JP2001076323A - スピンバルブ磁気抵抗効果素子の製造方法及び該素子を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents
スピンバルブ磁気抵抗効果素子の製造方法及び該素子を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 磁歪の制御が容易であり、生産安定性に優れ
たＳＶＭＲ素子の製造方法及びこのＳＶＭＲ素子を備え
た薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供する。 【解決手段】 非磁性金属薄膜層と、非磁性金属薄膜層
を挟んで積層された第１及び第２の強磁性薄膜層（フリ
ー層及びピンド層）と、第２の強磁性薄膜層の非磁性金
属薄膜層とは反対側の面上に積層された反強磁性薄膜層
とを含むＳＶＭＲ素子の製造方法であって、第１の強磁
性薄膜層がＮｉＦｅ層とＣｏＦｅ層との２層構造からな
り、第１の強磁性薄膜層、非磁性金属薄膜層、第２の強
磁性薄膜層及び反強磁性薄膜層を積層した後、ＮｉＦｅ
層の膜厚変化に依存する磁歪の変化が小さくなるように
熱処理を行う。
たＳＶＭＲ素子の製造方法及びこのＳＶＭＲ素子を備え
た薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供する。 【解決手段】 非磁性金属薄膜層と、非磁性金属薄膜層
を挟んで積層された第１及び第２の強磁性薄膜層（フリ
ー層及びピンド層）と、第２の強磁性薄膜層の非磁性金
属薄膜層とは反対側の面上に積層された反強磁性薄膜層
とを含むＳＶＭＲ素子の製造方法であって、第１の強磁
性薄膜層がＮｉＦｅ層とＣｏＦｅ層との２層構造からな
り、第１の強磁性薄膜層、非磁性金属薄膜層、第２の強
磁性薄膜層及び反強磁性薄膜層を積層した後、ＮｉＦｅ
層の膜厚変化に依存する磁歪の変化が小さくなるように
熱処理を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスク装
置（ＨＤＤ）に用いられる、巨大磁気抵抗効果（ＧＭ
Ｒ）を利用したスピンバルブ磁気抵抗効果（ＳＶＭＲ）
素子の製造方法及びこのＳＶＭＲ素子を備えた薄膜磁気
ヘッドの製造方法に関する。
置（ＨＤＤ）に用いられる、巨大磁気抵抗効果（ＧＭ
Ｒ）を利用したスピンバルブ磁気抵抗効果（ＳＶＭＲ）
素子の製造方法及びこのＳＶＭＲ素子を備えた薄膜磁気
ヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＨＤＤの高密度化に伴って高感度
及び高出力の磁気ヘッドが要求されており、このような
要求に答えるものとして、ＧＭＲを呈する素子の１つで
あるＳＶＭＲ素子を備えた薄膜磁気ヘッドが実際に量産
されている。スピンバルブは、２つの強磁性層を非磁性
金属層で磁気的に分離してサンドイッチ構造とし、その
一方の強磁性層に反強磁性層を積層することによってそ
の界面で生じる交換バイアス磁界をこの一方の強磁性層
（ピンニングされる層、ピンド（ｐｉｎｎｅｄ）層と称
する）に印加するようにしたものである。交換バイアス
磁界を受けるピンド層と受けない他方の強磁性層（フリ
ー（ｆｒｅｅ）層と称する）とでは磁化反転する磁界が
異なるので、非磁性金属層を挟むこれら２つの強磁性層
の磁化の向きが平行、反平行と変化し、これにより電気
抵抗率が大きく変化するのでＧＭＲが得られる。
及び高出力の磁気ヘッドが要求されており、このような
要求に答えるものとして、ＧＭＲを呈する素子の１つで
あるＳＶＭＲ素子を備えた薄膜磁気ヘッドが実際に量産
されている。スピンバルブは、２つの強磁性層を非磁性
金属層で磁気的に分離してサンドイッチ構造とし、その
一方の強磁性層に反強磁性層を積層することによってそ
の界面で生じる交換バイアス磁界をこの一方の強磁性層
（ピンニングされる層、ピンド（ｐｉｎｎｅｄ）層と称
する）に印加するようにしたものである。交換バイアス
磁界を受けるピンド層と受けない他方の強磁性層（フリ
ー（ｆｒｅｅ）層と称する）とでは磁化反転する磁界が
異なるので、非磁性金属層を挟むこれら２つの強磁性層
の磁化の向きが平行、反平行と変化し、これにより電気
抵抗率が大きく変化するのでＧＭＲが得られる。
【０００３】ＳＶＭＲ素子においては、フリー層の磁歪
定数λが正の側に大きくなると再生出力波形の対称性が
くずれてアシンメトリが悪化し、また、磁歪定数λの絶
対値が大きくなればなるほどフリー層に磁壁が生じてバ
ルクハウゼンノイズが大きくなるのでこの磁歪定数λを
−１．０×１０−６〜＋１．０×１０−６の範囲内に収
めることが望ましいことが知られている（特開平１１−
９７７６３号公報）。さらに、磁歪定数λが負の側に大
きな値となると、フリー層のＨｋが大きくなってＳＶＭ
Ｒ素子の出力が低下してしまう。
定数λが正の側に大きくなると再生出力波形の対称性が
くずれてアシンメトリが悪化し、また、磁歪定数λの絶
対値が大きくなればなるほどフリー層に磁壁が生じてバ
ルクハウゼンノイズが大きくなるのでこの磁歪定数λを
−１．０×１０−６〜＋１．０×１０−６の範囲内に収
