JP3650344B2 - スピン・バルブ - Google Patents
スピン・バルブ Download PDFInfo
- Publication number
- JP3650344B2 JP3650344B2 JP2001198254A JP2001198254A JP3650344B2 JP 3650344 B2 JP3650344 B2 JP 3650344B2 JP 2001198254 A JP2001198254 A JP 2001198254A JP 2001198254 A JP2001198254 A JP 2001198254A JP 3650344 B2 JP3650344 B2 JP 3650344B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- spin valve
- oxygen
- ferromagnetic
- ferromagnetic layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
- G01R33/09—Magnetoresistive devices
- G01R33/093—Magnetoresistive devices using multilayer structures, e.g. giant magnetoresistance sensors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/14—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates
- H01F41/30—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE]
- H01F41/302—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE] for applying spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F41/305—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE] for applying spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices applying the spacer or adjusting its interface, e.g. in order to enable particular effect different from exchange coupling
- H01F41/306—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE] for applying spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices applying the spacer or adjusting its interface, e.g. in order to enable particular effect different from exchange coupling conductive spacer
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B2005/3996—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects large or giant magnetoresistive effects [GMR], e.g. as generated in spin-valve [SV] devices
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/31—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive using thin films
- G11B5/3163—Fabrication methods or processes specially adapted for a particular head structure, e.g. using base layers for electroplating, using functional layers for masking, using energy or particle beams for shaping the structure or modifying the properties of the basic layers
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、スピン・バルブ（spin valve）に関する。本発明は、特に、スピン・バルブの結合磁界に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スピン・バルブすなわち磁気抵抗（maganetoresistive:ＭＲ）センサは、磁気信号を、磁性材料製の読み取り要素の抵抗変化によって、読み取り要素が検知した磁束の強さと方向の関数として検出する。既存のＭＲセンサは、異方性磁気抵抗（anisotropic maganetoresistive:ＡＭＲ）効果に基づいて動作している。異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）効果では、読み取り要素の抵抗値の一成分が、読み取り要素の磁化の方向と読み取り要素を通して流れる検知電流の方向とがなす角の余弦（コサイン）の平方（二乗）に比例して変化する。このようなＭＲセンサは、磁気媒体からデータを読み取るのに使うことができる。磁気媒体から出て来る外部磁界（信号磁界）によって、読み取り要素の磁化の方向が変化する。これにより、読み取り要素に抵抗変化（ΔＲ／Ｒ）が生じるとともに、検知電流（あるいは検知電圧）にも対応するが変化が生じる。
【０００３】
スピン・バルブとは、２つの未結合の強磁性層の間の抵抗値が、当該２つの層の磁化の方向がなす角の余弦に比例して変化し、かつ、電流の方向と無関係であるもののことである。
【０００４】
外部磁界によって、スピン・バルブ内の隣接する強磁性層の磁化の相対的な方向が変化する。これにより、伝導電子のスピン依存散乱が変化する結果、スピン・バルブの電気抵抗値が変化する。したがって、スピン・バルブの抵抗値は、強磁性層の磁化の相対的な配向が変化するのにつれて、変化する。
【０００５】
通常、既存の単純型スピン・バルブは、強磁性のフリー層、スペーサ層、および、反強磁性（anti-feeomagnetic:ＡＦ）層と交換結合している単層の強磁性被ピン止め層を備えている。（「被ピン止め〔pinned〕層」は、「ピン層」とも呼ばれる）。反平行（anti-oarallel:: ＡＰ）被ピン止め型スピン・バルブでは、単層の強磁性被ピン止め層は、少なくとも１つの薄い非強磁性の反結合副層によって分離された少なくとも２つの強磁性被ピン止め副層で置き換えられている。
【０００６】
一般に、磁気抵抗変化率すなわちΔＲ／Ｒ値が大きく、結合磁界Ｈf が小さいほど、スピン・バルブの性能は良くなる。一般に、スピン・バルブのスペーサ層が薄くなるのにつれて、スペーサ層における検知電流の分流が小さくなるために、スピン・バルブのΔＲ／Ｒ値が大きくなる。例えば、厚さが２．８ｎｍの銅のスペーサ層を備えたスピン・バルブは、５％のΔＲ／Ｒ値を達成できる。もし銅のスペーサ層の厚さを２ｎｍに薄くすれば、８％のΔＲ／Ｒ値を達成できる。しかし、スペーサ層が薄くなるのにつれて、強磁性の結合磁界Ｈf も増大する。さらに、従来のスピン・バルブの強磁性の結合磁界Ｈf は、アニール・サイクル時に不安定になる。例えば、スピン・バルブの強磁性の結合磁界Ｈf は、アニール・プロセス初期の約＋５Ｏｅから、アニール・サイクル後の＋２０Ｏｅまで変化する。
【０００７】
「巨大磁気抵抗スピン・バルブの成長における表面活性剤としての酸素（Oxygen as a Surfactant in the Grouth of Giant Magnetoresistance Spin Valve）」なる標題のイーゲルホッフ（Egelhoff）の論文（『ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス〔Journal of Applied Physics〕』１９９７年１２月１５日発行）には、酸素を使ってＣｏ／Ｃｕスピン・バルブの巨大磁気抵抗（giant magnetoresistance:ＧＭＲ）効果におけるΔＲ／Ｒ値を増大させる方法が開示さている。この方法では、試料の成長を完了させる前に、スピン・バルブ層の堆積（たいせき）中に分圧が５×１０-9Ｔｏｒｒの酸素を超高真空の堆積チャンバー内に導入するか、あるいは、銅の表面層を酸素にさらすかして、酸素の被膜を形成している。酸素は、膜成長の間に表面活性剤として機能するので、欠陥の発生が抑制されるとともに、電子を鏡面反射的に散乱させる表面が形成される。酸素の被膜によって、磁性層間の強磁性結合が低減するとともに、スピン・バルブのシート抵抗が低減する。
【０００８】
あいにく、この手法は、約５×１０-9Ｔｏｒｒといった非常に小さな酸素分圧ウインドウを必要とする。（ウインドウとは、プロセス条件の許容範囲のことである）。というのは、酸素分圧が１０-8Ｔｏｒｒに高まっただけで、酸素に起因するＧＭＲ（ΔＲ／Ｒ）利得がすべて失われてしまい、酸素分圧がこれ以上高くなると、ＧＭＲが急減するからである。このように低い酸素分圧は、量産型の装置では達成あるいは維持するのが極めて困難である。また、銅のスペーサ層の片側表面しか酸素にさらされないので、強磁性の結合磁界は最適化できない。さらに、スピン・バルブ層のすべての堆積に酸素を使うと、ＦｅＭｎ、ＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ、およびＮｉＭｎといった反強磁性材料中のＭｎが酸化される可能性がある。したがって、この手法は、スピン・バルブの堆積には適用することができない。
【０００９】
さらに、銅の表面でしか酸素を吸着していないので、ＧＭＲを改善することができず、また、正の結合磁界しか発生させることができない。その上、この手法によると、シート抵抗が小さくなるから、信号が全体に小さくなってしまう。最後に、従来技術の酸素処理では、ハードベーク（hard bake)アニール・サイクル時に強磁性の交換磁界が安定しない。
【００１０】
したがって、上述した困難を克服できる改良されたスピン・バルブの製造方法が求められている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、結合磁界Ｈf が小さくかつ安定しているスピン・バルブを提供することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒが大きいスピン・バルブを提供することである。
【００１３】
本発明の別の目的は、量産装置で使用可能なレベルの酸素分圧を使ったスピン・バルブの製造方法を提供することである。
【００１４】
本発明の別の目的は、製造プロセスで負の結合磁界が得られるスピン・バルブの製造方法を提供することである。
【００１５】
本発明の別の目的は、シート抵抗が低減することのないスピン・バルブの製造方法を提供することである。
【００１６】
本発明の別の目的は、金属性の反強磁性材料を使うことのできる、あるいは、酸化物の反強磁性材料と共に金属性の反強磁性材料を使うことのできる、スピン・バルブの製造方法を提供することである。
【００１７】
本発明の別の目的は、スピン・バルブの底面と上面に適用可能な上述した諸特性を備えたスピン・バルブの製造方法を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
これらの目的は、強磁性層の第１の表面およびスペーサ層の第２の表面を酸素で処理したスピン・バルブによって達成される。
【００１９】
本発明の第１の実例によると、単純型スピン・バルブは、第１の表面を有する強磁性層（例えば強磁性のフリー層）と、第２の表面を有するスペーサ層とを備えている。第１の表面および第２の表面のうちの少なくとも１つに対応する層を堆積したのちに、当該表面を酸素で処理したのち、酸素処理を止（や）めてから、引き続く層を堆積してある。「酸素で処理する」とは、ここでは、ある材料の層を堆積したのち、当該ある材料の層の表面を酸素雰囲気にさらすことを指している。これらの表面に物理吸着された酸素によって、層と層とが相互に混合するのが抑制されるとともに、これらの表面の表面粗さが小さくなる。この結果、結合磁界が小さくなる。得られた結合磁界は、約２ｎｍ厚の銅の場合に−１０Ｏｅである。この結合磁界は、２３２℃で１１時間、または２７０℃で６時間というハードベーク・アニール時に安定している。さらに、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒが約６％から約９％に増大している。
【００２０】
本発明の第２の実例によると、下部ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブは、ＡＰ被ピン止め副層である強磁性層の、酸素で処理された第１の表面と、スペーサ層の、酸素で処理された第２の表面とを備えている。ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブにおける酸素による表面処理の効果は、第１の実例で説明した単純型スピン・バルブにおける酸素による表面処理の効果と同様である。
【００２１】
本発明の第３の実例は、酸素で処理した表面を有するスピン・バルブの製造方法である。本発明に係るスピン・バルブを製造するには、イオン・ビーム・スパッタ法を用いることができる。まず、真空チャンバー内に基板を準備する。次いで、基板上に第１の強磁性層を堆積する。この第１の強磁性層は、上部スピン・バルブのフリー層、あるいは、下部スピン・バルブの被ピン止め層になる。次いで、第１の強磁性層の第１の表面を、酸素分圧が１×１０-7Ｔｏｒｒ〜５×１０-5Ｔｏｒｒの酸素リッチの雰囲気に約３０秒間さらす。この酸素リッチの雰囲気は、真空チャンバー内に酸素を噴射することにより生成する。酸素分子は基板に向かって直進して酸素ビームを形成する。この酸素ビームに基板を直接さらすように、基板シャッターは全開にしておく。酸素は、第１の表面に物理吸着される。約３０秒後に酸素を止めて、スピン・バルブの通常の製造工程を再開する。酸素処理した表面上に、約２ｎｍ厚のスペーサ層を堆積する。次いで、真空チャンバー内に酸素分圧が５×１０-6Ｔｏｒｒの酸素を噴射して、スペーサ層の第２の表面を酸素処理する。この第２の表面の酸素処理工程は、上述した第１の表面の酸素処理工程と同様である。ここでも、酸素を止めたのちに、第２の強磁性層を引き続いて堆積する。この第２の強磁性層は、上部スピン・バルブの被ピン止め層、あるいは、下部スピン・バルブのフリー層として用いることができる。
【００２２】
第３の実例で説明した製造方法は、上部または下部単純型スピン・バルブ、上部または下部ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブ、および、デュアル・スピン・バルブの製造に用いることができる。
【００２３】
