JP2993483B2 - 磁気抵抗効果素子の製造方法、及び磁気抵抗効果センサ - Google Patents
磁気抵抗効果素子の製造方法、及び磁気抵抗効果センサInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果を利
用して記録媒体から情報信号を読み取るための磁気抵抗
効果素子の製造方法、及び磁気抵抗効果センサに関す
る。
用して記録媒体から情報信号を読み取るための磁気抵抗
効果素子の製造方法、及び磁気抵抗効果センサに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来より、磁気抵抗効果（ＭＲ）センサ
又は磁気ヘッドと呼ばれる磁気読み取り変換器が開示さ
れている。これによると、磁性体表面から大きな線形密
度で磁気データを読み取ることができる。磁気抵抗効果
センサでは、読み取り素子によって感知される磁束の強
さと方向との関数で特定される抵抗変化を介して、磁界
信号を検出する。こうした従来の磁気抵抗効果センサ
は、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）効果に基づいて動作す
る。ＡＭＲ効果とは、読み取り素子の抵抗の１成分が、
磁化方向と素子中を流れる感知電流の方向との間の角度
の、余弦の２乗に比例して変化するという現象である。
ＡＭＲ効果のより詳しい説明は、Ｄ．Ａ．トムソン（Ｔ
ｈｏｍｐｓｏｎ）等の論文「Ｍｅｍｏｒｙ，Ｓｔｏｒａ
ｇｅ，ａｎｄＲｅｌａｔｅｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｓ（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ，ｏｎ Ｍａｇ，ＭＡＧ−１
１，ｐ．１０３９：１９７５年）」に掲載されている。
ＡＭＲ効果を用いた磁気ヘッドでは、バルクハウゼン・
ノイズを押えるために縦バイアスを印加することが多
い。この縦バイアス印加材料としては、従来より、Ｆｅ
Ｍｎ、ＮｉＭｎ、ニッケル酸化物等の反強磁性材料が用
いられている。
又は磁気ヘッドと呼ばれる磁気読み取り変換器が開示さ
れている。これによると、磁性体表面から大きな線形密
度で磁気データを読み取ることができる。磁気抵抗効果
センサでは、読み取り素子によって感知される磁束の強
さと方向との関数で特定される抵抗変化を介して、磁界
信号を検出する。こうした従来の磁気抵抗効果センサ
は、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）効果に基づいて動作す
る。ＡＭＲ効果とは、読み取り素子の抵抗の１成分が、
磁化方向と素子中を流れる感知電流の方向との間の角度
の、余弦の２乗に比例して変化するという現象である。
ＡＭＲ効果のより詳しい説明は、Ｄ．Ａ．トムソン（Ｔ
ｈｏｍｐｓｏｎ）等の論文「Ｍｅｍｏｒｙ，Ｓｔｏｒａ
ｇｅ，ａｎｄＲｅｌａｔｅｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ｓ（ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ，ｏｎ Ｍａｇ，ＭＡＧ−１
１，ｐ．１０３９：１９７５年）」に掲載されている。
ＡＭＲ効果を用いた磁気ヘッドでは、バルクハウゼン・
ノイズを押えるために縦バイアスを印加することが多
い。この縦バイアス印加材料としては、従来より、Ｆｅ
Ｍｎ、ＮｉＭｎ、ニッケル酸化物等の反強磁性材料が用
いられている。
【０００３】一方、近時にあっては、積層磁気センサの
抵抗変化が、非磁性層を介する磁性層間での電導電子の
スピン依存性伝送及びそれに付随する層界面でのスピン
依存性散乱に帰されるよりも、顕著な磁気抵抗効果が知
られている。この磁気抵抗効果は、「巨大磁気抵抗効
果」や「スピン・バルブ効果」など様々な名称で呼ばれ
ている。そして、この種の磁気抵抗効果を用いた磁気抵
抗効果センサは、ＡＭＲ効果を利用するセンサで観察さ
れるよりも感度が改善され、抵抗変化が大きい。この種
の磁気抵抗効果センサでは、非磁性層で分離された１対
の強磁性体層の間の平面内抵抗が、二つの層の磁化方向
間の角度の余弦に比例して変化する。
抵抗変化が、非磁性層を介する磁性層間での電導電子の
スピン依存性伝送及びそれに付随する層界面でのスピン
依存性散乱に帰されるよりも、顕著な磁気抵抗効果が知
られている。この磁気抵抗効果は、「巨大磁気抵抗効
果」や「スピン・バルブ効果」など様々な名称で呼ばれ
ている。そして、この種の磁気抵抗効果を用いた磁気抵
抗効果センサは、ＡＭＲ効果を利用するセンサで観察さ
れるよりも感度が改善され、抵抗変化が大きい。この種
の磁気抵抗効果センサでは、非磁性層で分離された１対
の強磁性体層の間の平面内抵抗が、二つの層の磁化方向
間の角度の余弦に比例して変化する。
【０００４】特開平２−６１５７２号公報には、磁性層
内の磁化の反平行整列によって生じる高いＭＲ変化をも
たらす積層磁性構造が開示されている。積層構造で使用
可能な材料として、上記公報には強磁性の遷移金属及び
合金が挙げられている。また、中間層により分離してい
る少なくとも二層の強磁性層の一方に反強磁性層を付加
した構造、及び反強磁性層としてＦｅＭｎが適当である
こと等が、開示されている。
内の磁化の反平行整列によって生じる高いＭＲ変化をも
たらす積層磁性構造が開示されている。積層構造で使用
可能な材料として、上記公報には強磁性の遷移金属及び
合金が挙げられている。また、中間層により分離してい
る少なくとも二層の強磁性層の一方に反強磁性層を付加
した構造、及び反強磁性層としてＦｅＭｎが適当である
こと等が、開示されている。
【０００５】特開平４−３５８３１０号公報には、非磁
性金属体の薄膜層によって仕切られた強磁性体の二層の
薄膜層を有し、印加磁界が「０」である場合に二つの強
磁性薄膜層の磁化方向が直交し、かつ二つの非結合強磁
性体層間の抵抗が二つの層の磁化方向間の角度の余弦に
比例して変化し、センサ中を通る電流の方向とは独立し
た磁気抵抗効果センサが、開示されている。
性金属体の薄膜層によって仕切られた強磁性体の二層の
薄膜層を有し、印加磁界が「０」である場合に二つの強
磁性薄膜層の磁化方向が直交し、かつ二つの非結合強磁
性体層間の抵抗が二つの層の磁化方向間の角度の余弦に
比例して変化し、センサ中を通る電流の方向とは独立し
た磁気抵抗効果センサが、開示されている。
【０００６】特開平６−２０３３４０号公報には、非磁
性金属材料の薄膜層で分離された二つの強磁性体の薄膜
層を含み、外部印加磁界が「０」のとき、隣接する反強
磁性体層の磁化が他方の強磁性体層に対して垂直に保た
れるという上記効果に基づく磁気抵抗効果センサが、開
示されている。
性金属材料の薄膜層で分離された二つの強磁性体の薄膜
層を含み、外部印加磁界が「０」のとき、隣接する反強
磁性体層の磁化が他方の強磁性体層に対して垂直に保た
れるという上記効果に基づく磁気抵抗効果センサが、開
示されている。
【０００７】特開平７−２６２５２９号公報には、第１
磁性層／非磁性層／第２磁性層／反強磁性層の構成を有
するスピンバルブであって、特に第１及び第２磁性層に
ＣｏＺｒＮｂ，ＣｏＺｒＭｏ，ＦｅＳｉＡｌ，ＦｅＳ
ｉ，ＮｉＦｅ又はこれにＣｒ，Ｍｎ，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｃ
ｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｚｎを添加した材
料を用いた磁気抵抗効果素子が、開示されている。
磁性層／非磁性層／第２磁性層／反強磁性層の構成を有
するスピンバルブであって、特に第１及び第２磁性層に
ＣｏＺｒＮｂ，ＣｏＺｒＭｏ，ＦｅＳｉＡｌ，ＦｅＳ
ｉ，ＮｉＦｅ又はこれにＣｒ，Ｍｎ，Ｐｔ，Ｎｉ，Ｃ
ｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｚｎを添加した材
料を用いた磁気抵抗効果素子が、開示されている。
【０００８】特開平７−２０２２９２号公報には、基板
上に非磁性層を介して積層した複数の磁性薄膜からな
り、かつ非磁性薄膜を介して隣り合う一方の軟磁性薄膜
に反強磁性薄膜が隣接して設けられ、同時に当該反強磁
性薄膜のバイアス磁界をＨｒとし他方の軟磁性薄膜の保
磁力をＨｃ2 としたときに「Ｈｃ2 ＜Ｈｒ」である磁気
抵抗効果素子であって、前述した反強磁性体が、Ｎｉ
Ｏ，ＣｏＯ，ＦｅＯ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，ＭｎＯ，Ｃｒの少な
くとも１種又はこれらの混合物からなる磁気抵抗効果素
子が、開示されている。
上に非磁性層を介して積層した複数の磁性薄膜からな
り、かつ非磁性薄膜を介して隣り合う一方の軟磁性薄膜
に反強磁性薄膜が隣接して設けられ、同時に当該反強磁
性薄膜のバイアス磁界をＨｒとし他方の軟磁性薄膜の保
磁力をＨｃ2 としたときに「Ｈｃ2 ＜Ｈｒ」である磁気
抵抗効果素子であって、前述した反強磁性体が、Ｎｉ
Ｏ，ＣｏＯ，ＦｅＯ，Ｆｅ2 Ｏ3 ，ＭｎＯ，Ｃｒの少な
くとも１種又はこれらの混合物からなる磁気抵抗効果素
子が、開示されている。
【０００９】特開平６−２１４８３７号公報及び特開平
８−１２７８６４号公報には、反強磁性体がＮｉＯ，Ｎ
ｉX Ｃｏ1-X Ｏ，ＣｏＯから選ばれる少なくとも二種か
らなる超格子である磁気抵抗効果素子が、開示されてい
る。
８−１２７８６４号公報には、反強磁性体がＮｉＯ，Ｎ
ｉX Ｃｏ1-X Ｏ，ＣｏＯから選ばれる少なくとも二種か
らなる超格子である磁気抵抗効果素子が、開示されてい
る。
【００１０】特開平８−２０４２５３号公報には、前述
した磁気抵抗効果素子において、反強磁性体がＮｉＯ，
ＮｉX Ｃｏ1-X Ｏ（ｘ＝０．１〜０．９），ＣｏＯから
選ばれる少なくとも二種からなる超格子であり、かつこ
の超格子中のＮｉのＣｏに対する原子数比が１．０以上
である磁気抵抗効果素子が、開示されている。
した磁気抵抗効果素子において、反強磁性体がＮｉＯ，