めることが望ましいことが知られている（特開平１１−
９７７６３号公報）。さらに、磁歪定数λが負の側に大
きな値となると、フリー層のＨｋが大きくなってＳＶＭ
Ｒ素子の出力が低下してしまう。
【０００４】この特開平１１−９７７６３号公報の公知
技術では、磁歪定数λを−１．０×１０−６〜０．０の
範囲とするため、ＮｉＦｅの単層からなるフリー層のＮ
ｉ組成を８１．５〜８３．０ｗｔ％としている。
技術では、磁歪定数λを−１．０×１０−６〜０．０の
範囲とするため、ＮｉＦｅの単層からなるフリー層のＮ
ｉ組成を８１．５〜８３．０ｗｔ％としている。
【０００５】一方、特開平１１−９６５１６号公報に
は、ＳＶＭＲ素子のピンド層の磁化方向を制御する技術
が開示されており、その際にフリー層をＮｉＦｅ層とＣ
ｏＦｅＢ層との２層構造とすることが記載されている。
は、ＳＶＭＲ素子のピンド層の磁化方向を制御する技術
が開示されており、その際にフリー層をＮｉＦｅ層とＣ
ｏＦｅＢ層との２層構造とすることが記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た特開平１１−９７７６３号公報及び特開平１１−９６
５１６号公報に記載された公知技術によると、フリー層
におけるＮｉＦｅ層の層厚の変化に依存して磁歪が変化
してしまうという問題が生じる。即ち、ＮｉＦｅ層が薄
くなると磁歪が正の方向に大きくなってしまうので磁歪
の制御が困難となり、ＳＶＭＲ素子の生産安定性を大き
く損なうこととなる。
た特開平１１−９７７６３号公報及び特開平１１−９６
５１６号公報に記載された公知技術によると、フリー層
におけるＮｉＦｅ層の層厚の変化に依存して磁歪が変化
してしまうという問題が生じる。即ち、ＮｉＦｅ層が薄
くなると磁歪が正の方向に大きくなってしまうので磁歪
の制御が困難となり、ＳＶＭＲ素子の生産安定性を大き
く損なうこととなる。
【０００７】従って本発明の目的は、磁歪の制御が容易
であり、生産安定性に優れたＳＶＭＲ素子の製造方法及
びこのＳＶＭＲ素子を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法
を提供することにある。
であり、生産安定性に優れたＳＶＭＲ素子の製造方法及
びこのＳＶＭＲ素子を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法
を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、非磁性
金属薄膜層と、非磁性金属薄膜層を挟んで積層された第
１及び第２の強磁性薄膜層（フリー層及びピンド層）
と、第２の強磁性薄膜層の非磁性金属薄膜層とは反対側
の面上に積層された反強磁性薄膜層とを含むＳＶＭＲ素
子の製造方法であって、第１の強磁性薄膜層がＮｉＦｅ
層とＣｏＦｅ層との２層構造からなり、第１の強磁性薄
膜層、非磁性金属薄膜層、第２の強磁性薄膜層及び反強
磁性薄膜層を積層した後、ＮｉＦｅ層の膜厚変化に依存
する磁歪の変化が小さくなるように熱処理を行うＳＶＭ
Ｒ素子の製造方法及びこの製造方法を用いてＳＶＭＲ素
子を製造する薄膜磁気ヘッドの製造方法が提供される。
金属薄膜層と、非磁性金属薄膜層を挟んで積層された第
１及び第２の強磁性薄膜層（フリー層及びピンド層）
と、第２の強磁性薄膜層の非磁性金属薄膜層とは反対側
の面上に積層された反強磁性薄膜層とを含むＳＶＭＲ素
子の製造方法であって、第１の強磁性薄膜層がＮｉＦｅ
層とＣｏＦｅ層との２層構造からなり、第１の強磁性薄
膜層、非磁性金属薄膜層、第２の強磁性薄膜層及び反強
磁性薄膜層を積層した後、ＮｉＦｅ層の膜厚変化に依存
する磁歪の変化が小さくなるように熱処理を行うＳＶＭ
Ｒ素子の製造方法及びこの製造方法を用いてＳＶＭＲ素
子を製造する薄膜磁気ヘッドの製造方法が提供される。
【０００９】フリー層をＮｉＦｅ層とＣｏＦｅ層との２
層構造とし、かつ、ＮｉＦｅ層の膜厚変化に依存する磁
歪の変化が小さくなるように熱処理を行うことにより、
磁歪の制御が容易であり、生産安定性が非常に優れた製
造を行うことができる。
層構造とし、かつ、ＮｉＦｅ層の膜厚変化に依存する磁
歪の変化が小さくなるように熱処理を行うことにより、
磁歪の制御が容易であり、生産安定性が非常に優れた製
造を行うことができる。
【００１０】ＣｏＦｅ層の層厚が、１．２〜４．３ｎｍ
であることが好ましい。
であることが好ましい。
【００１１】ＮｉＦｅ層の層厚が、２ｎｍ以上であるこ
とも好ましい。
とも好ましい。
【００１２】ＮｉＦｅ層におけるＮｉの組成が、８１〜
８３ａｔ％であることが好ましい。
８３ａｔ％であることが好ましい。
【００１３】ＣｏＦｅ層におけるＦｅの組成が、５〜１
７ａｔ％であることも好ましい。
７ａｔ％であることも好ましい。
【００１４】記熱処理が、２００℃以上の温度で行われ
ることも好ましい。
ることも好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態とし
て製造されるＳＶＭＲ素子のＳＶＭＲ積層構造を示す断
面図である。
