JP2006286669A - Method of manufacturing magnetoresistance effect element - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enlarge an MR ratio and reduce the coercive force of a free layer in an MR element using a tunnel magnetoresistance effect. <P>SOLUTION: A method of manufacturing the MR element 5 includes a step of forming a magnetization fixed layer 22 on an underlying layer 21, a step of forming a tunnel barrier layer 23 on the magnetization fixed layer 22, and a step of forming the free layer 24 on the tunnel barrier layer 23. The step of forming the magnetization fixed layer 22 forms the magnetization fixed layer 22 in the state that the temperature of the substrate 1 is made into 0°C or higher. The step of forming the free layer 24 is conducted in the state that the temperature of the substrate 1 is 0°C or lower, and the substrate 1 is cooled so that it may become the temperature lower than 30°C or higher than the temperature of the substrate 1 in the step of forming the magnetization fixed layer 22. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、トンネル磁気抵抗効果を用いた磁気抵抗効果素子の製造に関する。   The present invention relates to the manufacture of a magnetoresistive element using a tunnel magnetoresistive effect.

近年、磁気ディスク装置の面記録密度の向上に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能向上が求められている。薄膜磁気ヘッドとしては、基板に対して、読み出し用の磁気抵抗効果素子(以下、MR(Magnetoresistive)素子とも記す。)を有する再生ヘッドと書き込み用の誘導型電磁変換素子を有する記録ヘッドとを積層した構造の複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。   In recent years, with the improvement of the surface recording density of magnetic disk devices, there has been a demand for improved performance of thin film magnetic heads. As a thin film magnetic head, a reproducing head having a magnetoresistive effect element for reading (hereinafter also referred to as MR (Magnetoresistive) element) and a recording head having an inductive electromagnetic transducer for writing are laminated on a substrate. A composite thin film magnetic head having the above structure is widely used.

MR素子としては、異方性磁気抵抗(Anisotropic Magnetoresistive)効果を用いたAMR素子や、巨大磁気抵抗(Giant Magnetoresistive)効果を用いたGMR素子や、トンネル磁気抵抗(Tunneling Magnetoresistive)効果を用いたTMR素子等がある。   MR elements include an AMR element using an anisotropic magnetoresistive effect, a GMR element using a giant magnetoresistive effect, and a TMR element using a tunneling magnetoresistive effect. Etc.

再生ヘッドの特性としては、高感度および高出力であることが要求される。この要求を満たす再生ヘッドとして、既に、スピンバルブ型GMR素子を用いたGMRヘッドが量産されている。最近では、面記録密度の更なる向上に対応するために、TMR素子を用いた再生ヘッドの開発が進められている。   The characteristics of the reproducing head are required to be high sensitivity and high output. As a reproducing head that satisfies this requirement, GMR heads using spin-valve GMR elements have already been mass-produced. Recently, in order to cope with the further improvement of the surface recording density, development of a reproducing head using a TMR element has been advanced.

TMR素子は、一般的には、互いに反対側を向く2つの面を有するトンネルバリア層と、このトンネルバリア層の一方の面に隣接するように配置された自由層と、トンネルバリア層の他方の面に隣接するように配置されたピンド層と、このピンド層におけるトンネルバリア層とは反対側の面に隣接するように配置された反強磁性層とを有している。トンネルバリア層は、トンネル効果によりスピンを保存した状態で電子が通過できる非磁性絶縁層である。自由層は信号磁界に応じて磁化の方向が変化する強磁性層である。ピンド層は、磁化の方向が固定された強磁性層である。反強磁性層は、ピンド層との交換結合により、ピンド層における磁化の方向を固定する層である。   In general, a TMR element includes a tunnel barrier layer having two surfaces facing each other, a free layer disposed adjacent to one surface of the tunnel barrier layer, and the other of the tunnel barrier layer. The pinned layer is disposed adjacent to the surface, and the antiferromagnetic layer is disposed adjacent to the surface of the pinned layer opposite to the tunnel barrier layer. The tunnel barrier layer is a non-magnetic insulating layer through which electrons can pass in a state where spin is preserved by the tunnel effect. The free layer is a ferromagnetic layer whose magnetization direction changes according to the signal magnetic field. The pinned layer is a ferromagnetic layer whose magnetization direction is fixed. The antiferromagnetic layer is a layer that fixes the direction of magnetization in the pinned layer by exchange coupling with the pinned layer.

TMR素子では、記録媒体からの信号磁界に応じて自由層の磁化の方向が変化し、これにより、自由層の磁化の方向とピンド層の磁化の方向との間の相対角度が変化する。この相対角度が変化すると、スピンを保存した状態で電子がトンネルバリア層を通過する確率が変化し、その結果、TMR素子の抵抗値が変化する。そして、このTMR素子の抵抗値の変化を検出することにより、記録媒体に記録されている情報を再生することができる。   In the TMR element, the magnetization direction of the free layer changes according to the signal magnetic field from the recording medium, and thereby the relative angle between the magnetization direction of the free layer and the magnetization direction of the pinned layer changes. When this relative angle changes, the probability that electrons pass through the tunnel barrier layer while preserving spin changes, and as a result, the resistance value of the TMR element changes. The information recorded on the recording medium can be reproduced by detecting the change in the resistance value of the TMR element.

TMR素子の特性としては、特に、抵抗に対する磁気抵抗変化の比率である磁気抵抗変化率(以下、MR比と記す。)が大きいことと、外部磁界変化に対する磁気抵抗変化の比率である磁界感度が大きいことが求められる。磁界感度を向上させるには、自由層の保磁力を小さくすることが有効である。   As characteristics of the TMR element, in particular, a magnetoresistive change rate (hereinafter referred to as MR ratio) which is a ratio of magnetoresistive change to resistance is large, and a magnetic field sensitivity which is a ratio of magnetoresistive change to external magnetic field change. It must be large. In order to improve the magnetic field sensitivity, it is effective to reduce the coercivity of the free layer.

TMR素子の特性を向上させるためのTMR素子の製造方法に関する技術は、種々提案されている。例えば、特許文献1には、自由層を形成する工程、トンネルバリア層を形成する工程およびピンド層を形成する工程のうち、トンネルバリア層を形成する工程においてのみ基板を冷却する技術が記載されている。   Various techniques relating to a method of manufacturing a TMR element for improving the characteristics of the TMR element have been proposed. For example, Patent Document 1 describes a technique for cooling a substrate only in a step of forming a tunnel barrier layer among a step of forming a free layer, a step of forming a tunnel barrier layer, and a step of forming a pinned layer. Yes.

また、特許文献2には、200K以下の温度に冷却された基板の上に、TMR素子を構成する全ての層を形成する技術が記載されている。   Patent Document 2 describes a technique for forming all the layers constituting the TMR element on a substrate cooled to a temperature of 200K or lower.

また、特許文献3には、基板上に電極層、第一強磁性層、トンネルバリア層および第二強磁性層が順次積層された構造を有するTMR素子の製造方法において、基板の温度を−100℃以下に保ちつつ電極層を形成する技術が記載されている。特許文献3には、更に、基板の温度を−100℃以下に保ちつつトンネルバリア層を形成してもよい旨が記載されている。また、特許文献3には、基板の温度を−100℃以下に保った状態で、TMR素子を構成する全ての層を形成してもよい旨が記載されている。   Further, in Patent Document 3, in a method for manufacturing a TMR element having a structure in which an electrode layer, a first ferromagnetic layer, a tunnel barrier layer, and a second ferromagnetic layer are sequentially stacked on a substrate, the temperature of the substrate is set to −100. A technique for forming an electrode layer while maintaining the temperature at or below ° C is described. Patent Document 3 further describes that a tunnel barrier layer may be formed while keeping the temperature of the substrate at −100 ° C. or lower. Patent Document 3 describes that all layers constituting the TMR element may be formed in a state where the temperature of the substrate is kept at −100 ° C. or lower.

特開2001−203408号公報JP 2001-203408 A 特開2002−151760号公報JP 2002-151760 A 特開2003−69112号公報JP 2003-69112 A

特許文献1ないし3は、いずれも、少なくともトンネルバリア層を形成する工程において基板を冷却することを開示している。このように、基板を冷却した状態でトンネルバリア層を形成することにより、トンネルバリア層の平滑性が向上し、これにより、TMR素子の特性の向上が期待できる。しかしながら、後で示す本発明者の実験から、基板を冷却した状態で、TMR素子を構成する全ての層を形成すると、トンネルバリア層を形成する工程においてのみ基板を冷却した場合に比べて、MR比が低下することが分かった。また、この実験から、TMR素子の特性をより向上させることのできる方法があることが分かった。   Patent Documents 1 to 3 all disclose that the substrate is cooled at least in the step of forming the tunnel barrier layer. Thus, by forming the tunnel barrier layer in a state where the substrate is cooled, the smoothness of the tunnel barrier layer is improved, and thus the characteristics of the TMR element can be expected to be improved. However, from the experiments of the inventor described later, when all the layers constituting the TMR element are formed in a state where the substrate is cooled, the MR is compared with the case where the substrate is cooled only in the step of forming the tunnel barrier layer. The ratio was found to decrease. Moreover, it was found from this experiment that there is a method that can further improve the characteristics of the TMR element.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、トンネル磁気抵抗効果を用いた磁気抵抗効果素子において、MR比を大きくし且つ自由層の保磁力を小さくすることのできる磁気抵抗効果素子の製造方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a magnetoresistive element using a tunnel magnetoresistive effect that can increase the MR ratio and reduce the coercivity of the free layer. It is providing the manufacturing method of an effect element.

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る磁気抵抗効果素子は、互いに反対側を向く2つの面を有するトンネルバリア層と、トンネルバリア層における一方の面に隣接するように配置され、外部磁界に応じて磁化の方向が変化する自由層と、トンネルバリア層の他方の面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された磁化固定層とを備えている。   A magnetoresistive effect element manufactured by the magnetoresistive effect element manufacturing method of the present invention is disposed so as to be adjacent to one surface of the tunnel barrier layer, and a tunnel barrier layer having two surfaces facing opposite to each other, A free layer whose magnetization direction changes according to an external magnetic field, and a magnetization fixed layer which is arranged adjacent to the other surface of the tunnel barrier layer and whose magnetization direction is fixed.

本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法は、基板に対して、磁化固定層を形成する工程と、磁化固定層の上にトンネルバリア層を形成する工程と、トンネルバリア層の上に自由層を形成する工程とを備えている。磁化固定層を形成する工程は、基板の温度を0℃以上とした状態で磁化固定層を形成し、自由層を形成する工程は、基板の温度が0℃以下であって、且つ磁化固定層を形成する工程における基板の温度よりも30℃以上低い温度となるように基板が冷却された状態で自由層を形成する。自由層を形成する工程において、基板は、−73℃以下の温度になるように冷却された状態になっていてもよい。   The method of manufacturing a magnetoresistive effect element of the present invention includes a step of forming a magnetization fixed layer on a substrate, a step of forming a tunnel barrier layer on the magnetization fixed layer, and a free layer on the tunnel barrier layer. Forming. The step of forming the magnetization fixed layer is to form the magnetization fixed layer in a state where the temperature of the substrate is 0 ° C. or higher, and the step of forming the free layer is to have the temperature of the substrate of 0 ° C. or lower and the magnetization fixed layer The free layer is formed in a state where the substrate is cooled so that the temperature is lower by 30 ° C. or more than the temperature of the substrate in the step of forming. In the step of forming the free layer, the substrate may be in a cooled state so as to have a temperature of −73 ° C. or lower.

本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法において、トンネルバリア層を形成する工程のうち、少なくともその開始時点では、基板の温度が0℃以下であって、且つ磁化固定層を形成する工程における基板の温度よりも30℃以上低い温度となるように基板が冷却された状態になっていてもよい。トンネルバリア層を形成する工程のうち、少なくともその開始時点では、基板は、−73℃以下の温度になるように冷却された状態になっていてもよい。   In the method of manufacturing a magnetoresistive effect element according to the present invention, among the steps of forming the tunnel barrier layer, at least at the start of the step, the temperature of the substrate is 0 ° C. or less and the step of forming the magnetization fixed layer is performed. The substrate may be in a cooled state so that the temperature is 30 ° C. or more lower than the temperature. Of the steps of forming the tunnel barrier layer, at least at the start of the step, the substrate may be in a state of being cooled to a temperature of −73 ° C. or lower.

