JPH10172118A - 薄膜磁気構造とその形成方法 - Google Patents

薄膜磁気構造とその形成方法

Info

Publication number
JPH10172118A
JPH10172118A JP9233323A JP23332397A JPH10172118A JP H10172118 A JPH10172118 A JP H10172118A JP 9233323 A JP9233323 A JP 9233323A JP 23332397 A JP23332397 A JP 23332397A JP H10172118 A JPH10172118 A JP H10172118A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
ferromagnetic material
material layer
antiferromagnetic
magnetic structure
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.)
Pending
Application number
JP9233323A
Other languages
English (en)
Inventor
Minshen Tan
ミンシェン・タン
Hua-Ching Tong
フワ−チン・トン
Francis H Liu
フランシス・エイチ・リュウ
Swie-In Tan
スウィー・イン・タン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Read Rite Corp
Original Assignee
Read Rite Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Read Rite Corp filed Critical Read Rite Corp
Publication of JPH10172118A publication Critical patent/JPH10172118A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • C23C14/351—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering using a magnetic field in close vicinity to the substrate
    • 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
    • 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
    • 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
    • G11B5/3109—Details
    • 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
    • G11B5/3109—Details
    • G11B5/3113—Details for improving the magnetic domain structure or avoiding the formation or displacement of undesirable magnetic domains
    • 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
    • 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
    • G11B5/3906—Details related to the use of magnetic thin film layers or to their effects
    • G11B5/3945—Heads comprising more than one sensitive element
    • G11B5/3948—Heads comprising more than one sensitive element the sensitive elements being active read-out elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/3218—Exchange coupling of magnetic films via an antiferromagnetic interface
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3254—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the spacer being semiconducting or insulating, e.g. for spin tunnel junction [STJ]
    • 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
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/26—Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension
    • Y10T428/263—Coating layer not in excess of 5 mils thick or equivalent
    • Y10T428/264—Up to 3 mils
    • Y10T428/265—1 mil or less

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 共通の磁気バイアス層により付与される
