JP2001189505A - Manufacturing method for magneto-resistance effect thin-film - Google Patents

Manufacturing method for magneto-resistance effect thin-film

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JP2001189505A
JP2001189505A JP37534199A JP37534199A JP2001189505A JP 2001189505 A JP2001189505 A JP 2001189505A JP 37534199 A JP37534199 A JP 37534199A JP 37534199 A JP37534199 A JP 37534199A JP 2001189505 A JP2001189505 A JP 2001189505A
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JP
Japan
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layer
antiferromagnetic
spin valve
film
thickness
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Withdrawn
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JP37534199A
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Japanese (ja)
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Eiji Makino
栄治 牧野
Toru Katakura
亨 片倉
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3268Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To cope with a narrow gap by using a thinner film thickness. SOLUTION: An anti-ferromagnetic layer 7 of a spin valve film 1 is film- formed to a thickness equal to a critical film thickness which has been known. Then the anti-ferromagnetic layer 7 is thermally processed before etching. Thus, the entire film thickness of spin valve film 1 can be thinner while the switched connection magnetic field at the anti-ferromagnetic film 7 is held.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、下地層と、第1の
強磁性層と、非磁性層と、第2の強磁性層と、反強磁性
層とを備えた磁気抵抗効果薄膜の製造方法に関する。
The present invention relates to a method of manufacturing a magnetoresistive thin film including an underlayer, a first ferromagnetic layer, a nonmagnetic layer, a second ferromagnetic layer, and an antiferromagnetic layer. About the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】磁気抵抗効果素子(以下、MR素子と称
する。)は、外部磁界の大きさによって抵抗値が変化す
る素子であり、例えば、磁気ヘッドに搭載されて磁気記
録媒体からの磁気信号を検出する感磁素子として使用さ
れている。このMR素子を用いた磁気ヘッドは、一般に
磁気抵抗効果型磁気ヘッド(以下、MRヘッドと称す
る。)と呼ばれている。
2. Description of the Related Art A magnetoresistive effect element (hereinafter, referred to as an MR element) is an element whose resistance value changes according to the magnitude of an external magnetic field. Is used as a magneto-sensitive element that detects A magnetic head using this MR element is generally called a magneto-resistance effect type magnetic head (hereinafter, referred to as an MR head).

【0003】MRヘッドは、MR素子の電気抵抗が磁気
記録媒体からの信号磁界に応じて変化することを利用し
て、磁気記録媒体に記録された磁気信号を読み取る構成
とされている。
[0003] The MR head is configured to read a magnetic signal recorded on the magnetic recording medium by utilizing the fact that the electric resistance of the MR element changes according to the signal magnetic field from the magnetic recording medium.

【0004】MRヘッドは、薄膜として形成されるMR
素子の幅によりトラック幅が形成されるため、狭トラッ
ク化が容易であると共に、MR素子が磁気記録媒体と対
抗する面から露出しているので再生感度が高い。このた
め、高密度記録を実現するために必須のデバイスとして
注目されている。
An MR head is an MR head formed as a thin film.
Since the track width is formed by the width of the element, it is easy to narrow the track, and the MR element is exposed from the surface facing the magnetic recording medium, so that the reproduction sensitivity is high. For this reason, it has attracted attention as an indispensable device for realizing high-density recording.

【0005】ところで、近年では、小型で大容量である
磁気記録媒体が望まれており、これに伴い、例えば記録
トラック幅を狭くするいわゆる狭トラック化などの手法
によって、磁気記録媒体の高記録密度化がますます進ん
でいる。
In recent years, there has been a demand for a magnetic recording medium having a small size and a large capacity, and accordingly, a high recording density of the magnetic recording medium has been increased by, for example, a method of narrowing the recording track width, that is, a narrow track. Is becoming more and more advanced.

【0006】このため、MRヘッドでは、磁気記録媒体
の狭トラック化による信号出力の低下を防止するため
に、従来から用いられている異方性磁気抵抗効果(AM
R:Anisotropic Magneto-Resistivity)を利用したM
R素子に替わり、巨大磁気抵抗効果(GMR:Giant Ma
gneto-Resistivity)を利用したMR素子を用いること
が注目されている。
For this reason, in the MR head, in order to prevent a decrease in signal output due to a narrow track of the magnetic recording medium, a conventionally used anisotropic magnetoresistance effect (AM) is used.
R: M using Anisotropic Magneto-Resistivity
Giant magnetoresistance effect (GMR: Giant Ma
Attention has been paid to using an MR element utilizing gneto-Resistivity.

【0007】巨大磁気抵抗効果を利用したMR素子は、
異方性磁気抵抗効果を利用したMR素子と比較して磁気
抵抗変化率が大きいため、狭トラック化に適している。
An MR element utilizing the giant magnetoresistance effect is:
Since the rate of change in magnetoresistance is larger than that of an MR element utilizing the anisotropic magnetoresistance effect, it is suitable for narrowing the track.

【0008】巨大磁気抵抗効果を示すようなMR素子の
膜構成としては、例えば、スピンバルブ膜が提案されて
いる。スピンバルブ膜は、基板上に、下地層と、第1の
強磁性層(フリー層)と、非磁性層と、第2の強磁性層
(ピン層)と、反強磁性層とが順次積層された構造を有
している。また、反強磁性膜上に保護層が形成されてい
ることが多い。
As a film configuration of an MR element exhibiting a giant magnetoresistance effect, for example, a spin valve film has been proposed. The spin valve film includes a base layer, a first ferromagnetic layer (free layer), a nonmagnetic layer, a second ferromagnetic layer (pinned layer), and an antiferromagnetic layer sequentially stacked on a substrate. It has the structure which was done. In many cases, a protective layer is formed on the antiferromagnetic film.

【0009】スピンバルブ膜では、ピン層の磁化方向が
反強磁性膜との交換結合によって固定されており、フリ
ー層の磁化方向が信号磁界に応じて回転する構成とされ
ている。
In the spin valve film, the magnetization direction of the pinned layer is fixed by exchange coupling with the antiferromagnetic film, and the magnetization direction of the free layer rotates according to the signal magnetic field.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したM
Rヘッドは、ハードディスク装置などの記録再生装置に
も使用されているが、このような記録再生装置において
は、磁気記録媒体の高記録密度化に伴って、MRヘッド
のギャップ幅も狭くなる。これに合わせてスピンバルブ
膜の膜厚を薄くすることが望ましい。
The above-mentioned M
The R head is also used in a recording / reproducing device such as a hard disk device, but in such a recording / reproducing device, the gap width of the MR head becomes narrower as the recording density of the magnetic recording medium increases. In accordance with this, it is desirable to reduce the thickness of the spin valve film.

【0011】スピンバルブ膜は、上述したように基板上
に、下地層と、第1の強磁性層(フリー層)と、非磁性
層と、第2の強磁性層(ピン層)と、反強磁性層とが順
次積層され、更に反強磁性膜上に保護層が形成された構
造を有しているが、電気的及び磁気的な特性を維持した
ままスピンバルブ膜の総膜厚を薄くするには、下地層、
反強磁性層、保護層の膜厚を薄く形成する必要がある。
As described above, the spin-valve film is formed on the substrate by forming an underlayer, a first ferromagnetic layer (free layer), a nonmagnetic layer, a second ferromagnetic layer (pinned layer), It has a structure in which a ferromagnetic layer is sequentially stacked and a protective layer is further formed on an antiferromagnetic film, but the total thickness of the spin valve film is reduced while maintaining electrical and magnetic characteristics. To do this,
It is necessary to form the antiferromagnetic layer and the protective layer thin.

