JP3175922B2 - スピンバルブ型薄膜素子の製造方法 - Google Patents
スピンバルブ型薄膜素子の製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固定磁性層（ピン
（Pinned）磁性層）の磁化の方向と外部磁界の影響を受
けるフリー（Free）磁性層の磁化の方向との関係で電気
抵抗が変化するいわゆるスピンバルブ型薄膜素子に係
り、特に、熱処理を施すことにより交換結合を生じる反
強磁性層を用いて、フリー磁性層の誘導磁気異方性を適
切な方向に生じさせることができるようにしたスピンバ
ルブ型薄膜素子の製造方法に関する。
（Pinned）磁性層）の磁化の方向と外部磁界の影響を受
けるフリー（Free）磁性層の磁化の方向との関係で電気
抵抗が変化するいわゆるスピンバルブ型薄膜素子に係
り、特に、熱処理を施すことにより交換結合を生じる反
強磁性層を用いて、フリー磁性層の誘導磁気異方性を適
切な方向に生じさせることができるようにしたスピンバ
ルブ型薄膜素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図５は、ハードディスクなどの記録媒体
からの記録磁界を検出する従来のスピンバルブ型薄膜素
子のＡＢＳ面近傍での断面図である。このスピンバルブ
型薄膜素子は、下から下地層６、フリー磁性層４、非磁
性導電層３、固定磁性層２、反強磁性層１０、および保
護層７が連続して積層され、その両側にハードバイアス
層５，５が形成されている。前記反強磁性層１０にはＦ
ｅＭｎ（鉄−マンガン）合金膜、固定磁性層２及びフリ
ー磁性層４にはＮｉＦｅ（ニッケル−鉄）合金膜、非磁
性導電層３にはＣｕ（銅）膜、またハードバイアス層
５，５にはＣｏＰｔ（コバルト−白金）合金膜などが一
般的に使用されている。なお、下地層６および保護層７
はＴａ（タンタル）などの非磁性材料で形成されてい
る。
からの記録磁界を検出する従来のスピンバルブ型薄膜素
子のＡＢＳ面近傍での断面図である。このスピンバルブ
型薄膜素子は、下から下地層６、フリー磁性層４、非磁
性導電層３、固定磁性層２、反強磁性層１０、および保
護層７が連続して積層され、その両側にハードバイアス
層５，５が形成されている。前記反強磁性層１０にはＦ
ｅＭｎ（鉄−マンガン）合金膜、固定磁性層２及びフリ
ー磁性層４にはＮｉＦｅ（ニッケル−鉄）合金膜、非磁
性導電層３にはＣｕ（銅）膜、またハードバイアス層
５，５にはＣｏＰｔ（コバルト−白金）合金膜などが一
般的に使用されている。なお、下地層６および保護層７
はＴａ（タンタル）などの非磁性材料で形成されてい
る。
【０００３】前述したように前記反強磁性層１０はＦｅ
Ｍｎ合金膜により形成されているので、熱処理を施さな
くても、図示Ｙ方向（ハイト方向；記録媒体からの漏れ
磁界方向）に磁場を与えながら固定磁性層２と反強磁性
層１０とを成膜することにより、前記固定磁性層２と反
強磁性層１０との界面にて交換結合による交換異方性磁
界が生じ、前記交換異方性磁界により、前記固定磁性層
２の磁化が図示Ｙ方向に単磁区化され固定される。ま
た、ハードバイアス層５，５は図示Ｘ方向（トラック幅
方向）に磁化されており、これによりフリー磁性層４の
磁化がＸ方向に揃えられる。
Ｍｎ合金膜により形成されているので、熱処理を施さな
くても、図示Ｙ方向（ハイト方向；記録媒体からの漏れ
磁界方向）に磁場を与えながら固定磁性層２と反強磁性
層１０とを成膜することにより、前記固定磁性層２と反
強磁性層１０との界面にて交換結合による交換異方性磁
界が生じ、前記交換異方性磁界により、前記固定磁性層
２の磁化が図示Ｙ方向に単磁区化され固定される。ま
た、ハードバイアス層５，５は図示Ｘ方向（トラック幅
方向）に磁化されており、これによりフリー磁性層４の
磁化がＸ方向に揃えられる。
【０００４】図５に示すスピンバルブ型薄膜素子の製造
方法としては、まず図示Ｙ方向に磁場を与えながら、下
地層６から保護層７までの６層（以下、積層体という）
を成膜する。この成膜段階において、前記固定磁性層２
と反強磁性層１０との界面に交換異方性磁界が生じ、前
記固定磁性層２の磁化がＹ方向に固定される。
方法としては、まず図示Ｙ方向に磁場を与えながら、下
地層６から保護層７までの６層（以下、積層体という）
を成膜する。この成膜段階において、前記固定磁性層２
と反強磁性層１０との界面に交換異方性磁界が生じ、前
記固定磁性層２の磁化がＹ方向に固定される。
【０００５】次に、前記積層体をミーリング等により所
定の形状にして、前記積層体の両側にハードバイアス層
５，５、および導電層８，８を成膜する。このスピンバ
ルブ型薄膜素子では、前記導電層８，８から、固定磁性
層２、非磁性導電層３及びフリー磁性層４に定常電流
（センス電流）が与えられる。ハードディスクなどの記
録媒体の走行方向はＺ方向であり、記録媒体からの洩れ
磁界がＹ方向に与えられると、フリー磁性層４の磁化が
ＸからＹ方向へ向けて変化する。このフリー磁性層４内
での磁化の方向の変動と、固定磁性層２の固定磁化方向
との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変化に
基づく電圧変化により、記録媒体からの洩れ磁界が検出
される。
定の形状にして、前記積層体の両側にハードバイアス層
５，５、および導電層８，８を成膜する。このスピンバ
ルブ型薄膜素子では、前記導電層８，８から、固定磁性
層２、非磁性導電層３及びフリー磁性層４に定常電流
（センス電流）が与えられる。ハードディスクなどの記
録媒体の走行方向はＺ方向であり、記録媒体からの洩れ
磁界がＹ方向に与えられると、フリー磁性層４の磁化が
ＸからＹ方向へ向けて変化する。このフリー磁性層４内
での磁化の方向の変動と、固定磁性層２の固定磁化方向
との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変化に
基づく電圧変化により、記録媒体からの洩れ磁界が検出
される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図５に示すス
ピンバルブ型薄膜素子では、下地層６から保護層７まで
の積層体の成膜を図示Ｙ方向に磁場を与えながら行うの
で、フリー磁性層４には図示Ｙ方向に誘導磁気異方性が
生じ、前記フリー磁性層４の図示Ｙ方向が磁化容易軸と
なってしまう。従って前記積層体を成膜した段階におけ
るフリー磁性層４の磁化はＹ方向に揃えられ、Ｙ方向に
対する保磁力が大きくなってしまう。
ピンバルブ型薄膜素子では、下地層６から保護層７まで
の積層体の成膜を図示Ｙ方向に磁場を与えながら行うの
で、フリー磁性層４には図示Ｙ方向に誘導磁気異方性が
生じ、前記フリー磁性層４の図示Ｙ方向が磁化容易軸と
なってしまう。従って前記積層体を成膜した段階におけ
るフリー磁性層４の磁化はＹ方向に揃えられ、Ｙ方向に
対する保磁力が大きくなってしまう。
【０００７】前記積層体を成膜した後、前記フリー磁性
層４の磁化を図示Ｘ方向に揃えるために前記積層体の両
側にハードバイアス層５を成膜するが、前記フリー磁性
層４には、Ｘ方向へのバイアス磁界のみならず、前述し
たＹ方向への誘導磁気異方性も加わっているために、磁
化を適切にＸ方向に揃えることができず、従ってバルク
ハウゼンノイズが発生しやすいなど再生特性が悪化して
しまう。
層４の磁化を図示Ｘ方向に揃えるために前記積層体の両
側にハードバイアス層５を成膜するが、前記フリー磁性
層４には、Ｘ方向へのバイアス磁界のみならず、前述し
たＹ方向への誘導磁気異方性も加わっているために、磁
化を適切にＸ方向に揃えることができず、従ってバルク
ハウゼンノイズが発生しやすいなど再生特性が悪化して
しまう。
【０００８】また特開平９―９２９０８号公報には「磁
気抵抗効果素子の製造方法」に関する発明が記載されて
おり、これには前述した従来の製造方法と異なる製造方
法について開示されている。この公報に記載されている
スピンバルブ型薄膜素子は、図５に示すものと同じく、