異なる磁化配向の膜層を有する磁気構造を形成する方法
は、第１及び第２強磁性層２２、３２間に反強磁性層３
０を付着させる工程を含む。第１及び第２強磁性層の付
着の際に、異なる配向の磁界２８、３４を別個に用い
て、第１及び第２強磁性層に異なる向きの磁化を誘起す
る。第１及び第２強磁性層における異なる向きの磁化
は、それらの間に挟装された、バイアス層として機能す
る反強磁性層により、交換結合の過程を通じて維持され
る。 【効果】 このように形成された磁気構造は、同相雑音
除去で差分信号を発生することができる読取り変換器と
して使用でき、かつバルクハウゼン雑音を低減させた磁
気ヘッドの磁極として用いることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜磁気アセンブ
リの形成に関し、特に、強磁性（ＦＭ）層及び反強磁性
（ＡＦＭ）層を有する磁気ヘッド又は磁気センサのため
の薄膜を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】今日知られている磁気ヘッド又は変換器
は、磁気的に記録されたデータを検出するための磁気抵
抗型（ＭＲ）センサが組み込まれている。磁気抵抗型変
換器は、記録媒体上の情報を非常に狭いトラック幅で読
み取ることができ、かつより優れた信号対雑音比を実現
する。また、データの読取り過程の際に発生する出力信
号は、記録媒体の走行速度に依存しない。
【０００３】一般的な磁気抵抗型ヘッドは、２つの磁気
シールド層間に配置された磁気抵抗型センサを有する。
磁気抵抗型センサと磁気シールド層との間には絶縁層が
配置される。データ読取りモードでは、磁気シールドが
迷走磁界（stray fields）をそらすことにより、磁気媒
体から発せられてＭＲセンサにより感知される磁束を制
限している。磁束の変化が、これに対応して磁気抵抗型
センサの抵抗を変化させる。磁気抵抗型センサを流れる
直流電流が、磁気媒体に記憶されているデータを表す電
圧の変化を生じさせる。
【０００４】ＭＲ読取りヘッドを小型化したサイズで実
現する場合には、実際上様々な問題に遭遇する。第１
に、ＭＲセンサは適当にバイアスする必要がある。その
自然状態での強磁性材料層は、磁壁により分割された多
数の磁区を有する。これらの磁区は非常に不安定であ
る。通常の動作では、絶え間なく起こる磁区の合同及び
分裂により、一般にバルクハウゼンノイズと呼ばれる好
ましくない信号雑音が発生し、磁気ヘッドの性能を低下
させる。この信号雑音を抑制するために、通常ハード磁
気バイアス層が、前記磁区を単磁区の形に配置するため
に、強磁性材料層に取り付けられている。
【０００５】更に、強磁性材料層を線形性の動作領域内
に位置させるために、横バイアスと呼ばれる別のバイア
スを強磁性材料層に与える必要がある。比較的高い保磁
度と最小の磁気抵抗応答を有する材料で形成された軟隣
接層を、強磁性材料層に隣接してかつそれから離隔して
配置し、必要な横バイアスを与える。また、反強磁性
（ＡＦＭ）材料及び強磁性（ＦＭ）材料間の交換結合を
用いて同様のバイアスを達成する。
【０００６】より最近のスピンバルブヘッドのような記
録装置では、ＡＦＭ／ＦＭ構造が装置の重要な部分にな
っている。優れた磁気特性を有するＡＦＭ／ＦＭ構造
は、スピンバルブヘッド、デュアルＭＲへッド及びデュ
アルスピンバルブヘッドのような装置を強化する。ま
た、積層（薄膜）構造を用いて渦電流を低減しかつ高周
波数性能を拡大させるインダクティブ（誘導型）装置で
は、絶縁性のＡＦＭ材料を積層構造のスペーサとして用
いて、インダクティブヘッドのポール部分における単磁
区構造を強化することができる。この方法は信号雑音を
大幅に低減させ、かつ高周波数性能を強化することがで
きる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述した理由により、
狭い記録データトラックの記憶媒体と高線形記録密度で
相互作用することができ、なおかつ好ましくない信号雑
音を阻止しつつ記録媒体に記録されたデータ信号のみを
感知する十分な感度を有する磁気変換器及び磁性膜構造
を製造する方法を提供する必要がある。
【０００８】本発明の目的は、狭データトラックを有す
る記憶媒体と高線形記録密度で相互作用することができ
る磁気変換器を製造する方法を提供することにある。
【０００９】本発明の別の目的は、好ましくない信号雑
音を阻止しつつ磁気媒体から記録信号を感知するための
高感度な磁気読取り変換器を製造する方法を提供するこ
とにある。
【００１０】また、本発明の別の目的は、積層したポー
ル部に使用することができる、バルクハウゼンノイズの
ない磁気薄膜構造を製造する方法を提供することにあ
る。
【００１１】本発明の更に別の目的は、設計が簡単で加
工工程が少なく、それにより製造コストの低減化を実現
し得る磁気読取り変換器を製造することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、薄膜磁
気構造は、第１及び第二強磁性材料層間に反強磁性材料
層をサンドイッチ構造で付着させることにより形成され
る。前記第１及び第２強磁性材料層を付着させる際に、
異なる配向の磁界を印加し、それにより前記第１及び第
２強磁性材料層に異なる向きの磁化方向を誘起する。前
記第１及び第２強磁性材料層における異なる磁化の向き
は、挟装した前記反強磁性層により交換結合を通じて維
持される。
【００１３】前記磁気構造は、同相雑音除去（common m
ode noise rejection）で断定的（assertive）かつ相補
的信号を発生することができる読取り変換器として用い
ることができる。本発明によれば、唯一の膜層即ち前記
反強磁性材料層により磁気バイアスが与えられる。この
挟装された反強磁性層は、前記第１及び第２強磁性材料
層を単磁区状態にして、それにより磁壁の合同（mergin