【0012】この中でも、反強磁性層の膜厚は他の層と
比較して厚い。特に、規則系反強磁性材料によって反強
磁性層を形成した場合には、臨界膜厚が一般に25nm
以上且つ30nm以下とされ、他の層と比較して特に膜
厚が厚くなる。このため、スピンバルブ膜の総膜厚を薄
くするためには、反強磁性層の膜厚を薄く形成すること
が重要になる。
Among them, the thickness of the antiferromagnetic layer is thicker than other layers. In particular, when the antiferromagnetic layer is formed of an ordered antiferromagnetic material, the critical thickness is generally 25 nm.
The thickness is not less than 30 nm and is particularly thicker than other layers. Therefore, it is important to reduce the thickness of the antiferromagnetic layer in order to reduce the total thickness of the spin valve film.

【0013】反強磁性層を形成する反強磁性材料には、
規則系反強磁性材料と不規則系反強磁性材料とがある。
このうち規則系反強磁性材料は、不規則系反強磁性材料
と比較して温度上昇したときにも、第2の強磁性材料と
の交換結合が弱まらないという特徴を有する。このた
め、反強磁性層は一般的に規則系反強磁性材料によって
形成されている。
The antiferromagnetic material forming the antiferromagnetic layer includes:
There are ordered antiferromagnetic materials and disordered antiferromagnetic materials.
Among them, the ordered antiferromagnetic material has a feature that the exchange coupling with the second ferromagnetic material is not weakened even when the temperature is increased as compared with the disordered antiferromagnetic material. Therefore, the antiferromagnetic layer is generally formed of a regular antiferromagnetic material.

【0014】規則系反強磁性材料によって形成される反
強磁性層の膜厚を薄く形成する方法としては、例えば、
到達圧力を低減させる方法などが提案されている。(清
水他、日本応用磁気学会、23、No.4−2、104
5(1999))しかしながら、これらの方法において
は成膜装置に対する依存性が強い。このため、反強磁性
層の膜厚を薄く形成することは困難であった。
As a method for forming a thin antiferromagnetic layer formed of an ordered antiferromagnetic material, for example,
A method of reducing the ultimate pressure has been proposed. (Shimizu et al., The Japan Society of Applied Magnetics, 23, No. 4-2, 104
5 (1999)) However, these methods are highly dependent on the film forming apparatus. For this reason, it has been difficult to reduce the thickness of the antiferromagnetic layer.

【0015】本発明は、このような従来の実状に鑑みて
提案されたものであり、膜厚が薄い磁気抵抗効果薄膜の
製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been proposed in view of such a conventional situation, and has as its object to provide a method of manufacturing a thin magnetoresistive thin film.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明に係る磁気抵抗効
果薄膜の製造方法は、薄膜形成工程と、熱処理工程と、
エッチング工程とを有する。薄膜形成工程は、下地層
と、第1の強磁性層と、非磁性層と、第2の強磁性層
と、反強磁性層とを順次積層することによって、巨大磁
気磁気抵抗効果を有する磁気抵抗効果薄膜を形成する。
熱処理工程は、上記磁気抵抗効果薄膜に対して熱処理を
施す。エッチング工程は、上記反強磁性層に対してエッ
チングを施す。そして、上記エッチング工程において、
上記反強磁性層に対してエッチングを施すことにより、
上記磁気抵抗効果薄膜の膜厚を薄くすることを特徴とす
る。
According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a magnetoresistive thin film, comprising the steps of: forming a thin film;
And an etching step. In the thin film forming step, the underlayer, the first ferromagnetic layer, the nonmagnetic layer, the second ferromagnetic layer, and the antiferromagnetic layer are sequentially laminated to form a magnetic layer having a giant magnetoresistance effect. A resistance effect thin film is formed.
In the heat treatment step, heat treatment is performed on the magnetoresistive effect thin film. In the etching step, the antiferromagnetic layer is etched. Then, in the etching step,
By etching the antiferromagnetic layer,
The thickness of the magnetoresistive thin film is reduced.

【0017】したがって、本発明に係る磁気抵抗効果薄
膜の製造方法によれば、反強磁性層の膜厚を薄くするこ
とが可能となる。この製造方法により、総膜厚が薄い磁
気抵抗効果薄膜を提供することが可能となる。
Therefore, according to the method of manufacturing a magnetoresistive effect thin film according to the present invention, the thickness of the antiferromagnetic layer can be reduced. According to this manufacturing method, it is possible to provide a magnetoresistive thin film having a small total film thickness.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の
説明で用いる図面は、各部の特徴をわかりやすく図示す
るために、特徴となる部分を拡大して示している場合が
あり、各部材の寸法の比率が実際と同じであるとは限ら
ない。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the drawings used in the following description, in order to clearly illustrate the characteristics of each part, the characteristic parts may be enlarged and shown, and the dimensional ratio of each member is not the same as the actual one. Not exclusively.

【0019】また、以下では、スピンバルブ膜1を構成
する各薄膜の構成や材料等について例示するが、本発明
は、例示するスピンバルブ膜1に限定されるものではな
く、所望とする目的や性能に応じて各薄膜の構成や材料
等を選択すればよい。
In the following, the configuration, material, and the like of each thin film constituting the spin valve film 1 will be described. However, the present invention is not limited to the illustrated spin valve film 1, but has a desired purpose and What is necessary is just to select the composition and material of each thin film according to the performance.

【0020】まず、スピンバルブ膜1について説明す
る。
First, the spin valve film 1 will be described.

【0021】スピンバルブ膜1は、図1に示すように、
基板2上に、下地層3と、第1の強磁性層(フリー層)
4と、非磁性層5と、第2の強磁性層(ピン層)6と、
反強磁性層7と、保護層8とが順次積層されてなる。
As shown in FIG. 1, the spin valve film 1
An underlayer 3 and a first ferromagnetic layer (free layer) on a substrate 2
4, a nonmagnetic layer 5, a second ferromagnetic layer (pinned layer) 6,
The antiferromagnetic layer 7 and the protective layer 8 are sequentially laminated.

【0022】基板2は、例えば、ガラス等の非磁性非導
電性材料により形成されている。
The substrate 2 is made of, for example, a non-magnetic non-conductive material such as glass.

【0023】下地層3は、例えば、Taなどの非磁性非
導電性材料により形成されている。スピンバルブ膜1
は、下地層3を備えることによって、結晶配向性が良好
になると共に、基板2の材料がコンタミすることを抑制
することが可能となる。
The underlayer 3 is made of, for example, a non-magnetic non-conductive material such as Ta. Spin valve film 1
By providing the underlayer 3, the crystal orientation can be improved and the material of the substrate 2 can be suppressed from being contaminated.

【0024】第1の強磁性層4は、例えば、Ni−Fe
合金、Co−Fe合金、Co−Ni−Fe合金等の良好
な軟磁気特性を示す磁性材料によって、下地層3上に形
成されている。第1の強磁性層は、いわゆるフリー層で
あり、外部磁界に応じて磁化方向が変化する。また、第
1の強磁性層4は、例えば、Ni−Fe合金層と、Co
−Fe合金層との積層構造によって形成されてもよい。
このような構造とすることにより、スピンバルブ膜1の
再生感度を良好にすることが可能となる。
The first ferromagnetic layer 4 is made of, for example, Ni--Fe
It is formed on the underlayer 3 by a magnetic material exhibiting good soft magnetic properties such as an alloy, a Co—Fe alloy, and a Co—Ni—Fe alloy. The first ferromagnetic layer is a so-called free layer, and its magnetization direction changes according to an external magnetic field. Further, the first ferromagnetic layer 4 includes, for example, a Ni—Fe alloy layer and a Co—Co alloy layer.
-It may be formed by a laminated structure with an Fe alloy layer.
With such a structure, it is possible to improve the reproduction sensitivity of the spin valve film 1.