また、本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法において、トンネルバリア層を形成する工程は、磁化固定層の上に非磁性金属材料よりなる層を形成する工程と、非磁性金属材料よりなる層を酸化させてトンネルバリア層とする工程とを含み、少なくとも、非磁性金属材料よりなる層を形成する工程では、基板が冷却された状態になっていてもよい。あるいは、トンネルバリア層を形成する工程は、磁化固定層の上に非磁性金属材料の酸化物よりなる層を形成する工程を含んでいてもよい。   In the method of manufacturing a magnetoresistive element of the present invention, the step of forming the tunnel barrier layer includes a step of forming a layer made of a nonmagnetic metal material on the magnetization fixed layer, and a step of forming a layer made of the nonmagnetic metal material. Including the step of oxidizing to form a tunnel barrier layer, and at least in the step of forming a layer made of a nonmagnetic metal material, the substrate may be in a cooled state. Alternatively, the step of forming the tunnel barrier layer may include a step of forming a layer made of an oxide of a nonmagnetic metal material on the magnetization fixed layer.

また、本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法において、磁化固定層は、反強磁性層と、この反強磁性層の上に配置され、トンネルバリア層に接する強磁性層とを含んでいてもよい。   In the method of manufacturing a magnetoresistive element of the present invention, the magnetization fixed layer may include an antiferromagnetic layer and a ferromagnetic layer disposed on the antiferromagnetic layer and in contact with the tunnel barrier layer. Good.

本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法では、磁化固定層を形成する工程は、基板の温度を0℃以上とした状態で磁化固定層を形成し、自由層を形成する工程は、基板の温度が0℃以下であって、且つ磁化固定層を形成する工程における基板の温度よりも30℃以上低い温度となるように基板が冷却された状態で自由層を形成する。これにより、本発明によれば、磁気抵抗効果素子のMR比を大きくし且つ磁気抵抗効果素子における自由層の保磁力を小さくすることが可能になるという効果を奏する。   In the method of manufacturing a magnetoresistive element according to the present invention, the step of forming the magnetization fixed layer includes the step of forming the magnetization fixed layer in a state where the temperature of the substrate is 0 ° C. or higher, and the step of forming the free layer is the temperature of the substrate. The free layer is formed in a state in which the substrate is cooled so that the temperature is 0 ° C. or lower and 30 ° C. or lower than the substrate temperature in the step of forming the magnetization fixed layer. Thus, according to the present invention, it is possible to increase the MR ratio of the magnetoresistive effect element and reduce the coercivity of the free layer in the magnetoresistive effect element.

また、本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法において、トンネルバリア層を形成する工程のうち、少なくともその開始時点では、基板の温度が0℃以下であって、且つ磁化固定層を形成する工程における基板の温度よりも30℃以上低い温度となるように基板が冷却された状態になっている場合には、トンネルバリア層の平滑性を向上させることができるという効果を奏する。   In the method for manufacturing a magnetoresistive element of the present invention, among the steps of forming the tunnel barrier layer, at least at the start of the step, the substrate temperature is 0 ° C. or lower and the magnetization fixed layer is formed. In the case where the substrate is cooled to a temperature lower by 30 ° C. or more than the temperature of the substrate, there is an effect that the smoothness of the tunnel barrier layer can be improved.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図2および図3を参照して、本発明の一実施の形態に係る磁気抵抗効果素子の製造方法が適用される薄膜磁気ヘッドの構成および製造方法の一例について説明する。図2は薄膜磁気ヘッドのエアベアリング面および基板に垂直な断面を示す断面図、図3は薄膜磁気ヘッドの磁極部分のエアベアリング面に平行な断面を示す断面図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, with reference to FIGS. 2 and 3, an example of a configuration and a manufacturing method of a thin film magnetic head to which a manufacturing method of a magnetoresistive effect element according to an embodiment of the present invention is applied will be described. 2 is a cross-sectional view showing a cross section perpendicular to the air bearing surface and the substrate of the thin film magnetic head, and FIG. 3 is a cross sectional view showing a cross section parallel to the air bearing surface of the magnetic pole portion of the thin film magnetic head.

本例の薄膜磁気ヘッドの製造方法では、まず、アルティック(Al23・TiC)等のセラミック材料よりなる基板1の上に、スパッタ法等によって、アルミナ(Al23)等の絶縁材料よりなる絶縁層2を、例えば0.1〜5μmの厚みに形成する。次に、絶縁層2の上に、めっき法等によって、NiFe、FeAlSi等の磁性材料よりなる再生ヘッド用の第1のシールド層3を、所定のパターンに形成する。次に、図示しないが、全体に、例えばアルミナよりなる絶縁層を形成する。次に、例えば化学機械研磨(以下、CMPという。)によって、第1のシールド層3が露出するまで絶縁層を研磨して、第1のシールド層3および絶縁層の上面を平坦化する。 In the method of manufacturing the thin film magnetic head of this example, first, insulation such as alumina (Al 2 O 3 ) is formed on the substrate 1 made of a ceramic material such as Altic (Al 2 O 3 · TiC) by sputtering or the like. The insulating layer 2 made of a material is formed to a thickness of, for example, 0.1 to 5 μm. Next, the first shield layer 3 for a reproducing head made of a magnetic material such as NiFe or FeAlSi is formed in a predetermined pattern on the insulating layer 2 by plating or the like. Next, although not shown, an insulating layer made of alumina, for example, is formed on the entire surface. Next, the insulating layer is polished by chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as CMP) until the first shield layer 3 is exposed, and the upper surfaces of the first shield layer 3 and the insulating layer are planarized.

次に、第1のシールド層3の上に、再生用のMR素子5と、このMR素子5の2つの側部に隣接するように配置される2つのバイアス磁界印加層6と、MR素子5およびバイアス磁界印加層6の周囲に配置される絶縁層7とを形成する。絶縁層7は、アルミナ等の絶縁材料によって形成される。   Next, on the first shield layer 3, the reproducing MR element 5, two bias magnetic field application layers 6 disposed adjacent to two sides of the MR element 5, and the MR element 5 And an insulating layer 7 disposed around the bias magnetic field applying layer 6. The insulating layer 7 is formed of an insulating material such as alumina.

次に、MR素子5、バイアス磁界印加層6および絶縁層7の上に、磁性材料よりなる再生ヘッド用の第2のシールド層8を形成する。第2のシールド層8は、例えばめっき法またはスパッタ法によって形成される。次に、第2のシールド層8の上に、スパッタ法等によって、アルミナ等の非磁性材料よりなる分離層18を形成する。次に、この分離層18の上に、例えばめっき法またはスパッタ法によって、磁性材料よりなる、記録ヘッド用の下部磁極層19を形成する。第2のシールド層8および下部磁極層19に用いる磁性材料は、NiFe、CoFe、CoFeNi、FeN等の軟磁性材料である。なお、第2のシールド層8、分離層18および下部磁極層19の代わりに、下部磁極層を兼ねた第2のシールド層を設けてもよい。   Next, a second shield layer 8 for a reproducing head made of a magnetic material is formed on the MR element 5, the bias magnetic field applying layer 6 and the insulating layer 7. The second shield layer 8 is formed by, for example, a plating method or a sputtering method. Next, a separation layer 18 made of a nonmagnetic material such as alumina is formed on the second shield layer 8 by sputtering or the like. Next, a lower magnetic pole layer 19 for a recording head made of a magnetic material is formed on the separation layer 18 by, for example, plating or sputtering. The magnetic material used for the second shield layer 8 and the bottom pole layer 19 is a soft magnetic material such as NiFe, CoFe, CoFeNi, FeN or the like. Instead of the second shield layer 8, the separation layer 18, and the lower magnetic pole layer 19, a second shield layer that also serves as the lower magnetic pole layer may be provided.

次に、下部磁極層19の上に、スパッタ法等によって、アルミナ等の非磁性材料よりなる記録ギャップ層9を、例えば50〜300nmの厚みに形成する。次に、磁路形成のために、後述する薄膜コイルの中心部分において、記録ギャップ層9を部分的にエッチングしてコンタクトホール9aを形成する。   Next, the recording gap layer 9 made of a nonmagnetic material such as alumina is formed on the lower magnetic pole layer 19 to a thickness of, for example, 50 to 300 nm by sputtering or the like. Next, in order to form a magnetic path, the recording gap layer 9 is partially etched at the center portion of a thin film coil to be described later to form a contact hole 9a.

次に、記録ギャップ層9の上に、例えば銅(Cu)よりなる薄膜コイルの第1層部分10を、例えば2〜3μmの厚みに形成する。なお、図2において、符号10aは、第1層部分10のうち、後述する薄膜コイルの第2層部分15に接続される接続部を表している。第1層部分10は、コンタクトホール9aの周囲に巻回される。   Next, a first layer portion 10 of a thin film coil made of, for example, copper (Cu) is formed on the recording gap layer 9 to a thickness of, for example, 2 to 3 μm. In FIG. 2, reference numeral 10 a represents a connection portion of the first layer portion 10 that is connected to a second layer portion 15 of a thin film coil to be described later. The first layer portion 10 is wound around the contact hole 9a.

次に、薄膜コイルの第1層部分10およびその周辺の記録ギャップ層9を覆うように、フォトレジスト等の、加熱時に流動性を有する有機絶縁材料よりなる絶縁層11を所定のパターンに形成する。次に、絶縁層11の表面を平坦にするために所定の温度で熱処理する。この熱処理により、絶縁層11の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となる。   Next, an insulating layer 11 made of an organic insulating material having fluidity when heated, such as a photoresist, is formed in a predetermined pattern so as to cover the first layer portion 10 of the thin film coil and the recording gap layer 9 around the first layer portion 10. . Next, heat treatment is performed at a predetermined temperature in order to flatten the surface of the insulating layer 11. By this heat treatment, the edge portions of the outer periphery and inner periphery of the insulating layer 11 become rounded slope shapes.

次に、絶縁層11のうちの後述するエアベアリング面20側の斜面部分からエアベアリング面20側にかけての領域において、記録ギャップ層9および絶縁層11の上に、記録ヘッド用の磁性材料によって、上部磁極層12のトラック幅規定層12aを形成する。上部磁極層12は、このトラック幅規定層12aと、後述する連結部分層12bおよびヨーク部分層12cとで構成される。   Next, in a region from the slope portion on the air bearing surface 20 side, which will be described later, of the insulating layer 11 to the air bearing surface 20 side, on the recording gap layer 9 and the insulating layer 11, a magnetic material for a recording head is used. The track width defining layer 12a of the upper magnetic pole layer 12 is formed. The top pole layer 12 is composed of the track width defining layer 12a, and a coupling portion layer 12b and a yoke portion layer 12c described later.

トラック幅規定層12aは、記録ギャップ層9の上に形成され、上部磁極層12の磁極部分となる先端部と、絶縁層11のエアベアリング面20側の斜面部分の上に形成され、ヨーク部分層12cに接続される接続部とを有している。先端部の幅は記録トラック幅と等しくなっている。接続部の幅は、先端部の幅よりも大きくなっている。   The track width defining layer 12a is formed on the recording gap layer 9 and is formed on the tip portion which becomes the magnetic pole portion of the upper magnetic pole layer 12 and the slope portion on the air bearing surface 20 side of the insulating layer 11, and the yoke portion. And a connection portion connected to the layer 12c. The width of the tip is equal to the recording track width. The width of the connection part is larger than the width of the tip part.

トラック幅規定層12aを形成する際には、同時に、コンタクトホール9aの上に磁性材料よりなる連結部分層12bを形成すると共に、接続部10aの上に磁性材料よりなる接続層13を形成する。連結部分層12bは、上部磁極層12のうち、下部磁極層19に磁気的に連結される部分を構成する。   When the track width defining layer 12a is formed, at the same time, the connection portion layer 12b made of a magnetic material is formed on the contact hole 9a, and the connection layer 13 made of a magnetic material is formed on the connection portion 10a. The coupling portion layer 12 b constitutes a portion of the upper magnetic pole layer 12 that is magnetically coupled to the lower magnetic pole layer 19.