g）及び分裂（splitting）を排除してバルクハウゼンノ
イズを最小化している。また、本発明の方法により製造
された磁気構造は、インダクティブ書込み変換器の磁気
ポールとして使用することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照しつつ本発
明の実施例について詳細に説明する。図１及び図２に関
して、例えば単品の基板又は他の膜層を予め付着させた
基板であってよい基板２が供給されている。別の実施例
では、基板２は別の薄膜構造の一部分とすることができ
る。例えば、基板２は部分的に完成した変換器とするこ
とができ、本発明の方法を用いて、前記変換器上に磁気
シールド又はポール層を重ねることができる。次の膜層
を付着させる前に、基板２の表面は、先ずポリッシング
加工しかつ清浄化する必要がある。
【００１５】基板２は、図２に示すようなスパッタ装置
６のチャンバ４のようなデポジションチャンバ内に配置
される。使用し得るスパッタ装置の例として、米国カリ
フォルニア州マウンテンビューに所在するパーキン・エ
ルマー、インコーポレイテッド（Perkin Elmer, Inc.）
製のモデル番号４４００Ｅがある。基板２は、チャンバ
４内の基板取付具８上に配置される。次に、チャンバ４
をガス出口１０から排気して真空にする。チャンバ４内
が十分な真空レベルに達した後、アルゴン（Ａｒ）のよ
うな不活性ガスをガス入口１２からチャンバ４内に導入
する。チャンバ４内の不活性ガスが十分に高い圧力レベ
ルに達すると、前記スパッタ装置は付着作業の準備が完
了する。反応性スパッタデポジションの場合には、酸素
のような別のガスを前記チャンバ内に導入する。
【００１６】チャンバ４内部には、基板２上に付着させ
ようとする材料からなるターゲット板１４が配置されて
いる。ターゲット板１４及び基板取付具８は、通常５０
０ボルト乃至１０００ボルトの範囲内の電圧源１６によ
る非常に急峻な電位によりバイアスされる。それによ
り、ターゲット板１４と基板取付具８間の不活性ガス、
又は不活性ガスと反応ガスとの混合物がイオン化され
る。
【００１７】基本的に、電子が基板取付具８に向けて引
きつけられるのに対し、正の電荷を有するイオン１８は
ターゲット板１４を衝撃する。この過程において、ター
ゲット分子２０がターゲット板１４から移動しかつ分散
して、前記ターゲット材料の付着層として基板２上に付
着する。実際には、ガスイオン１８がプラズマ２４を形
成して、ターゲット板１４を絶え間なく衝撃する。
【００１８】前記付着工程と同時にチャンバ４内の電磁
石２６を通電して、基板２を横切る方向に磁界２８を発
生させる。磁界２８の目的は、第１強磁性層２２（図１
Ｂ）に一軸異方性を誘起することである。これまでの工
程で得られた構造が図１Ｂに示されており、磁界２８が
併せて図示されている。
【００１９】次の加工工程は、反強磁性材料を付着する
工程である。反強磁性材料の付着の際には、前記電磁石
を通電状態に維持して、次に形成する前記反強磁性層に
ついて第１のピン止め方向を確立するために強磁性層２
２に磁気配向を誘起しかつ維持する。この段階における
付着工程の他の部分は、実質的に上述した工程と同じで
あり、説明を明快かつ簡単にするために、これ以上の説
明は省略する。この付着工程により得られた構造が図１
Ｃに示されており、前記反強磁性層が参照符号３０によ
り示されている。強磁性層２２及び反強磁性層３０を付
着させた後、その方向を印加磁界の極性により定義して
強磁性層２２に一方向性異方性を確立する。
【００２０】次に続く工程は、第２の強磁性材料の層３
２の付着である。強磁性層３２を付着する方法は、付着
の際に電磁石２６を逆方向に通電することにより、磁界
２８と異なる磁化方向で磁界３４を発生させる（図２）
点を除いて、第１強磁性層２２の付着工程と実質的に同
様である。上述したと同じ理由により、磁界３４は、第
２強磁性層３２に別の一方向性異方性を誘起するために
用いられる。これまでの工程で得られた構造が図１Ｄに
示されており、磁界３４が併せて図示されている。
【００２１】好適な方法では、強磁性材料からなる第１
層２２及び第２層３２の膜厚が、それぞれ１００Å乃至
２００Åの範囲内に付着される。前記反強磁性材料層
は、２５０Å乃至５００Åの範囲内の厚さに付着され
る。図１Ｄに示す構造のＢ−Ｈヒステリシス曲線が図３
Ｂに示され、強磁性層２２、３２がそれぞれ逆方向に交
換結合している。その結果、分割した曲線が形成されて
いる。強磁性層２２、３２は、同じ大きさの交換強度
（exchange strength）を有するが、逆の界磁極性にシ
フトされている。
【００２２】図１Ａ〜図１Ｄでは、印加磁界３４が磁界
２８と逆方向、即ち１８０°の差をもって作られてい
る。その結果図１Ｄに示す構造について得られるヒステ
リシス曲線が図３Ｂに示されており、前記磁界が図３Ａ
の両方向の矢印６０の方向に沿って前後に掃引する。
【００２３】磁界３４を磁界２８に対して垂直に、即ち
９０°の差をもって印加した場合には、交換結合効果及
び印加磁界は、強磁性層２２を印加磁界の方向６６に沿
ってかつ強磁性層３２を方向６８に沿ってそれぞれ交換
バイアスする（図４Ａ）。これら２つの強磁性層におい
て、局部交換異方性（local exchange anisotropy）は
９０°に分かれることになる。図４Ａに示すように磁界
を方向６０に沿って掃引しながらヒステリシス曲線を記
録すると、強磁性層２２が磁化困難軸特性として記録さ
れるのに対して、強磁性層３２は交換バイアスされた状
態が表れる。図４Ｂはこの現象を反映している。
【００２４】磁界を図４Ａにおける方向７４に沿って掃
引する場合には、強磁性層２２が交換バイアスされた状
態になるのに対して、強磁性層３２は磁化困難軸の状態
になる。図４Ｃはこの現象を示している。強磁性層３２
の付着の際に印加磁界３４を磁界２８から４５°に分か
れるように設定すると、その結果得られる強磁性層２