【0025】非磁性層5は、例えば、Cu、Cu−Ni
合金等の非磁性材料によって、第1の強磁性層4上に形
成されている。非磁性層5が形成されることにより、第
1の強磁性層4と第2の強磁性層との間に静磁結合が生
じるため、スピンバルブ膜1において巨大磁気抵抗効果
が現れる。
The nonmagnetic layer 5 is made of, for example, Cu, Cu--Ni
It is formed on the first ferromagnetic layer 4 by a nonmagnetic material such as an alloy. The formation of the non-magnetic layer 5 causes a magnetostatic coupling between the first ferromagnetic layer 4 and the second ferromagnetic layer, so that a giant magnetoresistance effect appears in the spin valve film 1.

【0026】第2の強磁性層6は、第1の強磁性層4と
同様に、良好な軟磁気特性を示す磁性材料によって、非
磁性層5上に形成されている。第2の非磁性層6は、い
わゆるピン層であり、反強磁性層7と交換結合すること
によって磁化方向が固定されている。
The second ferromagnetic layer 6, like the first ferromagnetic layer 4, is formed on the non-magnetic layer 5 by a magnetic material exhibiting good soft magnetic characteristics. The second nonmagnetic layer 6 is a so-called pinned layer, and its magnetization direction is fixed by exchange coupling with the antiferromagnetic layer 7.

【0027】反強磁性層7は、例えば、Pt−Mn合
金、Ni−Mn合金、Pd−Pt−Mn合金等の規則系
反強磁性材料によって、第2の強磁性層6上に形成され
ている。反強磁性層7が形成されることによって、第2
の強磁性層6の磁化方向が固定される。反強磁性層7
は、後述するように、成膜した後にエッチングが施され
ることによって、その膜厚が薄くなるように形成されて
いる。
The antiferromagnetic layer 7 is formed on the second ferromagnetic layer 6 by a regular antiferromagnetic material such as a Pt—Mn alloy, a Ni—Mn alloy, and a Pd—Pt—Mn alloy. I have. By forming the antiferromagnetic layer 7, the second
The magnetization direction of the ferromagnetic layer 6 is fixed. Antiferromagnetic layer 7
Is formed such that the film thickness is reduced by performing etching after forming the film, as described later.

【0028】反強磁性層7は、その膜厚を5nm以上且
つ25nm以下として形成されることが望ましい。反強
磁性層7の膜厚が5nmより薄く形成されると、第2の
強磁性層6との交換結合に十分な交換結合磁界を得るこ
とが不可能となる。また、反強磁性層の膜厚が25nm
より厚く形成されると、スピンバルブ膜1の膜厚は薄く
ならない。
It is desirable that the antiferromagnetic layer 7 be formed with a thickness of 5 nm or more and 25 nm or less. If the antiferromagnetic layer 7 is formed thinner than 5 nm, it becomes impossible to obtain an exchange coupling magnetic field sufficient for exchange coupling with the second ferromagnetic layer 6. The thickness of the antiferromagnetic layer is 25 nm.
When the spin valve film 1 is formed thicker, the film thickness of the spin valve film 1 does not decrease.

【0029】また、上述したように、反強磁性層7が規
則性反強磁性材料によって形成されることにより、温度
が上昇したときにも第1の強磁性層4と第2の強磁性層
6との交換結合が弱くならない。
Further, as described above, since the antiferromagnetic layer 7 is formed of a regular antiferromagnetic material, the first ferromagnetic layer 4 and the second ferromagnetic layer 4 can be formed even when the temperature rises. The exchange coupling with 6 does not weaken.

【0030】保護層8は、例えば、Taなどの非磁性材
料によって、反強磁性層7上に形成されている。この保
護層8が形成されることによって、スピンバルブ膜1に
おける比抵抗の増加を防止することができる。
The protective layer 8 is formed on the antiferromagnetic layer 7 with a nonmagnetic material such as Ta. By forming this protective layer 8, an increase in specific resistance of the spin valve film 1 can be prevented.

【0031】このスピンバルブ膜1において、第2の強
磁性層6は、反強磁性層7と接して配設されているため
に、この反強磁性層7との間に働く交換結合力によっ
て、ある一定方向に磁化された状態となる(以下、この
ような第2の強磁性層6をピン層と称する。)。一方、
第1の強磁性層4は、第2の強磁性層6との間に非磁性
層5を介して形成されているために、微弱な外部磁界に
対しても磁化方向が容易に回転する(以下、このような
第1の強磁性層4をフリー層と称する。)。
In the spin valve film 1, since the second ferromagnetic layer 6 is provided in contact with the antiferromagnetic layer 7, the second ferromagnetic layer 6 has an exchange coupling force acting between the second ferromagnetic layer 6 and the antiferromagnetic layer 7. The second ferromagnetic layer 6 is magnetized in a certain direction (hereinafter, such a second ferromagnetic layer 6 is referred to as a pinned layer). on the other hand,
Since the first ferromagnetic layer 4 is formed between the first ferromagnetic layer 4 and the second ferromagnetic layer 6 with the nonmagnetic layer 5 interposed therebetween, the magnetization direction easily rotates even with a weak external magnetic field ( Hereinafter, such a first ferromagnetic layer 4 is referred to as a free layer.)

【0032】以上のように構成されたスピンバルブ膜1
は、外部磁界が印加されると、この外部磁界の向きと強
さとに応じてフリー層の磁化方向が決まる。そして、ス
ピンバルブ膜1は、ピン層の磁化方向とフリー層の磁化
方向とが180゜逆のときに電気抵抗が最大となる。ま
た、スピンバルブ膜1は、ピン層の磁化方向とフリー層
の磁化方向とが同一となるときに、電気抵抗が最小とな
る。
The spin valve film 1 constructed as described above
When an external magnetic field is applied, the magnetization direction of the free layer is determined according to the direction and strength of the external magnetic field. The electrical resistance of the spin valve film 1 becomes maximum when the magnetization direction of the pinned layer and the magnetization direction of the free layer are 180 ° opposite to each other. The electrical resistance of the spin valve film 1 is minimized when the magnetization direction of the pinned layer is the same as the magnetization direction of the free layer.

【0033】したがって、スピンバルブ膜1は、印加さ
れた外部磁界に応じて電気抵抗が変化する。そして、こ
の抵抗変化を読み取ることによって外部磁界の検出を行
うことができる。
Therefore, the electrical resistance of the spin valve film 1 changes according to the applied external magnetic field. The external magnetic field can be detected by reading the resistance change.

【0034】なお、上述の説明において、スピンバルブ
膜1は、基板2上に、下地層3と、第1の強磁性層4
と、非磁性層5と、第2の強磁性層6と、反強磁性層7
と、保護層8とがこの順で積層されてなるとしたが、こ
のような構成に限定されるものではない。例えば、第2
の強磁性層6は、2層の強磁性層の間に非磁性層を挟ん
で形成されている積層フェリ構造であってもよい。
In the above description, the spin valve film 1 is provided on the substrate 2 with the underlayer 3 and the first ferromagnetic layer 4
, Non-magnetic layer 5, second ferromagnetic layer 6, anti-ferromagnetic layer 7
And the protective layer 8 are laminated in this order, but the present invention is not limited to such a configuration. For example, the second
The ferromagnetic layer 6 may have a laminated ferrimagnetic structure formed by sandwiching a nonmagnetic layer between two ferromagnetic layers.