下からフリー磁性層４（公報には「動作膜」と記載され
ている）、非磁性導電層３（公報には「非磁性膜」と記
載されている）、固定磁性層２（公報には「磁化固定
膜」と記載されている）、および反強磁性層１０（公報
には「反強磁性膜」と記載されている）で構成されてい
る。
気抵抗効果素子の製造方法」に関する発明が記載されて
おり、これには前述した従来の製造方法と異なる製造方
法について開示されている。この公報に記載されている
スピンバルブ型薄膜素子は、図５に示すものと同じく、
下からフリー磁性層４（公報には「動作膜」と記載され
ている）、非磁性導電層３（公報には「非磁性膜」と記
載されている）、固定磁性層２（公報には「磁化固定
膜」と記載されている）、および反強磁性層１０（公報
には「反強磁性膜」と記載されている）で構成されてい
る。
【０００９】前記各層を成膜するに際し、基板ホルダ
（公報の図６ないし図１０に示す符号６７）が９０度回
転するスパッタ装置を用い、まず図５に示すＸ方向（ト
ラック幅方向；公報には「印加磁界方向２１Ａ」と記載
されている）に磁場を与えながら前記フリー磁性層４を
成膜する。次に、前記基板ホルダを９０度回転させ、図
５に示すＹ方向（ハイト方向；公報には「印加磁界方向
２１Ｂ」と記載されている）に磁場を与えながら、前記
フリー磁性層４の上に非磁性導電層３、固定磁性層２、
および反強磁性層１０を成膜している。
（公報の図６ないし図１０に示す符号６７）が９０度回
転するスパッタ装置を用い、まず図５に示すＸ方向（ト
ラック幅方向；公報には「印加磁界方向２１Ａ」と記載
されている）に磁場を与えながら前記フリー磁性層４を
成膜する。次に、前記基板ホルダを９０度回転させ、図
５に示すＹ方向（ハイト方向；公報には「印加磁界方向
２１Ｂ」と記載されている）に磁場を与えながら、前記
フリー磁性層４の上に非磁性導電層３、固定磁性層２、
および反強磁性層１０を成膜している。
【００１０】前記反強磁性層１０はＦｅＭｎ合金膜によ
り形成されており、従って磁場中成膜により交換結合が
生じ、固定磁性層２の磁化がＹ方向に単磁区化され固定
される。このように前記公報では、フリー磁性層４の成
膜をＸ方向に磁場を与えながら行っているので、前記フ
リー磁性層４のＸ方向を磁化容易軸にできるとしてい
る。
り形成されており、従って磁場中成膜により交換結合が
生じ、固定磁性層２の磁化がＹ方向に単磁区化され固定
される。このように前記公報では、フリー磁性層４の成
膜をＸ方向に磁場を与えながら行っているので、前記フ
リー磁性層４のＸ方向を磁化容易軸にできるとしてい
る。
【００１１】しかし、公報に記載されている製造方法で
は、Ｙ方向（ハイト方向）に磁場を与えながら熱処理を
施すことにより、固定磁性層２との界面で交換結合を得
る反強磁性層１０を用いる場合には、以下に説明する理
由により、フリー磁性層４のＸ方向を磁化容易軸方向に
することが困難であると考えられる。フリー磁性層４の
成膜はＸ方向に磁場を与えながら行われているので、フ
リー磁性層４の成膜直後における前記フリー磁性層４に
はＸ方向に誘導磁気異方性が生じ、前記フリー磁性層４
の磁化は図示Ｘ方向が磁化容易軸となる。
は、Ｙ方向（ハイト方向）に磁場を与えながら熱処理を
施すことにより、固定磁性層２との界面で交換結合を得
る反強磁性層１０を用いる場合には、以下に説明する理
由により、フリー磁性層４のＸ方向を磁化容易軸方向に
することが困難であると考えられる。フリー磁性層４の
成膜はＸ方向に磁場を与えながら行われているので、フ
リー磁性層４の成膜直後における前記フリー磁性層４に
はＸ方向に誘導磁気異方性が生じ、前記フリー磁性層４
の磁化は図示Ｘ方向が磁化容易軸となる。
【００１２】ところが、前記フリー磁性層４上に形成さ
れる非磁性導電層３、固定磁性層２、および反強磁性層
１０の成膜は、Ｙ方向に磁場を与えながら行われるの
で、前記フリー磁性層４の磁化方向は、上記３層の成膜
中にはＹ方向を向いており、また固定磁性層２にはＹ方
向の誘導磁気異方性が付与される。Ｙ方向の誘導磁気異
方性が付与されながら前記固定磁性層２が成膜される
と、非常に薄い非磁性導電層３を介して対向する前記固
定磁性層２とフリー磁性層４とには、お互いの磁化方向
を揃えようとする磁気的層間相互作用が働くため、フリ
ー磁性層４成膜直後には、Ｘ方向に付与されていた前記
フリー磁性層４の誘導磁気異方性が、前記固定磁性層２
の成膜により、多少崩れることになる。
れる非磁性導電層３、固定磁性層２、および反強磁性層
１０の成膜は、Ｙ方向に磁場を与えながら行われるの
で、前記フリー磁性層４の磁化方向は、上記３層の成膜
中にはＹ方向を向いており、また固定磁性層２にはＹ方
向の誘導磁気異方性が付与される。Ｙ方向の誘導磁気異
方性が付与されながら前記固定磁性層２が成膜される
と、非常に薄い非磁性導電層３を介して対向する前記固
定磁性層２とフリー磁性層４とには、お互いの磁化方向
を揃えようとする磁気的層間相互作用が働くため、フリ
ー磁性層４成膜直後には、Ｘ方向に付与されていた前記
フリー磁性層４の誘導磁気異方性が、前記固定磁性層２
の成膜により、多少崩れることになる。
【００１３】ここでＸ方向の誘導磁気異方性が多少崩れ
るというのは、フリー磁性層４には、固定磁性層２から
のＹ方向への誘導磁気異方性も付与されてくるため、Ｘ
方向とＹ方向のベクトルの足し算により、Ｘ方向の成分
が小さくなると共に前記フリー磁性層４の誘導磁気異方
性の方向が、Ｘ方向からＹ方向へ多少変化する現象をさ
す。さらに、Ｙ方向に磁場を与えながら熱処理を施すこ
とにより、固定磁性層２との界面で交換結合が発生する
反強磁性層１０を用いる場合には、前記フリー磁性層４
と固定磁性層２の磁化をＹ方向に向けた状態（Ｙ方向に
磁化を飽和させた状態）で熱処理を施す。このとき、前
記フリー磁性層４には熱処理によって誘導される誘導磁
気異方性がＹ方向に加わるため、前記フリー磁性層４成
膜直後にはＸ方向に付与されていた前記フリー磁性層４
の誘導磁気異方性が熱処理によってもＸ方向から多少崩
れることになる。
るというのは、フリー磁性層４には、固定磁性層２から
のＹ方向への誘導磁気異方性も付与されてくるため、Ｘ
方向とＹ方向のベクトルの足し算により、Ｘ方向の成分
が小さくなると共に前記フリー磁性層４の誘導磁気異方
性の方向が、Ｘ方向からＹ方向へ多少変化する現象をさ
す。さらに、Ｙ方向に磁場を与えながら熱処理を施すこ
とにより、固定磁性層２との界面で交換結合が発生する
反強磁性層１０を用いる場合には、前記フリー磁性層４
と固定磁性層２の磁化をＹ方向に向けた状態（Ｙ方向に
磁化を飽和させた状態）で熱処理を施す。このとき、前
記フリー磁性層４には熱処理によって誘導される誘導磁
気異方性がＹ方向に加わるため、前記フリー磁性層４成
膜直後にはＸ方向に付与されていた前記フリー磁性層４
の誘導磁気異方性が熱処理によってもＸ方向から多少崩
れることになる。
【００１４】従って特に、Ｙ方向に磁場を与えながら熱
処理を施すことにより、固定磁性層２との界面で交換結
合が発生する反強磁性層を用いる場合には、熱処理前、
即ち積層体全ての成膜が終了した時のフリー磁性層４の
誘導磁気異方性をできる限りＸ方向から崩れ難くしてお
くことが必要であるため、Ｙ方向に磁場を加えた成膜方
法は好ましくないことになる。また公報に記載されてい
る発明では、上述したように、基板ホルダが９０度回転
するスパッタ装置を新たに製造する必要があり、磁場を
一方向だけに与えることが可能であった既存のスパッタ
装置を使用することができず、従って、新たに設備を設
ける必要がある。
処理を施すことにより、固定磁性層２との界面で交換結
合が発生する反強磁性層を用いる場合には、熱処理前、
即ち積層体全ての成膜が終了した時のフリー磁性層４の
誘導磁気異方性をできる限りＸ方向から崩れ難くしてお
くことが必要であるため、Ｙ方向に磁場を加えた成膜方
法は好ましくないことになる。また公報に記載されてい
る発明では、上述したように、基板ホルダが９０度回転