２、３２における局部交換異方性は、４５°に分かれた
状態で設定される。図５Ａ〜図５Ｃは、その構成及び記
録された曲線をそれぞれ示している。
【００２５】唯一の反強磁性薄膜即ち反強磁性層３０を
用い、かつ付着の際に強磁性薄膜即ち強磁性層２２、３
２に適当な磁界を印加すると、異なる局部交換異方性の
構成を、添付図面において符号４６と５２、符号６６と
６８、及び符号９０と６８の各対として確立することが
できる。
【００２６】前記方法を用いて変換器を組み立てる場合
には、それに続けて図１Ｅに示すような構造について付
着工程及びパターニング工程を実行することができる。
【００２７】以上本発明の方法について、本明細書に記
載したように特定の用途について説明したが、本発明の
方法を用いて様々な薄膜製品を製造することができる。
本発明の技術的範囲内において、様々な変形・変更が可
能である。例えば各層２２、３０、３２は、化学蒸着法
（ＣＶＤ）又は電気めっきのような方法により付着させ
ることができる。磁界２８、３４、４０は、電磁石以外
に例えば永久磁石などの手段により発生させることがで
き、かつ磁界の向きの変更は、ウエハを再配向すること
により実現することができる。
【００２８】更に、第１層２２及び第２層３２における
磁化ベクトルは、付着の際の同時磁界なしに実施するこ
とができる。その代わりに、前記第１及び第２強磁性層
が異なるブロッキング温度を有する場合には、付着後
に、その結果得られた構造をブロッキング温度以上に加
熱しかつ磁界内で冷却することができる。更に、本明細
書中に記載した以外の材料を用いて本発明を実施するこ
とができる。
【００２９】
【発明の効果】本発明の方法により形成された磁気構造
は、同相雑音除去で差分信号を発生することができる読
取り変換器として使用でき、かつバルクハウゼン雑音を
低減させた磁気ヘッドの磁極として用いることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】共通の磁気バイアス層によって与えられる反平
行な磁化配向を有する膜層からなる磁気構造を形成する
方法を、工程順に断面示したＡ図〜Ｄ図からなる斜視図
である。
【図２】材料の付着に使用するスパッタ装置の内部構造
を示す側部断面図である。
【図３】Ａ図は、磁気構造の各層における互いに反平行
な一方向性の磁気配向を表す磁化ベクトルを示す分解図
であり、Ｂ図は、特性付けの磁界６０を印加した図１Ａ
〜図１Ｄに示す構造の磁気特性を示すヒステリシス曲線
である。
【図４】Ａ図は、磁気構造の各層における互いに直交す
る一方向性磁気配向を表す磁化ベクトルを示す分解図で
あり、Ｂ図及びＣ図は、Ａ図に示す各膜層について、そ
れぞれ磁界６０を印加した状態及び磁界７４を印加した
状態における磁気特性を示すヒステリシス曲線である。
【図５】Ａ図は、磁気構造の各膜層における４５°に別
れた一方向性の磁気配向を表す磁化ベクトルを示す分解
図であり、Ｂ図及びＣ図は、Ａ図に示す磁気構造の、そ
れぞれ磁界６０を印加した状態及び磁界９２を印加した
状態における磁気特性を示すヒステリシス曲線である。
【符号の説明】
２ 基板 ４ チャンバ ６ スパッタ装置 ８ 基板取付具 １０ ガス出口 １２ ガス入口 １４ ターゲット板 １６ 電圧源 １８ ガスイオン ２０ ターゲット分子 ２２ 強磁性層 ２４ プラズマ ２６ 電磁石 ２８ 磁界 ３０ 反強磁性層 ３２ 第２強磁性層 ３４ 、３４、４０ 磁界 ６０ 矢印 ６６、６８、７４ 方向 ９２ 磁界
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フワ−チン・トン アメリカ合衆国・カリフォルニア州・ 95120，サン・ノゼ，ジョスリン・ドライ ブ・7184 (72)発明者 フランシス・エイチ・リュウ アメリカ合衆国・カリフォルニア州・ 94555，フリーモント，オニール・テラ ス・34220 (72)発明者 スウィー・イン・タン アメリカ合衆国・カリフォルニア州・ 95120，サン・ノゼ，グレイストーン・レ ーン・19730

Claims (33)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板を供給する過程と、 第１の方向を向いた磁界の存在下で前記基板上に第１の
    強磁性材料の層を付着させる過程と、 前記第１強磁性材料層の上に反強磁性材料の層を付着さ
    せる過程と、 第２の方向を向いた磁界の存在下で前記反強磁性材料層
    の上に第２の強磁性材料の層を付着させる過程とからな
    り、前記第１強磁性材料層を前記反強磁性材料により前
    記第２強磁性材料層から離隔されるようにしたことを特
    徴とする薄膜磁気構造の形成方法。
  2. 【請求項２】 前記反強磁性材料層が電気的絶縁性を
    有することを特徴とする請求項１記載の薄膜磁気構造形
    成方法。
  3. 【請求項３】 電気的絶縁性を有する前記反強磁性材
    料層が、ＮｉＣｏ−Ｏ、Ｎｉ−Ｏ及びＦｅ2Ｏ3からなる
    群から選択した材料で形成されている請求項２記載の薄
    膜磁気構造形成方法。
  4. 【請求項４】 前記第１及び第２の磁界の向きが互い
    に反平行であることを特徴とする請求項１記載の薄膜磁
    気構造形成方法。
  5. 【請求項５】 前記第１及び第２の磁界の向きが互い
    に直交していることを特徴とする請求項１記載の薄膜磁
    気構造形成方法。
  6. 【請求項６】 前記付着過程がスパッタリング又はイ
    オンビームデポジションの過程からなることを特徴とす
    る請求項１記載の薄膜磁気構造形成方法。
  7. 【請求項７】 前記第１及び第２強磁性材料層がパー
    マロイ、ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ又はＣｏで形成されて
    いることを特徴とする請求項１記載の薄膜磁気構造形成