ＮｉX Ｃｏ1-X Ｏ（ｘ＝０．１〜０．９），ＣｏＯから
選ばれる少なくとも二種からなる超格子であり、かつこ
の超格子中のＮｉのＣｏに対する原子数比が１．０以上
である磁気抵抗効果素子が、開示されている。
【００１１】特開平７一１３６６７０号公報には、前述
した磁気抵抗効果素子において、反強磁性体がＮｉＯ上
にＣｏＯを１０〜４０オングストローム積層した二層膜
であることを特徴とする磁気抵抗効果素子が、開示され
ている。
した磁気抵抗効果素子において、反強磁性体がＮｉＯ上
にＣｏＯを１０〜４０オングストローム積層した二層膜
であることを特徴とする磁気抵抗効果素子が、開示され
ている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】従来、磁性層／非磁性
層／磁性層／反強磁性層／、又は／反強磁性層／磁性層
／非磁性暦／磁性層／という基本構成を有する磁気抵抗
効果素子において、磁性層／非磁性層／磁性層の三層を
成膜する直前は、次のような条件を採っていた。 ．チャンバー内の真空度（背圧）が１×１０-7〔Ｔｏ
ｒｒ〕以上。．チャンバー内を四重極管質量分析装置
で測定した場合における原子量１８に相当する検出電流
値が１×１０-10 以上。．チャンバー内のＨ2 Ｏの分
圧が１×１０-7〔Ｔｏｒｒ〕以上。しかしながら、この
ような条件で成膜すると、磁気抵抗効果素子の抵抗変化
率が低くなるという不都合が生じていた。
層／磁性層／反強磁性層／、又は／反強磁性層／磁性層
／非磁性暦／磁性層／という基本構成を有する磁気抵抗
効果素子において、磁性層／非磁性層／磁性層の三層を
成膜する直前は、次のような条件を採っていた。 ．チャンバー内の真空度（背圧）が１×１０-7〔Ｔｏ
ｒｒ〕以上。．チャンバー内を四重極管質量分析装置
で測定した場合における原子量１８に相当する検出電流
値が１×１０-10 以上。．チャンバー内のＨ2 Ｏの分
圧が１×１０-7〔Ｔｏｒｒ〕以上。しかしながら、この
ような条件で成膜すると、磁気抵抗効果素子の抵抗変化
率が低くなるという不都合が生じていた。
【００１３】また、磁気ヘッドは、その製造工程で２０
０〔℃〕程度以上の高温でのアニールが必要とされる。
その一方、磁性層／非磁性層／磁性層／反強磁性層、又
は反強磁性層／磁性層／非磁性層／磁性層という基本構
成をもつ磁気抵抗効果素子では、２００〔℃〕以上のア
ニールにより磁気抵抗変化率が低下するという不都合が
生じていた。
０〔℃〕程度以上の高温でのアニールが必要とされる。
その一方、磁性層／非磁性層／磁性層／反強磁性層、又
は反強磁性層／磁性層／非磁性層／磁性層という基本構
成をもつ磁気抵抗効果素子では、２００〔℃〕以上のア
ニールにより磁気抵抗変化率が低下するという不都合が
生じていた。
【００１４】
【発明の目的】本発明の目的は、抵抗変化率が高くかつ
耐熱性に優れた磁気抵抗効果素子の製造方法、及び磁気
抵抗効果センサを提供することにある。
耐熱性に優れた磁気抵抗効果素子の製造方法、及び磁気
抵抗効果センサを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る磁気抵抗効
果素子の製造方法は、磁性層、非磁性層、磁性層及び反
強磁性層がこの順又はこの逆の順に積層された基本構成
を有する磁気抵抗効果素子を製造する方法である。そし
て、前記磁性層、非磁性層及び磁性層の部分をマグネト
ロンスパッタ又はヘリコンカソードを用いたスパッタに
より成膜する直前に、チャンバー内のＨ2 Ｏの分圧を１
×１０-7〔Ｔｏｒｒ〕以下にする、又はチャンバー内の
真空度（背圧）を１×１０-7〔Ｔｏｒｒ〕以下にする。
本発明に係る磁気抵抗効果センサは、本発明に係る製造
方法によって製造された磁気抵抗効果素子を用いたもの
である。なお、真空度を１×１０-7〔Ｔｏｒｒ〕以下に
するとは、１×１０-7〔Ｔｏｒｒ〕よりも高真空（例え
ば１×１０-8〔Ｔｏｒｒ〕）にするという意味である。
果素子の製造方法は、磁性層、非磁性層、磁性層及び反
強磁性層がこの順又はこの逆の順に積層された基本構成
を有する磁気抵抗効果素子を製造する方法である。そし
て、前記磁性層、非磁性層及び磁性層の部分をマグネト
ロンスパッタ又はヘリコンカソードを用いたスパッタに
より成膜する直前に、チャンバー内のＨ2 Ｏの分圧を１
×１０-7〔Ｔｏｒｒ〕以下にする、又はチャンバー内の
真空度（背圧）を１×１０-7〔Ｔｏｒｒ〕以下にする。
本発明に係る磁気抵抗効果センサは、本発明に係る製造
方法によって製造された磁気抵抗効果素子を用いたもの
である。なお、真空度を１×１０-7〔Ｔｏｒｒ〕以下に
するとは、１×１０-7〔Ｔｏｒｒ〕よりも高真空（例え
ば１×１０-8〔Ｔｏｒｒ〕）にするという意味である。
【００１６】次に、本発明に係る磁気抵抗効果素子の製
造方法の作用について説明する。
造方法の作用について説明する。
【００１７】磁性層／非磁性層／磁性層／反強磁性層、
又は反強磁性層／磁性層／非磁性層／磁性層の基本構成
を有する磁気抵抗効果素子において、磁性層／非磁性層
／磁性層の三層を成膜する時に、チャンバー内を四重極
管質量分析装置で測定した場合、チャンバー内のＨ2 Ｏ
の分圧を１×１０-7〔Ｔｏｒｒ〕以下とする。
又は反強磁性層／磁性層／非磁性層／磁性層の基本構成
を有する磁気抵抗効果素子において、磁性層／非磁性層
／磁性層の三層を成膜する時に、チャンバー内を四重極
管質量分析装置で測定した場合、チャンバー内のＨ2 Ｏ
の分圧を１×１０-7〔Ｔｏｒｒ〕以下とする。
【００１８】チャンバー内に存在するＨ2 Ｏは、スパッ
タ成膜時のプラズマにより、一部が水素と酸素とに電離
している。これらのＨ2 Ｏ、水素及び酸素と成膜元素で
ある金属とは、化合することにより、微小な金属酸化物
や金属水酸化物になる。これらは、成膜中の磁気抵抗効
果素子中に混入し、格子欠陥の元になったり、結晶粒界
に析出したりすることにより、成膜が進むにつれて進行
するべき金属結晶粒の成長を妨げる。ここで、金属結晶
粒の成長が妨げられると、最終的に形成された磁気抵抗
効果素子は小さな結晶粒を持つことになる。結晶粒が小
さいと、それだけ結晶粒界が多くなるが、粒界は抵抗が
高いので膜の比抵抗は高くなる。一方、磁気抵抗効果素
子の抵抗変化率は、比抵抗の磁界の方向に伴う変化量Δ
ρを比抵抗ρで割ったものであるので、ρが上昇しても
Δρが変わらなければ低下することになる。逆に、チャ
ンバー内のＨ2 Ｏ量を少なくすれば、抵抗変化率の高い
膜が得られることになる。
タ成膜時のプラズマにより、一部が水素と酸素とに電離
している。これらのＨ2 Ｏ、水素及び酸素と成膜元素で
ある金属とは、化合することにより、微小な金属酸化物
や金属水酸化物になる。これらは、成膜中の磁気抵抗効
果素子中に混入し、格子欠陥の元になったり、結晶粒界
に析出したりすることにより、成膜が進むにつれて進行
するべき金属結晶粒の成長を妨げる。ここで、金属結晶
粒の成長が妨げられると、最終的に形成された磁気抵抗
効果素子は小さな結晶粒を持つことになる。結晶粒が小
さいと、それだけ結晶粒界が多くなるが、粒界は抵抗が
高いので膜の比抵抗は高くなる。一方、磁気抵抗効果素
子の抵抗変化率は、比抵抗の磁界の方向に伴う変化量Δ
ρを比抵抗ρで割ったものであるので、ρが上昇しても
Δρが変わらなければ低下することになる。逆に、チャ
ンバー内のＨ2 Ｏ量を少なくすれば、抵抗変化率の高い
膜が得られることになる。
【００１９】また、磁気抵抗効果素子を２００〔℃〕以
上の高温で熱処理した場合の抵抗変化率の低下は、結晶
粒界を通しての非磁性層の拡散によるものと考えられ
る。このため、結晶粒径が小さく結晶粒界の多い膜の方
が、拡散が起こりやすくなるので、その分だけ抵抗変化
率の低下が大きい。したがって、チャンバー内のＨ2 Ｏ
量が少ない条件で作成した結晶粒径の大きい膜の方が、
抵抗変化率の耐熱性に優れることになる。なお、チャン
バー内のＨ2 Ｏ量はチャンバー内の背圧と相関があるの
で、その背圧の低い方が抵抗変化率及びその耐熱性に優
れた膜を得ることができる。
上の高温で熱処理した場合の抵抗変化率の低下は、結晶
粒界を通しての非磁性層の拡散によるものと考えられ
る。このため、結晶粒径が小さく結晶粒界の多い膜の方
が、拡散が起こりやすくなるので、その分だけ抵抗変化
率の低下が大きい。したがって、チャンバー内のＨ2 Ｏ
量が少ない条件で作成した結晶粒径の大きい膜の方が、
抵抗変化率の耐熱性に優れることになる。なお、チャン
バー内のＨ2 Ｏ量はチャンバー内の背圧と相関があるの
で、その背圧の低い方が抵抗変化率及びその耐熱性に優
れた膜を得ることができる。
【００２０】また、結晶粒径は、Ｘ線ディフラクトメー
タによる測定時のピークの半値幅と反比例の関係にある
ことが知られている。一般的な磁気抵抗効果素子では、
Ｘ線ディフラクトメータによる測定により（１１１）ピ
ークが観測される。その（１１１）ピークの半値幅が狭
いほど、結晶粒径が大きいので、抵抗変化率及びその耐
熱性に優れた膜を得ることができる。
タによる測定時のピークの半値幅と反比例の関係にある
ことが知られている。一般的な磁気抵抗効果素子では、
Ｘ線ディフラクトメータによる測定により（１１１）ピ
ークが観測される。その（１１１）ピークの半値幅が狭
いほど、結晶粒径が大きいので、抵抗変化率及びその耐
熱性に優れた膜を得ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１乃至図８は、本発明に係る磁
気抵抗効果素子を示す概略断面図である。以下、これら
の図面に基づき説明する。
気抵抗効果素子を示す概略断面図である。以下、これら
の図面に基づき説明する。
【００２２】図１の例は、基体１００上に、下地層１０
１、第１フリー磁性層１０２、非磁性層１０４、ＭＲエ
ンハンス層１０５、固定磁性層１０６、反強磁性層１０
７、及び保護層１０８を順次積層した構造である。図２
の例は、基体１００上に、下地層１０１、第１フリー磁
性層１０２、第２フリー磁性層１０３、非磁性層１０
４、ＭＲエンハンス層１０５、固定磁性層１０６、反強