するスパッタ装置を新たに製造する必要があり、磁場を
一方向だけに与えることが可能であった既存のスパッタ
装置を使用することができず、従って、新たに設備を設
ける必要がある。
【００１５】本発明は上記従来の課題を解決するための
ものであり、成膜後のフリー磁性層の誘導磁気異方性が
適切にトラック幅方向を向くようにしたスピンバルブ型
薄膜素子の製造方法を提供することを目的としている。
ものであり、成膜後のフリー磁性層の誘導磁気異方性が
適切にトラック幅方向を向くようにしたスピンバルブ型
薄膜素子の製造方法を提供することを目的としている。
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明は、反強磁性層
と、この反強磁性層と接して形成され、前記反強磁性層
との交換異方性磁界により磁化方向が固定される固定磁
性層と、前記固定磁性層に非磁性導電層を介して形成さ
れたフリー磁性層とを有し、さらに前記フリー磁性層の
磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向へ
揃えるバイアス層と、固定磁性層と非磁性導電層とフリ
ー磁性層に検出電流を与える導電層とが設けられて成る
スピンバルブ型薄膜素子の製造方法において、トラック
幅方向に磁場を与えながら、少なくとも、ＰｔＭｎ合金
の反強磁性層、固定磁性層、およびフリー磁性層を成膜
し、前記フリー磁性層の誘導磁気異方性をトラック幅方
向に向かせる工程と、成膜後、ハイト方向に磁場を与え
ながら熱処理を施し、反強磁性層と固定磁性層との界面
にて交換結合を生じさせ、前記固定磁性層の磁化をハイ
ト方向に固定する工程と、反強磁性層、固定磁性層、非
磁性導電層、およびフリー磁性層から成る積層体を所定
の形状に形成し、前記積層体の両側にトラック幅方向に
磁化されたバイアス層を成膜する工程と、を有すること
を特徴とするものである。
と、この反強磁性層と接して形成され、前記反強磁性層
との交換異方性磁界により磁化方向が固定される固定磁
性層と、前記固定磁性層に非磁性導電層を介して形成さ
れたフリー磁性層とを有し、さらに前記フリー磁性層の
磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向へ
揃えるバイアス層と、固定磁性層と非磁性導電層とフリ
ー磁性層に検出電流を与える導電層とが設けられて成る
スピンバルブ型薄膜素子の製造方法において、トラック
幅方向に磁場を与えながら、少なくとも、ＰｔＭｎ合金
の反強磁性層、固定磁性層、およびフリー磁性層を成膜
し、前記フリー磁性層の誘導磁気異方性をトラック幅方
向に向かせる工程と、成膜後、ハイト方向に磁場を与え
ながら熱処理を施し、反強磁性層と固定磁性層との界面
にて交換結合を生じさせ、前記固定磁性層の磁化をハイ
ト方向に固定する工程と、反強磁性層、固定磁性層、非
磁性導電層、およびフリー磁性層から成る積層体を所定
の形状に形成し、前記積層体の両側にトラック幅方向に
磁化されたバイアス層を成膜する工程と、を有すること
を特徴とするものである。
【００２２】
【００２３】また本発明では、ＰｔＭｎ合金に代えて、
Ｘ−Ｍｎ系合金（Ｘ＝Ｎｉ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｉｒ，
Ｏｓ）を反強磁性層として用いてもよい。
Ｘ−Ｍｎ系合金（Ｘ＝Ｎｉ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｉｒ，
Ｏｓ）を反強磁性層として用いてもよい。
【００２４】さらに本発明では、ＰｔＭｎ合金に代え
て、Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ系合金（Ｘ＝Ｎｉ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｉ
ｒ，Ｃｒ，Ｃｏ）を反強磁性層として用いてもよい。
て、Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ系合金（Ｘ＝Ｎｉ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｉ
ｒ，Ｃｒ，Ｃｏ）を反強磁性層として用いてもよい。
【００２５】従来では、反強磁性層、固定磁性層、非磁
性導電層、およびフリー磁性層から成る積層体の成膜を
ハイト方向に磁場を与えながら行い、あるいは特開平９
―９２９０８号公報に記載されているように、フリー磁
性層の成膜をトラック幅方向に磁場を与えながら行い、
それ以外の層の成膜をハイト方向に磁場を与えながら行
っていた。
性導電層、およびフリー磁性層から成る積層体の成膜を
ハイト方向に磁場を与えながら行い、あるいは特開平９
―９２９０８号公報に記載されているように、フリー磁
性層の成膜をトラック幅方向に磁場を与えながら行い、
それ以外の層の成膜をハイト方向に磁場を与えながら行
っていた。
【００２６】スピンバルブ型薄膜素子では、固定磁性層
の磁化をハイト方向に固定し、フリー磁性層の磁化をト
ラック幅方向に揃える必要があるが、従来では反強磁性
層を例えばＦｅＭｎ合金膜など成膜直後、すなわち成膜
中に交換結合を生じる反強磁性材料で形成していたの
で、反強磁性層および固定磁性層の成膜をハイト方向に
磁場を与えながら行い、成膜の段階で前記固定磁性層の
磁化をハイト方向に固定する必要があった。
の磁化をハイト方向に固定し、フリー磁性層の磁化をト
ラック幅方向に揃える必要があるが、従来では反強磁性
層を例えばＦｅＭｎ合金膜など成膜直後、すなわち成膜
中に交換結合を生じる反強磁性材料で形成していたの
で、反強磁性層および固定磁性層の成膜をハイト方向に
磁場を与えながら行い、成膜の段階で前記固定磁性層の
磁化をハイト方向に固定する必要があった。
【００２７】本発明では、磁場中アニール（熱処理）に
よって交換結合が生じる反強磁性材料、例えばＰｔＭｎ
合金膜を用いて反強磁性層を形成している。
よって交換結合が生じる反強磁性材料、例えばＰｔＭｎ
合金膜を用いて反強磁性層を形成している。
【００２８】よって成膜段階では反強磁性層と固定磁性
層との界面に交換結合が生じないため、本発明ではフリ
ー磁性層の成膜のみならず、反強磁性層および固定磁性
層の成膜をもトラック幅方向に磁場を与えながら行なっ
ている。
層との界面に交換結合が生じないため、本発明ではフリ
ー磁性層の成膜のみならず、反強磁性層および固定磁性
層の成膜をもトラック幅方向に磁場を与えながら行なっ
ている。
【００２９】従ってフリー磁性層には、成膜中トラック
幅方向のみの磁場しか印加されないことになり、前記フ
リー磁性層の誘導磁気異方性は、トラック幅方向に安定
して向けられ、前記フリー磁性層のトラック幅方向を磁
化容易軸とすることが可能である。
幅方向のみの磁場しか印加されないことになり、前記フ
リー磁性層の誘導磁気異方性は、トラック幅方向に安定
して向けられ、前記フリー磁性層のトラック幅方向を磁
化容易軸とすることが可能である。
【００３０】なお本発明では、反強磁性層、固定磁性
層、およびフリー磁性層の成膜をトラック幅方向に磁場
を与えながら行っているので、従来から使用されている
一方向のみに磁場をかけることができるスパッタ装置を
用いることができる。
層、およびフリー磁性層の成膜をトラック幅方向に磁場
を与えながら行っているので、従来から使用されている
一方向のみに磁場をかけることができるスパッタ装置を
用いることができる。
【００３１】そして成膜後、ハイト方向に磁場を与えな
がら熱処理を施すことによって、反強磁性層と固定磁性
層との界面にて交換結合による交換異方性磁界を生じさ
せ、固定磁性層の磁化をハイト方向に固定することがで
きる。
がら熱処理を施すことによって、反強磁性層と固定磁性
層との界面にて交換結合による交換異方性磁界を生じさ
せ、固定磁性層の磁化をハイト方向に固定することがで
きる。
【００３２】なお、成膜中に付与された誘導磁気異方性
によってトラック幅方向に揃えられていたフリー磁性層