本発明の第４の実例によると、第１および第２の実例で示した型のスピン・バルブは、第３の実例で説明した方法によって製造できるとともに、ＧＭＲ記録／再生ヘッドに組み込むことができる。このＧＭＲ記録／再生ヘッドは、スピン・バルブを挟んでいる下部シールド層および上部シールド層と、下部シールド層とスピン・バルブとの間に配置された下部ギャップと、上部シールド層とスピン・バルブとの間に配置された上部ギャップとを備えている。スピン・バルブは、強磁性のフリー層の磁化方向と強磁性の被ピン止め層の磁化方向とがなす角によって生成される磁気抵抗効果を使って、磁気信号を電気信号に変換する。
【００２４】
本発明の第５の実例によると、第４の実例で示した型のＧＭＲ記録／再生ヘッドは、磁気記録ディスクと、この磁気記録ディスクを回転させるモーターと、記録／再生ヘッドと、磁気記録ディスクを横切って記録／再生ヘッドを移動させるアクチュエータとを備えたディスク駆動装置に組み込まれる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下の記述には説明を目的にした多くの詳細例が含まれているけれども、以下の詳細を変形したり変更したりすることは本発明の範囲内のことである、ということを当業者は認識できる。したがって、以下に示す本発明の好ましい実施形態は、特許請求の範囲に記載した発明の普遍性を備えており、それを限定するものではない。
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施形態による上部単純型スピン・バルブ１００の層構造を示す断面図である。スピン・バルブ１００は、第１の表面１０９を有するナノ層１０８を含む強磁性層１０６を備えたフリー層１０５と、強磁性の被ピン止め層１１２と、第２の表面１１１を有し、強磁性のフリー層１０５と強磁性の被ピン止め層１１２との間に配置されたスペーサ層１１０とを備えている。スピン・バルブ１００は、さらに、強磁性の被ピン止め層１１２とキャップ層１１６との間に配置された反強磁性（anti-ferromagnetic: ＡＦ）層１１４と、強磁性のフリー層１０５に隣接した酸化物のシード層１０４とを備えている。ナノ層１０８を設けることにより、スピン・バルブ１００の磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が増大する。
【００２７】
強磁性層１０６は、典型的には、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、または、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏの合金（例えばＮｉＦｅ、ＮｉＣｏ、ＦｅＣｏなど）を含む材料から成る。強磁性の被ピン止め層１１２は、典型的には、ＣｏまたはＣｏＦｅから成る。スペーサ層１１０は、典型的には、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、またはこれらの合金から成る。ＡＦ層１１４は、典型的には、ＦｅＭｎ、ＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ、ＮｉＭｎなどＭｎを含む材料から成る。ナノ層１０８は、典型的には、ＣｏＦｅから成る。キャップ層１１６は、典型的には、Ｔａから成る。酸化物のシード層１０４は、典型的には、ＮｉＭｎＯから成る。
【００２８】
第１の表面１０９と第２の表面１１１は、スピン・バルブ１００を製造するイオン・ビーム・スパッタ工程の間に酸素で処理する。第１の表面１０９の酸素処理は、対応するナノ層１０８の堆積後に行なう。第２の表面１１１の酸素処理は、対応するスペーサ層１１０の堆積後に行なう。第１の表面１０９は、ナノ層１０８を堆積したのちに酸素にさらす。同様に、第２の表面１１１は、スペーサ層１１０を堆積したのちに酸素にさらす。酸素にさらすのは、ナノ層１０８とスペーサ層１１０とを堆積するそれぞれの工程内に限定する。酸素処理表面１０９、１１１によって、ナノ層１０８とスペーサ層１１０との間、および、スペーサ層１１０と被ピン止め層１１２との間で混合が生じるのがそれぞれ抑制される。対応する表面を堆積したのちに表面１０９、１１１を酸素で処理する際には、各層を堆積中に酸素で処理するときに使用する酸素分圧に比べて、より高い酸素分圧を使用する。したがって、単純型スピン・バルブ１００などのスピン・バルブは、既存の量産型の堆積装置で製造することができる。さらに、酸素にさらすのを層の堆積後に限定しているので、Ｍｎ含有層など酸素に敏感な層が不所望に酸化の危険にさらされることがなくなる。
【００２９】
これら酸素処理表面１０９、１１１によって当該表面の表面粗さが低減するので、単純型スピン・バルブ１００の強磁性結合磁界Ｈf が小さくなる。単純型スピン・バルブ１００で得られた強磁性結合磁界Ｈf は、約−１０Ｏｅ〜約＋１０Ｏｅである。これは、２３２℃で１１時間、または２７０℃で６時間のハードベーク・アニール・サイクル時に安定している。さらに、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒも、約６％から約９％に増大している。
【００３０】
図２は、本発明の第２の実施形態による下部ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブ２００の層構造を示す断面図である。ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブ２００は、ナノ層２０８に接触した強磁性層２０６を備えた強磁性のフリー層２０５と、この強磁性のフリー層２０５とＡＰ被ピン止め層２１２との間に配置されたスペーサ層２１０とを備えている。ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブ２００は、さらに、ＡＰ被ピン止め層２１２と金属シード層２１６との間に配置されたＡＦ層２１４と、金属シード層２１６の下に設けられた２つの酸化物シード層２０２、２０４と、強磁性のフリー層２０６の表面に配置されたキャップ層２１８とを備えている。ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブ２００の各層の材料は、ＡＰ被ピン止め層２１２と酸化物シード層２０２を除いて、図１に記載した単純型スピン・バルブ１００の対応する層の材料と同様である。酸化物シード層２０２は、典型的には、Ａｌ2 Ｏ3 から成る。
【００３１】
ＡＰ被ピン止め層２１２は、第１の強磁性被ピン止め副層２２０と、第２の強磁性被ピン止め副層２２４と、第１の強磁性被ピン止め副層２２０と第２の強磁性被ピン止め副層２２４との間に設けられた反平行（ＡＰ）被ピン止めスペーサ副層２２２とを備えている。第１の強磁性被ピン止め副層２２０と第２の強磁性被ピン止め副層２２４は、典型的には、ＣｏＦｅから成る。ＡＰ被ピン止めスペーサ副層２２２は、典型的には、Ｒｕ、Ｃｒ、Ｒｈ、もしくはＣｕ、またはこれらの合金から成る。
【００３２】
第２の強磁性被ピン止め層２２４は第１の表面２１１を備えており、スペーサ層２１０は第２の表面２０９を備えている。この実施形態では、第１の表面２１１は第２の強磁性被ピン止め副層２２４に対応しており、第２の表面２０９はスペーサ層２１０に対応している。第１の表面２１１は対応する第２の強磁性被ピン止め副層２２４を堆積したのちに酸素で処理し、第２の表面２０９は対応するスペーサ層２１０を堆積したのちに酸素で処理する。この酸素処理は、典型的には、ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブ２００の製造中に行なう。ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブ２００の第１の酸素処理表面２１１と第２の酸素処理表面２０９の効果は、表面粗さと結合磁界Ｈf に関し、図１に示した単純型スピン・バルブ１００の第１の表面１０９と第２の表面１１１の酸素処理の効果と同様である。ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブ２００の結合磁界Ｈf は約−１０Ｏｅであり、ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブ２００の磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒは約５．５％から約７．７％に増大している。
【００３３】
図１と図２に示す型のスピン・バルブを製造するには、堆積の制御をウェーハ間あるいはウェーハ内で容易にするために、イオン・ビーム・スパッタ法を使う。本発明の発明者の発明に係る米国特許第５８７１６２２号（１９９９年２月１６日発行）と米国特許第５４９２６０５号（１９９６年２月２０日発行）に、典型的なスパッタ法が開示されている。
図３〜図６は、図１と図２に示す型のスピン・バルブの製造方法の諸工程を示す断面概略図である。まず、図３に示すように、真空チャンバー内で基板３０２上に第１の強磁性層３０４を堆積する。第１の強磁性層３０４は、上部スピン・バルブのフリー層、あるいは、下部スピン・バルブの被ピン止め層として用いることができる。次いで、酸素分圧が約５×１０-6Ｔｏｒｒの酸素を真空チャンバー内に噴射する。すると、第１の強磁性層３０４の第１の表面３０５がこの酸素リッチの雰囲気にさらされる。酸素分子は基板３０２に向かう。基板シャッター（図３には図示せず）は、第１の表面３０５を酸素に直接さらすように全開にしてある。この結果、第１の表面３０５に酸素が物理吸着されるので、第１の酸素処理表面３０６が形成される。
【００３４】
次いで、真空チャンバー内への酸素の流れを制御している酸素バルブを閉じて酸素分圧を下げる。酸素バルブを閉じてから、堆積を再開する。まず、図４に示すように、酸素処理表面３０６上にスペーサ層３０６を堆積する。スペーサ層３０８は、酸素処理表面３０６上に約３０秒間堆積して約２ｎｍの厚さに形成する。スペーサ層３０８は、第１の表面を酸素で処理する図３に示した方法と同様の方法を使って酸素で処理した第２の表面３０９を有している。図５に示すように、第２の表面３０９を約５×１０-6Ｔｏｒｒの分圧の酸素にさらすと、第２の表面３０９に酸素が物理吸着されて、酸素処理表面３１０が形成される。第１の表面３０５と第２の表面３０９の酸素処理は、対応する第１の強磁性層３０４とスペーサ層３０８を堆積した後に行なう点に留意されたい。次いで、酸素バルブを閉じてから、図６に示すように、第２の酸素処理表面３１０上に第２の強磁性層３１２を堆積する。強磁性層３１２は、例えば、上部スピン・バルブ用の強磁性被ピン止め層、あるいは、下部スピン・バルブ用の強磁性フリー層として用いる。
【００３５】
図３〜図６に示したように、スピン・バルブ３００の製造方法は、従来技術の標準のスピン・バルブに酸素を噴射するのに新たな工程を必要としない。この製造方法は、上部および下部単純型スピン・バルブ、上部および下部ＡＰ被ピン止めスピン・バルブ、ならびにデュアル・スピン・バルブの製造に使用することができる。
【００３６】
〔実験結果〕
様々な表面を酸素にさらすと、それが上部単純型スピン・バルブの結合磁界Ｈf にどのように影響するのかを示す一例を下に示す。単純型スピン・バルブは、一般に、３ｎｍ厚のＮｉＭｎＯから成る酸化物シード層と、４．５ｎｍ厚のＮｉＦｅから成る強磁性層および１．５ｎｍ厚のＣｏＦｅから成るナノ層を備えたフリー層と、２ｎｍ厚のＣｕから成るスペーサ層と、２．４ｎｍ厚のＣｏＦｅから成る被ピン止め層と、８ｎｍ厚のＩｒＭｎから成るＡＦ層と、５ｎｍ厚のＴａから成るキャップ層とを備えている。下のテーブル１は、酸素にさらした表面を除いて、上述したのと同じ構造を有する２つの単純型スピン・バルブＡ、Ｂの特性を示している。スピン・バルブＡでは、図１の第２の表面１１１に対応するＣｕのスペーサ層の表面だけを、上述したように、酸素にさらした。スピン・バルブＢでは、図１の第１の表面１０９と第２の表面１１１に対応するＣｏＦｅのナノ層の表面とＣｕのスペーサ層の表面を酸素で処理した。
【００３７】
【００３８】
テーブル１から次のことが分かる。すなわち、スピン・バルブのＣｕの表面とＣｏＦｅの表面の双方を酸素にさらした場合の結合磁界ＨfXは、Ｃｕの表面だけを酸素にさらした場合の結合磁界ＨfXと比べて、大きさが２．５分の１である。スピン・バルブＢの結合磁界ＨfXは、２３２℃のハードブレーク・アニールで劣化していない。実際、２３２℃で１１時間、または２７０℃で６時間アニールしたスピン・バルブＢは、約８Ｏｅの結合磁界ＨfXを維持していた。
【００３９】
図２〜図６に示すように表面を酸素で処理することの効果を、下部ＡＰ被ピン止めＰｔＭｎスピン・バルブの特性に関して、図７〜図１２に示す。下部ＡＰ被ピン止めＰｔＭｎスピン・バルブは、一般に、３ｎｍ厚のＡｌ2 Ｏ3 から成る第１の酸化物シード層と、３ｎｍ厚のＮｉＭｎＯから成る第２の酸化物シード層と、３．５ｎｍ厚のＴａから成る金属シード層と、１．７ｎｍ厚のＣｏＦｅから成る第１の被ピン止め副層と、０．８ｎｍ厚のＲｕから成るＡＰ被ピン止めスペーサ副層と、２．６ｎｍ厚のＣｏＦｅから成る第２の被ピン止め副層と、２ｎｍ厚のＣｕから成るスペーサ層と、４．５ｎｍ厚のＮｉＦｅから成る強磁性層および１．５ｎｍ厚のＣｏＦｅから成るナノ層を備えたフリー層と、５ｎｍ厚のＴａから成るキャップ層とを備えている。図７〜図１１は、図２に示した型のＡＰ被ピン止め型スピン・バルブに関し、表面粗さＲａ、結合磁界Ｈf 、シート抵抗Ｒ、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒ、および保磁力ＨC を酸素流量の関数としてプロットした図である。図７〜図１１のスピン・バルブは、約２ｎｍの厚さのスペーサ層を備えている。図７に示すように、第１の表面と第２の表面を酸素で処理しない場合、表面粗さＲａは、典型的には、約０．２９ｎｍである。表面粗さＲａは、酸素流量が零から約２ｓｃｃｍまで増加するのにつれて、約０．２９ｎｍから最小値である約０．１７５ｎｍまで減少する。この点を過ぎると、表面粗さＲａは、酸素流量が増加するのにつれて、増大する。したがって、この例では、表面粗さＲａは、約２ｓｃｃｍの酸素流量（例えば５×１０-6Ｔｏｒｒの酸素分圧）で最小になっている。
【００４０】
図８に示すように、酸素で表面処理をしていないＡＰ被ピン止めスピン・バルブのシート抵抗Ｒは、典型的には、約１９Ω／□であり、この値は、酸素流量が増加しても、ほとんど変化しない。酸素流量が約１．５ｓｃｃｍ〜約３ｓｃｃｍの範囲にある場合、シート抵抗Ｒは、概して、一定値を維持する。酸素流量が約２ｓｃｃｍの場合、シート抵抗Ｒは、典型的には、約１９Ω／□である。
【００４１】
ＡＰ被ピン止めスピン・バルブの磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒと結合磁界Ｈf の改善例を、図９と図１０にそれぞれ示す。ＡＰ被ピン止めスピン・バルブの第１の表面と第２の表面を酸素で処理しない場合（酸素流量が０ｓｃｃｍの場合）、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒは典型的には６％であり、結合磁界Ｈf は典型的には５６Ｏｅである。典型例として、酸素流量が０ｓｃｃｍから約０．５ｓｃｃｍになると、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒは約７．６％まで増大し、結合磁界Ｈf は約１７Ｏｅまで急減する。酸素流量が約０．５ｓｃｃｍから約２．５ｓｃｃｍまで増加すると、結合磁界Ｈf は約１７Ｏｅから約−１１Ｏｅまで減少するけれども、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒは変化しない。この点を過ぎると、酸素流量が増加するのにつれて、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒは概して低減し、結合磁界Ｈf は概して増加する。酸素流量が２ｓｃｃｍの場合、結合磁界Ｈf は約−９Ｏｅである。