次に、磁極トリミングを行う。すなわち、トラック幅規定層12aの周辺領域において、トラック幅規定層12aをマスクとして、記録ギャップ層9および下部磁極層19の磁極部分における記録ギャップ層9側の少なくとも一部をエッチングする。これにより、図3に示したように、上部磁極層12の磁極部分、記録ギャップ層9および下部磁極層19の磁極部分の少なくとも一部の各幅が揃えられたトリム(Trim)構造が形成される。このトリム構造によれば、記録ギャップ層9の近傍における磁束の広がりによる実効的なトラック幅の増加を防止することができる。   Next, magnetic pole trimming is performed. In other words, in the peripheral region of the track width defining layer 12a, at least a part of the magnetic gap portions of the recording gap layer 9 and the lower magnetic pole layer 19 on the recording gap layer 9 side is etched using the track width defining layer 12a as a mask. As a result, as shown in FIG. 3, a trim structure is formed in which the widths of at least a part of the magnetic pole portions of the upper magnetic pole layer 12, the magnetic gap portions of the recording gap layer 9 and the lower magnetic pole layer 19 are aligned. The According to this trim structure, an increase in effective track width due to the spread of magnetic flux in the vicinity of the recording gap layer 9 can be prevented.

次に、全体に、アルミナ等の無機絶縁材料よりなる絶縁層14を、例えば3〜4μmの厚みに形成する。次に、この絶縁層14を、例えばCMPによって、トラック幅規定層12a、連結部分層12bおよび接続層13の表面に至るまで研磨して平坦化する。   Next, an insulating layer 14 made of an inorganic insulating material such as alumina is formed to a thickness of 3 to 4 μm, for example. Next, the insulating layer 14 is polished and planarized by CMP, for example, to reach the surfaces of the track width defining layer 12a, the coupling portion layer 12b, and the connection layer 13.

次に、平坦化された絶縁層14の上に、例えば銅(Cu)よりなる薄膜コイルの第2層部分15を、例えば2〜3μmの厚みに形成する。なお、図2において、符号15aは、第2層部分15のうち、接続層13を介して薄膜コイルの第1層部分10の接続部10aに接続される接続部を表している。第2層部分15は、連結部分層12bの周囲に巻回される。   Next, a second layer portion 15 of a thin film coil made of, for example, copper (Cu) is formed on the planarized insulating layer 14 to a thickness of, for example, 2 to 3 μm. In FIG. 2, reference numeral 15 a represents a connection portion of the second layer portion 15 that is connected to the connection portion 10 a of the first layer portion 10 of the thin film coil via the connection layer 13. The second layer portion 15 is wound around the connection portion layer 12b.

次に、薄膜コイルの第2層部分15およびその周辺の絶縁層14を覆うように、フォトレジスト等の、加熱時に流動性を有する有機絶縁材料よりなる絶縁層16を所定のパターンに形成する。次に、絶縁層16の表面を平坦にするために所定の温度で熱処理する。この熱処理により、絶縁層16の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となる。   Next, an insulating layer 16 made of an organic insulating material having fluidity when heated, such as a photoresist, is formed in a predetermined pattern so as to cover the second layer portion 15 of the thin film coil and the insulating layer 14 therearound. Next, heat treatment is performed at a predetermined temperature in order to flatten the surface of the insulating layer 16. By this heat treatment, the edge portions of the outer periphery and the inner periphery of the insulating layer 16 have a rounded slope shape.

次に、トラック幅規定層12a、絶縁層14,16および連結部分層12bの上に、パーマロイ等の記録ヘッド用の磁性材料によって、上部磁極層12のヨーク部分を構成するヨーク部分層12cを形成する。ヨーク部分層12cのエアベアリング面20側の端部は、エアベアリング面20から離れた位置に配置されている。また、ヨーク部分層12cは、連結部分層12bを介して下部磁極層19に接続されている。   Next, a yoke portion layer 12c constituting the yoke portion of the top pole layer 12 is formed on the track width defining layer 12a, the insulating layers 14 and 16 and the coupling portion layer 12b with a magnetic material for a recording head such as permalloy. To do. The end of the yoke portion layer 12 c on the air bearing surface 20 side is disposed at a position away from the air bearing surface 20. The yoke portion layer 12c is connected to the lower magnetic pole layer 19 through the coupling portion layer 12b.

次に、全体を覆うように、例えばアルミナよりなるオーバーコート層17を形成する。最後に、上記各層を含むスライダの機械加工を行って、記録ヘッドおよび再生ヘッドを含む薄膜磁気ヘッドのエアベアリング面20を形成して、薄膜磁気ヘッドが完成する。   Next, an overcoat layer 17 made of alumina, for example, is formed so as to cover the entire surface. Finally, the slider including the above layers is machined to form the air bearing surface 20 of the thin film magnetic head including the recording head and the reproducing head, thereby completing the thin film magnetic head.

このようにして製造される薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面としてのエアベアリング面20と再生ヘッドと記録ヘッドとを備えている。再生ヘッドの構成については、後で詳しく説明する。   The thin film magnetic head manufactured in this way includes an air bearing surface 20 as a medium facing surface facing the recording medium, a reproducing head, and a recording head. The configuration of the reproducing head will be described in detail later.

記録ヘッドは、エアベアリング面20側において互いに対向する磁極部分を含むと共に、互いに磁気的に連結された下部磁極層19および上部磁極層12と、この下部磁極層19の磁極部分と上部磁極層12の磁極部分との間に設けられた記録ギャップ層9と、少なくとも一部が下部磁極層19および上部磁極層12の間に、これらに対して絶縁された状態で配設された薄膜コイル10,15とを有している。この薄膜磁気ヘッドでは、図2に示したように、エアベアリング面20から、絶縁層11のエアベアリング面20側の端部までの長さが、スロートハイトTHとなる。なお、スロートハイトとは、エアベアリング面20から、2つの磁極層の間隔が大きくなり始める位置までの長さ(高さ)をいう。   The recording head includes magnetic pole portions facing each other on the air bearing surface 20 side, and the lower magnetic pole layer 19 and the upper magnetic pole layer 12 that are magnetically coupled to each other, and the magnetic pole portion of the lower magnetic pole layer 19 and the upper magnetic pole layer 12. A recording gap layer 9 provided between the magnetic pole portion and the thin film coil 10 disposed at least partially between the lower magnetic pole layer 19 and the upper magnetic pole layer 12 in an insulated state. 15. In this thin film magnetic head, as shown in FIG. 2, the length from the air bearing surface 20 to the end of the insulating layer 11 on the air bearing surface 20 side is the throat height TH. The throat height refers to the length (height) from the air bearing surface 20 to a position where the distance between the two magnetic pole layers starts to increase.

以下、図2および図3に示した薄膜磁気ヘッドを含むスライダ、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置について説明する。まず、図4を参照して、スライダ210について説明する。磁気ディスク装置において、スライダ210は、回転駆動される円盤状の記録媒体である磁気ディスクに対向するように配置される。このスライダ210は、主に図2における基板1およびオーバーコート層17からなる基体211を備えている。基体211は、ほぼ六面体形状をなしている。基体211の六面のうちの一面は、磁気ディスクに対向するようになっている。この一面には、エアベアリング面20が形成されている。磁気ディスクが図4におけるz方向に回転すると、磁気ディスクとスライダ210との間を通過する空気流によって、スライダ210に、図4におけるy方向の下方に揚力が生じる。スライダ210は、この揚力によって磁気ディスクの表面から浮上するようになっている。なお、図4におけるx方向は、磁気ディスクのトラック横断方向である。スライダ210の空気流出側の端部(図4における左下の端部)の近傍には、図2および図3に示した構成の薄膜磁気ヘッド100が形成されている。   The slider, head gimbal assembly, head arm assembly, and magnetic disk apparatus including the thin film magnetic head shown in FIGS. 2 and 3 will be described below. First, the slider 210 will be described with reference to FIG. In the magnetic disk device, the slider 210 is disposed so as to face a magnetic disk that is a disk-shaped recording medium that is rotationally driven. The slider 210 includes a substrate 211 mainly composed of the substrate 1 and the overcoat layer 17 in FIG. The base body 211 has a substantially hexahedral shape. One of the six surfaces of the substrate 211 faces the magnetic disk. An air bearing surface 20 is formed on this one surface. When the magnetic disk rotates in the z direction in FIG. 4, an air flow passing between the magnetic disk and the slider 210 causes a lift in the slider 210 in the lower direction in the y direction in FIG. 4. The slider 210 floats from the surface of the magnetic disk by this lifting force. The x direction in FIG. 4 is the track crossing direction of the magnetic disk. Near the end of the slider 210 on the air outflow side (lower left end in FIG. 4), the thin film magnetic head 100 having the configuration shown in FIGS. 2 and 3 is formed.

次に、図5を参照して、ヘッドジンバルアセンブリ220について説明する。ヘッドジンバルアセンブリ220は、スライダ210と、このスライダ210を弾性的に支持するサスペンション221とを備えている。サスペンション221は、例えばステンレス鋼によって形成された板ばね状のロードビーム222、このロードビーム222の一端部に設けられると共にスライダ210が接合され、スライダ210に適度な自由度を与えるフレクシャ223と、ロードビーム222の他端部に設けられたベースプレート224とを有している。ベースプレート224は、スライダ210を磁気ディスク262のトラック横断方向xに移動させるためのアクチュエータのアーム230に取り付けられるようになっている。アクチュエータは、アーム230と、このアーム230を駆動するボイスコイルモータとを有している。フレクシャ223において、スライダ210が取り付けられる部分には、スライダ210の姿勢を一定に保つためのジンバル部が設けられている。   Next, the head gimbal assembly 220 will be described with reference to FIG. The head gimbal assembly 220 includes a slider 210 and a suspension 221 that elastically supports the slider 210. The suspension 221 is, for example, a leaf spring-shaped load beam 222 formed of stainless steel, a flexure 223 that is provided at one end of the load beam 222 and is joined to the slider 210 to give the slider 210 an appropriate degree of freedom. And a base plate 224 provided at the other end of the beam 222. The base plate 224 is attached to an arm 230 of an actuator for moving the slider 210 in the track crossing direction x of the magnetic disk 262. The actuator has an arm 230 and a voice coil motor that drives the arm 230. In the flexure 223, a part to which the slider 210 is attached is provided with a gimbal part for keeping the posture of the slider 210 constant.

ヘッドジンバルアセンブリ220は、アクチュエータのアーム230に取り付けられる。1つのアーム230にヘッドジンバルアセンブリ220を取り付けたものはヘッドアームアセンブリと呼ばれる。また、複数のアームを有するキャリッジの各アームにヘッドジンバルアセンブリ220を取り付けたものはヘッドスタックアセンブリと呼ばれる。   The head gimbal assembly 220 is attached to the arm 230 of the actuator. A structure in which the head gimbal assembly 220 is attached to one arm 230 is called a head arm assembly. Further, a head gimbal assembly 220 attached to each arm of a carriage having a plurality of arms is called a head stack assembly.

図5は、ヘッドアームアセンブリを示している。このヘッドアームアセンブリでは、アーム230の一端部にヘッドジンバルアセンブリ220が取り付けられている。アーム230の他端部には、ボイスコイルモータの一部となるコイル231が取り付けられている。アーム230の中間部には、アーム230を回動自在に支持するための軸234に取り付けられる軸受け部233が設けられている。   FIG. 5 shows the head arm assembly. In this head arm assembly, a head gimbal assembly 220 is attached to one end of the arm 230. A coil 231 that is a part of the voice coil motor is attached to the other end of the arm 230. A bearing portion 233 attached to a shaft 234 for rotatably supporting the arm 230 is provided at an intermediate portion of the arm 230.