の磁化は、熱処理時に与えられるハイト方向への磁場に
よりハイト方向に一旦反転するが、磁場を取り除くと、
前記フリー磁性層の磁化は、トラック幅方向に付与され
ている誘導磁気異方性により、前記トラック幅方向に再
び揃えられることになる。
によってトラック幅方向に揃えられていたフリー磁性層
の磁化は、熱処理時に与えられるハイト方向への磁場に
よりハイト方向に一旦反転するが、磁場を取り除くと、
前記フリー磁性層の磁化は、トラック幅方向に付与され
ている誘導磁気異方性により、前記トラック幅方向に再
び揃えられることになる。
【００３３】このように本発明では、反強磁性層に、熱
処理を施すことによって初めて交換結合が生じる反強磁
性材料を使用することによって、反強磁性層、固定磁性
層、およびフリー磁性層の成膜をトラック幅方向に磁場
を与えながら行うことが可能となり、従ってフリー磁性
層の誘導磁気異方性をトラック幅方向に適切に生じさ
せ、前記フリー磁性層のトラック幅方向を磁化容易軸に
することができる。
処理を施すことによって初めて交換結合が生じる反強磁
性材料を使用することによって、反強磁性層、固定磁性
層、およびフリー磁性層の成膜をトラック幅方向に磁場
を与えながら行うことが可能となり、従ってフリー磁性
層の誘導磁気異方性をトラック幅方向に適切に生じさ
せ、前記フリー磁性層のトラック幅方向を磁化容易軸に
することができる。
【００３４】このため、バイアス層を形成する前の段階
において、フリー磁性層のハイト方向（外部磁界からの
漏れ磁界方向）を磁化困難軸とすることができ、ハイト
方向に対する保磁力を小さくことができる。なお本発明
によればバイアス層を形成する前の段階における保磁力
を２（Ｏｅ；エルステッド）以下にすることが可能であ
る。
において、フリー磁性層のハイト方向（外部磁界からの
漏れ磁界方向）を磁化困難軸とすることができ、ハイト
方向に対する保磁力を小さくことができる。なお本発明
によればバイアス層を形成する前の段階における保磁力
を２（Ｏｅ；エルステッド）以下にすることが可能であ
る。
【００３５】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施形態のスピ
ンバルブ型薄膜素子の構造をＡＢＳ面側から見た断面図
である。なお、図１ではＸ方向に延びる素子の中央部分
のみを破断して示している。なお、図１に示すスピンバ
ルブ型薄膜素子は、ハードディスク装置に設けられた浮
上式スライダのトレーリング側端部などに設けられて、
ハードディスクなどの記録磁界を検出するものである。
また、ハードディスクなどの磁気記録媒体の移動方向は
Ｚ方向であり、磁気記録媒体からの洩れ磁界の方向はＹ
方向である。
ンバルブ型薄膜素子の構造をＡＢＳ面側から見た断面図
である。なお、図１ではＸ方向に延びる素子の中央部分
のみを破断して示している。なお、図１に示すスピンバ
ルブ型薄膜素子は、ハードディスク装置に設けられた浮
上式スライダのトレーリング側端部などに設けられて、
ハードディスクなどの記録磁界を検出するものである。
また、ハードディスクなどの磁気記録媒体の移動方向は
Ｚ方向であり、磁気記録媒体からの洩れ磁界の方向はＹ
方向である。
【００３６】図１の最も下に形成されているのはＴａ
（タンタル）などの非磁性材料で形成された下地層６で
ある。この下地層６の上に反強磁性層１、固定磁性層
（ピン磁性層）２、非磁性導電層３、およびフリー磁性
層４が積層されている。そして前記フリー磁性層４の上
に形成されているのがＴａなどで形成された保護層７で
ある。本発明では、前記反強磁性層１を形成するものと
して、磁場中アニール（熱処理）を施すことにより交換
結合が生じる反強磁性材料を使用している。例えば、前
記反強磁性層１としてＰｔＭｎ（白金−マンガン）合金
を使用することが好ましい。
（タンタル）などの非磁性材料で形成された下地層６で
ある。この下地層６の上に反強磁性層１、固定磁性層
（ピン磁性層）２、非磁性導電層３、およびフリー磁性
層４が積層されている。そして前記フリー磁性層４の上
に形成されているのがＴａなどで形成された保護層７で
ある。本発明では、前記反強磁性層１を形成するものと
して、磁場中アニール（熱処理）を施すことにより交換
結合が生じる反強磁性材料を使用している。例えば、前
記反強磁性層１としてＰｔＭｎ（白金−マンガン）合金
を使用することが好ましい。
【００３７】ＰｔＭｎ合金は、耐熱性に優れており、ま
たブロッキング温度も高く、さらに交換異方性磁界（Ｈ
ｅｘ）が大きいなど反強磁性材料として優れた特性を有
している。また、ＰｔＭｎ合金に代えて、Ｘ−Ｍｎ（Ｘ
＝Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｉｒ，Ｏｓ）系合金あるいはＰｔ
−Ｍｎ−Ｘ（Ｘ＝Ｎｉ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｉｒ，Ｃ
ｒ，Ｃｏ）合金などを反強磁性層１として使用してもよ
い。
たブロッキング温度も高く、さらに交換異方性磁界（Ｈ
ｅｘ）が大きいなど反強磁性材料として優れた特性を有
している。また、ＰｔＭｎ合金に代えて、Ｘ−Ｍｎ（Ｘ
＝Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｉｒ，Ｏｓ）系合金あるいはＰｔ
−Ｍｎ−Ｘ（Ｘ＝Ｎｉ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｉｒ，Ｃ
ｒ，Ｃｏ）合金などを反強磁性層１として使用してもよ
い。
【００３８】なおＰｔＭｎ合金およびＸ−Ｍｎ系合金の
組成比は、（ＰｔまたはＸ）：Ｍｎ＝１：９〜３：７、
または１：０．７〜１：１．３であることが好ましく、
より好ましくは１：１である。また、固定磁性層２およ
びフリー磁性層４は、Ｎｉ−Ｆｅ（ニッケル−鉄）合
金、Ｃｏ−Ｆｅ（コバルト−鉄）合金、Ｃｏ、ＣｏＦｅ
Ｎｉ合金などで形成されている。また非磁性導電層３は
Ｃｕ（銅）などの電気抵抗の低い非磁性導電材料により
形成されている。
組成比は、（ＰｔまたはＸ）：Ｍｎ＝１：９〜３：７、
または１：０．７〜１：１．３であることが好ましく、
より好ましくは１：１である。また、固定磁性層２およ
びフリー磁性層４は、Ｎｉ−Ｆｅ（ニッケル−鉄）合
金、Ｃｏ−Ｆｅ（コバルト−鉄）合金、Ｃｏ、ＣｏＦｅ
Ｎｉ合金などで形成されている。また非磁性導電層３は
Ｃｕ（銅）などの電気抵抗の低い非磁性導電材料により
形成されている。
【００３９】前記下地層６から保護層７までの６層（以
下、積層体という）の両側には、ハードバイアス層５，
５および導電層８，８が成膜されている。前記ハードバ
イアス層５，５は例えばＣｏ−Ｐｔ（コバルト−白金）
合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ（コバルト−クロム−白金）合
金などで形成されている。また導電層８はＷ（タングス
テン）やＣｕ（銅）などにより形成されている。
下、積層体という）の両側には、ハードバイアス層５，
５および導電層８，８が成膜されている。前記ハードバ
イアス層５，５は例えばＣｏ−Ｐｔ（コバルト−白金）
合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ（コバルト−クロム−白金）合
金などで形成されている。また導電層８はＷ（タングス
テン）やＣｕ（銅）などにより形成されている。
【００４０】次に本発明におけるスピンバルブ型薄膜素
子の製造方法について以下に説明する。まず、図示Ｘ方
向（トラック幅方向）に磁場を与えながら、下地層６上
に、反強磁性層１、固定磁性層２、非磁性導電層３、お
よびフリー磁性層４を成膜する。なお非磁性導電層３の
成膜を無磁場中で行ってもよい。またこの成膜工程で
は、熱を与えず常温下で成膜する。
子の製造方法について以下に説明する。まず、図示Ｘ方
向（トラック幅方向）に磁場を与えながら、下地層６上
