KR100319423B1 - 스핀밸브형박막소자및그제조방법 - Google Patents

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가타오카 마사타카
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Abstract

고정자성층(2)이 트랙폭영역(2')과 불감영역(2")으로 구성되어 있고, 트랙폭영역(2')이 바이어스층(5)으로부터 떨어진 위치에 형성되어 있다. 따라서, 트랙폭영역(2')의 자화는 바이어스층(5)의 영향을 별로 받지 않고, 트랙폭영역(2')의 거의 전 영역에서 자화가 Y 방향으로 고정된다. 그러므로, 트랙폭영역(2')과 프리자성층의 자화는 교차하는 관계를 가지고 있으며, 트랙폭영역(2')의 전 영역에서 양호한 비대칭을 얻을 수 있다.

Description

스핀밸브형 박막소자 및 그 제조방법 {SPIN-VALVE TYPE MAGNETORESISTIVE THIN FILM ELEMENT AND ITS MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 고정자성층의 자화방향과 외부 자계의 영향을 받는 프리(Free)자성층의 자화방향의 관계에서, 전기저항이 변화하는 소위 스핀밸브형 박막소자에 관한 것으로, 특히 고정자성층의 자화와 프리자성층의 자화와의 상대각을 적절하게 조절할 수 있도록 한 스핀밸브형 박막소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
도 6 은 스핀밸브형 박막소자의 종래의 구조를 나타낸 모식도이다.
스핀밸브형 박막소자는 거대 자기저항효과를 이용한 GMR(giant magnetoresistive)소자의 일종이고, 하드디스크 등의 기록매체로부터의 기록 자계를 검출하는 것이다.
이 스핀밸브형 박막소자는 프리(Free)자성층(12), 비자성도전층(3), 고정자성층(11) 및 반강자성층(10)이 적층되며, 그 양측에 하드바이어스층(5,5)이 형성되어 있다.
반강자성층(10)에는 Fe-Mn(철-망간)합금막이나 Ni-Mn(니켈-망간)합금막, 고정자성층(11) 및 프리자성층(12)에는 Ni-Fe(니켈-철)합금막, 비자성도전층(3)에는Cu(동)막, 또 하드바이어스층(5,5)에는 Co-Pt(코발트-백금)합금막 등이 일반적으로 사용되고 있다.
도 6 에 나타낸 바와 같이, 고정자성층(11)의 자화는 반강자성층(10)과의 교환이방성자계(Hex: exhange anisotropic magnetic field)에 의해 Y 방향(기록매체로부터의 누설자계방향 ; 하이트 방향)으로 단자구(single magnetic domain)화되고, 프리자성층(12)의 자화는 상기 하드바이어스층(5,5)으로부터의 바이어스 자계의 영향을 받아 X 방향으로 정렬된다.
이 스핀밸브형 박막소자에서는, 하드바이어스층(5,5) 위에 형성된 도전층(도시하지 않음)으로부터 고정자성층(11), 비자성도전층(3) 및 프리자성층(12)에 검출전류(센스전류)가 부여된다. 하드디스크 등의 기록매체의 주행 방향은 Z 방향이고, 기록매체로부터의 누설 자계가 Y 방향으로 부여되면, 프리자성층(12)의 자화가 X 로부터 Y 방향을 향하여 변화한다. 이 프리자성층(12)내에서의 자화방향의 변동과 고정자성층(11)의 고정 자화방향의 관계에서 전기저항이 변화하고, 이 전기저항값의 변화에 기초한 전압 변화에 의해, 기록매체로부터의 누설 자계가 검출된다.
다음으로, 도 6 에 나타낸 스핀밸브형 박막소자의 제조방법에 대하여 설명한다.
먼저, 프리자성층(12), 비자성도전층(3), 고정자성층(11) 및 반강자성층(10)이 연속하여 적층된다. 상기 반강자성층(10)이 FeMn 합금으로 형성된 경우, 막형성 공정은 도시된 Y 방향으로의 자계 내에서 행해진다. 또, 상기반강자성층(10)이 NiMn 합금으로 형성된 경우, 막형성 후, 도시된 Y 방향으로의 자계 내 어닐링이 행해진다.
이 때, 반강자성층(10)과 고정자성층(11)의 계면에서는 교환이방성자계(Hex)가 발생하고, 상기 반강자성층(10)의 자화가 도시된 Y 방향으로 단자구화되어 고정된다.
다음으로, 반강자성층(10), 고정자성층(11), 비자성도전층(3) 및 프리자성층(12)각층의 폭 치수가 거의 트랙 폭(Tw)과 동일한 치수가 되도록 패터닝되고, 그 후, 도 6 에 나타낸 바와 같이, 상기 반강자성층(10)으로부터 프리자성층(12)까지의 4 층의 양측에 하드바이어스층(5,5)이 막형성된다.
상기 하드바이어스층(5,5)이 도시된 X 방향으로 자계가 걸리게 되면, 상기 하드바이어스층으로부터의 X 방향에의 바이어스 자계에 의해, 상기 프리자성층(12)의 자화는 도시된 X 방향으로 정렬되고, 상기 프리자성층(12)의 자화와 상기 고정자성층(11)의 자화와의 상대각이 거의 90°가 된다.
그러나, 도 6 에 나타낸 종래의 스핀밸브형 박막소자에서는, 이하와 같은 문제점이 발생한다.
고정자성층(11)의 자화는 상술한 바와 같이, 도시된 Y 방향으로 단자구화되어 고정되어 있는데, 상기 고정자성층(11)의 양측에는 X 방향으로 자화되어 있는 하드바이어스층(5,5)이 형성되어 있다. 그 때문에, 특히 고정자성층(11)의 양단의 자화가 상기 하드바이어스층(5,5)으로부터의 바이어스 자계의 영향을 받아 도시된 Y 방향으로 고정되지 않게 되어 있다. 그 상태를 모식도로 나타낸 것이 도 7 이다. 또한, 도 7 은 고정자성층(11) 및 하드바이어스층(5,5)을 위에서 본 도이다.
도 7 에 나타낸 바와 같이, 상기 고정자성층(11)의 중앙영역에 있어서의 자화(A)는 도시된 Y 방향으로 향하고 있는데, 이것은 상기 하드바이어스층(5,5)과 거리상 멀기 때문에, 상기 하드바이어스층(5,5)의 X 방향으로의 바이어스 자계의 영향을 거의 받지 않기 때문이다.
그러나, 특히 상기 고정자성층(11)의 양단 영역에서의 자화(B,C)는 하드바이어스층(5,5)으로부터의 X 방향에의 바이어스 자계의 영향을 강하게 받기 때문에, Y 방향에 대하여 X 방향으로 기운 방향으로 고정된다.