て製造されるＳＶＭＲ素子のＳＶＭＲ積層構造を示す断
面図である。
【００１６】同図において、１０及び１２は２つの強磁
性薄膜層（フリー層及びピンド層）であり、これらフリ
ー層１０及びピンド層１２は非磁性金属薄膜層１１で磁
気的に分離してサンドイッチ構造とされている。ピンド
層１２上には反強磁性薄膜層１３が積層されており、そ
の界面で生じる交換バイアス磁界がこのピンド層１２に
印加されてピンニングされる。フリー層１０には交換バ
イアス磁界が印加されず、その磁化方向は磁気ディスク
からの漏洩磁界によって変化するように構成されてい
る。
性薄膜層（フリー層及びピンド層）であり、これらフリ
ー層１０及びピンド層１２は非磁性金属薄膜層１１で磁
気的に分離してサンドイッチ構造とされている。ピンド
層１２上には反強磁性薄膜層１３が積層されており、そ
の界面で生じる交換バイアス磁界がこのピンド層１２に
印加されてピンニングされる。フリー層１０には交換バ
イアス磁界が印加されず、その磁化方向は磁気ディスク
からの漏洩磁界によって変化するように構成されてい
る。
【００１７】本実施形態では、特に、フリー層１０がＮ
ｉＦｅ層１０ａとＣｏＦｅ層１０ｂとの２層構造となっ
ている。
ｉＦｅ層１０ａとＣｏＦｅ層１０ｂとの２層構造となっ
ている。
【００１８】次に本実施形態の製造方法について具体的
に説明する。図２は、本実施形態におけるフリー層の形
成工程を含むＳＶＭＲ構造の成膜工程とその後の熱処理
工程とを主に示すフローチャートである。
に説明する。図２は、本実施形態におけるフリー層の形
成工程を含むＳＶＭＲ構造の成膜工程とその後の熱処理
工程とを主に示すフローチャートである。
【００１９】まず、ウエハ上にシールド層、シールドギ
ャップ層及びＳＶＭＲ素子の下地層を形成した後に、Ｓ
ＶＭＲ構造の成膜を行う（ステップＳ１）。この成膜
は、図１に示すように、ＮｉＦｅ層１０ａとＣｏＦｅ層
１０ｂとの２層構造のフリー層１０、非磁性金属薄膜層
１１、ピンド層１２及び反強磁性薄膜層１３を順次積層
するものである。
ャップ層及びＳＶＭＲ素子の下地層を形成した後に、Ｓ
ＶＭＲ構造の成膜を行う（ステップＳ１）。この成膜
は、図１に示すように、ＮｉＦｅ層１０ａとＣｏＦｅ層
１０ｂとの２層構造のフリー層１０、非磁性金属薄膜層
１１、ピンド層１２及び反強磁性薄膜層１３を順次積層
するものである。
【００２０】ＮｉＦｅ層１０ａとしては、後述するごと
く、層厚が２ｎｍ以上であり、Ｎｉの組成が８１〜８３
ａｔ％であることが望ましい。また、ＣｏＦｅ層１０ｂ
としては、層厚が１．２〜４．３ｎｍであり、Ｆｅの組
成が、５〜１７ａｔ％であることが望ましい。
く、層厚が２ｎｍ以上であり、Ｎｉの組成が８１〜８３
ａｔ％であることが望ましい。また、ＣｏＦｅ層１０ｂ
としては、層厚が１．２〜４．３ｎｍであり、Ｆｅの組
成が、５〜１７ａｔ％であることが望ましい。
【００２１】次いで、熱処理を行ってＮｉＦｅ層１０ａ
の層厚変化に依存するフリー層１０の磁歪の変化が小さ
くなるようにする（ステップＳ２）。具体的には、２０
０℃以上、好ましくは約２５０℃、を約５時間保ち、約
５時間かけて室温に降温させる処理を行う。
の層厚変化に依存するフリー層１０の磁歪の変化が小さ
くなるようにする（ステップＳ２）。具体的には、２０
０℃以上、好ましくは約２５０℃、を約５時間保ち、約
５時間かけて室温に降温させる処理を行う。
【００２２】次いで、ドライエッチング等によってＳＶ
ＭＲ構造のパターニングを行い（ステップＳ３）、その
後、磁区制御膜及びリード導体等を形成する（ステップ
Ｓ４）。
ＭＲ構造のパターニングを行い（ステップＳ３）、その
後、磁区制御膜及びリード導体等を形成する（ステップ
Ｓ４）。
【００２３】以後の工程は、薄膜磁気ヘッドの一般的な
製造工程とほぼ同様である。
製造工程とほぼ同様である。
【００２４】本実施形態のように、成膜後に熱処理を行
うことにより、フリー層１０の磁歪定数λがＮｉＦｅ層
１０ａの層厚に依存して変化すること最小限に抑えるこ
とが可能となる。
うことにより、フリー層１０の磁歪定数λがＮｉＦｅ層
１０ａの層厚に依存して変化すること最小限に抑えるこ
とが可能となる。
【００２５】一般に、図３に示すように、磁歪定数λが
負の側に大きな値となればなるほどフリー層１０のＨｋ
が大きくなり、また、図４に示すように、ＳＶＭＲ素子
の出力が低下する。しかしながら、本実施形態によれ
ば、磁歪定数λを所定範囲、例えば−１．０×１０−６
〜＋１．０×１０−６の範囲内に容易に制御可能である
ため、生産安定性が非常に優れている。
負の側に大きな値となればなるほどフリー層１０のＨｋ
が大きくなり、また、図４に示すように、ＳＶＭＲ素子
の出力が低下する。しかしながら、本実施形態によれ
ば、磁歪定数λを所定範囲、例えば−１．０×１０−６
〜＋１．０×１０−６の範囲内に容易に制御可能である
ため、生産安定性が非常に優れている。
【００２６】なお、以上述べた実施形態では、基板側か
らＮｉＦｅ層１０ａとＣｏＦｅ層１０ｂとの２層構造の
フリー層１０、非磁性金属薄膜層１１、ピンド層１２及
び反強磁性薄膜層１３を順次積層しているが、この逆の