    方法。
  8. 【請求項８】 前記反強磁性材料層がマンガン鉄又は
    ニッケル・マンガンで形成されていることを特徴とする
    請求項１記載の薄膜磁気構造形成方法。
  9. 【請求項９】 前記各層を付着する前記各過程が、前
    記強磁性材料のブロッキング温度以下で行われることを
    特徴とする請求項１記載の薄膜磁気構造形成方法。
  10. 【請求項１０】 薄膜磁気構造を形成する方法であっ
    て、 基板を供給する過程と、 前記磁気構造に第１の方向に配向した第１磁界を印加す
    る過程と、 前記基板上に第１の強磁性材料の層を付着させる過程
    と、 前記第１強磁性材料層の上に反強磁性材料の層を付着さ
    せる過程と、 前記磁気構造に第２の方向に配向した第２磁界を印加す
    る過程と、 前記反強磁性材料層の上に第２の強磁性材料の層を、該
    第２強磁性材料層から前記第１強磁性材料層が前記反強
    磁性材料層により離隔されるように付着させる過程と、 前記第２磁界の印加を終了する過程とからなることを特
    徴とする薄膜磁気構造形成方法。
  11. 【請求項１１】 前記強磁性材料層を付着させる前記過
    程が、前記強磁性材料のブロッキング温度以下の温度で
    実行されることを特徴とする請求項１０記載の薄膜磁気
    構造形成方法。
  12. 【請求項１２】 前記反強磁性材料層が、ＮｉＣｏ−
    Ｏ、Ｎｉ−Ｏ、Ｆｅ2Ｏ3、ＦｅＭｎ及びＮｉＭｎからな
    る群から選択した材料から形成されていることを特徴と
    する請求項１１記載の薄膜磁気構造形成方法。
  13. 【請求項１３】 前記第１及び第２の方向が互いに反平
    行であることを特徴とする請求項１０記載の薄膜磁気構
    造形成方法。
  14. 【請求項１４】 前記第１及び第２の方向が互いに直交
    していることを特徴とする請求項１０記載の薄膜磁気構
    造形成方法。
  15. 【請求項１５】 前記反強磁性材料がマンガン鉄又はニ
    ッケル・マンガンからなることを特徴とする請求項１０
    記載の薄膜磁気構造形成方法。
  16. 【請求項１６】 共通の磁気バイアス層により付与され
    る異なる磁気配向を有する薄膜磁気構造を形成する方法
    であって、 基板を供給する過程と、 第１の方向に配向した第１磁界の存在下で前記基板上に
    第１の強磁性材料の層を付着させ、前記第１磁界により
    前記第１強磁性材料層に第１の向きの一軸異方性を誘起
    する過程と、 前記第１強磁性材料層と接触している第１主面と第２主
    面とを有する反強磁性材料の層を前記第１強磁性材料層
    の上に付着させる過程と、 第２の方向に配向した第２磁界の存在下で第２の強磁性
    材料の層を前記反強磁性材料層の上に、前記第２強磁性
    材料層が前記反強磁性材料層の前記第２主面と接触し、
    前記第２磁界により、前記第２強磁性材料層に第２の向
    きの一軸異方性を誘起させ、前記第１及び第２強磁性材
    料層が前記反強磁性材料層により互いに離隔するように
    付着させる過程とからなり、 一軸異方性の前記第１及び第２の向きが、前記反強磁性
    材料層の前記第１及び第２主面と相互に交換結合し、そ
    れにより前記反強磁性材料層が、前記第１及び第２強磁
    性材料層における一軸異方性の第１及び第２の方向とし
    て異なる磁化配向を与えるために共通の前記磁気バイア
    ス層を構成するようになっていることを特徴とする薄膜
    磁気構造形成方法。
  17. 【請求項１７】 前記第１及び第２の方向が相互に関し
    てある角度をもって配向されていることを特徴とする請
    求項１６記載の薄膜磁気構造形成方法。
  18. 【請求項１８】 前記第１及び第２の方向が互いに反平
    行であることを特徴とする請求項１６記載の薄膜磁気構
    造形成方法。
  19. 【請求項１９】 前記第１及び第２強磁性材料層がパー
    マロイからなり、かつ前記反強磁性材料層が、ＮｉＣｏ
    −Ｏ、Ｎｉ−Ｏ、Ｆｅ2Ｏ3、ＦｅＭｎ、及びＮｉＭｎか
    らなる群から選択した材料から形成されていることを特
    徴とする請求項１６記載の薄膜磁気構造形成方法。
  20. 【請求項２０】 前記反強磁性材料層が２００〜２５０
    Åの範囲内の厚さに付着され、かつ前記第１及び第２強
    磁性材料層がそれぞれ１００〜２００Åの範囲内の厚さ
    に付着されることを特徴とする請求項１９記載の薄膜磁
    気構造形成方法。
  21. 【請求項２１】 前記各付着過程が、スパッタリング又
    はイオンビームデポジションの過程からなることを特徴
    とする請求項１６記載の薄膜磁気構造形成方法。
  22. 【請求項２２】 前記各層の付着過程が、前記強磁性材
    料のブロッキング温度より低い温度で実行されることを
    特徴とする請求項１６記載の薄膜磁気構造形成方法。
  23. 【請求項２３】 前記第１及び第２強磁性材料層と接触
    する電気リード層をパターニングする過程を含むことを
    特徴とする請求項１６記載の薄膜磁気構造形成方法。
  24. 【請求項２４】 第１の方向の磁気配向を有する第１の
    強磁性材料の層と、 前記第１強磁性材料層の上に配置された反強磁性材料の
    層と、 前記反強磁性材料層の上に配置された、第２の方向の磁
    気配向を有する第２の強磁性材料の層とからなり、前記
    第１強磁性材料層が、前記反強磁性材料により前記第２
    強磁性材料層から離隔されていることを特徴とする薄膜
    磁気構造。
  25. 【請求項２５】 前記反強磁性材料層が電気的絶縁性を
    有することを特徴とする請求項２４記載の薄膜磁気構
    造。
  26. 【請求項２６】 電気的絶縁性の前記反強磁性材料層