【００４２】
図１１において、酸素流量が０ｓｃｃｍから約０．５ｓｃｃｍに増加すると、保磁力ＨC は、約６Ｏｅから約５Ｏｅに減少している。その後、酸素流量が増加するのにつれて、保磁力ＨC は増加している。酸素流量が約３．５ｓｃｃｍになると、保磁力ＨC の最大値（典型的には約７Ｏｅ）が得られている。酸素流量が３．５ｓｃｃｍより大きくなると、保磁力ＨC は急減して２Ｏｅになる。
【００４３】
図１２は、酸素流量が約２ｓｃｃｍの場合における、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒ、結合磁界Ｈf 、シート抵抗Ｒ、および保磁力ＨC を、スペーサ層の堆積時間の関数としてプロットしたものを示す図である。この場合、スペーサ層は銅（Ｃｕ）から成る。図１２に示すように、銅（Ｃｕ）の堆積時間が約２５秒から約３０秒に増加すると、結合磁界Ｈf は、約３９Ｏｅから約−５Ｏｅに急減している。銅（Ｃｕ）の堆積速度は、典型的には、約０．０６５ｎｍ／秒である。約３０秒経過後、銅（Ｃｕ）の堆積時間が増加するのにつれて、結合磁界Ｈf は、典型的には、増加する。結合磁界Ｈf の最小値（典型的には−５Ｏｅ）は、銅（Ｃｕ）を約３０秒間堆積したのちに得られている。銅（Ｃｕ）のスペーサ層の堆積時間が約２５秒〜約３４秒の場合に、約１９Ω／□のシート抵抗、約７．６％の磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒ、６Ｏｅの保磁力ＨC がそれぞれ得られている。図１３は、図１２に示したもののうち結合磁界Ｈf と磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒだけを見やすくするためにプロットした図である。
【００４４】
図１、図２、および図６に関して上述した型のスピン・バルブは、図１４に示すように、ＧＭＲ記録／再生ヘッド４０４に組み込むことができる。ＧＭＲ記録／再生ヘッド４０４は、スピン・バルブ４０１を挟む第１のシールド４０３と第２のシールド４０９とを備えている。ＧＭＲ記録／再生ヘッド４０４は、さらに、第１のシールド４０３とスピン・バルブ４０１との間に設けられた第１のギャップ４０５と、第２のシールド４０９とスピン・バルブ４０１との間に設けられた第２のギャップ４０７とを備えている。スピン・バルブ４０１は、当該スピン・バルブ４０１の少なくとも２つの強磁性層の磁化の方向がなす相対的な角がつくり出す磁気抵抗効果を使って、磁気信号を電気信号に変換する。
【００４５】
図１４に示したＧＭＲ記録／再生ヘッド４０４は、図１５に示すように、ディスク駆動装置４００に組み込むことができる。ディスク駆動装置４００は、一般に、磁気記録ディスク４０２と、スピン・バルブ４０１を備えたＧＭＲ記録／再生ヘッド４０４と、ＧＭＲ記録／再生ヘッド４０４に接続されたアクチュエータ４０６と、磁気記録ディスク４０２に接続されたモーター４０８とを備えている。モーター４０８は、ＧＭＲ記録／再生ヘッド４０４に対して磁気記録ディスク４０２を回転させる。アクチュエータ４０６は、ＧＭＲ記録／再生ヘッド４０４が磁気記録ディスク４０２上の磁気的に記録されたデータの様々な領域にアクセスできるように、磁気記録ディスク４０２を横切ってＧＭＲ記録／再生ヘッド４０４を移動させる。
【００４６】
上述した実施形態は本発明の範囲内で多くの仕方で変更することができる、ということは、当業者にとって明らかである。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその法律上の均等物によって決めるべきである。
【００４７】
まとめとして以下の事項を開示する。
（１）
（ａ）第１の表面を有する第１の強磁性層と、
（ｂ）第２の強磁性層と、
（ｃ）前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層との間に配置され、第２の表面を有するスペーサ層と
を備え、
前記第１の表面および前記第２の表面のうちの少なくとも一方が、対応する層を堆積したのちに酸素で処理されており、
前記酸素処理は、引き続く層を堆積する前に止められている
スピン・バルブ。
（２）前記第１の強磁性層が強磁性のフリー層である、
上記（１）に記載のスピン・バルブ。
（３）前記フリー層が、
Ｃｏ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ合金、およびＣｏ合金
から成る群から選択された材料でナノ層化されている、
上記（２）に記載のスピン・バルブ。
（４）さらに、
前記強磁性のフリー層に接触したシード層
を備えている、
上記（２）に記載のスピン・バルブ。
（５）前記第２の強磁性層が強磁性の被ピン止め層である、
上記（１）に記載のスピン・バルブ。
（６）前記強磁性の被ピン止め層がＡＰ被ピン止め層を備えている、
上記（５）に記載のスピン・バルブ。
（７）さらに、
前記被ピン止め層に近接した反強磁性層
を備えている、
上記（５）に記載のスピン・バルブ。
（８）さらに、
前記反強磁性層に近接したキャップ層
を備えている、
上記（７）に記載のスピン・バルブ。
（９）前記第１の強磁性層が強磁性の被ピン止め層である、
上記（１）に記載のスピン・バルブ。
（１０）前記強磁性の被ピン止め層がＡＰ被ピン止め層を備えている、
上記（９）に記載のスピン・バルブ。
（１１）前記第２の強磁性層が強磁性のフリー層である、
上記（９）に記載のスピン・バルブ。
（１２）前記スペーサ層が、
Ｃｕ、Ａｕ、およびＣｕ合金
から成る群から選択された材料から成る、
上記（１）に記載のスピン・バルブ。
（１３）前記スペーサ層の厚さが約２ｎｍである、
上記（１２）に記載のスピン・バルブ。
（１４）前記酸素が前記第１の表面および前記第２の表面に物理吸着されている、
上記（１）に記載のスピン・バルブ。
（１５）前記酸素によって、隣接する層が相互に混合するのが制限されている、
上記（１４）に記載のスピン・バルブ。
（１６）前記酸素の表面吸着によって、前記第１の表面および前記第２の表面の表面粗さが低減している、
上記（１４）に記載のスピン・バルブ。
（１７）前記第１の強磁性層および前記第２の強磁性層のうちの少なくとも１つによって、負の結合磁界が形成されている、
上記（１６）に記載のスピン・バルブ。
（１８）前記第１の強磁性層および前記第２の強磁性層のうちの少なくとも１つによって、正の結合磁界が形成されている、
上記（１６）に記載のスピン・バルブ。
（１９）前記結合磁界はアニール時に安定している、
上記（１８）に記載のスピン・バルブ。
（２０）前記第１の表面および前記第２の表面のうちの少なくとも１つを酸素で処理することにより、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒが増大している、
上記（１）に記載のスピン・バルブ。
（２１）
（ａ）基板を準備する工程と、
（ｂ）前記基板上に、第１の表面を有する第１の強磁性層を堆積する工程と、
（ｃ）前記第１の強磁性層上に、第２の表面を有するスペーサ層を堆積する工程と、
（ｄ）前記スペーサ層上に、第２の強磁性層を堆積する工程と、
（ｅ）前記第１の表面および前記第２の表面のうちの少なくとも１つに対応する層を堆積したのち、当該表面を酸素にさらす工程と、
（ｆ）酸素にさらすのを止めてから、引き続く層を堆積する工程と
を備えた、スピン・バルブの製造方法。
（２２）前記第１の表面および前記第２の表面のうちの少なくとも１つを、酸素分圧が１×１０-7Ｔｏｒｒ〜５×１０-5Ｔｏｒｒの酸素雰囲気にさらす、
上記（２１）に記載の、スピン・バルブの製造方法。
（２３）酸素分圧を、前記第１の表面および前記第２の表面をさらす際に用いた酸素分圧レベル以下に下げたのちに、前記スペーサ層および前記第２の強磁性層を堆積する、
上記（２２）に記載の、スピン・バルブの製造方法。
（２４）前記第１の表面を前記酸素分圧の酸素雰囲気にさらしたのちに、前記スペーサ層を堆積する、
上記（２３）に記載の、スピン・バルブの製造方法。
（２５）前記第２の表面を前記酸素分圧の酸素雰囲気にさらしたのちに、前記第２の強磁性層を堆積する、
上記（２３）に記載の、スピン・バルブの製造方法。
（２６）前記第１の強磁性層、前記第２の強磁性層、および前記スペーサ層を堆積するのに、イオン・ビーム・スパッタ・プロセスを使用する、
上記（２１）に記載の、スピン・バルブの製造方法。
（２７）酸素分子が前記基板に向けて酸素ビームを形成しており、
前記第１の表面および前記第２の表面が前記酸素ビームに直接さらされるように、基板シャッターを全開しておく、
上記（２１）に記載の、スピン・バルブの製造方法。
（２８）
（ａ）第１のギャップに接触した第１のシールド層と、
（ｂ）第２のギャップに接触した第２のシールド層と、
（ｃ）前記第１のギャップと前記第２のギャップとの間に配置されたスピン・バルブと
を備えたＧＭＲ記録／再生ヘッドであって、
前記スピン・バルブは、
（ｉ）第１の表面を有する第１の強磁性層と、
（ii）第２の強磁性層と、
（iii)前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層と間に配置され、第２の表面を有するスペーサ層と
を備え、
前記第１の表面および前記第２の表面のうちの少なくとも１つに対応する層を堆積したのち、当該表面を酸素で処理したのち、引き続く層を堆積してある
ＧＭＲ記録／再生ヘッド。
（２９）
（ａ）磁気記録ディスクと、
（ｂ）スピン・バルブを備えた記録／再生ヘッドと、
（ｃ）前記磁気記録ディスクを横切って前記記録／再生ヘッドを移動させるアクチュエータと、
（ｄ）前記記録／再生ヘッドに対して前記磁気記録ディスクを回転させるモーターと
を備えたディスク駆動装置であって、
前記スピン・バルブは、
（ｉ）第１の表面を有する第１の強磁性層と、
（ii）第２の強磁性層と、
（iii)前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層と間に配置され、第２の表面を有するスペーサ層と
を備え、
前記第１の表面および前記第２の表面のうちの少なくとも１つに対応する層を堆積したのち、当該表面を酸素で処理したのち、引き続く層を堆積してある
ディスク駆動装置。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、結合磁界Ｈf が小さくかつ安定しているスピン・バルブが得られる。
【００４９】
本発明によれば、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒの大きいスピン・バルブが得られる。
【００５０】
本発明によれば、量産装置で使用可能なレベルの酸素分圧を使ったスピン・バルブの製造方法が得られる。
【００５１】
本発明によれば、製造プロセスで負の結合磁界が得られるスピン・バルブの製造方法が得られる。
【００５２】
本発明によれば、シート抵抗が低減することのないスピン・バルブの製造方法が得られる。
【００５３】
本発明によれば、金属性の反強磁性材料を使うことのできる、あるいは、酸化物の反強磁性材料と共に金属性の反強磁性材料を使うことのできる、スピン・バルブの製造方法が得られる。
【００５４】
本発明によれば、スピン・バルブの底面と上面に適用可能な上述した諸特性を備えたスピン・バルブの製造方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態による上部単純型スピン・バルブの断面図である。
【図２】 本発明の第２の実施形態による下部ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブの断面図である。
【図３】 本発明の第３の実施形態による結合磁界が小さくかつ安定しているスピン・バルブの製造方法の一工程を示す断面図である。
【図４】 本発明の第３の実施形態による結合磁界が小さくかつ安定しているスピン・バルブの製造方法の一工程を示す断面図である。
【図５】 本発明の第３の実施形態による結合磁界が小さくかつ安定しているスピン・バルブの製造方法の一工程を示す断面図である。
【図６】 本発明の第３の実施形態による結合磁界が小さくかつ安定しているスピン・バルブの製造方法の一工程を示す断面図である。
【図７】 ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブの厚さが２ｎｍの銅スペーサの場合に、表面粗さを酸素流量の関数としてプロットした図である。
【図８】 ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブの厚さが２ｎｍの銅スペーサの場合に、シート抵抗を酸素流量の関数としてプロットした図である。
【図９】 ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブの厚さが２ｎｍの銅スペーサの場合に、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒを酸素流量の関数としてプロットした図である。
【図１０】 ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブの厚さが２ｎｍの銅スペーサの場合に、結合磁界を酸素流量の関数としてプロットした図である。
【図１１】 ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブの厚さが２ｎｍの銅スペーサの場合に、保磁力を酸素流量の関数としてプロットした図である。
【図１２】 酸素流量が２ｓｃｃｍで一定の場合に、ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブの特性を銅スペーサ層の堆積時間の関数としてプロットした図である。
【図１３】 図１２に示したもののうち磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）と結合磁界（Ｈf ）だけを銅スペーサ層の堆積時間の関数としてプロットした図である。
【図１４】 本発明の第４の実施形態によるＧＭＲ記録／再生ヘッドを示す図である。
【図１５】 本発明の第５の実施形態によるディスク駆動装置を示す図である。
【符号の説明】
１００…上部単純型スピン・バルブ、１０４…シード層、１０５…フリー層、１０６…強磁性層、１０８…ナノ層、１０９…第１の表面、１１０…スペーサ層、１１１…第２の表面、１１２…被ピン止め層、１１４…反強磁性（ＡＦ）層、１１６…キャップ層、２００…下部ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブ、２０２…酸化物シード層、２０４…酸化物シード層、２０５…フリー層、２０６…フリー層、２０８…ナノ層、２０９…第２の表面、２１０…スペーサ層、２１１…第１の表面、２１２…ＡＰ被ピン止め層、２１４…ＡＦ層、２１６…金属シード層、２１８…キャップ層、２２０…第１の強磁性被ピン止め副層、２２２…反平行（ＡＰ）被ピン止めスペーサ副層、２２４…第２の強磁性被ピン止め副層、３０２…基板、３０４…第１の強磁性層、３０５…第１の表面、３０６…第１の酸素処理表面、３０８…スペーサ層、３０９…第２の表面、３１０…第２の酸素処理表面、３１２…第２の強磁性層、４００…ディスク駆動装置、４０１…スピン・バルブ、４０２…磁気記録ディスク、４０３…第１のシールド、４０４…ＧＭＲ記録／再生ヘッド、４０５…第１のギャップ、４０６…アクチュエータ、４０７…第２のギャップ、４０９…第２のシールド、４０８…モーター。
