバルブ積層体１を、ミ
ーリング等により所定の形状にして、前記スピンバルブ
積層体１の両側に成膜することにより形成される。The hard bias layers 2 and 2 are magnetized in the X direction, whereby the magnetization of the free magnetic layer 1b is aligned in the X direction. The hard bias layers 2 and 2 and the conductive layers 3 and 3 include a free magnetic layer 1 b and a non-magnetic conductive layer 1.
c, fixed magnetic layer 1d, antiferromagnetic layer 1e, and protective layer 1f
Are formed in a predetermined shape by milling or the like, and are formed on both sides of the spin valve laminate 1.
【００１２】反強磁性層１ｅにＦｅＭｎ、ＭｎＩｒのよ
うな熱処理不要の材料を用いて上述の方法により形成さ
れたスピンバルブ型薄膜素子は、フリー磁性層１ｂ内で
の磁化の方向と、固定磁性層１ｄの一方向性の磁化方向
を直交させることができる。The spin-valve thin film element formed by the above-described method using a material which does not require heat treatment, such as FeMn or MnIr, for the antiferromagnetic layer 1e has a magnetization direction in the free magnetic layer 1b and a fixed magnetic layer. The unidirectional magnetization direction of the layer 1d can be made orthogonal.
【００１３】[0013]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の方法に
より形成されたスピンバルブ型薄膜素子を用いて、薄膜
磁気ヘッドなどを形成するときに、スピンバルブ型薄膜
素子がＸ方向以外の方向の磁場中アニールにかけられる
ことにより、フリー磁性層１ｂの磁化容易軸方向がＸ方
向以外の方向に変化してしまうという問題が生じてい
た。例えば、前記スピンバルブ型薄膜素子上に、インダ
クティブヘッドが積層された薄膜磁気ヘッドを形成する
と、フリー磁性層１ｂの磁化容易軸方向が変化して、固
定磁性層１ｄの一方向性の磁化方向と直交しなくなると
いう問題が生じていた。However, when a thin-film magnetic head or the like is formed by using the spin-valve thin-film element formed by the above-described method, the spin-valve thin-film element has a magnetic field in a direction other than the X direction. The medium annealing causes a problem that the easy axis direction of the free magnetic layer 1b changes to a direction other than the X direction. For example, when a thin-film magnetic head in which an inductive head is laminated on the spin-valve thin-film element is formed, the direction of the easy axis of magnetization of the free magnetic layer 1b changes, and the direction of the unidirectional magnetization of the fixed magnetic layer 1d is changed. There has been a problem that they are not orthogonal.
【００１４】図１３は、スピンバルブ型薄膜素子上にイ
ンダクティブヘッドが積層された薄膜磁気ヘッドの縦断
面図である。図１３に示す薄膜磁気ヘッドは、浮上式ヘ
ッドを構成するスライダのトレーリング側端面に形成さ
れたものであり、読み出しヘッド（再生ヘッド）ｈ１上
に書込み用のインダクティブヘッドｈ２が積層された、
いわゆるＭＲ／インダクティブ複合型薄膜磁気ヘッドで
ある。FIG. 13 is a longitudinal sectional view of a thin-film magnetic head in which an inductive head is laminated on a spin-valve thin-film element. The thin-film magnetic head shown in FIG. 13 is formed on the trailing side end surface of a slider constituting a floating head, and has a read inductive head h2 laminated on a read head (reproduce head) h1.
This is a so-called MR / inductive hybrid thin film magnetic head.
【００１５】下部シールド層４の上に、下部ギャップ層
５が設けられている。下部ギャップ層５は例えばＡｌ2
Ｏ3などの非磁性の絶縁材料で形成されている。さらに
下部ギャップ層５の上には、スピンバルブ積層体１が形
成されている。図１３に示す符号２は、ハードバイアス
層であり、符号３は導電層である。導電層３の上には、
上部ギャップ層６が形成されている。この上部ギャップ
層６は、例えばＡｌ2Ｏ3などの非磁性の絶縁材料で形成
されている。On the lower shield layer 4, a lower gap layer 5 is provided. The lower gap layer 5 is made of, for example, Al 2
It is formed of a non-magnetic insulating material such as O 3 . Further, on the lower gap layer 5, the spin valve laminate 1 is formed. Reference numeral 2 shown in FIG. 13 is a hard bias layer, and reference numeral 3 is a conductive layer. On the conductive layer 3,
An upper gap layer 6 is formed. The upper gap layer 6 is formed of a non-magnetic insulating material such as Al 2 O 3 .
【００１６】上部ギャップ層６の上には、磁性材料製の
上部シールド層７が形成されている。図に示す薄膜磁気
ヘッドでは、上部シールド層７が、インダクティブヘッ
ド（書込みヘッド）ｈ２の下部コア層としての機能をも
果たしている。On the upper gap layer 6, an upper shield layer 7 made of a magnetic material is formed. In the thin-film magnetic head shown in the figure, the upper shield layer 7 also functions as a lower core layer of the inductive head (write head) h2.
【００１７】上部シールド層（下部コア層）７の上に
は、Ａｌ2Ｏ3などの非磁性の絶縁材料で形成されたギャ
ップ層８が形成され、さらにギャップ層８の上には、レ
ジスト材料やその他の有機材料で形成された絶縁層９が
形成されている。絶縁層９上には、Ｃｕなどの電気抵抗
の低い導電性材料により、コイル層１０が螺旋状に形成
されている。コイル層１０の上には、有機樹脂材料など
の絶縁層１００、磁性材料製の上部コア層１０１が形成
されている。A gap layer 8 made of a non-magnetic insulating material such as Al 2 O 3 is formed on the upper shield layer (lower core layer) 7, and a resist material is formed on the gap layer 8. And an insulating layer 9 made of another organic material. On the insulating layer 9, a coil layer 10 is spirally formed of a conductive material having a low electric resistance such as Cu. An insulating layer 100 such as an organic resin material and an upper core layer 101 made of a magnetic material are formed on the coil layer 10.
【００１８】絶縁層１００上に、コイル層１０を形成す
るときに、絶縁層１００を硬化させるために加熱する必
要がある。ところが、絶縁層１００を加熱すると、スピ
ンバルブ型薄膜素子の反強磁性層１ｅと固定磁性層１ｄ
との界面に生じた、交換結合による一方向性磁界が小さ
くなる、あるいは消滅する。一方向性磁界が小さくな
る、あるいは消滅すると、固定磁性層１ｄの磁化が、ハ
ードバイアス層２，２の磁化方向であるＸ方向に引きず
られてしまう。When the coil layer 10 is formed on the insulating layer 100, it is necessary to heat the insulating layer 100 to cure it. However, when the insulating layer 100 is heated, the antiferromagnetic layer 1e and the pinned magnetic layer 1d of the spin-valve thin film element are heated.
The unidirectional magnetic field generated by the exchange coupling, which is generated at the interface with, becomes smaller or disappears. When the unidirectional magnetic field decreases or disappears, the magnetization of the fixed magnetic layer 1d is dragged in the X direction, which is the magnetization direction of the hard bias layers 2 and 2.
【００１９】そこで、従来は、Ｙ方向の磁場中アニール
を行い、反強磁性層１ｅの磁化方向をＹ方向に固定し直
していた。しかし、従来の軟磁性膜を用いて形成された
フリー磁性層１ｂにおいては、この磁場中アニール中
に、フリー磁性層１ｂの磁化容易軸方向がＹ方向に変化
してしまい、フリー磁性層１ｂ内の磁化方向と、固定磁
性層１ｄの一方向性の磁化方向とを直交させることがで
きなかった。Therefore, conventionally, annealing in a magnetic field in the Y direction has been performed to re-fix the magnetization direction of the antiferromagnetic layer 1e to the Y direction. However, in the free magnetic layer 1b formed using the conventional soft magnetic film, the direction of the easy axis of magnetization of the free magnetic layer 1b changes in the Y direction during the annealing in the magnetic field, and the free magnetic layer 1b Could not be perpendicular to the unidirectional magnetization direction of the fixed magnetic layer 1d.
【００２０】本発明は、上記従来の課題を解決するため
のものであり、薄膜磁気ヘッド形成後も、磁化の方向が
変わらない軟磁性膜および電磁変換効率の低下を抑える
ことが出来、高密度記録に対応できる前記軟磁性膜を用
いた磁気抵抗効果素子、ならびに前記磁気抵抗効果素子
の製造方法を提供することを目的としている。An object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems. A soft magnetic film whose magnetization direction does not change even after a thin-film magnetic head is formed, and a decrease in electromagnetic conversion efficiency can be suppressed. It is an object of the present invention to provide a magnetoresistive element using the soft magnetic film capable of coping with recording, and a method for manufacturing the magnetoresistive element.
【００２１】[0021]
【課題を解決するための手段】本発明は、ハードバイア
ス層からトラック幅方向のバイアス磁界が与えられ、外
部磁界の印加により磁化方向が変動する軟磁性膜は、Ｘ
方向（トラック幅方向）に磁化容易軸をもつ非晶質軟磁
性層を有して構成されることを特徴とするものである。According to the present invention, a soft magnetic film, to which a bias magnetic field is applied in the track width direction from a hard bias layer and whose magnetization direction fluctuates by application of an external magnetic field, is represented by X
It is characterized by having an amorphous soft magnetic layer having an easy axis of magnetization in the direction (track width direction).
【００２２】非晶質軟磁性層は一軸異方性が強いため、
軟磁性膜が非晶質軟磁性層を有するものとして形成さ
れ、磁化容易軸方向がある方向（Ｘ方向）に向くように
磁場中アニールされると、その後で、軟磁性膜がＸ方向
以外の方向に磁場中アニールにかけられても、軟磁性膜
の磁化容易軸方向が、Ｘ方向から変化することを抑える
ことができる。Since the amorphous soft magnetic layer has a strong uniaxial anisotropy,
When the soft magnetic film is formed as having an amorphous soft magnetic layer and is annealed in a magnetic field so that the easy axis direction is directed in a certain direction (X direction), then the soft magnetic film is Even if annealing is performed in a magnetic field in the direction, the direction of the easy axis of magnetization of the soft magnetic film can be suppressed from changing from the X direction.
【００２３】前記軟磁性膜が、非晶質軟磁性層と結晶性
軟磁性層が積層された積層膜として形成されることが好
ましい。結晶性軟磁性層は、一般に、透磁率が大きく、
且つ保磁力が小さい優れた軟磁性特性を持つので、軟磁
性膜が、非晶質軟磁性層と結晶性軟磁性層が積層された
積層膜として形成されると、軟磁性膜の、外部磁界の変
化に伴う磁気抵抗の変化のヒステリシスが、より小さく
なる。なお、外部磁界が印加されたとき、非晶質軟磁性
層と結晶性軟磁性層の磁化方向は、同時に同じ向きに変
化する。結晶性磁性材料として、例えば、ＮｉＦｅ（パ
ーマロイ）やＣｏＦｅやＣｏなどがある。It is preferable that the soft magnetic film is formed as a laminated film in which an amorphous soft magnetic layer and a crystalline soft magnetic layer are laminated. The crystalline soft magnetic layer generally has a high magnetic permeability,
Since the soft magnetic film is formed as a laminated film in which an amorphous soft magnetic layer and a crystalline soft magnetic layer are laminated, since the soft magnetic film has an excellent soft magnetic characteristic with a small coercive force, the external magnetic field of the soft magnetic film , The hysteresis of the change in the magnetic resistance with the change in the resistance becomes smaller. When an external magnetic field is applied, the magnetization directions of the amorphous soft magnetic layer and the crystalline soft magnetic layer simultaneously change in the same direction. Examples of the crystalline magnetic material include NiFe (permalloy), CoFe, and Co.
【００２４】前記非晶質軟磁性層のＭｓ×ｔ（飽和磁束
密度Ｍｓ×層厚ｔ）が前記結晶性軟磁性層のＭｓ×ｔよ
り大きいと、前記非晶質軟磁性層が、前記結晶性軟磁性
層の磁化容易軸方向を成膜時の磁化容易軸方向に保ちつ
づけることが容易になるので好ましい。When Ms × t (saturation magnetic flux density Ms × layer thickness t) of the amorphous soft magnetic layer is larger than Ms × t of the crystalline soft magnetic layer, the amorphous soft magnetic layer It is preferable because it is easy to keep the easy axis direction of the magnetically soft magnetic layer in the easy axis direction during film formation.
【００２５】また、前記非晶質軟磁性層として代表的な
ものに、Ｃｏ基の非晶質軟磁性層がある。A typical example of the amorphous soft magnetic layer is a Co-based amorphous soft magnetic layer.
【００２６】前記Ｃｏ基の非晶質磁性膜は、例えば、Ｃ
ｏ−Ｘ系合金（但し、Ｘは、Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａ，
Ｂから選ばれる２種以上の元素）によって形成される。
前記Ｃｏ−Ｘ系合金として、ＣｏＺｒＮｂ合金あるいは
ＣｏＴａＨｆ合金などがある。The Co-based amorphous magnetic film is made of, for example, C
o-X alloy (where X is Zr, Nb, Hf, Ta,
B or two or more elements selected from B).
Examples of the Co-X alloy include a CoZrNb alloy and a CoTaHf alloy.