    が、ＮｉＣｏ−Ｏ、Ｎｉ−Ｏ及びＦｅ2Ｏ3からなる群か
    ら選択した材料で形成されていることを特徴とする請求
    項２５記載の薄膜磁気構造。
  27. 【請求項２７】 前記第１及び第２強磁性材料層がパー
    マロイ、ＮｉＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ又はＣｏで形成されて
    いることを特徴とする請求項２４記載の薄膜磁気構造。
  28. 【請求項２８】 前記反強磁性材料層がマンガン鉄又は
    ニッケル・マンガンで形成されていることを特徴とする
    請求項２４記載の薄膜磁気構造。
  29. 【請求項２９】 共通の磁気バイアス層により付与され
    る異なる磁化配向を有する薄膜磁気構造であって、 一軸異方性の第１の方向に第１の磁化配向を有する第１
    の強磁性材料の層と、 前記第１強磁性材料層と接触している第１主面と第２主
    面とを有する反強磁性材料の層と、 一軸異方性の第２の方向に第２の磁化配向を有し、前記
    反強磁性材料層の前記第２主面と接触しており、前記反
    強磁性材料層により前記第１強磁性材料層との間が互い
    に離隔されている第２の強磁性材料の層とからなり、 一軸異方性の前記第１及び第２の方向が、前記反強磁性
    材料層の前記第１及び第２主面と相互に交換結合し、そ
    れにより前記反強磁性材料層が、前記第１及び第２強磁
    性材料層における一軸異方性の前記第１及び第２の方向
    として、異なる磁化配向を与えるために、共通の前記磁
    気バイアス層を構成するようになっていることを特徴と
    する薄膜磁気構造。
  30. 【請求項３０】 前記第１及び第２の方向が相互に関し
    てある角度をもって配向されていることを特徴とする請
    求項２９記載の薄膜磁気構造。
  31. 【請求項３１】 前記第１及び第２の方向が互いに反平
    行であることを特徴とする請求項２９記載の薄膜磁気構
    造。
  32. 【請求項３２】 前記第１及び第２強磁性材料層がパー
    マロイからなり、かつ前記反強磁性材料層が、ＮｉＣｏ
    −Ｏ、Ｎｉ−Ｏ、Ｆｅ2Ｏ3、ＦｅＭｎ、及びＮｉＭｎか
    らなる群から選択した材料から形成されていることを特
    徴とする請求項２９記載の薄膜磁気構造。
  33. 【請求項３３】 前記反強磁性材料層が２００〜２５０
    Åの範囲内の厚さを有し、かつ前記第１及び第２強磁性
    材料層がそれぞれ１００〜２００Åの範囲内の厚さを有
    することを特徴とする請求項２９記載の薄膜磁気構造。
JP9233323A 1996-08-14 1997-08-14 薄膜磁気構造とその形成方法 Pending JPH10172118A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/696,656 1996-08-14
US08/696,656 US5612098A (en) 1996-08-14 1996-08-14 Method of forming a thin film magnetic structure having ferromagnetic and antiferromagnetic layers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10172118A true JPH10172118A (ja) 1998-06-26

Family

ID=24798011

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9233323A Pending JPH10172118A (ja) 1996-08-14 1997-08-14 薄膜磁気構造とその形成方法

Country Status (3)

Country Link
US (2) US5612098A (ja)
EP (1) EP0824260A1 (ja)
JP (1) JPH10172118A (ja)

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5630916A (en) 1993-03-02 1997-05-20 Cvc Products, Inc. Magnetic orienting device for thin film deposition and method of use
US5792547A (en) * 1996-02-26 1998-08-11 Read-Rite Corporation Low noise magnetic head for high frequency recording
US5612098A (en) * 1996-08-14 1997-03-18 Read-Rite Corporation Method of forming a thin film magnetic structure having ferromagnetic and antiferromagnetic layers
FR2753567B1 (fr) * 1996-09-19 1998-11-13 Alsthom Cge Alcatel Procede de depot d'un film ferromagnetique sur un guide d'onde, et un composant magneto-optique comprenant un film mince ferromagnetique depose selon le procede
JP3219713B2 (ja) * 1997-02-07 2001-10-15 アルプス電気株式会社 磁気抵抗効果素子の製造方法
US5859754A (en) * 1997-04-03 1999-01-12 Read-Rite Corporation Magnetoresistive transducer having a common magnetic bias using assertive and complementary signals