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に、スピン・バルブ（spin valve）に関する。本発明は、特に、スピン・バルブの結合磁界に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スピン・バルブすなわち磁気抵抗（maganetoresistive:ＭＲ）センサは、磁気信号を、磁性材料製の読み取り要素の抵抗変化によって、読み取り要素が検知した磁束の強さと方向の関数として検出する。既存のＭＲセンサは、異方性磁気抵抗（anisotropic maganetoresistive:ＡＭＲ）効果に基づいて動作している。異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）効果では、読み取り要素の抵抗値の一成分が、読み取り要素の磁化の方向と読み取り要素を通して流れる検知電流の方向とがなす角の余弦（コサイン）の平方（二乗）に比例して変化する。このようなＭＲセンサは、磁気媒体からデータを読み取るのに使うことができる。磁気媒体から出て来る外部磁界（信号磁界）によって、読み取り要素の磁化の方向が変化する。これにより、読み取り要素に抵抗変化（ΔＲ／Ｒ）が生じるとともに、検知電流（あるいは検知電圧）にも対応するが変化が生じる。
【０００３】
スピン・バルブとは、２つの未結合の強磁性層の間の抵抗値が、当該２つの層の磁化の方向がなす角の余弦に比例して変化し、かつ、電流の方向と無関係であるもののことである。
【０００４】
外部磁界によって、スピン・バルブ内の隣接する強磁性層の磁化の相対的な方向が変化する。これにより、伝導電子のスピン依存散乱が変化する結果、スピン・バルブの電気抵抗値が変化する。したがって、スピン・バルブの抵抗値は、強磁性層の磁化の相対的な配向が変化するのにつれて、変化する。
【０００５】
通常、既存の単純型スピン・バルブは、強磁性のフリー層、スペーサ層、および、反強磁性（anti-feeomagnetic:ＡＦ）層と交換結合している単層の強磁性被ピン止め層を備えている。（「被ピン止め〔pinned〕層」は、「ピン層」とも呼ばれる）。反平行（anti-oarallel:: ＡＰ）被ピン止め型スピン・バルブでは、単層の強磁性被ピン止め層は、少なくとも１つの薄い非強磁性の反結合副層によって分離された少なくとも２つの強磁性被ピン止め副層で置き換えられている。
【０００６】
一般に、磁気抵抗変化率すなわちΔＲ／Ｒ値が大きく、結合磁界Ｈf が小さいほど、スピン・バルブの性能は良くなる。一般に、スピン・バルブのスペーサ層が薄くなるのにつれて、スペーサ層における検知電流の分流が小さくなるために、スピン・バルブのΔＲ／Ｒ値が大きくなる。例えば、厚さが２．８ｎｍの銅のスペーサ層を備えたスピン・バルブは、５％のΔＲ／Ｒ値を達成できる。もし銅のスペーサ層の厚さを２ｎｍに薄くすれば、８％のΔＲ／Ｒ値を達成できる。しかし、スペーサ層が薄くなるのにつれて、強磁性の結合磁界Ｈf も増大する。さらに、従来のスピン・バルブの強磁性の結合磁界Ｈf は、アニール・サイクル時に不安定になる。例えば、スピン・バルブの強磁性の結合磁界Ｈf は、アニール・プロセス初期の約＋５Ｏｅから、アニール・サイクル後の＋２０Ｏｅまで変化する。
【０００７】
「巨大磁気抵抗スピン・バルブの成長における表面活性剤としての酸素（Oxygen as a Surfactant in the Grouth of Giant Magnetoresistance Spin Valve）」なる標題のイーゲルホッフ（Egelhoff）の論文（『ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス〔Journal of Applied Physics〕』１９９７年１２月１５日発行）には、酸素を使ってＣｏ／Ｃｕスピン・バルブの巨大磁気抵抗（giant magnetoresistance:ＧＭＲ）効果におけるΔＲ／Ｒ値を増大させる方法が開示さている。この方法では、試料の成長を完了させる前に、スピン・バルブ層の堆積（たいせき）中に分圧が５×１０-9Ｔｏｒｒの酸素を超高真空の堆積チャンバー内に導入するか、あるいは、銅の表面層を酸素にさらすかして、酸素の被膜を形成している。酸素は、膜成長の間に表面活性剤として機能するので、欠陥の発生が抑制されるとともに、電子を鏡面反射的に散乱させる表面が形成される。酸素の被膜によって、磁性層間の強磁性結合が低減するとともに、スピン・バルブのシート抵抗が低減する。
【０００８】
あいにく、この手法は、約５×１０-9Ｔｏｒｒといった非常に小さな酸素分圧ウインドウを必要とする。（ウインドウとは、プロセス条件の許容範囲のことである）。というのは、酸素分圧が１０-8Ｔｏｒｒに高まっただけで、酸素に起因するＧＭＲ（ΔＲ／Ｒ）利得がすべて失われてしまい、酸素分圧がこれ以上高くなると、ＧＭＲが急減するからである。このように低い酸素分圧は、量産型の装置では達成あるいは維持するのが極めて困難である。また、銅のスペーサ層の片側表面しか酸素にさらされないので、強磁性の結合磁界は最適化できない。さらに、スピン・バルブ層のすべての堆積に酸素を使うと、ＦｅＭｎ、ＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ、およびＮｉＭｎといった反強磁性材料中のＭｎが酸化される可能性がある。したがって、この手法は、スピン・バルブの堆積には適用することができない。
【０００９】
さらに、銅の表面でしか酸素を吸着していないので、ＧＭＲを改善することができず、また、正の結合磁界しか発生させることができない。その上、この手法によると、シート抵抗が小さくなるから、信号が全体に小さくなってしまう。最後に、従来技術の酸素処理では、ハードベーク（hard bake)アニール・サイクル時に強磁性の交換磁界が安定しない。
【００１０】
したがって、上述した困難を克服できる改良されたスピン・バルブの製造方法が求められている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、結合磁界Ｈf が小さくかつ安定しているスピン・バルブを提供することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒが大きいスピン・バルブを提供することである。
【００１３】
本発明の別の目的は、量産装置で使用可能なレベルの酸素分圧を使ったスピン・バルブの製造方法を提供することである。
【００１４】
本発明の別の目的は、製造プロセスで負の結合磁界が得られるスピン・バルブの製造方法を提供することである。
【００１５】
本発明の別の目的は、シート抵抗が低減することのないスピン・バルブの製造方法を提供することである。
【００１６】
本発明の別の目的は、金属性の反強磁性材料を使うことのできる、あるいは、酸化物の反強磁性材料と共に金属性の反強磁性材料を使うことのできる、スピン・バルブの製造方法を提供することである。
【００１７】
本発明の別の目的は、スピン・バルブの底面と上面に適用可能な上述した諸特性を備えたスピン・バルブの製造方法を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
これらの目的は、強磁性層の第１の表面およびスペーサ層の第２の表面を酸素で処理したスピン・バルブによって達成される。
【００１９】
本発明の第１の実例によると、単純型スピン・バルブは、第１の表面を有する強磁性層（例えば強磁性のフリー層）と、第２の表面を有するスペーサ層とを備えている。第１の表面および第２の表面のうちの少なくとも１つに対応する層を堆積したのちに、当該表面を酸素で処理したのち、酸素処理を止（や）めてから、引き続く層を堆積してある。「酸素で処理する」とは、ここでは、ある材料の層を堆積したのち、当該ある材料の層の表面を酸素雰囲気にさらすことを指している。これらの表面に物理吸着された酸素によって、層と層とが相互に混合するのが抑制されるとともに、これらの表面の表面粗さが小さくなる。この結果、結合磁界が小さくなる。得られた結合磁界は、約２ｎｍ厚の銅の場合に−１０Ｏｅである。この結合磁界は、２３２℃で１１時間、または２７０℃で６時間というハードベーク・アニール時に安定している。さらに、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒが約６％から約９％に増大している。
【００２０】
本発明の第２の実例によると、下部ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブは、ＡＰ被ピン止め副層である強磁性層の、酸素で処理された第１の表面と、スペーサ層の、酸素で処理された第２の表面とを備えている。ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブにおける酸素による表面処理の効果は、第１の実例で説明した単純型スピン・バルブにおける酸素による表面処理の効果と同様である。
【００２１】
本発明の第３の実例は、酸素で処理した表面を有するスピン・バルブの製造方法である。本発明に係るスピン・バルブを製造するには、イオン・ビーム・スパッタ法を用いることができる。まず、真空チャンバー内に基板を準備する。次いで、基板上に第１の強磁性層を堆積する。この第１の強磁性層は、上部スピン・バルブのフリー層、あるいは、下部スピン・バルブの被ピン止め層になる。次いで、第１の強磁性層の第１の表面を、酸素分圧が１×１０-7Ｔｏｒｒ〜５×１０-5Ｔｏｒｒの酸素リッチの雰囲気に約３０秒間さらす。この酸素リッチの雰囲気は、真空チャンバー内に酸素を噴射することにより生成する。酸素分子は基板に向かって直進して酸素ビームを形成する。この酸素ビームに基板を直接さらすように、基板シャッターは全開にしておく。酸素は、第１の表面に物理吸着される。約３０秒後に酸素を止めて、スピン・バルブの通常の製造工程を再開する。酸素処理した表面上に、約２ｎｍ厚のスペーサ層を堆積する。次いで、真空チャンバー内に酸素分圧が５×１０-6Ｔｏｒｒの酸素を噴射して、スペーサ層の第２の表面を酸素処理する。この第２の表面の酸素処理工程は、上述した第１の表面の酸素処理工程と同様である。ここでも、酸素を止めたのちに、第２の強磁性層を引き続いて堆積する。この第２の強磁性層は、上部スピン・バルブの被ピン止め層、あるいは、下部スピン・バルブのフリー層として用いることができる。
【００２２】
第３の実例で説明した製造方法は、上部または下部単純型スピン・バルブ、上部または下部ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブ、および、デュアル・スピン・バルブの製造に用いることができる。
【００２３】
本発明の第４の実例によると、第１および第２の実例で示した型のスピン・バルブは、第３の実例で説明した方法によって製造できるとともに、ＧＭＲ記録／再生ヘッドに組み込むことができる。このＧＭＲ記録／再生ヘッドは、スピン・バルブを挟んでいる下部シールド層および上部シールド層と、下部シールド層とスピン・バルブとの間に配置された下部ギャップと、上部シールド層とスピン・バルブとの間に配置された上部ギャップとを備えている。スピン・バルブは、強磁性のフリー層の磁化方向と強磁性の被ピン止め層の磁化方向とがなす角によって生成される磁気抵抗効果を使って、磁気信号を電気信号に変換する。
【００２４】
本発明の第５の実例によると、第４の実例で示した型のＧＭＲ記録／再生ヘッドは、磁気記録ディスクと、この磁気記録ディスクを回転させるモーターと、記録／再生ヘッドと、磁気記録ディスクを横切って記録／再生ヘッドを移動させるアクチュエータとを備えたディスク駆動装置に組み込まれる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下の記述には説明を目的にした多くの詳細例が含まれているけれども、以下の詳細を変形したり変更したりすることは本発明の範囲内のことである、ということを当業者は認識できる。したがって、以下に示す本発明の好ましい実施形態は、特許請求の範囲に記載した発明の普遍性を備えており、それを限定するものではない。
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施形態による上部単純型スピン・バルブ１００の層構造を示す断面図である。スピン・バルブ１００は、第１の表面１０９を有するナノ層１０８を含む強磁性層１０６を備えたフリー層１０５と、強磁性の被ピン止め層１１２と、第２の表面１１１を有し、強磁性のフリー層１０５と強磁性の被ピン止め層１１２との間に配置されたスペーサ層１１０とを備えている。スピン・バルブ１００は、さらに、強磁性の被ピン止め層１１２とキャップ層１１６との間に配置された反強磁性（anti-ferromagnetic: ＡＦ）層１１４と、強磁性のフリー層１０５に隣接した酸化物のシード層１０４とを備えている。ナノ層１０８を設けることにより、スピン・バルブ１００の磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が増大する。
【００２７】
強磁性層１０６は、典型的には、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、または、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｏの合金（例えばＮｉＦｅ、ＮｉＣｏ、ＦｅＣｏなど）を含む材料から成る。強磁性の被ピン止め層１１２は、典型的には、ＣｏまたはＣｏＦｅから成る。スペーサ層１１０は、典型的には、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、またはこれらの合金から成る。ＡＦ層１１４は、典型的には、ＦｅＭｎ、ＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ、ＮｉＭｎなどＭｎを含む材料から成る。ナノ層１０８は、典型的には、ＣｏＦｅから成る。キャップ層１１６は、典型的には、Ｔａから成る。酸化物のシード層１０４は、典型的には、ＮｉＭｎＯから成る。
【００２８】
第１の表面１０９と第２の表面１１１は、スピン・バルブ１００を製造するイオン・ビーム・スパッタ工程の間に酸素で処理する。第１の表面１０９の酸素処理は、対応するナノ層１０８の堆積後に行なう。第２の表面１１１の酸素処理は、対応するスペーサ層１１０の堆積後に行なう。第１の表面１０９は、ナノ層１０８を堆積したのちに酸素にさらす。同様に、第２の表面１１１は、スペーサ層１１０を堆積したのちに酸素にさらす。酸素にさらすのは、ナノ層１０８とスペーサ層１１０とを堆積するそれぞれの工程内に限定する。酸素処理表面１０９、１１１によって、ナノ層１０８とスペーサ層１１０との間、および、スペーサ層１１０と被ピン止め層１１２との間で混合が生じるのがそれぞれ抑制される。対応する表面を堆積したのちに表面１０９、１１１を酸素で処理する際には、各層を堆積中に酸素で処理するときに使用する酸素分圧に比べて、より高い酸素分圧を使用する。したがって、単純型スピン・バルブ１００などのスピン・バルブは、既存の量産型の堆積装置で製造することができる。さらに、酸素にさらすのを層の堆積後に限定しているので、Ｍｎ含有層など酸素に敏感な層が不所望に酸化の危険にさらされることがなくなる。
【００２９】