次に、図6および図7を参照して、ヘッドスタックアセンブリの一例と磁気ディスク装置について説明する。図6は磁気ディスク装置の要部を示す説明図、図7は磁気ディスク装置の平面図である。ヘッドスタックアセンブリ250は、複数のアーム252を有するキャリッジ251を有している。複数のアーム252には、複数のヘッドジンバルアセンブリ220が、互いに間隔を開けて垂直方向に並ぶように取り付けられている。キャリッジ251においてアーム252とは反対側には、ボイスコイルモータの一部となるコイル253が取り付けられている。ヘッドスタックアセンブリ250は、磁気ディスク装置に組み込まれる。磁気ディスク装置は、スピンドルモータ261に取り付けられた複数枚の磁気ディスク262を有している。各磁気ディスク262毎に、磁気ディスク262を挟んで対向するように2つのスライダ210が配置される。また、ボイスコイルモータは、ヘッドスタックアセンブリ250のコイル253を挟んで対向する位置に配置された永久磁石263を有している。スライダ210を除くヘッドスタックアセンブリ250およびアクチュエータは、スライダ210を支持すると共に磁気ディスク262に対して位置決めする。   Next, an example of a head stack assembly and a magnetic disk device will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is an explanatory view showing a main part of the magnetic disk device, and FIG. 7 is a plan view of the magnetic disk device. The head stack assembly 250 has a carriage 251 having a plurality of arms 252. A plurality of head gimbal assemblies 220 are attached to the plurality of arms 252 so as to be arranged in the vertical direction at intervals. A coil 253 that is a part of the voice coil motor is attached to the carriage 251 on the side opposite to the arm 252. The head stack assembly 250 is incorporated in a magnetic disk device. The magnetic disk device has a plurality of magnetic disks 262 attached to a spindle motor 261. For each magnetic disk 262, two sliders 210 are arranged so as to face each other with the magnetic disk 262 interposed therebetween. Further, the voice coil motor has permanent magnets 263 arranged at positions facing each other with the coil 253 of the head stack assembly 250 interposed therebetween. The head stack assembly 250 and the actuator excluding the slider 210 support the slider 210 and position it relative to the magnetic disk 262.

この磁気ディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ210を磁気ディスク262のトラック横断方向に移動させて、スライダ210を磁気ディスク262に対して位置決めする。スライダ210に含まれる薄膜磁気ヘッド100は、記録ヘッドによって、磁気ディスク262に情報を記録し、再生ヘッドによって、磁気ディスク262に記録されている情報を再生する。   In this magnetic disk apparatus, the slider 210 is moved with respect to the magnetic disk 262 by the actuator so that the slider 210 is positioned with respect to the magnetic disk 262. The thin film magnetic head 100 included in the slider 210 records information on the magnetic disk 262 by a recording head, and reproduces information recorded on the magnetic disk 262 by a reproducing head.

次に、図1を参照して、本実施の形態における再生ヘッドの構成について詳しく説明する。図1は再生ヘッドのエアベアリング面に平行な断面を示す断面図である。図1に示したように、再生ヘッドは、所定の間隔を開けて配置された第1のシールド層3および第2のシールド層8と、第1のシールド層3と第2のシールド層8との間に配置されたMR素子5とを備えている。MR素子5および第2のシールド層8は第1のシールド層3に積層されている。   Next, the configuration of the reproducing head in the present embodiment will be described in detail with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a cross section parallel to the air bearing surface of the read head. As shown in FIG. 1, the reproducing head includes a first shield layer 3 and a second shield layer 8 arranged at a predetermined interval, a first shield layer 3 and a second shield layer 8. MR element 5 disposed between the two. The MR element 5 and the second shield layer 8 are stacked on the first shield layer 3.

再生ヘッドは、更に、MR素子5の2つの側部に隣接するように配置され、MR素子5に対してバイアス磁界を印加する2つのバイアス磁界印加層6と、MR素子5およびバイアス磁界印加層6の周囲に配置された絶縁層7とを備えている。バイアス磁界印加層6は、硬磁性層(ハードマグネット)や、強磁性層と反強磁性層との積層体等を用いて構成される。絶縁層7は、絶縁膜7a,7bを有している。絶縁膜7aは、第1のシールド層3およびMR素子5と、バイアス磁界印加層6との間に介在して、これらの間を絶縁する。絶縁膜7bは、バイアス磁界印加層6と第2のシールド層8との間に介在して、これらの間を絶縁する。   The reproducing head is further disposed adjacent to two sides of the MR element 5, two bias magnetic field application layers 6 for applying a bias magnetic field to the MR element 5, and the MR element 5 and the bias magnetic field application layer. 6 and an insulating layer 7 disposed around 6. The bias magnetic field application layer 6 is configured using a hard magnetic layer (hard magnet), a laminated body of a ferromagnetic layer and an antiferromagnetic layer, or the like. The insulating layer 7 has insulating films 7a and 7b. The insulating film 7a is interposed between the first shield layer 3 and the MR element 5 and the bias magnetic field applying layer 6 and insulates them. The insulating film 7b is interposed between the bias magnetic field applying layer 6 and the second shield layer 8 to insulate them.

MR素子5は、トンネル磁気抵抗効果を用いるTMR素子である。MR素子5は、外部磁界、すなわち記録媒体からの信号磁界に応じて抵抗値が変化する。第1および第2のシールド層3,8は、MR素子5に磁気的信号検出用の電流であるセンス電流を流すために用いられる。センス電流は、MR素子5を構成する各膜の面に対して垂直な方向に流れる。MR素子5の抵抗値はセンス電流より求めることができる。このようにして、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生することができる。   The MR element 5 is a TMR element using a tunnel magnetoresistance effect. The resistance value of the MR element 5 changes according to an external magnetic field, that is, a signal magnetic field from a recording medium. The first and second shield layers 3 and 8 are used to flow a sense current, which is a magnetic signal detection current, to the MR element 5. The sense current flows in a direction perpendicular to the surface of each film constituting the MR element 5. The resistance value of the MR element 5 can be obtained from the sense current. In this way, the information recorded on the recording medium can be reproduced by the reproducing head.

MR素子5は、互いに反対側を向く2つの面を有するトンネルバリア層23と、トンネルバリア層23における一方の面に隣接するように配置され、外部磁界に応じて磁化の方向が変化する自由層24と、トンネルバリア層23の他方の面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された磁化固定層22とを備えている。本実施の形態では、磁化固定層22と自由層24のうち、磁化固定層22の方が第1のシールド層3に近い位置に配置されている。磁化固定層22は、反強磁性層31と、この反強磁性層31の上に配置され、トンネルバリア層23に接する強磁性層32とを含んでいる。MR素子5は、更に、第1のシールド層3と反強磁性層31との間に配置された下地層21と、自由層24と第2のシールド層8との間に配置された保護層25とを備えている。このMR素子5では、第1のシールド層3の上に、下地層21、反強磁性層31、強磁性層32、トンネルバリア層23、自由層24および保護層25が順に積層されている。   The MR element 5 includes a tunnel barrier layer 23 having two surfaces facing opposite to each other, and a free layer that is disposed adjacent to one surface of the tunnel barrier layer 23 and whose magnetization direction changes according to an external magnetic field. 24, and a magnetization fixed layer 22 which is disposed adjacent to the other surface of the tunnel barrier layer 23 and whose magnetization direction is fixed. In the present embodiment, of the magnetization fixed layer 22 and the free layer 24, the magnetization fixed layer 22 is disposed at a position closer to the first shield layer 3. The magnetization fixed layer 22 includes an antiferromagnetic layer 31 and a ferromagnetic layer 32 disposed on the antiferromagnetic layer 31 and in contact with the tunnel barrier layer 23. The MR element 5 further includes an underlayer 21 disposed between the first shield layer 3 and the antiferromagnetic layer 31, and a protective layer disposed between the free layer 24 and the second shield layer 8. 25. In the MR element 5, an underlayer 21, an antiferromagnetic layer 31, a ferromagnetic layer 32, a tunnel barrier layer 23, a free layer 24, and a protective layer 25 are sequentially stacked on the first shield layer 3.

反強磁性層31は、強磁性層32との交換結合により、強磁性層32における磁化の方向を固定する層である。下地層21は、その上に形成される各層の結晶性や配向性を向上させ、特に、反強磁性層31と強磁性層32との交換結合を良好にするために設けられる。保護層25は、その下の各層を保護するための層である。   The antiferromagnetic layer 31 is a layer that fixes the magnetization direction in the ferromagnetic layer 32 by exchange coupling with the ferromagnetic layer 32. The underlayer 21 is provided in order to improve the crystallinity and orientation of each layer formed thereon, and in particular to improve exchange coupling between the antiferromagnetic layer 31 and the ferromagnetic layer 32. The protective layer 25 is a layer for protecting each layer below it.

下地層21の厚さは、例えば2〜6nmである。下地層21としては、例えば、Ta層と、NiCr層、NiFe層あるいはNiFeCr層との積層体が用いられる。   The thickness of the foundation layer 21 is 2 to 6 nm, for example. As the underlayer 21, for example, a stacked body of a Ta layer and a NiCr layer, a NiFe layer, or a NiFeCr layer is used.

反強磁性層31の厚さは、例えば5〜30nmである。反強磁性層31は、例えば、Pt、Ru、Rh、Pd、Ni、Cu、Ir、CrおよびFeからなる群のうちの少なくとも1種MIIと、Mnとを含む反強磁性材料により構成されている。このうちMnの含有量は35原子%以上95原子%以下、その他の元素MIIの含有量は5原子%以上65原子%以下であることが好ましい。この反強磁性材料には、熱処理しなくても反強磁性を示し、強磁性材料との間に交換結合磁界を誘起する非熱処理系反強磁性材料と、熱処理により反強磁性を示すようになる熱処理系反強磁性材料とがある。この反強磁性層31は、そのどちらにより構成されていてもよい。 The thickness of the antiferromagnetic layer 31 is, for example, 5 to 30 nm. The antiferromagnetic layer 31 is, for example, Pt, consists Ru, Rh, Pd, Ni, Cu, Ir, and at least one M II selected from the group consisting of Cr and Fe, the antiferromagnetic material containing Mn ing. Among these, the content of Mn is preferably 35 atomic% or more and 95 atomic% or less, and the content of the other element M II is preferably 5 atomic% or more and 65 atomic% or less. This antiferromagnetic material exhibits antiferromagnetism without heat treatment, and exhibits non-heat treatment antiferromagnetic material that induces an exchange coupling magnetic field with the ferromagnetic material, and exhibits antiferromagnetism by heat treatment. There is a heat treatment type antiferromagnetic material. The antiferromagnetic layer 31 may be composed of either of them.

なお、非熱処理系反強磁性材料にはγ相を有するMn合金等があり、具体的には、RuRhMn、FeMnあるいはIrMn等がある。熱処理系反強磁性材料には規則結晶構造を有するMn合金等があり、具体的には、PtMn、NiMnおよびPtRhMn等がある。   The non-heat-treatment type antiferromagnetic material includes a Mn alloy having a γ phase, and specifically, RuRhMn, FeMn, IrMn, and the like. The heat-treated antiferromagnetic material includes a Mn alloy having a regular crystal structure, and specifically includes PtMn, NiMn, PtRhMn, and the like.

強磁性層32では、反強磁性層31との界面における交換結合により、磁化の向きが固定されている。強磁性層32は、例えば、反強磁性層31側から順に、第1の強磁性層、結合層および第2の強磁性層を、この順に積層した構造を有している。第1の強磁性層および第2の強磁性層は、例えば、CoおよびFeからなる群のうちの少なくともCoを含む強磁性材料により構成されている。特に、この強磁性材料の(111)面は積層方向に配向していることが好ましい。第1および第2の強磁性層を合わせた厚さは、例えば1.5〜5nmである。第1および第2の強磁性層は、反強磁性結合し、磁化の方向が互いに逆方向に固定されている。   In the ferromagnetic layer 32, the magnetization direction is fixed by exchange coupling at the interface with the antiferromagnetic layer 31. The ferromagnetic layer 32 has a structure in which, for example, a first ferromagnetic layer, a coupling layer, and a second ferromagnetic layer are stacked in this order from the antiferromagnetic layer 31 side. The first ferromagnetic layer and the second ferromagnetic layer are made of, for example, a ferromagnetic material containing at least Co in the group consisting of Co and Fe. In particular, the (111) plane of this ferromagnetic material is preferably oriented in the stacking direction. The total thickness of the first and second ferromagnetic layers is, for example, 1.5 to 5 nm. The first and second ferromagnetic layers are antiferromagnetically coupled and the magnetization directions are fixed in opposite directions.

