JP5630963B2 - 複合シード層およびこれを有する磁気再生ヘッド、ならびにtmrセンサおよびccp−cpp−gmrセンサの形成方法 - Google Patents
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Description
「シード層\AFM層\AP2層\Ru層\AP1層\Cu層\CCP層\Cu層\フリー層\キャップ層」
図1は、本発明における第1の実施の形態としての複合シード層を備えた再生ヘッド1の要部断面構成を表している。この図は、再生ヘッド1のエアベアリング面(ABS)に沿った断面図である。再生ヘッド1は、下部シールド層2の上に複合シード層15を介してMTJ素子16を設けるようにしたTMRセンサである。MTJ素子16の上には、上部シールド層18が設けられている。
図4は、本発明の複合シード層を備えた第2の実施の形態としての再生ヘッド1Aの断面構成を表している。この図は、再生ヘッド1Aのエアベアリング面(ABS)に沿った断面図である。再生ヘッド1Aは、下部シールド層2の上に複合シード層15を介してGMR素子19を設けるようにしたCPP−GMRセンサであり、MTJ素子16の代わりにGMR素子19を搭載するようにした点を除き、図1の再生ヘッド1と同様の構成を有している。GMR素子19の上には、上部シールド層18が設けられている。
図5は、本発明における第3の実施の形態としての複合シード層を備えた再生ヘッド1Bの断面構成を表している。この図は、再生ヘッド1Bのエアベアリング面(ABS)に沿った断面図である。再生ヘッド1は、下部シールド層2の上に、複合シード層15の代わりに複合シード層21も設け、実効シールド構造14の代わりに実効シールド構造20を設けるようにした点を除き、他は図1の再生ヘッド1と同様の構成を有している。MTJ素子16の上には、図示しない上部シールド層18が設けられている。
実験例1は、厚さが2nmのTa層と厚さが2nmのRu層との2層構造からなるシード層と、IrMnからなる7nm厚の反強磁性層と、Co75Fe25からなる2.3nm厚のAP2層とが順に積層されたものである。さらに、AP2層の上に、キャップ層として1nm厚のRu層と5nm厚のTa層との2層構造を設けるようにした。
実験例2,3は、いずれも、実験例1のシード層を本発明の複合シード層に変更したものである。実験例2は、複合シード層を、Ni80Fe20からなる2nm厚の第1の軟磁性層と、Co40Fe40B20からなる1nm厚のアモルファス層と、Ni80Fe20からなる2nm厚の第2の軟磁性層と、ルテニウムからなる1nm厚のバッファ層とを順に積層することによって形成したものである。実験例3は、バッファ層の厚さを0.5nmとしたことを除き、他は実験例2と同様の構成とした。
Claims (23)
- 磁気再生ヘッドにおいてシールド層とスピンバルブ積層体との間に設けられる複合シード層であって、
前記シールド層上に順に積層された第1の軟磁性(SM)層と、アモルファス層と、第2の軟磁性(SM)層と、バッファ層とを有し、
前記アモルファス層は、コバルト(Co),鉄(Fe)およびニッケル(Ni)のうちの少なくとも1種と硼素(B),ジルコニウム(Zr),ハフニウム(Hf),タンタル(Ta),ケイ素(Si),リン(P)およびニオブ(Nb)のうちの少なくとも1種との化合物を含む単一層であり、
前記バッファ層は、前記スピンバルブ積層体に含まれる反強磁性(AFM)層と接し、
前記第1および第2の軟磁性層、ならびにアモルファス層は、前記シールド層と共に実効シールド構造を形成している
複合シード層。 - 前記第1および第2の軟磁性層が、ニッケル鉄合金(NiFe),ニッケル鉄コバルト合金(NiFeCo),鉄コバルト合金(FeCo),またはコバルト鉄合金(CoFe)のうちの少なくとも1種を含んでいる
請求項1記載の複合シード層。 - 前記第1の軟磁性層が、0.1nm(1Å)以上10nm(100Å)以下の厚さを有し、
前記第2の軟磁性層が、1nm(10Å)以上10nm(100Å)以下の厚さを有する
請求項1記載の複合シード層。 - 前記アモルファス層は、
0.1nm(1Å)以上3nm(30Å)以下の厚さを有し、コバルト(Co),鉄(Fe)およびニッケル(Ni)のうちの少なくとも1種と硼素(B),ジルコニウム(Zr),ハフニウム(Hf),タンタル(Ta),ケイ素(Si),リン(P)およびニオブ(Nb)のうちの少なくとも1種とが全体の40原子%未満を占めるものである