따라서 종래의 스핀밸브형 박막소자에서는, 고정자성층(11)과 프리자성층(12) 양단 부근에 있어서의 자화 관계는 고정자성층(11)의 자화가 Y 방향으로 고정되어 있지 않기 때문에 직교 관계에 있지 않고, 상기 양단 부근에 있어서 양호한 마이크로 트랙 비대칭을 얻을 수 없게 되어 있다. 여기에서, 마이크로 트랙 비대칭이란, 실제의 트랙 폭보다도 미소한 트랙 폭에서 측정한 재생출력파형 상하 비대칭성을 말하는 것이며, 상기 마이크로 트랙 비대칭이 제로에 가까워질수록 상하 대칭인 재생출력파형을 얻을 수 있다.
반대로, 마이크로 트랙 비대칭 값이 커져 악화되면, 트랙 위치 검출을 정확하게 행할 수 없어 서보 에러를 잘 일으키게 된다.
또, 트랙 폭(Tw)내에서의 고정자성층의 모든 자화가 Y 방향으로 고정되어 있지 않기 때문에, 자화방향이 다른 부분에서 자벽이 생기고, 바크하우젠(Barkhousen)노이즈가 잘 발생하게 되어 있다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태의 스핀밸브형 박막소자의 구조를 나타낸 부분 단면도.
도 2 는 본 발명의 제 2 실시형태의 스핀밸브형 박막소자의 구조를 나타낸 부분 단면도.
도 3 은 도 1 및 도 2 에 나타낸 고정자성층 및 하드바이어스층을 바로 위에서 본 경우의 각층의 자화상태를 나타낸 모식도.
도 4 는 도 3 에 나타낸 고정자성층의 자화와 프리자성층의 자화와의 상대각(θ)을 나타낸 모식도.
도 5 는 도 4 에 나타낸 상대각(θ)과 스핀밸브형 박막소자와의 전기저항값 의 관계를 나타낸 그래프.
도 6 은 종래의 스핀밸브형 박막소자의 구조를 나타낸 모식도.
도 7 은 도 6 에 나타낸 고정자성층 및 하드바이어스층을 바로 위에서 본 경우의 각층의 자화상태를 나타낸 모식도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
2, 11 : 고정자성층 2' : 트랙폭영역
2 " : 불감영역 3 : 비자성도전층
4, 12 : 프리자성층 5 : 바이어스층
7 : 보호층 10 : 반강자성층
Tw : 트랙 폭 Tl : 불감영역의 폭 치수
본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하기 위한 것으로, 고정자성층의 트랙폭영역에 있어서의 자화와 프리자성층의 자화와의 상대각이 거의 90°가 되도록 하여 마이크로 트랙 비대칭을 개선할 수 있고, 더욱이 바크하우젠 노이즈를 감소시킬 수 있는 스핀밸브형 박막소자 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명은 반강자성층, 이 반강자성층과 접하여 형성되며 상기 반강자성층과의 교환이방성자계에 의해 자화방향이 고정되는 고정자성층, 상기 고정자성층에 비자성도전층을 통하여 형성된 프리자성층을 가지며, 또한 상기 프리자성층의 자화방향을 상기 고정자성층의 자화방향과 교차하는 방향으로 정렬시킨 바이어스층, 및 고정자성층과 비자성도전층과 프리자성층에 검출 전류를 부여하는 도전층이 형성되어 이루어지는 스핀밸브형 박막소자에 있어서, 상기 고정자성층은 트랙 폭(Tw)과 거의 동일한 폭 치수를 갖는 트랙폭영역과 상기 트랙폭영역의 양측에 위치하며 폭 치수(Tl)를 갖는 불감영역으로 구성되어 있고, 상기 트랙폭영역에서의 자화는 상기 프리자성층의 자화방향과 교차하는 방향으로 고정되고, 상기 불감영역에 있어서의 자화는 상기 프리자성층의 자화방향과 동일 방향으로 고정되어 있다.
또, 상기 불감영역의 폭 치수(Tl)는 0.5 ㎛ 정도인 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 반강자성층은 PtMn 합금에 의해 형성되어 있는 것이바람직하다. PtMn 합금은 종래부터 반강자성층으로서 사용되고 있는 FeMn 합금 등에 비해 큰 교환이방성자계를 발생시키고, 블로킹 온도도 높으며, 또한 내식성이 우수하여, 반강자성 재료로서 우수한 성질을 갖고 있다. 또 PtMn 합금으로 반강자성층이 형성되면, 어닐링 처리를 행하지 않는 한, 상기 반강자성층과 고정자성층의 계면에 교환이방성자계가 발생하지 않는다.
또한 본 발명에서는 PtMn 합금을 대신하여, PdMn 합금, RuMn 합금, IrMn 합금, OsMn 합금, RhMn 합금, 또는 Pt-Mn-X 합금(X = Ni, Pd, Rh, Ru, Ir, Cr, Co)이 반강자성층으로 사용되어도 된다.
또 본 발명은 스핀밸브형 박막소자의 제조방법에 있어서, 아래로부터 반강자성층, 고정자성층, 비자성도전층 및 프리자성층의 순으로 다층막을 형성하는 공정, 상기 다층막의 폭 치수가 트랙 폭(Tw) 보다도 길어지도록 상기 다층막을 패터닝하고, 상기 고정자성층에 트랙 폭(Tw)과 거의 동일한 폭 치수를 갖는 트랙폭영역과 상기 트랙폭영역의 양측에 위치하며 폭 치수(Tl)를 갖는 불감영역을 형성하는 공정, 상기 다층막의 양측에 바이어스층을 막형성하고, 상기 바이어스층에 트랙폭방향의 자계를 거는 공정, 기록매체로부터의 누설자계방향으로의 자계 내 어닐링을 행하고, 상기 고정자성층의 트랙폭영역에 있어서의 자화를 기록매체로부터의 누설자계방향으로 고정하고, 상기 불감영역에 있어서의 자화를 트랙폭방향으로 고정하는 공정을 포함한다.
또한 본 발명에서는 상기 다층막이 아래로부터 프리자성층, 비자성도전층, 고정자성층 및 반강자성층의 순으로 적층되어도 된다.
본 발명에서 상기 반강자성층은 PtMn 합금에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하고, 또 PtMn 합금을 대신하여, PdMn 합금, RuMn 합금, IrMn 합금, OsMn 합금, RhMn 합금, 또는 Pt-Mn-X 합금(X = Ni, Pd, Rh, Ru, Ir, Cr, Co)이 반강자성층으로 사용되어도 된다.
본 발명에서는 고정자성층의 폭 치수를 트랙 폭(Tw) 보다도 길게 형성시키고, 상기 트랙폭영역내에서의 자화를 프리자성층의 자화방향과 교차하는 방향으로 적절하게 고정시킨다.
종래, 고정자성층은 트랙 폭(Tw)과 거의 동일한 폭 치수로 형성되어 있는데, 이와 같은 형상이면 상기 고정자성층 양단 부분에 있어서의 자화가 바이어스층의 영향을 받아 비스듬히 기울고, 트랙 폭(Tw) 양단 부분에서의 고정자성층의 자화와 프리자성층의 자화와의 상대각이 90°가 되지 않는다는 문제가 있다.
그래서 본 발명에서는 고정자성층의 폭 치수가 트랙 폭(Tw) 보다도 길어지도록 반강자성층, 고정자성층, 비자성도전층 및 프리자성층으로 이루어지는 4 개 층을 패터닝하고, 상기 고정자성층의 트랙폭영역 양측에 폭 치수(Tl)의 불감영역을 형성한다.
즉, 본 발명에서는 도 3 에 나타낸 바와 같이, 고정자성층(2)의 트랙폭영역(2')을 바이어스층(5,5)으로부터 떨어진 위치에 형성하여 상기 트랙폭영역(2')에 대한 바이어스층(5,5)으로부터의 바이어스 자계의 영향을 최대한 약화시킨다. 이에 따라, 도시된 Y 방향(기록매체로부터의 누설자계방향 ; 하이트 방향)으로 자계 내 어닐링을 행함으로써, 상기 트랙폭영역(2')의 자화(D)를 Y 방향으로 적절하게 고정할 수 있게 되고, 상기 고정자성층(2)의 트랙폭영역(2')에 있어서의 자화(D)와 X 방향(트랙폭방향)으로 정렬되어 있는 프리자성층(4)(도 1, 2 참조)의 자화와의 상대각을 90°또는 이에 가까운 각도로 설정할 수 있다.
또 본 발명에서는 도 3 에 나타낸 바와 같이, 상기 고정자성층(2)의 양측에 형성된 불감영역(2")의 자화(E)를 X 방향, 즉 프리자성층(4)의 자화방향과 동일 방향으로 정렬시킨다. 불감영역(2")의 자화(E)를 프리자성층(4)의 자화방향과 동일 방향으로 고정하는 것은 트랙폭영역(2')이외 부분에 있어서의 재생감도를 둔화시켜 트랙폭영역(2')만으로부터 재생출력을 얻을 수 있게 하기 위해서이다.
단, 상기 불감영역(2")의 자화(E)를 도시된 X 방향으로 고정하기 위해서는, 열처리에 의해 고정자성층(2)과의 계면에 교환이방성자계를 발생시키는 반강자성 재료를 선택하는 것이 바람직하고, 또한 종래에 있어서의 제조공정의 순서를 바꿀 필요가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 자계 내 어닐링 공정이 바이어스층을 막형성하고, 자계를 건 후에 행해진다.
먼저 반강자성층, 고정자성층, 비자성도전층 및 프리자성층으로 이루어지는 다층막을 폭 치수가 트랙 폭(Tw) 보다 길게 패터닝한 후, 상기 다층막의 양측에 바이어스층을 막형성하고, 상기 바이어스층에 트랙폭방향으로 자계를 건다.
이 시점에서는 아직 열처리를 행하지 않았기 때문에, 반강자성층과 고정자성층의 계면에는 교환이방성자계가 발생하지 않지만, 상기 고정자성층의 트랙폭영역 양측에 위치하는 불감영역의 자화는 바이어스층과의 강자성 결합에 의해 트랙폭방향으로 강고하게 정렬된다. 한편, 바이어스층으로부터 거리적으로 떨어져 있는 고정자성층의 트랙폭영역의 자화는 상기 바이어스층으로부터의 바이어스 자계의 영향을 불감영역 만큼 강하게는 받지 않기 때문에, 약하게 트랙폭방향으로 정렬된다.
이 상태에서 도 3 에 나타낸 Y 방향으로 자계 내 어닐링을 행하면, 반강자성층(1)(도 1, 2 참조)과 고정자성층(2)의 계면에 교환이방성자계가 발생하고, Y 방향으로의 자장의 영향을 강하게 받는 고정자성층(2)의 트랙폭영역(2')의 자화(D)가 거의 Y 방향으로 적절하게 고정된다.
한편, 바이어스층(5)과의 강자성 결합에 의해 X 방향(트랙폭방향)으로 강고하게 향해 있는 불감영역(2")의 자화(E)는 Y 방향으로의 자장보다도 상기 강자성 결합 쪽이 강하게 작용하고 있기 때문에, 상기 불감영역(2")과 반강자성층(1)의 계면에서 발생하는 교환이방성자계는 X 방향으로 향하게 되고, 상기 불감영역(2")의 자화(E)는 거의 도시된 X 방향으로 단자구화되어 고정된다.
이와 같이, 본 발명에서는 상기 고정자성층의 양측에 위치하는 불감영역의 자화를 프리자성층의 자화방향과 동일 방향으로 정렬시키고 있기 때문에, 트랙폭영역 이외의 부분에 있어서의 재생감도를 둔화시켜 상기 트랙폭영역 만으로부터 재생출력을 얻을 수 있다.
더욱이 고정자성층의 트랙폭영역의 자화를 거의 프리자성층의 자화방향과 교차하는 방향으로 정렬시킬 수 있기 때문에, 양호한 비대칭을 얻을 수 있으며, 또 바크하우젠 노이즈를 감소시킬 수 있다.
또한, 고밀도 기록화에 대응하기 위해서, 트랙 폭(Tw)을 협소화할 필요가 있는데, 종래와 같이 다층막의 폭 치수가 트랙 폭(Tw)과 거의 동일한 치수가 되도록 패터닝하는 것은 제조상 매우 곤란하다. 이에 대해 본 발명에서는 다층막의 폭 치수가 트랙 폭(Tw) 보다도 길어지도록 패터닝하기 때문에, 비교적 용이하게 제조할 수 있다.
또, 본 발명의 제조방법은 종래의 제조공정의 순서를 바꾼 것 뿐이기 때문에, 종래에 비해 제조공정이 복잡해지거나, 또는 제조비용이 증가하거나 하지 않는다.
도 1 은 본 발명 제 1 실시형태의 스핀밸브형 박막소자의 구조를 ABS 측면에서 본 단면도이다. 또한 도 1 에서는 X 방향으로 연장된 소자의 중앙부분 만을 파단하여 나타내고 있다.