順序で積層した場合にも本発明が適用されることは明ら
かである。
らＮｉＦｅ層１０ａとＣｏＦｅ層１０ｂとの２層構造の
フリー層１０、非磁性金属薄膜層１１、ピンド層１２及
び反強磁性薄膜層１３を順次積層しているが、この逆の
順序で積層した場合にも本発明が適用されることは明ら
かである。
【００２７】以下、サンプルを用いた実験結果から、望
ましいフリー層の構成及び望ましい熱処理条件について
説明する。
ましいフリー層の構成及び望ましい熱処理条件について
説明する。
【００２８】図５及び図６は、フリー層１０が本実施形
態のごとくＮｉＦｅ層１０ａとＣｏＦｅ層１０ｂとの２
層構造である場合に、ＣｏＦｅ層１０ｂの層厚を変えた
サンプル１〜５について、ＮｉＦｅ層１０ａの層厚（膜
厚）に対する磁歪定数λの特性図である。ただし、図５
は成膜後の熱処理を行わない場合、図６は本実施形態の
ごとき熱処理を成膜後に行った場合である。
態のごとくＮｉＦｅ層１０ａとＣｏＦｅ層１０ｂとの２
層構造である場合に、ＣｏＦｅ層１０ｂの層厚を変えた
サンプル１〜５について、ＮｉＦｅ層１０ａの層厚（膜
厚）に対する磁歪定数λの特性図である。ただし、図５
は成膜後の熱処理を行わない場合、図６は本実施形態の
ごとき熱処理を成膜後に行った場合である。
【００２９】サンプル１〜５は、厚さ０．４ｍｍの熱酸
化膜付きのシリコンウエハ基板上に、表１に示すごとき
層構造を成膜したものであり、熱処理は、無磁場中で約
２５０℃を約５時間保ち、約５時間かけて室温に降温さ
せることにより行った。
化膜付きのシリコンウエハ基板上に、表１に示すごとき
層構造を成膜したものであり、熱処理は、無磁場中で約
２５０℃を約５時間保ち、約５時間かけて室温に降温さ
せることにより行った。
【００３０】
【表１】
【００３１】図５及び図６を比較すれば明らかのよう
に、成膜後に熱処理を行うことにより、フリー層の磁歪
がＮｉＦｅ層の層厚に依存する程度が大幅に小さくなっ
ている。特に、サンプル３、４及び５（ＣｏＦｅ層の層
厚がそれぞれ１．３ｎｍ、２．０ｎｍ及び４．０ｎｍ）
については、ＮｉＦｅ層の層厚が２．０ｎｍまで磁歪定
数λが−１．０×１０−６〜＋１．０×１０−６の範囲
内に収まっている。
に、成膜後に熱処理を行うことにより、フリー層の磁歪
がＮｉＦｅ層の層厚に依存する程度が大幅に小さくなっ
ている。特に、サンプル３、４及び５（ＣｏＦｅ層の層
厚がそれぞれ１．３ｎｍ、２．０ｎｍ及び４．０ｎｍ）
については、ＮｉＦｅ層の層厚が２．０ｎｍまで磁歪定
数λが−１．０×１０−６〜＋１．０×１０−６の範囲
内に収まっている。
【００３２】図７は、フリー層１０が本実施形態のごと
くＮｉＦｅ層１０ａとＣｏＦｅ層１０ｂとの２層構造で
ある場合に、ＮｉＦｅ層１０ａの層厚を２．０ｎｍと一
定にしたサンプル６について、ＣｏＦｅ層１０ｂの層厚
に対する磁歪定数λの特性図である。このサンプル６
は、厚さ０．４ｍｍの熱酸化膜付きのシリコンウエハ基
板上に、表２に示すごとき層構造を成膜したものであ
り、熱処理は、無磁場中で約２５０℃を約５時間保ち、
約５時間かけて室温に降温させることにより行ってい
る。
くＮｉＦｅ層１０ａとＣｏＦｅ層１０ｂとの２層構造で
ある場合に、ＮｉＦｅ層１０ａの層厚を２．０ｎｍと一
定にしたサンプル６について、ＣｏＦｅ層１０ｂの層厚
に対する磁歪定数λの特性図である。このサンプル６
は、厚さ０．４ｍｍの熱酸化膜付きのシリコンウエハ基
板上に、表２に示すごとき層構造を成膜したものであ
り、熱処理は、無磁場中で約２５０℃を約５時間保ち、
約５時間かけて室温に降温させることにより行ってい
る。
【００３３】
【表２】
【００３４】図７から、ＣｏＦｅ層１０ｂの層厚を、
１．２〜４．３ｎｍとすれば、磁歪定数λが−１．０×
１０−６〜＋１．０×１０−６の範囲内に収まることが
分かり、従って、ＣｏＦｅ層１０ｂの層厚はこの範囲に
設定することが望ましい。
１．２〜４．３ｎｍとすれば、磁歪定数λが−１．０×
１０−６〜＋１．０×１０−６の範囲内に収まることが
分かり、従って、ＣｏＦｅ層１０ｂの層厚はこの範囲に
設定することが望ましい。
【００３５】フリー層１０は、ＮｉＦｅ層１０ａとＣｏ
Ｆｅ層１０ｂとの２層構造とすることが必須である。フ
リー層を他の２層構造、例えばＮｉＦｅ層とＣｏ層との
２層構造、又はＮｉＦｅ層とＣｏＦｅＢ層との２層構造
としても、拡散モードが異なるので本発明のような効果
は得られない。
Ｆｅ層１０ｂとの２層構造とすることが必須である。フ
リー層を他の２層構造、例えばＮｉＦｅ層とＣｏ層との
２層構造、又はＮｉＦｅ層とＣｏＦｅＢ層との２層構造
としても、拡散モードが異なるので本発明のような効果
は得られない。
【００３６】図８及び図９は、フリー層がＮｉＦｅ層と
Ｃｏ層との２層構造である場合に、ＣｏＦｅ層の層厚を
変えたサンプル７〜９について、ＮｉＦｅ層の層厚に対
する磁歪定数λの特性図である。ただし、図８は成膜後
の熱処理を行わない場合、図９は熱処理を成膜後に行っ
た場合である。
Ｃｏ層との２層構造である場合に、ＣｏＦｅ層の層厚を
変えたサンプル７〜９について、ＮｉＦｅ層の層厚に対