これら酸素処理表面１０９、１１１によって当該表面の表面粗さが低減するので、単純型スピン・バルブ１００の強磁性結合磁界Ｈf が小さくなる。単純型スピン・バルブ１００で得られた強磁性結合磁界Ｈf は、約−１０Ｏｅ〜約＋１０Ｏｅである。これは、２３２℃で１１時間、または２７０℃で６時間のハードベーク・アニール・サイクル時に安定している。さらに、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒも、約６％から約９％に増大している。
【００３０】
図２は、本発明の第２の実施形態による下部ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブ２００の層構造を示す断面図である。ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブ２００は、ナノ層２０８に接触した強磁性層２０６を備えた強磁性のフリー層２０５と、この強磁性のフリー層２０５とＡＰ被ピン止め層２１２との間に配置されたスペーサ層２１０とを備えている。ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブ２００は、さらに、ＡＰ被ピン止め層２１２と金属シード層２１６との間に配置されたＡＦ層２１４と、金属シード層２１６の下に設けられた２つの酸化物シード層２０２、２０４と、強磁性のフリー層２０６の表面に配置されたキャップ層２１８とを備えている。ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブ２００の各層の材料は、ＡＰ被ピン止め層２１２と酸化物シード層２０２を除いて、図１に記載した単純型スピン・バルブ１００の対応する層の材料と同様である。酸化物シード層２０２は、典型的には、Ａｌ2 Ｏ3 から成る。
【００３１】
ＡＰ被ピン止め層２１２は、第１の強磁性被ピン止め副層２２０と、第２の強磁性被ピン止め副層２２４と、第１の強磁性被ピン止め副層２２０と第２の強磁性被ピン止め副層２２４との間に設けられた反平行（ＡＰ）被ピン止めスペーサ副層２２２とを備えている。第１の強磁性被ピン止め副層２２０と第２の強磁性被ピン止め副層２２４は、典型的には、ＣｏＦｅから成る。ＡＰ被ピン止めスペーサ副層２２２は、典型的には、Ｒｕ、Ｃｒ、Ｒｈ、もしくはＣｕ、またはこれらの合金から成る。
【００３２】
第２の強磁性被ピン止め層２２４は第１の表面２１１を備えており、スペーサ層２１０は第２の表面２０９を備えている。この実施形態では、第１の表面２１１は第２の強磁性被ピン止め副層２２４に対応しており、第２の表面２０９はスペーサ層２１０に対応している。第１の表面２１１は対応する第２の強磁性被ピン止め副層２２４を堆積したのちに酸素で処理し、第２の表面２０９は対応するスペーサ層２１０を堆積したのちに酸素で処理する。この酸素処理は、典型的には、ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブ２００の製造中に行なう。ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブ２００の第１の酸素処理表面２１１と第２の酸素処理表面２０９の効果は、表面粗さと結合磁界Ｈf に関し、図１に示した単純型スピン・バルブ１００の第１の表面１０９と第２の表面１１１の酸素処理の効果と同様である。ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブ２００の結合磁界Ｈf は約−１０Ｏｅであり、ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブ２００の磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒは約５．５％から約７．７％に増大している。
【００３３】
図１と図２に示す型のスピン・バルブを製造するには、堆積の制御をウェーハ間あるいはウェーハ内で容易にするために、イオン・ビーム・スパッタ法を使う。本発明の発明者の発明に係る米国特許第５８７１６２２号（１９９９年２月１６日発行）と米国特許第５４９２６０５号（１９９６年２月２０日発行）に、典型的なスパッタ法が開示されている。
図３〜図６は、図１と図２に示す型のスピン・バルブの製造方法の諸工程を示す断面概略図である。まず、図３に示すように、真空チャンバー内で基板３０２上に第１の強磁性層３０４を堆積する。第１の強磁性層３０４は、上部スピン・バルブのフリー層、あるいは、下部スピン・バルブの被ピン止め層として用いることができる。次いで、酸素分圧が約５×１０-6Ｔｏｒｒの酸素を真空チャンバー内に噴射する。すると、第１の強磁性層３０４の第１の表面３０５がこの酸素リッチの雰囲気にさらされる。酸素分子は基板３０２に向かう。基板シャッター（図３には図示せず）は、第１の表面３０５を酸素に直接さらすように全開にしてある。この結果、第１の表面３０５に酸素が物理吸着されるので、第１の酸素処理表面３０６が形成される。
【００３４】
次いで、真空チャンバー内への酸素の流れを制御している酸素バルブを閉じて酸素分圧を下げる。酸素バルブを閉じてから、堆積を再開する。まず、図４に示すように、酸素処理表面３０６上にスペーサ層３０６を堆積する。スペーサ層３０８は、酸素処理表面３０６上に約３０秒間堆積して約２ｎｍの厚さに形成する。スペーサ層３０８は、第１の表面を酸素で処理する図３に示した方法と同様の方法を使って酸素で処理した第２の表面３０９を有している。図５に示すように、第２の表面３０９を約５×１０-6Ｔｏｒｒの分圧の酸素にさらすと、第２の表面３０９に酸素が物理吸着されて、酸素処理表面３１０が形成される。第１の表面３０５と第２の表面３０９の酸素処理は、対応する第１の強磁性層３０４とスペーサ層３０８を堆積した後に行なう点に留意されたい。次いで、酸素バルブを閉じてから、図６に示すように、第２の酸素処理表面３１０上に第２の強磁性層３１２を堆積する。強磁性層３１２は、例えば、上部スピン・バルブ用の強磁性被ピン止め層、あるいは、下部スピン・バルブ用の強磁性フリー層として用いる。
【００３５】
図３〜図６に示したように、スピン・バルブ３００の製造方法は、従来技術の標準のスピン・バルブに酸素を噴射するのに新たな工程を必要としない。この製造方法は、上部および下部単純型スピン・バルブ、上部および下部ＡＰ被ピン止めスピン・バルブ、ならびにデュアル・スピン・バルブの製造に使用することができる。
【００３６】
〔実験結果〕
様々な表面を酸素にさらすと、それが上部単純型スピン・バルブの結合磁界Ｈf にどのように影響するのかを示す一例を下に示す。単純型スピン・バルブは、一般に、３ｎｍ厚のＮｉＭｎＯから成る酸化物シード層と、４．５ｎｍ厚のＮｉＦｅから成る強磁性層および１．５ｎｍ厚のＣｏＦｅから成るナノ層を備えたフリー層と、２ｎｍ厚のＣｕから成るスペーサ層と、２．４ｎｍ厚のＣｏＦｅから成る被ピン止め層と、８ｎｍ厚のＩｒＭｎから成るＡＦ層と、５ｎｍ厚のＴａから成るキャップ層とを備えている。下のテーブル１は、酸素にさらした表面を除いて、上述したのと同じ構造を有する２つの単純型スピン・バルブＡ、Ｂの特性を示している。スピン・バルブＡでは、図１の第２の表面１１１に対応するＣｕのスペーサ層の表面だけを、上述したように、酸素にさらした。スピン・バルブＢでは、図１の第１の表面１０９と第２の表面１１１に対応するＣｏＦｅのナノ層の表面とＣｕのスペーサ層の表面を酸素で処理した。
【００３７】
テーブル１から次のことが分かる。すなわち、スピン・バルブのＣｕの表面とＣｏＦｅの表面の双方を酸素にさらした場合の結合磁界ＨfXは、Ｃｕの表面だけを酸素にさらした場合の結合磁界ＨfXと比べて、大きさが２．５分の１である。スピン・バルブＢの結合磁界ＨfXは、２３２℃のハードブレーク・アニールで劣化していない。実際、２３２℃で１１時間、または２７０℃で６時間アニールしたスピン・バルブＢは、約８Ｏｅの結合磁界ＨfXを維持していた。
【００３９】
図２〜図６に示すように表面を酸素で処理することの効果を、下部ＡＰ被ピン止めＰｔＭｎスピン・バルブの特性に関して、図７〜図１２に示す。下部ＡＰ被ピン止めＰｔＭｎスピン・バルブは、一般に、３ｎｍ厚のＡｌ2 Ｏ3 から成る第１の酸化物シード層と、３ｎｍ厚のＮｉＭｎＯから成る第２の酸化物シード層と、３．５ｎｍ厚のＴａから成る金属シード層と、１．７ｎｍ厚のＣｏＦｅから成る第１の被ピン止め副層と、０．８ｎｍ厚のＲｕから成るＡＰ被ピン止めスペーサ副層と、２．６ｎｍ厚のＣｏＦｅから成る第２の被ピン止め副層と、２ｎｍ厚のＣｕから成るスペーサ層と、４．５ｎｍ厚のＮｉＦｅから成る強磁性層および１．５ｎｍ厚のＣｏＦｅから成るナノ層を備えたフリー層と、５ｎｍ厚のＴａから成るキャップ層とを備えている。図７〜図１１は、図２に示した型のＡＰ被ピン止め型スピン・バルブに関し、表面粗さＲａ、結合磁界Ｈf 、シート抵抗Ｒ、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒ、および保磁力ＨC を酸素流量の関数としてプロットした図である。図７〜図１１のスピン・バルブは、約２ｎｍの厚さのスペーサ層を備えている。図７に示すように、第１の表面と第２の表面を酸素で処理しない場合、表面粗さＲａは、典型的には、約０．２９ｎｍである。表面粗さＲａは、酸素流量が零から約２ｓｃｃｍまで増加するのにつれて、約０．２９ｎｍから最小値である約０．１７５ｎｍまで減少する。この点を過ぎると、表面粗さＲａは、酸素流量が増加するのにつれて、増大する。したがって、この例では、表面粗さＲａは、約２ｓｃｃｍの酸素流量（例えば５×１０-6Ｔｏｒｒの酸素分圧）で最小になっている。
【００４０】
図８に示すように、酸素で表面処理をしていないＡＰ被ピン止めスピン・バルブのシート抵抗Ｒは、典型的には、約１９Ω／□であり、この値は、酸素流量が増加しても、ほとんど変化しない。酸素流量が約１．５ｓｃｃｍ〜約３ｓｃｃｍの範囲にある場合、シート抵抗Ｒは、概して、一定値を維持する。酸素流量が約２ｓｃｃｍの場合、シート抵抗Ｒは、典型的には、約１９Ω／□である。
【００４１】
ＡＰ被ピン止めスピン・バルブの磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒと結合磁界Ｈf の改善例を、図９と図１０にそれぞれ示す。ＡＰ被ピン止めスピン・バルブの第１の表面と第２の表面を酸素で処理しない場合（酸素流量が０ｓｃｃｍの場合）、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒは典型的には６％であり、結合磁界Ｈf は典型的には５６Ｏｅである。典型例として、酸素流量が０ｓｃｃｍから約０．５ｓｃｃｍになると、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒは約７．６％まで増大し、結合磁界Ｈf は約１７Ｏｅまで急減する。酸素流量が約０．５ｓｃｃｍから約２．５ｓｃｃｍまで増加すると、結合磁界Ｈf は約１７Ｏｅから約−１１Ｏｅまで減少するけれども、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒは変化しない。この点を過ぎると、酸素流量が増加するのにつれて、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒは概して低減し、結合磁界Ｈf は概して増加する。酸素流量が２ｓｃｃｍの場合、結合磁界Ｈf は約−９Ｏｅである。
【００４２】
図１１において、酸素流量が０ｓｃｃｍから約０．５ｓｃｃｍに増加すると、保磁力ＨC は、約６Ｏｅから約５Ｏｅに減少している。その後、酸素流量が増加するのにつれて、保磁力ＨC は増加している。酸素流量が約３．５ｓｃｃｍになると、保磁力ＨC の最大値（典型的には約７Ｏｅ）が得られている。酸素流量が３．５ｓｃｃｍより大きくなると、保磁力ＨC は急減して２Ｏｅになる。
【００４３】
図１２は、酸素流量が約２ｓｃｃｍの場合における、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒ、結合磁界Ｈf 、シート抵抗Ｒ、および保磁力ＨC を、スペーサ層の堆積時間の関数としてプロットしたものを示す図である。この場合、スペーサ層は銅（Ｃｕ）から成る。図１２に示すように、銅（Ｃｕ）の堆積時間が約２５秒から約３０秒に増加すると、結合磁界Ｈf は、約３９Ｏｅから約−５Ｏｅに急減している。銅（Ｃｕ）の堆積速度は、典型的には、約０．０６５ｎｍ／秒である。約３０秒経過後、銅（Ｃｕ）の堆積時間が増加するのにつれて、結合磁界Ｈf は、典型的には、増加する。結合磁界Ｈf の最小値（典型的には−５Ｏｅ）は、銅（Ｃｕ）を約３０秒間堆積したのちに得られている。銅（Ｃｕ）のスペーサ層の堆積時間が約２５秒〜約３４秒の場合に、約１９Ω／□のシート抵抗、約７．６％の磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒ、６Ｏｅの保磁力ＨC がそれぞれ得られている。図１３は、図１２に示したもののうち結合磁界Ｈf と磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒだけを見やすくするためにプロットした図である。
【００４４】
図１、図２、および図６に関して上述した型のスピン・バルブは、図１４に示すように、ＧＭＲ記録／再生ヘッド４０４に組み込むことができる。ＧＭＲ記録／再生ヘッド４０４は、スピン・バルブ４０１を挟む第１のシールド４０３と第２のシールド４０９とを備えている。ＧＭＲ記録／再生ヘッド４０４は、さらに、第１のシールド４０３とスピン・バルブ４０１との間に設けられた第１のギャップ４０５と、第２のシールド４０９とスピン・バルブ４０１との間に設けられた第２のギャップ４０７とを備えている。スピン・バルブ４０１は、当該スピン・バルブ４０１の少なくとも２つの強磁性層の磁化の方向がなす相対的な角がつくり出す磁気抵抗効果を使って、磁気信号を電気信号に変換する。
【００４５】
図１４に示したＧＭＲ記録／再生ヘッド４０４は、図１５に示すように、ディスク駆動装置４００に組み込むことができる。ディスク駆動装置４００は、一般に、磁気記録ディスク４０２と、スピン・バルブ４０１を備えたＧＭＲ記録／再生ヘッド４０４と、ＧＭＲ記録／再生ヘッド４０４に接続されたアクチュエータ４０６と、磁気記録ディスク４０２に接続されたモーター４０８とを備えている。モーター４０８は、ＧＭＲ記録／再生ヘッド４０４に対して磁気記録ディスク４０２を回転させる。アクチュエータ４０６は、ＧＭＲ記録／再生ヘッド４０４が磁気記録ディスク４０２上の磁気的に記録されたデータの様々な領域にアクセスできるように、磁気記録ディスク４０２を横切ってＧＭＲ記録／再生ヘッド４０４を移動させる。
【００４６】
上述した実施形態は本発明の範囲内で多くの仕方で変更することができる、ということは、当業者にとって明らかである。したがって、本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその法律上の均等物によって決めるべきである。
【００４７】
まとめとして以下の事項を開示する。
（１）
（ａ）第１の表面を有する第１の強磁性層と、
（ｂ）第２の強磁性層と、
（ｃ）前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層との間に配置され、第２の表面を有するスペーサ層と
を備え、
前記第１の表面および前記第２の表面のうちの少なくとも一方が、対応する層を堆積したのちに酸素で処理されており、
前記酸素処理は、引き続く層を堆積する前に止められている
スピン・バルブ。
（２）前記第１の強磁性層が強磁性のフリー層である、
上記（１）に記載のスピン・バルブ。
（３）前記フリー層が、