이 스핀밸브형 박막소자는 하드디스크 장치에 설치된 부상식 슬라이더의 트레일링 측단부 등에 형성되어 하드디스크 등의 기록 자계를 검출하는 것이다. 또, 하드디스크 등의 자기기록매체 이동방향은 Z 방향이고, 자기기록매체로부터의 누설자계방향은 Y 방향이다.
도 1 의 가장 아래에 형성되어 있는 것은 Ta(탄탈륨) 등의 비자성 재료로 형성된 하부층(6)이다. 이 하부층(6) 위에 반강자성층(1), 고정자성층(2), 비자성도전층(3) 및 프리자성층(4)이 적층되어 있다. 그리고, 상기 프리자성층(4) 위에 Ta(탄탈륨) 등의 보호층(7)이 형성되어 있다.
상기 고정자성층(2)은 반강자성층(1)과 접하여 형성되고, 자계 내 어닐링이 행해짐으로써 상기 반강자성층(1)과 고정자성층(2)의 계면에 교환결합에 의한 교환이방성자계가 생기고, 상기 고정자성층(2)의 자화가 적절한 방향으로 단자구화되어 고정된다.
본 발명에서는 상기 반강자성층(1)이 Pt- Mn(백금-망간)합금막에 의해 형성되어 있다. Pt- Mn 합금막은 종래부터 반강자성층으로서 사용되고 있는 Fe-Mn 합금 등에 비해 내열성이 우수하고, 또 블로킹 온도도 높으며, 또한 교환이방성자계(Hex)가 크다는 것 등 반강자성 재료로서 우수한 특성을 갖고 있다. 또 Pt- Mn 합금막을 반강자성층(1)으로서 사용한 경우, 어닐링 처리를 행하지 않은 단계에서는 상기 고정자성층(2)과의 계면에 교환이방성자계가 발생하지 않고, 어닐링 처리를 행하고 처음으로 상기 고정자성층(2)과의 계면에 교환이방성자계가 발생한다. 또, 본 발명에서는 Pt- Mn 합금을 대신하여, PdMn 합금, RuMn 합금,IrMn 합금, OsMn 합금, RhMn 합금, 또는 Pt-Mn-X 합금(X = Ni, Pd, Rh, Ru, Ir, Cr, Co) 등을 반강자성층(1)으로서 사용해도 된다.
상기 고정자성층(2) 및 프리자성층(4)은 Ni-Fe(니켈-철)합금, Co(코발트), Fe-Co(철-코발트)합금, Fe-Co-Ni 합금 등으로 형성되어 있고, 상기 비자성도전층(3)은 Cu(동) 등의 전기저항이 낮은 비자성 도전 재료로 형성되어 있다.
도 1 에 나타낸 바와 같이, 하부층(6)으로부터 보호층(7)까지의 6 층의 양측에는 하드바이어스층(5,5)이 형성되어 있고, 상기 하드바이어스층(5,5) 위에는 도전층(8,8)이 형성되어 있다.
상기 하드바이어스층(5,5)은 예를 들면, Co-Pt(코발트-백금)합금이나 Co-Cr-Pt(코발트-크롬-백금)합금 등으로 형성되어 있고, 도전층(8,8)은 Cu(동)이나 W(텅스텐) 등으로 형성되어 있다.
상기 하드바이어스층(5,5)은 도시된 X 방향(트랙폭방향)으로 자계가 걸려 있고, 상기 하드바이어스층(5,5)으로부터의 X 방향에의 바이어스 자계에 의해 상기 프리자성층(4)의 자화는 도시된 X 방향으로 정렬되어 있다.
도 2 는 본 발명 제 2 실시형태의 스핀밸브형 박막소자의 구조를 ABS 측면에서 본 단면도이다.
도 2 에 나타낸 스핀밸브형 박막소자는 도 1 에 나타낸 스핀밸브형 박막소자의 적층 순서를 반대로 한 것이다. 즉, 도 2 에서는 하부층(6) 위에 프리자성층(4), 비자성도전층(3), 고정자성층(2) 및 반강자성층(1)이 연속해서 적층되어 있다.
또, 도 2 에 나타낸 스핀밸브형 박막소자의 프리자성층(4)은 반강자성층(1) 보다도 아래쪽에 형성되어 있기 때문에, 하드바이어스층(5,5)의 막두께가 두꺼운 부분과 인접하고 있고, 따라서 상기 프리자성층(4)의 자화는 용이하게 X 방향으로 정렬된다.
또한 도 2 에 나타낸 반강자성층(1)은 도 1 에 나타낸 반강자성층(1)과 마찬가지로, PtMn 합금, PdMn 합금, RuMn 합금, IrMn 합금, OsMn 합금, RhMn 합금, 또는 Pt-Mn-X 합금(X = Ni, Pd, Rh, Ru, Ir, Cr, Co)으로 형성되어 있는데, 반강자성 재료로서 이들 재질을 사용하면, 이 반강자성층(1)의 상하 어느쪽에 고정자성층(2)을 형성시켜도 계면에 교환이방성자계를 발생시킬 수 있다.
그런데, 종래에는 도 6 에 나타낸 바와 같이, 반강자성층(10), 고정자성층(11), 비자성도전층(3) 및 프리자성층(12)의 4 개 층의 폭 치수가 트랙 폭(Tw)과 거의 동일한 치수로 형성되어 있었는데, 본 발명에서는 도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 반강자성층(1), 고정자성층(2), 비자성도전층(3) 및 프리자성층(4)의 4 개 층의 폭 치수가 트랙 폭(Tw) 보다도 길게 형성되어 있다. 이에 의해 도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 고정자성층(2)에는 트랙 폭(Tw)과 거의 동일한 폭 치수를 갖는 트랙폭영역(2')과 상기 트랙폭영역(2')의 양측에 위치하며 폭 치수(Tl)를 갖는 불감영역(2")이 형성된다.
도 3 은 상기 고정자성층(2)의 트랙폭영역(2') 및 불감영역(2")의 자화상태를 나타낸 모식도이다. 또 도 3 에서는 고정자성층(2) 및 하드바이어스층(5,5)을 바로 위에서 보고 있다.
도 3 에 나타낸 바와 같이, 상기 고정자성층(2)의 트랙폭영역(2')양측에 위치하는 불감영역(2")의 자화(E)는 도시된 X 방향(트랙폭방향)으로 단자구화되어 고정되어 있다.
또, 상기 불감영역(2")의 자화(E)를 도시된 X 방향으로 고정하기 위해서는, 종래에 있어서의 제조공정의 순서를 바꿀 필요가 있는데, 이에 대해서는 후술한다.
또한 도 3 에 나타낸 바와 같이, 상기 불감영역(2")과 트랙폭영역(2')경계부근에 있어서의 자화(F)는 X 방향에 대하여 Y 방향으로 기운 방향으로 단자구화되어 고정되어 있다.