強磁性層32における結合層の厚さは、例えば0.2〜1.2nmである。結合層は、例えば、Ru、Rh、Ir、Re、Cr、ZrおよびCuからなる群のうち少なくとも1種を含む非磁性材料により構成されている。この結合層は、第1および第2の強磁性層の間に反強磁性交換結合を生じさせ、第1の強磁性層の磁化と第2の強磁性層の磁化とを互いに逆方向に固定するためのものである。なお、第1の強磁性層の磁化と第2の強磁性層の磁化が互いに逆方向というのは、これら2つの磁化の方向が互いに180°異なる場合のみならず、2つの磁化の方向が180°±20°異なる場合を含む。   The thickness of the coupling layer in the ferromagnetic layer 32 is, for example, 0.2 to 1.2 nm. The coupling layer is made of, for example, a nonmagnetic material including at least one selected from the group consisting of Ru, Rh, Ir, Re, Cr, Zr, and Cu. The coupling layer generates antiferromagnetic exchange coupling between the first and second ferromagnetic layers, and fixes the magnetization of the first ferromagnetic layer and the magnetization of the second ferromagnetic layer in opposite directions. Is to do. The magnetization of the first ferromagnetic layer and the magnetization of the second ferromagnetic layer are opposite to each other, not only when the directions of these two magnetizations differ from each other by 180 °, but also when the directions of the two magnetizations are 180. Including the case where the angle differs ± 20 °.

トンネルバリア層23は、トンネル効果によりスピンを保存した状態で電子が通過できる非磁性絶縁層である。トンネルバリア層23の厚さは、例えば0.5〜2nmである。トンネルバリア層23の材料としては、例えばAl、Gd、Mg、Ta、Mo、Ti、W、HfまたはZrの酸化物または窒化物が用いられる。   The tunnel barrier layer 23 is a nonmagnetic insulating layer through which electrons can pass in a state where spin is preserved by the tunnel effect. The thickness of the tunnel barrier layer 23 is, for example, 0.5 to 2 nm. As a material of the tunnel barrier layer 23, for example, an oxide or nitride of Al, Gd, Mg, Ta, Mo, Ti, W, Hf, or Zr is used.

自由層24の厚さは、例えば1.0〜8.0nmである。自由層24は、単層で構成されていてもよいし、2つ以上の層によって構成されていてもよい。ここでは、自由層24が2つの軟磁性層で構成される場合の例を挙げる。2つの軟磁性層のうち、トンネルバリア層23側の層を第1の軟磁性層と呼び、保護層25側の層を第2の軟磁性層と呼ぶ。   The thickness of the free layer 24 is, for example, 1.0 to 8.0 nm. The free layer 24 may be composed of a single layer or may be composed of two or more layers. Here, an example in which the free layer 24 is composed of two soft magnetic layers will be described. Of the two soft magnetic layers, the layer on the tunnel barrier layer 23 side is called a first soft magnetic layer, and the layer on the protective layer 25 side is called a second soft magnetic layer.

第1の軟磁性層の厚さは、例えば0.5〜3nmである。第1の軟磁性層は、例えば、Ni、CoおよびFeからなる群のうちの少なくとも1つを含む磁性材料により構成されている。   The thickness of the first soft magnetic layer is, for example, 0.5 to 3 nm. The first soft magnetic layer is made of, for example, a magnetic material including at least one of the group consisting of Ni, Co, and Fe.

第2の軟磁性層の厚さは、例えば0.5〜8nmである。第2の軟磁性層は、例えば、Ni、Co、Fe、Ta、Cr、Rh、MoおよびNbからなる群のうち少なくともNiを含む磁性材料により構成されている。   The thickness of the second soft magnetic layer is, for example, 0.5 to 8 nm. The second soft magnetic layer is made of, for example, a magnetic material containing at least Ni from the group consisting of Ni, Co, Fe, Ta, Cr, Rh, Mo, and Nb.

保護層25の厚さは、例えば0.5〜10nmである。保護層25の材料としては、例えばTaが用いられる。また、保護層25は、Ta層、Ru層等の組み合わせの2積層構造や、Ta層、Ru層、Ta層の組み合わせや、Ru層、Ta層、Ru層の組み合わせ等の3積層構造としてもよい。   The thickness of the protective layer 25 is, for example, 0.5 to 10 nm. As a material of the protective layer 25, for example, Ta is used. Further, the protective layer 25 may have a two-layer structure of a combination of Ta layer, Ru layer, etc., a three-layer structure of a combination of Ta layer, Ru layer, Ta layer, a combination of Ru layer, Ta layer, Ru layer, etc. Good.

次に、図1に示した再生ヘッドの製造方法について説明する。この再生ヘッドの製造方法では、まず、絶縁層2の上に、めっき法等によって、所定のパターンの第1のシールド層3を形成する。次に、第1のシールド層3の上に、例えばスパッタ法によって、MR素子5を構成する各層となる膜を順に形成する。次に、これらの膜をエッチングによってパターニングして、MR素子5を形成する。次に、例えばスパッタ法によって、絶縁膜7a、バイアス磁界印加層6、絶縁膜7bを順に形成する。次に、MR素子5および絶縁膜7bの上に、例えばめっき法またはスパッタ法によって、第2のシールド層8を形成する。   Next, a method for manufacturing the reproducing head shown in FIG. 1 will be described. In this reproducing head manufacturing method, first, the first shield layer 3 having a predetermined pattern is formed on the insulating layer 2 by plating or the like. Next, a film to be a layer constituting the MR element 5 is sequentially formed on the first shield layer 3 by, eg, sputtering. Next, these films are patterned by etching to form the MR element 5. Next, the insulating film 7a, the bias magnetic field applying layer 6, and the insulating film 7b are sequentially formed by, for example, sputtering. Next, the second shield layer 8 is formed on the MR element 5 and the insulating film 7b by, for example, plating or sputtering.

次に、本実施の形態に係るMR素子5および薄膜磁気ヘッドの作用について説明する。薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって記録媒体に情報を記録し、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生する。   Next, operations of the MR element 5 and the thin film magnetic head according to the present embodiment will be described. The thin film magnetic head records information on a recording medium with a recording head, and reproduces information recorded on the recording medium with a reproducing head.

再生ヘッドにおいて、バイアス磁界印加層6によるバイアス磁界の方向は、エアベアリング面20に垂直な方向と直交している。MR素子5において、信号磁界がない状態では、自由層24の磁化の方向は、バイアス磁界の方向に揃えられている。一方、強磁性層32の磁化の方向は、エアベアリング面20に垂直な方向に固定されている。   In the reproducing head, the direction of the bias magnetic field by the bias magnetic field application layer 6 is orthogonal to the direction perpendicular to the air bearing surface 20. In the MR element 5, when there is no signal magnetic field, the magnetization direction of the free layer 24 is aligned with the direction of the bias magnetic field. On the other hand, the magnetization direction of the ferromagnetic layer 32 is fixed in a direction perpendicular to the air bearing surface 20.

MR素子5では、記録媒体からの信号磁界に応じて自由層24の磁化の方向が変化し、これにより、自由層24の磁化の方向と強磁性層32の磁化の方向との間の相対角度が変化し、その結果、MR素子5の抵抗値が変化する。MR素子5の抵抗値は、第1および第2のシールド層3,8によってMR素子5にセンス電流を流したときのシールド層3,8間の電位差より求めることができる。このようにして、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生することができる。   In the MR element 5, the magnetization direction of the free layer 24 changes in accordance with the signal magnetic field from the recording medium, whereby the relative angle between the magnetization direction of the free layer 24 and the magnetization direction of the ferromagnetic layer 32. As a result, the resistance value of the MR element 5 changes. The resistance value of the MR element 5 can be obtained from the potential difference between the shield layers 3 and 8 when a sense current is passed through the MR element 5 by the first and second shield layers 3 and 8. In this way, the information recorded on the recording medium can be reproduced by the reproducing head.

次に、本実施の形態に係るMR素子5の製造方法について説明する。このMR素子5の製造方法は、下地層21まで形成された基板1に対して、磁化固定層22を形成する工程と、磁化固定層22の上にトンネルバリア層23を形成する工程と、トンネルバリア層23の上に自由層24を形成する工程と、自由層24の上に保護層25を形成する工程とを備えている。磁化固定層22を形成する工程は、下地層21の上に反強磁性層31を形成する工程と、反強磁性層31の上に強磁性層32を形成する工程とを含んでいる。トンネルバリア層23を形成する工程は、磁化固定層22の上に非磁性金属材料よりなる層を形成する工程と、この非磁性金属材料よりなる層を酸化させてトンネルバリア層23とする工程とを含んでいてもよい。あるいは、トンネルバリア層23を形成する工程は、トンネルバリア層23として、非磁性金属材料の酸化物よりなる層をスパッタ法等によって形成してもよい。   Next, a method for manufacturing the MR element 5 according to the present embodiment will be described. The manufacturing method of the MR element 5 includes a step of forming a magnetization fixed layer 22 on the substrate 1 formed up to the base layer 21, a step of forming a tunnel barrier layer 23 on the magnetization fixed layer 22, and a tunnel A step of forming a free layer 24 on the barrier layer 23 and a step of forming a protective layer 25 on the free layer 24 are provided. The step of forming the magnetization fixed layer 22 includes a step of forming the antiferromagnetic layer 31 on the underlayer 21 and a step of forming the ferromagnetic layer 32 on the antiferromagnetic layer 31. The step of forming the tunnel barrier layer 23 includes a step of forming a layer made of a nonmagnetic metal material on the fixed magnetization layer 22, and a step of oxidizing the layer made of the nonmagnetic metal material to form the tunnel barrier layer 23. May be included. Alternatively, in the step of forming the tunnel barrier layer 23, a layer made of an oxide of a nonmagnetic metal material may be formed as the tunnel barrier layer 23 by a sputtering method or the like.

本実施の形態では、磁化固定層22を形成する工程は、基板1の温度を0℃以上とした状態で磁化固定層22を形成し、自由層24を形成する工程は、基板1の温度が0℃以下であって、且つ磁化固定層22を形成する工程における基板1の温度よりも30℃以上低い温度となるように基板1が冷却された状態で自由層24を形成する。以下の説明では、「基板1の温度を0℃以上とした状態」を、「基板1が冷却されていない状態」と言い、「基板1の温度が0℃以下であって、且つ磁化固定層22を形成する工程における基板1の温度よりも30℃以上低い温度となるように基板1が冷却された状態」を「基板1が冷却された状態」と言う。自由層24を形成する工程において、基板は、例えば−73℃以下の温度になるように冷却された状態とされる。   In the present embodiment, the step of forming the magnetization fixed layer 22 forms the magnetization fixed layer 22 in a state where the temperature of the substrate 1 is set to 0 ° C. or higher, and the step of forming the free layer 24 involves the temperature of the substrate 1 being The free layer 24 is formed in a state in which the substrate 1 is cooled to be 0 ° C. or lower and 30 ° C. or lower than the temperature of the substrate 1 in the step of forming the magnetization fixed layer 22. In the following description, “the state where the temperature of the substrate 1 is 0 ° C. or higher” is referred to as “the state where the substrate 1 is not cooled”, and “the temperature of the substrate 1 is 0 ° C. or lower and the magnetization fixed layer is “The state in which the substrate 1 is cooled so as to be 30 ° C. or lower than the temperature of the substrate 1 in the step of forming the substrate 22” is referred to as “the state in which the substrate 1 is cooled”. In the step of forming the free layer 24, the substrate is cooled to a temperature of −73 ° C. or lower, for example.

また、本実施の形態において、トンネルバリア層23を形成する工程のうち、少なくともその開始時点では、基板1が冷却された状態(基板1の温度が0℃以下であって、且つ磁化固定層22を形成する工程における基板1の温度よりも30℃以上低い温度となるように基板1が冷却された状態)になっていてもよい。この場合、トンネルバリア層23を形成する工程のうち、少なくともその開始時点では、基板1は、例えば−73℃以下の温度になるように冷却された状態とされる。また、トンネルバリア層23を形成する工程が、磁化固定層22の上に非磁性金属材料よりなる層を形成する工程と、この非磁性金属材料よりなる層を酸化させてトンネルバリア層23とする工程とを含む場合には、少なくとも、非磁性金属材料よりなる層を形成する工程では、基板1が冷却された状態になっていてもよい。   In the present embodiment, at least at the start of the step of forming the tunnel barrier layer 23, the substrate 1 is in a cooled state (the temperature of the substrate 1 is 0 ° C. or lower, and the magnetization fixed layer 22). The substrate 1 may be cooled so that the temperature is 30 ° C. or more lower than the temperature of the substrate 1 in the step of forming the substrate. In this case, at least at the start of the step of forming the tunnel barrier layer 23, the substrate 1 is cooled to a temperature of −73 ° C. or lower, for example. Further, the step of forming the tunnel barrier layer 23 includes the step of forming a layer made of a nonmagnetic metal material on the magnetization fixed layer 22, and the layer made of the nonmagnetic metal material is oxidized to form the tunnel barrier layer 23. In the case of including the process, at least in the process of forming the layer made of the nonmagnetic metal material, the substrate 1 may be in a cooled state.