【００２７】本発明の軟磁性膜の保磁力は、０．５〜１
（Ｏｅ）である。The coercive force of the soft magnetic film of the present invention is 0.5 to 1
(Oe).
【００２８】本発明の磁気抵抗効果素子は、反強磁性層
と、この反強磁性層と接して形成され磁化が一定方向に
固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性導電
層を介して形成されたフリー磁性層と、前記フリー磁性
層の磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向に交叉する方
向へ揃えるバイアス層と、固定磁性層と非磁性導電層と
フリー磁性層に検出電流を与える導電層とを有する、い
わゆるスピンバルブ型薄膜素子であり、前記フリー磁性
層が上記本発明の軟磁性膜によって形成されていること
を特徴とするものである。The magnetoresistive element of the present invention comprises an antiferromagnetic layer, a fixed magnetic layer formed in contact with the antiferromagnetic layer and having a fixed magnetization direction, and a nonmagnetic conductive layer formed on the fixed magnetic layer. A free magnetic layer formed via a magnetic layer, a bias layer for aligning the magnetization direction of the free magnetic layer in a direction crossing the magnetization direction of the fixed magnetic layer, and a bias layer for detecting the fixed magnetic layer, the nonmagnetic conductive layer, and the free magnetic layer. A so-called spin-valve thin film element having a conductive layer for applying a current, wherein the free magnetic layer is formed by the soft magnetic film of the present invention.
【００２９】前記軟磁性膜を用いて形成された前記スピ
ンバルブ型薄膜素子によって、例えば、いわゆるＭＲ／
インダクティブ複合型薄膜磁気ヘッドを形成するときに
は、インダクティブヘッドの形成過程で、コイル層の絶
縁性を保つためのレジスト層を硬化させるために加熱す
る必要がある。この時に、前記固定磁性層と前記反強磁
性層との界面に生じた交換結合によるの一方向性磁界の
方向がＹ方向（ハイト方向）から変化してしまうため、
Ｙ方向磁場中アニールが行われるが、フリー磁性層が本
発明の軟磁性膜によって形成されていると、フリー磁性
層の磁化容易軸方向が、Ｘ方向から変化することを抑え
ることができる。つまり、前記フリー磁性層の磁化方向
と前記固定磁性層の磁化方向との直交を維持し、スピン
バルブ型薄膜素子の再生特性を向上させることができ
る。The spin-valve type thin film element formed by using the soft magnetic film allows, for example, a so-called MR /
When forming the inductive composite type thin film magnetic head, it is necessary to heat the resist layer for maintaining the insulating property of the coil layer during the process of forming the inductive head. At this time, the direction of the unidirectional magnetic field due to exchange coupling generated at the interface between the fixed magnetic layer and the antiferromagnetic layer changes from the Y direction (height direction).
Annealing is performed in the Y-direction magnetic field. If the free magnetic layer is formed of the soft magnetic film of the present invention, the direction of the easy axis of magnetization of the free magnetic layer can be suppressed from changing from the X direction. That is, the perpendicularity of the magnetization direction of the free magnetic layer and the magnetization direction of the fixed magnetic layer can be maintained, and the reproduction characteristics of the spin-valve thin film element can be improved.
【００３０】また、本発明の磁気抵抗効果素子は、磁気
抵抗効果層と、前記磁気抵抗効果層に非磁性層を介して
重ねられた軟磁性層と、前記磁気抵抗効果層にトラック
幅方向のバイアス磁界を与えるバイアス層と、前記磁気
抵抗効果層に検出電流を与える導電層とを有し、前記磁
気抵抗効果層が上記本発明の軟磁性膜によって形成され
ていることを特徴とするものであってもよい。Further, in the magnetoresistive element of the present invention, a magnetoresistive layer, a soft magnetic layer superposed on the magnetoresistive layer via a non-magnetic layer, and a track width direction on the magnetoresistive layer. A bias layer for applying a bias magnetic field, and a conductive layer for applying a detection current to the magnetoresistive layer, wherein the magnetoresistive layer is formed of the soft magnetic film of the present invention. There may be.
【００３１】前記磁気抵抗効果素子の、前記フリー磁性
層における非磁性導電層との界面、あるいは前記磁気抵
抗効果層における非磁性層との界面が、Ｃｏ基の非晶質
軟磁性層で形成されている。The interface of the magnetoresistive element with the nonmagnetic conductive layer in the free magnetic layer or the interface with the nonmagnetic layer in the magnetoresistive layer is formed of a Co-based amorphous soft magnetic layer. ing.
【００３２】前記非磁性導電層あるいは前記非磁性層
は、Ｃｕなどの導電性材料によって形成される。前記フ
リー磁性層における非磁性導電層との界面、あるいは前
記磁気抵抗効果層における非磁性層との界面が、Ｃｏ基
の非晶質軟磁性層であると、前記界面における金属元素
の拡散防止ができる。さらに、伝導電子の平均自由工程
の大きいＣｏ基の非晶質軟磁性層を前記界面にすると磁
気抵抗変化率を大きくできる。The non-magnetic conductive layer or the non-magnetic layer is formed of a conductive material such as Cu. If the interface between the free magnetic layer and the nonmagnetic conductive layer or the interface between the magnetoresistive layer and the nonmagnetic layer is a Co-based amorphous soft magnetic layer, diffusion of metal elements at the interface can be prevented. it can. Further, when a Co-based amorphous soft magnetic layer having a large mean free path of conduction electrons is used as the interface, the magnetoresistance ratio can be increased.
【００３３】また、本発明は、少なくとも反強磁性層、
固定磁性層、非磁性導電層、およびフリー磁性層を有す
るスピンバルブ型薄膜素子の製造方法において、前記フ
リー磁性層が、少なくとも非晶質軟磁性膜を有して成膜
され、しかも外部磁界をＸ方向（トラック幅方向）に印
加されつつ成膜される工程と、前記フリー磁性層が、成
膜後に、第１のアニール温度において、外部磁界をＸ方
向に印加され、磁場中アニールされることにより、Ｘ方
向を磁化容易軸方向とされる工程と、前記非磁性導電層
が、成膜される工程と、前記固定磁性層が、成膜される
工程と、前記固定磁性層と前記反強磁性層が、成膜後
に、第２のアニール温度において、外部磁界をＹ方向
（ハイト方向）に印加され、磁場中アニールされること
により、前記固定磁性層と前記反強磁性層との界面で生
じた交換結合によるＹ方向の一方向性磁界を付与される
工程とを有することを特徴とするものである。The present invention also provides at least an antiferromagnetic layer,
In a method for manufacturing a spin-valve thin film element having a fixed magnetic layer, a nonmagnetic conductive layer, and a free magnetic layer, the free magnetic layer is formed with at least an amorphous soft magnetic film, and further, an external magnetic field is reduced. A step of forming a film while being applied in the X direction (track width direction); and applying an external magnetic field in the X direction at a first annealing temperature after the film is formed, and annealing the free magnetic layer in the magnetic field. The step of setting the X direction as the direction of the easy axis of magnetization, the step of forming the nonmagnetic conductive layer, the step of forming the fixed magnetic layer, and the step of forming the fixed magnetic layer After the magnetic layer is formed, an external magnetic field is applied in the Y direction (height direction) at a second annealing temperature after the film formation, and the magnetic layer is annealed in the magnetic field, thereby forming an interface between the fixed magnetic layer and the antiferromagnetic layer. Y caused by exchange coupling It is characterized in that a step applied unidirectional magnetic field direction.
【００３４】例えば、磁気抵抗効果素子上にインダクテ
ィブヘッドを形成するときにおいて、前記第２のアニー
ル工程は、このインダクティブヘッドの絶縁層となるレ
ジスト層を硬化させるための加熱によって、減少もしく
は消滅した前記固定磁性層と前記反強磁性層との界面で
生じた交換結合による一方向性磁界を、Ｙ方向に回復さ
せるためのものである。For example, when the inductive head is formed on the magnetoresistive element, the second annealing step includes the step of reducing or disappearing by the heating for curing the resist layer serving as the insulating layer of the inductive head. This is for recovering a unidirectional magnetic field due to exchange coupling generated at the interface between the fixed magnetic layer and the antiferromagnetic layer in the Y direction.
【００３５】本発明の磁気抵抗効果素子の前記反強磁性
層を、ＦｅＭｎやＭｎＩｒなどで形成すると、反強磁性
特性を生じさせるために熱処理を施す必要がないため、
スピンバルブ型薄膜素子の成膜中に、前記フリー磁性層
の磁化容易軸方向がＸ方向から変化することは抑えられ
る。When the antiferromagnetic layer of the magnetoresistance effect element of the present invention is formed of FeMn, MnIr, or the like, it is not necessary to perform a heat treatment to generate antiferromagnetic characteristics.
During the formation of the spin-valve thin film element, the direction of the axis of easy magnetization of the free magnetic layer is suppressed from changing from the X direction.
【００３６】しかし、磁気抵抗効果素子上にインダクテ
ィブヘッドを形成する際に、コイル層の絶縁性を保つた
めのレジスト層を硬化させるために加熱する必要があ
る。この時に、前記固定磁性層と前記反強磁性層との界
面で生じた交換結合による一方向性磁界が減少もしくは
消滅してしまうため、その後の工程で、外部磁界をＹ方
向に印加し、磁場中アニールを行い、前記一方向性磁界
を、Ｙ方向に回復させる。However, when forming the inductive head on the magnetoresistive effect element, it is necessary to heat the resist layer to keep the insulation of the coil layer hardened. At this time, the unidirectional magnetic field due to the exchange coupling generated at the interface between the fixed magnetic layer and the antiferromagnetic layer decreases or disappears. Therefore, in a subsequent step, an external magnetic field is applied in the Y direction, Medium annealing is performed to restore the unidirectional magnetic field in the Y direction.
【００３７】本発明の磁気抵抗効果素子のフリー磁性層
は、非晶質軟磁性材料を用いて形成された非晶質軟磁性
層である。非晶質軟磁性材料は、一軸異方性が強いの
で、第１のアニール温度において、Ｘ方向の磁場中アニ
ールをかけられて磁化容易軸方向がＸ方向に揃えられる
と、その後、第２のアニール温度において、Ｙ方向に磁
場中アニールをかけられても、磁化容易軸方向がＸ方向
から変化することが抑えられる。The free magnetic layer of the magnetoresistance effect element of the present invention is an amorphous soft magnetic layer formed using an amorphous soft magnetic material. Since the amorphous soft magnetic material has a strong uniaxial anisotropy, when the material is annealed in a magnetic field in the X direction at the first annealing temperature and the direction of the easy axis of magnetization is aligned with the X direction, then the second soft Even if annealing is performed in a magnetic field in the Y direction at the annealing temperature, the change in the easy axis direction from the X direction is suppressed.
【００３８】このとき、前記第１のアニール温度が、前
記第２のアニール温度より高いことが必要条件である。
例えば、前記第１のアニール温度が２８０℃〜３２０℃
であり、前記第２のアニール温度が１８０℃〜２８０℃
である。At this time, it is a necessary condition that the first annealing temperature is higher than the second annealing temperature.
For example, the first annealing temperature is 280 ° C. to 320 ° C.
And the second annealing temperature is 180 ° C. to 280 ° C.
It is.
【００３９】前記フリー磁性層は、非晶質軟磁性層と結
晶性軟磁性層が積層された積層膜として形成されること
が好ましい。It is preferable that the free magnetic layer is formed as a laminated film in which an amorphous soft magnetic layer and a crystalline soft magnetic layer are laminated.
【００４０】また、前記非晶質軟磁性層のＭｓ×ｔ（飽
和磁束密度Ｍｓ×層厚ｔ）が前記結晶性軟磁性層のＭｓ
×ｔより大きく形成することが好ましい。Further, Ms × t (saturation magnetic flux density Ms × layer thickness t) of the amorphous soft magnetic layer is equal to Ms × t of the crystalline soft magnetic layer.
It is preferable to form it larger than xt.
【００４１】また、前記非晶質軟磁性層として、代表的
なものに、Ｃｏ基の非晶質軟磁性層がある。前記非晶質
軟磁性層がＣｏ基の非晶質軟磁性層であるときは、前記
フリー磁性層と前記非磁性導電層との界面が、Ｃｏ基の
非晶質軟磁性層となるように、Ｃｏ基の非晶質軟磁性層
と結晶性軟磁性層が積層されることが好ましい。A typical example of the amorphous soft magnetic layer is a Co-based amorphous soft magnetic layer. When the amorphous soft magnetic layer is a Co-based amorphous soft magnetic layer, the interface between the free magnetic layer and the nonmagnetic conductive layer is a Co-based amorphous soft magnetic layer. Preferably, a Co-based amorphous soft magnetic layer and a crystalline soft magnetic layer are laminated.
【００４２】前記Ｃｏ基の非晶質磁性膜は、例えば、Ｃ
ｏ−Ｘ系合金（但し、Ｘは、Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａ，
Ｂから選ばれる２種以上の元素）によって形成され、Ｃ
ｏ−Ｘ系合金には、例えば、ＣｏＺｒＮｂ合金あるいは
ＣｏＴａＨｆ合金があるによって形成される。The Co-based amorphous magnetic film is made of, for example, C
o-X alloy (where X is Zr, Nb, Hf, Ta,
B) formed by two or more elements selected from B)
The oX-based alloy is formed of, for example, a CoZrNb alloy or a CoTaHf alloy.