【0035】また、図2に示すようなデュアルタイプの
スピンバルブ膜10でもよい。スピンバルブ膜10は、
基板11上に、下地層12と、第1の反強磁性層13
と、第1の強磁性層14と、第1の非磁性層15と、第
2の強磁性層16と、第2の非磁性層17と、第3の強
磁性層18と、第2の反強磁性層19と、保護層20と
が積層されてなる。
Further, a dual type spin valve film 10 as shown in FIG. 2 may be used. The spin valve film 10
On a substrate 11, an underlayer 12 and a first antiferromagnetic layer 13
, A first ferromagnetic layer 14, a first nonmagnetic layer 15, a second ferromagnetic layer 16, a second nonmagnetic layer 17, a third ferromagnetic layer 18, a second An antiferromagnetic layer 19 and a protective layer 20 are stacked.

【0036】このとき、第1の強磁性層14と、第3の
強磁性層18とが、磁化固定層(ピン層)であり、第2
の強磁性層16が、磁化自由層(フリー層)である。
At this time, the first ferromagnetic layer 14 and the third ferromagnetic layer 18 are fixed magnetization layers (pin layers),
Is a magnetization free layer (free layer).

【0037】このようなスピンバルブ膜10は、2つの
磁化固定層を備えることによって、抵抗変化率が上が
り、再生感度が上昇する。
Since such a spin valve film 10 includes two magnetization fixed layers, the rate of change in resistance increases, and the reproduction sensitivity increases.

【0038】つぎに、スピンバルブ膜1の製造方法につ
いて説明する。
Next, a method of manufacturing the spin valve film 1 will be described.

【0039】先ず、スピンバルブ膜1を構成する各薄膜
層を成膜する。なお、ここでは、DCマグネトロンスパ
ッタ装置を使用して各薄膜層の成膜を行う方法について
述べるが、この成膜方法に限定されるものではない。例
えば、蒸着法などによりスピンバルブ膜1を構成する各
薄膜層を成膜してもよい。また、他のスパッタ法によっ
てスピンバルブ膜1を構成する各薄膜層を成膜してもよ
い。
First, each thin film layer constituting the spin valve film 1 is formed. Here, a method of forming each thin film layer using a DC magnetron sputtering apparatus will be described, but the method is not limited to this method. For example, each thin film layer constituting the spin valve film 1 may be formed by an evaporation method or the like. Further, each thin film layer constituting the spin valve film 1 may be formed by another sputtering method.

【0040】先ず、基板2をDCマグネトロンスパッタ
装置に配置し、真空ポンプによってDCマグネトロンス
パッタ装置内を十分に減圧する。本実施の形態において
は、3×10-5Pa以下とした。そして、真空度を調節
しながらDCマグネトロンスパッタ装置内にArガスを
導入する。本実施の形態では、これにより、DCマグネ
トロンスパッタ装置内の圧力を0.6Paとした。ま
た、基板2としては、ガラス基板を使用した。
First, the substrate 2 is placed in a DC magnetron sputtering apparatus, and the inside of the DC magnetron sputtering apparatus is sufficiently reduced in pressure by a vacuum pump. In this embodiment, the pressure is set to 3 × 10 −5 Pa or less. Then, Ar gas is introduced into the DC magnetron sputtering apparatus while adjusting the degree of vacuum. Thus, in the present embodiment, the pressure in the DC magnetron sputtering apparatus was set to 0.6 Pa. Further, a glass substrate was used as the substrate 2.

【0041】次に、基板2上に、下地層3と、第1の強
磁性層4と、非磁性層5と、第2の強磁性層6と、反強
磁性層7とをこの順に積層した。
Next, on the substrate 2, an underlayer 3, a first ferromagnetic layer 4, a nonmagnetic layer 5, a second ferromagnetic layer 6, and an antiferromagnetic layer 7 are laminated in this order. did.

【0042】なお、本実施の形態においては、下地層3
を、Taにより5nmの厚さで形成した。第1の強磁性
層4を、3.8nmの厚さであるNiFeと、2nmの
厚さであるCoFeとを積層して形成した。非磁性層5
を、Cuにより2.5nmの厚さで形成した。第2の強
磁性層6を、CoFeにより2.2nmの厚さで形成し
た。反強磁性層7を、PtMnにより30nmの厚さで
形成した。
In the present embodiment, the underlayer 3
Was formed with Ta to a thickness of 5 nm. The first ferromagnetic layer 4 was formed by stacking NiFe having a thickness of 3.8 nm and CoFe having a thickness of 2 nm. Non-magnetic layer 5
Was formed with Cu to a thickness of 2.5 nm. The second ferromagnetic layer 6 was formed of CoFe with a thickness of 2.2 nm. The antiferromagnetic layer 7 was formed of PtMn with a thickness of 30 nm.

【0043】次に、第1の熱処理を施す。第1の熱処理
は、第2の強磁性層6の磁化方向を設定するために施さ
れる。このため、第1の熱処理は、印加磁界を飽和磁界
以上の高磁場とし、温度を反強磁性層7が規則変化する
温度以上の高温とすることが望ましい。本実施の形態で
は、磁界を印加するときの温度を250℃とし、印加磁
界を2kOeとし、磁界を印加するときの保持時間を4
時間とした。この状態のスピンバルブ膜1を図3に示
す。なお、このとき、第1の強磁性層4の磁化方向も、
第2の強磁性層6の磁化方向と同じとされる。
Next, a first heat treatment is performed. The first heat treatment is performed to set the magnetization direction of the second ferromagnetic layer 6. For this reason, in the first heat treatment, it is desirable that the applied magnetic field be a high magnetic field equal to or higher than the saturation magnetic field, and the temperature be higher than the temperature at which the antiferromagnetic layer 7 changes regularly. In the present embodiment, the temperature when applying a magnetic field is 250 ° C., the applied magnetic field is 2 kOe, and the holding time when applying a magnetic field is 4
Time. FIG. 3 shows the spin valve film 1 in this state. At this time, the magnetization direction of the first ferromagnetic layer 4 also
The magnetization direction is the same as that of the second ferromagnetic layer 6.

【0044】次に、第2の熱処理を施す。第2の熱処理
は、第1の強磁性層4の磁化方向を、第2の強磁性層6
の磁化方向と直交させるために施す。第2の熱処理は、
第2の強磁性層6の磁化方向のみが変化する条件である
ことが望ましい。このため、第2の熱処理は、第2の強
磁性層の磁化方向が変化しないように、印加磁界を低磁
場とし、磁界を印加するときの温度を低温とすることが
望ましい。本実施の形態では、温度を220℃とし、印
加磁界を100Oeとした。
Next, a second heat treatment is performed. The second heat treatment changes the magnetization direction of the first ferromagnetic layer 4 to the second ferromagnetic layer 6.
This is performed so as to be orthogonal to the magnetization direction. The second heat treatment is
It is desirable that the condition be that only the magnetization direction of the second ferromagnetic layer 6 changes. For this reason, in the second heat treatment, it is preferable that the applied magnetic field be low and the temperature when the magnetic field is applied be low so that the magnetization direction of the second ferromagnetic layer does not change. In the present embodiment, the temperature is set to 220 ° C., and the applied magnetic field is set to 100 Oe.