上記の「0℃」と「30℃以上低い温度」の規定は、以下のような意味を持つ。スパッタ装置等の薄膜形成装置では、基板の昇温を避けるために、水冷機構を備えたものがある。磁化固定層22を形成する工程において、水冷機構によって基板1を冷却した場合には、基板1の温度は0℃以上となる。従って、磁化固定層22を形成する工程において、水冷機構によって基板1を冷却した状態というのは、「基板1の温度を0℃以上とした状態」、すなわち「基板1が冷却されていない状態」に該当する。   The above-mentioned regulations of “0 ° C.” and “temperature lower by 30 ° C.” have the following meanings. Some thin film forming apparatuses such as a sputtering apparatus are provided with a water cooling mechanism in order to avoid a temperature rise of the substrate. In the step of forming the magnetization fixed layer 22, when the substrate 1 is cooled by a water cooling mechanism, the temperature of the substrate 1 becomes 0 ° C. or higher. Therefore, in the step of forming the magnetization fixed layer 22, the state in which the substrate 1 is cooled by the water cooling mechanism is “a state where the temperature of the substrate 1 is 0 ° C. or higher”, that is, “a state where the substrate 1 is not cooled”. It corresponds to.

磁化固定層22を形成する工程において、水冷機構によって基板1が0℃近くまで冷却される場合でも、「基板1が冷却された状態」は、磁化固定層22を形成する工程における基板1の温度よりも30℃以上低い温度となるように基板1が冷却された状態とされるので、磁化固定層22を形成する工程における基板の状態とは明確に区別される。   Even when the substrate 1 is cooled to near 0 ° C. by the water cooling mechanism in the step of forming the magnetization fixed layer 22, the “state in which the substrate 1 is cooled” is the temperature of the substrate 1 in the step of forming the magnetization fixed layer 22. Since the substrate 1 is in a cooled state so that the temperature is lower by 30 ° C. or more than that, the state of the substrate in the step of forming the magnetization fixed layer 22 is clearly distinguished.

次に、磁化固定層22を形成する工程において、基板1の温度が25℃近傍の常温の状態で磁化固定層22が形成される場合を考える。この場合には、自由層24を形成する工程やトンネルバリア層23を形成する工程において、磁化固定層22を形成する工程における基板1の温度よりも30℃以上低い温度となるように基板1が冷却された状態にされれば、基板1の温度は0℃以下となり、確実に「基板1が冷却された状態」となる。   Next, let us consider a case where, in the step of forming the magnetization fixed layer 22, the magnetization fixed layer 22 is formed at a room temperature in the vicinity of 25 ° C. of the substrate 1. In this case, in the step of forming the free layer 24 and the step of forming the tunnel barrier layer 23, the substrate 1 is set to a temperature that is 30 ° C. lower than the temperature of the substrate 1 in the step of forming the magnetization fixed layer 22. If it is in a cooled state, the temperature of the substrate 1 is 0 ° C. or lower, and it is surely “the substrate 1 is cooled”.

次に、磁化固定層22を形成する工程において、基板1の温度が30℃以上の状態で磁化固定層22が形成される場合を考える。この場合には、自由層24を形成する工程やトンネルバリア層23を形成する工程において、基板1の温度が0℃以下とされれば、確実に「基板1が冷却された状態」となる。従って、この場合には、「基板1が冷却された状態」は、基板1の温度が0℃の場合も含む。   Next, let us consider a case where, in the step of forming the magnetization fixed layer 22, the magnetization fixed layer 22 is formed in a state where the temperature of the substrate 1 is 30 ° C. or higher. In this case, if the temperature of the substrate 1 is 0 ° C. or lower in the step of forming the free layer 24 and the step of forming the tunnel barrier layer 23, the “substrate 1 is cooled” is surely obtained. Therefore, in this case, “the state where the substrate 1 is cooled” includes the case where the temperature of the substrate 1 is 0 ° C.

なお、「基板1が冷却されていない状態」と「基板1が冷却された状態」との間には、30℃以上の温度差があるので、この2つの状態が、共に基板1の温度が0℃の状態になることはあり得ない。   Note that there is a temperature difference of 30 ° C. or more between “the state where the substrate 1 is not cooled” and “the state where the substrate 1 is cooled”. It cannot be at 0 ° C.

上述のように、本実施の形態では、基板1が冷却されていない状態で磁化固定層22を形成し、基板1が冷却された状態で自由層24を形成する。これにより、後で示す実験結果から分かるように、MR素子5のMR比を大きくし且つ自由層24の保磁力を小さくすることが可能になる。従って、本実施の形態によれば、大きなMR比と大きな磁界感度とを有すると共に、安定した出力信号が得られるMR素子5を実現することができる。   As described above, in the present embodiment, the magnetization fixed layer 22 is formed in a state where the substrate 1 is not cooled, and the free layer 24 is formed in a state where the substrate 1 is cooled. This makes it possible to increase the MR ratio of the MR element 5 and reduce the coercivity of the free layer 24, as can be seen from the experimental results shown later. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to realize the MR element 5 that has a large MR ratio and a large magnetic field sensitivity and that can obtain a stable output signal.

また、本実施の形態において、トンネルバリア層23を形成する工程のうち、少なくともその開始時点では、基板1が冷却された状態となるようにすることにより、トンネルバリア層23の平滑性を向上させることができる。これにより、薄く且つ均質のトンネルバリア層23を形成することが可能になる。なお、トンネルバリア層23の平滑性を向上させる方法には、トンネルバリア層23を形成する工程のうち、少なくともその開始時点では、基板1が冷却された状態となるようにする方法以外の方法もある。例えば、トンネルバリア層23を形成する前に、トンネルバリア層23の下地となる強磁性層32の表面をプラズマ処理することによっても、トンネルバリア層23の平滑性を向上させることが可能である。   In the present embodiment, the smoothness of the tunnel barrier layer 23 is improved by causing the substrate 1 to be in a cooled state at least at the start of the step of forming the tunnel barrier layer 23. be able to. Thereby, a thin and homogeneous tunnel barrier layer 23 can be formed. As a method for improving the smoothness of the tunnel barrier layer 23, methods other than the method for forming the tunnel barrier layer 23 at least at the start of the step other than the method for bringing the substrate 1 into a cooled state may be used. is there. For example, it is also possible to improve the smoothness of the tunnel barrier layer 23 by performing plasma treatment on the surface of the ferromagnetic layer 32 that is the base of the tunnel barrier layer 23 before forming the tunnel barrier layer 23.

以下、本実施の形態に係るMR素子5の製造方法の効果を確認するために行った第1ないし第3の実験の結果について説明する。まず、第1の実験では、以下に示すMR素子5の試料1〜4を作製し、これらのMR比を求めた。試料1〜4は、MR素子5を構成する各層の構成は同じであるが、MR素子5を構成する各層の形成工程のうちのどの工程において基板1が冷却された状態になっているかが異なっているものである。   Hereinafter, the results of the first to third experiments performed to confirm the effect of the method for manufacturing the MR element 5 according to the present embodiment will be described. First, in the first experiment, samples 1 to 4 of the MR element 5 shown below were manufactured and their MR ratios were obtained. Samples 1 to 4 have the same configuration of each layer constituting the MR element 5, but differ in which of the steps of forming each layer constituting the MR element 5 is the substrate 1 being cooled. It is what.

試料1〜4における各層の構成は、以下の通りである。下地層21は、厚さ5nmのTa層と厚さ2nmのNiFe層の積層体である。反強磁性層31は、PtMn(Pt:50原子%、Mn:50原子%)よりなる厚さ15nmのPtMn層である。強磁性層32は、厚さ2nmのCoFe層と厚さ0.8nmのRu層と厚さ3nmのCoFe層の積層体である。なお、強磁性層32中のCoFe層は、CoFe(Co:70原子%、Fe:30原子%)よりなる。トンネルバリア層23は、Al層を酸化処理して形成された厚さ約1nmのAl酸化物層である。自由層24は、厚さ2nmのCoFe層と厚さ3nmのNiFe層の積層体である。なお、自由層24中のCoFe層はCoFe(Co:30原子%、Fe:70原子%)よりなる。保護層25は、厚さ10nmのTa層である。各層は、スパッタ法によって形成した。   The configuration of each layer in Samples 1 to 4 is as follows. The underlayer 21 is a laminate of a Ta layer having a thickness of 5 nm and a NiFe layer having a thickness of 2 nm. The antiferromagnetic layer 31 is a 15 nm thick PtMn layer made of PtMn (Pt: 50 atomic%, Mn: 50 atomic%). The ferromagnetic layer 32 is a laminate of a CoFe layer having a thickness of 2 nm, a Ru layer having a thickness of 0.8 nm, and a CoFe layer having a thickness of 3 nm. The CoFe layer in the ferromagnetic layer 32 is made of CoFe (Co: 70 atomic%, Fe: 30 atomic%). The tunnel barrier layer 23 is an Al oxide layer having a thickness of about 1 nm formed by oxidizing an Al layer. The free layer 24 is a laminate of a CoFe layer having a thickness of 2 nm and a NiFe layer having a thickness of 3 nm. The CoFe layer in the free layer 24 is made of CoFe (Co: 30 atomic%, Fe: 70 atomic%). The protective layer 25 is a Ta layer having a thickness of 10 nm. Each layer was formed by sputtering.

図8は、試料1〜4の作製時において、MR素子5を構成する各層の形成工程のうちのどの工程において基板1が冷却された状態になっているかを示す説明図である。図8において、塗りつぶされたバーは、基板1が冷却された状態になっている期間を示している。図8に示したように、試料1の作製時には、反強磁性層31および強磁性層32からなる磁化固定層22の形成工程と自由層24の形成工程では基板1は冷却されていない状態になっており、トンネルバリア層23の形成工程のうち、少なくともその開始時点では、基板1は冷却された状態になっている。試料2の作製時には、自由層24の形成工程では基板1は冷却されていない状態になっており、磁化固定層22の形成工程と、トンネルバリア層23の形成工程のうちの少なくともその開始時点では、基板1は冷却された状態になっている。試料3の作製時には、磁化固定層22の形成工程、トンネルバリア層23の形成工程のうちの少なくともその開始時点、および自由層24の形成工程において基板1は冷却された状態になっている。試料4の作製時には、磁化固定層22の形成工程では基板1は冷却されていない状態になっており、トンネルバリア層23の形成工程のうちの少なくともその開始時点と、自由層24の形成工程では基板1は冷却された状態になっている。   FIG. 8 is an explanatory diagram showing in which of the steps of forming each layer constituting the MR element 5 when the samples 1 to 4 are manufactured, the substrate 1 is in a cooled state. In FIG. 8, the filled bar indicates a period during which the substrate 1 is in a cooled state. As shown in FIG. 8, when the sample 1 is manufactured, the substrate 1 is not cooled in the formation process of the magnetization fixed layer 22 including the antiferromagnetic layer 31 and the ferromagnetic layer 32 and the formation process of the free layer 24. Thus, the substrate 1 is in a cooled state at least at the start of the tunnel barrier layer 23 formation process. When the sample 2 is manufactured, the substrate 1 is not cooled in the formation process of the free layer 24, and at least at the start of the formation process of the magnetization fixed layer 22 and the formation process of the tunnel barrier layer 23. The substrate 1 is in a cooled state. When the sample 3 is manufactured, the substrate 1 is in a cooled state at least at the start of the magnetization fixed layer 22 formation process, the tunnel barrier layer 23 formation process, and the free layer 24 formation process. When the sample 4 is manufactured, the substrate 1 is not cooled in the formation process of the magnetization fixed layer 22, and at least the start time of the formation process of the tunnel barrier layer 23 and the formation process of the free layer 24. The substrate 1 is in a cooled state.