【００４３】本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法によ
って製造された磁気抵抗効果素子の、前記フリー磁性層
の保磁力は、０．５〜１（Ｏｅ）である。The coercive force of the free magnetic layer of the magnetoresistance effect element manufactured by the method of manufacturing a magnetoresistance effect element of the present invention is 0.5 to 1 (Oe).
【００４４】[0044]
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態とし
て、本発明の軟磁性膜を用いて形成された磁気抵抗効果
素子の構造をＡＢＳ面側から見た断面図である。図１に
示した磁気抵抗効果素子は、いわゆるスピンバルブ型薄
膜素子である。なお、図１ではＸ方向(トラック幅方向)
に延びる素子の中央部分のみを破断して示している。FIG. 1 is a cross-sectional view of a structure of a magnetoresistive element formed using a soft magnetic film of the present invention as viewed from the ABS side, as an embodiment of the present invention. 1 is a so-called spin-valve type thin film element. In FIG. 1, the X direction (track width direction)
, Only the central portion of the element extending in FIG.
【００４５】なお、図１に示すスピンバルブ型薄膜素子
は、ハードディスク装置に設けられた浮上式スライダの
トレーリング側端部などに設けられて、ハードディスク
などの記録磁界を検出するものである。また、ハードデ
ィスクなどの磁気記録媒体の移動方向はＺ方向であり、
磁気記録媒体からの洩れ磁界の方向はＹ方向（ハイト方
向）である。The spin-valve type thin-film element shown in FIG. 1 is provided at the trailing end of a floating slider provided in a hard disk device and detects a recording magnetic field of a hard disk or the like. The moving direction of a magnetic recording medium such as a hard disk is the Z direction,
The direction of the leakage magnetic field from the magnetic recording medium is the Y direction (height direction).
【００４６】図１の最も下に形成されているのはＴａ
（タンタル）などの非磁性材料で形成された下地層１１
ａである。この下地層１１ａの上にフリー磁性層１１
ｂ、非磁性導電層１１ｃ、固定磁性層１１ｄ、反強磁性
層１１ｅ、および保護層１１ｆが積層されスピンバルブ
積層体１１が形成されている。The bottom of FIG. 1 is formed of Ta.
Underlayer 11 made of a non-magnetic material such as (tantalum)
a. The free magnetic layer 11 is formed on the underlayer 11a.
b, a nonmagnetic conductive layer 11c, a fixed magnetic layer 11d, an antiferromagnetic layer 11e, and a protective layer 11f are laminated to form a spin valve laminated body 11.
【００４７】非磁性導電性層１１ｃは、Ｃｕなどの電気
抵抗の低い非磁性導電性材料により形成されている。固
定磁性層１１ｄは、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅおよびＣｏなど
の結晶性材料により形成されており、反強磁性層１１ｅ
は、ＦｅＭｎやＭｎＩｒなど、熱処理を施さなくとも、
反強磁性特性を生じさせることができる材料により形成
されている。反強磁性層１１ｅと固定磁性層１１ｄの界
面での交換結合による一方向性磁界により、固定磁性層
１１ｄの磁化方向をＹ方向に固定している。また、保護
層１１ｆは、Ｔａなどの非磁性材料で形成されている。The nonmagnetic conductive layer 11c is formed of a nonmagnetic conductive material having a low electric resistance such as Cu. The pinned magnetic layer 11d is made of a crystalline material such as NiFe, CoFe, and Co, and is formed of an antiferromagnetic layer 11e.
Can be made without heat treatment, such as FeMn or MnIr.
It is formed of a material capable of producing antiferromagnetic properties. The magnetization direction of the fixed magnetic layer 11d is fixed in the Y direction by a unidirectional magnetic field due to exchange coupling at the interface between the antiferromagnetic layer 11e and the fixed magnetic layer 11d. The protection layer 11f is formed of a non-magnetic material such as Ta.
【００４８】フリー磁性層１１ｂは、非晶質軟磁性層を
有する本発明の軟磁性膜によって形成されている。非晶
質軟磁性材料は、一軸異方性が強いので、一度Ｘ方向の
磁場中アニールをかけられて磁化容易軸方向がＸ方向に
揃えられると、その後、他の方向の磁場中アニールをか
けられても、磁化容易軸方向がＸ方向から変化すること
が抑えられる。The free magnetic layer 11b is formed of the soft magnetic film of the present invention having an amorphous soft magnetic layer. Since the amorphous soft magnetic material has a strong uniaxial anisotropy, once it is annealed in a magnetic field in the X direction and the easy axis direction is aligned with the X direction, then it is annealed in a magnetic field in another direction. Even if it is, the change of the easy axis direction from the X direction can be suppressed.
【００４９】したがって、本発明のスピンバルブ型薄膜
素子は、フリー磁性層の磁化方向と固定磁性層の磁化方
向の直交性を維持できるので、記録媒体からの洩れ磁界
の変化に伴う磁気抵抗の変化のヒステリシスを小さくで
き、バルクハウゼンノイズを発生しにくくでき、優れた
再生特性を得ることが可能になる。その結果、本発明の
スピンバルブ型薄膜素子は、電磁変換効率が向上し、高
密度記録に対応することができる。Therefore, the spin-valve thin film element of the present invention can maintain the orthogonality between the magnetization direction of the free magnetic layer and the magnetization direction of the pinned magnetic layer. Can be reduced, Barkhausen noise can be hardly generated, and excellent reproduction characteristics can be obtained. As a result, the spin-valve thin film element of the present invention has improved electromagnetic conversion efficiency and can cope with high-density recording.
【００５０】非晶質軟磁性材料として、Ｃｏ基の非晶質
磁性材料を用いることが好ましい。Ｃｏ基の非晶質磁性
材料として、例えば、Ｃｏ−Ｘ系合金（但し、Ｘは、Ｚ
ｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｂから選ばれる２種以上の元
素）がある。特に、ＣｏＺｒＮｂ合金あるいはＣｏＴａ
Ｈｆ合金が好ましい。本実施の形態では、ＣｏＺｒＮｂ
を用いている。It is preferable to use a Co-based amorphous magnetic material as the amorphous soft magnetic material. As a Co-based amorphous magnetic material, for example, a Co-X alloy (where X is Z
r, Nb, Hf, Ta, and B). In particular, CoZrNb alloy or CoTa
Hf alloys are preferred. In the present embodiment, CoZrNb
Is used.
【００５１】前記スピンバルブ積層体１１の両側には、
フリー磁性層１１ｂの磁化方向をＸ方向に揃えるハード
バイアス層１２，１２およびフリー磁性層１１ｂ、非磁
性導電層１１ｃ、固定磁性層１１ｄに検出電流を与える
導電層１３，１３が成膜されている。On both sides of the spin valve laminate 11,
Hard bias layers 12, 12 for aligning the magnetization direction of the free magnetic layer 11b in the X direction, and conductive layers 13, 13 for applying a detection current to the free magnetic layer 11b, the nonmagnetic conductive layer 11c, and the fixed magnetic layer 11d are formed. .
【００５２】前記ハードバイアス層１２，１２は例えば
Ｃｏ−Ｐｔ（コバルト−白金）合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ
（コバルト−クロム−白金）合金などで形成されてい
る。また導電層１３，１３はＷ（タングステン）やＣｕ
（銅）などにより形成されている。本実施の形態のスピ
ンバルブ型薄膜素子のフリー磁性層１１ｂの保磁力は、
約１（Ｏｅ）である。The hard bias layers 12 are made of, for example, a Co-Pt (cobalt-platinum) alloy or a Co-Cr-Pt
(Cobalt-chromium-platinum) alloy or the like. The conductive layers 13 and 13 are made of W (tungsten) or Cu.
(Copper) or the like. The coercive force of the free magnetic layer 11b of the spin-valve thin film element of the present embodiment is:
It is about 1 (Oe).
【００５３】図２は、本発明の他の実施の形態として、
スピンバルブ型薄膜素子の構造をＡＢＳ面側から見た断
面図である。本実施の形態では、フリー磁性層２１ｂを
形成する本発明の軟磁性膜は、非晶質軟磁性層２１ｂ１
と結晶性軟磁性層２１ｂ２が積層された積層膜となって
いる。下地層２１ａ、非磁性導電層２１ｃ、固定磁性層
２１ｄ、反強磁性層２１ｅ、保護層２１ｆ、ハードバイ
アス層２２，２２および導電層２３，２３の材料は図１
のスピンバルブ型薄膜素子と同じである。FIG. 2 shows another embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which looked at the structure of the spin valve type thin film element from the ABS side. In the present embodiment, the soft magnetic film of the present invention that forms the free magnetic layer 21b is the same as the amorphous soft magnetic layer 21b1.
And a crystalline soft magnetic layer 21b2. The materials of the underlayer 21a, the nonmagnetic conductive layer 21c, the fixed magnetic layer 21d, the antiferromagnetic layer 21e, the protective layer 21f, the hard bias layers 22, 22, and the conductive layers 23, 23 are shown in FIG.
This is the same as the spin-valve type thin film element.
【００５４】結晶性軟磁性層２１ｂ２は、透磁率が大き
く、且つ保磁力が小さい優れた軟磁性特性を持つので、
フリー磁性層２１ｂが、非晶質軟磁性層２１ｂ１と結晶
性軟磁性層２１ｂ２が積層された積層膜として形成され
ると、フリー磁性層２１ｂの記録媒体からの洩れ磁界の
変化に伴う磁気抵抗の変化のヒステリシスがより小さく
なる。したがって、より優れた再生特性をもつスピンバ
ルブ型薄膜素子を得ることができる。The crystalline soft magnetic layer 21b2 has an excellent soft magnetic property having a high magnetic permeability and a small coercive force.
When the free magnetic layer 21b is formed as a laminated film in which the amorphous soft magnetic layer 21b1 and the crystalline soft magnetic layer 21b2 are stacked, the magnetic resistance of the free magnetic layer 21b due to a change in the leakage magnetic field from the recording medium is reduced. The hysteresis of the change is smaller. Therefore, it is possible to obtain a spin-valve thin film element having more excellent reproduction characteristics.
【００５５】フリー磁性層２１ｂが非晶質軟磁性層２１
ｂ１と結晶性軟磁性層２１ｂ２の積層体であるとき、非
晶質軟磁性層２１ｂ１が、フリー磁性層２１ｂの磁化容
易軸方向をＸ方向に保ちつづける役割をする。したがっ
て、フリー磁性層２１ｂ成膜後に、Ｘ方向以外の方向の
磁場中アニールをかけられても、非晶質軟磁性層２１ｂ
１および結晶性軟磁性層２１ｂ２は、両方ともＸ方向の
磁化容易軸方向を維持しつづける。なお、外部磁界が印
加されたときに、非晶質軟磁性層２１ｂ１と結晶性軟磁
性層２１ｂ２の磁化方向は、同時に、同じ方向に変化す
る。結晶性軟磁性層２１ｂ２の材料として、例えば、Ｎ
ｉＦｅ（パーマロイ）やＣｏＦｅやＣｏなどがある。The free magnetic layer 21b is made of the amorphous soft magnetic layer 21.
When it is a laminate of b1 and the crystalline soft magnetic layer 21b2, the amorphous soft magnetic layer 21b1 plays a role of keeping the easy axis direction of the free magnetic layer 21b in the X direction. Therefore, even if annealing in a magnetic field in a direction other than the X direction is performed after the formation of the free magnetic layer 21b, the amorphous soft magnetic layer 21b
Both 1 and the crystalline soft magnetic layer 21b2 continue to maintain the easy axis direction in the X direction. When an external magnetic field is applied, the magnetization directions of the amorphous soft magnetic layer 21b1 and the crystalline soft magnetic layer 21b2 simultaneously change in the same direction. As a material of the crystalline soft magnetic layer 21b2, for example, N 2
There are iFe (permalloy), CoFe, Co, and the like.
【００５６】非晶質軟磁性層２１ｂ１のＭｓ×ｔ（飽和
磁束密度Ｍｓ×層厚ｔ）が結晶性軟磁性層２１ｂ２のＭ
ｓ×ｔより大きいと、非晶質軟磁性層２１ｂ１が、結晶
性軟磁性層２１ｂ２の磁化容易軸方向をＸ方向に保ちつ
づけることが容易になるので好ましい。The Ms × t (saturation magnetic flux density Ms × layer thickness t) of the amorphous soft magnetic layer 21b1 is equal to the Ms × t of the crystalline soft magnetic layer 21b2.
When the value is larger than s × t, the amorphous soft magnetic layer 21b1 is preferable because the direction of the easy axis of magnetization of the crystalline soft magnetic layer 21b2 can be easily maintained in the X direction.