KR20010005774A (ko) * 1998-01-28 2001-01-15 요트.게.아. 롤페즈 투자성 필름을 형성하는 방법
US6307708B1 (en) * 1998-03-17 2001-10-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Exchange coupling film having a plurality of local magnetic regions, magnetic sensor having the exchange coupling film, and magnetic head having the same
JP3189780B2 (ja) * 1998-03-24 2001-07-16 日本電気株式会社 半導体装置の製造装置及びその製造方法
US6063244A (en) * 1998-05-21 2000-05-16 International Business Machines Corporation Dual chamber ion beam sputter deposition system
US6106682A (en) * 1998-05-22 2000-08-22 Cvc Products, Inc. Thin-film processing electromagnet for low-skew magnetic orientation
US6042707A (en) * 1998-05-22 2000-03-28 Cvc Products, Inc. Multiple-coil electromagnet for magnetically orienting thin films
US6219212B1 (en) * 1998-09-08 2001-04-17 International Business Machines Corporation Magnetic tunnel junction head structure with insulating antiferromagnetic layer
US6316097B1 (en) 1998-09-28 2001-11-13 Seagate Technology Llc Electroless plating process for alternative memory disk substrates
US6278594B1 (en) * 1998-10-13 2001-08-21 Storage Technology Corporation Dual element magnetoresistive read head with integral element stabilization
US6185077B1 (en) 1999-01-06 2001-02-06 Read-Rite Corporation Spin valve sensor with antiferromagnetic and magnetostatically coupled pinning structure
EP1039490B1 (en) * 1999-03-19 2006-08-09 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Pinning layer for magnetic devices
DE19936896C1 (de) * 1999-07-29 2001-03-29 Hahn Meitner Inst Berlin Gmbh Verfahren zur Herstellung von nm-dicken antiferromagnetischen oder pinnenden Schichten und Verwendungen derartig hergestellter Schichten
US6381105B1 (en) 1999-10-22 2002-04-30 Read-Rite Corporation Hybrid dual spin valve sensor and method for making same
US6456469B1 (en) 2000-06-05 2002-09-24 International Business Machines Corporation Buffer layer of a spin valve structure
US6667861B2 (en) 2001-07-16 2003-12-23 International Business Machines Corporation Dual/differential GMR head with a single AFM layer
US7369360B2 (en) * 2004-11-05 2008-05-06 Seagate Technology Llc Perpendicular recording head having controlled permeability and saturation moment
US8675318B1 (en) 2011-11-22 2014-03-18 Western Digital (Fremont), Llc Method and system for providing a read transducer having a reduced shield-to-shield spacing
US8711528B1 (en) 2012-06-29 2014-04-29 Western Digital (Fremont), Llc Tunnel magnetoresistance read head with narrow shield-to-shield spacing