磁性層１０７、及び保護層１０８を順次積層した構造で
ある。図３の例は、基体１００上に、下地層１０１、第
１フリー磁性層１０２、非磁性層１０４、固定磁性層１
０６、反強磁性層１０７、及び保護層１０８を順次積層
した構造である。図４の例は、基体１００上に、下地層
１０１、反強磁性層１０７、固定磁性層１０６、非磁性
層１０４、第２フリー磁性層１０３、第１フリー磁性層
１０２、及び保護層１０８を順次積層した構造である。
図５の例は、基体１００上に、下地層１０１、反強磁性
層１０７、固定磁性層１０６、ＭＲエンハンス層１０
５、非磁性層１０４、第１フリー磁性層１０２、及び保
護層１０８を順次積層した構造である。図６の例は、基
体１００上に下地層１０１、反強磁性層１０７、固定磁
性層１０６、非磁性層１０４、第２フリー磁性層１０
３、第１フリー磁性層１０２、及び保護層１０８を順次
積層した構造である。図７の例は、基体１００上に、下
地層１０１、反強磁性層１０７、固定磁性層１０６、非
磁性層１０４、第１フリー磁性層１０２、及び保護層１
０８を順次積層した構造である。図８の例は、基体１０
０上に、下地層１０１、反強磁性層１０７、固定磁性層
１０６、非磁性層１０４、第２フリー磁性層１０３、第
１フリー磁性層１０２、及び保護層１０８を順次積層し
た構造である。
１、第１フリー磁性層１０２、非磁性層１０４、ＭＲエ
ンハンス層１０５、固定磁性層１０６、反強磁性層１０
７、及び保護層１０８を順次積層した構造である。図２
の例は、基体１００上に、下地層１０１、第１フリー磁
性層１０２、第２フリー磁性層１０３、非磁性層１０
４、ＭＲエンハンス層１０５、固定磁性層１０６、反強
磁性層１０７、及び保護層１０８を順次積層した構造で
ある。図３の例は、基体１００上に、下地層１０１、第
１フリー磁性層１０２、非磁性層１０４、固定磁性層１
０６、反強磁性層１０７、及び保護層１０８を順次積層
した構造である。図４の例は、基体１００上に、下地層
１０１、反強磁性層１０７、固定磁性層１０６、非磁性
層１０４、第２フリー磁性層１０３、第１フリー磁性層
１０２、及び保護層１０８を順次積層した構造である。
図５の例は、基体１００上に、下地層１０１、反強磁性
層１０７、固定磁性層１０６、ＭＲエンハンス層１０
５、非磁性層１０４、第１フリー磁性層１０２、及び保
護層１０８を順次積層した構造である。図６の例は、基
体１００上に下地層１０１、反強磁性層１０７、固定磁
性層１０６、非磁性層１０４、第２フリー磁性層１０
３、第１フリー磁性層１０２、及び保護層１０８を順次
積層した構造である。図７の例は、基体１００上に、下
地層１０１、反強磁性層１０７、固定磁性層１０６、非
磁性層１０４、第１フリー磁性層１０２、及び保護層１
０８を順次積層した構造である。図８の例は、基体１０
０上に、下地層１０１、反強磁性層１０７、固定磁性層
１０６、非磁性層１０４、第２フリー磁性層１０３、第
１フリー磁性層１０２、及び保護層１０８を順次積層し
た構造である。
【００２３】下地層１０１としては、１種以上の金属か
らなる単層膜、混合物膜、又は多層膜を用いる。具体的
には、Ｔａ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｗ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｐ
ｔ，Ｎｉ，Ｉｒ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｒｕ，Ｒ
ｈ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｎｂ，Ｖからなる単層
膜、又はこれらの混合物膜若しくは多層膜を用いる。
らなる単層膜、混合物膜、又は多層膜を用いる。具体的
には、Ｔａ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｗ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｐ
ｔ，Ｎｉ，Ｉｒ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｒｕ，Ｒ
ｈ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｎｂ，Ｖからなる単層
膜、又はこれらの混合物膜若しくは多層膜を用いる。
【００２４】第１フリー磁性層１０２及び第２フリー磁
性層１０３としては、ＮｉＦｅ，ＣｏＦｅ，ＮｉＦｅＣ
ｏ，ＦｅＣｏ，ＣｏＦｅＢ，ＣｏＺｒＭｏ，ＣｏＺｒＮ
ｂ，ＣｏＺｒ，ＣｏＺｒＴａ，ＣｏＨｆ，ＣｏＴａ，Ｃ
ｏＴａＨｆ，ＣｏＮｂＨｆ，ＣｏＺｒＮｂ，ＣｏＨｆＰ
ｄ，ＣｏＴａＺｒＮｂ，ＣｏＺｒＭｏＮｉ合金、又はア
モルファス磁性材料を用いることができる。その膜厚
は、１〜１０〔ｎｍ〕程度が適当である。
性層１０３としては、ＮｉＦｅ，ＣｏＦｅ，ＮｉＦｅＣ
ｏ，ＦｅＣｏ，ＣｏＦｅＢ，ＣｏＺｒＭｏ，ＣｏＺｒＮ
ｂ，ＣｏＺｒ，ＣｏＺｒＴａ，ＣｏＨｆ，ＣｏＴａ，Ｃ
ｏＴａＨｆ，ＣｏＮｂＨｆ，ＣｏＺｒＮｂ，ＣｏＨｆＰ
ｄ，ＣｏＴａＺｒＮｂ，ＣｏＺｒＭｏＮｉ合金、又はア
モルファス磁性材料を用いることができる。その膜厚
は、１〜１０〔ｎｍ〕程度が適当である。
【００２５】非磁性層１０４としては、Ｃｕ，Ｃｕに１
〜２０〔ａｔ％〕程度のＡｇを添加した材料，Ｃｕに１
〜２０〔ａｔ％〕程度のＲｅを添加した材料，Ｃｕ−Ａ
ｕ合金を用いることが望ましい。その膜厚は、２〜４
〔ｎｍ〕が望ましい。
〜２０〔ａｔ％〕程度のＡｇを添加した材料，Ｃｕに１
〜２０〔ａｔ％〕程度のＲｅを添加した材料，Ｃｕ−Ａ
ｕ合金を用いることが望ましい。その膜厚は、２〜４
〔ｎｍ〕が望ましい。
【００２６】ＭＲエンハンス層１０５としては、Ｃｏ，
ＮｉＦｅＣｏ，ＦｅＣｏ等、又はＣｏＦｅＢ，ＣｏＺｒ
Ｍｏ，ＣｏＺｒＮｂ，ＣｏＺｒ，ＣｏＺｒＴａ，ＣｏＨ
ｆ，ＣｏＴａ，ＣｏＴａＨｆ，ＣｏＮｂＨｆ，ＣｏＺｒ
Ｎｂ，ＣｏＨｆＰｄ，ＣｏＴａＺｒＮｂ，ＣｏＺｒＭｏ
Ｎｉ合金、又はアモルファス磁性材料を用いる。その膜
厚は、０．５〜５〔ｎｍ〕程度が望ましい。ＭＲエンハ
ンス層１０５を用いない場合は、用いた場合に比べて、
ＭＲ比が若干低下するが、用いない分だけ作製に要する
工程数は低減する。
ＮｉＦｅＣｏ，ＦｅＣｏ等、又はＣｏＦｅＢ，ＣｏＺｒ
Ｍｏ，ＣｏＺｒＮｂ，ＣｏＺｒ，ＣｏＺｒＴａ，ＣｏＨ
ｆ，ＣｏＴａ，ＣｏＴａＨｆ，ＣｏＮｂＨｆ，ＣｏＺｒ
Ｎｂ，ＣｏＨｆＰｄ，ＣｏＴａＺｒＮｂ，ＣｏＺｒＭｏ
Ｎｉ合金、又はアモルファス磁性材料を用いる。その膜
厚は、０．５〜５〔ｎｍ〕程度が望ましい。ＭＲエンハ
ンス層１０５を用いない場合は、用いた場合に比べて、
ＭＲ比が若干低下するが、用いない分だけ作製に要する
工程数は低減する。
【００２７】固定磁性層１０６としては、Ｃｏ，Ｎｉ，
Ｆｅをベースにするグループからなる単体、合金、又は
積層膜を用いる。その膜厚は１〜５０〔ｎｍ〕程度が望
ましい。
Ｆｅをベースにするグループからなる単体、合金、又は
積層膜を用いる。その膜厚は１〜５０〔ｎｍ〕程度が望
ましい。
【００２８】反強磁性層１０７としては、ＦｅＭｎ，Ｎ
ｉＭｎ，ＩｒＭｎ，ＰｔＰｄＭｎ，ＲｅＭｎ，ＰｔＭ
ｎ，ＣｒＭｎ，Ｎｉ酸化物，Ｆｅ酸化物，Ｎｉ酸化物と
Ｃｏ酸化物との混合物，Ｎｉ酸化物とＦｅ酸化物との混
合物，Ｎｉ酸化物／Ｃｏ酸化物の二層膜，Ｎｉ酸化物／
Ｆｅ酸化物の二層膜などを用いることができる。
ｉＭｎ，ＩｒＭｎ，ＰｔＰｄＭｎ，ＲｅＭｎ，ＰｔＭ
ｎ，ＣｒＭｎ，Ｎｉ酸化物，Ｆｅ酸化物，Ｎｉ酸化物と
Ｃｏ酸化物との混合物，Ｎｉ酸化物とＦｅ酸化物との混
合物，Ｎｉ酸化物／Ｃｏ酸化物の二層膜，Ｎｉ酸化物／
Ｆｅ酸化物の二層膜などを用いることができる。
【００２９】保護層１０８としては、金属，酸化物，窒
化物，酸化物と窒化物との混合物，金属／酸化物の二層
膜，金属／窒化物の二層膜，金属／（酸化物と窒化物と
の混合物）の二層膜を用いる。具体的には、保護層１０
８としては、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｙ，
Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔｃ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｈ
ｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ、又はＳ
ｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｔａの各グループのいずれかからなる
酸化物及び窒化物の単体、又はこれらの混合物、又はＴ
ａ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｗ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｐｔ，Ｎｉ，
Ｉｒ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ａ
ｕ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｎｂ，Ｖ，Ｙのグループの少なくとも
１つの元素からなる。そして、単体又は合金を、上記酸
化物及び窒化物の単体又は混合物と組み合わせた二層膜
が、有力な候補となる。
化物，酸化物と窒化物との混合物，金属／酸化物の二層
膜，金属／窒化物の二層膜，金属／（酸化物と窒化物と
の混合物）の二層膜を用いる。具体的には、保護層１０
８としては、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｙ，
Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔｃ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ａｇ，Ｈ
ｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ、又はＳ
ｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｔａの各グループのいずれかからなる
酸化物及び窒化物の単体、又はこれらの混合物、又はＴ
ａ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｗ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｐｔ，Ｎｉ，
Ｉｒ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｃｏ，Ｚｎ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ａ
ｕ，Ｏｓ，Ｐｄ，Ｎｂ，Ｖ，Ｙのグループの少なくとも
１つの元素からなる。そして、単体又は合金を、上記酸
化物及び窒化物の単体又は混合物と組み合わせた二層膜
が、有力な候補となる。
【００３０】図９及び図１０は、本発明に係る磁気抵抗
効果素子を用いたシールド型の磁気抵抗効果センサを示
す概略断面図である。以下、この図面に基づき説明す
る。
効果素子を用いたシールド型の磁気抵抗効果センサを示
す概略断面図である。以下、この図面に基づき説明す
る。
【００３１】図９の例では、基板１上に下シールド層
２、下ギャップ層３及び磁気抵抗効果素子６を積層させ
る。その上にギャップ規定絶縁層７を積層させることも
ある。下シールド層２は、フォトレジスト（ＰＲ）工程
により適当な大きさにパターン化されることが多い。磁
気抵抗効果素子６は、ＰＲ工程により適当な大きさ・形
状にパターン化されている。磁気抵抗効果素子６の端部
に接するように、縦バイアス層４及び下電極層５が順次
積層されている。その上に、上ギャップ層８及び上シー
ルド層９が順次積層されている。
２、下ギャップ層３及び磁気抵抗効果素子６を積層させ
る。その上にギャップ規定絶縁層７を積層させることも
ある。下シールド層２は、フォトレジスト（ＰＲ）工程
により適当な大きさにパターン化されることが多い。磁
気抵抗効果素子６は、ＰＲ工程により適当な大きさ・形
状にパターン化されている。磁気抵抗効果素子６の端部
に接するように、縦バイアス層４及び下電極層５が順次
積層されている。その上に、上ギャップ層８及び上シー
ルド層９が順次積層されている。
【００３２】図１０の例では、基板１上に下シールド層
２、下ギャップ層３及び磁気抵抗効果素子６を積層させ
る。シールド層２は、ＰＲ工程により適当な大きさにパ
ターン化されることが多い。磁気抵抗効果素子６は、Ｐ
Ｒ工程により適当な大きさ・形状にパターン化されてい
る。磁気抵抗効果素子６の上部に、一部重なるように縦
バイアス層４及び下電極層５が順次積層されている。そ
の上に、上ギャップ層８及び上シールド層９が順次積層
されている。
２、下ギャップ層３及び磁気抵抗効果素子６を積層させ
る。シールド層２は、ＰＲ工程により適当な大きさにパ
ターン化されることが多い。磁気抵抗効果素子６は、Ｐ
Ｒ工程により適当な大きさ・形状にパターン化されてい
る。磁気抵抗効果素子６の上部に、一部重なるように縦
バイアス層４及び下電極層５が順次積層されている。そ
の上に、上ギャップ層８及び上シールド層９が順次積層
されている。
【００３３】図９及び図１０における下シールド層２と
しては，ＮｉＦｅ，ＣｏＺｒ，ＣｏＦｅＢ，ＣｏＺｒＭ
ｏ，ＣｏＺｒＮｂ，ＣｏＺｒ，ＣｏＺｒＴａ，ＣｏＨ
ｆ，ＣｏＴａ，ＣｏＴａＨｆ，ＣｏＮｂＨｆ，ＣｏＺｒ
Ｎｂ，ＣｏＨｆＰｄ，ＣｏＴａＺｒＮｂ，ＣｏＺｒＭｏ
Ｎｉ合金，ＦｅＡｌＳｉ，窒化鉄系材料等を用いること
ができ、その膜厚は０．３〜１０〔μｍ〕の範囲で適用
可能である。下ギャップ層３は、アルミナ，ＳｉＯ2 ，
窒化アルミニウム，窒化シリコン，ダイヤモンドライク
カーボン等が適用可能である。その膜厚は、０．０１〜
０．２０〔μｍ〕範囲での使用が望ましい。下電極層５
としては、Ｚｒ，Ｔａ，Ｍｏからなる単体又はそれらの
合金若しくは混合物が望ましい。その膜厚範囲は０．０
１〜０．１０〔μｍ〕がよい。縦バイアス層４として
は、ＣｏＣｒｐｔ，ＣｏＣｒ，Ｃｏｐｔ，ＣｏＣｒＴ
ａ，ＦｅＭｎ，ＮｉＭｎ，ＩｒＭｎ，ＰｔＰｄＭｎ，Ｒ
ｅＭｎ，ＰｔＭｎ，ＣｒＭｎ，Ｎｉ酸化物，鉄酸化物，
Ｎｉ酸化物とＣｏ酸化物の混合物，Ｎｉ酸化物とＦｅ酸
化物の混合物，Ｎｉ酸化物／Ｃｏ酸化物二層膜，Ｎｉ酸
化物／Ｆｅ酸化物二層膜等を用いることができる。ギャ
ップ規定絶縁層７としては、アルミナ，ＳｉＯ2 ，窒化
アルミニウム，窒化シリコン，ダイヤモンドライクカー
ボン等が適用可能である。その膜厚は、０．００５〜
０．０５〔μｍ〕範囲での使用が望ましい。上ギャップ
層８は、アルミナ，ＳｉＯ2 ，窒化アルミニウム，窒化
シリコン，ダイヤモンドライクカーボン等が適用可能で
ある。その膜厚は、０．０１〜０．２０〔μｍ〕範囲で
の使用が望ましい。上シールド層９には、ＮｉＦｅ，Ｃ
ｏＺｒ，又はＣｏＦｅＢ，ＣｏＺｒＭｏ，ＣｏＺｒＮ
ｂ，ＣｏＺｒ，ＣｏＺｒＴａ，ＣｏＨｆ，ＣｏＴａ，Ｃ
ｏＴａＨｆ，ＣｏＮｂＨｆ，ＣｏＺｒＮｂ，ＣｏＨｆＰ
ｄ，ＣｏＴａＺｒＮｂ，ＣｏＺｒＭｏＮｉ合金，ＦｅＡ
ｌＳｉ，窒化鉄系材料等を用いることができ、その膜厚
は０．３〜１０〔μｍ〕の範囲で適用可能である。
しては，ＮｉＦｅ，ＣｏＺｒ，ＣｏＦｅＢ，ＣｏＺｒＭ
ｏ，ＣｏＺｒＮｂ，ＣｏＺｒ，ＣｏＺｒＴａ，ＣｏＨ
ｆ，ＣｏＴａ，ＣｏＴａＨｆ，ＣｏＮｂＨｆ，ＣｏＺｒ
Ｎｂ，ＣｏＨｆＰｄ，ＣｏＴａＺｒＮｂ，ＣｏＺｒＭｏ
Ｎｉ合金，ＦｅＡｌＳｉ，窒化鉄系材料等を用いること
ができ、その膜厚は０．３〜１０〔μｍ〕の範囲で適用
可能である。下ギャップ層３は、アルミナ，ＳｉＯ2 ，
窒化アルミニウム，窒化シリコン，ダイヤモンドライク
カーボン等が適用可能である。その膜厚は、０．０１〜
０．２０〔μｍ〕範囲での使用が望ましい。下電極層５
としては、Ｚｒ，Ｔａ，Ｍｏからなる単体又はそれらの
合金若しくは混合物が望ましい。その膜厚範囲は０．０
１〜０．１０〔μｍ〕がよい。縦バイアス層４として
は、ＣｏＣｒｐｔ，ＣｏＣｒ，Ｃｏｐｔ，ＣｏＣｒＴ
ａ，ＦｅＭｎ，ＮｉＭｎ，ＩｒＭｎ，ＰｔＰｄＭｎ，Ｒ
ｅＭｎ，ＰｔＭｎ，ＣｒＭｎ，Ｎｉ酸化物，鉄酸化物，
Ｎｉ酸化物とＣｏ酸化物の混合物，Ｎｉ酸化物とＦｅ酸
化物の混合物，Ｎｉ酸化物／Ｃｏ酸化物二層膜，Ｎｉ酸
化物／Ｆｅ酸化物二層膜等を用いることができる。ギャ
ップ規定絶縁層７としては、アルミナ，ＳｉＯ2 ，窒化
アルミニウム，窒化シリコン，ダイヤモンドライクカー
ボン等が適用可能である。その膜厚は、０．００５〜
０．０５〔μｍ〕範囲での使用が望ましい。上ギャップ
層８は、アルミナ，ＳｉＯ2 ，窒化アルミニウム，窒化
シリコン，ダイヤモンドライクカーボン等が適用可能で
ある。その膜厚は、０．０１〜０．２０〔μｍ〕範囲で
の使用が望ましい。上シールド層９には、ＮｉＦｅ，Ｃ
ｏＺｒ，又はＣｏＦｅＢ，ＣｏＺｒＭｏ，ＣｏＺｒＮ
ｂ，ＣｏＺｒ，ＣｏＺｒＴａ，ＣｏＨｆ，ＣｏＴａ，Ｃ
ｏＴａＨｆ，ＣｏＮｂＨｆ，ＣｏＺｒＮｂ，ＣｏＨｆＰ
ｄ，ＣｏＴａＺｒＮｂ，ＣｏＺｒＭｏＮｉ合金，ＦｅＡ
ｌＳｉ，窒化鉄系材料等を用いることができ、その膜厚
は０．３〜１０〔μｍ〕の範囲で適用可能である。
【００３４】これらのシールド型の磁気抵抗効果センサ
は、インダクティブ・コイルによる書き込みヘッド部を
付設することにより、記録再生一体型ヘッドとして用い
ることができる。
は、インダクティブ・コイルによる書き込みヘッド部を
付設することにより、記録再生一体型ヘッドとして用い
ることができる。
【００３５】図１１は、本発明に係る磁気抵抗効果素子
を用いた記録再生ヘッドを示す概略斜視図である。以
下、この図面に基づき説明する。
を用いた記録再生ヘッドを示す概略斜視図である。以
下、この図面に基づき説明する。
【００３６】記録再生ヘッド１６は、本発明に係る磁気
抵抗効果素子２４を用いた再生ヘッド１８と、インダク
ティブ型の記録ヘッド３０とからなる。ここでは、長手
磁気記録用の記録ヘッドとの搭載例を示したが、本発明
の磁気抵抗効果素子を垂直磁気記録用ヘッドと組み合わ
せて垂直記録に用いてもよい。
抵抗効果素子２４を用いた再生ヘッド１８と、インダク
ティブ型の記録ヘッド３０とからなる。ここでは、長手
磁気記録用の記録ヘッドとの搭載例を示したが、本発明
の磁気抵抗効果素子を垂直磁気記録用ヘッドと組み合わ
せて垂直記録に用いてもよい。
【００３７】再生ヘッド１８は、基体２０上に、下部シ
ールド膜２２、磁気抵抗効果素子２４、電極２６及び上
部シールド膜２８が順次形成されたものである。記録ヘ
ッド３０は、下部磁性膜３２、コイル３４及び上部磁性
膜３６が順次形成されたものである。このとき、上部磁
性膜３６と下部磁性膜３２とを共通部材にて一体化した
構成としてもよい。
ールド膜２２、磁気抵抗効果素子２４、電極２６及び上
部シールド膜２８が順次形成されたものである。記録ヘ
ッド３０は、下部磁性膜３２、コイル３４及び上部磁性
膜３６が順次形成されたものである。このとき、上部磁
性膜３６と下部磁性膜３２とを共通部材にて一体化した
構成としてもよい。
【００３８】記録再生ヘッド１６により、記録媒体（図
示せず）上に信号を書き込み、又は記録媒体から信号を
読み取る。再生ヘッド１８の感知部分と、記録ヘッド３
０の磁気ギャップとを、このように同一スライダ上に重
ねた位置に形成することにより、同一トラックに同時に
位置決めができる。記録再生ヘッド１６をスライダに加
工して磁気記録再生装置に搭載する。
示せず）上に信号を書き込み、又は記録媒体から信号を
読み取る。再生ヘッド１８の感知部分と、記録ヘッド３
０の磁気ギャップとを、このように同一スライダ上に重
ねた位置に形成することにより、同一トラックに同時に
位置決めができる。記録再生ヘッド１６をスライダに加
工して磁気記録再生装置に搭載する。
【００３９】図１２は、本発明の磁気抵抗効果素子を用
いた磁気記録再生装置における、再生ヘッドと記録媒体
との位置関係を示す概略斜視図である。以下、この図面
に基づき説明する。
いた磁気記録再生装置における、再生ヘッドと記録媒体