【００５７】前記非磁性導電層は、Ｃｕなどの導電性材
料によって形成される。前記フリー磁性層と前記非磁性
導電層との界面がＣｏ基の非晶質軟磁性層であると、前
記界面における金属元素の拡散防止ができる。さらに、
伝導電子の平均自由工程の大きいＣｏ基の非晶質軟磁性
層を前記界面にすると磁気抵抗変化率を大きくできる。The nonmagnetic conductive layer is formed of a conductive material such as Cu. When the interface between the free magnetic layer and the nonmagnetic conductive layer is a Co-based amorphous soft magnetic layer, diffusion of a metal element at the interface can be prevented. further,
When a Co-based amorphous soft magnetic layer having a large mean free path of conduction electrons is used as the interface, the rate of change in magnetoresistance can be increased.
【００５８】本実施の形態のスピンバルブ型薄膜素子の
フリー磁性層２１ｂの保磁力は、０．５〜１（Ｏｅ）と
なり、図１の実施の形態のスピンバルブ型薄膜素子より
も良好な軟磁性特性を示すことができる。The coercive force of the free magnetic layer 21b of the spin-valve thin film element of this embodiment is 0.5 to 1 (Oe), which is better than that of the spin-valve thin film element of FIG. It can show magnetic properties.
【００５９】次に、図１のスピンバルブ型薄膜素子の製
造方法について、以下に説明する。まず、下地層１１ａ
上に、外部磁界をＸ方向（トラック幅方向）に印加しな
がら、フリー磁性層１１ｂを成膜する。この成膜過程で
は、熱を与えず常温下で成膜する。フリー磁性層１１ｂ
を成膜後に、外部磁界をＸ方向に印加しながら、フリー
磁性層１１ｂを第１のアニール温度において磁場中アニ
ールし、Ｘ方向に異方性磁界を付与する。磁場中アニー
ルの条件は、例えば、３００℃、１時間、１ＫＯｅであ
る。Next, a method for manufacturing the spin-valve thin film element shown in FIG. 1 will be described below. First, the underlayer 11a
The free magnetic layer 11b is formed thereon while an external magnetic field is applied in the X direction (track width direction). In this film forming process, the film is formed at room temperature without applying heat. Free magnetic layer 11b
Is formed, the free magnetic layer 11b is annealed in a magnetic field at a first annealing temperature while applying an external magnetic field in the X direction, and an anisotropic magnetic field is applied in the X direction. The conditions for annealing in a magnetic field are, for example, 300 ° C., 1 hour, and 1 KOe.
【００６０】フリー磁性層１１ｂは、非晶質軟磁性材料
によって形成する。非晶質軟磁性材料として、Ｃｏ基の
非晶質磁性材料を用いることが好ましい。Ｃｏ基の非晶
質磁性材料として、例えば、Ｃｏ−Ｘ系合金（但し、Ｘ
は、Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｂから選ばれる２種以上
の元素）がある。特に、ＣｏＺｒＮｂ合金あるいはＣｏ
ＴａＨｆ合金が好ましい。本実施の形態では、ＣｏＺｒ
Ｎｂを用いている。The free magnetic layer 11b is formed of an amorphous soft magnetic material. It is preferable to use a Co-based amorphous magnetic material as the amorphous soft magnetic material. As a Co-based amorphous magnetic material, for example, a Co-X based alloy (however, X
Is two or more elements selected from Zr, Nb, Hf, Ta, and B). In particular, CoZrNb alloy or CoZrNb
A TaHf alloy is preferred. In the present embodiment, CoZr
Nb is used.
【００６１】フリー磁性層１１ｂを磁場中アニールした
後、フリー磁性層１１ｂ上に、非磁性導電層１１ｃを成
膜する。非磁性導電層１１ｃは、Ｃｕなどの電気抵抗の
低い非磁性導電性材料により形成する。After annealing the free magnetic layer 11b in a magnetic field, a nonmagnetic conductive layer 11c is formed on the free magnetic layer 11b. The nonmagnetic conductive layer 11c is formed of a nonmagnetic conductive material having low electric resistance such as Cu.
【００６２】次に、非磁性導電層１１ｃ上に、外部磁界
をＹ方向（ハイト方向）に印加しながら、固定磁性層１
１ｄおよび反強磁性層１１ｅを順次積層して成膜する。
この成膜過程では、熱を与えず常温下で成膜する。固定
磁性層１１ｄは、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅおよびＣｏなどの
結晶性材料により形成する。また、反強磁性層１１ｅ
は、ＦｅＭｎやＭｎＩｒなど、熱処理を施さなくとも、
反強磁性特性を生じさせることができる材料により形成
する。Next, while applying an external magnetic field in the Y direction (height direction) on the nonmagnetic conductive layer 11c,
1d and the antiferromagnetic layer 11e are sequentially laminated to form a film.
In this film forming process, the film is formed at room temperature without applying heat. The fixed magnetic layer 11d is formed of a crystalline material such as NiFe, CoFe, and Co. The antiferromagnetic layer 11e
Can be made without heat treatment, such as FeMn or MnIr.
It is formed of a material capable of producing antiferromagnetic properties.
【００６３】さらに、反強磁性層１１ｅ上に、Ｔａなど
の非磁性材料を積層して保護層１１ｆを成膜すると、ス
ピンバルブ積層体１１となる。スピンバルブ積層体１１
を図１に示す台形状にミーリング等により形成した後、
スピンバルブ積層体１１の両側にＸ方向に磁化されたハ
ードバイアス層１２，１２および、導電層１３，１３を
成膜する。Further, a nonmagnetic material such as Ta is laminated on the antiferromagnetic layer 11e to form a protective layer 11f, whereby the spin valve laminated body 11 is obtained. Spin valve laminate 11
After forming into a trapezoidal shape shown in FIG. 1 by milling or the like,
On both sides of the spin valve stack 11, hard bias layers 12, 12 magnetized in the X direction and conductive layers 13, 13 are formed.
【００６４】前記ハードバイアス層１２，１２は例えば
Ｃｏ−Ｐｔ（コバルト−白金）合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ
（コバルト−クロム−白金）合金などで形成する。また
導電層１３，１３はＷ（タングステン）やＣｕ（銅）な
どにより形成する。The hard bias layers 12 are made of, for example, a Co-Pt (cobalt-platinum) alloy or Co-Cr-Pt
(Cobalt-chromium-platinum) alloy or the like. The conductive layers 13 are formed of W (tungsten), Cu (copper), or the like.
【００６５】本実施の形態のスピンバルブ型薄膜素子で
は、反強磁性層１１ｅは、ＦｅＭｎやＭｎＩｒなどで形
成しており、反強磁性特性を生じさせるために熱処理を
施す必要がないので、スピンバルブ積層体１１を形成中
に、フリー磁性層１１ｂの磁化容易軸方向がＸ方向から
変化することは抑えられている。In the spin-valve thin film element of the present embodiment, the antiferromagnetic layer 11e is formed of FeMn, MnIr, or the like, and it is not necessary to perform heat treatment to generate antiferromagnetic characteristics. During the formation of the valve laminate 11, a change in the easy axis direction of the free magnetic layer 11b from the X direction is suppressed.
【００６６】しかし、例えば、磁気ヘッドを製造すると
きの工程において、スピンバルブ型薄膜素子形成後にス
ピンバルブ型薄膜素子に熱が加わる工程を有することが
ある。例えば、本実施の形態のスピンバルブ型薄膜素子
を用いて、いわゆるＭＲ／インダクティブ複合型薄膜磁
気ヘッドを形成するときには、インダクティブヘッドの
形成過程で、コイル層の絶縁性を保つためのレジスト層
を硬化させるために加熱する必要がある。この時に、反
強磁性層１１ｅと固定磁性層１１ｄの界面に生じる交換
結合による一方向性磁化の方向がＹ方向から変化してし
まうため、第２のアニール温度において、外部磁界をＹ
方向に印加し、磁場中アニールを行い、反強磁性層１１
ｅと固定磁性層１１ｄの界面に生じる交換結合による一
方向性の磁化方向をＹ方向に回復させる。磁場中アニー
ルの条件は、例えば、２００℃、１時間、１ＫＯｅであ
る。However, for example, a step of manufacturing a magnetic head may include a step of applying heat to the spin valve thin film element after the formation of the spin valve thin film element. For example, when a so-called MR / inductive combined type thin film magnetic head is formed using the spin-valve type thin film element of the present embodiment, the resist layer for maintaining the insulating property of the coil layer is cured during the formation of the inductive head. It is necessary to heat to make it. At this time, since the direction of unidirectional magnetization due to exchange coupling generated at the interface between the antiferromagnetic layer 11e and the pinned magnetic layer 11d changes from the Y direction, the external magnetic field is changed to Y at the second annealing temperature.
Direction, and annealing in a magnetic field is performed.
The unidirectional magnetization direction due to exchange coupling generated at the interface between e and the pinned magnetic layer 11d is restored in the Y direction. The conditions for annealing in a magnetic field are, for example, 200 ° C., 1 hour, and 1 KOe.
【００６７】本実施の形態のスピンバルブ型薄膜素子の
フリー磁性層１１ｂは、非晶質軟磁性材料を用いて形成
された非晶質軟磁性層である。非晶質軟磁性材料は、一
軸異方性が強いので、第１のアニール温度において、Ｘ
方向の磁場中アニールをかけられて磁化容易軸方向がＸ
方向に揃えられると、その後、第２のアニール温度にお
いて、他の方向の磁場中アニールをかけられても、磁化
容易軸方向がＸ方向から変化することが抑えられる。し
たがって、本発明の製造方法によって製造されたスピン
バルブ型薄膜素子は、フリー磁性層１１ｂの磁化方向と
固定磁性層１１ｄの磁化方向の直交性が維持され、優れ
た再生特性を持つことができる。The free magnetic layer 11b of the spin-valve thin film element according to the present embodiment is an amorphous soft magnetic layer formed using an amorphous soft magnetic material. Since the amorphous soft magnetic material has a strong uniaxial anisotropy, at the first annealing temperature, X
Annealing in a magnetic field in the direction
If the directions are aligned, even if the magnetic field is annealed in another direction at the second annealing temperature, the change in the easy axis direction from the X direction is suppressed. Therefore, the spin-valve thin film element manufactured by the manufacturing method of the present invention can maintain excellent orthogonality between the magnetization direction of the free magnetic layer 11b and the magnetization direction of the fixed magnetic layer 11d, and can have excellent reproduction characteristics.
【００６８】このとき、第１のアニール温度が、第２の
アニール温度より高いことが必要条件である。例えば、
前記第１のアニール温度が２８０℃〜３２０℃であり、
前記第２のアニール温度が１８０℃〜２８０℃である。At this time, it is a necessary condition that the first annealing temperature is higher than the second annealing temperature. For example,
The first annealing temperature is 280 ° C to 320 ° C;
The second annealing temperature is between 180C and 280C.
【００６９】なお図１に示すスピンバルブ型薄膜素子で
は、下からフリー磁性層１１ｂ、非磁性導電層１１ｃ、
固定磁性層１１ｄ、および反強磁性層１１ｅの順に成膜
されているが、逆に反強磁性層１１ｅ、固定磁性層１１
ｄ、非磁性導電層１１ｃ、およびフリー磁性層１１ｂの
順で成膜されてもよい。In the spin-valve thin film element shown in FIG. 1, the free magnetic layer 11b, the nonmagnetic conductive layer 11c,
The pinned magnetic layer 11d and the antiferromagnetic layer 11e are formed in this order.
d, the nonmagnetic conductive layer 11c, and the free magnetic layer 11b may be formed in this order.
【００７０】図２に示す本発明の他の実施の形態のスピ
ンバルブ型薄膜素子の製造方法は、フリー磁性層２１ｂ
を、非晶質軟磁性層２１ｂ１と結晶性軟磁性層２１ｂ２
とを順次積層して成膜すること以外は、図１のスピンバ
ルブ型薄膜素子の製造方法と同じである。A method of manufacturing a spin-valve thin film element according to another embodiment of the present invention shown in FIG.
From the amorphous soft magnetic layer 21b1 and the crystalline soft magnetic layer 21b2.
This is the same as the method of manufacturing the spin-valve thin-film element shown in FIG.
【００７１】また、非晶質軟磁性層２１ｂ１として、代
表的なものに、Ｃｏ基の非晶質軟磁性層があること、前
記Ｃｏ基の非晶質磁性膜は、例えば、Ｃｏ−Ｘ系合金
（但し、Ｘは、Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｂから選ばれ
る２種以上の元素）によって形成されること、Ｃｏ−Ｘ
系合金には、例えば、ＣｏＺｒＮｂ合金あるいはＣｏＴ
ａＨｆ合金があることも、図１のスピンバルブ型薄膜素
子の製造方法と同じである。A typical example of the amorphous soft magnetic layer 21b1 is a Co-based amorphous soft magnetic layer. An alloy (however, X is two or more elements selected from Zr, Nb, Hf, Ta, and B), Co-X
For example, a CoZrNb alloy or CoT
The presence of the aHf alloy is the same as in the method of manufacturing the spin-valve thin film element shown in FIG.