請求項1記載の複合シード層。 - 前記バッファ層は、0.5nm(5Å)以上3nm(30Å)以下の厚さを有し、ルテニウム(Ru),銅(Cu),アルミニウム(Al)またはニッケル鉄クロム合金(NiFeCr)によって構成されている
請求項1に記載の複合シード層。 - 前記スピンバルブ積層体が、MgO,AlOx ,AlTiOx もしくはTiOx からなるトンネルバリア層、または、銅(Cu)もしくは電流狭窄メタルパス(CCP)構造からなるスペーサ層を含む
請求項1記載の複合シード層。 - 磁気再生ヘッドにおいてシールド層とスピンバルブ積層体との間に設けられる複合シード層であって、
前記シールド層上に順に積層されたアモルファス層と、軟磁性(SM)層と、バッファ層とを有し、
前記アモルファス層は、コバルト(Co),鉄(Fe)およびニッケル(Ni)のうちの少なくとも1種と硼素(B),ジルコニウム(Zr),ハフニウム(Hf),タンタル(Ta),ケイ素(Si),リン(P)およびニオブ(Nb)のうちの少なくとも1種との化合物を含む単一層であり、
前記バッファ層は、前記スピンバルブ積層体に含まれる反強磁性(AFM)層と接し、
前記軟磁性層およびアモルファス層は、前記シールド層と共に実効シールド構造を形成している
複合シード層。 - 前記軟磁性層は、ニッケル鉄合金(NiFe),ニッケル鉄コバルト合金(NiFeCo),鉄コバルト合金(FeCo),またはコバルト鉄合金(CoFe)のうちの少なくとも1種を含んでおり、0.1nm(1Å)以上10nm(100Å)以下の厚さを有する
請求項7記載の複合シード層。 - 前記アモルファス層は、
0.1nm(1Å)以上3nm(30Å)以下の厚みを有し、コバルト(Co),鉄(Fe)およびニッケル(Ni)のうちの少なくとも1種と硼素(B),ジルコニウム(Zr),ハフニウム(Hf),タンタル(Ta),ケイ素(Si),リン(P)およびニオブ(Nb)のうちの少なくとも1種とが全体の40原子%未満を占めるものである
請求項7記載の複合シード層。 - 前記バッファ層は、
0.5nm(5Å)以上3nm(30Å)以下の厚さを有し、ルテニウム(Ru),銅(Cu),アルミニウム(Al)またはニッケル鉄クロム合金(NiFeCr)によって構成されている
請求項7に記載の複合シード層。 - 前記スピンバルブ積層体が、
MgO,AlOx ,AlTiOx もしくはTiOx からなるトンネルバリア層、または、銅(Cu)もしくは電流狭窄メタルパス(CCP)構造からなるスペーサ層を含む
請求項7記載の複合シード層。 - シールド層を準備することと、
前記シールド層の上に、第1の軟磁性(SM)層とアモルファス層と第2の軟磁性(SM)層とバッファ層とを順次積層し、複合シード層を形成することと、
前記複合シード層の上に、トンネルバリア層を含むスピンバルブ積層体を形成することと
を含み、
前記アモルファス層を、コバルト(Co),鉄(Fe)およびニッケル(Ni)のうちの少なくとも1種と硼素(B),ジルコニウム(Zr),ハフニウム(Hf),タンタル(Ta),ケイ素(Si),リン(P)およびニオブ(Nb)のうちの少なくとも1種との化合物を含む単一層により形成し、
前記バッファ層を、前記スピンバルブ積層体に含まれる反強磁性(AFM)層と接するように形成する
TMRセンサの形成方法。 - 前記複合シード層およびスピンバルブ積層体をスパッタ成膜装置内において形成する
請求項12に記載のTMRセンサの形成方法。 - 前記第1の軟磁性層を、ニッケル鉄合金(NiFe),ニッケル鉄コバルト合金(NiFeCo),鉄コバルト合金(FeCo),またはコバルト鉄合金(CoFe)のうちの少なくとも1種を用いて、0.1nm(1Å)以上10nm(100Å)以下の厚さとなるように形成し、
前記第2の軟磁性層を、NiFe,NiFeCo,FeCo,またはCoFeのうちの少なくとも1種を用いて、1nm(10Å)以上10nm(100Å)以下の厚さとなるように形成する
請求項12に記載のTMRセンサの形成方法。 - 前記アモルファス層を、0.1nm(1Å)以上3nm(30Å)以下の厚さとし、コバルト(Co),鉄(Fe)およびニッケル(Ni)のうちの少なくとも1種と硼素(B),ジルコニウム(Zr),ハフニウム(Hf),タンタル(Ta),ケイ素(Si),リン(P)およびニオブ(Nb)のうちの少なくとも1種とが全体の40原子%未満を占めるように形成する