본 발명에서도 종래와 마찬가지로, 자화가 비스듬히 기운 영역이 발생하는데, 이 영역의 폭은 종래(도 7 참조)에 비해 상당히 좁아져 있다. 그리고 도 3 에 나타낸 바와 같이, 트랙폭영역(2')의 거의 전 영역에서의 자화(D)가 적절하게 Y 방향(기록매체로부터의 누설자계방향 ; 하이트 방향)으로 단자구화되어 고정되어 있다.
이와 같이 본 발명에서는 고정자성층(2)의 양단부(불감영역(2"))에 있어서의 자화가 도시된 X 방향으로 고정되어 있고, 이 양단부로부터 중앙부(트랙폭영역(2'))에 걸쳐 자화가 급격하게 Y 방향으로 되어 있다는 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 고정자성층(2)의 트랙폭영역(2')의 거의 전 영역에서의 자화를 도시된 Y 방향으로 고정할 수 있기 때문에, 도 4 에 나타낸 바와 같이, 상기 트랙폭영역(2')의 자화(D)와 상기 트랙폭영역(2')에 대향하는 프리자성층(4)의 자화(G)의 상대각(θ)을 90°또는 이 값에 가까운 각도로 설정할 수 있게 되어 있다.
또, 도 3 에 나타낸 상기 고정자성층(2)의 양측에 위치하는 불감영역(2")의 자화(E)는 도시된 X 방향으로 단자구화되어 고정되어 있는데, 이것은 트랙폭영역 이외의 영역으로부터 재생출력이 거의 나오지 않도록 하여 상기 트랙폭영역 만으로부터 적절하게 재생출력을 얻을 수 있게 하기 위해서이다. 이하, 고정자성층(2)의 자화와 프리자성층(4)의 자화 간의 상대각(θ)과 재생감도의 관계에 대하여 도 5 를 이용하여 설명한다. 또 도 5 는 상기 상대각(θ)과 스핀밸브형 박막소자의 전기저항값 관계를 나타낸 그래프이다.
스핀밸브형 박막소자의 재생감도를 향상시키기 위해서는, 큰 저항변화율을 얻을 수 있도록 할 필요가 있는데, 그를 위해서는 고정자성층(2)의 자화와 프리자성층(4)의 자화와의 상대각(θ)을 90°로 하는 것이 가장 바람직하다.
도 5 에 나타낸 바와 같이, 전기저항값은 COS θ 곡선을 그리고, 상대각(θ)이 90°일 때 가장 경사가 커지기 때문에, 상기 상대각(θ)을 90°로 함으로써 저항변화율을 가장 크게 할 수 있다.
반대로 가장 저항변화율을 작게 하기 위해서는, 고정자성층(2)의 자화와 프리자성층(4)의 자화와의 상대각을 0°로 하든지 또는 180°로 하면 된다.
본 발명에서는 상기 고정자성층(2)의 불감영역(2")의 자화(E)와 프리자성층(4)의 자화와의 상대각은 0°로 되어 있기 때문에, 이 불감영역(2")에 있어서의 재생감도는 상당히 둔해져 있고, 실질적으로 트랙폭영역 만으로부터 재생출력을 얻을 수 있게 되어 있다.
또한 상술한 바와 같이, 트랙폭영역에서의 고정자성층(2)의 자화와 프리자성층(4)의 자화와의 상대각은 거의 90°로 되어 있기 때문에, 본 발명에서는 트랙 영역의 거의 전 영역에 있어서 양호한 마이크로 트랙 비대칭을 얻을 수 있고, 나아가 바크하우젠 노이즈를 감소시킬 수 있게 되어 있다.
또 최근의 고밀도 기록화에 대응하기 위해서, 스핀밸브형 박막소자의 트랙 폭(Tw)을 협소화할 필요가 있는데, 종래(도 6 참조)와 같이 반강자성층(10)으로부터 프리자성층(12)까지의 다층막을 폭 치수가 거의 트랙 폭(Tw)이 되도록 패터닝하는 것은 제조상 매우 어렵다.
이에 대하여 본 발명에서는 다층막의 폭 치수를 트랙 폭(Tw) 보다도 길게 설정하여 패터닝하기 때문에, 어느 정도의 정밀도를 갖는 패터닝 공정이면 트랙 폭(Tw)의 협소화에 대응할 수 있게 되어 있다.
그런데, 도 1 내지 도 3 에 나타낸 고정자성층(2)의 불감영역(2")의 폭 치수(Tl)는 0.5 ㎛ 정도인 것이 바람직하다. 상기 폭 치수(Tl)가 너무 작아지면, 트랙폭영역(2')의 자화(D)가 하드바이어스층(5,5)의 영향을 강하게 받아 비스듬히 기울어져서 마이크로 트랙 비대칭은 악화된다.
반대로, 불감영역(2")의 폭 치수(Tl)가 너무 커지면, 상기 불감영역(2")에는 트랙폭방향으로 고정된 자화(E)뿐만 아니라, 비스듬히 기울어 있는 자화(F)나 Y 방향으로 고정되어 있는 자화(D)까지 포함되어 실질적으로 트랙 폭(Tw)은 커진다.
상술한 바와 같이, 불감영역(2")의 폭 치수(Tl)는 0.5 ㎛ 정도인 것이 바람직하기 때문에, 고정자성층(2)의 폭 치수는 1.0 ㎛ 에 트랙 폭(Tw)을 더한 값으로 하면 된다.
다음으로, 본 발명에서의 스핀밸브형 박막소자의 제조방법에 대하여 이하에 설명한다. 또, 본 발명의 제조방법은 종래에 있어서의 제조공정 순서를 일부 바꾼 것 뿐이다.
먼저 도 1 에 나타낸 바와 같이, 기판상에 반강자성층(1), 고정자성층(2), 비자성도전층(3) 및 프리자성층(4)이 연속해서 적층되어 다층막이 형성된다. 또는 도 2 에 나타낸 바와 같이, 기판상에 프리자성층(4), 비자성도전층(3), 고정자성층(2) 및 반강자성층(1)이 연속해서 적층되어 다층막이 형성된다.
또 본 발명에서는 상기 반강자성층(1)이 바람직하게는 PtMn 합금으로, 또는 PdMn 합금, RuMn 합금, IrMn 합금, OsMn 합금, RhMn 합금, 또는 Pt-Mn-X 합금(X = Ni, Pd, Rh, Ru, Ir, Cr, Co)으로 형성된다.
이들 반강자성 재료로 반강자성층(1)이 형성되면, 자계 내 어닐링을 행하고 처음으로 상기 반강자성층(1)과 고정자성층(2)의 계면에 교환이방성자계가 얻어진다.