なお、基板1の冷却は、以下の方法で行った。まず、基板1およびその上に形成された複数の層からなる積層体を、冷却用真空室に搬送し、この冷却用真空室内で、−223℃の温度となるように冷却された冷却トラップ上に、基板1と冷却トラップとの密着性を高めるためのシートを介して基板1を固定した。そして、この状態を、基板1の温度が−73℃以下になるまで保持した。   The substrate 1 was cooled by the following method. First, the laminated body which consists of the board | substrate 1 and the several layer formed on it is conveyed to the vacuum chamber for cooling, and on the cooling trap cooled so that it might become the temperature of -223 degreeC in this vacuum chamber for cooling In addition, the substrate 1 was fixed via a sheet for improving the adhesion between the substrate 1 and the cooling trap. And this state was hold | maintained until the temperature of the board | substrate 1 became -73 degreeC or less.

試料1〜4のMR比を下記の表に示す。なお、試料1〜4の抵抗値はほぼ等しい。   The MR ratio of samples 1 to 4 is shown in the following table. Note that the resistance values of the samples 1 to 4 are substantially equal.

Figure 2006286669
Figure 2006286669

試料1と試料2のMR比を比較すると分かるように、磁化固定層22の形成工程において基板1が冷却された状態になっていると、磁化固定層22の形成工程において基板1が冷却されていない状態になっている場合に比べて、MR比が低下する。これは、磁化固定層22の形成工程において基板1が冷却された状態になっていると、磁化固定層22における結晶粒径が小さくなり、反強磁性層31と強磁性層32との交換結合によって磁化の方向を固定する効果が低下するためと考えられる。磁化固定層22の形成工程と自由層24の形成工程の両方において基板1が冷却された状態にされて作製された試料3では、試料2に比べるとMR比が大きくなっているが、試料1に比べるとMR比が小さくなっている。これに対し、磁化固定層22の形成工程では基板1が冷却されていない状態にされ、自由層24の形成工程では基板1が冷却された状態にされて作製された試料4では、他の試料1〜3のいずれよりもMR比が大きくなっている。このことから、基板1が冷却されていない状態で磁化固定層22を形成し、基板1が冷却された状態で自由層24を形成することにより、MR素子5のMR比を大きくすることができることが分かる。   As can be seen by comparing the MR ratios of Sample 1 and Sample 2, when the substrate 1 is cooled in the formation process of the magnetization fixed layer 22, the substrate 1 is cooled in the formation process of the magnetization fixed layer 22. The MR ratio is reduced as compared with the case where there is no state. This is because when the substrate 1 is cooled in the step of forming the magnetization fixed layer 22, the crystal grain size in the magnetization fixed layer 22 becomes small, and the exchange coupling between the antiferromagnetic layer 31 and the ferromagnetic layer 32 occurs. This is considered to be because the effect of fixing the direction of magnetization is reduced. In the sample 3 produced by cooling the substrate 1 in both the formation process of the magnetization fixed layer 22 and the formation process of the free layer 24, the MR ratio is larger than that of the sample 2, but the sample 1 The MR ratio is smaller than that in FIG. On the other hand, in the sample 4 manufactured in a state in which the substrate 1 is not cooled in the formation process of the magnetization fixed layer 22 and the substrate 1 is cooled in the formation process of the free layer 24, other samples MR ratio is larger than any one of 1-3. Therefore, the MR ratio of the MR element 5 can be increased by forming the magnetization fixed layer 22 in a state where the substrate 1 is not cooled and forming the free layer 24 in a state where the substrate 1 is cooled. I understand.

また、基板1が冷却された状態で自由層24を形成することにより、自由層24の保磁力を小さくすることが可能になる。このことを、第2の実験と第3の実験の結果を参照して詳しく説明する。   Further, by forming the free layer 24 in a state where the substrate 1 is cooled, the coercive force of the free layer 24 can be reduced. This will be described in detail with reference to the results of the second experiment and the third experiment.

第2の実験では、以下に示す試料5〜7を作製した。試料5の構成は、MR素子5の構成に類似しているが、トンネルバリア層23の代わりにAl層が設けられている点で、MR素子5の構成とは異なる。試料6、7の構成は、MR素子5の構成になっている。試料5〜7における各層の構成は、以下の通りである。下地層21は、厚さ5nmのTa層と厚さ2nmのNiFe層の積層体である。反強磁性層31は、PtMn(Pt:50原子%、Mn:50原子%)よりなる厚さ15nmのPtMn層である。強磁性層32は、厚さ2nmのCoFe層と厚さ0.8nmのRu層と厚さ3nmのCoFe層の積層体である。なお、強磁性層32中のCoFe層は、CoFe(Co:90原子%、Fe:10原子%)よりなる。試料5におけるAl層の厚さは1nmである。試料6、7におけるトンネルバリア層23は、厚さ1nmのAl層を酸化処理して形成されたAl酸化物層である。なお、Al層の酸化処理は、酸素雰囲気中で5分間行った。試料5〜7における自由層24は、CoFe(Co:90原子%、Fe:10原子%)よりなる厚さ1nmのCoFe層である。また、試料5〜7は、自由層24の上に形成された、厚さ1nmのAl層を備えている。試料5、6では、自由層24の形成工程において基板1は冷却されていない状態になっている。試料7では、自由層24の形成工程において基板1は冷却された状態になっている。各層は、スパッタ法によって形成した。   In the second experiment, Samples 5 to 7 shown below were produced. The configuration of the sample 5 is similar to the configuration of the MR element 5, but differs from the configuration of the MR element 5 in that an Al layer is provided instead of the tunnel barrier layer 23. The configurations of the samples 6 and 7 are the configurations of the MR element 5. The configuration of each layer in Samples 5 to 7 is as follows. The underlayer 21 is a laminate of a Ta layer having a thickness of 5 nm and a NiFe layer having a thickness of 2 nm. The antiferromagnetic layer 31 is a 15 nm thick PtMn layer made of PtMn (Pt: 50 atomic%, Mn: 50 atomic%). The ferromagnetic layer 32 is a laminate of a CoFe layer having a thickness of 2 nm, a Ru layer having a thickness of 0.8 nm, and a CoFe layer having a thickness of 3 nm. The CoFe layer in the ferromagnetic layer 32 is made of CoFe (Co: 90 atomic%, Fe: 10 atomic%). The thickness of the Al layer in sample 5 is 1 nm. The tunnel barrier layer 23 in the samples 6 and 7 is an Al oxide layer formed by oxidizing a 1 nm thick Al layer. Note that the oxidation treatment of the Al layer was performed in an oxygen atmosphere for 5 minutes. The free layer 24 in the samples 5 to 7 is a CoFe layer having a thickness of 1 nm made of CoFe (Co: 90 atomic%, Fe: 10 atomic%). Samples 5 to 7 include an Al layer having a thickness of 1 nm formed on the free layer 24. In Samples 5 and 6, the substrate 1 is not cooled in the formation process of the free layer 24. In the sample 7, the substrate 1 is cooled in the formation process of the free layer 24. Each layer was formed by sputtering.

下記の表は、試料5〜7におけるAl層の酸化処理の有無と自由層24の形成時の基板1の状態を示している。なお、下記の表において、「冷却」とは、冷却された状態を表し、「非冷却」とは、冷却されていない状態を表している。   The following table shows the presence or absence of the oxidation treatment of the Al layer in Samples 5 to 7 and the state of the substrate 1 when the free layer 24 is formed. In the table below, “cooled” represents a cooled state, and “uncooled” represents an uncooled state.

Figure 2006286669
Figure 2006286669

第2の実験では、以下のようにして、試料5〜7における自由層24の状態を分析した。まず、試料5〜7について、X線光電子分光分析によって、770eVから800eVの結合エネルギーの範囲におけるスペクトルを観察した。X線光電子分光分析によって得られるCoのスペクトルでは、780eV付近において強度のピークが出現する。Coが酸化している場合には、スペクトルにおいて、Co酸化物に対応したエネルギーにおける強度が増加する。なお、Co酸化物に対応したエネルギーは、780eVよりも高い。従って、Co酸化物に対応したエネルギーにおける強度を比較することにより、試料5〜7における自由層24の酸化の程度を知ることができる。第2の実験では、試料5のスペクトルを基準にして、試料6、7のスペルトクルから、Co酸化物に対応したエネルギーにおける強度を求めた。   In the second experiment, the state of the free layer 24 in the samples 5 to 7 was analyzed as follows. First, with respect to Samples 5 to 7, spectra in a binding energy range of 770 eV to 800 eV were observed by X-ray photoelectron spectroscopy. In the Co spectrum obtained by X-ray photoelectron spectroscopy, an intensity peak appears in the vicinity of 780 eV. When Co is oxidized, the intensity at the energy corresponding to the Co oxide increases in the spectrum. Note that the energy corresponding to the Co oxide is higher than 780 eV. Therefore, the degree of oxidation of the free layer 24 in the samples 5 to 7 can be known by comparing the intensity at the energy corresponding to the Co oxide. In the second experiment, the intensity at the energy corresponding to the Co oxide was obtained from the spelling of the samples 6 and 7 with the spectrum of the sample 5 as a reference.

このようにして求めたCo酸化物に対応したエネルギーにおける強度を、図9に示す。ここでは、試料5のスペクトルを基準にしているので、試料5における強度は0になっている。試料6では、Co酸化物に対応したエネルギーにおける強度が大きくなっている。試料7では、試料6に比べて、Co酸化物に対応したエネルギーにおける強度が大幅に減少している。試料6は、Al層の酸化処理を行ってトンネルバリア層23を形成し、基板1が冷却されていない状態でトンネルバリア層23の上に自由層24を形成したものである。試料7は、Al層の酸化処理を行ってトンネルバリア層23を形成し、基板1が冷却されている状態でトンネルバリア層23の上に自由層24を形成したものである。   FIG. 9 shows the intensity at the energy corresponding to the Co oxide thus obtained. Here, since the spectrum of the sample 5 is used as a reference, the intensity in the sample 5 is zero. In sample 6, the intensity at the energy corresponding to the Co oxide is large. In the sample 7, compared with the sample 6, the intensity at the energy corresponding to the Co oxide is greatly reduced. In Sample 6, the Al layer was oxidized to form the tunnel barrier layer 23, and the free layer 24 was formed on the tunnel barrier layer 23 in a state where the substrate 1 was not cooled. Sample 7 is obtained by oxidizing the Al layer to form the tunnel barrier layer 23, and forming the free layer 24 on the tunnel barrier layer 23 while the substrate 1 is cooled.

この第2の実験の結果から、以下のことが分かる。Al層の酸化処理を行ってトンネルバリア層23を形成し、このトンネルバリア層23の上に自由層24を形成すると、自由層24の酸化が生じる。これは、トンネルバリア層23から自由層24へ酸素が拡散するためであると考えられる。基板1が冷却されていない状態で自由層24を形成すると、自由層24の酸化が顕著に発生する。これに対し、基板1が冷却された状態で自由層24を形成すると、自由層24の酸化が大幅に抑制される。自由層24の酸化の程度は、自由層24の保磁力に影響を与えると考えられる。   From the result of the second experiment, the following can be understood. When the tunnel barrier layer 23 is formed by oxidizing the Al layer and the free layer 24 is formed on the tunnel barrier layer 23, the free layer 24 is oxidized. This is considered to be because oxygen diffuses from the tunnel barrier layer 23 to the free layer 24. When the free layer 24 is formed in a state where the substrate 1 is not cooled, the free layer 24 is significantly oxidized. On the other hand, if the free layer 24 is formed while the substrate 1 is cooled, oxidation of the free layer 24 is significantly suppressed. It is considered that the degree of oxidation of the free layer 24 affects the coercive force of the free layer 24.