【0045】上述したように、第1の熱処理と、第2の
熱処理とを施すことにより、第1の強磁性層4と第2の
強磁性層6との磁化方向を直交させることが可能なる。
このことにより、スピンバルブ膜1において、再生信号
における孤立波の上下対称性が崩れにくくなる。
As described above, by performing the first heat treatment and the second heat treatment, the magnetization directions of the first ferromagnetic layer 4 and the second ferromagnetic layer 6 can be made orthogonal. .
This makes it difficult for the spin valve film 1 to lose the vertical symmetry of the solitary wave in the reproduction signal.

【0046】次に、図4に示すように、反強磁性層7に
対してエッチングを施し、図3に示す反強磁性層7aを
除去した。なお、このとき、イオンミリングによるエッ
チングを施す。エッチング方法としてイオンミリングを
採用することにより、反強磁性層7へのコンタミネーシ
ョンが生じにくくなる。
Next, as shown in FIG. 4, the anti-ferromagnetic layer 7 was etched to remove the anti-ferromagnetic layer 7a shown in FIG. At this time, etching by ion milling is performed. By employing ion milling as an etching method, contamination to the antiferromagnetic layer 7 is less likely to occur.

【0047】このときのエッチングの速度は、スピンバ
ルブ膜1における特性の劣化、及びエッチングを施すと
きにおける膜厚の制御などを考慮すると、20nm/分
以下とすることが望ましい。本実施の形態では、エッチ
ングの速度を10nm/分とした。
The etching speed at this time is desirably 20 nm / min or less in consideration of the deterioration of the characteristics of the spin valve film 1 and the control of the film thickness during the etching. In this embodiment mode, the etching speed is set to 10 nm / min.

【0048】また、本実施の形態では、エッチングガス
としてArを使用した。しかしながら、例えばエッチン
グ速度を遅くするために、エッチングガスとしてXeを
使用することも可能である。
In this embodiment, Ar is used as the etching gas. However, it is also possible to use Xe as an etching gas, for example, to slow down the etching rate.

【0049】エッチング前の反強磁性層7の厚さが比較
的厚いスピンバルブ膜1では、反強磁性層7の規則化変
態が容易に起こることがわかっている。したがって、異
方分散性が小さいピン層が形成できる。反強磁性層7を
規則化変態させた後に、スピンバルブ膜1に対してエッ
チングを施すことにより、異方性の分散は、従来のスピ
ンバルブ膜形成方法と比較して小さいものとなる。
It has been found that in the spin valve film 1 in which the thickness of the antiferromagnetic layer 7 before etching is relatively large, ordered transformation of the antiferromagnetic layer 7 easily occurs. Therefore, a pin layer having small anisotropic dispersion can be formed. By subjecting the spin-valve film 1 to etching after the antiferromagnetic layer 7 is regularly transformed, the dispersion of anisotropy becomes smaller as compared with the conventional spin-valve film forming method.

【0050】また、第2の強磁性膜6の磁化方向は、第
2の熱処理の影響を多少受ける。しかしながら、ここで
は、反強磁性膜7に対してエッチングを施す前に、第2
の熱処理を行っている。第2の熱処理を施す時点では反
強磁性膜7が厚く形成されているために、第2の強磁性
膜に対する第2の熱処理の影響は少ない。
The magnetization direction of the second ferromagnetic film 6 is slightly affected by the second heat treatment. However, here, before etching the antiferromagnetic film 7, the second
Heat treatment. Since the antiferromagnetic film 7 is formed thick at the time of performing the second heat treatment, the effect of the second heat treatment on the second ferromagnetic film is small.

【0051】次に、図5に示すように、反強磁性層7上
に保護層8を形成する。本実施の形態においては、保護
層8はTaにより形成された。
Next, as shown in FIG. 5, a protective layer 8 is formed on the antiferromagnetic layer 7. In the present embodiment, the protective layer 8 is formed of Ta.

【0052】上述したように反強磁性層7に対してエッ
チングを施すことによって、反強磁性層7を薄く形成す
ることが可能となる。このことにより、スピンバルブ膜
1全体の膜厚を薄くすることが可能となる。そして、狭
ギャップ化に対応したスピンバルブ膜1を作製すること
が可能となる。
By etching the antiferromagnetic layer 7 as described above, the antiferromagnetic layer 7 can be formed thin. This makes it possible to reduce the thickness of the entire spin valve film 1. Then, the spin valve film 1 corresponding to the narrowing of the gap can be manufactured.

【0053】また、熱処理による反強磁性層7の酸化を
防ぐために、従来の方法では保護層8を厚く形成するこ
とが望ましかった。しかしながら、スピンバルブ膜1に
おいては、熱処理によって反強磁性層7に形成された酸
化物をエッチングにより除去することが可能であるた
め、保護層8を薄く形成することが可能となる。これに
より、スピンバルブ膜1の総膜厚を更に薄くすることが
可能となる。また、異方性の分散は、従来のスピンバル
ブ膜形成方法と比較して小さいものとなる。
In order to prevent the antiferromagnetic layer 7 from being oxidized by the heat treatment, it is desired to form the protective layer 8 thick in the conventional method. However, in the spin valve film 1, since the oxide formed on the antiferromagnetic layer 7 by the heat treatment can be removed by etching, the protective layer 8 can be formed thin. As a result, the total thickness of the spin valve film 1 can be further reduced. In addition, the dispersion of the anisotropy is small as compared with the conventional spin valve film forming method.

【0054】また、スピンバルブ膜1に流れるセンス電
流が、反強磁性層7へ分流して損失することを防ぐこと
が可能となると同時に、スピンバルブ膜1の抵抗変化量
が増大する。このため、スピンバルブ膜1を使用して製
造したMRヘッドは、再生出力が増大する。
Further, it is possible to prevent the sense current flowing in the spin valve film 1 from being shunted to the antiferromagnetic layer 7 and lost, and at the same time, the resistance change amount of the spin valve film 1 increases. For this reason, the MR head manufactured using the spin valve film 1 has an increased reproduction output.

【0055】上述した方法によって作製したスピンバル
ブ膜1を使用して作製した磁気ヘッド40を、図6及び
図7に示す。
FIGS. 6 and 7 show a magnetic head 40 manufactured using the spin valve film 1 manufactured by the above-described method.

【0056】磁気ヘッド40は、図6に示すように、基
板41上に、下地層42と、下部磁気シールド層43と
が順次積層されている。下部磁気シールド層43の上に
は、下部ギャップ層44が積層されている。下部ギャッ
プ層44上には、磁気抵抗効果薄膜であるスピンバルブ
膜1が形成されている。
As shown in FIG. 6, the magnetic head 40 has a substrate 41 on which a base layer 42 and a lower magnetic shield layer 43 are sequentially laminated. On the lower magnetic shield layer 43, a lower gap layer 44 is laminated. On the lower gap layer 44, the spin valve film 1, which is a magnetoresistive thin film, is formed.

【0057】スピンバルブ膜1の長手方向には、バイア
ス層45a,45bと、第1の電極層46a,46bと
が順次積層されている。スピンバルブ膜1と、バイアス
層45a,45bと、第1の電極層46a,46bと
は、摺動面に露出するように形成されている。スピンバ
ルブ膜1の両端は、第1の電極層46aと、電極層46
bとにそれぞれ接続している。
In the longitudinal direction of the spin valve film 1, bias layers 45a and 45b and first electrode layers 46a and 46b are sequentially laminated. The spin valve film 1, the bias layers 45a and 45b, and the first electrode layers 46a and 46b are formed so as to be exposed on the sliding surface. Both ends of the spin valve film 1 are provided with a first electrode layer 46a and an electrode layer 46a.
b.