との位置関係を示す概略斜視図である。以下、この図面
に基づき説明する。
【００４０】ヘッドスライダー９０を兼ねる基板５０上
に磁気抵抗効果素子４５及び電極膜４０を形成し、これ
を記録媒体９１上に位置決めして再生を行う。記録媒体
９１は回転し、ヘッドスライダー９０は、記録媒体９１
の上を、０．２〔μｍ〕以下の高さ又は接触状態で対向
して相対運動する。この機構により、磁気抵抗効果素子
４５は、記録媒体９１に記録された磁気的信号を、その
漏れ磁界から読み取ることのできる位置に設定される。
に磁気抵抗効果素子４５及び電極膜４０を形成し、これ
を記録媒体９１上に位置決めして再生を行う。記録媒体
９１は回転し、ヘッドスライダー９０は、記録媒体９１
の上を、０．２〔μｍ〕以下の高さ又は接触状態で対向
して相対運動する。この機構により、磁気抵抗効果素子
４５は、記録媒体９１に記録された磁気的信号を、その
漏れ磁界から読み取ることのできる位置に設定される。
【００４１】
【実施例】スパッタ装置のチャンバー内を空気によりリ
ークして１度大気に戻し、リークから磁気抵抗効果素子
の成膜を始めるまでの時間を加減することによって、成
膜時の背圧を調節した。成膜前のチャンバー内雰囲気
は、四重極質量分析装置により分析した。四重極管質量
分析装置の分析ガスに相当する質量のセンシング電流値
から、分析ガスのチャンバー内分圧を求めた。分圧の式
は以下の通りである。
ークして１度大気に戻し、リークから磁気抵抗効果素子
の成膜を始めるまでの時間を加減することによって、成
膜時の背圧を調節した。成膜前のチャンバー内雰囲気
は、四重極質量分析装置により分析した。四重極管質量
分析装置の分析ガスに相当する質量のセンシング電流値
から、分析ガスのチャンバー内分圧を求めた。分圧の式
は以下の通りである。
【００４２】Ａ元素分圧＝全圧×（Ｉa ／Ｋa ）／
〔（Ｉa ／Ｋa ）＋（Ｉb ／Ｋb ）＋……総ての原子量
についての和〕
〔（Ｉa ／Ｋa ）＋（Ｉb ／Ｋb ）＋……総ての原子量
についての和〕
【００４３】ここで、Ｉa ，Ｉb ……は各元素に相当す
る原子量における四重極管質量分析装置で測定したセン
シング電流値を示す。又、Ｋa ，Ｋb ……は感度係数
（比感度）を示す。各分析ガスの比感度は、次の値を用
いた。
る原子量における四重極管質量分析装置で測定したセン
シング電流値を示す。又、Ｋa ，Ｋb ……は感度係数
（比感度）を示す。各分析ガスの比感度は、次の値を用
いた。
【００４４】Ｈ2 ：１．５２、Ｈｅ：１．４０、Ｃ
Ｈ4 ：１．３４、ＮＨ3 ：１．１３、Ｈ2 Ｏ：１．３
４、ＣＯ：１．０３、Ｎ2 ：１．００、Ｏ2 ：０．８
７、Ａｒ：１．２３、ＣＯ2 ：０．８００。
Ｈ4 ：１．３４、ＮＨ3 ：１．１３、Ｈ2 Ｏ：１．３
４、ＣＯ：１．０３、Ｎ2 ：１．００、Ｏ2 ：０．８
７、Ａｒ：１．２３、ＣＯ2 ：０．８００。
【００４５】ここでは、原子量５０以上の元素は無いと
仮定して、原子量１〜５０までの原子量について求め
た。全圧は、四重極管質量分析装置とは別に設置された
イオンゲージの値を用いた。
仮定して、原子量１〜５０までの原子量について求め
た。全圧は、四重極管質量分析装置とは別に設置された
イオンゲージの値を用いた。
【００４６】Ｔａ，ＮｉＦｅ，ＣｏＦｅ，及びＣｕ層の
成膜には、ＤＣマグネトロンスパッタカソードを用い
た。ＦｅＭｎ及びＮｉＭｎ層の成膜には、ヘリコンスパ
ッタカソードを用いた。また、所有ターゲットのサイズ
による制約があるため、金属膜と反強磁性層とを異なる
チャンバーで成膜した。これらのスパッタ条件はそれぞ
れ図１３のとおりである。更に、ＭＲ測定装置によって
Ｒ−Ｈループを測定し、Ｘ線回折装置によってＸ線プロ
ファイルを測定した。
成膜には、ＤＣマグネトロンスパッタカソードを用い
た。ＦｅＭｎ及びＮｉＭｎ層の成膜には、ヘリコンスパ
ッタカソードを用いた。また、所有ターゲットのサイズ
による制約があるため、金属膜と反強磁性層とを異なる
チャンバーで成膜した。これらのスパッタ条件はそれぞ
れ図１３のとおりである。更に、ＭＲ測定装置によって
Ｒ−Ｈループを測定し、Ｘ線回折装置によってＸ線プロ
ファイルを測定した。
【００４７】〔第１実施例〕はじめに、アルミナ／Ｔａ
（３〔ｎｍ〕）／Ｎｉ80Ｆｅ20（８〔ｎｍ〕）／Ｃｏ90
Ｆｅ10（１〔ｎｍ〕）／Ｃｕ（２．７〔ｎｍ〕）／Ｃｏ
90Ｆｅ10（３〔ｎｍ〕）／Ｎｉ46Ｍｎ54（３０〔ｎ
ｍ〕）／Ｔａ（３〔ｎｍ〕）という構成で、磁気抵抗効
果素子を作成した。この場合、Ｔａ（３〔ｎｍ〕）／Ｎ
ｉ80Ｆｅ20（８〔ｎｍ〕）／Ｃｏ90Ｆｅ10（１〔ｎ
ｍ〕）／Ｃｕ（２．７〔ｎｍ〕）／Ｃｏ90Ｆｅ10（３
〔ｎｍ〕）の各部分を成膜する際に、スパッタ装置のチ
ャンバー内の背圧を種々に変えて成膜を行った。
（３〔ｎｍ〕）／Ｎｉ80Ｆｅ20（８〔ｎｍ〕）／Ｃｏ90
Ｆｅ10（１〔ｎｍ〕）／Ｃｕ（２．７〔ｎｍ〕）／Ｃｏ
90Ｆｅ10（３〔ｎｍ〕）／Ｎｉ46Ｍｎ54（３０〔ｎ
ｍ〕）／Ｔａ（３〔ｎｍ〕）という構成で、磁気抵抗効
果素子を作成した。この場合、Ｔａ（３〔ｎｍ〕）／Ｎ
ｉ80Ｆｅ20（８〔ｎｍ〕）／Ｃｏ90Ｆｅ10（１〔ｎ
ｍ〕）／Ｃｕ（２．７〔ｎｍ〕）／Ｃｏ90Ｆｅ10（３
〔ｎｍ〕）の各部分を成膜する際に、スパッタ装置のチ
ャンバー内の背圧を種々に変えて成膜を行った。
【００４８】図１４は、成膜直前のチャンバー内の背圧
と抵抗変化率（ＭＲ比）との関係を示すグラフである。
この場合、背圧の上昇に伴い抵抗変化率は、背圧が約１
×１０-7〔Ｔｏｒｒ〕までは直線的に緩やかに減少する
が、１×１０-7〔Ｔｏｒｒ〕を越えると急激に減少し
た。このグラフから、適正な背圧の範囲は１×１０
-7〔Ｔｏｒｒ〕以下であることが判明した。
と抵抗変化率（ＭＲ比）との関係を示すグラフである。
この場合、背圧の上昇に伴い抵抗変化率は、背圧が約１
×１０-7〔Ｔｏｒｒ〕までは直線的に緩やかに減少する
が、１×１０-7〔Ｔｏｒｒ〕を越えると急激に減少し
た。このグラフから、適正な背圧の範囲は１×１０
-7〔Ｔｏｒｒ〕以下であることが判明した。
【００４９】図１５は、成膜直前のチャンバー内を四重
極管質量分析装置で分析した際の原子量１８に相当する
検出電流と抵抗変化率（ＭＲ比）との関係を示すグラフ
である。この場合、検出電流値の上昇に伴って、抵抗変
化率は、検出電流が約１×１０-10 〔Ａ〕までは直線的
に緩やかに減少するが、１×１０-10 〔Ａ〕を越えると
急激に減少した。このグラフから、抵抗変化率という観
点から見て適正な検出電流の範囲は、１×１０
-10 〔Ａ〕以下であることが判明した。
極管質量分析装置で分析した際の原子量１８に相当する
検出電流と抵抗変化率（ＭＲ比）との関係を示すグラフ
である。この場合、検出電流値の上昇に伴って、抵抗変
化率は、検出電流が約１×１０-10 〔Ａ〕までは直線的
に緩やかに減少するが、１×１０-10 〔Ａ〕を越えると
急激に減少した。このグラフから、抵抗変化率という観
点から見て適正な検出電流の範囲は、１×１０
-10 〔Ａ〕以下であることが判明した。
【００５０】図１６は、成膜直前のチャンバー内のＨ2
Ｏ分圧と抵抗変化率（ＭＲ比）との関係を示すグラフで
ある。Ｈ2 Ｏ分圧の上昇に伴って、抵抗変化率は、分圧
が約１×１０-7〔Ｔｏｒｒ〕までは直線的に緩やかに減
少するが１×１０-7〔Ｔｏｒｒ〕を越えると急激に減少
した。このグラフから、適正なＨ2 Ｏ分圧の範囲は１×
１０-7〔Ｔｏｒｒ〕以下であることが判明した。
Ｏ分圧と抵抗変化率（ＭＲ比）との関係を示すグラフで
ある。Ｈ2 Ｏ分圧の上昇に伴って、抵抗変化率は、分圧
が約１×１０-7〔Ｔｏｒｒ〕までは直線的に緩やかに減
少するが１×１０-7〔Ｔｏｒｒ〕を越えると急激に減少
した。このグラフから、適正なＨ2 Ｏ分圧の範囲は１×
１０-7〔Ｔｏｒｒ〕以下であることが判明した。
【００５１】図１７は、「２θ−θ」測定をしたときの
Ｘ線ディフラクトメータプロファイルにおける（１１
１）ピーク半値幅と抵抗変化率（ＭＲ比）との関係を示
すグラフである。このグラフから、半値幅が１．２度以
下のとき、抵抗変化率が６％以上と比較的高い値となる
ことが判明した。
Ｘ線ディフラクトメータプロファイルにおける（１１
１）ピーク半値幅と抵抗変化率（ＭＲ比）との関係を示
すグラフである。このグラフから、半値幅が１．２度以
下のとき、抵抗変化率が６％以上と比較的高い値となる
ことが判明した。
【００５２】図１８は、成膜直前のチャンバー内の背圧
と規格化抵抗変化率（規格化ＭＲ比）との関係を示すグ
ラフである。この規格化抵抗変化率は、２７０〔℃〕で
５時間、高真空中で熱処理を施したサンプルの抵抗変化
率を、処理前の抵抗変化率で割った値である。このグラ
フから明らかなように、規格化抵抗変化率は、背圧の上
昇に伴って、背圧が約１×１０-7〔Ｔｏｒｒ〕までは直
線的に緩やかに減少するが、背圧が約１×１０-7〔Ｔｏ
ｒｒ〕を越えると急激に減少した。このグラフから、適
正な背圧の範囲は、抵抗変化率の耐熱性という観点から
見ても１×１０-7〔Ｔｏｒｒ〕以下であることが判明し
た。
と規格化抵抗変化率（規格化ＭＲ比）との関係を示すグ
ラフである。この規格化抵抗変化率は、２７０〔℃〕で
５時間、高真空中で熱処理を施したサンプルの抵抗変化
率を、処理前の抵抗変化率で割った値である。このグラ
フから明らかなように、規格化抵抗変化率は、背圧の上
昇に伴って、背圧が約１×１０-7〔Ｔｏｒｒ〕までは直
線的に緩やかに減少するが、背圧が約１×１０-7〔Ｔｏ
ｒｒ〕を越えると急激に減少した。このグラフから、適
正な背圧の範囲は、抵抗変化率の耐熱性という観点から
見ても１×１０-7〔Ｔｏｒｒ〕以下であることが判明し
た。
【００５３】図１９は、成膜直前のチャンバー内を四重
極管質量分析装置で分析した際の原子量１８に相当する
検出電流と規格化抵抗変化率（規格化ＭＲ比）との関係
を示すグラフである。このグラフから明らかなように、
検出電流値の上昇に伴って、抵抗変化率は、電流が約１
×１０-10 〔Ａ〕までは直線的に緩やかに減少するが、
１×１０-10 〔Ａ〕を越えると急激に減少した。このグ