する磁歪定数λの特性図である。ただし、図８は成膜後
の熱処理を行わない場合、図９は熱処理を成膜後に行っ
た場合である。
【００３７】サンプル７〜９は、厚さ０．４ｍｍの熱酸
化膜付きのシリコンウエハ基板上に、表３に示すごとき
層構造を成膜したものであり、熱処理は、無磁場中で約
２５０℃を約５時間保ち、約５時間かけて室温に降温さ
せることにより行った。
化膜付きのシリコンウエハ基板上に、表３に示すごとき
層構造を成膜したものであり、熱処理は、無磁場中で約
２５０℃を約５時間保ち、約５時間かけて室温に降温さ
せることにより行った。
【００３８】
【表３】
【００３９】図８及び図９、並びに図６を比較すれば明
らかのように、フリー層をＮｉＦｅ層とＣｏ層との２層
構造とした場合には、成膜後に熱処理を行っても、磁歪
のＮｉＦｅ層の層厚依存性はほとんど変化しない。従っ
て、このような構成では、本発明の効果を得ることがで
きない。
らかのように、フリー層をＮｉＦｅ層とＣｏ層との２層
構造とした場合には、成膜後に熱処理を行っても、磁歪
のＮｉＦｅ層の層厚依存性はほとんど変化しない。従っ
て、このような構成では、本発明の効果を得ることがで
きない。
【００４０】次に、成膜後の熱処理における望ましい温
度範囲について説明する。図１０は、フリー層１０が本
実施形態のごとくＮｉＦｅ層１０ａとＣｏＦｅ層１０ｂ
との２層構造である場合に、ＣｏＦｅ層１０ｂの層厚を
２．０ｎｍと一定にしたサンプル１０について、熱処理
温度を変えた際のＮｉＦｅ層１０ａの層厚（膜厚）に対
する磁歪定数λの特性図である。
度範囲について説明する。図１０は、フリー層１０が本
実施形態のごとくＮｉＦｅ層１０ａとＣｏＦｅ層１０ｂ
との２層構造である場合に、ＣｏＦｅ層１０ｂの層厚を
２．０ｎｍと一定にしたサンプル１０について、熱処理
温度を変えた際のＮｉＦｅ層１０ａの層厚（膜厚）に対
する磁歪定数λの特性図である。
【００４１】サンプル１０は、厚さ０．４ｍｍの熱酸化
膜付きのシリコンウエハ基板上に、表４に示すごとき層
構造を成膜したものであり、熱処理は、無磁場中で約１
８０℃、約２００℃、約２５０℃、約２８０℃及び約３
２０℃をそれぞれ約５時間保ち、約５時間かけて室温に
降温させることにより行った。
膜付きのシリコンウエハ基板上に、表４に示すごとき層
構造を成膜したものであり、熱処理は、無磁場中で約１
８０℃、約２００℃、約２５０℃、約２８０℃及び約３
２０℃をそれぞれ約５時間保ち、約５時間かけて室温に
降温させることにより行った。
【００４２】
【表４】
【００４３】図１０から明らかのように、成膜後の熱処
理温度を２００℃以上とすることにより、ＮｉＦｅ層の
層厚が２．０ｎｍまで磁歪定数λが−１．０×１０−６
〜＋１．０×１０−６の範囲内に収まっている。従っ
て、成膜後の熱処理温度は、２００℃以上とすることが
望ましい。
理温度を２００℃以上とすることにより、ＮｉＦｅ層の
層厚が２．０ｎｍまで磁歪定数λが−１．０×１０−６
〜＋１．０×１０−６の範囲内に収まっている。従っ
て、成膜後の熱処理温度は、２００℃以上とすることが
望ましい。
【００４４】図１１は、フリー層１０が本実施形態のご
とくＮｉＦｅ層１０ａとＣｏＦｅ層１０ｂとの２層構造
である場合に、ＮｉＦｅ層１０ａにおけるＮｉ組成を変
えたサンプル１１〜１５について、ＮｉＦｅ層１０ａの
層厚に対する磁歪定数λの特性図である。
とくＮｉＦｅ層１０ａとＣｏＦｅ層１０ｂとの２層構造
である場合に、ＮｉＦｅ層１０ａにおけるＮｉ組成を変
えたサンプル１１〜１５について、ＮｉＦｅ層１０ａの
層厚に対する磁歪定数λの特性図である。
【００４５】サンプル１１〜１５は、厚さ０．４ｍｍの
熱酸化膜付きのシリコンウエハ基板上に、表５に示すご
とき層構造を成膜したものであり、熱処理は、無磁場中
で約２５０℃を約５時間保ち、約５時間かけて室温に降
温させることにより行った。
熱酸化膜付きのシリコンウエハ基板上に、表５に示すご
とき層構造を成膜したものであり、熱処理は、無磁場中
で約２５０℃を約５時間保ち、約５時間かけて室温に降
温させることにより行った。
【００４６】
【表５】
【００４７】図１１から明らかのように、ＮｉＦｅ層１
０ａにおけるＮｉ組成を８１〜８３ａｔ％とすることに
より、ＮｉＦｅ層の層厚が２．０ｎｍまで磁歪定数λが
−１．０×１０−６〜＋１．０×１０−６の範囲内に収
まっている。従って、ＮｉＦｅ層１０ａにおけるＮｉ組
成を８１〜８３ａｔ％とすることが望ましい。
０ａにおけるＮｉ組成を８１〜８３ａｔ％とすることに
より、ＮｉＦｅ層の層厚が２．０ｎｍまで磁歪定数λが
−１．０×１０−６〜＋１．０×１０−６の範囲内に収
まっている。従って、ＮｉＦｅ層１０ａにおけるＮｉ組
成を８１〜８３ａｔ％とすることが望ましい。
【００４８】図１２は、フリー層１０が本実施形態のご
とくＮｉＦｅ層１０ａとＣｏＦｅ層１０ｂとの２層構造
である場合に、ＣｏＦｅ層１０ｂにおけるＦｅ組成を変
えたサンプル１６〜２０について、ＮｉＦｅ層１０ａの
層厚に対する磁歪定数λの特性図である。
とくＮｉＦｅ層１０ａとＣｏＦｅ層１０ｂとの２層構造
である場合に、ＣｏＦｅ層１０ｂにおけるＦｅ組成を変