に、反強磁性層１、固定磁性層２、非磁性導電層３、お
よびフリー磁性層４を成膜する。なお非磁性導電層３の
成膜を無磁場中で行ってもよい。またこの成膜工程で
は、熱を与えず常温下で成膜する。
【００４１】Ｘ方向に磁場を与えながら成膜することに
よって、フリー磁性層４には、Ｘ方向に誘導磁気異方性
が生じ、フリー磁性層４の磁化はＸ方向に適切に揃えら
れる。つまり、前記フリー磁性層４のＸ方向が磁化容易
軸となり、Ｙ方向が磁化困難軸となる。またこのとき、
固定磁性層２にもＸ方向に誘導磁気異方性が生じ、前記
固定磁性層２の磁化がＸ方向に揃えられている。
よって、フリー磁性層４には、Ｘ方向に誘導磁気異方性
が生じ、フリー磁性層４の磁化はＸ方向に適切に揃えら
れる。つまり、前記フリー磁性層４のＸ方向が磁化容易
軸となり、Ｙ方向が磁化困難軸となる。またこのとき、
固定磁性層２にもＸ方向に誘導磁気異方性が生じ、前記
固定磁性層２の磁化がＸ方向に揃えられている。
【００４２】このように本発明では、少なくとも反強磁
性層１、固定磁性層２、およびフリー磁性層４の成膜を
Ｘ方向に磁場を与えながら行っているので、前記フリー
磁性層４には、成膜中にＸ方向のみの磁場しか印加され
ず、従って前記フリー磁性層の誘導磁気異方性を容易に
Ｘ方向に向けることができる。なお前述したように、本
発明では反強磁性層１を熱処理を行うことによって初め
て交換結合が生じる反強磁性材料により形成しているの
で、常温下での前記成膜工程において、反強磁性層１と
固定磁性層２との界面には交換結合は生じていない。
性層１、固定磁性層２、およびフリー磁性層４の成膜を
Ｘ方向に磁場を与えながら行っているので、前記フリー
磁性層４には、成膜中にＸ方向のみの磁場しか印加され
ず、従って前記フリー磁性層の誘導磁気異方性を容易に
Ｘ方向に向けることができる。なお前述したように、本
発明では反強磁性層１を熱処理を行うことによって初め
て交換結合が生じる反強磁性材料により形成しているの
で、常温下での前記成膜工程において、反強磁性層１と
固定磁性層２との界面には交換結合は生じていない。
【００４３】次に、積層体を成膜した後、図示Ｙ方向
（ハイト方向；外部磁界方向）に磁場を与えながら熱処
理を施す。前記熱処理によって、反強磁性層１と固定磁
性層２との界面には交換結合による交換異方性磁界が生
じ、前記固定磁性層２がＹ方向に単磁区化され固定され
る。誘導磁気異方性により図示Ｘ方向に揃えられた前記
フリー磁性層４の磁化は、熱処理時のＹ方向への磁場に
より、一旦Ｙ方向に反転するが、磁場を取り除くと、成
膜時に付与されたＸ方向の誘導磁気異方性により、再び
Ｘ方向に揃えられる。
（ハイト方向；外部磁界方向）に磁場を与えながら熱処
理を施す。前記熱処理によって、反強磁性層１と固定磁
性層２との界面には交換結合による交換異方性磁界が生
じ、前記固定磁性層２がＹ方向に単磁区化され固定され
る。誘導磁気異方性により図示Ｘ方向に揃えられた前記
フリー磁性層４の磁化は、熱処理時のＹ方向への磁場に
より、一旦Ｙ方向に反転するが、磁場を取り除くと、成
膜時に付与されたＸ方向の誘導磁気異方性により、再び
Ｘ方向に揃えられる。
【００４４】なお本発明では、下地層６から保護層７ま
での積層体を成膜し、さらに熱処理を施した状態（図１
に示すハードバイアス層５を成膜する前の状態）におけ
るフリー磁性層４のＹ方向への保磁力を２（Ｏｅ；エル
ステッド）以下に抑えることが可能である。そして、前
記積層体を図１に示す台形状にミーリング等により形成
した後、前記積層体の両側にＸ方向に磁化されたハード
バイアス層５，５および導電層８，８を成膜する。
での積層体を成膜し、さらに熱処理を施した状態（図１
に示すハードバイアス層５を成膜する前の状態）におけ
るフリー磁性層４のＹ方向への保磁力を２（Ｏｅ；エル
ステッド）以下に抑えることが可能である。そして、前
記積層体を図１に示す台形状にミーリング等により形成
した後、前記積層体の両側にＸ方向に磁化されたハード
バイアス層５，５および導電層８，８を成膜する。
【００４５】図１に示すスピンバルブ型薄膜素子では、
導電層８から固定磁性層２、非磁性導電層３およびフリ
ー磁性層４に定常電流（センス電流）が与えられ、しか
も記録媒体からＹ方向へ磁界が与えられると、フリー磁
性層４の磁化方向がＸ方向からＹ方向へ向けて変化す
る。このとき、フリー磁性層４と固定磁性層２のうち片
方の層から他方の層へ移動しようとする電子が、非磁性
導電層３と固定磁性層２との界面、または非磁性導電層
３とフリー磁性層４との界面で散乱を起こし、電気抵抗
が変化する。よって定常電流が変化し、検出出力を得る
ことができる。
導電層８から固定磁性層２、非磁性導電層３およびフリ
ー磁性層４に定常電流（センス電流）が与えられ、しか
も記録媒体からＹ方向へ磁界が与えられると、フリー磁
性層４の磁化方向がＸ方向からＹ方向へ向けて変化す
る。このとき、フリー磁性層４と固定磁性層２のうち片
方の層から他方の層へ移動しようとする電子が、非磁性
導電層３と固定磁性層２との界面、または非磁性導電層
３とフリー磁性層４との界面で散乱を起こし、電気抵抗
が変化する。よって定常電流が変化し、検出出力を得る
ことができる。
【００４６】以上のように本発明では、反強磁性層１を
熱処理を施すことによって初めて交換結合が生じる反強
磁性材料により形成することで、反強磁性層１、固定磁
性層２、およびフリー磁性層４の成膜をＸ方向に磁場を
与えながら行うことが可能になる。従ってハードバイア
ス層５，５を成膜する前の段階において、前記フリー磁
性層４の誘導磁気異方性をＸ方向に向けることができ、
前記フリー磁性層４のＸ方向を磁化容易軸にすることが
可能である。なお本発明では、ハードバイアス層５を成
膜する前の状態におけるフリー磁性層４のＹ方向への保
磁力を、２（Ｏｅ）以下にすることができる。
熱処理を施すことによって初めて交換結合が生じる反強
磁性材料により形成することで、反強磁性層１、固定磁
性層２、およびフリー磁性層４の成膜をＸ方向に磁場を
与えながら行うことが可能になる。従ってハードバイア
ス層５，５を成膜する前の段階において、前記フリー磁
性層４の誘導磁気異方性をＸ方向に向けることができ、
前記フリー磁性層４のＸ方向を磁化容易軸にすることが
可能である。なお本発明では、ハードバイアス層５を成
膜する前の状態におけるフリー磁性層４のＹ方向への保
磁力を、２（Ｏｅ）以下にすることができる。
【００４７】このように、本発明ではフリー磁性層４の
誘導磁気異方性をＸ方向に向けることができるので、Ｘ
方向に磁化されたハードバイアス層５を成膜したとき、
容易に前記フリー磁性層４の磁化をＸ方向に揃えること
ができ、バルクハウゼンノイズの発生などを十分に抑制
することができるスピンバルブ型薄膜素子を製造するこ
とが可能である。また本発明では、反強磁性層１、固定
磁性層２、およびフリー磁性層４の成膜をＸ方向のみの
磁場を印加しながら行っているので、従来から使用され
ている一方向のみの磁場中成膜が可能なスパッタ装置を
用いることができる。
誘導磁気異方性をＸ方向に向けることができるので、Ｘ
方向に磁化されたハードバイアス層５を成膜したとき、
容易に前記フリー磁性層４の磁化をＸ方向に揃えること
ができ、バルクハウゼンノイズの発生などを十分に抑制
することができるスピンバルブ型薄膜素子を製造するこ
とが可能である。また本発明では、反強磁性層１、固定
磁性層２、およびフリー磁性層４の成膜をＸ方向のみの
磁場を印加しながら行っているので、従来から使用され
ている一方向のみの磁場中成膜が可能なスパッタ装置を
用いることができる。
【００４８】なお図１に示すスピンバルブ型薄膜素子で
は、下から反強磁性層１、固定磁性層２、非磁性導電層
３、およびフリー磁性層４の順に成膜されているが、逆
に下からフリー磁性層４、非磁性導電層３、固定磁性層
２、および反強磁性層１の順で成膜されてもよい。これ
は本発明では、固定磁性層２の上に成膜されても下に成
膜されても前記固定磁性層２との界面にて交換結合が生