【0058】スピンバルブ膜1と、バイアス層45a,
45bと、第1の電極層46a,46bとの上には、中
間ギャップ層47と、中間磁気シールド層48とが順次
形成されている。中間磁気シールド層48上には、上部
ギャップ層49が形成されている。上部ギャップ層49
上には、コイル層が後部突き合わせ面を中心にスパイラ
ル状に形成されている。コイル層上には、上部磁気シー
ルド層が形成されている。
The spin valve film 1 and the bias layers 45a,
An intermediate gap layer 47 and an intermediate magnetic shield layer 48 are sequentially formed on the first electrode layer 45b and the first electrode layers 46a and 46b. An upper gap layer 49 is formed on the intermediate magnetic shield layer 48. Upper gap layer 49
On the upper side, a coil layer is formed in a spiral shape around the rear butting surface. An upper magnetic shield layer is formed on the coil layer.

【0059】なお、ここでは、コイル層と、後部突き合
わせ面と、上部磁気シールド層との図示を省略する。
Here, illustration of the coil layer, the rear butting surface, and the upper magnetic shield layer is omitted.

【0060】MRヘッド40におけるスピンバルブ膜1
は、図7に示すように、下部磁気シールド層43上に形
成された下部ギャップ層44の上に、下地層3と、第1
の強磁性層4と、非磁性層5と、第2の強磁性層6と、
反強磁性層7と、保護層8とが形成された構造となって
いる。このように形成されたスピンバルブ膜1の長手方
向に、バイアス層45a,45bと、電極層46a,4
6bとが形成されている。そして、保護層8と、電極層
46a,46bとの上に中間ギャップ層47と、中間磁
気シールド層48とが順次形成されている。
Spin valve film 1 in MR head 40
As shown in FIG. 7, a lower layer 3 and a first layer 3 are formed on a lower gap layer 44 formed on a lower magnetic shield layer 43.
, A non-magnetic layer 5, a second ferromagnetic layer 6,
It has a structure in which an antiferromagnetic layer 7 and a protective layer 8 are formed. In the longitudinal direction of the spin valve film 1 thus formed, the bias layers 45a, 45b and the electrode layers 46a, 4
6b are formed. Then, an intermediate gap layer 47 and an intermediate magnetic shield layer 48 are sequentially formed on the protective layer 8, the electrode layers 46a and 46b.

【0061】以上の説明からも明らかなように、MRヘ
ッド40は、スピンバルブ膜1の膜厚が薄いものとな
る。そのため、狭ギャップ化に対応することが可能とな
る。また、スピンバルブ膜1における反強磁性層7の膜
厚が薄くなるために、電流が反強磁性層7に分流して損
失することを防ぐことが可能となると同時に、スピンバ
ルブ膜1における抵抗変化量が増大する。このことによ
り、MRヘッド40は、再生出力が高いものとなる。
As is clear from the above description, the MR head 40 has a thinner spin valve film 1. Therefore, it is possible to cope with the narrowing of the gap. Further, since the thickness of the antiferromagnetic layer 7 in the spin valve film 1 is reduced, it is possible to prevent a current from being shunted to the antiferromagnetic layer 7 and to be lost. The amount of change increases. As a result, the MR head 40 has a high reproduction output.

【0062】以上の説明からも明らかなように、本発明
を適用したスピンバルブ膜1は、反強磁性層7に対して
エッチングを施すことによって、交換結合磁界の大きさ
を保持したまま、反強磁性層7の膜厚を薄くすることが
可能となる。このことにより、スピンバルブ膜1全体の
膜厚を薄くすることが可能となり、狭ギャップ化に対応
したスピンバルブ膜1を提供することが可能となる。
As is clear from the above description, the spin-valve film 1 to which the present invention is applied is obtained by etching the antiferromagnetic layer 7 while maintaining the magnitude of the exchange coupling magnetic field. The thickness of the ferromagnetic layer 7 can be reduced. Thus, the thickness of the entire spin valve film 1 can be reduced, and the spin valve film 1 corresponding to a narrow gap can be provided.

【0063】また、熱処理による反強磁性層7の酸化を
防ぐために、従来の方法では保護層8を厚く形成するこ
とが望ましかった。しかしながら、スピンバルブ膜1に
おいては、熱処理によって反強磁性層7に形成された酸
化物をエッチングにより除去することが可能であるた
め、保護層8を薄く形成することが可能となる。これに
より、スピンバルブ膜1の総膜厚を更に薄くすることが
可能となる。
In order to prevent the antiferromagnetic layer 7 from being oxidized by the heat treatment, it is desired to form the protective layer 8 thick in the conventional method. However, in the spin valve film 1, since the oxide formed on the antiferromagnetic layer 7 by the heat treatment can be removed by etching, the protective layer 8 can be formed thin. As a result, the total thickness of the spin valve film 1 can be further reduced.

【0064】また、エッチングを施す前に熱処理を施す
ため、反強磁性層7における異方性分散を防ぐことが可
能となる。このことにより、反強磁性膜7を薄く形成し
たことによってバルクハウゼンノイズが発生することを
防ぐことが可能となる。
Since the heat treatment is performed before the etching, the anisotropic dispersion in the antiferromagnetic layer 7 can be prevented. This makes it possible to prevent Barkhausen noise from being generated due to the thin antiferromagnetic film 7.

【0065】また、スピンバルブ膜1に流れるセンス電
流が、反強磁性層7へ分流して損失することを防ぐこと
が可能となると同時に、スピンバルブ膜1における抵抗
変化量が増大する。このため、スピンバルブ膜1を使用
して製造したMRヘッド40は、再生出力が高いものと
なる。
Further, it is possible to prevent the sense current flowing in the spin valve film 1 from being shunted to the antiferromagnetic layer 7 and to be lost, and at the same time, the resistance change amount in the spin valve film 1 increases. For this reason, the MR head 40 manufactured using the spin valve film 1 has a high reproduction output.

【0066】[0066]

【実施例】つぎに、スピンバルブ膜における反強磁性層
の膜厚とスピンバルブ膜の安定性との関係について、実
施例及び比較例に基づいて説明する。
Next, the relationship between the thickness of the antiferromagnetic layer in the spin valve film and the stability of the spin valve film will be described based on examples and comparative examples.

【0067】実施例1 基板上に、下地層と、第1の強磁性層と、非磁性層と、
第2の強磁性層と、反強磁性層とを、上述したように高
真空スパッタ装置によって順次積層した後、反強磁性層
に対してエッチングを施して、反強磁性層の膜厚が異な
るスピンバルブ膜を複数作製した。それぞれのスピンバ
ルブ膜において反強磁性層に対して施したエッチングの
量と、最終的な反強磁性層の膜厚とは、以下の表1で示
す通りである。
Example 1 An underlayer, a first ferromagnetic layer, a nonmagnetic layer,
After the second ferromagnetic layer and the antiferromagnetic layer are sequentially stacked by the high vacuum sputtering apparatus as described above, the antiferromagnetic layer is etched so that the thickness of the antiferromagnetic layer is different. A plurality of spin valve films were produced. The amount of etching performed on the antiferromagnetic layer in each spin valve film and the final thickness of the antiferromagnetic layer are as shown in Table 1 below.