ラフから、適正な検出電流の範囲は１×１０-10 〔Ａ〕
以下であることが判明した。
極管質量分析装置で分析した際の原子量１８に相当する
検出電流と規格化抵抗変化率（規格化ＭＲ比）との関係
を示すグラフである。このグラフから明らかなように、
検出電流値の上昇に伴って、抵抗変化率は、電流が約１
×１０-10 〔Ａ〕までは直線的に緩やかに減少するが、
１×１０-10 〔Ａ〕を越えると急激に減少した。このグ
ラフから、適正な検出電流の範囲は１×１０-10 〔Ａ〕
以下であることが判明した。
【００５４】図２０は、成膜直前のチャンバー内のＨ2
Ｏ分圧と規格化抵抗変化率（規格化ＭＲ比）との関係を
示すグラフである。このグラフから明らかなように、Ｈ
2 Ｏ分圧の上昇に伴って、抵抗変化率は、分圧が約１×
１０-7〔Ｔｏｒｒ〕までは直線的に緩やかに減少する
が、１×１０-7〔Ｔｏｒｒ〕を越えると急激に減少し
た。このグラフから、適正な検出電流の範囲は、１×１
０-7〔Ｔｏｒｒ〕以下であることが判明した。
Ｏ分圧と規格化抵抗変化率（規格化ＭＲ比）との関係を
示すグラフである。このグラフから明らかなように、Ｈ
2 Ｏ分圧の上昇に伴って、抵抗変化率は、分圧が約１×
１０-7〔Ｔｏｒｒ〕までは直線的に緩やかに減少する
が、１×１０-7〔Ｔｏｒｒ〕を越えると急激に減少し
た。このグラフから、適正な検出電流の範囲は、１×１
０-7〔Ｔｏｒｒ〕以下であることが判明した。
【００５５】図２１は、「２θ−θ」測定をしたときの
Ｘ線ディフラクトメータプロファイルにおける（１１
１）ピーク半値幅と規格化抵抗変化率（規格化ＭＲ比）
との関係を示すグラフである。半値幅が１．２度以下の
ときは、規格化抵抗変化率が０．７以上と比較的高い値
となった。
Ｘ線ディフラクトメータプロファイルにおける（１１
１）ピーク半値幅と規格化抵抗変化率（規格化ＭＲ比）
との関係を示すグラフである。半値幅が１．２度以下の
ときは、規格化抵抗変化率が０．７以上と比較的高い値
となった。
【００５６】〔第２実施例〕次に、アルミナ／Ｔａ（３
〔ｎｍ〕）／Ｎｉ46Ｍｎ54（３０〔ｎｍ〕）／Ｃｏ90Ｆ
ｅ10（３〔ｎｍ〕）／Ｃｕ（２．７〔ｎｍ〕）／Ｎｉ80
Ｆｅ20（８〔ｎｍ〕）／Ｔａ（３〔ｎｍ〕）という構成
の磁気抵抗効果素子を作成した。この場合、Ｃｏ90Ｆｅ
10（３〔ｎｍ〕）／Ｃｕ（２．７〔ｎｍ〕）／Ｎｉ80Ｆ
ｅ20（８〔ｎｍ〕）／Ｔａ（３〔ｎｍ〕）の部分を成膜
する際の、スパッタ装置のチャンバー内の背圧を種々に
変えて成膜を行った。
〔ｎｍ〕）／Ｎｉ46Ｍｎ54（３０〔ｎｍ〕）／Ｃｏ90Ｆ
ｅ10（３〔ｎｍ〕）／Ｃｕ（２．７〔ｎｍ〕）／Ｎｉ80
Ｆｅ20（８〔ｎｍ〕）／Ｔａ（３〔ｎｍ〕）という構成
の磁気抵抗効果素子を作成した。この場合、Ｃｏ90Ｆｅ
10（３〔ｎｍ〕）／Ｃｕ（２．７〔ｎｍ〕）／Ｎｉ80Ｆ
ｅ20（８〔ｎｍ〕）／Ｔａ（３〔ｎｍ〕）の部分を成膜
する際の、スパッタ装置のチャンバー内の背圧を種々に
変えて成膜を行った。
【００５７】図２２は、成膜直前のチャンバー内を四重
極管質量分析装置で分析した際の原子量１８に相当する
検出電流と抵抗変化率（ＭＲ比）との関係を示すグラフ
である。このグラフから明らかなように、検出電流値の
上昇に伴い、抵抗変化率は、電流が約１×１０
-10 〔Ａ〕までは直線的に緩やかに減少するが，１×１
０-10〔Ａ〕を越えると急激に減少した。このグラフか
ら、この構成の膜においても適正な検出電流の範囲は１
×１０-10 〔Ａ〕以下であることが判明した。
極管質量分析装置で分析した際の原子量１８に相当する
検出電流と抵抗変化率（ＭＲ比）との関係を示すグラフ
である。このグラフから明らかなように、検出電流値の
上昇に伴い、抵抗変化率は、電流が約１×１０
-10 〔Ａ〕までは直線的に緩やかに減少するが，１×１
０-10〔Ａ〕を越えると急激に減少した。このグラフか
ら、この構成の膜においても適正な検出電流の範囲は１
×１０-10 〔Ａ〕以下であることが判明した。
【００５８】図２３は、成膜直前のチャンバー内を四重
極管質量分析装置で分析した際の原子量１８に相当する
検出電流と規格化抵抗変化率との関係を示すグラフであ
る。検出電流値の上昇に伴い抵抗変化率は、電流が約１
×１０-10 〔Ａ〕までは直線的に緩やかに減少するが、
１×１０-10 〔Ａ〕を越えると急激に減少した。このグ
ラフから、適正な検出電流の範囲は１×１０-10 〔Ａ〕
以下であることが反面した。
極管質量分析装置で分析した際の原子量１８に相当する
検出電流と規格化抵抗変化率との関係を示すグラフであ
る。検出電流値の上昇に伴い抵抗変化率は、電流が約１
×１０-10 〔Ａ〕までは直線的に緩やかに減少するが、
１×１０-10 〔Ａ〕を越えると急激に減少した。このグ
ラフから、適正な検出電流の範囲は１×１０-10 〔Ａ〕
以下であることが反面した。
【００５９】〔第３実施例〕次に、アルミナ／Ｔａ（３
〔ｎｍ〕）／Ｎｉ82Ｆｅ18（６〔ｎｍ〕）／Ｃｕ（２．
５〔ｎｍ〕）／Ｎｉ80８０Ｆｅ20（３〔ｎｍ〕）／Ｐｔ
50Ｍｎ50（３０〔ｎｍ〕）／Ｔａ（３〔ｎｍ〕）という
構成の磁気抵抗効果素子を作成した。この場合、Ｔａ
（３〔ｎｍ〕）／Ｎｉ82Ｆｅ18（６〔ｎｍ〕）／Ｃｕ
（２．５〔ｎｍ〕）／Ｎｉ80Ｆｅ20（３〔ｎｍ〕）の部
分を成膜するときの、スパッタ装置のチャンバー内の背
圧を種々に変えて成膜を行った。
〔ｎｍ〕）／Ｎｉ82Ｆｅ18（６〔ｎｍ〕）／Ｃｕ（２．
５〔ｎｍ〕）／Ｎｉ80８０Ｆｅ20（３〔ｎｍ〕）／Ｐｔ
50Ｍｎ50（３０〔ｎｍ〕）／Ｔａ（３〔ｎｍ〕）という
構成の磁気抵抗効果素子を作成した。この場合、Ｔａ
（３〔ｎｍ〕）／Ｎｉ82Ｆｅ18（６〔ｎｍ〕）／Ｃｕ
（２．５〔ｎｍ〕）／Ｎｉ80Ｆｅ20（３〔ｎｍ〕）の部
分を成膜するときの、スパッタ装置のチャンバー内の背
圧を種々に変えて成膜を行った。
【００６０】図２４は、成膜直前のチャンバー内を四重
極管質量分析装置で分析した際の原子量１８に相当する
検出電流と抵抗変化率（ＭＲ比）との関係を示すグラフ
である。検出電流値の上昇に伴い抵抗変化率は、電流が
約１×１０-10 〔Ａ〕までは直線的に緩やかに減少する
が、１×１０-10 〔Ａ〕を越えると急激に減少した。こ
のグラフから、この構成においても適正な検出電流の範
囲は１×１０-10 〔Ａ〕以下であることが判明した。
極管質量分析装置で分析した際の原子量１８に相当する
検出電流と抵抗変化率（ＭＲ比）との関係を示すグラフ
である。検出電流値の上昇に伴い抵抗変化率は、電流が
約１×１０-10 〔Ａ〕までは直線的に緩やかに減少する
が、１×１０-10 〔Ａ〕を越えると急激に減少した。こ
のグラフから、この構成においても適正な検出電流の範
囲は１×１０-10 〔Ａ〕以下であることが判明した。
【００６１】図２５は、成膜直前のチャンバー内を四重
極管質量分析装置で分析した際の原子量１８に相当する
検出電流と規格化抵抗変化率（規格化ＭＲ比）との関係
を示すグラフである。検出電流値の上昇に伴い抵抗変化
率は、電流が約１×１０-10〔Ａ〕までは直線的に緩や
かに減少するが、１×１０-10 〔Ａ〕を越えると急激に
減少した。このグラフから適正な検出電流の範囲は１×
１０-10 〔Ａ〕以下であることが判明した。
極管質量分析装置で分析した際の原子量１８に相当する
検出電流と規格化抵抗変化率（規格化ＭＲ比）との関係
を示すグラフである。検出電流値の上昇に伴い抵抗変化
率は、電流が約１×１０-10〔Ａ〕までは直線的に緩や
かに減少するが、１×１０-10 〔Ａ〕を越えると急激に
減少した。このグラフから適正な検出電流の範囲は１×
１０-10 〔Ａ〕以下であることが判明した。
【００６２】次に、これらの磁気抵抗効果素子をシール
ド型の磁気抵抗効果センサに適用した例を示す。
ド型の磁気抵抗効果センサに適用した例を示す。
【００６３】〔第４実施例〕まず、本実施例の磁気抵抗
効果素子を用いて、図９の磁気抵抗効果センサを作成し
た。
効果素子を用いて、図９の磁気抵抗効果センサを作成し
た。
【００６４】このとき、下シールド層としてはＮｉＦ
ｅ、下ギャップ層としてはアルミナを用いた。磁気抵抗
効果素子としては、Ｔａ（３〔ｎｍ〕）／Ｎｉ82Ｆｅ18
（７〔ｎｍ〕）／Ｃｏ90Ｆｅ10（１．０〔ｎｍ〕）／Ｃ
ｕ（２．５〔ｎｍ〕）／Ｃｏ90Ｆｅ10（１〔ｎｍ〕）／
Ｎｉ46Ｍｎ54（２０〔ｎｍ〕）／Ｔａ（３〔ｎｍ〕）
を、ＰＲ工程により１×１〔μｍ〕の大きさに加工して
用いた。
ｅ、下ギャップ層としてはアルミナを用いた。磁気抵抗
効果素子としては、Ｔａ（３〔ｎｍ〕）／Ｎｉ82Ｆｅ18
（７〔ｎｍ〕）／Ｃｏ90Ｆｅ10（１．０〔ｎｍ〕）／Ｃ
ｕ（２．５〔ｎｍ〕）／Ｃｏ90Ｆｅ10（１〔ｎｍ〕）／
Ｎｉ46Ｍｎ54（２０〔ｎｍ〕）／Ｔａ（３〔ｎｍ〕）
を、ＰＲ工程により１×１〔μｍ〕の大きさに加工して
用いた。
【００６５】ここで、上記磁気抵抗効果素子のうち、Ｔ
ａ（３〔ｎｍ〕）／Ｎｉ82Ｆｅ18（７〔ｎｍ〕）／Ｃｏ
90Ｆｅ10（１．０〔ｎｍ〕）／Ｃｕ（２．５〔ｎｍ〕）
／Ｃｏ90Ｆｅ10（１〔ｎｍ〕）の部分を成膜する直前の
背圧は、１×１０-10 〔Ｔｏｒｒ〕とした。また、チャ
ンバー内を四重極管質量分析装置で測定した場合の原子
量１８に相当する検出電流値は１×１０-13 〔Ａ〕、Ｈ
2 Ｏの分圧は１．５×１０-11 〔Ｔｏｒｒ〕とした。
ａ（３〔ｎｍ〕）／Ｎｉ82Ｆｅ18（７〔ｎｍ〕）／Ｃｏ
90Ｆｅ10（１．０〔ｎｍ〕）／Ｃｕ（２．５〔ｎｍ〕）
／Ｃｏ90Ｆｅ10（１〔ｎｍ〕）の部分を成膜する直前の
背圧は、１×１０-10 〔Ｔｏｒｒ〕とした。また、チャ
ンバー内を四重極管質量分析装置で測定した場合の原子
量１８に相当する検出電流値は１×１０-13 〔Ａ〕、Ｈ
2 Ｏの分圧は１．５×１０-11 〔Ｔｏｒｒ〕とした。
【００６６】この場合に形成された膜のＸ線ディフラク
トメータによる（１１１）ピ一ク半値幅は、０．７８度
であった。そして、パターン化された膜端部に接するよ
うに、ＣｏＣｒＰｔとＭｏ下電極層とを積層した。上ギ
ャップ層としてはアルミナを、上シールド層としてはＮ
ｉＦｅを、それぞれ用いた。このようにして形成され再
生ヘッドを、図１１のような記録再生一体型ヘッドに加
工及びスライダ加工し、ＣｏＣｒＴａ系媒体上にデータ
を記録再生した。このとき、書き込みトラック幅は１．
５〔μｍ〕、書き込みギャップは０．２〔μｍ〕、読み
込みトラック幅は１．０〔μｍ〕、読み込みギャップは
０．２１〔μｍ〕とした。記録媒体の保磁力は、２．５
〔ｋＯｅ〕である。また、記録マーク長を変えて再生出
力を測定した。
トメータによる（１１１）ピ一ク半値幅は、０．７８度
であった。そして、パターン化された膜端部に接するよ
うに、ＣｏＣｒＰｔとＭｏ下電極層とを積層した。上ギ
ャップ層としてはアルミナを、上シールド層としてはＮ
ｉＦｅを、それぞれ用いた。このようにして形成され再
生ヘッドを、図１１のような記録再生一体型ヘッドに加
工及びスライダ加工し、ＣｏＣｒＴａ系媒体上にデータ
を記録再生した。このとき、書き込みトラック幅は１．
５〔μｍ〕、書き込みギャップは０．２〔μｍ〕、読み
込みトラック幅は１．０〔μｍ〕、読み込みギャップは
０．２１〔μｍ〕とした。記録媒体の保磁力は、２．５
〔ｋＯｅ〕である。また、記録マーク長を変えて再生出
力を測定した。
【００６７】この結果、次のような良好な試験結果が得
られた。再生出力が半減するマーク長は１５４〔ｋＦＣ
Ｉ〕。再生出力は（ｐｅａｋ ｔｏ ｐｅａｋ）１．７
〔ｍＶ〕。Ｓ／Ｎ比は２７〔ｄＢ〕。エラーレートは１
０-6以下。ノイズはなし。波形は良好。８０〔℃〕、５
００〔Ｏｅ〕及び２５００時間環境試験後、エラーレー
トは変化なし。電流密度２×１０7 〔Ａ／ｃｍ2 〕、環
境温度８０〔℃〕の通電試験で、１０００時間まで抵抗
値及び抵抗変化率の変化なし。
られた。再生出力が半減するマーク長は１５４〔ｋＦＣ
Ｉ〕。再生出力は（ｐｅａｋ ｔｏ ｐｅａｋ）１．７
〔ｍＶ〕。Ｓ／Ｎ比は２７〔ｄＢ〕。エラーレートは１
０-6以下。ノイズはなし。波形は良好。８０〔℃〕、５
００〔Ｏｅ〕及び２５００時間環境試験後、エラーレー
トは変化なし。電流密度２×１０7 〔Ａ／ｃｍ2 〕、環
境温度８０〔℃〕の通電試験で、１０００時間まで抵抗
値及び抵抗変化率の変化なし。
【００６８】〔第５実施例〕次に、本実施例の磁気抵抗
効果素子を用いて図１０の磁気抵抗効果センサを作成し
た。
効果素子を用いて図１０の磁気抵抗効果センサを作成し
た。
【００６９】このとき、下シールド層としてはＦｅＴａ
Ｎ、下ギャップ層としてはアモルファスカーボン、磁気
抵抗効果素子としては図１の構成を用いた。磁気抵抗効
果素子は、Ｔａ（３〔ｎｍ〕）／Ｎｉ82Ｆｅ18（７〔ｎ
ｍ〕）／Ｃｏ90Ｆｅ10（１．０〔ｎｍ〕）／Ｃｕ（２．
５〔ｎｍ〕）／Ｃｏ90Ｆｅ10（１〔ｎｍ〕）／Ｎｉ46Ｍ
ｎ54（２０〔ｎｍ〕）／Ｔａ（３〔ｎｍ〕）を、ＰＲ工
程により１×１〔μｍ〕の大きさに加工して用いた。Ｎ
ｉ82Ｆｅ18（７〔ｎｍ〕）／Ｃｏ90Ｆｅ10（１．０〔ｎ
ｍ〕）／Ｃｕ（２．５〔ｎｍ〕）／Ｃｏ90Ｆｅ10（１
〔ｎｍ〕）の部分を成膜するとき、成膜直前の背圧は１
×１０-10 〔Ｔｏｒｒ〕、チャンバー内を四重極管質量
分析装置で測定した場合の原子量１８に相当する検出電
流値は１×１０-13 〔Ａ〕、Ｈ2 Ｏの分圧は１．５×１
０-11 〔Ｔｏｒｒ〕とした。
Ｎ、下ギャップ層としてはアモルファスカーボン、磁気
抵抗効果素子としては図１の構成を用いた。磁気抵抗効
果素子は、Ｔａ（３〔ｎｍ〕）／Ｎｉ82Ｆｅ18（７〔ｎ
ｍ〕）／Ｃｏ90Ｆｅ10（１．０〔ｎｍ〕）／Ｃｕ（２．
５〔ｎｍ〕）／Ｃｏ90Ｆｅ10（１〔ｎｍ〕）／Ｎｉ46Ｍ
ｎ54（２０〔ｎｍ〕）／Ｔａ（３〔ｎｍ〕）を、ＰＲ工
程により１×１〔μｍ〕の大きさに加工して用いた。Ｎ
ｉ82Ｆｅ18（７〔ｎｍ〕）／Ｃｏ90Ｆｅ10（１．０〔ｎ
ｍ〕）／Ｃｕ（２．５〔ｎｍ〕）／Ｃｏ90Ｆｅ10（１
〔ｎｍ〕）の部分を成膜するとき、成膜直前の背圧は１
×１０-10 〔Ｔｏｒｒ〕、チャンバー内を四重極管質量
分析装置で測定した場合の原子量１８に相当する検出電
流値は１×１０-13 〔Ａ〕、Ｈ2 Ｏの分圧は１．５×１
０-11 〔Ｔｏｒｒ〕とした。
【００７０】この膜のＸ線ディフラクトメータによる
（１１１）ピーク半値幅は０．７８度であった。磁気抵
抗効果素子に一部重なるように、ＣｏＣｒＰｔとＭｏ下
電極層とを積層した。上ギャップ層としてはアルミナ、
上シールド層としてはＮｉＦｅを用いた。このヘッドを
図１１のような記録再生一体型ヘッドに加工及びスライ
ダ加工し、ＣｏＣｒＴａ系媒体上にデータを記録再生し
た。この際、書き込みトラック幅は１．５〔μｍ〕、書
き込みギャップは０．２〔μｍ〕、読み込みトラック幅
は１．０〔μｍ〕、読み込みギャップは０．２１〔μ
ｍ〕とした。記録媒体の保磁力は２．５〔ｋＯｅ〕であ
る。また、記録マーク長を変えて再生出力を測定した。
（１１１）ピーク半値幅は０．７８度であった。磁気抵
抗効果素子に一部重なるように、ＣｏＣｒＰｔとＭｏ下
電極層とを積層した。上ギャップ層としてはアルミナ、
上シールド層としてはＮｉＦｅを用いた。このヘッドを
図１１のような記録再生一体型ヘッドに加工及びスライ
ダ加工し、ＣｏＣｒＴａ系媒体上にデータを記録再生し
た。この際、書き込みトラック幅は１．５〔μｍ〕、書
き込みギャップは０．２〔μｍ〕、読み込みトラック幅
は１．０〔μｍ〕、読み込みギャップは０．２１〔μ
ｍ〕とした。記録媒体の保磁力は２．５〔ｋＯｅ〕であ
る。また、記録マーク長を変えて再生出力を測定した。
【００７１】この結果、次のような良好な試験結果が得
られた。再生出力が半減するマーク長は１５７〔ｋＦＣ
Ｉ〕。再生出力は（ｐｅａｋ ｔｏ ｐｅａｋ）１．９
〔ｍＶ〕。Ｓ／Ｎは２７．５〔ｄＢ〕。エラーレートは
１０-6以下。ノイズなし。波形良好。８０〔℃〕、５０
０〔Ｏｅ〕及び２５００〔時間〕環境試験後、エラーレ
ートの変化なし。電流密度２×１０7 Ａ／ｃｍ2 及び環
境温度８０℃の通電試験で、１０００時間まで抵抗値及
び抵抗変化率の変化なし。
られた。再生出力が半減するマーク長は１５７〔ｋＦＣ
Ｉ〕。再生出力は（ｐｅａｋ ｔｏ ｐｅａｋ）１．９
〔ｍＶ〕。Ｓ／Ｎは２７．５〔ｄＢ〕。エラーレートは
１０-6以下。ノイズなし。波形良好。８０〔℃〕、５０
０〔Ｏｅ〕及び２５００〔時間〕環境試験後、エラーレ
ートの変化なし。電流密度２×１０7 Ａ／ｃｍ2 及び環
境温度８０℃の通電試験で、１０００時間まで抵抗値及
び抵抗変化率の変化なし。
【００７２】〔第６実施例〕次に、本発明を適用して作
製された磁気ディスク装置の説明をする。
製された磁気ディスク装置の説明をする。
【００７３】磁気ディスク装置は、ベース上に３枚の磁
気ディスクを備え、ベース裏面にヘッド駆動回路及び信
号処理回路と入出カインターフェイスとを収めている。
外部とは３２ビットのバスラインで接続される。磁気デ
ィスクの両面には６個のヘッドが配置されている。ヘッ
ドを駆動するためのロータリーアクチュエータとその駆
動及び制御回路、ディスク回転用スピンドル直結モータ
が搭載されている。ディスクの直径は４６〔ｍｍ〕であ
り、データ面は直径１０〔ｍｍ〕から４０〔ｍｍ〕まで
を使用する。埋め込みサーボ方式を用い、サーボ面を有
しないため高密度化が可能である。本装置は、小型コン
ピューターの外部記憶装置として直接接続が可能になっ
てる。入出力インターフェイスには、キャッシュメモリ
を搭載し、転送速度が毎秒５から２０メガバイトの範囲
であるバスラインに対応する。また、外部コントローラ
を置き、本装置を複数台接続することにより、大容量の
磁気ディスク装置を構成することも可能である。
気ディスクを備え、ベース裏面にヘッド駆動回路及び信
号処理回路と入出カインターフェイスとを収めている。
外部とは３２ビットのバスラインで接続される。磁気デ
ィスクの両面には６個のヘッドが配置されている。ヘッ
ドを駆動するためのロータリーアクチュエータとその駆
動及び制御回路、ディスク回転用スピンドル直結モータ
が搭載されている。ディスクの直径は４６〔ｍｍ〕であ
り、データ面は直径１０〔ｍｍ〕から４０〔ｍｍ〕まで
を使用する。埋め込みサーボ方式を用い、サーボ面を有
しないため高密度化が可能である。本装置は、小型コン
ピューターの外部記憶装置として直接接続が可能になっ
てる。入出力インターフェイスには、キャッシュメモリ
を搭載し、転送速度が毎秒５から２０メガバイトの範囲
であるバスラインに対応する。また、外部コントローラ
を置き、本装置を複数台接続することにより、大容量の
磁気ディスク装置を構成することも可能である。
【００７４】
【発明の効果】本発明によれば、磁性層、非磁性層及び
磁性層の部分をマグネトロンスパッタ又はヘリコンカソ
ードを用いたスパッタにより成膜する直前に、チャンバ
ー内のＨ2 Ｏの分圧を１×１０-7〔Ｔｏｒｒ〕以下にす
る、又はチャンバー内の真空度（背圧）を１×１０
-7〔Ｔｏｒｒ〕以下にすることにより、結晶粒径を大き
くできるので、磁気抵抗変化率が高く、しかも抵抗変化
率の耐熱性に優れた、磁気抵抗変化素子及び磁気抵抗効
果センサを得ることができる。
磁性層の部分をマグネトロンスパッタ又はヘリコンカソ
ードを用いたスパッタにより成膜する直前に、チャンバ
ー内のＨ2 Ｏの分圧を１×１０-7〔Ｔｏｒｒ〕以下にす
る、又はチャンバー内の真空度（背圧）を１×１０
-7〔Ｔｏｒｒ〕以下にすることにより、結晶粒径を大き
くできるので、磁気抵抗変化率が高く、しかも抵抗変化
率の耐熱性に優れた、磁気抵抗変化素子及び磁気抵抗効
果センサを得ることができる。
【図１】本発明に係る磁気抵抗効果素子の第一例を示す
概略断面図である。
概略断面図である。
【図２】本発明に係る磁気抵抗効果素子の第二例を示す
概略断面図である。
概略断面図である。
【図３】本発明に係る磁気抵抗効果素子の第三例を示す
概略断面図である。
概略断面図である。
【図４】本発明に係る磁気抵抗効果素子の第四例を示す
概略断面図である。
概略断面図である。
【図５】本発明に係る磁気抵抗効果素子の第五例を示す
概略断面図である。
概略断面図である。
【図６】本発明に係る磁気抵抗効果素子の第六例を示す
概略断面図である。