えたサンプル１６〜２０について、ＮｉＦｅ層１０ａの
層厚に対する磁歪定数λの特性図である。
【００４９】サンプル１６〜２０は、厚さ０．４ｍｍの
熱酸化膜付きのシリコンウエハ基板上に、表６に示すご
とき層構造を成膜したものであり、熱処理は、無磁場中
で約２５０℃を約５時間保ち、約５時間かけて室温に降
温させることにより行った。
熱酸化膜付きのシリコンウエハ基板上に、表６に示すご
とき層構造を成膜したものであり、熱処理は、無磁場中
で約２５０℃を約５時間保ち、約５時間かけて室温に降
温させることにより行った。
【００５０】
【表６】
【００５１】図１２から明らかのように、ＣｏＦｅ層１
０ｂにおけるＦｅ組成を５〜１７ａｔ％とすることによ
り、ＮｉＦｅ層の層厚が２．０ｎｍまで磁歪定数λが−
１．０×１０−６〜＋１．０×１０−６の範囲内に収ま
っている。従って、ＣｏＦｅ層１０ｂにおけるＦｅ組成
を５〜１７ａｔ％とすることが望ましい。
０ｂにおけるＦｅ組成を５〜１７ａｔ％とすることによ
り、ＮｉＦｅ層の層厚が２．０ｎｍまで磁歪定数λが−
１．０×１０−６〜＋１．０×１０−６の範囲内に収ま
っている。従って、ＣｏＦｅ層１０ｂにおけるＦｅ組成
を５〜１７ａｔ％とすることが望ましい。
【００５２】以上述べた実施形態は全て本発明を例示的
に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明
は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することがで
きる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均
等範囲によってのみ規定されるものである。
に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明
は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することがで
きる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均
等範囲によってのみ規定されるものである。
【００５３】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、フリー層をＮｉＦｅ層とＣｏＦｅ層との２層構造と
し、かつ、ＮｉＦｅ層の膜厚変化に依存する磁歪の変化
が小さくなるように熱処理を行うことにより、磁歪の制
御が容易であり、生産安定性が非常に優れた製造を行う
ことができる。
ば、フリー層をＮｉＦｅ層とＣｏＦｅ層との２層構造と
し、かつ、ＮｉＦｅ層の膜厚変化に依存する磁歪の変化
が小さくなるように熱処理を行うことにより、磁歪の制
御が容易であり、生産安定性が非常に優れた製造を行う
ことができる。
【図１】本発明の一実施形態として製造されるＳＶＭＲ
素子のＳＶＭＲ積層構造を示す断面図である。
素子のＳＶＭＲ積層構造を示す断面図である。
【図２】図１の実施形態におけるフリー層の形成工程を
含むＳＶＭＲ構造の成膜工程とその後の熱処理工程とを
主に示すフローチャートである。
含むＳＶＭＲ構造の成膜工程とその後の熱処理工程とを
主に示すフローチャートである。
【図３】磁歪定数λに対するフリー層のＨｋの特性図で
ある。
ある。
【図４】磁歪定数λに対するＳＶＭＲ素子の出力の特性
図である。
図である。
【図５】ＣｏＦｅ層の層厚を変えたサンプルについて、
成膜後の熱処理を行わない場合の、ＮｉＦｅ層の層厚に
対する磁歪定数λの特性図である。
成膜後の熱処理を行わない場合の、ＮｉＦｅ層の層厚に
対する磁歪定数λの特性図である。
【図６】ＣｏＦｅ層の層厚を変えたサンプルについて、
成膜後に熱処理を行った場合の、ＮｉＦｅ層の層厚に対
する磁歪定数λの特性図である。
成膜後に熱処理を行った場合の、ＮｉＦｅ層の層厚に対
する磁歪定数λの特性図である。
【図７】ＮｉＦｅ層の層厚を一定にしたサンプルについ
て、ＣｏＦｅ層の層厚に対する磁歪定数λの特性図であ
る。
て、ＣｏＦｅ層の層厚に対する磁歪定数λの特性図であ
る。
【図８】Ｃｏ層の層厚を変えたサンプルについて、成膜
後の熱処理を行わない場合の、ＮｉＦｅ層の層厚に対す
る磁歪定数λの特性図である。
後の熱処理を行わない場合の、ＮｉＦｅ層の層厚に対す
る磁歪定数λの特性図である。
【図９】Ｃｏ層の層厚を変えたサンプルについて、成膜
後に熱処理を行った場合の、ＮｉＦｅ層の層厚に対する
磁歪定数λの特性図である。
後に熱処理を行った場合の、ＮｉＦｅ層の層厚に対する
磁歪定数λの特性図である。
【図１０】ＣｏＦｅ層の層厚を一定にしたサンプルにつ
いて、熱処理温度を変えた際のＮｉＦｅ層の層厚に対す
る磁歪定数λの特性図である。
いて、熱処理温度を変えた際のＮｉＦｅ層の層厚に対す
る磁歪定数λの特性図である。
【図１１】ＮｉＦｅ層におけるＮｉ組成を変えたサンプ
ルについて、ＮｉＦｅ層の層厚に対する磁歪定数λの特
性図である。
ルについて、ＮｉＦｅ層の層厚に対する磁歪定数λの特
性図である。
【図１２】ＣｏＦｅ層におけるＦｅ組成を変えたサンプ