第3の実験では、基板1が冷却された状態で自由層24を形成することによって、自由層24の保磁力を小さくすることができることを確認した。第3の実験では、以下のようにして、試料11〜16および試料21〜26を作製した。いずれの試料においても、熱酸化膜付シリコン基板の上に厚さ5nmのTa層を形成し、このTa層の上に厚さ2.5nmのCu層を形成し、このCu層の上に厚さ1nmのAl層を形成した。試料によって、このAl層の酸化処理の有無および酸化処理の時間が異なる。試料11、14、21、24では、Al層の酸化処理を行っていない。試料12、15、22、25では、酸素雰囲気中で5分間、Al層の酸化処理を行った。試料13、16、23、26では、酸素雰囲気中で10分間、Al層の酸化処理を行った。次に、いずれの試料においても、Al層(酸化処理されたものも含む)の上に厚さ3nmの磁性層を形成し、この磁性層の上に厚さ5nmのTa層を形成した。試料によって磁性層の組成と磁性層形成時の基板の状態が異なる。試料11〜16における磁性層は、CoFe(Co:90原子%、Fe:10原子%)によって形成されている。試料21〜26における磁性層は、CoFe(Co:30原子%、Fe:70原子%)によって形成されている。また、試料11〜13、21〜23では、磁性層形成時に基板は冷却されていない状態になっている。試料14〜16、24〜26では、磁性層形成時に基板は冷却された状態になっている。酸化処理されたAl層はトンネルバリア層23に対応し、磁性層は自由層24に対応する。なお、下記の表において、「冷却」とは、冷却された状態を表し、「非冷却」とは、冷却されていない状態を表している。   In the third experiment, it was confirmed that the coercive force of the free layer 24 can be reduced by forming the free layer 24 in a state where the substrate 1 is cooled. In the third experiment, Samples 11 to 16 and Samples 21 to 26 were produced as follows. In any sample, a Ta layer having a thickness of 5 nm is formed on a silicon substrate with a thermal oxide film, a Cu layer having a thickness of 2.5 nm is formed on the Ta layer, and a thickness is formed on the Cu layer. A 1 nm thick Al layer was formed. The presence or absence of the oxidation treatment of the Al layer and the oxidation treatment time vary depending on the sample. In Samples 11, 14, 21, and 24, the Al layer was not oxidized. In Samples 12, 15, 22, and 25, the Al layer was oxidized in an oxygen atmosphere for 5 minutes. In samples 13, 16, 23, and 26, the Al layer was oxidized in an oxygen atmosphere for 10 minutes. Next, in each sample, a magnetic layer having a thickness of 3 nm was formed on the Al layer (including those subjected to oxidation treatment), and a Ta layer having a thickness of 5 nm was formed on the magnetic layer. The composition of the magnetic layer and the state of the substrate when the magnetic layer is formed differ depending on the sample. The magnetic layers in the samples 11 to 16 are made of CoFe (Co: 90 atomic%, Fe: 10 atomic%). The magnetic layers in the samples 21 to 26 are made of CoFe (Co: 30 atomic%, Fe: 70 atomic%). In Samples 11-13 and 21-23, the substrate is not cooled when the magnetic layer is formed. In Samples 14-16 and 24-26, the substrate is in a cooled state when the magnetic layer is formed. The oxidized Al layer corresponds to the tunnel barrier layer 23, and the magnetic layer corresponds to the free layer 24. In the table below, “cooled” represents a cooled state, and “uncooled” represents an uncooled state.

試料毎に異なる条件を、以下の表に示す。Al層の酸化処理時間が0というのは、酸化処理を行っていないことを表す。   The conditions that differ for each sample are shown in the following table. An oxidation time of the Al layer of 0 indicates that no oxidation treatment is performed.

Figure 2006286669
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試料11〜16の保磁力を図10に示し、試料21〜26の保磁力を図11に示す。図10および図11において、横軸はAl層の酸化処理時間を表し、縦軸は磁性層の保磁力を表している。なお、点の近傍に記載した数字は、試料の番号を表している。   The coercivity of Samples 11-16 is shown in FIG. 10, and the coercivity of Samples 21-26 is shown in FIG. 10 and 11, the horizontal axis represents the oxidation time of the Al layer, and the vertical axis represents the coercivity of the magnetic layer. The numbers written in the vicinity of the points represent the sample numbers.

図10および図11から、以下のことが分かる。まず、Al層の酸化処理を行わなかった場合には、磁性層形成時の基板の状態の違いによる磁性層の保磁力の違いはほとんどない。Al層の酸化処理を行った場合には、磁性層形成時に基板が冷却されていない状態になっていると、磁性層の保磁力は顕著に増加するが、磁性層形成時に基板が冷却された状態になっていると、磁性層の保磁力の増加が抑制される。   10 and 11 show the following. First, when the oxidation treatment of the Al layer is not performed, there is almost no difference in the coercive force of the magnetic layer due to the difference in the state of the substrate when the magnetic layer is formed. When the Al layer is oxidized, if the substrate is not cooled when the magnetic layer is formed, the coercive force of the magnetic layer increases significantly, but the substrate is cooled when the magnetic layer is formed. When in the state, an increase in the coercive force of the magnetic layer is suppressed.

第2の実験と第3の実験から、基板1が冷却された状態で自由層24を形成することにより、自由層24の酸化を抑制して、自由層24の保磁力を小さくすることできることが分かる。   From the second experiment and the third experiment, it is possible to suppress the oxidation of the free layer 24 and reduce the coercive force of the free layer 24 by forming the free layer 24 with the substrate 1 cooled. I understand.

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、実施の形態では、基体側に再生ヘッドを形成し、その上に、記録ヘッドを積層した構造の薄膜磁気ヘッドについて説明したが、この積層順序を逆にしてもよい。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible. For example, in the embodiment, a thin film magnetic head having a structure in which a reproducing head is formed on the substrate side and a recording head is stacked thereon has been described. However, the stacking order may be reversed.

また、読み取り専用として用いる場合には、薄膜磁気ヘッドを、再生ヘッドだけを備えた構成としてもよい。   When used as a read-only device, the thin film magnetic head may be configured to include only the reproducing head.

また、本発明の製造方法によって製造される磁気抵抗効果素子は、薄膜磁気ヘッドにおける再生ヘッドに限らず、磁気センサ等の他の用途にも用いることができる。   Further, the magnetoresistive effect element manufactured by the manufacturing method of the present invention is not limited to the reproducing head in the thin film magnetic head but can be used for other uses such as a magnetic sensor.

本発明の一実施の形態における再生ヘッドのエアベアリング面に平行な断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows a cross section parallel to the air bearing surface of the reproducing head in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における薄膜磁気ヘッドのエアベアリング面および基板に垂直な断面を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing a cross section perpendicular to an air bearing surface and a substrate of a thin film magnetic head in an embodiment of the invention. 本発明の一実施の形態における薄膜磁気ヘッドの磁極部分のエアベアリング面に平行な断面を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cross section parallel to the air bearing surface of the magnetic pole part of the thin film magnetic head in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態におけるスライダを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the slider in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態におけるヘッドアームアセンブリを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the head arm assembly in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における磁気ディスク装置の要部を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the principal part of the magnetic disc apparatus in one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態における磁気ディスク装置の平面図である。1 is a plan view of a magnetic disk device according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施の形態に係るMR素子の製造方法の効果を確認するために行った第1の実験について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the 1st experiment performed in order to confirm the effect of the manufacturing method of MR element which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係るMR素子の製造方法の効果を確認するために行った第2の実験の結果を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the result of the 2nd experiment performed in order to confirm the effect of the manufacturing method of MR element which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係るMR素子の製造方法の効果を確認するために行った第3の実験の結果を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the result of the 3rd experiment performed in order to confirm the effect of the manufacturing method of MR element which concerns on one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態に係るMR素子の製造方法の効果を確認するために行った第3の実験の結果を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the result of the 3rd experiment performed in order to confirm the effect of the manufacturing method of MR element which concerns on one embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…基板、2…絶縁層、3…第1のシールド層、5…MR素子、6…バイアス磁界印加層、7…絶縁層、8…第2のシールド層、22…磁化固定層、23…トンネルバリア層、24…自由層、31…反強磁性層、32…強磁性層。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Board | substrate, 2 ... Insulating layer, 3 ... 1st shield layer, 5 ... MR element, 6 ... Bias magnetic field application layer, 7 ... Insulating layer, 8 ... 2nd shield layer, 22 ... Magnetization fixed layer, 23 ... Tunnel barrier layer, 24 ... free layer, 31 ... antiferromagnetic layer, 32 ... ferromagnetic layer.

Claims (7)

互いに反対側を向く2つの面を有するトンネルバリア層と、
前記トンネルバリア層における一方の面に隣接するように配置され、外部磁界に応じて磁化の方向が変化する自由層と、
前記トンネルバリア層の他方の面に隣接するように配置され、磁化の方向が固定された磁化固定層とを備えた磁気抵抗効果素子を製造する方法であって、
基板に対して、前記磁化固定層を形成する工程と、
前記磁化固定層の上に前記トンネルバリア層を形成する工程と、
前記トンネルバリア層の上に前記自由層を形成する工程とを備え、
前記磁化固定層を形成する工程は、前記基板の温度を0℃以上とした状態で前記磁化固定層を形成し、前記自由層を形成する工程は、前記基板の温度が0℃以下であって、且つ前記磁化固定層を形成する工程における基板の温度よりも30℃以上低い温度となるように基板が冷却された状態で前記自由層を形成することを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。
A tunnel barrier layer having two surfaces facing away from each other;
A free layer disposed adjacent to one surface of the tunnel barrier layer, the direction of magnetization changing according to an external magnetic field;
A magnetoresistive effect element including a magnetization fixed layer disposed adjacent to the other surface of the tunnel barrier layer and having a magnetization direction fixed;
Forming the magnetization fixed layer on the substrate;
Forming the tunnel barrier layer on the magnetization fixed layer;
Forming the free layer on the tunnel barrier layer,
The step of forming the magnetization fixed layer includes forming the magnetization fixed layer in a state where the temperature of the substrate is set to 0 ° C. or more, and the step of forming the free layer includes a temperature of the substrate of 0 ° C. or less. And the free layer is formed in a state where the substrate is cooled so that the temperature is 30 ° C. or more lower than the temperature of the substrate in the step of forming the magnetization fixed layer. .
前記自由層を形成する工程において、前記基板は、−73℃以下の温度になるように冷却された状態になっていることを特徴とする請求項1記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。   2. The method of manufacturing a magnetoresistive element according to claim 1, wherein, in the step of forming the free layer, the substrate is cooled to a temperature of -73 [deg.] C. or less. 前記トンネルバリア層を形成する工程のうち、少なくともその開始時点では、前記基板の温度が0℃以下であって、且つ前記磁化固定層を形成する工程における基板の温度よりも30℃以上低い温度となるように基板が冷却された状態になっていることを特徴とする請求項1または2記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。   Among the steps of forming the tunnel barrier layer, at least at the start time thereof, the temperature of the substrate is 0 ° C. or lower, and a temperature lower by 30 ° C. or more than the temperature of the substrate in the step of forming the magnetization fixed layer; 3. The method of manufacturing a magnetoresistive effect element according to claim 1, wherein the substrate is in a cooled state. 前記トンネルバリア層を形成する工程のうち、少なくともその開始時点では、前記基板は、−73℃以下の温度になるように冷却された状態になっていることを特徴とする請求項3記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。   The magnetic material according to claim 3, wherein the substrate is cooled to a temperature of −73 ° C. or lower at least at the start of the step of forming the tunnel barrier layer. A method of manufacturing a resistance effect element. 前記トンネルバリア層を形成する工程は、前記磁化固定層の上に非磁性金属材料よりなる層を形成する工程と、前記非磁性金属材料よりなる層を酸化させて前記トンネルバリア層とする工程とを含み、少なくとも、前記非磁性金属材料よりなる層を形成する工程では、前記基板が冷却された状態になっていることを特徴とする請求項3または4記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。   The step of forming the tunnel barrier layer includes a step of forming a layer made of a nonmagnetic metal material on the magnetization fixed layer, and a step of oxidizing the layer made of the nonmagnetic metal material to form the tunnel barrier layer. 5. The method of manufacturing a magnetoresistive effect element according to claim 3, wherein the substrate is in a cooled state in at least the step of forming the layer made of the nonmagnetic metal material. 前記トンネルバリア層を形成する工程は、前記磁化固定層の上に非磁性金属材料の酸化物よりなる層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。   5. The magnetic field according to claim 1, wherein the step of forming the tunnel barrier layer includes a step of forming a layer made of an oxide of a nonmagnetic metal material on the magnetization fixed layer. A method of manufacturing a resistance effect element. 前記磁化固定層は、反強磁性層と、この反強磁性層の上に配置され、前記トンネルバリア層に接する強磁性層とを含むことを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。

7. The magnetization fixed layer includes an antiferromagnetic layer and a ferromagnetic layer disposed on the antiferromagnetic layer and in contact with the tunnel barrier layer. Manufacturing method of the magnetoresistive effect element.

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