【００７２】結晶性軟磁性層２１ｂ２の材料には、Ｎｉ
Ｆｅ（パーマロイ）、ＣｏＦｅ、Ｃｏなどがある。ま
た、非晶質軟磁性層２１ｂ１のＭｓ×ｔ（飽和磁束密度
Ｍｓ×層厚ｔ）が結晶性軟磁性層２１ｂ２のＭｓ×ｔよ
り大きいと、非晶質軟磁性層２１ｂ１が、結晶性軟磁性
層２１ｂ２の磁化容易軸方向をＸ方向に保ちつづけるこ
とが容易になるので好ましい。The material of the crystalline soft magnetic layer 21b2 is Ni
Fe (permalloy), CoFe, Co and the like. When Ms × t (saturation magnetic flux density Ms × layer thickness t) of the amorphous soft magnetic layer 21b1 is larger than Ms × t of the crystalline soft magnetic layer 21b2, the amorphous soft magnetic layer 21b1 becomes crystalline soft. It is preferable because it is easy to keep the easy axis direction of the magnetic layer 21b2 in the X direction.
【００７３】さらに、非晶質軟磁性層２１ｂ１が、Ｃｏ
基の非晶質軟磁性層であるときには、フリー磁性層２１
ｂと非磁性導電層２１ｃとの界面が非晶質軟磁性層２１
ｂ１であると、前記界面における金属元素の拡散防止が
できるので好ましい。また、伝導電子の平均自由工程の
大きいＣｏ基の非晶質軟磁性層を前記界面にすること
で、磁気抵抗変化率を大きくすることもできる。Further, the amorphous soft magnetic layer 21b1 is made of Co
When it is a base amorphous soft magnetic layer, the free magnetic layer 21
b and the non-magnetic conductive layer 21 c
It is preferable that b1 be used because diffusion of the metal element at the interface can be prevented. Further, by using a Co-based amorphous soft magnetic layer having a large mean free path of conduction electrons as the interface, the magnetoresistance ratio can be increased.
【００７４】フリー磁性層２１ｂを、非晶質軟磁性層２
１ｂ１と結晶性軟磁性層２１ｂ２とを順次積層して成膜
する製造方法によって製造されたスピンバルブ型薄膜素
子の、フリー磁性層２１ｂの保磁力は、０．５〜１（Ｏ
ｅ）である。The free magnetic layer 21b is replaced with the amorphous soft magnetic layer 2
The coercive force of the free magnetic layer 21b of the spin-valve thin-film element manufactured by the manufacturing method of sequentially laminating the crystalline soft magnetic layer 21b2 and the crystalline soft magnetic layer 21b2 is 0.5 to 1 (O
e).
【００７５】なお図２に示すスピンバルブ型薄膜素子で
は、下からフリー磁性層２１ｂ、非磁性導電層２１ｃ、
固定磁性層２１ｄ、および反強磁性層２１ｅの順に成膜
されているが、逆に反強磁性層２１ｅ、固定磁性層２１
ｄ、非磁性導電層２１ｃ、およびフリー磁性層２１ｂの
順で成膜されてもよい。In the spin-valve thin film device shown in FIG. 2, the free magnetic layer 21b, the nonmagnetic conductive layer 21c,
The fixed magnetic layer 21d and the antiferromagnetic layer 21e are formed in this order.
d, the nonmagnetic conductive layer 21c, and the free magnetic layer 21b may be formed in this order.
【００７６】本発明の軟磁性膜を用いて形成された磁気
抵抗効果素子として、スピンバルブ型薄膜素子について
説明したが、本発明の軟磁性膜は他のＧＭＲ素子におけ
る軟磁性膜にも適用できる。Although a spin-valve thin film element has been described as a magnetoresistive element formed using the soft magnetic film of the present invention, the soft magnetic film of the present invention can be applied to a soft magnetic film of another GMR element. .
【００７７】図１１は、ＡＭＲ素子をＡＢＳ面側から見
た断面図である。ＡＭＲ素子は、下から軟磁性層（ＳＡ
Ｌ層）５２、非磁性層（ＳＨＵＮＴ層）５３、磁気抵抗
効果層５４（ＭＲ層）５４及び保護層５５の順に積層さ
れ、この積層体の両側には、ハードバイアス層５６，５
６及び導電層５７，５７が形成されている。前記軟磁性
層５２には、ＮｉＦｅＮｂ合金膜、非磁性層５３にはＴ
ａ膜、磁気抵抗効果層５４にはＮｉＦｅ合金膜が、一般
的に使用される。またハードバイアス層５６にはＣｏＰ
ｔ合金膜、導電層５７，５７には、Ｃｒ膜などが使用さ
れる。FIG. 11 is a sectional view of the AMR element viewed from the ABS side. The AMR element has a soft magnetic layer (SA
An L layer) 52, a nonmagnetic layer (SHUNT layer) 53, a magnetoresistive layer 54 (MR layer) 54, and a protective layer 55 are stacked in this order. Hard bias layers 56 and 5 are provided on both sides of the stacked body.
6 and conductive layers 57, 57 are formed. The soft magnetic layer 52 has a NiFeNb alloy film, and the nonmagnetic layer 53 has a TFeNb alloy film.
For the a film and the magnetoresistive layer 54, a NiFe alloy film is generally used. The hard bias layer 56 has CoP
For the t alloy film and the conductive layers 57, 57, a Cr film or the like is used.
【００７８】このＡＭＲ素子では、ハードバイアス層５
６が図示Ｘ方向に磁化されており、このハードバイアス
層５６により磁気抵抗効果層５４にＸ方向のバイアス磁
界が与えられる。さらに軟磁性層５２から磁気抵抗効果
層５４に図示Ｙ方向のバイアス磁界が与えられる。磁気
抵抗効果層５４にＸ方向とＹ方向のバイアス磁界が与え
られることにより、磁気抵抗効果層５４の磁界変化に対
する磁化変化が直線性を有する状態に設定される。In this AMR element, the hard bias layer 5
6 is magnetized in the X direction in the figure, and a bias magnetic field in the X direction is applied to the magnetoresistive layer 54 by the hard bias layer 56. Further, a bias magnetic field in the illustrated Y direction is applied from the soft magnetic layer 52 to the magnetoresistive layer 54. By applying a bias magnetic field in the X direction and the Y direction to the magnetoresistive layer 54, a change in magnetization with respect to a change in the magnetic field of the magnetoresistive layer 54 is set to have a linear state.
【００７９】導電層５７からの検出電流（センス電流）
は、磁気抵抗効果層５４に与えられる。記録媒体の走行
方向はＺ方向であり、記録媒体からの洩れ磁界がＹ方向
に与えられると、磁気抵抗効果層５４の磁化方向が変化
することにより、抵抗値が変化し、これが電圧変化とし
て検出される。Detected current (sense current) from conductive layer 57
Is given to the magnetoresistive layer 54. The running direction of the recording medium is the Z direction, and when a leakage magnetic field from the recording medium is applied in the Y direction, the magnetization direction of the magnetoresistive layer 54 changes, thereby changing the resistance value, which is detected as a voltage change. Is done.
【００８０】ここで、磁気抵抗効果層５４を、本発明の
軟磁性膜を用いて形成すると、ＡＭＲ素子を成膜すると
きに、一旦、磁気抵抗効果層５４の磁化容易軸方向を適
切な方向に向ければ、その後の工程、例えば、磁気抵抗
効果素子上にインダクティブヘッドを形成する際に、こ
のインダクティブヘッドの絶縁層となるレジスト層を硬
化させる工程において熱を加えられたり、成膜時の磁化
容易軸方向と異なる方向の磁場中アニールにかけられて
も、磁気抵抗効果層５４の磁化容易軸方向が変化するこ
とは抑えられる。Here, when the magnetoresistive layer 54 is formed using the soft magnetic film of the present invention, when forming the AMR element, the direction of the easy axis of the magnetoresistive layer 54 is set to an appropriate direction once. In the subsequent steps, for example, when forming an inductive head on a magnetoresistive effect element, heat is applied in a step of curing a resist layer serving as an insulating layer of the inductive head, or magnetization during film formation is performed. Even if annealing is performed in a magnetic field in a direction different from the easy axis direction, a change in the easy axis direction of the magnetoresistive layer 54 is suppressed.
【００８１】[0081]
【実施例】従来の軟磁性膜（比較例１）および本発明の
軟磁性膜（実施例１、実施例２）に、外部磁界Ｈをか
け、外部磁界Ｈの大きさを変化させつつ、軟磁性膜の抵
抗Ｒを測定し、Ｒ−Ｈ曲線を描いた。その実験結果を図
３ないし図５に示す。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An external magnetic field H is applied to a conventional soft magnetic film (Comparative Example 1) and the soft magnetic film of the present invention (Examples 1 and 2) to change the magnitude of the external magnetic field H. The resistance R of the magnetic film was measured, and an RH curve was drawn. The experimental results are shown in FIGS.
【００８２】比較例１、実施例１、および実施例２にお
ける各軟磁性膜は、以下の軟磁性層を有するものとし
た。 比較例１：ＮｉＦｅ層 実施例１：Ｃｏ87Ｚｒ4Ｎｂ9層 実施例２：ＮｉＦｅ層／Ｃｏ87Ｚｒ4Ｎｂ9層 上記各組成の軟磁性膜は、トラック幅方向に外部磁界を
印加されつつ成膜された後、１ＫＯｅの外部磁界をトラ
ック幅方向に印加されつつ、３００℃、１時間の条件の
下で、磁場中アニールにかけられる。Each soft magnetic film in Comparative Example 1, Example 1, and Example 2 had the following soft magnetic layer. Comparative Example 1: NiFe layer Example 1: Co 87 Zr 4 Nb 9 layer Example 2: NiFe layer / Co 87 Zr 4 Nb 9 layer The soft magnetic films of the above-described compositions have an external magnetic field applied in the track width direction. After the film is formed, it is annealed in a magnetic field at 300 ° C. for one hour while applying an external magnetic field of 1 KOe in the track width direction.
【００８３】さらに、上記３種の軟磁性膜は、１ＫＯｅ
の外部磁界をハイト方向に印加されつつ、２００℃、１
時間の条件の下で、磁場中アニールにかけられる。ハイ
ト方向の磁場中アニール後の軟磁性膜に、外部磁界Ｈ
を、ハイト方向に、大きさを変化させつつ印加し、Ｒ−
Ｈ特性を測定した。Further, the above three kinds of soft magnetic films are 1 KOe
While applying an external magnetic field in the height direction at 200 ° C.,
Under time conditions, it is subjected to annealing in a magnetic field. An external magnetic field H is applied to the soft magnetic film after annealing in a magnetic field in the height direction.
Is applied in the height direction while changing the size.
H characteristics were measured.
【００８４】図３に示すように、ＮｉＦｅ単層を有する
軟磁性膜である比較例１の場合では、軟磁性膜のヒステ
リシスは膨らみ、保磁力Ｈｃ（Ａ）は、Ｈｃ（Ａ）＝３
（Ｏｅ）程度と大きくなっている。As shown in FIG. 3, in the case of Comparative Example 1 which is a soft magnetic film having a single NiFe layer, the hysteresis of the soft magnetic film is expanded, and the coercive force Hc (A) is Hc (A) = 3.
(Oe).
【００８５】これは、ハイト方向の磁場中アニール中
に、軟磁性膜の磁化容易軸方向がトラック幅方向からハ
イト方向に変化してしまったためである。一方、図４に
示す実施例１のヒステリシスでは、保磁力Ｈｃ（Ｂ）は
Ｈｃ（Ｂ）＝１（Ｏｅ）となっている。This is because the direction of the easy axis of magnetization of the soft magnetic film changed from the track width direction to the height direction during annealing in a magnetic field in the height direction. On the other hand, in the hysteresis of the first embodiment shown in FIG. 4, the coercive force Hc (B) is Hc (B) = 1 (Oe).
【００８６】これは、軟磁性膜が、Ｃｏ87Ｚｒ4Ｎｂ9を
用いて形成された非晶質軟磁性層で構成されているため
である。非晶質軟磁性層は、一軸異方性が強いので、一
度トラック幅方向の磁場中アニールをかけられて、磁化
容易軸方向がトラック幅方向に揃えられると、その後
で、ハイト方向に磁場中アニールをかけられても、磁化
容易軸方向が変化することが抑えられる。This is because the soft magnetic film is composed of an amorphous soft magnetic layer formed using Co 87 Zr 4 Nb 9 . Since the amorphous soft magnetic layer has a strong uniaxial anisotropy, it is once annealed in a magnetic field in the track width direction to align the easy axis of magnetization in the track width direction. Even if annealing is applied, the change in the direction of the easy axis of magnetization is suppressed.
【００８７】したがって、本発明の軟磁性膜を用いて形
成された磁気抵抗効果素子は、バルクハウゼンノイズを
発生しにくくできるので、優れた再生特性を得ることが
可能になる。さらに、図５に示す実施例２のヒステリシ
スには膨らみがなく、保磁力Ｈｃ（Ｂ）が、Ｈｃ（Ｂ）
＝０．５（Ｏｅ）と、非常に小さくなっていることがわ
かる。Therefore, the magnetoresistance effect element formed by using the soft magnetic film of the present invention can hardly generate Barkhausen noise, and can obtain excellent reproduction characteristics. Further, the hysteresis of the second embodiment shown in FIG. 5 has no swelling, and the coercive force Hc (B) is smaller than Hc (B).
= 0.5 (Oe), which is very small.
【００８８】実施例２では、軟磁性膜が、Ｃｏ87Ｚｒ4
Ｎｂ9を用いて形成された非晶質軟磁性層と、ＮｉＦｅ
を用いて形成された結晶性軟磁性層が積層された積層膜
を有するものとして形成されている。結晶性軟磁性層
は、一般に、透磁率が大きく、且つ保磁力が小さい優れ
た軟磁性特性を持つので、軟磁性膜を非晶質軟磁性層と
結晶性軟磁性層の積層膜を有するものとして形成すると
実施例１よりもヒステリシスが小さくなり、したがっ
て、さらに優れた再生特性を得ることが可能になる。な
お、実施例２では、結晶性軟磁性層としてＮｉＦｅ層を
用いたが、ＮｉＦｅ層の代りに、ＣｏＦｅ層やＣｏ層を
を用いても、同様の効果を得ることが出来る。In the second embodiment, the soft magnetic film is made of Co 87 Zr 4
An amorphous soft magnetic layer formed using Nb 9 and NiFe
Is formed as having a laminated film in which a crystalline soft magnetic layer formed by using the above is laminated. Since the crystalline soft magnetic layer generally has excellent soft magnetic properties with high magnetic permeability and small coercive force, the soft magnetic film has a laminated film of an amorphous soft magnetic layer and a crystalline soft magnetic layer. When formed as, the hysteresis is smaller than in Example 1, and therefore, it is possible to obtain more excellent reproduction characteristics. In the second embodiment, the NiFe layer is used as the crystalline soft magnetic layer. However, similar effects can be obtained by using a CoFe layer or a Co layer instead of the NiFe layer.
【００８９】次に、従来の軟磁性膜および本発明の軟磁
性膜によってフリー磁性層が形成されたスピンバルブ型
薄膜を用いて、図１３に示すＭＲ／インダクティブ複合
型薄膜磁気ヘッドを形成した。Next, an MR / inductive composite type thin film magnetic head shown in FIG. 13 was formed using a spin valve type thin film having a free magnetic layer formed by a conventional soft magnetic film and the soft magnetic film of the present invention.
【００９０】それぞれの、薄膜磁気ヘッドのスピンバル
ブ型薄膜の、膜構成は以下の通りである。 比較例２（従来例）：下地層：Ｔａ／フリー磁性層：Ｎ
ｉＦｅ／非磁性導電層：Ｃｕ／固定磁性層：ＮｉＦｅ／
反強磁性層：ＦｅＭｎ／保護層：Ｔａ 実施例３（本発明）：下地層：Ｔａ／フリー磁性層：Ｃ
ｏ87Ｚｒ4Ｎｂ9／非磁性導電層：Ｃｕ／固定磁性層：Ｎ
ｉＦｅ／反強磁性層：ＦｅＭｎ／保護層：Ｔａ 実施例４（本発明）：下地層：Ｔａ／フリー磁性層：Ｎ
ｉＦｅ／フリー磁性層：Ｃｏ87Ｚｒ4Ｎｂ9／非磁性導電
層：Ｃｕ／固定磁性層：ＮｉＦｅ／反強磁性層：ＦｅＭ
ｎ／保護層：Ｔａ 上記の各スピンバルブ型薄膜のフリー磁性層は、トラッ
ク幅方向に外部磁界を印加されつつ成膜された後、１Ｋ
Ｏｅの外部磁界をトラック幅方向に印加されつつ、３０
０℃、１時間の条件の下で、磁場中アニールにかけられ
る。The film configuration of each of the spin-valve thin films of the thin-film magnetic head is as follows. Comparative Example 2 (Conventional Example): Underlayer: Ta / Free Magnetic Layer: N
iFe / nonmagnetic conductive layer: Cu / fixed magnetic layer: NiFe /
Antiferromagnetic layer: FeMn / Protective layer: Ta Example 3 (Invention): Underlayer: Ta / Free magnetic layer: C
o 87 Zr 4 Nb 9 / nonmagnetic conductive layer: Cu / fixed magnetic layer: N
iFe / antiferromagnetic layer: FeMn / protective layer: Ta Example 4 (invention): underlayer: Ta / free magnetic layer: N
iFe / free magnetic layer: Co 87 Zr 4 Nb 9 / nonmagnetic conductive layer: Cu / fixed magnetic layer: NiFe / antiferromagnetic layer: FeM
n / Protective layer: Ta The free magnetic layer of each of the above spin-valve thin films was formed while being applied with an external magnetic field in the track width direction, and then 1K
While an external magnetic field of Oe is applied in the track width direction, 30
Anneal in a magnetic field at 0 ° C. for 1 hour.
【００９１】また、反強磁性層は、ハイト方向に外部磁
界を印加されつつ成膜される。したがって、スピンバル
ブ型薄膜成膜直後の固定磁性層の一方向性の磁化方向
は、ハイト方向を向いており、フリー磁性層と固定磁性
層の磁化方向は直交している。The antiferromagnetic layer is formed while an external magnetic field is applied in the height direction. Therefore, the unidirectional magnetization direction of the pinned magnetic layer immediately after the spin-valve thin film formation is oriented in the height direction, and the magnetization directions of the free magnetic layer and the pinned magnetic layer are orthogonal to each other.
【００９２】しかし、ＭＲ／インダクティブ複合型薄膜
磁気ヘッドを形成するとき、ＭＲヘッド上にインダクテ
ィブヘッドを形成する過程において、コイル層１０の絶
縁性を保つための絶縁層１００を硬化させるために加熱
する時に、固定磁性層１１ｄの磁化方向がハイト方向か
ら変化してしまう。そこで、ハイト方向に１ＫＯｅの磁
界をかけ、２００℃、１時間の磁場中再アニールを行
い、反強磁性層１１ｅと固定磁性層１１ｄの界面に生じ
る交換結合による一方向性の磁化方向をハイト方向に向
け直す。However, when forming the MR / inductive composite thin film magnetic head, in the process of forming the inductive head on the MR head, the coil layer 10 is heated to cure the insulating layer 100 for maintaining the insulating property. Sometimes, the magnetization direction of the fixed magnetic layer 11d changes from the height direction. Therefore, a magnetic field of 1 KOe is applied in the height direction, reannealing is performed at 200 ° C. for 1 hour in a magnetic field, and the unidirectional magnetization direction due to exchange coupling generated at the interface between the antiferromagnetic layer 11 e and the fixed magnetic layer 11 d is changed in the height direction. Redirect to
【００９３】磁気ヘッド形成後に、各磁気ヘッドのスピ
ンバルブ型薄膜素子におけるハイト方向（図１、図２、
図１２に示すＹ方向）に外部磁界Ｈをかけ、抵抗Ｒを測
定し、Ｒ−Ｈ曲線を得た。結果を、図６、図７、図８に
示す。図６は、比較例２のスピンバルブ型薄膜を用いて
形成されたＭＲ／インダクティブ複合型薄膜磁気ヘッド
のＲ−Ｈ曲線である。比較例２のスピンバルブ型薄膜を
用いた場合、Ｒ−Ｈ特性のヒステリシスが大きくなる。After the formation of the magnetic heads, the height direction in the spin valve type thin film element of each magnetic head (FIG. 1, FIG. 2, FIG.
An external magnetic field H was applied in the (Y direction shown in FIG. 12), the resistance R was measured, and an RH curve was obtained. The results are shown in FIG. 6, FIG. 7, and FIG. FIG. 6 is an RH curve of an MR / inductive combined thin film magnetic head formed using the spin valve thin film of Comparative Example 2. When the spin-valve thin film of Comparative Example 2 is used, the hysteresis of the RH characteristic increases.
【００９４】図７は、Ｃｏ87Ｚｒ4Ｎｂ9層としてフリー
磁性層が成膜された、実施例３のスピンバルブ型薄膜を
用いて形成されたＭＲ／インダクティブ複合型薄膜磁気
ヘッドのＲ−Ｈ曲線である。フリー磁性層が、非晶質軟
磁性層であるＣｏ87Ｚｒ4Ｎｂ9層として成膜されている
と、磁気ヘッドの形態においても、Ｒ−Ｈ特性のヒステ
リシスがなくなる。したがって、バルクハウゼンノイズ
が小さく、再生特性が良好で、高密度記録に対応できる
磁気ヘッドを形成することが出来る。FIG. 7 shows the RH of an MR / inductive composite thin film magnetic head formed using the spin valve thin film of Example 3 in which a free magnetic layer was formed as a Co 87 Zr 4 Nb 9 layer. It is a curve. When the free magnetic layer is formed as a Co 87 Zr 4 Nb 9 layer, which is an amorphous soft magnetic layer, hysteresis of the RH characteristic is eliminated even in the form of the magnetic head. Therefore, it is possible to form a magnetic head that has low Barkhausen noise, good reproduction characteristics, and can cope with high-density recording.
【００９５】図８は、Ｃｏ87Ｚｒ4Ｎｂ9層とＮｉＦｅ層
の積層膜としてフリー磁性層が成膜された、実施例４の
スピンバルブ型薄膜を用いて形成されたＭＲ／インダク
ティブ複合型薄膜磁気ヘッドのＲ−Ｈ曲線である。フリ
ー磁性層が、非晶質軟磁性層であるＣｏ87Ｚｒ4Ｎｂ9層
と結晶性軟磁性層であるＮｉＦｅ層の積層膜として成膜
されていると、磁気ヘッドの形態においてもＲ−Ｈ特性
のヒステリシスがなくなり、バルクハウゼンノイズが小
さく、再生特性が良好で、高密度記録に対応できる磁気
ヘッドを形成することが出来る。FIG. 8 shows an MR / inductive composite thin film formed by using the spin-valve thin film of Example 4 in which a free magnetic layer was formed as a laminated film of a Co 87 Zr 4 Nb 9 layer and a NiFe layer. It is an RH curve of a magnetic head. When the free magnetic layer is formed as a laminated film of a Co 87 Zr 4 Nb 9 layer which is an amorphous soft magnetic layer and a NiFe layer which is a crystalline soft magnetic layer, the R-H Hysteresis in characteristics is eliminated, Barkhausen noise is small, reproduction characteristics are good, and a magnetic head capable of coping with high-density recording can be formed.
【００９６】図９は、本発明の軟磁性膜と従来の軟磁性
膜それぞれについて、成膜状態、トラック幅方向磁場中
アニール処理をしたもの、トラック幅方向磁場中アニー
ル後更にハイト方向磁場中アニール処理をしたものに、
ハイト方向に外部磁化を印加した際の異方性磁界の変化
を示すグラフである。FIG. 9 shows the soft magnetic film of the present invention and the conventional soft magnetic film each subjected to the annealing process in the magnetic field in the track width direction after the film formation state, and the annealing in the magnetic field in the height direction after annealing in the magnetic field in the track width direction. After processing,
9 is a graph showing a change in an anisotropic magnetic field when external magnetization is applied in a height direction.
【００９７】実験に使用した本発明の軟磁性膜は、非晶
質軟磁性層であるＣｏ87Ｚｒ4Ｎｂ9層として成膜された
ものと、非晶質軟磁性層であるＣｏ87Ｚｒ4Ｎｂ9層と結
晶性軟磁性層であるＮｉＦｅ層の積層膜として成膜され
たものの２種類である。従来の軟磁性膜は、結晶性軟磁
性層であるＮｉＦｅ層のみとして成膜されたものであ
る。各軟磁性膜とも、トラック幅方向の磁化をかけられ
ながら成膜がおこなわれ、さらに、トラック幅方向に１
ＫＯｅの磁場が与えられながら、３００℃、１時間の磁
場中アニールにかけられることにより、磁化容易軸方向
がトラック幅方向に向けられる。[0097] The soft magnetic film of the present invention used in the experiment, and those deposited as Co 87 Zr 4 Nb 9-layer is an amorphous soft magnetic layer, Co 87 Zr 4 is an amorphous soft magnetic layer There are two types of films formed as a laminated film of an Nb 9 layer and a NiFe layer which is a crystalline soft magnetic layer. A conventional soft magnetic film is formed only as a NiFe layer which is a crystalline soft magnetic layer. Each soft magnetic film is formed while being magnetized in the track width direction.
By performing annealing in a magnetic field at 300 ° C. for 1 hour while applying a magnetic field of KOe, the direction of the easy axis of magnetization is oriented in the track width direction.
【００９８】トラック幅方向に磁化容易軸方向を向けら
れた軟磁性膜を、ハイト方向に１ＫＯｅの磁場を与えな
がら、２００℃、１時間の磁場中アニールにかけた。The soft magnetic film whose easy axis was oriented in the track width direction was annealed in a magnetic field at 200 ° C. for 1 hour while applying a magnetic field of 1 KOe in the height direction.
【００９９】軟磁性膜成膜直後、および、トラック幅方
向磁場中アニール直後における、軟磁性膜の異方性磁界
は、本発明および従来の３種の軟磁性膜とも、６〜７
（Ｏｅ）である。Immediately after forming the soft magnetic film and immediately after annealing in the magnetic field in the track width direction, the anisotropic magnetic field of the soft magnetic film is 6 to 7 in both the present invention and the conventional three types of soft magnetic films.
(Oe).