【0068】[0068]

【表1】 [Table 1]

【0069】反強磁性層の厚さが異なるそれぞれのスピ
ンバルブ膜について、反強磁性層の膜厚及び交換結合磁
界の関係と、反強磁性層の膜厚及び抵抗変化量の関係と
を測定した。また、反強磁性層の膜厚を15nmとした
スピンバルブ膜について、磁界と磁化との関係を測定し
た。
For each spin valve film having a different thickness of the antiferromagnetic layer, the relationship between the thickness of the antiferromagnetic layer and the exchange coupling magnetic field and the relationship between the thickness of the antiferromagnetic layer and the amount of change in resistance were measured. did. Further, the relationship between the magnetic field and the magnetization was measured for a spin valve film having an antiferromagnetic layer with a thickness of 15 nm.

【0070】比較例1 基板上に、下地層と、第1の強磁性層と、非磁性層と、
第2の強磁性層と、反強磁性層とを、上述したように、
高真空スパッタ装置によって順次積層してなるスピンバ
ルブ膜を複数作製した。このとき、それぞれのスピンバ
ルブ膜において形成される反強磁性層の厚さが、15n
m、20nm、25nm、30nmとなるようにした。
COMPARATIVE EXAMPLE 1 An underlayer, a first ferromagnetic layer, a non-magnetic layer,
As described above, the second ferromagnetic layer and the antiferromagnetic layer
A plurality of spin-valve films sequentially laminated by a high vacuum sputtering apparatus were produced. At this time, the thickness of the antiferromagnetic layer formed in each spin valve film is 15 n
m, 20 nm, 25 nm, and 30 nm.

【0071】このように反強磁性層の厚さが異なるそれ
ぞれのスピンバルブ膜について、それぞれ反強磁性層の
膜厚と交換結合磁界との関係を測定した。
The relationship between the thickness of the antiferromagnetic layer and the exchange coupling magnetic field was measured for each of the spin valve films having different thicknesses of the antiferromagnetic layer.

【0072】まず、実施例1と比較例1で作製したそれ
ぞれのスピンバルブ膜における、反強磁性層の膜厚と結
合磁界との関係を図8に示す。
First, the relationship between the thickness of the antiferromagnetic layer and the coupling magnetic field in each of the spin valve films manufactured in Example 1 and Comparative Example 1 is shown in FIG.

【0073】図8より、実施例1においては、エッチン
グを施しても交換結合磁界はほとんど変化しないことが
わかる。特に10nmのエッチングを施して反強磁性層
の膜厚を20nmとしても、交換結合磁界が900Oe
であり、エッチングを施さないときの交換結合磁界であ
る950Oeとほとんど変わらないことが判明した。更
に、反強磁性膜の膜厚を5nmとしたときにも100O
eの結合磁界があることがわかった。
FIG. 8 shows that in Example 1, the exchange coupling magnetic field hardly changed even when etching was performed. In particular, even when the thickness of the antiferromagnetic layer is set to 20 nm by performing etching of 10 nm, the exchange coupling magnetic field is 900 Oe
It was found that this was almost the same as the exchange coupling magnetic field of 950 Oe when no etching was performed. Further, even when the thickness of the antiferromagnetic film is set to 5 nm, 100O
It was found that there was a coupling magnetic field of e.

【0074】これに対して、比較例1においては、反強
磁性膜の膜厚を20nmとして形成したときの交換結合
磁界は450Oeまで減少し、更に、膜厚を15nmと
したときの交換結合磁界は100Oeまで減少すること
が判明した。
On the other hand, in Comparative Example 1, the exchange coupling magnetic field when the thickness of the antiferromagnetic film was 20 nm was reduced to 450 Oe, and the exchange coupling magnetic field when the thickness was 15 nm. Was found to decrease to 100 Oe.

【0075】以上の結果から、反強磁性層を、臨界膜厚
とされている30nmの厚さで成膜した後にエッチング
を施すことによって膜厚を薄くすることにより、反強磁
性層における交換結合磁界を保持したままスピンバルブ
膜の総膜厚を薄くすることが可能であることが判明し
た。
From the above results, it is possible to reduce the thickness of the antiferromagnetic layer by etching after forming the antiferromagnetic layer with a thickness of 30 nm, which is the critical film thickness, thereby obtaining the exchange coupling in the antiferromagnetic layer. It has been found that the total thickness of the spin valve film can be reduced while maintaining the magnetic field.

【0076】つぎに、実施例1で作製したそれぞれのス
ピンバルブ膜について、反強磁性層の膜厚と抵抗変化量
との関係を図9に示す。
Next, the relationship between the thickness of the antiferromagnetic layer and the amount of change in resistance for each of the spin valve films manufactured in Example 1 is shown in FIG.

【0077】図9より、反強磁性層の膜厚を薄く形成す
るに従って、抵抗変化量が増大していることがわかっ
た。また、これに伴って再生出力が増加することがわか
った。例えば、反強磁性層の膜厚を15nmとしたとき
には、反強磁性層の膜厚を30nmとしたときと比較す
ると、抵抗変化量が1.15倍となっている。このと
き、再生出力は約15%増大することになる。
FIG. 9 shows that the resistance change amount increases as the thickness of the antiferromagnetic layer is reduced. It was also found that the reproduction output increased with this. For example, when the thickness of the antiferromagnetic layer is 15 nm, the amount of change in resistance is 1.15 times that when the thickness of the antiferromagnetic layer is 30 nm. At this time, the reproduction output increases by about 15%.

【0078】上述したように抵抗変化量が増大した原因
としては、反強磁性層の膜厚が薄く形成されるにつれ
て、反強磁性層に分流するセンス電流の量が少なくなる
ことが考えられる。
As described above, the cause of the increase in the resistance change is considered to be that the amount of the sense current shunted to the antiferromagnetic layer decreases as the thickness of the antiferromagnetic layer decreases.

【0079】つぎに、実施例1で作製したスピンバルブ
膜のうち膜厚を15nmとしたものについて、磁界と磁
化との関係を測定した結果を図10及び図11に示す。
なお、図10はメジャーループを示しており、図11は
マイナーループを示している。図10及び図11より、
メジャーループもマイナーループも従来の形状とほとん
ど変化していないことが判明した。このことから、反強
磁性層の膜厚を薄く形成したときにも、保磁力に変化が
ないことが判明した。
Next, FIG. 10 and FIG. 11 show the results of measuring the relationship between the magnetic field and the magnetization of the spin valve film manufactured in Example 1 having a thickness of 15 nm.
FIG. 10 shows a major loop, and FIG. 11 shows a minor loop. From FIGS. 10 and 11,
It turned out that neither the major loop nor the minor loop was almost the same as the conventional shape. This indicates that the coercive force does not change even when the thickness of the antiferromagnetic layer is reduced.

【0080】[0080]

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係る磁気抵抗効果素子の製造方法によれば、反強磁
性層の膜厚が薄い磁気抵抗効果素子を提供することが可
能となる。また、保護層を薄く形成することが可能とな
る。このことにより、交換結合磁界と保磁力との大きさ
を維持した状態で磁気抵抗効果薄膜全体の膜厚を薄くす
ることが可能となり、狭ギャップ化に対応した磁気抵抗
効果薄膜を提供することが可能となる。
As is clear from the above description, according to the method of manufacturing a magnetoresistive element according to the present invention, it is possible to provide a magnetoresistive element having a thin antiferromagnetic layer. Become. In addition, the protective layer can be formed thin. This makes it possible to reduce the thickness of the entire magnetoresistive thin film while maintaining the magnitudes of the exchange coupling magnetic field and the coercive force, and to provide a magnetoresistive thin film corresponding to a narrow gap. It becomes possible.