US9269382B1 (en) 2012-06-29 2016-02-23 Western Digital (Fremont), Llc Method and system for providing a read transducer having improved pinning of the pinned layer at higher recording densities
US8760822B1 (en) 2012-11-28 2014-06-24 Western Digital (Fremont), Llc Method and system for providing a read transducer having an extended pinned layer and soft magnetic bias structures with improved stability
US9318130B1 (en) 2013-07-02 2016-04-19 Western Digital (Fremont), Llc Method to fabricate tunneling magnetic recording heads with extended pinned layer
US9214172B2 (en) 2013-10-23 2015-12-15 Western Digital (Fremont), Llc Method of manufacturing a magnetic read head
US9147404B1 (en) 2015-03-31 2015-09-29 Western Digital (Fremont), Llc Method and system for providing a read transducer having a dual free layer

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB976102A (en) * 1961-02-13 1964-11-25 Sperry Rand Corp Method to produce multiple layer magnetic elements
US5583725A (en) * 1994-06-15 1996-12-10 International Business Machines Corporation Spin valve magnetoresistive sensor with self-pinned laminated layer and magnetic recording system using the sensor
US5612098A (en) * 1996-08-14 1997-03-18 Read-Rite Corporation Method of forming a thin film magnetic structure having ferromagnetic and antiferromagnetic layers

Also Published As

Publication number Publication date
US5876848A (en) 1999-03-02
EP0824260A1 (en) 1998-02-18
US5612098A (en) 1997-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH10172118A (ja) 薄膜磁気構造とその形成方法
JP2793505B2 (ja) 粒状磁気抵抗膜を形成する方法、粒状磁気抵抗センサ及び多層粒状磁気抵抗膜
JPH11134616A (ja) 磁気抵抗型読取りセンサ、磁気記憶装置及び磁気抵抗型センサの製造方法
US6721147B2 (en) Longitudinally biased magnetoresistance effect magnetic head and magnetic reproducing apparatus
JPH10162327A (ja) 磁気トンネル接合装置及び磁気抵抗読取りヘッド
US20020181167A1 (en) Magnetoresistive sensor with magnetostatic coupling of magnetic regions
JP2000215415A (ja) 磁気抵抗効果素子
JPH0950613A (ja) 磁気抵抗効果素子及び磁界検出装置
JP3531399B2 (ja) 磁気抵抗効果素子
JPH0845029A (ja) 薄膜磁気ヘッド
JP4908685B2 (ja) スピンバルブ構造の製造方法
US7362547B2 (en) Magnetic head having PtMn layer formed by ion beam deposition
JP2001351209A (ja) 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
JPH1091920A (ja) 磁気抵抗効果型ヘッド
JP2000276716A (ja) 磁気抵抗効果型ヘッドおよびその製造方法および磁気記憶装置
JP2001256619A (ja) 磁気抵抗効果型ヘッド及びそれを用いた磁気記録再生装置
JPH11259824A (ja) 磁気記録再生装置及びそれに用いる磁気抵抗効果型磁気ヘッド
JPH11126932A (ja) スピンバルブ型薄膜素子およびその製造方法
JP3382866B2 (ja) 磁気抵抗効果素子の製造方法
JP2002032904A (ja) 磁気ヘッドおよびこれを用いた磁気情報記録再生装置
JPH0916918A (ja) 磁気抵抗効果ヘッド
JPH10320717A (ja) 磁気センサ
JP2000276714A (ja) 電流で磁化を固定するスピンバルブセンサー
JPH10320721A (ja) 磁気抵抗効果ヘッド
JPH09305924A (ja) 磁気抵抗効果型感磁素子及びこれを用いた磁気ヘッド