【０１００】ハイト方向磁場中アニール後になると、従
来の軟磁性膜の異方性磁界は、１（Ｏｅ）になる。一
方、本発明の軟磁性膜では、Ｃｏ87Ｚｒ4Ｎｂ9層として
成膜された軟磁性膜が５（Ｏｅ）、Ｃｏ87Ｚｒ4Ｎｂ9層
とＮｉＦｅ層の積層膜として成膜された軟磁性膜が６
（Ｏｅ）の異方性磁界を保持している。After annealing in the height direction magnetic field, the anisotropic magnetic field of the conventional soft magnetic film becomes 1 (Oe). On the other hand, in the soft magnetic film of the present invention, the soft magnetic film formed as a Co 87 Zr 4 Nb 9 layer is a soft magnetic film formed as a laminated film of 5 (Oe) and a Co 87 Zr 4 Nb 9 layer and a NiFe layer. 6 magnetic films
(Oe) is maintained.
【０１０１】したがって、軟磁性膜が、非晶質軟磁性層
を有するものとして形成され、磁化容易軸方向がトラッ
ク幅方向に向くように磁場中アニールされることによ
り、その後で、軟磁性膜が、ハイト方向磁場中アニール
にかけられても、軟磁性層の磁化容易軸方向が、トラッ
ク幅方向から変化することを抑えることができることが
わかる。また、軟磁性膜を、非晶質軟磁性層単層で形成
することにより、非晶質軟磁性層と結晶性軟磁性層との
積層膜として形成するほうが、軟磁性膜の磁化容易軸方
向が、トラック幅方向から変化することを抑える効果が
高くなることも分かる。Therefore, the soft magnetic film is formed as having an amorphous soft magnetic layer, and is annealed in a magnetic field so that the easy axis direction is oriented in the track width direction. It can be seen that even when annealing is performed in a magnetic field in the height direction, it is possible to prevent the easy axis direction of the soft magnetic layer from changing from the track width direction. Further, by forming the soft magnetic film as a single layer of the amorphous soft magnetic layer, it is better to form the soft magnetic film as a laminated film of the amorphous soft magnetic layer and the crystalline soft magnetic layer in the direction of the axis of easy magnetization of the soft magnetic film. However, it can also be understood that the effect of suppressing the change from the track width direction increases.
【０１０２】図１０は、非晶質軟磁性層であるＣｏ87Ｚ
ｒ4Ｎｂ9層として成膜された本発明の軟磁性膜におい
て、トラック幅方向の磁場中アニールの温度を３５０℃
で行い、その後、ハイト方向磁場中アニールにかけた場
合と、トラック幅方向の磁場中アニールの温度を３００
℃で行い、その後、ハイト方向磁場中アニールにかけた
場合との、ハイト方向に外部磁界を印加した際の異方性
磁界を比較したグラフである。FIG. 10 shows Co 87 Z which is an amorphous soft magnetic layer.
In the soft magnetic film of the present invention formed as an r 4 Nb 9 layer, the annealing temperature in the magnetic field in the track width direction is set to 350 ° C.
After that, annealing in a magnetic field in the height direction and annealing in a magnetic field in the track width direction are performed at 300 ° C.
9 is a graph comparing anisotropic magnetic fields when an external magnetic field is applied in the height direction with annealing performed in a magnetic field in the height direction after the annealing is performed at ℃.
【０１０３】トラック幅方向の磁場中アニールの温度以
外の条件は、磁界の大きさが１ＫＯｅであり、時間が１
時間である。ハイト方向磁場中アニールの条件は、温度
が２００℃、磁界の大きさが１ＫＯｅ、時間が１時間で
ある。The conditions other than the annealing temperature in the magnetic field in the track width direction are as follows.
Time. The conditions for annealing in the height direction magnetic field are a temperature of 200 ° C., a magnetic field magnitude of 1 KOe, and a time of 1 hour.
【０１０４】軟磁性膜のトラック幅方向磁場中アニール
の温度を３５０℃に変更しても、ハイト方向磁場中アニ
ール後の、軟磁性膜の異方性磁界は、３００℃でトラッ
ク幅方向磁場中アニールをしたときとほとんど変わらな
い。つまり、軟磁性膜のトラック幅方向磁場中アニール
の温度（第１のアニール温度）がハイト方向磁場中アニ
ールの温度（第２のアニール温度）より高ければ、軟磁
性膜の磁化容易軸方向が、トラック幅方向から変化する
ことを抑えることができることがわかる。Even when the annealing temperature of the soft magnetic film in the track width direction magnetic field is changed to 350 ° C., the anisotropic magnetic field of the soft magnetic film after annealing in the height direction magnetic field is 300 ° C. Almost the same as when annealing was performed. That is, if the annealing temperature (first annealing temperature) in the track width direction magnetic field of the soft magnetic film is higher than the annealing temperature (second annealing temperature) in the height direction magnetic field, the easy axis direction of the soft magnetic film becomes It can be seen that the change from the track width direction can be suppressed.
【０１０５】なお、本実施例では、非晶質軟磁性層をＣ
ｏ87Ｚｒ4Ｎｂ9層としたが、ＣｏＺｒＮｂの組成を、
ｘ、ｙ、ｚをａｔ％として、ＣｏxＺｒyＮｂzと表した
とき、ｘ、ｙ、ｚの値を、それぞれ、８２≦ｘ≦９４、
２≦ｙ≦６、４≦ｚ≦１２の範囲とすれば、本実施例と
同じ効果を得ることができる。In this embodiment, the amorphous soft magnetic layer is made of C
Although the o 87 Zr 4 Nb 9 layer was used, the composition of CoZrNb was
x, y, as at% to z, when expressed as Co x Zr y Nb z, x , y, the value of z, respectively, 82 ≦ x ≦ 94,
If the range is 2 ≦ y ≦ 6 and 4 ≦ z ≦ 12, the same effect as in the present embodiment can be obtained.
【０１０６】[0106]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の軟磁性膜
は、非晶質軟磁性層を有して構成されているので、一
旦、磁化容易軸方向が一定の方向に向けられると、その
後で、異なる方向の磁場中アニールにかけられても、磁
化容易軸方向が変化することが抑えられる。As described in detail above, since the soft magnetic film of the present invention has an amorphous soft magnetic layer, once the direction of the axis of easy magnetization is oriented in a certain direction. After that, even if annealing is performed in a magnetic field in a different direction, a change in the direction of the axis of easy magnetization can be suppressed.
【０１０７】また、本発明の軟磁性膜を用いて、磁気抵
抗効果素子を形成する事が出来る。例えば、本発明の軟
磁性膜によってフリー磁性層が形成されたスピンバルブ
型薄膜素子では、フリー磁性層を成膜するときに、フリ
ー磁性層の磁化容易軸方向がトラック幅方向に向くよう
に磁場中アニールされることにより、その後で、フリー
磁性層がトラック幅方向以外の方向、例えばハイト方向
の磁場中アニールにかけられても、フリー磁性層の磁化
容易軸方向が、トラック幅方向から変化することを抑え
ることができ、フリー磁性層の磁化の方向と、固定磁性
層の一方向性の磁化方向とが直交することを維持でき
る。A magnetoresistive element can be formed using the soft magnetic film of the present invention. For example, in a spin-valve thin film element in which a free magnetic layer is formed by the soft magnetic film of the present invention, when forming the free magnetic layer, a magnetic field is applied so that the easy axis of the free magnetic layer is oriented in the track width direction. Due to the medium annealing, even if the free magnetic layer is subsequently annealed in a magnetic field in a direction other than the track width direction, for example, a height direction, the easy axis direction of the free magnetic layer changes from the track width direction. And the direction of magnetization of the free magnetic layer and the direction of unidirectional magnetization of the fixed magnetic layer can be maintained orthogonal to each other.
【０１０８】したがって、本発明の軟磁性膜によってフ
リー磁性層が形成されたスピンバルブ型薄膜素子は、記
録媒体からの洩れ磁界の変化に伴う磁気抵抗の変化のヒ
ステリシスを小さくし、バルクハウゼンノイズを発生し
にくくできるので、優れた再生特性を得ることが可能に
なり、電磁変換効率が向上し、高密度記録に対応するこ
とができる。また、軟磁性膜を、非晶質軟磁性層と結晶
性軟磁性層が積層された積層膜とすることにより、ヒス
テリシスをより小さくすることができる。Therefore, the spin-valve thin-film element in which the free magnetic layer is formed by the soft magnetic film of the present invention reduces the hysteresis of the change in magnetoresistance due to the change in the leakage magnetic field from the recording medium, and reduces Barkhausen noise. Since it can be hardly generated, excellent reproduction characteristics can be obtained, the electromagnetic conversion efficiency can be improved, and high-density recording can be supported. Further, by forming the soft magnetic film as a laminated film in which an amorphous soft magnetic layer and a crystalline soft magnetic layer are laminated, hysteresis can be further reduced.
【図１】本発明の実施の形態のスピンバルブ型薄膜素子
の構造をＡＢＳ面側から見た断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view of the structure of a spin-valve thin film element according to an embodiment of the present invention, as viewed from the ABS side.
【図２】本発明の他の実施の形態のスピンバルブ型薄膜
素子の構造をＡＢＳ面側から見た断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of the structure of a spin-valve thin film element according to another embodiment of the present invention, as viewed from the ABS side.
【図３】従来の軟磁性膜のＲ−Ｈ曲線。FIG. 3 is an RH curve of a conventional soft magnetic film.
【図４】ＣｏＺｒＮｂ層を有する本発明の軟磁性膜のＲ
−Ｈ曲線。FIG. 4 shows the R of the soft magnetic film of the present invention having a CoZrNb layer.
-H curve.
【図５】ＣｏＺｒＮｂ層とＮｉＦｅ層の積層膜を有する
本発明の軟磁性膜のＲ−Ｈ曲線。FIG. 5 is an RH curve of a soft magnetic film of the present invention having a laminated film of a CoZrNb layer and a NiFe layer.
【図６】従来の軟磁性膜を用いて、フリー磁性層が形成
されたスピンバルブ型薄膜によって形成されたＭＲ／イ
ンダクティブ複合型薄膜磁気ヘッドのＲ−Ｈ曲線。FIG. 6 is an RH curve of an MR / inductive combined thin film magnetic head formed of a spin valve thin film having a free magnetic layer formed thereon using a conventional soft magnetic film.
【図７】ＣｏＺｒＮｂ層を有する本発明の軟磁性膜を用
いて、フリー磁性層が形成されたスピンバルブ型薄膜に
よって形成されたＭＲ／インダクティブ複合型薄膜磁気
ヘッドのＲ−Ｈ曲線。FIG. 7 is an RH curve of an MR / inductive combined thin film magnetic head formed by a spin valve thin film having a free magnetic layer formed thereon using the soft magnetic film of the present invention having a CoZrNb layer.
【図８】ＣｏＺｒＮｂ層とＮｉＦｅ層の積層膜を有する
本発明の軟磁性膜を用いて、フリー磁性層が形成された
スピンバルブ型薄膜によって形成されたＭＲ／インダク
ティブ複合型薄膜磁気ヘッドのＲ−Ｈ曲線。FIG. 8 shows an R- of an MR / inductive combined thin film magnetic head formed by a spin valve thin film having a free magnetic layer formed thereon using the soft magnetic film of the present invention having a laminated film of a CoZrNb layer and a NiFe layer. H curve.
【図９】本発明の軟磁性膜と、従来の軟磁性膜それぞれ
について、成膜状態、トラック幅方向磁場中アニール処
理をしたもの、トラック幅方向磁場中アニール後更にハ
イト方向磁場中アニール処理をしたものに、ハイト方向
に外部磁化を印加した際の異方性磁界の変化を示すグラ
フ。。FIG. 9 shows the soft magnetic film of the present invention and the conventional soft magnetic film, each subjected to annealing in a magnetic field in the track width direction, and further subjected to annealing in a magnetic field in the height direction after annealing in the magnetic field in the track width direction. 13 is a graph showing a change in anisotropic magnetic field when external magnetization is applied in the height direction. .
【図１０】軟磁性膜のトラック幅方向磁場中アニールの
温度を変えた場合の、ハイト方向に外部磁化を印加した
際の異方性磁界を比較したグラフ。FIG. 10 is a graph comparing anisotropic magnetic fields when external magnetization is applied in the height direction when the temperature of annealing in a magnetic field in the track width direction of the soft magnetic film is changed.
【図１１】本発明の実施の形態のＡＭＲ素子の構造をＡ
ＢＳ面側から見た断面図。FIG. 11 shows the structure of an AMR element according to an embodiment of the present invention as A.
Sectional drawing seen from BS side.
【図１２】従来のスピンバルブ型薄膜素子の構造をＡＢ
Ｓ面側から見た断面図。FIG. 12 shows the structure of a conventional spin-valve thin film device as AB
Sectional drawing seen from the S side.
【図１３】スピンバルブ型薄膜素子を用いて形成された
ＭＲ／インダクティブ複合型薄膜磁気ヘッドの縦断面
図。FIG. 13 is a longitudinal sectional view of an MR / inductive combined thin film magnetic head formed using a spin valve thin film element.