概略断面図である。
【図７】本発明に係る磁気抵抗効果素子の第七例を示す
概略断面図である。
概略断面図である。
【図８】本発明に係る磁気抵抗効果素子の第八例を示す
概略断面図である。
概略断面図である。
【図９】本発明に係る磁気抵抗効果センサの第一例を示
す概略断面図である。
す概略断面図である。
【図１０】本発明に係る磁気抵抗効果センサの第二例を
示す概略断面図である。
示す概略断面図である。
【図１１】記録再生ヘッドの概略斜視図である。
【図１２】磁気記録再生装置の概略斜視図である。
【図１３】本発明の実施例におけるスパッタ条件を示す
図表である。
図表である。
【図１４】本発明の第１実施例における、スパッタ直前
のチャンバー内背圧と磁気抵抗変化率との関係を示すグ
ラフである。
のチャンバー内背圧と磁気抵抗変化率との関係を示すグ
ラフである。
【図１５】本発明の第１実施例における、四重極管質量
分析装置の原子量１８に相当する検出電流値と磁気抵抗
変化率との関係を示すグラフである。
分析装置の原子量１８に相当する検出電流値と磁気抵抗
変化率との関係を示すグラフである。
【図１６】本発明の第１実施例における、Ｈ2 Ｏ分圧と
磁気抵抗変化率との関係を示すグラフである。
磁気抵抗変化率との関係を示すグラフである。
【図１７】本発明の第１実施例における、Ｘ線プロファ
イルにおける（１１１）ピーク半値幅と磁気抵抗変化率
との関係を示すグラフである。
イルにおける（１１１）ピーク半値幅と磁気抵抗変化率
との関係を示すグラフである。
【図１８】本発明の第１実施例における、スパッタ直前
のチャンバー内背圧と規格化磁気抵抗変化率との関係を
示すグラフである。
のチャンバー内背圧と規格化磁気抵抗変化率との関係を
示すグラフである。
【図１９】本発明の第１実施例における、四重極管質量
分析装置の原子量１８に相当する検出電流値と規格化磁
気抵抗変化率との関係を示すグラフである。
分析装置の原子量１８に相当する検出電流値と規格化磁
気抵抗変化率との関係を示すグラフである。
【図２０】本発明の第１実施例における、Ｈ2 Ｏ分圧と
規格化磁気抵抗変化率との関係を示すグラフである。
規格化磁気抵抗変化率との関係を示すグラフである。
【図２１】本発明の第１実施例における、Ｘ線プロファ
イルにおける（１１１）ピーク半値幅と規格化磁気抵抗
変化率との関係を示すグラフである。
イルにおける（１１１）ピーク半値幅と規格化磁気抵抗
変化率との関係を示すグラフである。
【図２２】本発明の第２実施例における、四重極管質量
分析装置の原子量１８に相当する検出電流値と磁気抵抗
変化率との関係を示すグラフである。
分析装置の原子量１８に相当する検出電流値と磁気抵抗
変化率との関係を示すグラフである。
【図２３】本発明の第２実施例における、四重極管質量
分析装置の原子量１８に相当する検出電流値と規格化磁
気抵抗変化率との関係を示すグラフである。
分析装置の原子量１８に相当する検出電流値と規格化磁
気抵抗変化率との関係を示すグラフである。
【図２４】本発明の第３実施例における、四重極管質量
分析装置の原子量１８に相当する検出電流値と磁気抵抗
変化率との関係を示すグラフである。
分析装置の原子量１８に相当する検出電流値と磁気抵抗
変化率との関係を示すグラフである。
【図２５】本発明の第３実施例における、四重極管質量
分析装置の原子量１８に相当する検出電流値と規格化磁
気抵抗変化率との関係を示すグラフである。
分析装置の原子量１８に相当する検出電流値と規格化磁
気抵抗変化率との関係を示すグラフである。
１ 基板 ２ 下シールド層 ３ 下ギャップ層 ４ 縦バイアス層 ５ 下電極層 ６ 磁気抵抗効果素子 ７ ギャップ規定絶縁層 ８ 上ギャップ層 ９ 上シールド層 １６ 記録再生ヘッド １８ 再生ヘッド ２０ 基体 ２２ 下部シールド膜 ２４ 磁気抵抗効果素子 ２６ 電極 ２８ 上部シールド膜 ３０ 記録ヘッド ３２ 下部磁性膜 ３４ コイル ３６ 上部磁性膜 ４２ 磁気抵抗効果素子幅 ４４ 記録トラック幅 ４５ 磁気抵抗効果素子 ５０ 基板 ６４ 媒体からの漏れ磁界 ８１ 固定磁性層磁化 ８２ 自由磁性層磁化 ８３ ＡＢＳ面 ９０ ヘッドスライダー ９１ 記録媒体 １００ 基体 １０１ 下地層 １０２ 第１フリー磁性層 １０３ 第２フリー磁性層 １０４ 非磁性層 １０５ ＭＲエンハンス層 １０６ 固定磁性層 １０７ 反強磁性層 １０８ 保護層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 43/12 G11B 5/39 H01F 41/18 H01L 43/08
Claims (6)
- 【請求項１】 磁性層、非磁性層、磁性層及び反強磁性
層がこの順又はこの逆の順に積層された基本構成を有す
る磁気抵抗効果素子の製造方法において、 チャンバー内のＨ2 Ｏの分圧を１×１０-7〔Ｔｏｒｒ〕
以下にした後に、前記磁性層、非磁性層及び磁性層をマ
グネトロンスパッタにより成膜することを特徴とする磁
気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項２】 磁性層、非磁性層、磁性層及び反強磁性
層がこの順又はこの逆の順に積層された基本構成を有す
る磁気抵抗効果素子の製造方法において、 チャンバー内の真空度を１×１０-7〔Ｔｏｒｒ〕以下に
した後に、前記磁性層、非磁性層及び磁性層をマグネト
ロンスパッタにより成膜することを特徴とする磁気抵抗
効果素子の製造方法。 - 【請求項３】 磁性層、非磁性層、磁性層及び反強磁性
層がこの順又はこの逆の順に積層された基本構成を有す
る磁気抵抗効果素子の製造方法において、 チャンバー内のＨ 2 Ｏの分圧を１×１０ -7 〔Ｔｏｒｒ〕
以下にした後に、前記磁性層、非磁性層及び磁性層をヘ
リコンカソードを用いたスパッタにより成膜することを
特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項４】 磁性層、非磁性層、磁性層及び反強磁性
層がこの順又はこの逆の順に積層された基本構成を有す
る磁気抵抗効果素子の製造方法において、 チャンバー内の真空度を１×１０ -7 〔Ｔｏｒｒ〕以下に
した後に、前記磁性層、非磁性層及び磁性層をヘリコン
カソードを用いたスパッタにより成膜することを特徴と
する磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項５】 基板上に、下シールド層、下ギャップ層
及び磁気抵抗効果素子が順次積層されており、前記磁気
抵抗効果素子の端部に接するように縦バイアス層及び下
電極層が順次積層されており、前記磁気抵抗効果素子及
び前記下電極層の上に上ギャップ層及び上シールド層が
順次積層されているシールド型の磁気抵抗効果センサに
おいて、 前記磁気抵抗効果素子が請求項１，２，３又は４記載の
製造方法により製造されたものであることを特徴とする
磁気抵抗効果センサ。 - 【請求項６】 基板上に、下シールド層、下ギャップ層
及び磁気抵抗効果素子が順次積層されており、前記磁気
抵抗効果素子の上部に一部重なるように縦バイアス層及
び下電極層が順次積層されており、前記磁気抵抗効果素
子及び前記下電極層の上に上ギャップ層及び上シールド
層が順次積層されているシールド型の磁気抵抗効果セン
サにおいて、 前記磁気抵抗効果素子が請求項１，２，３又は４記載の
製造方法により製造されたものであることを特徴とする
磁気抵抗効果センサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9305909A JP2993483B2 (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 磁気抵抗効果素子の製造方法、及び磁気抵抗効果センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9305909A JP2993483B2 (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 磁気抵抗効果素子の製造方法、及び磁気抵抗効果センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11145529A JPH11145529A (ja) | 1999-05-28 |
| JP2993483B2 true JP2993483B2 (ja) | 1999-12-20 |
Family
ID=17950767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9305909A Expired - Fee Related JP2993483B2 (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 磁気抵抗効果素子の製造方法、及び磁気抵抗効果センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2993483B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6466418B1 (en) * | 2000-02-11 | 2002-10-15 | Headway Technologies, Inc. | Bottom spin valves with continuous spacer exchange (or hard) bias |
| JP2015038998A (ja) * | 2014-09-12 | 2015-02-26 | 株式会社東芝 | 磁気記録素子及び磁気メモリ |
-
1997
- 1997-11-07 JP JP9305909A patent/JP2993483B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH11145529A (ja) | 1999-05-28 |
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