JP2014093119A - シールドを有する装置およびシールドを有する装置を形成する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】磁気変換器装置は磁気抵抗センサと、上部シールドと、底部シールドとを含む。磁気抵抗センサは、上部シールドと底部シールドとの間に位置決めされ、底部シールドおよび上部シールドの少なくとも一方はNiFeXを含み、XはNb、Mo、Ta、またはWから選択される。少なくとも底部シールドと磁気抵抗センサは、約350℃の温度でアニールされる。このアニール処理により、明確なドメイン境界を観察出来ず、ドメインが局所的かつ均質的に核となる。
【選択図】図2
Description
背景
磁気変換器は、底部シールドと上部シールドとの間に位置決めされた読出部スタックを含むことができる。そのような装置の製造中、シールドの材料に読出部スタックと同じ処理を行わなければならない。読出部スタックの進歩によって、より高温でのアニールを含む異なる処理技術を必要とすることが多い。したがって、より高温でアニールすることができるシールドが所望される場合がある。
ここに開示されるのは、磁気抵抗センサと、上部シールドと、底部シールドとを含む装置である。磁気抵抗センサは、上部シールドと底部シールドとの間に位置決めされ、底部シールドおよび上部シールドの少なくとも一方はNiFeXを含み、XはNb、Mo、Ta、またはWから選択される。
以下の説明では、この文書の一部を形成し、例示のためにいくつかの具体的な実施形態を示す添付の図面の組を参照する。本開示の範囲または精神から逸脱することなく他の実施形態が企図され、なされ得ることが理解されるべきである。したがって、以下の詳細な説明は限定的な意味に取られるべきではない。
熱的安定性に対する組織の効果
NiFeNb(Nb=1.1at%)膜およびNiFe膜の結晶形態を比較した。両方の膜は同様のアルゴン圧力でスパッタリングされ、次いでX線回折(XRD)スペクトルを記録した。図8Aおよび図8Bは、NiFeX(図8A)およびNiFe(図8B)のXRDスペクトルを示す。比較によって分かるように、堆積時のNiFe膜は(111)ピークおよび(200)ピーク(図8Bの赤い曲線)の両方を含み、堆積時のNiFeNb膜は(111)ピーク(図8Aの赤い曲線)のみを含む。NiFeNbが示した熱アニール後の微細構造変化も極めて小さかった。400℃でのアニール後(図8Aの青い曲線)および450℃でのアニール後(図8Aの緑の曲線)のXRDスペクトルは、堆積時の曲線にほぼ重なる。しかしながら、(111)組織強度の増大および(111)ピークおよび(200)ピークの半値幅(FWHM)の減少によって示されるように、純粋なNiFeは熱アニール後に実質的な構造変化を示す。シェラーの式を用いた粒度解析から、(111)粒度の35%増大および(200)粒度の75%増大が400℃でのアニール後のNiFe膜について見出された。
1.0μm厚さのNiFeNb(Nb=1.1at%)膜をスパッタリングした。アニール中に、膜の磁化容易軸に沿って1テスラ(T)の磁界を印加した。図12A、図12B、および図12Cは、アニールの異なる段階における膜のヒステリシスループを示す。図12Aは、堆積時の膜のヒステリシスループを示す。磁化困難軸のループの大きな開口部を見ることができる。これは、膜堆積中に生じた大きな磁気分散によるものであり得る。図12Bおよび図12Cは、400℃で2時間アニールした後(図12B)、および450℃で2時間アニールした後(図12C)のヒステリシスループを示す。比較すると、膜の特性が熱処理後に著しく向上することが分かる。450℃でのアニール後では、磁化容易軸保磁力は0.75Oeと低く、磁化困難軸のループは、膜中の明確な異方性および極めて低い磁気分散を示す線形応答を示す。
交互のNiFe層およびNiFeX層を含む構成では、二重層の数は熱的安定性に影響することが示された。図14A、図14B、図14C、図14D、図14E、および図14Fは、1つの二重層(図14A)、2つの二重層(図14B)、および6つの二重層(図14C)について400℃で2時間アニールした後の、かつ1つの二重層(図14D)、2つの二重層(図14E)、および6つの二重層(図14F)について450℃で2時間アニールした後のヒステリシスループを示す。図14Aおよび図14Dに示されるように、10nmのNiFeNb/1000nmのNiFeからなる1つの二重層を有する膜は、400℃および450℃でのアニール(図14Bおよび図14C)後に純粋な1000nmのNiFe膜で見られるものと同様の劣化する膜特性を示す。二重層の数が増大すると、磁気特性は、熱アニールに対する耐性の向上を示す。図14Bおよび図14Eは、5nmのNiFeNb/450nmのNiFeからなる2つの二重層を有する膜のヒステリシスループを示す。図14Cおよび図14Fは、5nmのNiFeNb/150nmのNiFeからなる6つの二重層を有する膜のヒステリシスループを示す。6つの二重層が利用されると、膜の保磁力は、450℃でのアニール後は上昇せず、磁化困難軸のループは閉じて線形のままである。
Claims (20)
- 装置であって、
磁気抵抗センサと、
上部シールドと、
底部シールドとを備え、
前記磁気抵抗センサは、前記上部シールドと前記底部シールドとの間に位置決めされ、前記底部シールドおよび前記上部シールドの少なくとも一方はNiFeXを含み、XはNb、Mo、Ta、またはWから選択される、装置。 - 前記底部シールドはNiFeXを含む、請求項1に記載の装置。
- Xは約7原子百分率以下の量でNiFeX中に存在する、請求項1に記載の装置。
- Xは約4原子百分率以下の量でNiFeX中に存在する、請求項1に記載の装置。
- 前記底部シールドおよび前記上部シールドの少なくとも一方はNiFeNbを含む、請求項1に記載の装置。
- Nbは約2原子百分率以下の量でNiFeNb中に存在する、請求項5に記載の装置。
- 前記底部シールドおよび前記上部シールドの少なくとも一方は本質的にNiFeXからなり、XはNb、Mo、Ta、またはWから選択される、請求項1に記載の装置。
- 前記底部シールドは約0.3μm〜約2.5μmの厚さを有する、請求項7に記載の装置。
- 前記底部シールドは交互のNiFe層およびNiFeX層を含み、XはNb、Mo、Ta、またはWから選択される、請求項1に記載の装置。
- NiFeX層は約5nm〜の約10nmの厚さを有する、請求項9に記載の装置。
- 少なくとも4つのNiFe層と少なくとも4つのNiFeX層とがある、請求項9に記載の装置。
- 前記装置は、前記磁気抵抗センサと前記底部シールドとの間に位置決めされたドメイン制御機能をさらに備える、請求項1に記載の装置。
- 少なくとも前記底部シールドもしくは前記上部シールドまたは両方が合成反強磁性部分をさらに含む、請求項1に記載の装置。
- 装置であって、
磁気抵抗センサと、
上部シールドと、
底部シールドとを備え、
前記磁気抵抗センサは、前記上部シールドと前記底部シールドとの間に位置決めされ、前記底部シールドおよび前記上部シールドの少なくとも一方はNiFeXを含み、XはNb、Mo、Ta、またはWから選択され、少なくとも前記底部シールドおよび前記磁気抵抗センサが少なくとも約350℃の温度でアニールされた、装置。 - 前記底部シールドは、交互のNiFe層およびNiFeX層を含み、XはNb、Mo、Ta、またはWから選択される、請求項14に記載の装置。
- 少なくとも4つのNiFe層と少なくとも4つのNiFeX層とがある、請求項15に記載の装置。
- XはNbである、請求項14に記載の装置。
- 装置を形成する方法であって、前記方法は、
磁気抵抗センサスタックを形成することと、
前駆体底部シールドを形成して前駆体装置を形成することとを備え、前記前駆体底部シールドはNiFeXを含み、XはNb、Mo、Ta、またはWから選択され、さらに、
少なくとも約350℃の温度で前記前駆体装置をアニールすることを含む、方法。 - 前記前駆体底部シールドを形成することは、交互のNiFeX層およびNiFe層を含むスタックを形成することを含む、請求項18に記載の方法。
- アニールが少なくとも約400℃の温度で行われる、請求項18に記載の方法。
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