請求項12に記載のTMRセンサの形成方法。 - 前記バッファ層を、
ルテニウム(Ru),銅(Cu),アルミニウム(Al)またはニッケル鉄クロム合金(NiFeCr)を用いて0.5nm(5Å)以上3nm(30Å)以下の厚さとなるように形成する
請求項12に記載のTMRセンサの形成方法。 - シールド層を準備することと、
前記シールド層の上に、第1の軟磁性(SM)層とアモルファス層と第2の軟磁性(SM)層とバッファ層とを順次積層し、複合シード層を形成することと、
前記複合シード層の上に、銅(Cu)もしくは電流狭窄メタルパス(CCP)構造からなるスペーサ層を含むスピンバルブ積層体を形成することと
を含み、
前記アモルファス層を、コバルト(Co),鉄(Fe)およびニッケル(Ni)のうちの少なくとも1種と硼素(B),ジルコニウム(Zr),ハフニウム(Hf),タンタル(Ta),ケイ素(Si),リン(P)およびニオブ(Nb)のうちの少なくとも1種との化合物を含む単一層により形成し、
前記バッファ層を、前記スピンバルブ積層体に含まれる反強磁性(AFM)層と接するように形成する
CCP−CPP−GMRセンサの形成方法。 - 前記複合シード層およびスピンバルブ積層体をスパッタ成膜装置内において形成する
請求項17に記載のCCP−CPP−GMRセンサの形成方法 - 前記第1の軟磁性層を、ニッケル鉄合金(NiFe),ニッケル鉄コバルト合金(NiFeCo)またはコバルト鉄合金(CoFe)のうちの少なくとも1種を用いて、0.1nm(1Å)以上10nm(100Å)以下の厚さとなるように形成し、
前記第2の軟磁性層を、NiFe,NiFeCoまたはCoFeのうちの少なくとも1種を用いて、1nm(10Å)以上10nm(100Å)以下の厚さとなるように形成する
請求項17に記載のCCP−CPP−GMRセンサの形成方法。 - 前記アモルファス層を、0.1nm(1Å)以上3nm(30Å)以下の厚さとし、コバルト(Co),鉄(Fe)およびニッケル(Ni)のうちの少なくとも1種と硼素(B),ジルコニウム(Zr),ハフニウム(Hf),タンタル(Ta),ケイ素(Si),リン(P)およびニオブ(Nb)のうちの少なくとも1種とが全体の40原子%未満を占めるように形成する
請求項17に記載のCCP−CPP−GMRセンサの形成方法。 - 前記バッファ層を、
ルテニウム(Ru),銅(Cu),アルミニウム(Al)またはニッケル鉄クロム合金(NiFeCr)を用いて0.5nm(5Å)以上3nm(30Å)以下の厚さとなるように形成する
請求項17に記載のCCP−CPP−GMRセンサの形成方法。 - 下部シールド層と、複合シード層と、スピンバルブ積層体と、上部シールド層とを順に備え、
前記複合シールド層は、前記下部シールド層上に順に積層された第1の軟磁性(SM)層と、アモルファス層と、第2の軟磁性(SM)層と、バッファ層とを有し、
前記アモルファス層は、コバルト(Co),鉄(Fe)およびニッケル(Ni)のうちの少なくとも1種と硼素(B),ジルコニウム(Zr),ハフニウム(Hf),タンタル(Ta),ケイ素(Si),リン(P)およびニオブ(Nb)のうちの少なくとも1種との化合物を含む単一層であり、
前記バッファ層は、前記スピンバルブ積層体に含まれる反強磁性(AFM)層と接し、
前記第1および第2の軟磁性層、ならびにアモルファス層は、前記下部シールド層と共に下部実効シールド構造を形成している
磁気再生ヘッド。 - 下部シールド層と、複合シード層と、スピンバルブ積層体と、上部シールド層とを順に備え、
前記複合シールド層は、前記下部シールド層上に順に積層されたアモルファス層と、軟磁性(SM)層と、バッファ層とを有し、
前記アモルファス層は、コバルト(Co),鉄(Fe)およびニッケル(Ni)のうちの少なくとも1種と硼素(B),ジルコニウム(Zr),ハフニウム(Hf),タンタル(Ta),ケイ素(Si),リン(P)およびニオブ(Nb)のうちの少なくとも1種との化合物を含む単一層であり、
前記バッファ層は、前記スピンバルブ積層体に含まれる反強磁性(AFM)層と接し、
前記軟磁性層およびアモルファス層は、前記下部シールド層と共に下部実効シールド構造を形成している
磁気再生ヘッド。
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