Ｃｏ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ合金、およびＣｏ合金
から成る群から選択された材料でナノ層化されている、
上記（２）に記載のスピン・バルブ。
（４）さらに、
前記強磁性のフリー層に接触したシード層
を備えている、
上記（２）に記載のスピン・バルブ。
（５）前記第２の強磁性層が強磁性の被ピン止め層である、
上記（１）に記載のスピン・バルブ。
（６）前記強磁性の被ピン止め層がＡＰ被ピン止め層を備えている、
上記（５）に記載のスピン・バルブ。
（７）さらに、
前記被ピン止め層に近接した反強磁性層
を備えている、
上記（５）に記載のスピン・バルブ。
（８）さらに、
前記反強磁性層に近接したキャップ層
を備えている、
上記（７）に記載のスピン・バルブ。
（９）前記第１の強磁性層が強磁性の被ピン止め層である、
上記（１）に記載のスピン・バルブ。
（１０）前記強磁性の被ピン止め層がＡＰ被ピン止め層を備えている、
上記（９）に記載のスピン・バルブ。
（１１）前記第２の強磁性層が強磁性のフリー層である、
上記（９）に記載のスピン・バルブ。
（１２）前記スペーサ層が、
Ｃｕ、Ａｕ、およびＣｕ合金
から成る群から選択された材料から成る、
上記（１）に記載のスピン・バルブ。
（１３）前記スペーサ層の厚さが約２ｎｍである、
上記（１２）に記載のスピン・バルブ。
（１４）前記酸素が前記第１の表面および前記第２の表面に物理吸着されている、
上記（１）に記載のスピン・バルブ。
（１５）前記酸素によって、隣接する層が相互に混合するのが制限されている、
上記（１４）に記載のスピン・バルブ。
（１６）前記酸素の表面吸着によって、前記第１の表面および前記第２の表面の表面粗さが低減している、
上記（１４）に記載のスピン・バルブ。
（１７）前記第１の強磁性層および前記第２の強磁性層のうちの少なくとも１つによって、負の結合磁界が形成されている、
上記（１６）に記載のスピン・バルブ。
（１８）前記第１の強磁性層および前記第２の強磁性層のうちの少なくとも１つによって、正の結合磁界が形成されている、
上記（１６）に記載のスピン・バルブ。
（１９）前記結合磁界はアニール時に安定している、
上記（１８）に記載のスピン・バルブ。
（２０）前記第１の表面および前記第２の表面のうちの少なくとも１つを酸素で処理することにより、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒが増大している、
上記（１）に記載のスピン・バルブ。
（２１）
（ａ）基板を準備する工程と、
（ｂ）前記基板上に、第１の表面を有する第１の強磁性層を堆積する工程と、
（ｃ）前記第１の強磁性層上に、第２の表面を有するスペーサ層を堆積する工程と、
（ｄ）前記スペーサ層上に、第２の強磁性層を堆積する工程と、
（ｅ）前記第１の表面および前記第２の表面のうちの少なくとも１つに対応する層を堆積したのち、当該表面を酸素にさらす工程と、
（ｆ）酸素にさらすのを止めてから、引き続く層を堆積する工程と
を備えた、スピン・バルブの製造方法。
（２２）前記第１の表面および前記第２の表面のうちの少なくとも１つを、酸素分圧が１×１０-7Ｔｏｒｒ〜５×１０-5Ｔｏｒｒの酸素雰囲気にさらす、
上記（２１）に記載の、スピン・バルブの製造方法。
（２３）酸素分圧を、前記第１の表面および前記第２の表面をさらす際に用いた酸素分圧レベル以下に下げたのちに、前記スペーサ層および前記第２の強磁性層を堆積する、
上記（２２）に記載の、スピン・バルブの製造方法。
（２４）前記第１の表面を前記酸素分圧の酸素雰囲気にさらしたのちに、前記スペーサ層を堆積する、
上記（２３）に記載の、スピン・バルブの製造方法。
（２５）前記第２の表面を前記酸素分圧の酸素雰囲気にさらしたのちに、前記第２の強磁性層を堆積する、
上記（２３）に記載の、スピン・バルブの製造方法。
（２６）前記第１の強磁性層、前記第２の強磁性層、および前記スペーサ層を堆積するのに、イオン・ビーム・スパッタ・プロセスを使用する、
上記（２１）に記載の、スピン・バルブの製造方法。
（２７）酸素分子が前記基板に向けて酸素ビームを形成しており、
前記第１の表面および前記第２の表面が前記酸素ビームに直接さらされるように、基板シャッターを全開しておく、
上記（２１）に記載の、スピン・バルブの製造方法。
（２８）
（ａ）第１のギャップに接触した第１のシールド層と、
（ｂ）第２のギャップに接触した第２のシールド層と、
（ｃ）前記第１のギャップと前記第２のギャップとの間に配置されたスピン・バルブと
を備えたＧＭＲ記録／再生ヘッドであって、
前記スピン・バルブは、
（ｉ）第１の表面を有する第１の強磁性層と、
（ii）第２の強磁性層と、
（iii)前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層と間に配置され、第２の表面を有するスペーサ層と
を備え、
前記第１の表面および前記第２の表面のうちの少なくとも１つに対応する層を堆積したのち、当該表面を酸素で処理したのち、引き続く層を堆積してある
ＧＭＲ記録／再生ヘッド。
（２９）
（ａ）磁気記録ディスクと、
（ｂ）スピン・バルブを備えた記録／再生ヘッドと、
（ｃ）前記磁気記録ディスクを横切って前記記録／再生ヘッドを移動させるアクチュエータと、
（ｄ）前記記録／再生ヘッドに対して前記磁気記録ディスクを回転させるモーターと
を備えたディスク駆動装置であって、
前記スピン・バルブは、
（ｉ）第１の表面を有する第１の強磁性層と、
（ii）第２の強磁性層と、
（iii)前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層と間に配置され、第２の表面を有するスペーサ層と
を備え、
前記第１の表面および前記第２の表面のうちの少なくとも１つに対応する層を堆積したのち、当該表面を酸素で処理したのち、引き続く層を堆積してある
ディスク駆動装置。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、結合磁界Ｈf が小さくかつ安定しているスピン・バルブが得られる。
【００４９】
本発明によれば、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒの大きいスピン・バルブが得られる。
【００５０】
本発明によれば、量産装置で使用可能なレベルの酸素分圧を使ったスピン・バルブの製造方法が得られる。
【００５１】
本発明によれば、製造プロセスで負の結合磁界が得られるスピン・バルブの製造方法が得られる。
【００５２】
本発明によれば、シート抵抗が低減することのないスピン・バルブの製造方法が得られる。
【００５３】
本発明によれば、金属性の反強磁性材料を使うことのできる、あるいは、酸化物の反強磁性材料と共に金属性の反強磁性材料を使うことのできる、スピン・バルブの製造方法が得られる。
【００５４】
本発明によれば、スピン・バルブの底面と上面に適用可能な上述した諸特性を備えたスピン・バルブの製造方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態による上部単純型スピン・バルブの断面図である。
【図２】 本発明の第２の実施形態による下部ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブの断面図である。
【図３】 本発明の第３の実施形態による結合磁界が小さくかつ安定しているスピン・バルブの製造方法の一工程を示す断面図である。
【図４】 本発明の第３の実施形態による結合磁界が小さくかつ安定しているスピン・バルブの製造方法の一工程を示す断面図である。
【図５】 本発明の第３の実施形態による結合磁界が小さくかつ安定しているスピン・バルブの製造方法の一工程を示す断面図である。
【図６】 本発明の第３の実施形態による結合磁界が小さくかつ安定しているスピン・バルブの製造方法の一工程を示す断面図である。
【図７】 ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブの厚さが２ｎｍの銅スペーサの場合に、表面粗さを酸素流量の関数としてプロットした図である。
【図８】 ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブの厚さが２ｎｍの銅スペーサの場合に、シート抵抗を酸素流量の関数としてプロットした図である。
【図９】 ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブの厚さが２ｎｍの銅スペーサの場合に、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒを酸素流量の関数としてプロットした図である。
【図１０】 ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブの厚さが２ｎｍの銅スペーサの場合に、結合磁界を酸素流量の関数としてプロットした図である。
【図１１】 ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブの厚さが２ｎｍの銅スペーサの場合に、保磁力を酸素流量の関数としてプロットした図である。
【図１２】 酸素流量が２ｓｃｃｍで一定の場合に、ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブの特性を銅スペーサ層の堆積時間の関数としてプロットした図である。
【図１３】 図１２に示したもののうち磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）と結合磁界（Ｈf ）だけを銅スペーサ層の堆積時間の関数としてプロットした図である。
【図１４】 本発明の第４の実施形態によるＧＭＲ記録／再生ヘッドを示す図である。
【図１５】 本発明の第５の実施形態によるディスク駆動装置を示す図である。
【符号の説明】
１００…上部単純型スピン・バルブ、１０４…シード層、１０５…フリー層、１０６…強磁性層、１０８…ナノ層、１０９…第１の表面、１１０…スペーサ層、１１１…第２の表面、１１２…被ピン止め層、１１４…反強磁性（ＡＦ）層、１１６…キャップ層、２００…下部ＡＰ被ピン止め型スピン・バルブ、２０２…酸化物シード層、２０４…酸化物シード層、２０５…フリー層、２０６…フリー層、２０８…ナノ層、２０９…第２の表面、２１０…スペーサ層、２１１…第１の表面、２１２…ＡＰ被ピン止め層、２１４…ＡＦ層、２１６…金属シード層、２１８…キャップ層、２２０…第１の強磁性被ピン止め副層、２２２…反平行（ＡＰ）被ピン止めスペーサ副層、２２４…第２の強磁性被ピン止め副層、３０２…基板、３０４…第１の強磁性層、３０５…第１の表面、３０６…第１の酸素処理表面、３０８…スペーサ層、３０９…第２の表面、３１０…第２の酸素処理表面、３１２…第２の強磁性層、４００…ディスク駆動装置、４０１…スピン・バルブ、４０２…磁気記録ディスク、４０３…第１のシールド、４０４…ＧＭＲ記録／再生ヘッド、４０５…第１のギャップ、４０６…アクチュエータ、４０７…第２のギャップ、４０９…第２のシールド、４０８…モーター。
Claims (29)
- （ａ）第１の表面を有する第１の強磁性層と、
（ｂ）前記第１の表面に対向する第２の強磁性層と、
（ｃ）前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層との間に配置され、前記第２の強磁性層に対向する第２の表面を有するスペーサ層と
を備え、
前記第１の表面を有する前記第１の強磁性層および前記第２の表面を有する前記スペーサ層のうちの少なくとも１つの層を堆積したのちに、当該表面を酸素分圧が１×１０-7Ｔｏｒｒ〜５×１０-5Ｔｏｒｒの酸素雰囲気にさらすことで酸素処理し、
前記酸素処理は、引き続く層を堆積する前に止められている
スピン・バルブ。 - 前記第１の表面および前記第２の表面に前記酸素処理を行う、
請求項１に記載のスピン・バルブ。 - 前記第１の強磁性層が強磁性のフリー層である、
請求項１に記載のスピン・バルブ。 - 前記フリー層が、
Ｃｏ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ合金、およびＣｏ合金
から成る群から選択された材料を含む層を有する、
請求項３に記載のスピン・バルブ。 - さらに、
前記強磁性のフリー層に接触したシード層
を備えている、
請求項３に記載のスピン・バルブ。 - 前記第２の強磁性層が強磁性の被ピン止め層である、
請求項１に記載のスピン・バルブ。 - 前記強磁性の被ピン止め層がＡＰ被ピン止め層を備えている、
請求項６に記載のスピン・バルブ。 - さらに、
前記被ピン止め層に近接した反強磁性層
を備えている、
請求項６に記載のスピン・バルブ。 - さらに、
前記反強磁性層に近接したキャップ層
を備えている、
請求項８に記載のスピン・バルブ。 - 前記第１の強磁性層が強磁性の被ピン止め層である、
請求項１に記載のスピン・バルブ。 - 前記強磁性の被ピン止め層がＡＰ被ピン止め層を備えている、
請求項１０に記載のスピン・バルブ。 - 前記第２の強磁性層が強磁性のフリー層である、
請求項１に記載のスピン・バルブ。 - 前記スペーサ層が、
Ｃｕ、Ａｕ、およびＣｕ合金
から成る群から選択された材料から成る、
請求項１に記載のスピン・バルブ。 - 前記スペーサ層の厚さが約２ｎｍである、
請求項１３に記載のスピン・バルブ。 - 前記酸素が前記第１の表面および前記第２の表面に物理吸着されている、
請求項１に記載のスピン・バルブ。 - 前記酸素によって、隣接する層が相互に混合するのが制限されている、
請求項１５に記載のスピン・バルブ。 - 前記酸素の表面吸着によって、前記第１の表面および前記第２の表面の表面粗さが低減している、
請求項１５に記載のスピン・バルブ。 - 前記第１の強磁性層および前記第２の強磁性層のうちの少なくとも１つによって、負の結合磁界が形成されている、
請求項１７に記載のスピン・バルブ。 - 前記第１の強磁性層および前記第２の強磁性層のうちの少なくとも１つによって、正の結合磁界が形成されている、
請求項１７に記載のスピン・バルブ。 - 前記第１の表面および前記第２の表面のうちの少なくとも１つを酸素で処理することにより、磁気抵抗変化率ΔＲ／Ｒが増大している、
請求項１に記載のスピン・バルブ。 - （ａ）基板を準備する工程と、
（ｂ）前記基板上に、第２の強磁性層に対向する第１の表面を有する第１の強磁性層を堆積する工程と、
（ｃ）前記第１の強磁性層上に、第２の強磁性層に対向する第２の表面を有するスペーサ層を堆積する工程と、
（ｄ）前記スペーサ層上に、前記第２の強磁性層を堆積する工程と、
（ｅ）前記第１の表面を有する前記第１の強磁性層および前記第２の表面を有する前記スペーサ層のうちの少なくとも１つの層を堆積したのちに、当該表面を酸素分圧が１×１０-7Ｔｏｒｒ〜５×１０-5Ｔｏｒｒの酸素雰囲気にさらす工程と、
（ｆ）酸素にさらすのを止めてから、引き続く層を堆積する工程と
を備えた、スピン・バルブの製造方法。 - 前記第１の表面および前記第２の表面に前記酸素処理を行う工程を、
備えた請求項２１に記載のスピン・バルブの製造方法。 - 酸素分圧を、前記第１の表面および前記第２の表面をさらす際に用いた酸素分圧レベル以下に下げたのちに、前記スペーサ層および前記第２の強磁性層を堆積する、
請求項２１に記載のスピン・バルブの製造方法。 - 前記第１の表面を前記酸素分圧の酸素雰囲気にさらしたのちに、前記スペーサ層を堆積する、請求項２３に記載のスピン・バルブの製造方法。
- 前記第２の表面を前記酸素分圧の酸素雰囲気にさらしたのちに、前記第２の強磁性層を堆積する、請求項２３に記載のスピン・バルブの製造方法。