ルについて、ＮｉＦｅ層の層厚に対する磁歪定数λの特
性図である。
ルについて、ＮｉＦｅ層の層厚に対する磁歪定数λの特
性図である。
１０、１２ 強磁性薄膜層 １０ａ ＮｉＦｅ層 １０ｂ ＣｏＦｅ層 １１ 非磁性金属薄膜層 １３ 反強磁性薄膜層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 照沼 幸一 東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティー ディーケイ株式会社内 Ｆターム(参考） 5D034 BA04 BA21 DA07
Claims (8)
- 【請求項１】 非磁性金属薄膜層と、該非磁性金属薄膜
層を挟んで積層された第１及び第２の強磁性薄膜層と、
該第２の強磁性薄膜層の前記非磁性金属薄膜層とは反対
側の面上に積層された反強磁性薄膜層とを含むスピンバ
ルブ磁気抵抗効果素子の製造方法であって、前記第１の
強磁性薄膜層がＮｉＦｅ層とＣｏＦｅ層との２層構造か
らなり、前記第１の強磁性薄膜層、前記非磁性金属薄膜
層、前記第２の強磁性薄膜層及び前記反強磁性薄膜層を
積層した後、前記ＮｉＦｅ層の膜厚変化に依存する磁歪
の変化が小さくなるように熱処理を行うことを特徴とす
るスピンバルブ磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項２】 前記ＣｏＦｅ層の層厚が、１．２〜４．
３ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の製造方
法。 - 【請求項３】 前記ＮｉＦｅ層の層厚が、２ｎｍ以上で
あることを特徴とする請求項１又は２に記載の製造方
法。 - 【請求項４】 前記ＮｉＦｅ層におけるＮｉの組成が、
８１〜８３ａｔ％であることを特徴とする請求項１から
３のいずれか１項に記載の製造方法。 - 【請求項５】 前記ＣｏＦｅ層におけるＦｅの組成が、
５〜１７ａｔ％であることを特徴とする請求項１から４
のいずれか１項に記載の製造方法。 - 【請求項６】 前記ＮｉＦｅ層におけるＮｉの組成が８
１〜８３ａｔ％であり、前記ＣｏＦｅ層の層厚が１．２
〜４．３ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の
製造方法。 - 【請求項７】 前記熱処理が、２００℃以上の温度で行
われることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項
に記載の製造方法。 - 【請求項８】 請求項１から７のいずれか１項に記載の
製造方法によりスピンバルブ磁気抵抗効果素子を製造す
ることを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25147999A JP2001076323A (ja) | 1999-09-06 | 1999-09-06 | スピンバルブ磁気抵抗効果素子の製造方法及び該素子を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法 |
| US09/655,404 US6364964B1 (en) | 1999-09-06 | 2000-09-05 | Manufacturing method of spin valve magnetoresistive effect element and manufacturing method of thin-film magnetic head with the element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25147999A JP2001076323A (ja) | 1999-09-06 | 1999-09-06 | スピンバルブ磁気抵抗効果素子の製造方法及び該素子を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001076323A true JP2001076323A (ja) | 2001-03-23 |
Family
ID=17223433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25147999A Pending JP2001076323A (ja) | 1999-09-06 | 1999-09-06 | スピンバルブ磁気抵抗効果素子の製造方法及び該素子を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6364964B1 (ja) |
| JP (1) | JP2001076323A (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| EP1310944A2 (en) * | 2001-11-12 | 2003-05-14 | Fujitsu Limited | Giant magnetoresistive transducer |