じる前述した反強磁性材料、例えばＰｔＭｎ合金膜によ
り反強磁性層１が形成されているためである。なお、下
からフリー磁性層４、非磁性導電層３、固定磁性層２、
および反強磁性層１の順で成膜された場合も、本発明に
おける製造方法が使用される。
は、下から反強磁性層１、固定磁性層２、非磁性導電層
３、およびフリー磁性層４の順に成膜されているが、逆
に下からフリー磁性層４、非磁性導電層３、固定磁性層
２、および反強磁性層１の順で成膜されてもよい。これ
は本発明では、固定磁性層２の上に成膜されても下に成
膜されても前記固定磁性層２との界面にて交換結合が生
じる前述した反強磁性材料、例えばＰｔＭｎ合金膜によ
り反強磁性層１が形成されているためである。なお、下
からフリー磁性層４、非磁性導電層３、固定磁性層２、
および反強磁性層１の順で成膜された場合も、本発明に
おける製造方法が使用される。
【００４９】
【実施例】本発明では、従来の２種類の製造方法を用い
て形成されたスピンバルブ膜（比較例１，２）、および
本発明における製造方法を用いて形成されたスピンバル
ブ膜（実施例）を用いて、各スピンバルブ膜におけるフ
リー磁性層のハイト方向（図１に示すＹ方向）に対する
ヒステリシスループを描いた。その実験結果を図２ない
し図４に示す。
て形成されたスピンバルブ膜（比較例１，２）、および
本発明における製造方法を用いて形成されたスピンバル
ブ膜（実施例）を用いて、各スピンバルブ膜におけるフ
リー磁性層のハイト方向（図１に示すＹ方向）に対する
ヒステリシスループを描いた。その実験結果を図２ない
し図４に示す。
【００５０】まず実施例および比較例１，２における各
スピンバルブ膜の膜構成は、全て以下の通りとした。 Ｓｉ／アルミナ／下地層：Ｔａ（５０）／フリー磁性
層：ＮｉＦｅ（７０）／フリー磁性層：Ｃｏ（１０）／
非磁性導電層：Ｃｕ（２８）／固定磁性層：Ｃｏ（２
０）／反強磁性層：ＰｔＭｎ（３００）／保護層：Ｔａ
（５０） なお、各層における括弧内の数値は膜厚を示しており、
単位はオングストロームである。
スピンバルブ膜の膜構成は、全て以下の通りとした。 Ｓｉ／アルミナ／下地層：Ｔａ（５０）／フリー磁性
層：ＮｉＦｅ（７０）／フリー磁性層：Ｃｏ（１０）／
非磁性導電層：Ｃｕ（２８）／固定磁性層：Ｃｏ（２
０）／反強磁性層：ＰｔＭｎ（３００）／保護層：Ｔａ
（５０） なお、各層における括弧内の数値は膜厚を示しており、
単位はオングストロームである。
【００５１】また反強磁性層には、熱処理を施すことに
より交換結合を生じるＰｔＭｎ合金膜を使用し、Ｐｔと
Ｍｎの組成比を１：１とした。比較例１におけるスピン
バルブ膜の成膜方法は、全ての層をハイト方向に磁場を
与えながら成膜した。比較例２におけるスピンバルブ膜
の成膜方法は、フリー磁性層を除く全ての層をハイト方
向に磁場を与えながら成膜し、前記フリー磁性層をトラ
ック幅方向に磁場を与えながら成膜した。
より交換結合を生じるＰｔＭｎ合金膜を使用し、Ｐｔと
Ｍｎの組成比を１：１とした。比較例１におけるスピン
バルブ膜の成膜方法は、全ての層をハイト方向に磁場を
与えながら成膜した。比較例２におけるスピンバルブ膜
の成膜方法は、フリー磁性層を除く全ての層をハイト方
向に磁場を与えながら成膜し、前記フリー磁性層をトラ
ック幅方向に磁場を与えながら成膜した。
【００５２】実施例におけるスピンバルブ膜の成膜方法
は、全ての層をトラック幅方向に磁場を与えながら成膜
した。そして成膜後、比較例１、比較例２、および実施
例共に、２ｋＯｅの外部磁界をハイト方向に印加しなが
ら２３０℃の温度で３時間の熱処理を施した。この熱処
理により、反強磁性層（ＰｔＭｎ合金膜）と固定磁性層
（Ｃｏ膜）との界面にて比較例１、比較例２および実施
例共に８００（Ｏｅ）の大きさの交換異方性磁界が生
じ、前記固定磁性層の磁化がハイト方向に強固に固定さ
れる。
は、全ての層をトラック幅方向に磁場を与えながら成膜
した。そして成膜後、比較例１、比較例２、および実施
例共に、２ｋＯｅの外部磁界をハイト方向に印加しなが
ら２３０℃の温度で３時間の熱処理を施した。この熱処
理により、反強磁性層（ＰｔＭｎ合金膜）と固定磁性層
（Ｃｏ膜）との界面にて比較例１、比較例２および実施
例共に８００（Ｏｅ）の大きさの交換異方性磁界が生
じ、前記固定磁性層の磁化がハイト方向に強固に固定さ
れる。
【００５３】図２に示すように、比較例１の場合では、
フリー磁性層のヒステリシスは膨らみ、保磁力が大きく
なっていることがわかる。これは、全ての層をハイト方
向に磁場を与えながら成膜しているので、積層体全ての
成膜が終了した時点でのフリー磁性層の誘導磁気異方性
はハイト方向に付与されており、磁場中熱処理を行うこ
とにより磁場中熱処理で誘導される誘導磁気異方性もハ
イト方向に更に加わるため、磁場中熱処理が終了した時
点でのフリー磁性層の誘導磁気異方性はほぼ完全にハイ
ト方向に付与され、ハイト方向が磁化容易軸となってい
るからである。
フリー磁性層のヒステリシスは膨らみ、保磁力が大きく
なっていることがわかる。これは、全ての層をハイト方
向に磁場を与えながら成膜しているので、積層体全ての
成膜が終了した時点でのフリー磁性層の誘導磁気異方性
はハイト方向に付与されており、磁場中熱処理を行うこ
とにより磁場中熱処理で誘導される誘導磁気異方性もハ
イト方向に更に加わるため、磁場中熱処理が終了した時
点でのフリー磁性層の誘導磁気異方性はほぼ完全にハイ
ト方向に付与され、ハイト方向が磁化容易軸となってい
るからである。
【００５４】図３に示す比較例２のヒステリシスは、比
較例１のヒステリシスに比べて膨らみは小さいが、保磁
力は２Ｏｅ（エルステッド）程度となっていることがわ
かる。比較例２では、トラック幅方向に磁場を与えなが
らフリー磁性層を成膜しているものの、前記フリー磁性
層以外の層をハイト方向に磁場を与えながら成膜してい
るので、積層体全ての成膜が終了した時点でのフリー磁
性層の誘導磁気異方性はトラック幅方向に近い方向を向
いているが、フリー磁性層の成膜だけが終了した時点
（即ち固定磁性層が成膜される前）で付与されている誘
導磁気異方性に比べると方向がトラック幅方向から多少
変化し、大きさも多少小さくなっている。磁場中熱処理
を行うことにより、磁場中熱処理で誘導される誘導磁気
異方性がハイト方向に加わるため、前記フリー磁性層の
誘導磁気異方性はほぼ等方的になってしまい、前記フリ
ー磁性層の磁化がトラック幅方向に適切に揃えられてい
ない。
較例１のヒステリシスに比べて膨らみは小さいが、保磁
力は２Ｏｅ（エルステッド）程度となっていることがわ
かる。比較例２では、トラック幅方向に磁場を与えなが
らフリー磁性層を成膜しているものの、前記フリー磁性
層以外の層をハイト方向に磁場を与えながら成膜してい
るので、積層体全ての成膜が終了した時点でのフリー磁
性層の誘導磁気異方性はトラック幅方向に近い方向を向
いているが、フリー磁性層の成膜だけが終了した時点
（即ち固定磁性層が成膜される前）で付与されている誘
導磁気異方性に比べると方向がトラック幅方向から多少
変化し、大きさも多少小さくなっている。磁場中熱処理
を行うことにより、磁場中熱処理で誘導される誘導磁気
異方性がハイト方向に加わるため、前記フリー磁性層の
誘導磁気異方性はほぼ等方的になってしまい、前記フリ
ー磁性層の磁化がトラック幅方向に適切に揃えられてい
ない。
【００５５】このため、ハイト方向の外部磁界に対する
フリー磁性層の磁化反転は悪く、比較的大きな保磁力
（２Ｏｅ程度）を有してしまう。図４に示す実施例のヒ
ステリシスには膨らみがなく、保磁力は非常に小さくな
っていることがわかる。実施例であれば、少なくとも比
較例２の保磁力以下、つまり保磁力を２（Ｏｅ）以下に
抑えることが可能である。
フリー磁性層の磁化反転は悪く、比較的大きな保磁力
（２Ｏｅ程度）を有してしまう。図４に示す実施例のヒ
ステリシスには膨らみがなく、保磁力は非常に小さくな
っていることがわかる。実施例であれば、少なくとも比
較例２の保磁力以下、つまり保磁力を２（Ｏｅ）以下に