- 前記第１の強磁性層、前記第２の強磁性層、および前記スペーサ層を堆積するのに、イオン・ビーム・スパッタ・プロセスを使用する、請求項２１に記載のスピン・バルブの製造方法。
- 酸素分子が前記基板に向けて酸素ビームを形成しており、
前記第１の表面および前記第２の表面が前記酸素ビームに直接さらされるように、基板シャッターを全開しておく、請求項２１に記載のスピン・バルブの製造方法。 - （ａ）第１のギャップに接触した第１のシールド層と、
（ｂ）第２のギャップに接触した第２のシールド層と、
（ｃ）前記第１のギャップと前記第２のギャップとの間に配置されたスピン・バルブと
を備えたＧＭＲ記録／再生ヘッドであって、
前記スピン・バルブは、
（ｉ）第１の表面を有する第１の強磁性層と、
（ii）前記第１の表面に対向する第２の強磁性層と、
（iii)前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層と間に配置され、前記第２の強磁性層に対向する第２の表面を有するスペーサ層と
を備え、
前記第１の表面を有する前記第１の強磁性層および前記第２の表面を有する前記スペーサ層のうちの少なくとも１つの層を堆積したのちに、当該表面を酸素分圧が１×１０-7Ｔｏｒｒ〜５×１０-5Ｔｏｒｒの酸素雰囲気にさらすことで酸素処理し、前記酸素処理は引き続く層を堆積する前に止められている、
ＧＭＲ記録／再生ヘッド。 - （ａ）磁気記録ディスクと、
（ｂ）スピン・バルブを備えた記録／再生ヘッドと、
（ｃ）前記磁気記録ディスクを横切って前記記録／再生ヘッドを移動させるアクチュエータと、
（ｄ）前記記録／再生ヘッドに対して前記磁気記録ディスクを回転させるモーターと
を備えたディスク駆動装置であって、
前記スピン・バルブは、
（ｉ）第１の表面を有する第１の強磁性層と、
（ii）前記第１の表面に対向する第２の強磁性層と、
（iii)前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層と間に配置され、前記第２の強磁性層に対向する第２の表面を有するスペーサ層と
を備え、
前記第１の表面を有する前記第１の強磁性層および前記第２の表面を有する前記スペーサ層のうちの少なくとも１つの層を堆積したのちに、当該表面を酸素分圧が１×１０-7Ｔｏｒｒ〜５×１０-5Ｔｏｒｒの酸素雰囲気にさらすことで酸素処理し、前記酸素処理は引き続く層を堆積する前に止められている、
ディスク駆動装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/618167 | 2000-07-17 | ||
| US09/618,167 US6661622B1 (en) | 2000-07-17 | 2000-07-17 | Method to achieve low and stable ferromagnetic coupling field |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002124718A JP2002124718A (ja) | 2002-04-26 |
| JP3650344B2 true JP3650344B2 (ja) | 2005-05-18 |
Family
ID=24476583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001198254A Expired - Fee Related JP3650344B2 (ja) | 2000-07-17 | 2001-06-29 | スピン・バルブ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6661622B1 (ja) |
| JP (1) | JP3650344B2 (ja) |
| KR (1) | KR100451003B1 (ja) |
| CN (1) | CN100390859C (ja) |
| MY (1) | MY133965A (ja) |
| SG (1) | SG94850A1 (ja) |
Families Citing this family (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3578116B2 (ja) * | 2001-06-25 | 2004-10-20 | Ｔｄｋ株式会社 | スピンバルブ巨大磁気抵抗効果センサの製造方法及び薄膜磁気ヘッドの製造方法 |
| JP4400037B2 (ja) | 2002-10-31 | 2010-01-20 | 日本電気株式会社 | 磁気ランダムアクセスメモリ，及びその製造方法 |
| US7007373B2 (en) * | 2002-11-18 | 2006-03-07 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Method of manufacturing enhanced spin-valve sensor with engineered overlayer |
| US7234228B2 (en) * | 2002-12-03 | 2007-06-26 | Headway Technologies, Inc. | Method of fabricating novel seed layers for fabricating spin valve heads |
| JPWO2004051629A1 (ja) | 2002-12-05 | 2006-04-06 | 松下電器産業株式会社 | 磁気ディスク装置及びその製造方法 |
| JP4204385B2 (ja) * | 2003-05-27 | 2009-01-07 | Ｔｄｋ株式会社 | 薄膜磁気ヘッド |
| US7151652B2 (en) | 2003-06-18 | 2006-12-19 | Hewett-Packard Development Company, L.P. | Top-pinned magnetoresistive device having adjusted interface property |
| US7054119B2 (en) * | 2003-06-18 | 2006-05-30 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Coupled ferromagnetic systems having modified interfaces |
| JP4863151B2 (ja) | 2003-06-23 | 2012-01-25 | 日本電気株式会社 | 磁気ランダム・アクセス・メモリとその製造方法 |
| WO2005025224A1 (ja) * | 2003-09-02 | 2005-03-17 | Sony Corporation | コンテンツ受信装置、ビデオオーディオ出力タイミング制御方法及びコンテンツ提供システム |
| US7256971B2 (en) * | 2004-03-09 | 2007-08-14 | Headway Technologies, Inc. | Process and structure to fabricate CPP spin valve heads for ultra-high recording density |
| US20070035889A1 (en) * | 2004-04-02 | 2007-02-15 | Tdk Corporation | Spin valve magnetoresistive sensor in current perpendicular to plane scheme |
| WO2006006630A1 (ja) * | 2004-07-14 | 2006-01-19 | Nec Corporation | 磁気抵抗効果素子及び磁気抵抗効果素子の製造方法、磁気ランダムアクセスメモリ |
| JP4868198B2 (ja) | 2004-08-19 | 2012-02-01 | 日本電気株式会社 | 磁性メモリ |
| JP2006310701A (ja) * | 2005-05-02 | 2006-11-09 | Alps Electric Co Ltd | 磁気検出素子及びその製造方法 |
| JP2007123866A (ja) * | 2005-09-30 | 2007-05-17 | Tdk Corp | 薄膜デバイスおよび薄膜インダクタ |
| JP4786331B2 (ja) * | 2005-12-21 | 2011-10-05 | 株式会社東芝 | 磁気抵抗効果素子の製造方法 |
| US7524381B2 (en) * | 2005-12-22 | 2009-04-28 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Method for controlling magnetostriction in a free layer of a magnetoresistive sensor |
| JP2007299880A (ja) | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Toshiba Corp | 磁気抵抗効果素子，および磁気抵抗効果素子の製造方法 |
| US8335105B2 (en) * | 2007-03-07 | 2012-12-18 | Headway Technologies, Inc. | Magnetic memory cell |
| JP4388093B2 (ja) * | 2007-03-27 | 2009-12-24 | 株式会社東芝 | 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、磁気記録再生装置 |
| US20080246103A1 (en) * | 2007-04-05 | 2008-10-09 | Headway Technologies, Inc. | MR device with surfactant layer within the free layer |
| JP5039006B2 (ja) | 2008-09-26 | 2012-10-03 | 株式会社東芝 | 磁気抵抗効果素子の製造方法、磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録再生装置 |
| JP5039007B2 (ja) | 2008-09-26 | 2012-10-03 | 株式会社東芝 | 磁気抵抗効果素子の製造方法、磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドアセンブリ及び磁気記録再生装置 |
| JP2010080839A (ja) | 2008-09-29 | 2010-04-08 | Toshiba Corp | 磁気抵抗効果素子の製造方法、磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドアセンブリおよび磁気記録再生装置 |
| US20130064971A1 (en) * | 2011-09-13 | 2013-03-14 | Matthew J. Carey | Method for making a current-perpendicular-to-the-plane (cpp) magnetoresistive (mr) sensor with an antiparallel free (apf) structure formed of an alloy requiring post-deposition high temperature annealing |
| JP6547271B2 (ja) * | 2014-10-14 | 2019-07-24 | 凸版印刷株式会社 | フレシキブル基板上への気相成長法による成膜方法 |
Family Cites Families (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5492605A (en) | 1992-08-24 | 1996-02-20 | International Business Machines Corporation | Ion beam induced sputtered multilayered magnetic structures |
| US5422571A (en) * | 1993-02-08 | 1995-06-06 | International Business Machines Corporation | Magnetoresistive spin valve sensor having a nonmagnetic back layer |
| US5408377A (en) | 1993-10-15 | 1995-04-18 | International Business Machines Corporation | Magnetoresistive sensor with improved ferromagnetic sensing layer and magnetic recording system using the sensor |
| SG46731A1 (en) * | 1995-06-30 | 1998-02-20 | Ibm | Spin valve magnetoresistive sensor with antiparallel pinned layer and improved exchange bias layer and magnetic recording system using the senor |
| EP0794581A4 (en) * | 1995-09-21 | 1999-10-06 | Tdk Corp | MAGNETIC CONVERTER |
| JPH104013A (ja) * | 1996-06-17 | 1998-01-06 | Sharp Corp | 磁気抵抗効果素子及びその製造方法 |
| EP0814519B1 (en) * | 1996-06-17 | 2004-01-21 | Sharp Kabushiki Kaisha | Magnetoresistive effect device, process for fabricating the same, and magnetic head produced using the same |
| JPH1041561A (ja) | 1996-07-25 | 1998-02-13 | Sanyo Electric Co Ltd | 磁気抵抗効果素子 |
| SG72760A1 (en) | 1996-09-19 | 2000-05-23 | Tdk Corp | Ferromagnetic tunnel junction magnetoresistive element and magnetic head |
| JP2871670B1 (ja) | 1997-03-26 | 1999-03-17 | 富士通株式会社 | 強磁性トンネル接合磁気センサ、その製造方法、磁気ヘッド、および磁気記録／再生装置 |
| US5871622A (en) | 1997-05-23 | 1999-02-16 | International Business Machines Corporation | Method for making a spin valve magnetoresistive sensor |