【0081】また、反強磁性層における異方性分散を防
ぐことが可能となる。このことにより、反強磁性膜を薄
く形成したことによるバルクハウゼンノイズが発生が少
ない磁気抵抗効果薄膜を提供することがことが可能とな
る。
Further, anisotropic dispersion in the antiferromagnetic layer can be prevented. This makes it possible to provide a magnetoresistive thin film in which Barkhausen noise is less generated due to the thin antiferromagnetic film.

【0082】また、磁気抵抗効果薄膜に流れるセンス電
流が、反強磁性層へ分流して損失することを防ぐことが
可能となり、抵抗変化量が大きい磁気抵抗効果薄膜を提
供することが可能となる。
Further, it is possible to prevent the sense current flowing in the magnetoresistive effect thin film from being shunted to the antiferromagnetic layer and lost, and to provide a magnetoresistive effect thin film having a large resistance change amount. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明を適用して作製されたスピンバルブ膜の
断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a spin valve film manufactured by applying the present invention.

【図2】本発明を適用して作製されたデュアルタイプで
あるスピンバルブ膜の断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a dual type spin valve film manufactured by applying the present invention.

【図3】同スピンバルブ膜の製造工程を説明する図であ
り、反強磁性層に対してエッチングが施される前の状態
を示す断面図である。
FIG. 3 is a view for explaining a manufacturing process of the spin valve film, and is a cross-sectional view showing a state before the antiferromagnetic layer is etched.

【図4】同スピンバルブ膜の製造工程を説明する図であ
り、反強磁性層に対してエッチングが施された後の状態
を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the spin valve film, showing a state after the antiferromagnetic layer is etched.

【図5】同スピンバルブ膜の製造工程を説明する図であ
り、反強磁性層に対してエッチングが施された後に、保
護層が形成された状態を示す断面図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a manufacturing process of the spin valve film, and is a cross-sectional view illustrating a state where a protective layer is formed after the antiferromagnetic layer is etched.

【図6】同スピンバルブ膜を使用して製造したMRヘッ
ドを示す概略斜視図である。
FIG. 6 is a schematic perspective view showing an MR head manufactured using the spin valve film.

【図7】図6におけるA部の拡大図である。FIG. 7 is an enlarged view of a portion A in FIG. 6;

【図8】同スピンバルブ膜及び従来の製造方法により作
製されたスピンバルブ膜における反強磁性層の膜厚と、
反強磁性層の結合磁界との関係を示す図である。
FIG. 8 shows a film thickness of an antiferromagnetic layer in the spin valve film and a spin valve film manufactured by a conventional manufacturing method;
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between an antiferromagnetic layer and a coupling magnetic field.

【図9】同スピンバルブ膜における反強磁性層の膜厚
と、抵抗変化量との関係を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between the thickness of the antiferromagnetic layer in the spin valve film and the resistance change amount.

【図10】同スピンバルブ膜における磁界と磁化との関
係のうち、メジャーループを示した図である。
FIG. 10 is a diagram showing a major loop in a relationship between a magnetic field and magnetization in the spin valve film.

【図11】同スピンバルブ膜における磁界と磁化との関
係のうち、マイナーループを示した図である。
FIG. 11 is a diagram showing a minor loop in a relationship between a magnetic field and magnetization in the spin valve film.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スピンバルブ膜、3 下地層、4 第1の強磁性
層、5 非磁性層、6第2の強磁性層、7 反強磁性
層、43 下部磁気シールド層、44 下部ギャップ
層、45 バイアス層、46 電極層、47 中間ギャ
ップ層、48 中間磁気シールド層
Reference Signs List 1 spin valve film, 3 underlayer, 4 first ferromagnetic layer, 5 nonmagnetic layer, 6 second ferromagnetic layer, 7 antiferromagnetic layer, 43 lower magnetic shield layer, 44 lower gap layer, 45 bias layer , 46 electrode layer, 47 intermediate gap layer, 48 intermediate magnetic shield layer

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下地層と、第1の強磁性層と、非磁性層
と、第2の強磁性層と、反強磁性層とを順次積層するこ
とによって、巨大磁気抵抗効果を有する磁気抵抗効果薄
膜を形成する薄膜形成工程と、 上記磁気抵抗効果薄膜に対して熱処理を施す熱処理工程
と、 上記反強磁性層に対してエッチングを施すことにより、
上記磁気抵抗効果薄膜の膜厚を薄くするエッチング工程
を有することを特徴とする磁気抵抗効果薄膜の製造方
法。
1. A magnetoresistive device having a giant magnetoresistive effect by sequentially laminating an underlayer, a first ferromagnetic layer, a nonmagnetic layer, a second ferromagnetic layer, and an antiferromagnetic layer. A thin film forming step of forming an effect thin film, a heat treatment step of performing a heat treatment on the magnetoresistive effect thin film, and etching of the antiferromagnetic layer,
A method for producing a magnetoresistive thin film, comprising an etching step for reducing the thickness of the magnetoresistive thin film.
【請求項2】 上記反強磁性層は、規則系反強磁性材料
により形成されていることを特徴とする請求項1記載の
磁気抵抗効果薄膜の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the antiferromagnetic layer is formed of a regular antiferromagnetic material.
【請求項3】 上記エッチング工程の後に、上記磁気抵
抗効果薄膜上に保護層を積層する保護層形成工程を有す
ることを特徴とする請求項1記載の磁気抵抗効果薄膜の
製造方法。
3. The method of manufacturing a magnetoresistive thin film according to claim 1, further comprising a protective layer forming step of laminating a protective layer on said magnetoresistive effect thin film after said etching step.
【請求項4】 上記薄膜形成工程においては、上記反強
磁性層を5nm以上且つ25nm未満として形成するこ
とを特徴とする請求項1記載の磁気抵抗効果薄膜の製造
方法。
4. The method according to claim 1, wherein in the thin film forming step, the antiferromagnetic layer is formed to have a thickness of 5 nm or more and less than 25 nm.
【請求項5】 上記熱処理工程は、磁界を第1の方向に
印加しながら上記磁気抵抗効果薄膜に対して熱処理を施
す第1の熱処理工程と、磁界を第2の方向に印加しなが
ら上記磁気抵抗効果薄膜に対して熱処理を施す第2の熱
処理工程とを有し、 上記第1の熱処理工程においては、上記磁気抵抗効果薄
膜に対して上記第2の熱処理工程よりも高温の熱処理を
施すと共に、上記第2の熱処理工程よりも大きい磁界を
印加することを特徴とする請求項1記載の磁気抵抗効果
薄膜の製造方法。
5. The heat treatment step includes: a first heat treatment step of applying a heat treatment to the magnetoresistive thin film while applying a magnetic field in a first direction; and the magnetic treatment while applying a magnetic field in a second direction. And a second heat treatment step of performing a heat treatment on the resistance effect thin film. In the first heat treatment step, a higher temperature heat treatment is performed on the magnetoresistive thin film than in the second heat treatment step. 2. The method according to claim 1, wherein a larger magnetic field is applied than in the second heat treatment step.
【請求項6】 上記エッチング工程では、イオンミリン
グ法によって上記反強磁性層に対してエッチングを施す
ことを特徴とする請求項1記載の磁気抵抗効果薄膜の製
造方法。
6. The method according to claim 1, wherein in the etching step, the antiferromagnetic layer is etched by an ion milling method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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