抑えることが可能である。
【００５６】実施例では、全ての層をトラック幅方向に
磁場を与えながら成膜しているので、積層体全ての成膜
が終了した時点でのフリー磁性層の誘導磁気異方性は、
フリー磁性層の成膜だけが終了した時点（即ち固定磁性
層が成膜される前）で付与されている誘導磁気異方性と
同じで、トラック幅方向を向いている。磁場中熱処理を
行うことにより、磁場中熱処理で誘導される誘導磁気異
方性がハイト方向に加わることは比較例１、比較例２と
同じであるが、磁場中熱処理後に残る誘導磁気異方性は
トラック幅方向が支配的であり、ほぼトラック幅方向
が、磁化容易軸に、ほぼハイト方向が磁化困難軸になっ
ている。従ってフリー磁性層の磁化は適切にトラック幅
方向に揃えられており、外部磁界に対して良好な磁化反
転を起こすため、図４に示すように、保磁力を非常に小
さくすることができる。
磁場を与えながら成膜しているので、積層体全ての成膜
が終了した時点でのフリー磁性層の誘導磁気異方性は、
フリー磁性層の成膜だけが終了した時点（即ち固定磁性
層が成膜される前）で付与されている誘導磁気異方性と
同じで、トラック幅方向を向いている。磁場中熱処理を
行うことにより、磁場中熱処理で誘導される誘導磁気異
方性がハイト方向に加わることは比較例１、比較例２と
同じであるが、磁場中熱処理後に残る誘導磁気異方性は
トラック幅方向が支配的であり、ほぼトラック幅方向
が、磁化容易軸に、ほぼハイト方向が磁化困難軸になっ
ている。従ってフリー磁性層の磁化は適切にトラック幅
方向に揃えられており、外部磁界に対して良好な磁化反
転を起こすため、図４に示すように、保磁力を非常に小
さくすることができる。
【００５７】
【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、反強磁性
層に熱処理を施すことによって交換結合が生じる反強磁
性材料を使用しているので、反強磁性層、固定磁性層、
およびフリー磁性層の成膜をトラック幅方向に磁場を与
えながら行うことが可能になる。
層に熱処理を施すことによって交換結合が生じる反強磁
性材料を使用しているので、反強磁性層、固定磁性層、
およびフリー磁性層の成膜をトラック幅方向に磁場を与
えながら行うことが可能になる。
【００５８】従って、フリー磁性層にはトラック幅方向
のみの磁場しか成膜時に印加されないことになり、バイ
アス層を成膜する前の状態における前記フリー磁性層の
誘導磁気異方性を適切にトラック幅方向に向けることが
できる。
のみの磁場しか成膜時に印加されないことになり、バイ
アス層を成膜する前の状態における前記フリー磁性層の
誘導磁気異方性を適切にトラック幅方向に向けることが
できる。
【００５９】
【００６０】このように、フリー磁性層の誘導磁気異方
性を適切にトラック幅方向に向けることができるので、
バイアス層を成膜したとき、前記フリー磁性層の磁化を
トラック幅方向に容易に揃えることができ、バルクハウ
ゼンノイズ発生率を低下させることができるなど、優れ
た再生特性を得ることが可能になる。
性を適切にトラック幅方向に向けることができるので、
バイアス層を成膜したとき、前記フリー磁性層の磁化を
トラック幅方向に容易に揃えることができ、バルクハウ
ゼンノイズ発生率を低下させることができるなど、優れ
た再生特性を得ることが可能になる。
【００６１】また本発明によれば、反強磁性層、固定磁
性層、およびフリー磁性層の成膜全てをトラック幅方向
に磁場を与えながら行うことができるので、従来から使
用されている一方向のみの磁場中成膜が可能なスパッタ
装置を使用することができ、新たな設備を設ける必要が
ない。
性層、およびフリー磁性層の成膜全てをトラック幅方向
に磁場を与えながら行うことができるので、従来から使
用されている一方向のみの磁場中成膜が可能なスパッタ
装置を使用することができ、新たな設備を設ける必要が
ない。
【図１】本発明の実施形態のスピンバルブ型薄膜素子の
構造をＡＢＳ面側から見た断面図、
構造をＡＢＳ面側から見た断面図、
【図２】フリー磁性層、非磁性導電層、固定磁性層、お
よび反強磁性層の成膜全てをハイト方向で行った場合
の、ハイト方向における前記フリー磁性層のヒステリシ
スループ、
よび反強磁性層の成膜全てをハイト方向で行った場合
の、ハイト方向における前記フリー磁性層のヒステリシ
スループ、
【図３】フリー磁性層の成膜をトラック幅方向で行い、
非磁性導電層、固定磁性層、および反強磁性層の成膜を
ハイト方向で行った場合の、ハイト方向における前記フ
リー磁性層のヒステリシスループ、
非磁性導電層、固定磁性層、および反強磁性層の成膜を
ハイト方向で行った場合の、ハイト方向における前記フ
リー磁性層のヒステリシスループ、
【図４】フリー磁性層、非磁性導電層、固定磁性層、お
よび反強磁性層の成膜全てをトラック幅方向で行った場
合の、ハイト方向における前記フリー磁性層のヒステリ
シスループ、
よび反強磁性層の成膜全てをトラック幅方向で行った場
合の、ハイト方向における前記フリー磁性層のヒステリ
シスループ、
【図５】従来の実施形態のスピンバルブ型薄膜素子の構
造をＡＢＳ面側から見た断面図、
造をＡＢＳ面側から見た断面図、
１ 反強磁性層 ２ 固定磁性層 ３ 非磁性導電層 ４ フリー磁性層 ５ ハードバイアス層 ６ 下地層 ７ 保護層 ８ 導電層 Ｘ トラック幅方向 Ｙ ハイト方向
Claims (4)
- 【請求項１】 反強磁性層と、この反強磁性層と接して
形成され、前記反強磁性層との交換異方性磁界により磁
化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非
磁性導電層を介して形成されたフリー磁性層とを有し、
さらに前記フリー磁性層の磁化方向を前記固定磁性層の
磁化方向と交叉する方向へ揃えるバイアス層と、固定磁
性層と非磁性導電層とフリー磁性層に検出電流を与える
導電層とが設けられて成るスピンバルブ型薄膜素子の製
造方法において、 トラック幅方向に磁場を与えながら、少なくとも、Ｐｔ
Ｍｎ合金の反強磁性層、固定磁性層、およびフリー磁性
層を成膜し、前記フリー磁性層の誘導磁気異方性をトラ
ック幅方向に生じさせる工程と、 成膜後、ハイト方向に磁場を与えながら熱処理を施し、
反強磁性層と固定磁性層との界面にて交換結合を生じさ
せ、前記固定磁性層の磁化をハイト方向に固定する工程
と、 反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層、およびフリー
磁性層から成る積層体を所定の形状に形成し、前記積層
体の両側にトラック幅方向に磁化されたバイアス層を成
膜する工程と、 を有することを特徴とするスピンバルブ型薄膜素子の製
造方法。 - 【請求項２】 前記反強磁性層を、ＰｔＭｎ合金に代え
て、Ｘ−Ｍｎ系合金（Ｘ＝Ｎｉ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｉ
ｒ，Ｏｓ）で形成する請求項１記載のスピンバルブ型薄
膜素子の製造方法。 - 【請求項３】 前記反強磁性層を、ＰｔＭｎ合金に代え
て、Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ系合金（Ｘ＝Ｎｉ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｉ
ｒ，Ｃｒ，Ｃｏ）で形成する請求項１記載のスピンバル
ブ型薄膜素子の製造方法。 - 【請求項４】 前記バイアス層を、Ｃｏ−Ｐｔ合金また
はＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔで形成する請求項１ないし３のいず
れかに記載のスピンバルブ型薄膜素子の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29279397A JP3175922B2 (ja) | 1997-10-24 | 1997-10-24 | スピンバルブ型薄膜素子の製造方法 |