１１、２１ スピンバルブ積層体 １１ａ、２１ａ 下地層 １１ｂ、２１ｂ フリー磁性層 １１ｃ、２１ｃ 非磁性導電層 １１ｄ、２１ｄ 固定磁性層 １１ｅ、２１ｅ 反強磁性層 １１ｆ、２１ｆ 保護層 １２、２２ ハードバイアス層 １３、２３ 導電層 11, 21 Spin valve laminated body 11a, 21a Underlayer 11b, 21b Free magnetic layer 11c, 21c Nonmagnetic conductive layer 11d, 21d Fixed magnetic layer 11e, 21e Antiferromagnetic layer 11f, 21f Protective layer 12, 22 Hard bias layer 13 , 23 conductive layer
フロントページの続き (72)発明者 長谷川 直也 東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アルプ ス電気株式会社内 Ｆターム(参考） 5D034 BA04 BB12 CA04 CA08 DA07 5E049 AA04 AA09 AC00 AC01 AC05 BA06 BA12 Continued on the front page (72) Inventor Naoya Hasegawa 1-7 Yukitani Otsukacho, Ota-ku, Tokyo Alps Electric Co., Ltd. F-term (reference) 5D034 BA04 BB12 CA04 CA08 DA07 5E049 AA04 AA09 AC00 AC01 AC05 BA06 BA12
Claims (21)
バイアス磁界が与えられ、外部磁界の印加により磁化方
向が変動する軟磁性膜は、Ｘ方向（トラック幅方向）に
磁化容易軸をもつ非晶質軟磁性層を有して構成されるこ
とを特徴とする軟磁性膜。A soft magnetic film to which a bias magnetic field in a track width direction is applied from a hard bias layer and whose magnetization direction fluctuates by application of an external magnetic field is an amorphous material having an easy axis of magnetization in an X direction (track width direction). A soft magnetic film comprising a soft magnetic layer.
性軟磁性層が積層された積層膜として形成される請求項
１に記載の軟磁性膜。2. The soft magnetic film according to claim 1, wherein the soft magnetic film is formed as a laminated film in which an amorphous soft magnetic layer and a crystalline soft magnetic layer are laminated.
束密度Ｍｓ×層厚ｔ）が、前記結晶性軟磁性層のＭｓ×
ｔより大きい請求項２に記載の軟磁性膜。3. The Ms × t (saturation magnetic flux density Ms × layer thickness t) of the amorphous soft magnetic layer is Ms × t of the crystalline soft magnetic layer.
The soft magnetic film according to claim 2, which is larger than t.
軟磁性層である請求項１ないし請求項３のいずれかに記
載の軟磁性膜。4. The soft magnetic film according to claim 1, wherein the amorphous soft magnetic layer is a Co-based amorphous soft magnetic layer.
Ｘ系合金（但し、Ｘは、Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｂか
ら選ばれる２種以上の元素）によって形成される請求項
４に記載の軟磁性膜。5. The Co-based amorphous soft magnetic layer comprises Co—
The soft magnetic film according to claim 4, wherein the soft magnetic film is formed of an X-based alloy (where X is at least two elements selected from Zr, Nb, Hf, Ta, and B).
ｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｂから選ばれる２種以上の元
素）は、ＣｏＺｒＮｂ合金あるいはＣｏＴａＨｆ合金で
ある請求項５に記載の軟磁性膜。6. The Co—X-based alloy (where X is Z
6. The soft magnetic film according to claim 5, wherein the two or more elements selected from r, Nb, Hf, Ta, and B) are a CoZrNb alloy or a CoTaHf alloy.
（Ｏｅ：エルステッド）である請求項１ないし請求項６
のいずれかに記載の軟磁性膜。7. The coercive force of the soft magnetic film is 0.5 to 1
(Oe: Oersted).
A soft magnetic film according to any one of the above.
形成され磁化が一定方向に固定される固定磁性層と、前
記固定磁性層に非磁性導電層を介して形成されたフリー
磁性層と、前記フリー磁性層の磁化方向を前記固定磁性
層の磁化方向に交叉する方向へ揃えるバイアス層と、固
定磁性層と非磁性導電層とフリー磁性層に検出電流を与
える導電層とを有し、 前記フリー磁性層が請求項１ないし７のいずれかに記載
の軟磁性膜によって形成されていることを特徴とする磁
気抵抗効果素子。8. An antiferromagnetic layer, a fixed magnetic layer formed in contact with the antiferromagnetic layer and having a fixed magnetization direction, and a free magnetic layer formed on the fixed magnetic layer via a nonmagnetic conductive layer. A magnetic layer, a bias layer that aligns the magnetization direction of the free magnetic layer in a direction crossing the magnetization direction of the fixed magnetic layer, and a conductive layer that applies a detection current to the fixed magnetic layer, the nonmagnetic conductive layer, and the free magnetic layer. A magnetoresistive element, wherein the free magnetic layer is formed of the soft magnetic film according to any one of claims 1 to 7.
に非磁性層を介して重ねられた軟磁性層と、前記磁気抵
抗効果層にトラック幅方向のバイアス磁界を与えるバイ
アス層と、前記磁気抵抗効果層に検出電流を与える導電
層とを有し、 前記磁気抵抗効果層が請求項１ないし７のいずれかに記
載の軟磁性膜によって形成されていることを特徴とする
磁気抵抗効果素子。9. A magnetoresistive layer, a soft magnetic layer superposed on the magnetoresistive layer via a non-magnetic layer, a bias layer for applying a bias magnetic field to the magnetoresistive layer in a track width direction, 8. A magnetoresistive element, comprising: a conductive layer that applies a detection current to the magnetoresistive layer; and wherein the magnetoresistive layer is formed by the soft magnetic film according to claim 1. .
層との界面、あるいは前記磁気抵抗効果層における非磁
性層との界面が、Ｃｏ基の非晶質軟磁性層で形成されて
いる請求項８または９に記載の磁気抵抗効果素子。10. A Co-based amorphous soft magnetic layer, wherein an interface between the free magnetic layer and the non-magnetic conductive layer or an interface between the free magnetic layer and the non-magnetic layer in the magnetoresistive layer is formed. Or a magnetoresistive element according to item 9.
非磁性導電層、およびフリー磁性層を有するスピンバル
ブ型薄膜素子の製造方法において、 前記フリー磁性層が、少なくとも非晶質軟磁性膜を有し
て成膜され、しかも、外部磁界をＸ方向（トラック幅方
向）に印加されつつ成膜される工程と、 前記フリー磁性層が、成膜後に、第１のアニール温度に
おいて、外部磁界をＸ方向に印加され、磁場中アニール
されることにより、Ｘ方向を磁化容易軸方向とされる工
程と、 前記非磁性導電層が、成膜される工程と、 前記固定磁性層が、成膜される工程と、 前記反強磁性層が、成膜される工程と、 前記固定磁性層と前記反強磁性層、成膜後に、第２のア
ニール温度において、外部磁界をＹ方向（ハイト方向）
に印加され、磁場中アニールされることにより、前記固
定磁性層と前記反強磁性層との界面で生じた交換結合に
よるＹ方向の一方向性磁界を付与される工程とを有する
ことを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。11. At least an antiferromagnetic layer, a fixed magnetic layer,
In a method of manufacturing a spin-valve thin film element having a nonmagnetic conductive layer and a free magnetic layer, the free magnetic layer is formed with at least an amorphous soft magnetic film, and an external magnetic field is applied in the X direction ( A step of forming a film while being applied in the track width direction), and applying an external magnetic field in the X direction at a first annealing temperature after the film formation, and annealing the free magnetic layer in the magnetic field. A step of changing the direction to the easy axis direction, a step of forming the nonmagnetic conductive layer, a step of forming the fixed magnetic layer, and a step of forming the antiferromagnetic layer After the film formation, the fixed magnetic layer and the antiferromagnetic layer are subjected to an external magnetic field at a second annealing temperature in a Y direction (height direction).
And annealing in a magnetic field to apply a unidirectional magnetic field in the Y direction due to exchange coupling generated at the interface between the fixed magnetic layer and the antiferromagnetic layer. Of manufacturing a magnetoresistive effect element.
効果素子上にインダクティブヘッドを形成する際に、こ
のインダクティブヘッドの絶縁層となるレジスト層を硬
化させるための加熱によって、減少もしくは消滅した前
記固定磁性層と前記反強磁性層との界面で生じた交換結
合による一方向性磁界を、Ｙ方向に回復させるためのも
のである請求項１１に記載の磁気抵抗効果素子の製造方
法。12. The method according to claim 12, wherein, in forming the inductive head on the magnetoresistive element, the second annealing step is reduced or eliminated by heating for curing a resist layer serving as an insulating layer of the inductive head. The method of manufacturing a magnetoresistive element according to claim 11, which is for recovering a unidirectional magnetic field due to exchange coupling generated at an interface between the pinned magnetic layer and the antiferromagnetic layer in the Y direction.
のアニール温度より高い請求項１１または請求項１２記
載の磁気抵抗効果素子の製造方法。13. The method according to claim 13, wherein the first annealing temperature is equal to the second annealing temperature.
The method according to claim 11, wherein the annealing temperature is higher than the annealing temperature.
３２０℃であり、前記第２のアニール温度が１８０℃〜
２８０℃である請求項１１ないし請求項１３のいずれか
に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。14. The method according to claim 1, wherein the first annealing temperature is 280 ° C.
320 ° C., and the second annealing temperature is 180 ° C.
The method according to claim 11, wherein the temperature is 280 ° C. 14.
と結晶性軟磁性層が積層された積層膜として形成される
請求項１１ないし請求項１４のいずれかに記載の磁気抵
抗効果素子の製造方法。15. The magnetoresistance effect element according to claim 11, wherein said free magnetic layer is formed as a laminated film in which an amorphous soft magnetic layer and a crystalline soft magnetic layer are laminated. Manufacturing method.
磁束密度Ｍｓ×層厚ｔ）が、前記結晶性軟磁性層のＭｓ
×ｔより大きい請求項１５に記載の磁気抵抗効果素子の
製造方法。16. The Ms × t (saturation magnetic flux density Ms × layer thickness t) of the amorphous soft magnetic layer is equal to the Ms × t of the crystalline soft magnetic layer.
The method for manufacturing a magnetoresistive element according to claim 15, wherein the value is larger than × t.
質軟磁性層である請求項１１ないし請求項１６のいずれ
かに記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。17. The method according to claim 11, wherein the amorphous soft magnetic layer is a Co-based amorphous soft magnetic layer.
との界面が、Ｃｏ基の非晶質軟磁性層となるように、Ｃ
ｏ基の非晶質軟磁性層と結晶性軟磁性層が積層される請
求項１５ないし請求項１７のいずれかに記載の磁気抵抗
効果素子の製造方法。18. The method according to claim 1, wherein an interface between the free magnetic layer and the nonmagnetic conductive layer is a Co-based amorphous soft magnetic layer.
18. The method according to claim 15, wherein an o-based amorphous soft magnetic layer and a crystalline soft magnetic layer are laminated.
Ｘ系合金（但し、Ｘは、Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｂか
ら選ばれる２種以上の元素）によって形成される請求項
１７または請求項１８に記載の磁気抵抗効果素子の製造
方法。19. The Co-based amorphous magnetic film according to claim 1, wherein
19. The method for manufacturing a magnetoresistive element according to claim 17 or claim 18, wherein the alloy is formed of an X-based alloy (where X is at least two elements selected from Zr, Nb, Hf, Ta, and B).
ｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｂから選ばれる２種以上の元
素）は、ＣｏＺｒＮｂ合金あるいはＣｏＴａＨｆ合金で
ある請求項１９に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。20. The Co—X-based alloy (where X is Z
20. The method according to claim 19, wherein the two or more elements selected from r, Nb, Hf, Ta, and B) are a CoZrNb alloy or a CoTaHf alloy.
１（Ｏｅ：エルステッド）である請求項１１ないし請求
項２０のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子の製造方
法。21. The coercive force of the free magnetic layer is 0.5 to
21. The method for manufacturing a magnetoresistive element according to claim 11, wherein the magnetoresistance effect element is 1 (Oe: Oersted).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11042943A JP2000243627A (en) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | Soft magnetic film, magnetoresistance effect element using the same and manufacture thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11042943A JP2000243627A (en) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | Soft magnetic film, magnetoresistance effect element using the same and manufacture thereof |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000243627A true JP2000243627A (en) | 2000-09-08 |
Family
ID=12650106
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP11042943A Pending JP2000243627A (en) | 1999-02-22 | 1999-02-22 | Soft magnetic film, magnetoresistance effect element using the same and manufacture thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000243627A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6903430B2 (en) | 2001-09-21 | 2005-06-07 | Infineon Technologies Ag | Digital magnetic memory cell device |
| JP2012142480A (en) * | 2011-01-05 | 2012-07-26 | Fujitsu Ltd | Magnetic tunnel junction element, method of manufacturing the same and mram |
-
1999
- 1999-02-22 JP JP11042943A patent/JP2000243627A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6903430B2 (en) | 2001-09-21 | 2005-06-07 | Infineon Technologies Ag | Digital magnetic memory cell device |
| JP2012142480A (en) * | 2011-01-05 | 2012-07-26 | Fujitsu Ltd | Magnetic tunnel junction element, method of manufacturing the same and mram |
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