| JP2005244237A (ja) * | 2004-02-25 | 2005-09-08 | Headway Technologies Inc | 磁気抵抗効果素子およびその製造方法 |
| US7079362B2 (en) * | 2002-08-19 | 2006-07-18 | Alps Electric Co., Ltd. | Giant magnetoresistive element |
| US8194363B2 (en) | 2009-02-26 | 2012-06-05 | Tdk Corporation | Thin film magnetic head provided with dual synthetic free layers |
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| US6469878B1 (en) * | 1999-02-11 | 2002-10-22 | Seagate Technology Llc | Data head and method using a single antiferromagnetic material to pin multiple magnetic layers with differing orientation |
| JP2004186659A (ja) * | 2002-10-07 | 2004-07-02 | Alps Electric Co Ltd | 磁気検出素子 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5777542A (en) * | 1995-08-28 | 1998-07-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetoresistance effect device and manufacturing method thereof |
| US6033491A (en) * | 1997-09-03 | 2000-03-07 | International Business Machines Corporation | Fabrication process of Ni-Mn spin valve sensor |
| JP3274392B2 (ja) | 1997-09-17 | 2002-04-15 | アルプス電気株式会社 | スピンバルブ型薄膜素子 |
| JPH1196516A (ja) | 1997-09-19 | 1999-04-09 | Fujitsu Ltd | スピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドの製造法及びこの製造方法で製造されたスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッド |
| JPH11185224A (ja) * | 1997-12-24 | 1999-07-09 | Tdk Corp | 薄膜磁気ヘッドの製造方法 |
| KR100334837B1 (ko) * | 1998-07-21 | 2002-05-04 | 가타오카 마사타카 | 스핀밸브형 박막소자 및 그 제조 방법 |
| US6295718B1 (en) * | 1999-08-16 | 2001-10-02 | Headway Technologies, Inc. | Method for fabricating a non-parallel magnetically biased multiple magnetoresistive (MR) layer magnetoresistive (MR) sensor element |
-
1999
- 1999-09-06 JP JP25147999A patent/JP2001076323A/ja active Pending
-
2000
- 2000-09-05 US US09/655,404 patent/US6364964B1/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
| EP1310944A2 (en) * | 2001-11-12 | 2003-05-14 | Fujitsu Limited | Giant magnetoresistive transducer |
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| US8194363B2 (en) | 2009-02-26 | 2012-06-05 | Tdk Corporation | Thin film magnetic head provided with dual synthetic free layers |
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| US6364964B1 (en) | 2002-04-02 |
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