| KR1019980044542A KR100277375B1 (ko) | 1997-10-24 | 1998-10-23 | 스핀밸브형 박막소자 및 그 제조방법 |
| US09/177,989 US6115224A (en) | 1997-10-24 | 1998-10-23 | Spin-valve type thin film element and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29279397A JP3175922B2 (ja) | 1997-10-24 | 1997-10-24 | スピンバルブ型薄膜素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11126932A JPH11126932A (ja) | 1999-05-11 |
| JP3175922B2 true JP3175922B2 (ja) | 2001-06-11 |
Family
ID=17786418
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29279397A Expired - Fee Related JP3175922B2 (ja) | 1997-10-24 | 1997-10-24 | スピンバルブ型薄膜素子の製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6115224A (ja) |
| JP (1) | JP3175922B2 (ja) |
| KR (1) | KR100277375B1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| US6490140B1 (en) * | 1999-04-28 | 2002-12-03 | Seagate Technology Llc | Giant magnetoresistive sensor with a PtMnX pinning layer and a NiFeCr seed layer |
| US6381105B1 (en) * | 1999-10-22 | 2002-04-30 | Read-Rite Corporation | Hybrid dual spin valve sensor and method for making same |
| JP2001351209A (ja) | 2000-06-06 | 2001-12-21 | Fujitsu Ltd | スピンバルブヘッド及びその製造方法ならびに磁気ディスク装置 |
| US6661622B1 (en) * | 2000-07-17 | 2003-12-09 | International Business Machines Corporation | Method to achieve low and stable ferromagnetic coupling field |
| US6630248B1 (en) | 2001-01-19 | 2003-10-07 | Headway Technologies, Inc. | Synthetic anti-parallel/parallel/pinned layer spin valve |
| JP4942445B2 (ja) | 2006-09-08 | 2012-05-30 | Ｔｄｋ株式会社 | 磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、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 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5206590A (en) * | 1990-12-11 | 1993-04-27 | International Business Machines Corporation | Magnetoresistive sensor based on the spin valve effect |
| US5159513A (en) * | 1991-02-08 | 1992-10-27 | International Business Machines Corporation | Magnetoresistive sensor based on the spin valve effect |
| US5287238A (en) * | 1992-11-06 | 1994-02-15 | International Business Machines Corporation | Dual spin valve magnetoresistive sensor |
| US5373238A (en) * | 1992-11-06 | 1994-12-13 | International Business Machines Corporation | Four layer magnetoresistance device and method for making a four layer magnetoresistance device |
| US5465185A (en) * | 1993-10-15 | 1995-11-07 | International Business Machines Corporation | Magnetoresistive spin valve sensor with improved pinned ferromagnetic layer and magnetic recording system using the sensor |
| JPH0992908A (ja) * | 1995-09-22 | 1997-04-04 | Sony Corp | 磁気抵抗効果素子の製造方法 |
| US5650958A (en) * | 1996-03-18 | 1997-07-22 | International Business Machines Corporation | Magnetic tunnel junctions with controlled magnetic response |
| JP3455037B2 (ja) * | 1996-11-22 | 2003-10-06 | アルプス電気株式会社 | スピンバルブ型薄膜素子、その製造方法、及びこのスピンバルブ型薄膜素子を用いた薄膜磁気ヘッド |
| US5729410A (en) * | 1996-11-27 | 1998-03-17 | International Business Machines Corporation | Magnetic tunnel junction device with longitudinal biasing |
-
1997
- 1997-10-24 JP JP29279397A patent/JP3175922B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-10-23 KR KR1019980044542A patent/KR100277375B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1998-10-23 US US09/177,989 patent/US6115224A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR19990037342A (ko) | 1999-05-25 |
| US6115224A (en) | 2000-09-05 |
| JPH11126932A (ja) | 1999-05-11 |
| KR100277375B1 (ko) | 2001-01-15 |
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