다음으로, 도 1 및 도 2 에 나타낸 바와 같이, 상기 다층막의 폭 치수가 트랙 폭(Tw) 보다도 길어지도록 상기 다층막이 패터닝된다. 이에 따라 고정자성층(2)에는 트랙 폭(Tw)과 거의 동일한 폭 치수를 갖는 트랙폭영역(2')과 상기 트랙폭영역(2')의 양측에 위치하며 폭 치수(Tl)를 갖는 불감영역(2")이 형성된다.
또 상기 불감영역(2")의 폭 치수(Tl)는 상술한 바와 같이 0.5 ㎛ 정도로 형성되는 것이 바람직하다.
다음으로, 패터닝된 상기 다층막의 양측에 하드바이어스층(5,5)이 막형성되고, 또한 상기 하드바이어스층(5,5)이 도시된 X 방향(트랙폭방향)으로 자계가 걸린다.
하드바이어스층(5,5)에 자계를 걸어줌으로써, 상기 하드바이어스층(5,5)에 인접하는 고정자성층(2) 및 프리자성층(4)의 양단부분(불감영역)에 있어서의 자화가 X 방향으로 강고하게 정렬된다.
한편, 고정자성층(2) 및 프리자성층(4)의 중앙부분(트랙폭영역)에 있어서의 자화는 하드바이어스층(5,5)으로부터의 바이어스 자계의 영향이 약하고, 따라서 고정자성층(2) 및 프리자성층(4)의 트랙 영역에서의 자화는 X 방향으로 비교적 약하게 정렬된다.
그리고 도시된 Y 방향(기록매체로부터의 누설자계방향 ; 하이트 방향)으로의 자계 내 어닐링이 행해진다. 자계 내 어닐링이 행해짐으로써 반강자성층(1)과 고정자성층(2)의 계면에 교환이방성자계가 발생한다.
도 3 에 나타낸 바와 같이, 자계 내 어닐링이 행해지면, 고정자성층(2)의 트랙폭영역(2')에 있어서의 자화(D)는 도시된 Y 방향으로 단자구화되어 고정된다. 이것은 상기 트랙폭영역(2')이 하드바이어스층(5)으로부터 거리상 멀기 때문에, 상기 하드바이어스층(5)으로부터의 X 방향으로의 바이어스 자계보다도 Y 방향으로의 자장의 영향을 더 강하게 받기 때문이다. 이에 의해 반강자성층(1)과 고정자성층(2)의 트랙폭영역(2')의 계면에 발생한 교환이방성자계는 도시된 Y 방향으로 향하게 되고, 상기 트랙폭영역(2')에서의 자화(D)가 도시된 Y 방향으로 단자구화되어 고정된다.
한편, 도 3 에 나타낸 바와 같이, 고정자성층(2)의 불감영역(2")에서의 자화(E)는 도시된 X 방향으로 단자구화되어 고정된다. 상술한 바와 같이, 하드바이어스층(5)을 막형성하고, 자계를 가하는 단계에서 상기 하드바이어스층(5)의 바이어스 자계의 영향을 강하게 받은 불감영역(2")의 자화(E)는 도시된 X 방향으로 강고하게 정렬되기 때문에, 어닐링 처리를 행함으로써 상기 불감영역(2")과 반강자성층(1)의 계면에 발생하는 교환이방성자계는 도시된 X 방향으로 향하게 되고, 상기 불감영역(2")에서의 자화(E)가 강고하게 도시된 X 방향으로 단자구화되어 고정된다.
또, 고정자성층(2)의 트랙폭영역(2')과 불감영역(2")의 경계부근의 자화(F)는 하드바이어스층(5)으로부터의 X 방향에의 바이어스 자계의 영향과 Y 방향으로의 자장의 영향을 거의 동일한 정도로 받기 때문에, 도시된 Y 방향에 대하여 약간 X 방향으로 기운 방향으로 고정되어 있다.
단, 본 발명에서는 상술한 바와 같이, 고정자성층(2) 양단부분(불감영역(2"))에서의 자화(E)가 도시된 X 방향으로 거의 단자구화되어 고정되어 있기 때문에, 실질적으로 자화가 비스듬히 기울어 있는 영역은 도 7 에 나타낸 종래에 비해 상당히 좁아져 있는 것이라고 추측된다.
즉 도 7 에 나타낸 종래예에서는 자계 내 어닐링이 행해져 일단 Y 방향으로 고정자성층(11)의 모든 자화가 고정되지만, 그 후 하드바이어스층(5)를 막형성하고, 자계를 걸어서 상기 고정자성층(11)의 양단부분에서의 자화가 Y 방향으로부터 무리하게 X 방향으로 기울어져, 기울어진 상태 그대로 고정된다.
이에 대해 본 발명에서는 반강자성층(1)과 고정자성층(2)의 계면에 교환이방성자계가 발생하지 않은 단계에서, 먼저 하드바이어스층(5)이 막형성되고, 자계를 걸고, 고정자성층(2)의 양단부분(불감영역(2"))에서의 자화(E)가 X 방향으로 강고하게 정렬된다. 그리고 Y 방향으로의 자계 내 어닐링이 행해지면, 상기 양단부분(불감영역(2"))의 자화(E)도 Y 방향으로의 자장의 영향을 받지만, 그보다도 하드바이어스층(5)과의 강자성 결합 쪽이 강하기 때문에, 상기 자화(E)는 X 방향으로 정렬된 상태 그대로 교환이방성자계에 의해 강고하게 X 방향으로 단자구화되어 고정된다.
이와 같이 본 발명에서는 고정자성층(2)의 양단부분(불감영역(2"))이 거의 도시된 X 방향으로 단자구화되어 고정되어 있기 때문에, 자화가 비스듬히 기울어 있는 영역을 종래에 비해 감소시킬 수 있게 되어 있다.
이상 설명한 본 발명에서의 제조방법에 의해, 고정자성층(2)의 트랙폭영역(2')에서의 자화(D)를 거의 Y 방향으로 고정하고, 상기 트랙폭영역(2')의 양측에 위치하는 불감영역(2")의 자화(E)를 거의 X 방향으로 고정할 수 있다.
즉 트랙폭영역에서의 고정자성층(2)의 자화와 프리자성층(4)의 자화와의 상대각을 거의 90°로 할 수 있고, 상기 트랙폭영역 이외의 영역(불감영역)의 고정자성층(2)의 자화와 프리자성층(4)의 자화와의 상대각을 0°로 할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 트랙폭영역 이외의 영역의 재생감도를 둔화시킬 수 있고, 상기 트랙폭영역 만으로부터 양호한 재생출력을 얻을 수 있다. 더욱이 상술한 바와 같이, 트랙폭영역에서의 고정자성층(2)의 자화와 프리자성층(4)의 자화와의 상대각을 거의 90°로 할 수 있기 때문에, 양호한 마이크로 트랙 비대칭을 얻을 수 있고, 또 바크하우젠 노이즈를 감소시킬 수 있다.
이상 상술한 본 발명에 의하면, 고정자성층의 트랙폭영역 양측에 불감영역을 형성시킴으로써 상기 트랙폭영역을 바이어스층으로부터 떨어진 위치에 형성시킬 수 있기 때문에, 상기 트랙폭영역의 자화를 거의 기록매체로부터의 누설자계방향, 즉 프리자성층의 자화방향(트랙폭방향)과 교차하는 방향으로 고정할 수 있다.
또 상기 불감영역의 자화를 프리자성층과 동일한 방향으로 고정하고 있기 때문에, 이 불감영역에서의 재생감도를 둔화시켜 트랙폭영역 만으로부터 양호한 재생출력을 얻을 수 있게 되어 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 트랙폭영역의 고정자성층의 자화와 프리자성층의 자화가 교차하는 관계에 있고, 더욱이 상기 트랙폭영역 이외의 영역(불감영역)으로부터는 재생출력이 거의 나오지 않게 되어 있기 때문에, 양호한 마이크로 비대칭을 얻을 수 있고, 또 바크하우젠 노이즈를 감소시킬 수 있게 되어 있다.
또 본 발명에서는 열처리를 행함으로써 교환이방성자계를 발생하는 반강자성 재료를 선택하는 것이 바람직한데, 그와 같은 반강자성 재료로서 본 발명에서는 PtMn 합금을 제공할 수 있다. 또 이 PtMn 합금은 큰 교환이방성자계를 발생하고, 블로킹 온도도 높으며, 또한 내식성이 우수한 등 반강자성 재료로서 우수한 성질을 갖고 있다.
또한 본 발명의 제조방법에서는 종래 바이어스층을 막형성하고, 자계를 걸기 전에 행해지고 있던 자계 내 어닐링 공정을 상기 바이어스층을 막형성하고, 자계를 건 후에 행하고 있다.
이에 의해 반강자성층과 고정자성층의 계면에 교환이방성자계가 발생하지 않은 단계에서, 상기 고정자성층의 불감영역의 자화를 바이어스층의 바이어스 자계에 의해 프리자성층의 자화방향(트랙폭방향)과 동일 방향으로 강고하게 정렬시킬 수 있다.
이 상태에서 자계 내 어닐링을 행함으로써 상기 불감영역의 자화를 프리자성층의 자화방향과 동일 방향으로 고정할 수 있고, 상기 고정자성층의 트랙폭영역의 자화를 프리자성층의 자화방향과 교차하는 방향으로 고정할 수 있게 되어 있다.
또 본 발명의 제조방법은 종래의 제조공정의 순서를 바꾼 것 뿐이기 때문에, 종래의 제조방법에 비해 제조공정이 복잡해지거나, 또는 제조공정수가 증가하거나 하지도 않는다.

Claims (6)

  1. 반강자성층,
    상기 반강자성층과 접하여 형성되며 상기 반강자성층과의 교환이방성자계에 의해 자화방향이 고정되는 고정자성층,
    상기 고정자성층에 비자성도전층을 통하여 형성된 프리자성층을 가지며, 또한 상기 프리자성층의 자화방향을 상기 고정자성층의 자화방향과 교차하는 방향으로 정렬시킨 바이어스층, 및
    상기 고정자성층과 상기 비자성도전층과 상기 프리자성층에 검출전류를 부여하는 도전층이 형성되어 이루어지는 스핀밸브형 박막소자에 있어서,
    상기 고정자성층은 트랙 폭(Tw)과 거의 동일한 폭 치수를 갖는 트랙폭영역과 상기 트랙폭영역의 양측에 위치하며 폭 치수(Tl)를 갖는 불감영역으로 구성되어 있고,
    상기 트랙폭영역에서의 자화는 상기 프리자성층의 자화방향과 교차하는 방향으로 고정되며,
    상기 바이어스층은 상기 프리자성층 및 상기 고정자성층의 양측에 직접 접촉하여 형성되고,
    상기 고정자성층의 불감영역에서의 자화는 고정자성층과 바이어스층의 강자성 결합에 따라, 상기 프리자성층의 자화방향과 동일 방향으로 고정되어 있으며,
    상기 반강자성층은 PtMn 합금에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 스핀밸브형 박막소자.
  2. 반강자성층,
    상기 반강자성층과 접하여 형성되며 상기 반강자성층과의 교환이방성자계에 의해 자화방향이 고정되는 고정자성층,
    상기 고정자성층에 비자성도전층을 통하여 형성된 프리자성층을 가지며, 또한 상기 프리자성층의 자화방향을 상기 고정자성층의 자화방향과 교차하는 방향으로 정렬시킨 바이어스층, 및
    상기 고정자성층과 상기 비자성도전층과 상기 프리자성층에 검출전류를 부여하는 도전층이 형성되어 이루어지는 스핀밸브형 박막소자의 제조방법에 있어서,
    아래로부터 상기 반강자성층, 상기 고정자성층, 상기 비자성도전층 및 상기 프리자성층의 순으로 다층막을 형성하는 공정,
    상기 다층막의 폭 치수가 트랙 폭(Tw) 보다도 길어지도록 상기 다층막을 패터닝하고, 상기 고정자성층에 상기 트랙 폭(Tw)과 거의 동일한 폭 치수를 갖는 트랙폭영역과 상기 트랙폭영역의 양측에 위치하며 폭 치수(Tl)를 갖는 불감영역을 형성하는 공정,
    상기 다층막의 양측에 프리자성층 및 고정자성층에 직접 접촉시켜 상기 바이어스층을 막형성하고, 상기 바이어스층을 트랙폭방향으로 자계를 거는 공정, 및
    기록매체로부터의 누설자계방향으로의 자계 내 어닐링을 행하여 상기 고정자성층의 상기 트랙폭영역에서의 자화를 상기 기록매체로부터의 누설자계방향으로 고정하고, 상기 불감영역에서의 자화를 상기 트랙폭방향으로 고정하는 공정을 포함하며,
    상기 반강자성층은 PtMn 합금에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스핀밸브형 박막소자의 제조방법.
  3. 반강자성층,
    상기 반강자성층과 접하여 형성되며 상기 반강자성층과의 교환이방성자계에 의해 자화방향이 고정되는 고정자성층,
    상기 고정자성층에 비자성도전층을 통하여 형성된 프리자성층을 가지며, 또한 상기 프리자성층의 자화방향을 상기 고정자성층의 자화방향과 교차하는 방향으로 정렬시킨 바이어스층, 및
    상기 고정자성층과 상기 비자성도전층과 상기 프리자성층에 검출전류를 부여하는 도전층이 형성되어 이루어지는 스핀밸브형 박막소자에 있어서,
    상기 고정자성층은 트랙 폭(Tw)과 거의 동일한 폭 치수를 갖는 트랙폭영역과 상기 트랙폭영역의 양측에 위치하며 폭 치수(Tl)를 갖는 불감영역으로 구성되어 있고,
    상기 반강자성층은 PdMn 합금, RuMn 합금, IrMn 합금, OsMn 합금, RhMn 합금, 또는 Pt-Mn-X 합금(X = Ni, Pd, Rh, Ru, Ir, Cr, Co)이 사용되며,
    상기 트랙폭영역에서의 자화는 상기 프리자성층의 자화방향과 교차하는 방향으로 고정되며,
    상기 바이어스층은 상기 프리자성층 및 상기 고정자성층의 양측에 직접 접촉하여 형성되고,
    상기 고정자성층의 불감영역에서의 자화는 고정자성층과 바이어스층의 강자성 결합에 의해 상기 프리자성층의 자화방향과 동일 방향으로 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 스핀밸브형 박막소자.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 불감영역의 폭 치수(Tl)는 0.5 ㎛ 정도인 것을 특징으로 하는 스핀밸브형 박막소자.
  5. 반강자성층,
    상기 반강자성층과 접하여 형성되며 상기 반강자성층과의 교환이방성자계에 의해 자화방향이 고정되는 고정자성층,
    상기 고정자성층에 비자성도전층을 통하여 형성된 프리자성층을 가지며, 또한 상기 프리자성층의 자화방향을 상기 고정자성층의 자화방향과 교차하는 방향으로 정렬시킨 바이어스층, 및
    상기 고정자성층과 상기 비자성도전층과 상기 프리자성층에 검출전류를 부여하는 도전층이 형성되어 이루어지는 스핀밸브형 박막소자의 제조방법에 있어서,
    아래로부터 상기 반강자성층, 상기 고정자성층, 상기 비자성도전층 및 상기 프리자성층의 순으로 다층막을 형성하는 공정,
    상기 다층막의 폭 치수가 트랙 폭(Tw) 보다도 길어지도록 상기 다층막을 패터닝하고, 상기 고정자성층에 상기 트랙 폭(Tw)과 거의 동일한 폭 치수를 갖는 트랙폭영역과 상기 트랙폭영역의 양측에 위치하며 폭 치수(Tl)를 갖는 불감영역을 형성하는 공정,
    상기 다층막의 양측에 프리자성층 및 고정자성층에 직접 접촉시켜 상기 바이어스층을 막형성하고, 상기 바이어스층을 트랙폭방향으로 자계를 거는 공정, 및
    기록매체로부터의 누설자계방향으로의 자계 내 어닐링을 행하여 상기 고정자성층의 상기 트랙폭영역에서의 자화를 상기 기록매체로부터의 누설자계방향으로 고정하고, 상기 불감영역에서의 자화를 상기 트랙폭방향으로 고정하는 공정을 포함하며,
    상기 반강자성층은 PdMn 합금, RuMn 합금, IrMn 합금, OsMn 합금, RhMn 합금, 또는 Pt-Mn-X 합금(X = Ni, Pd, Rh, Ru, Ir, Cr, Co)이 사용되는 것을 특징으로 하는 스핀밸브형 박막소자의 제조방법.
  6. 제 2 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 다층막이 아래로부터 상기 프리자성층, 상기 비자성도전층, 상기 고정자성층 및 상기 반강자성층의 순으로 적층되는 것을 특징으로 하는 스핀밸브형 박막소자의 제조방법.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3382866B2 (ja) * 1998-12-18 2003-03-04 日本電気株式会社 磁気抵抗効果素子の製造方法
JP2000207707A (ja) * 1999-01-08 2000-07-28 Hitachi Ltd 薄膜磁気ヘッド及びこれを用いた磁気ディスク装置
US6326637B1 (en) * 1999-10-18 2001-12-04 International Business Machines Corporation Antiferromagnetically exchange-coupled structure for magnetic tunnel junction device
US6621664B1 (en) 2000-02-28 2003-09-16 Seagate Technology Llc Perpendicular recording head having integrated read and write portions
US6767655B2 (en) * 2000-08-21 2004-07-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magneto-resistive element
US6721146B2 (en) 2001-03-14 2004-04-13 International Business Machines Corporation Magnetic recording GMR read back sensor and method of manufacturing
US6906899B2 (en) * 2002-09-26 2005-06-14 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. GMR sensor with end portion magnetization of pinned layer modified to reduce side reading effects
US7035059B2 (en) * 2003-07-18 2006-04-25 Hitachi Global Storage Technologies, Netherland B.V. Head with self-pinned structure having pinned layer extending beyond track edges of the free layer
US7067330B2 (en) * 2004-07-16 2006-06-27 Headway Technologies, Inc. Magnetic random access memory array with thin conduction electrical read and write lines
US8343319B1 (en) 2008-09-25 2013-01-01 Western Digital (Fremont), Llc Method and system for providing an improved hard bias structure
WO2010132541A2 (en) * 2009-05-14 2010-11-18 University Of Delaware Electromagnetic detection apparatus and methods

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0521422A1 (de) * 1991-07-02 1993-01-07 Boehringer Ingelheim Kg Benzomorphane und ihre Verwendung als Arzneimittel

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5018037A (en) * 1989-10-10 1991-05-21 Krounbi Mohamad T Magnetoresistive read transducer having hard magnetic bias
US5079035A (en) * 1989-10-10 1992-01-07 International Business Machines Corporation Method of making a magnetoresistive read transducer having hard magnetic bias
US5206590A (en) * 1990-12-11 1993-04-27 International Business Machines Corporation Magnetoresistive sensor based on the spin valve effect
US5159513A (en) * 1991-02-08 1992-10-27 International Business Machines Corporation Magnetoresistive sensor based on the spin valve effect
US5373238A (en) * 1992-11-06 1994-12-13 International Business Machines Corporation Four layer magnetoresistance device and method for making a four layer magnetoresistance device
JP3629309B2 (ja) * 1995-09-05 2005-03-16 アルプス電気株式会社 薄膜磁気ヘッド
US5869963A (en) * 1996-09-12 1999-02-09 Alps Electric Co., Ltd. Magnetoresistive sensor and head

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0521422A1 (de) * 1991-07-02 1993-01-07 Boehringer Ingelheim Kg Benzomorphane und ihre Verwendung als Arzneimittel

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