| JP3225496B2 (ja) * | 1997-06-05 | 2001-11-05 | ティーディーケイ株式会社 | 磁気抵抗効果膜および磁気抵抗効果型ヘッド |
| JP3459869B2 (ja) * | 1997-08-04 | 2003-10-27 | 日本電気株式会社 | 強磁性トンネル接合素子の製造方法 |
| JP3175922B2 (ja) * | 1997-10-24 | 2001-06-11 | アルプス電気株式会社 | スピンバルブ型薄膜素子の製造方法 |
| US6258470B1 (en) * | 1998-01-16 | 2001-07-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Exchange coupling film, magnetoresistance effect device, magnetoresistance effective head and method for producing exchange coupling film |
| JP3937558B2 (ja) * | 1998-03-05 | 2007-06-27 | ヤマハ株式会社 | スピンバルブ型磁気抵抗効果ヘッドの製造方法 |
| US6303218B1 (en) * | 1998-03-20 | 2001-10-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Multi-layered thin-film functional device and magnetoresistance effect element |
| US6134090A (en) * | 1998-03-20 | 2000-10-17 | Seagate Technology Llc | Enhanced spin-valve/GMR magnetic sensor with an insulating boundary layer |
| US6738236B1 (en) * | 1998-05-07 | 2004-05-18 | Seagate Technology Llc | Spin valve/GMR sensor using synthetic antiferromagnetic layer pinned by Mn-alloy having a high blocking temperature |
| US6181534B1 (en) * | 1998-11-09 | 2001-01-30 | International Business Machines Corporation | Antiparallel (AP) pinned spin valve sensor with specular reflection of conduction electrons |
| US6201671B1 (en) * | 1998-12-04 | 2001-03-13 | International Business Machines Corporation | Seed layer for a nickel oxide pinning layer for increasing the magnetoresistance of a spin valve sensor |
| JP2000196165A (ja) * | 1998-12-28 | 2000-07-14 | Yamaha Corp | 磁気トンネル素子及びその製造方法 |
| US6567246B1 (en) * | 1999-03-02 | 2003-05-20 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Magnetoresistance effect element and method for producing the same, and magnetoresistance effect type head, magnetic recording apparatus, and magnetoresistance effect memory element |
| US6268985B1 (en) * | 1999-03-30 | 2001-07-31 | International Business Machines Corporation | Read head having spin valve sensor with improved capping layer |
| WO2000065614A1 (fr) | 1999-04-22 | 2000-11-02 | Migaku Takahashi | Procede de formation d'un film presentant un effet de resistance magnetique |
| US6519121B1 (en) * | 1999-11-22 | 2003-02-11 | International Business Machines Corporation | Spin valve sensor with composite pinned layer structure for improving biasing of free layer structure with reduced sense current shunting |
| US6466418B1 (en) * | 2000-02-11 | 2002-10-15 | Headway Technologies, Inc. | Bottom spin valves with continuous spacer exchange (or hard) bias |
| US6414826B1 (en) * | 2000-02-18 | 2002-07-02 | International Business Machines Corporation | High sensitivity AP pinned head |
| US6452763B1 (en) * | 2000-06-06 | 2002-09-17 | International Business Machines Corporation | GMR design with nano oxide layer in the second anti-parallel pinned layer |
| US6473278B1 (en) * | 2000-07-31 | 2002-10-29 | International Business Machines Corporation | Giant magnetoresistive sensor with a high resistivity free layer |
-
2000
- 2000-07-17 US US09/618,167 patent/US6661622B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-06-29 JP JP2001198254A patent/JP3650344B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2001-07-06 KR KR10-2001-0040421A patent/KR100451003B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2001-07-06 SG SG200104066A patent/SG94850A1/en unknown
- 2001-07-12 MY MYPI20013314 patent/MY133965A/en unknown
- 2001-07-17 CN CNB011231394A patent/CN100390859C/zh not_active Expired - Fee Related
-
2003
- 2003-10-23 US US10/693,276 patent/US7244341B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100451003B1 (ko) | 2004-10-02 |
| US6661622B1 (en) | 2003-12-09 |
| US7244341B2 (en) | 2007-07-17 |
| CN1333534A (zh) | 2002-01-30 |
| US20040206619A1 (en) | 2004-10-21 |
| CN100390859C (zh) | 2008-05-28 |
| MY133965A (en) | 2007-11-30 |
| SG94850A1 (en) | 2003-03-18 |
| JP2002124718A (ja) | 2002-04-26 |
| KR20020007995A (ko) | 2002-01-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3650344B2 (ja) | スピン・バルブ | |
| US6313973B1 (en) | Laminated magnetorestrictive element of an exchange coupling film, an antiferromagnetic film and a ferromagnetic film and a magnetic disk drive using same | |
| JP4421822B2 (ja) | ボトムスピンバルブ磁気抵抗効果センサ素子およびその製造方法 | |
| US7160572B2 (en) | Spin tunnel magnetoresistive effect film and element, magnetoresistive sensor using same, magnetic apparatus, and method for manufacturing same | |
| US7307818B1 (en) | Method and system for providing a stable spin filter | |
| US6882509B2 (en) | GMR configuration with enhanced spin filtering | |
| US6738236B1 (en) | Spin valve/GMR sensor using synthetic antiferromagnetic layer pinned by Mn-alloy having a high blocking temperature | |
| JP3976231B2 (ja) | トンネル磁気抵抗効果素子およびその製造方法ならびにトンネル磁気抵抗効果型ヘッドおよびその製造方法 | |
| US6258470B1 (en) | Exchange coupling film, magnetoresistance effect device, magnetoresistance effective head and method for producing exchange coupling film | |
| US7848064B2 (en) | Enhanced anti-parallel-pinned sensor using thin ruthenium spacer and high magnetic field annealing | |
| JP3219713B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子の製造方法 | |
| US20020036876A1 (en) | Magnetoresistive element, method for manufacturing the same, and magnetic device using the same | |
| US6982854B2 (en) | Magnetoresistance effect device and magnetoresistance effect head comprising the same, and magnetic recording/reproducing apparatus | |
| JP3831514B2 (ja) | 磁気抵抗効果膜および磁気抵抗効果型ヘッド | |
| US7446985B2 (en) | Epitaxial oxide cap layers for enhancing GMR performance | |
| US20080144231A1 (en) | Magnetoresistive head, magnetic storage apparatus and method of manufacturing a magnetic head | |
| JP2007281087A (ja) | 積層体、その製造方法及び磁気抵抗効果ヘッド | |
| US20080080097A1 (en) | Magnetoresistive element, method of manufacturing the same, and magnetic storage unit | |
| JP2000068569A (ja) | 交換結合膜およびそれを用いた磁気抵抗効果素子 | |
| US6570744B1 (en) | Magnetoresistance effect film and device | |
| JP2002280641A (ja) | 交換結合膜及び前記交換結合膜を用いた磁気検出素子 | |
| JP2002076474A (ja) | 自由層と境界を接する超薄酸化物を有する鏡面巨大磁気抵抗ヘッド | |
| JP3947361B2 (ja) | Ｇｍｒヘッド | |
| JP3488652B2 (ja) | 磁気抵抗効果膜及びその製造方法並びにそれを用いた磁気ヘッド | |
| JP3274440B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子、ならびに、前記磁気抵抗効果素子を用いた薄膜磁気ヘッド |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040603 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20040827 |
|
| A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20040901 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041129 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050105 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050124 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050215 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050217 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080225 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090225 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |