JP2000228003A - 磁気抵抗効果センサ及び該センサの製造方法 - Google Patents

磁気抵抗効果センサ及び該センサの製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フリー層と縦バイアス磁界用の強磁性体層及
び反強磁性体層との間で良好な交換結合を発生させるこ
とができるＭＲセンサ及び該ＭＲセンサの製造方法を提
供する。 【解決手段】 第１の反強磁性体層、第１の反強磁性体
層との交換結合によりバイアス磁界が印加される第１の
強磁性体層（ピンド層）、及び第１の強磁性体層上に非
磁性体層を介して積層され、印可される信号磁界に応答
して磁化方向が変化する第２の強磁性体層（フリー層）
を有するＭＲ積層体を形成するステップと、形成したＭ
Ｒ積層体上に保護層を積層するステップと、保護層の少
なくとも一部を除去すると共にフリー層の両端部を所定
深さまで除去するステップと、フリー層の少なくとも両
端部上にこのフリー層の磁区を制御するための交換結合
用の第２の反強磁性体層を形成するステップとを備えて
おり、上述の除去するステップを、第１の反強磁性体層
の磁化方向制御用の熱処理前に行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スピンバルブ効果
等の巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）又はスピントンネル磁
気抵抗効果（ＴＭＲ）を利用した磁気抵抗効果（ＭＲ）
センサ及びこのＭＲセンサの製造方法に関する。この種
のＭＲセンサは、種々の磁気検出に用いられるが、その
代表的な例として、例えばハードディスク装置（ＨＤ
Ｄ）等の磁気記録再生装置用の磁気ヘッドに用いられ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＨＤＤの高密度化に伴って高感度
及び高出力の磁気ヘッドが要求されており、このような
要求に答えるものとして、ＧＭＲを呈するセンサの１つ
であるスピンバルブを利用したＭＲセンサを備えた薄膜
磁気ヘッドが提案されている（特公平８−２１１６６号
公報、特開平６−２３６５２７号公報）。
【０００３】スピンバルブは、２つの強磁性体層を非磁
性金属層で磁気的に分離してサンドイッチ構造とし、そ
の一方の強磁性体層に反強磁性体層を積層することによ
ってその界面で生じる交換バイアス磁界をこの一方の強
磁性体層（ピンド（ｐｉｎｎｅｄ）層）に印加するよう
にしたものである。交換バイアス磁界を受けるピンド層
と受けない他方の強磁性体層（フリー（ｆｒｅｅ）層）
とでは磁化反転する磁界が異なるので、非磁性金属層を
挟むこれら２つの強磁性体層の磁化の向きが平行、反平
行と変化し、これにより電気抵抗率が大きく変化するの
でＧＭＲが得られる。
【０００４】スピンバルブＭＲセンサの出力特性等は、
非磁性金属層を挟むこれら２つの強磁性体層（ピンド層
及びフリー層）の磁化のなす角度によって定まる。フリ
ー層の磁化方向は磁気記録媒体からの漏洩磁界の方向に
容易に向く。一方、ピンド層の磁化方向は反強磁性体層
との交換結合により一方向（ピンニングされる方向、ピ
ンド方向）に制御される。
【０００５】スピンバルブＭＲセンサ動作時において、
フリー層は、磁壁の移動がない状態で磁化変化する必要
がある。これは、磁壁移動を伴う磁化変化は、磁壁移動
を伴わない磁化変化に比べて応答が遅く、不可逆である
ことからバルクハウゼンノイズと呼ばれるノイズ成分と
なってしまうからである。このため、ハードマグネット
によってフリー層にバイアス磁界（縦バイアス磁界）を
印加し、磁壁移動を抑制することが一般的に行われてい
る。
【０００６】しかしながら、センサを高温状態で使用す
ると、フリー層への縦バイアス磁界の影響でピンド方向
の変動や、フリー層自身の磁気特性の変動が発生し、そ
の結果、出力の劣化が発生するという問題がある。この
ため、縦バイアス磁界は、磁区制御に要する必要最小限
の値に抑える必要がある。
【０００７】そこで、フリー層と、新たな強磁性体層を
介した反強磁性体層による縦バイアス磁界により磁区構
造を安定化し、センサ動作時における磁壁移動を抑制す
る方法が提案されている（特開平８−４５０３２号公
報）。反強磁性体層によって縦バイアス磁界を発生させ
るこの方法によれば、フリー層の端部のみにバイアス磁
界を印加することが可能なので、ハードマグネットバイ
アス方式に較べて積層体全体に印加される磁界が小さく
なる。その結果、センサの高温状態での使用時における
出力劣化が小さくなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】縦バイアス磁界印加用
の第２の反強磁性体層を有するこの種のスピンバルブＭ
Ｒセンサにおいては、特に、基板上に第１の反強磁性体
層、ピンド層、非磁性金属層及びフリー層をこの順序で
積層してスピンバルブ積層体を形成し、さらにその上
に、保護層を積層した後、フリー層の両端部を露出させ
てその上に強磁性体層を介して縦バイアス磁界印加用の
第２の反強磁性体層を設けたスピンバルブＭＲセンサに
おいては、フリー層の両端部をミリング等により露出さ
せるべくミリングする際に、保護層を構成する材料の元
素がフリー層中に拡散してしまい、縦バイアス磁界のた
めの交換結合がその界面で阻害される恐れがある。
【０００９】縦バイアス磁界のための交換結合を良好に
するために、ＭＲ素子の表面をクリーニングする技術は
公知である。例えば、特開平７−２１０８３４号公報、
特開平７−２４４８２１号公報には、ＭＲ素子を所定の
形状にパターニングした後、縦バイアス磁界用の反強磁
性体層を形成する際に、磁気的な結合を取るためにＭＲ
素子の表面に生じる酸化皮膜を除去することが開示され
ている。
【００１０】しかしながら、これら技術のいずれも、ス
ピンバルブＭＲセンサ等のＧＭＲセンサに関するもので
はなく、また、フリー層中への他の層の元素の拡散によ
る障害を解決するものではない。しかも、表面のクリー
ニングを製造工程中のどの時点で行うかの明確な開示も
無い。
【００１１】本発明の目的は、フリー層と縦バイアス磁
界用の強磁性体層及び反強磁性体層との間で良好な交換
結合を発生させることができるＭＲセンサ及び該ＭＲセ
ンサの製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、第１の
反強磁性体層、第１の反強磁性体層との交換結合により
バイアス磁界が印加される第１の強磁性体層（ピンド
層）、及び第１の強磁性体層上に非磁性体層を介して積
層され、印可される信号磁界に応答して磁化方向が変化
する第２の強磁性体層（フリー層）を有するＭＲ積層体
を形成するステップと、形成したＭＲ積層体上に保護層
を積層するステップと、保護層の少なくとも一部を除去
すると共にフリー層の両端部を所定深さまで除去するス
テップと、フリー層の少なくとも両端部上にこのフリー
層の磁区を制御するための交換結合用の第２の反強磁性
体層を形成するステップとを備えており、上述の除去す
るステップを、第１の反強磁性体層の磁化方向制御用の
熱処理前に行うＭＲセンサの製造方法が提供される。
【００１３】フリー層の磁区を制御する縦バイアスを発
生させるための交換結合用の第２の反強磁性体層を形成
する際に、フリー層の両端部を所定深さまで除去するよ
うにしており、しかも、その除去する工程をＭＲ積層体
の第１の反強磁性体層の磁化方向制御用の熱処理前に行
っている。フリー層の両端部を所定深さまで除去するこ
とにより、保護層を除去する際に生じたその保護層の成
分元素がフリー層内に拡散した部分を確実に除去でき、
フリー層と縦バイアス磁界用の第２の反強磁性体層との
間に良好な交換結合を与えることができる。
【００１４】また、除去するステップを、第１の反強磁
性体層の磁化方向制御用の熱処理前に行うことにより、
熱処理による拡散の進行を抑制できるから保護層の成分
元素がフリー層内に拡散する度合を最小限に抑えること
ができ、フリー層をさほど深くまで除去しないで良いこ
ととなる。これは、フリー層の膜厚が今後ますます薄く
なることとあいまって、製造工程を著しく容易にする。
従って、フリー層と縦バイアス磁界用の反強磁性体層と
の間に良好な交換結合を容易にかつ確実に与えることが
できる。
【００１５】なお、フリー層を所定深さまで除去する場
合の所定深さとは、フリー層中に拡散した保護層材料の
元素により交換結合が阻害されない程度となる深さであ
ることが好ましい。
【００１６】保護層を、単層膜で形成することも好まし
い。この場合、保護層を、Ｃｕ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐ
ｔ、ＲｕＲｈＭｎ、ＰｔＭｎ、ＰｔＭｎＲｈ及びＴｉＷ
から選ばれた１つの単層膜で形成することがより好まし
い。
【００１７】保護層を、このような材料の単層膜で構成
すると、従来のごとくＴａの単層膜で構成していた場合
に比して、イオンミリングによって保護層の成分元素が
フリー層内に拡散する度合を著しく小さくできるので、
フリー層をさほど深くまでミリング除去しないで良いこ
ととにつながり、ミリング後のフリー層の厚みが大きく
取れることを意味している。従って、フリー層の膜厚が
今後ますます薄くなっても、製造工程が非常に容易とな
る。その結果、フリー層と縦バイアス磁界用の第２の反
強磁性体層との間に良好な交換結合を容易にかつ確実に
与えることができる。
【００１８】保護層を、多層膜で形成することも好まし
い。この場合、保護層を、Ｔａ／ＰｔＭｎ、Ｔａ／Ｃ
ｕ、Ｔａ／Ａｌ、Ｔａ／Ｒｕ、ＴｉＷ／Ｃｕ、ＴｉＷ／
Ｒｈ及びＴｉＷ／Ｒｕから選ばれた１つの２層膜で形成
することがより好ましい。
【００１９】保護層を、このような材料の２層膜で構成
すると、従来のごとくＴａの単層膜で構成していた場合
に比して、イオンミリングによって保護層の成分元素が
フリー層内に拡散する度合を著しく小さくできるので、
フリー層をさほど深くまでミリング除去しないで良いこ
ととにつながり、ミリング後のフリー層の厚みが大きく
取れることを意味している。従って、フリー層の膜厚が
今後ますます薄くなっても、製造工程が非常に容易とな
る。その結果、フリー層と縦バイアス磁界用の第２の反
強磁性体層との間に良好な交換結合を容易にかつ確実に
与えることができる。
【００２０】ＭＲ積層体が、スピンバルブＭＲ積層体又
はスピントンネルＭＲ積層体であることが好ましい。
【００２１】本発明によれば、さらに、第１の反強磁性
体層、第１の反強磁性体層との交換結合によりバイアス
磁界が印加される第１の強磁性体層（ピンド層）、及び
第１の強磁性体層上に非磁性体層を介して積層されてお
り、印可される信号磁界に応答して磁化方向が変化する
第２の強磁性体層（フリー層）を有するＭＲ積層体と、
ＭＲ積層体のフリー層の両端部上に積層されており、こ
のフリー層の磁区を制御するための交換結合用の第２の
反強磁性体層と、ＭＲ積層体上に積層された保護層とを
備えており、保護層が、Ｃｕ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐ
ｔ、ＲｕＲｈＭｎ、ＰｔＭｎ、ＰｔＭｎＲｈ及びＴｉＷ
から選ばれた１つの単層膜で形成されているか、又はＴ
ａ／ＰｔＭｎ、Ｔａ／Ｃｕ、Ｔａ／Ａｌ、Ｔａ／Ｒｕ、
ＴｉＷ／Ｃｕ、ＴｉＷ／Ｒｈ及びＴｉＷ／Ｒｕから選ば
れた１つの２層膜で形成されているＭＲセンサが提供さ
れる。
【００２２】保護層を、このような材料の単層膜又は２
層膜で構成すると、従来のごとくＴａの単層膜で構成し
ていた場合に比して、イオンミリングによって保護層の
成分元素がフリー層内に拡散する度合を著しく小さくで
きるので、フリー層をさほど深くまでミリング除去しな
いで良いこととにつながり、ミリング後のフリー層の厚
みが大きく取れることを意味している。従って、フリー
層の膜厚が今後ますます薄くなっても、製造工程が非常
に容易となる。その結果、フリー層と縦バイアス磁界用
の第２の反強磁性体層との間に良好な交換結合を容易に
かつ確実に与えることができる。
【００２３】ＭＲ積層体が、スピンバルブＭＲ積層体、
又はスピントンネルＭＲ積層体であることが好ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施形態とし
て、薄膜磁気ヘッドのスピンバルブＭＲセンサ部分の層
構成を概略的に示す断面図であり、磁気ヘッドの浮上面
（ＡＢＳ）方向から見た断面を表している。
【００２５】同図において、１０は図示しない基板上に
下地膜を介して形成されている下部シールド層、１１は
その上に積層されている下部絶縁層、１２は下部絶縁層
１１上に積層されているスピンバルブＭＲ積層体をそれ
ぞれ示している。
【００２６】スピンバルブＭＲ積層体１２は、下方から
第１の反強磁性体層１２０と、第１の反強磁性体層との
交換結合によりバイアス磁界が印加される第１の強磁性
体層（ピンド層）１２１と、ピンド層１２１上に積層さ
れた非磁性金属層１２２と、非磁性金属層１２２上に積
層されており、印可される信号磁界に応答して磁化方向
が変化する第２の強磁性体層（フリー層）１２３とから
構成されている。
【００２７】同図において、さらに、１３及び１４はス
ピンバルブＭＲ積層体１２のフリー層１２３のトラック
幅方向の両端部１２３ａの表面に密着積層されており、
このフリー層１２３の磁区を制御するための第３の強磁
性体層及び交換結合用の第２の反強磁性体層、１５は第
２の反強磁性体層１４上に積層されたリード導体層、１
６はスピンバルブＭＲ積層体１２上に積層された保護層
（キャップ層）をそれぞれ示している。
【００２８】本実施形態においては、下地膜としてＴａ
（５ｎｍ）、第１の反強磁性体層１２０としてＰｔＭｎ
（２０ｎｍ）、ピンド層１２１としてＣｏ（２ｎｍ）、
非磁性金属層１２２としてＣｕ（２．５ｎｍ）、フリー
層１２３としてＣｏ（１ｎｍ）及びＮｉＦｅ（８ｎ
ｍ）、第３の強磁性体層１３としてＮｉＦｅ（２５ｎ
ｍ）、及び第２の反強磁性体層１４としてＲｕＲｈＭｎ
（１０ｎｍ）が使用されている。さらに、キャップ層１
６としては、Ｃｕ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｔ、ＲｕＲｈ
Ｍｎ、ＰｔＭｎ、ＰｔＭｎＲｈ及びＴｉＷから選ばれた
１つの材料による単層膜（５ｎｍ）、又はＴａ／ＰｔＭ
ｎ、Ｔａ／Ｃｕ、Ｔａ／Ａｌ、Ｔａ／Ｒｕ、ＴｉＷ／Ｃ
ｕ、ＴｉＷ／Ｒｈ及びＴｉＷ／Ｒｕから選ばれた１つの
２層膜（２．５ｎｍ／２．５ｎｍ）等が用いられる。な
お、本明細書中において、元素間の「／」なる表示は、
両元素が上下に積層されていることを表している。例え
ば「Ｔａ／ＰｔＭｎ」なる記載は、Ｔａ層とＰｔＭｎ層
とがＴａ層が上になるように積層されていることを表し
ている。従って、上述の全ての２層膜において、Ｔａ又
はＴｉＷが上側の層（フリー層に接触しない側の層）と
なっている。
【００２９】反強磁性体材料として、Ｐｔ４７〜５２ａ
ｔ％、Ｍｎ４８〜５３ａｔ％なる組成（最も好ましくは
Ｐｔ４８ａｔ％、Ｍｎ５２ａｔ％なる組成）のＰｔＭ
ｎ、Ｐｔ３３〜５２ａｔ％、Ｍｎ４５〜５７ａｔ％、Ｒ
ｈ０〜１７ａｔ％なる組成（最も好ましくはＰｔ４０ａ
ｔ％、Ｍｎ５１ａｔ％、Ｒｈ９ａｔ％なる組成）のＰｔ
ＭｎＲｈ、又はＲｕ０〜２０ａｔ％、Ｒｈ０〜２０ａｔ
％、Ｍｎ７５〜８５ａｔ％なる組成（最も好ましくはＲ
ｕ３ａｔ％、Ｒｈ１５ａｔ％、Ｍｎ８２ａｔ％なる組
成）のＲｕＲｈＭｎを用いることにより、この材料によ
るターゲットを第１の反強磁性体層１２０及び第２の反
強磁性体層１４の両方の共用することができる。これら
の組成は、種々の文献や特許公報等により既に公知であ
る「厚膜領域」で強磁性体と大きな交換結合が得られる
組成領域である。
【００３０】図２は図１の実施形態におけるスピンバル
ブＭＲセンサの製造工程を説明するフローチャートであ
り、図３はその各製造工程における層構成を示す断面図
である。
【００３１】図２のステップＳ１及び図３の（Ａ）に示
すように、図示しない基板上に下地膜を介して下部シー
ルド層１０及び下部絶縁層１１を形成する。
【００３２】次いで、図２のステップＳ２及び図３の
（Ｂ）に示すように、下部絶縁層１１上に、第１の反強
磁性体層１２０、ピンド層１２１、非磁性金属層１２２
及びフリー層１２３からなるスピンバルブＭＲ積層体１
２を成膜する。
【００３３】その後、図２のステップＳ３及び図３の
（Ｃ）に示すように、スピンバルブＭＲ積層体１２上に
キャップ層１６を成膜する。
【００３４】従来はこの時点で第１の反強磁性体層１２
０の規則化熱処理を行っていたが、本発明では、この熱
処理を行うことなく、図２のステップＳ４及び図３の
（Ｄ）に示すように、フリー層１２３の両端部１２３ａ
に対応する部分が開口しているフォトレジストパターン
１７を形成した後、イオンミリング等のドライエッチン
グを行ってキャップ層１６の両端部を全て除去すると共
にフリー層１２３の両端部１２３ａを所定の深さまで除
去する。この場合の所定深さとは、イオンミリングによ
りフリー層１２３中に拡散した保護層１６の材料の元素
が交換結合を阻害しない程度となる深さである。
【００３５】次いで、図２のステップＳ５及び図３の
（Ｅ）に示すように、フリー層１２３の両端部１２３ａ
の所定深さまでミリングされて露出している表面に密着
するように、第３の強磁性体層１３、第２の反強磁性体
層１４及びリード導体層１５をそれぞれ積層形成する。
【００３６】次いで、図２のステップＳ６及び図３の
（Ｆ）に示すように、リフトオフ処理を行って、フォト
レジストパターン１７と、その上に積層されている第３
の強磁性体層１３、第２の反強磁性体層１４及びリード
導体層１５とを除去する。
【００３７】その後、図２のステップＳ７に示すよう
に、スピンバルブＭＲ積層体１２の第１の反強磁性体層
１２０の規則化熱処理を行うと共に、第２の反強磁性体
層１４の規則化熱処理を行う。
【００３８】このように、本実施形態によれば、フリー
層１２３の磁区を制御する縦バイアスを発生するための
交換結合用の第２の反強磁性体層１４を形成する前に、
フリー層１２３の両端部を所定深さまで除去している。
その結果、保護層１６を除去する際に生じたその保護層
１６の成分元素の拡散した部分を確実に除去でき、フリ
ー層１２３と縦バイアス磁界用の第３の強磁性体層１３
及び第２の反強磁性体層１４との間に良好な交換結合を
与えることができる。
【００３９】しかも、その除去する工程をスピンバルブ
ＭＲ積層体１２の第１の反強磁性体層１２０の磁化方向
制御用の規則化熱処理を行う前に行っているので、熱処
理による拡散の進行を抑制できるから保護層１６の成分
元素がフリー層１２３内に拡散する度合を最小限に抑え
ることができる。これは、フリー層１２３をさほど深く
までミリング除去しないで良いこととにつながり、ミリ
ング後のフリー層１２３の厚みが大きく取れることを意
味している。その結果、フリー層１２３の膜厚が今後ま
すます薄くなっても、製造工程が非常に容易となる。従
って、フリー層１２３と縦バイアス磁界用の第３の強磁
性体層１３及び第２の反強磁性体層１４との間に良好な
交換結合を容易にかつ確実に与えることができる。
【００４０】さらに、キャップ層１６の材料として、Ｃ
ｕ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｔ、ＲｕＲｈＭｎ、ＰｔＭ
ｎ、ＰｔＭｎＲｈ及びＴｉＷから選ばれた１つの材料に
よる単層膜、又はＴａ／ＰｔＭｎ、Ｔａ／Ｃｕ、Ｔａ／
Ａｌ、Ｔａ／Ｒｕ、ＴｉＷ／Ｃｕ、ＴｉＷ／Ｒｈ及びＴ
ｉＷ／Ｒｕから選ばれた１つの２層膜を用いることによ
り、イオンミリングによってその成分元素がフリー層１
２３内に拡散する度合を著しく小さくできるので、フリ
ー層１２３をさほど深くまでミリング除去しないで良い
こととにつながり、ミリング後のフリー層１２３の厚み
が大きく取れることを意味している。従って、フリー層
１２３の膜厚が今後ますます薄くなっても、製造工程が
非常に容易となる。その結果、フリー層１２３と縦バイ
アス磁界用の第３の強磁性体層１３及び第２の反強磁性
体層１４との間に良好な交換結合を容易にかつ確実に与
えることができる。
【００４１】
【実施例】以下、キャップ層１６の材料の異なる種々の
スピンバルブＭＲセンサについて、フリー層１２３のミ
リング深さを変えた場合のサンプルを作成し、交換結合
による縦バイアス磁界を測定した結果を説明する。
【００４２】本実施形態のように縦バイアス磁界印加用
の第２の反強磁性体層を有するこの種のスピンバルブＭ
Ｒセンサにおいて、交換結合による縦バイアス磁界の大
きさとバルクハウゼンノイズの発生率（バルクハウゼン
ノイズの発生数／測定数）との関係を実際に調べると、
表１のごとくなる。
【００４３】
【表１】
【００４４】交換結合バイアス磁界の大きさは、図４に
示すように、ウエハ内にあるトラック幅６μｍ×ＭＲハ
イト６μｍのサイズのスピンバルブＭＲ積層体テストピ
ース４０に対して、スポット径３μｍのレーザー光４１
を照射し、カー効果をＭＨ−ＬＯＯＰ測定により評価す
ることで求めた。スピンバルブＭＲ積層体４０の層構成
は、Ｔａ（５ｎｍ）／ＮｉＦｅ（８ｎｍ）／Ｃｏ（１ｎ
ｍ）／Ｃｕ（２．５ｎｍ）／Ｃｏ（２ｎｍ）／ＰｔＭｎ
（２０ｎｍ）／Ｔａ（５ｎｍ）であり、縦バイアス磁界
発生部４２の層構成は、ＮｉＦｅ（２５ｎｍ）／ＲｕＲ
ｈＭｎ（１０ｎｍ）である。因みに、実素子の場合のサ
イズはこれとは異なり、トラック幅１．０μｍ、ＭＲハ
イト１．２μｍである。
【００４５】このテストパターンの交換結合バイアス磁
界が、３０Ｏｅ以上を示したウエハから抽出したサンプ
ルのバルクハウゼンノイズ発生率は、５％以下であり、
それ以上にバイアス磁界を強くしてもバルクハウゼンノ
イズ発生率は変化しなかった。従って、テストパターン
のバイアス磁界が３０Ｏｅ以上になるようなミリング条
件が必要となることが分かる。
【００４６】以下の実施例において各サンプルは、スピ
ンバルブＭＲ積層体の層構成として、キャップ層（５ｎ
ｍ）／ＮｉＦｅ（８ｎｍ）／Ｃｏ（１ｎｍ）／Ｃｕ
（２．５ｎｍ）／Ｃｏ（２ｎｍ）／ＰｔＭｎ（２０ｎ
ｍ）／Ｔａ（５ｎｍ）であり、縦バイアス磁界発生部の
層構成は、第３の強磁性体層１３としてＮｉＦｅ（２５
ｎｍ）、第２の反強磁性体層としてＲｕＲｈＭｎ（１０
ｎｍ）の構成である。
【００４７】実施例１ キャップ層として従来技術であるＴａ（５ｎｍ）の単層
膜を用いた場合である。表２〜表４は、フリー層である
ＮｉＦｅ層のミリング深さ（フリー層表面からの）と、
テストピース中央部分でのバイアス磁界の大きさとの関
係を示しており、表２は成膜直後にイオンミリングを行
った場合、表３は２５０℃−５時間の熱処理を行った後
にイオンミリングを行った場合、表４は３００℃−５時
間の熱処理後にイオンミリングを行った場合について示
している。特に、表２及び表４には、オージェ分光によ
り求めたミリングされた表面におけるＮｉＦｅに対する
Ｔａの組成比（オージェ強度）がＮｉＦｅ層のミリング
深さに対応して示されている。
【００４８】
【表２】
【００４９】
【表３】
【００５０】
【表４】
【００５１】成膜直後にイオンミリングを行った場合、
フリー層を４ｎｍ以上エッチングして初めて縦バイアス
磁界が３０Ｏｅ以下となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ
以下となることは、前述したようにバルクハウゼンノイ
ズ発生率が５％以下となることであるから、バルクハウ
ゼンノイズ発生率を５％以下とし、オージェ強度比を１
０％以下とするには、フリー層を４ｎｍ以上エッチング
する必要があることが分かる。
【００５２】成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイ
オンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を
５％以下とするには、フリー層を６ｎｍ以上エッチング
する必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の
熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノ
イズ発生率を５％以下とし、オージェ強度比を１０％以
下とするには、フリー層を７ｎｍ以上エッチングする必
要があることが分かる。
【００５３】表２及び表４のオージェ強度比を比較すれ
ば明らかのように、フリー層のイオンミリングを熱処理
後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大
きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることがで
きず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするこ
とができない。ただし、本実施例のように、キャップ層
として従来技術であるＴａの単層膜を用いると、成膜直
後にイオンミリングした場合にも、必要となるミリング
深さは比較的大きくなる。
【００５４】実施例２ キャップ層としてＣｕ（５ｎｍ）の単層膜を用いた場合
である。表５〜表７は、フリー層であるＮｉＦｅ層のミ
リング深さ（フリー層表面からの）と、テストピース中
央部分でのバイアス磁界の大きさとの関係を示してお
り、表５は成膜直後にイオンミリングを行った場合、表
６は２５０℃−５時間の熱処理を行った後にイオンミリ
ングを行った場合、表７は３００℃−５時間の熱処理後
にイオンミリングを行った場合について示している。表
５及び表７にも、オージェ分光により求めたミリングさ
れた表面におけるＮｉＦｅに対するＣｕの組成比（オー
ジェ強度）がＮｉＦｅ層のミリング深さに対応して示さ
れている。
【００５５】
【表５】
【００５６】
【表６】
【００５７】
【表７】
【００５８】成膜直後にイオンミリングを行った場合、
フリー層を３ｎｍ以上エッチングすれば縦バイアス磁界
が３０Ｏｅ以下となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以下
となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発
生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼン
ノイズ発生率を５％以下とし、オージェ強度比を１０％
以下とするには、フリー層を３ｎｍ以上エッチングすれ
ばよいことが分かる。
【００５９】成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイ
オンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を
５％以下とするには、フリー層を４ｎｍ以上エッチング
する必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の
熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノ
イズ発生率を５％以下とし、オージェ強度比を１０％以
下とするには、フリー層を５ｎｍ以上エッチングする必
要があることが分かる。
【００６０】キャップ層としてＣｕの単層膜を用いれ
ば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来技術に
比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とし、
オージェ強度比を１０％以下とするために必要となるミ
リング深さがより小さくなる。
【００６１】また、表５及び表７のオージェ強度比を比
較すれば明らかのように、フリー層のイオンミリングを
熱処理後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深
さを大きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得るこ
とができず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下と
することができないが、成膜直後に行えば必要となるミ
リング深さは比較的小さい。
【００６２】実施例３ キャップ層としてＡｌ（５ｎｍ）の単層膜を用いた場合
である。表８〜表１０は、フリー層であるＮｉＦｅ層の
ミリング深さ（フリー層表面からの）と、テストピース
中央部分でのバイアス磁界の大きさとの関係を示してお
り、表８は成膜直後にイオンミリングを行った場合、表
９は２５０℃−５時間の熱処理を行った後にイオンミリ
ングを行った場合、表１０は３００℃−５時間の熱処理
後にイオンミリングを行った場合について示している。
なお、オージェ強度比は、前述の実施例１及び２の場合
とほぼ類似の傾向を示すため、これらの表には記載され
ていない。
【００６３】
【表８】
【００６４】
【表９】
【００６５】
【表１０】
【００６６】成膜直後にイオンミリングを行った場合、
フリー層を３ｎｍ以上エッチングすれば縦バイアス磁界
が３０Ｏｅ以下となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以下
となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発
生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼン
ノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ
以上エッチングすればよいことが分かる。
【００６７】成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイ
オンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を
５％以下とするには、フリー層を４ｎｍ以上エッチング
する必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の
熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノ
イズ発生率を５％以下とするには、フリー層を５ｎｍ以
上エッチングする必要があることが分かる。
【００６８】キャップ層としてＡｌの単層膜を用いれ
ば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来技術に
比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とする
ために必要となるミリング深さがより小さくなる。
【００６９】また、フリー層のイオンミリングを熱処理
後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大
きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることがで
きず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするこ
とができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング
深さは比較的小さい。
【００７０】実施例４ キャップ層としてＲｈ（５ｎｍ）の単層膜を用いた場合
である。表１１〜表１３は、フリー層であるＮｉＦｅ層
のミリング深さ（フリー層表面からの）と、テストピー
ス中央部分でのバイアス磁界の大きさとの関係を示して
おり、表１１は成膜直後にイオンミリングを行った場
合、表１２は２５０℃−５時間の熱処理を行った後にイ
オンミリングを行った場合、表１３は３００℃−５時間
の熱処理後にイオンミリングを行った場合について示し
ている。なお、オージェ強度比は、前述の実施例１及び
２の場合とほぼ類似の傾向を示すため、これらの表には
記載されていない。
【００７１】
【表１１】
【００７２】
【表１２】
【００７３】
【表１３】
【００７４】成膜直後にイオンミリングを行った場合、
フリー層を３ｎｍ以上エッチングすれば縦バイアス磁界
が３０Ｏｅ以下となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以下
となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発
生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼン
ノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ
以上エッチングすればよいことが分かる。
【００７５】成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイ
オンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を
５％以下とするには、フリー層を５ｎｍ以上エッチング
する必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の
熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノ
イズ発生率を５％以下とするには、フリー層を６ｎｍ以
上エッチングする必要があることが分かる。
【００７６】キャップ層としてＲｈの単層膜を用いれ
ば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来技術に
比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とする
ために必要となるミリング深さがより小さくなる。
【００７７】また、フリー層のイオンミリングを熱処理
後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大
きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることがで
きず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするこ
とができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング
深さは比較的小さい。
【００７８】実施例５ キャップ層としてＲｕ（５ｎｍ）の単層膜を用いた場合
である。表１４〜表１６は、フリー層であるＮｉＦｅ層
のミリング深さ（フリー層表面からの）と、テストピー
ス中央部分でのバイアス磁界の大きさとの関係を示して
おり、表１４は成膜直後にイオンミリングを行った場
合、表１５は２５０℃−５時間の熱処理を行った後にイ
オンミリングを行った場合、表１６は３００℃−５時間
の熱処理後にイオンミリングを行った場合について示し
ている。なお、オージェ強度比は、前述の実施例１及び
２の場合とほぼ類似の傾向を示すため、これらの表には
記載されていない。
【００７９】
【表１４】
【００８０】
【表１５】
【００８１】
【表１６】
【００８２】成膜直後にイオンミリングを行った場合、
フリー層を３ｎｍ以上エッチングすれば縦バイアス磁界
が３０Ｏｅ以下となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以下
となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発
生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼン
ノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ
以上エッチングすればよいことが分かる。
【００８３】成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイ
オンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を
５％以下とするには、フリー層を４ｎｍ以上エッチング
する必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の
熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノ
イズ発生率を５％以下とするには、フリー層を５ｎｍ以
上エッチングする必要があることが分かる。
【００８４】キャップ層としてＲｕの単層膜を用いれ
ば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来技術に
比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とする
ために必要となるミリング深さがより小さくなる。
【００８５】また、フリー層のイオンミリングを熱処理
後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大
きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることがで
きず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするこ
とができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング
深さは比較的小さい。
【００８６】実施例６ キャップ層としてＰｔ（５ｎｍ）の単層膜を用いた場合
である。表１７〜表１９は、フリー層であるＮｉＦｅ層
のミリング深さ（フリー層表面からの）と、テストピー
ス中央部分でのバイアス磁界の大きさとの関係を示して
おり、表１７は成膜直後にイオンミリングを行った場
合、表１８は２５０℃−５時間の熱処理を行った後にイ
オンミリングを行った場合、表１９は３００℃−５時間
の熱処理後にイオンミリングを行った場合について示し
ている。なお、オージェ強度比は、前述の実施例１及び
２の場合とほぼ類似の傾向を示すため、これらの表には
記載されていない。
【００８７】
【表１７】
【００８８】
【表１８】
【００８９】
【表１９】
【００９０】成膜直後にイオンミリングを行った場合、
フリー層を４ｎｍ以上エッチングすれば縦バイアス磁界
が３０Ｏｅ以下となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以下
となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発
生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼン
ノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を４ｎｍ
以上エッチングすればよいことが分かる。
【００９１】成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイ
オンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を
５％以下とするには、フリー層を６ｎｍ以上エッチング
する必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の
熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノ
イズ発生率を５％以下とするには、フリー層を６ｎｍ以
上エッチングする必要があることが分かる。
【００９２】キャップ層としてＲｈの単層膜を用いれ
ば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来技術に
比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とする
ために必要となるミリング深さがより小さくなる。
【００９３】また、フリー層のイオンミリングを熱処理
後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大
きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることがで
きず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするこ
とができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング
深さは比較的小さい。
【００９４】実施例７ キャップ層としてＲｕＲｈＭｎ（５ｎｍ）の単層膜を用
いた場合である。表２０〜表２２は、フリー層であるＮ
ｉＦｅ層のミリング深さ（フリー層表面からの）と、テ
ストピース中央部分でのバイアス磁界の大きさとの関係
を示しており、表２０は成膜直後にイオンミリングを行
った場合、表２１は２５０℃−５時間の熱処理を行った
後にイオンミリングを行った場合、表２２は３００℃−
５時間の熱処理後にイオンミリングを行った場合につい
て示している。なお、オージェ強度比は、前述の実施例
１及び２の場合とほぼ類似の傾向を示すため、これらの
表には記載されていない。
【００９５】
【表２０】
【００９６】
【表２１】
【００９７】
【表２２】
【００９８】成膜直後にイオンミリングを行った場合、
フリー層を３ｎｍ以上エッチングすれば縦バイアス磁界
が３０Ｏｅ以下となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以下
となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発
生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼン
ノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ
以上エッチングすればよいことが分かる。
【００９９】成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイ
オンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を
５％以下とするには、フリー層を５ｎｍ以上エッチング
する必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の
熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノ
イズ発生率を５％以下とするには、フリー層を６ｎｍ以
上エッチングする必要があることが分かる。
【０１００】キャップ層としてＲｕＲｈＭｎの単層膜を
用いれば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来
技術に比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下
とするために必要となるミリング深さがより小さくな
る。
【０１０１】また、フリー層のイオンミリングを熱処理
後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大
きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることがで
きず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするこ
とができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング
深さは比較的小さい。
【０１０２】実施例８ キャップ層としてＰｔＭｎ（５ｎｍ）の単層膜を用いた
場合である。表２３〜表２５は、フリー層であるＮｉＦ
ｅ層のミリング深さ（フリー層表面からの）と、テスト
ピース中央部分でのバイアス磁界の大きさとの関係を示
しており、表２３は成膜直後にイオンミリングを行った
場合、表２４は２５０℃−５時間の熱処理を行った後に
イオンミリングを行った場合、表２５は３００℃−５時
間の熱処理後にイオンミリングを行った場合について示
している。なお、オージェ強度比は、前述の実施例１及
び２の場合とほぼ類似の傾向を示すため、これらの表に
は記載されていない。
【０１０３】
【表２３】
【０１０４】
【表２４】
【０１０５】
【表２５】
【０１０６】成膜直後にイオンミリングを行った場合、
フリー層を２ｎｍ以上エッチングすれば縦バイアス磁界
が３０Ｏｅ以下となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以下
となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発
生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼン
ノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を２ｎｍ
以上エッチングすればよいことが分かる。
【０１０７】成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイ
オンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を
５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以上エッチング
する必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の
熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノ
イズ発生率を５％以下とするには、フリー層を４ｎｍ以
上エッチングする必要があることが分かる。
【０１０８】キャップ層としてＲｕＲｈＭｎの単層膜を
用いれば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来
技術に比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下
とするために必要となるミリング深さがより小さくな
る。
【０１０９】また、フリー層のイオンミリングを熱処理
後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大
きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることがで
きず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするこ
とができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング
深さは比較的小さい。
【０１１０】実施例９ キャップ層としてＰｔＭｎＲｈ（５ｎｍ）の単層膜を用
いた場合である。表８〜表１０は、フリー層であるＮｉ
Ｆｅ層のミリング深さ（フリー層表面からの）と、テス
トピース中央部分でのバイアス磁界の大きさとの関係を
示しており、表２６は成膜直後にイオンミリングを行っ
た場合、表２７は２５０℃−５時間の熱処理を行った後
にイオンミリングを行った場合、表２８は３００℃−５
時間の熱処理後にイオンミリングを行った場合について
示している。なお、オージェ強度比は、前述の実施例１
及び２の場合とほぼ類似の傾向を示すため、これらの表
には記載されていない。
【０１１１】
【表２６】
【０１１２】
【表２７】
【０１１３】
【表２８】
【０１１４】成膜直後にイオンミリングを行った場合、
フリー層を３ｎｍ以上エッチングすれば縦バイアス磁界
が３０Ｏｅ以下となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以下
となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発
生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼン
ノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ
以上エッチングすればよいことが分かる。
【０１１５】成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイ
オンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を
５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以上エッチング
する必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の
熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノ
イズ発生率を５％以下とするには、フリー層を４ｎｍ以
上エッチングする必要があることが分かる。
【０１１６】キャップ層としてＰｔＭｎＲｈの単層膜を
用いれば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来
技術に比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下
とするために必要となるミリング深さがより小さくな
る。
【０１１７】また、フリー層のイオンミリングを熱処理
後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大
きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることがで
きず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするこ
とができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング
深さは比較的小さい。
【０１１８】実施例１０ キャップ層としてアモルファス組成のＴｉ１０Ｗ
９０（Ｔｉが１０ａｔ％、Ｗが９０ａｔ％）（５ｎｍ）
の単層膜を用いた場合である。表２９〜表３１は、フリ
ー層であるＮｉＦｅ層のミリング深さ（フリー層表面か
らの）と、テストピース中央部分でのバイアス磁界の大
きさとの関係を示しており、表２９は成膜直後にイオン
ミリングを行った場合、表３０は２５０℃−５時間の熱
処理を行った後にイオンミリングを行った場合、表３１
は３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングを行っ
た場合について示している。なお、オージェ強度比は、
前述の実施例１及び２の場合とほぼ類似の傾向を示すた
め、これらの表には記載されていない。
【０１１９】
【表２９】
【０１２０】
【表３０】
【０１２１】
【表３１】
【０１２２】成膜直後にイオンミリングを行った場合、
フリー層を３ｎｍ以上エッチングすれば縦バイアス磁界
が３０Ｏｅ以下となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以下
となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発
生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼン
ノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ
以上エッチングすればよいことが分かる。
【０１２３】成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイ
オンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を
５％以下とするには、フリー層を４ｎｍ以上エッチング
する必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の
熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノ
イズ発生率を５％以下とするには、フリー層を４ｎｍ以
上エッチングする必要があることが分かる。
【０１２４】キャップ層としてアモルファス組成のＴｉ
１０Ｗ９０の単層膜を用いれば、実施例１のごとくＴａ
の単層膜を用いた従来技術に比して、バルクハウゼンノ
イズ発生率を５％以下とするために必要となるミリング
深さがより小さくなる。
【０１２５】また、フリー層のイオンミリングを熱処理
後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大
きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることがで
きず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするこ
とができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング
深さは比較的小さい。
【０１２６】実施例１１ キャップ層としてＴａ（２．５ｎｍ）／ＰｔＭｎ（２．
５ｎｍ）の２層膜を用いた場合である（Ｔａ層が上
側）。表３２〜表３４は、フリー層であるＮｉＦｅ層の
ミリング深さ（フリー層表面からの）と、テストピース
中央部分でのバイアス磁界の大きさとの関係を示してお
り、表３２は成膜直後にイオンミリングを行った場合、
表３３は２５０℃−５時間の熱処理を行った後にイオン
ミリングを行った場合、表３４は３００℃−５時間の熱
処理後にイオンミリングを行った場合について示してい
る。なお、オージェ強度比は、前述の実施例１及び２の
場合とほぼ類似の傾向を示すため、これらの表には記載
されていない。
【０１２７】
【表３２】
【０１２８】
【表３３】
【０１２９】
【表３４】
【０１３０】成膜直後にイオンミリングを行った場合、
フリー層を３ｎｍ弱以上エッチングすれば縦バイアス磁
界が３０Ｏｅ以下となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以
下となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ
発生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼ
ンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎ
ｍ弱以上エッチングすればよいことが分かる。
【０１３１】成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイ
オンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を
５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以上エッチング
する必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の
熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノ
イズ発生率を５％以下とするには、フリー層を４ｎｍ以
上エッチングする必要があることが分かる。
【０１３２】キャップ層としてＴａ／ＰｔＭｎの２層膜
を用いれば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従
来技術に比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以
下とするために必要となるミリング深さがより小さくな
る。
【０１３３】また、フリー層のイオンミリングを熱処理
後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大
きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることがで
きず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするこ
とができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング
深さは比較的小さい。
【０１３４】実施例１２ キャップ層としてＴａ（２．５ｎｍ）／Ｃｕ（２．５ｎ
ｍ）の２層膜を用いた場合である（Ｔａ層が上側）。表
３５〜表３７は、フリー層であるＮｉＦｅ層のミリング
深さ（フリー層表面からの）と、テストピース中央部分
でのバイアス磁界の大きさとの関係を示しており、表３
５は成膜直後にイオンミリングを行った場合、表３６は
２５０℃−５時間の熱処理を行った後にイオンミリング
を行った場合、表３７は３００℃−５時間の熱処理後に
イオンミリングを行った場合について示している。な
お、オージェ強度比は、前述の実施例１及び２の場合と
ほぼ類似の傾向を示すため、これらの表には記載されて
いない。
【０１３５】
【表３５】
【０１３６】
【表３６】
【０１３７】
【表３７】
【０１３８】成膜直後にイオンミリングを行った場合、
フリー層を２ｎｍ以上エッチングすれば縦バイアス磁界
が３０Ｏｅ以下となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以下
となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発
生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼン
ノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を２ｎｍ
以上エッチングすればよいことが分かる。
【０１３９】成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイ
オンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を
５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以上エッチング
する必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の
熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノ
イズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以
上エッチングする必要があることが分かる。
【０１４０】キャップ層としてＴａ／Ｃｕの２層膜を用
いれば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来技
術に比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下と
するために必要となるミリング深さがより小さくなる。
【０１４１】また、フリー層のイオンミリングを熱処理
後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大
きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることがで
きず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするこ
とができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング
深さは比較的小さい。
【０１４２】実施例１３ キャップ層としてＴａ（２．５ｎｍ）／Ａｌ（２．５ｎ
ｍ）の２層膜を用いた場合である（Ｔａ層が上側）。表
３８〜表４０は、フリー層であるＮｉＦｅ層のミリング
深さ（フリー層表面からの）と、テストピース中央部分
でのバイアス磁界の大きさとの関係を示しており、表３
８は成膜直後にイオンミリングを行った場合、表３９は
２５０℃−５時間の熱処理を行った後にイオンミリング
を行った場合、表４０は３００℃−５時間の熱処理後に
イオンミリングを行った場合について示している。な
お、オージェ強度比は、前述の実施例１及び２の場合と
ほぼ類似の傾向を示すため、これらの表には記載されて
いない。
【０１４３】
【表３８】
【０１４４】
【表３９】
【０１４５】
【表４０】
【０１４６】成膜直後にイオンミリングを行った場合、
フリー層を３ｎｍ以上エッチングすれば縦バイアス磁界
が３０Ｏｅ以下となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以下
となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発
生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼン
ノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ
以上エッチングすればよいことが分かる。
【０１４７】成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイ
オンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を
５％以下とするには、フリー層を４ｎｍ以上エッチング
する必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の
熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノ
イズ発生率を５％以下とするには、フリー層を４ｎｍ以
上エッチングする必要があることが分かる。
【０１４８】キャップ層としてＴａ／Ａｌの２層膜を用
いれば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来技
術に比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下と
するために必要となるミリング深さがより小さくなる。
【０１４９】また、フリー層のイオンミリングを熱処理
後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大
きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることがで
きず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするこ
とができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング
深さは比較的小さい。
【０１５０】実施例１４ キャップ層としてＴａ（２．５ｎｍ）／Ｒｕ（２．５ｎ
ｍ）の２層膜を用いた場合である（Ｔａ層が上側）。表
４１〜表４３は、フリー層であるＮｉＦｅ層のミリング
深さ（フリー層表面からの）と、テストピース中央部分
でのバイアス磁界の大きさとの関係を示しており、表４
１は成膜直後にイオンミリングを行った場合、表４２は
２５０℃−５時間の熱処理を行った後にイオンミリング
を行った場合、表４３は３００℃−５時間の熱処理後に
イオンミリングを行った場合について示している。な
お、オージェ強度比は、前述の実施例１及び２の場合と
ほぼ類似の傾向を示すため、これらの表には記載されて
いない。
【０１５１】
【表４１】
【０１５２】
【表４２】
【０１５３】
【表４３】
【０１５４】成膜直後にイオンミリングを行った場合、
フリー層を２ｎｍ以上エッチングすれば縦バイアス磁界
が３０Ｏｅ以下となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以下
となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発
生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼン
ノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を２ｎｍ
以上エッチングすればよいことが分かる。
【０１５５】成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイ
オンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を
５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以上エッチング
する必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の
熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノ
イズ発生率を５％以下とするには、フリー層を４ｎｍ以
上エッチングする必要があることが分かる。
【０１５６】キャップ層としてＴａ／Ｒｕの２層膜を用
いれば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来技
術に比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下と
するために必要となるミリング深さがより小さくなる。
【０１５７】また、フリー層のイオンミリングを熱処理
後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大
きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることがで
きず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするこ
とができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング
深さは比較的小さい。
【０１５８】実施例１５ キャップ層としてＴｉＷ（２．５ｎｍ）／Ｃｕ（２．５
ｎｍ）の２層膜を用いた場合である（ＴｉＷ層が上
側）。表４４〜表４６は、フリー層であるＮｉＦｅ層の
ミリング深さ（フリー層表面からの）と、テストピース
中央部分でのバイアス磁界の大きさとの関係を示してお
り、表４４は成膜直後にイオンミリングを行った場合、
表４５は２５０℃−５時間の熱処理を行った後にイオン
ミリングを行った場合、表４６は３００℃−５時間の熱
処理後にイオンミリングを行った場合について示してい
る。なお、オージェ強度比は、前述の実施例１及び２の
場合とほぼ類似の傾向を示すため、これらの表には記載
されていない。
【０１５９】
【表４４】
【０１６０】
【表４５】
【０１６１】
【表４６】
【０１６２】成膜直後にイオンミリングを行った場合、
フリー層を２ｎｍ以上エッチングすれば縦バイアス磁界
が３０Ｏｅ以下となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以下
となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発
生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼン
ノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を２ｎｍ
以上エッチングすればよいことが分かる。
【０１６３】成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイ
オンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を
５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以上エッチング
する必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の
熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノ
イズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以
上エッチングする必要があることが分かる。
【０１６４】キャップ層としてＴｉＷ／Ｃｕの２層膜を
用いれば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来
技術に比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下
とするために必要となるミリング深さがより小さくな
る。
【０１６５】また、フリー層のイオンミリングを熱処理
後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大
きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることがで
きず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするこ
とができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング
深さは比較的小さい。
【０１６６】実施例１６ キャップ層としてＴｉＷ（２．５ｎｍ）／Ｒｈ（２．５
ｎｍ）の２層膜を用いた場合である（ＴｉＷ層が上
側）。表４７〜表４９は、フリー層であるＮｉＦｅ層の
ミリング深さ（フリー層表面からの）と、テストピース
中央部分でのバイアス磁界の大きさとの関係を示してお
り、表４７は成膜直後にイオンミリングを行った場合、
表４８は２５０℃−５時間の熱処理を行った後にイオン
ミリングを行った場合、表４９は３００℃−５時間の熱
処理後にイオンミリングを行った場合について示してい
る。なお、オージェ強度比は、前述の実施例１及び２の
場合とほぼ類似の傾向を示すため、これらの表には記載
されていない。
【０１６７】
【表４７】
【０１６８】
【表４８】
【０１６９】
【表４９】
【０１７０】成膜直後にイオンミリングを行った場合、
フリー層を３ｎｍ弱以上エッチングすれば縦バイアス磁
界が３０Ｏｅ以下となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以
下となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ
発生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼ
ンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎ
ｍ弱以上エッチングすればよいことが分かる。
【０１７１】成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイ
オンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を
５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以上エッチング
すればよく、さらに、成膜して３００℃−５時間の熱処
理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ
発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以上エ
ッチングすればよいことが分かる。
【０１７２】キャップ層としてＴｉＷ／Ｒｈの２層膜を
用いれば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来
技術に比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下
とするために必要となるミリング深さがより小さくな
る。
【０１７３】また、フリー層のイオンミリングを熱処理
後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大
きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることがで
きず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするこ
とができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング
深さは比較的小さい。
【０１７４】実施例１７ キャップ層としてＴｉＷ（２．５ｎｍ）／Ｒｕ（２．５
ｎｍ）の２層膜を用いた場合である（ＴｉＷ層が上
側）。表５０〜表５２は、フリー層であるＮｉＦｅ層の
ミリング深さ（フリー層表面からの）と、テストピース
中央部分でのバイアス磁界の大きさとの関係を示してお
り、表５０は成膜直後にイオンミリングを行った場合、
表５１は２５０℃−５時間の熱処理を行った後にイオン
ミリングを行った場合、表５２は３００℃−５時間の熱
処理後にイオンミリングを行った場合について示してい
る。なお、オージェ強度比は、前述の実施例１及び２の
場合とほぼ類似の傾向を示すため、これらの表には記載
されていない。
【０１７５】
【表５０】
【０１７６】
【表５１】
【０１７７】
【表５２】
【０１７８】成膜直後にイオンミリングを行った場合、
フリー層を２ｎｍ以上エッチングすれば縦バイアス磁界
が３０Ｏｅ以下となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以下
となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発
生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼン
ノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を２ｎｍ
以上エッチングすればよいことが分かる。
【０１７９】成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイ
オンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を
５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以上エッチング
する必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の
熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノ
イズ発生率を５％以下とするには、フリー層を４ｎｍ以
上エッチングする必要があることが分かる。
【０１８０】キャップ層としてＴｉＷ／Ｒｕの２層膜を
用いれば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来
技術に比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下
とするために必要となるミリング深さがより小さくな
る。
【０１８１】また、フリー層のイオンミリングを熱処理
後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大
きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることがで
きず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするこ
とができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング
深さは比較的小さい。
【０１８２】なお、以上述べた実施形態及び実施例は、
スピンバルブＭＲセンサに関するものであるが、本発明
のＭＲセンサは、類似の構成を有するが、非磁性体層に
膜厚の薄い絶縁体層を用いトンネル効果を利用したスピ
ントンネルＭＲセンサをも含むものである。
【０１８３】以上述べた実施形態は全て本発明を例示的
に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明
は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することがで
きる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均
等範囲によってのみ規定されるものである。
【０１８４】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、フリー層の磁区を制御する縦バイアスを発生するた
めの交換結合用の第２の反強磁性体層を形成する際に、
フリー層の両端部を所定深さまで除去するようにしてお
り、しかも、その除去する工程をＭＲ積層体の第１の反
強磁性体層の磁化方向制御用の熱処理前に行っている。
フリー層の両端部を所定深さまで除去することにより、
保護層を除去する際に生じたその保護層の成分元素がフ
リー層内に拡散した部分を確実に除去でき、フリー層と
縦バイアス磁界用の第２の反強磁性体層との間に良好な
交換結合を与えることができる。
【０１８５】また、除去するステップを、第１の反強磁
性体層の磁化方向制御用の熱処理前に行うことにより、
熱処理による拡散の進行を抑制できるから保護層の成分
元素がフリー層内に拡散する度合を最小限に抑えること
ができ、フリー層をさほど深くまで除去しないで良いこ
ととなる。これは、フリー層の膜厚が今後ますます薄く
なることとあいまって、製造工程を著しく容易にする。
従って、フリー層と縦バイアス磁界用の反強磁性体層と
の間に良好な交換結合を容易にかつ確実に与えることが
できる。
【０１８６】本発明によれば、さらに、保護層が、Ｃ
ｕ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｔ、ＲｕＲｈＭｎ、ＰｔＭ
ｎ、ＰｔＭｎＲｈ及びＴｉＷから選ばれた１つの単層膜
で形成されているか、又はＴａ／ＰｔＭｎ、Ｔａ／Ｃ
ｕ、Ｔａ／Ａｌ、Ｔａ／Ｒｕ、ＴｉＷ／Ｃｕ、ＴｉＷ／
Ｒｈ及びＴｉＷ／Ｒｕから選ばれた１つの２層膜で形成
されていることにより、従来のごとくＴａの単層膜で構
成していた場合に比して、イオンミリングによって保護
層の成分元素がフリー層内に拡散する度合を著しく小さ
くできるので、フリー層をさほど深くまでミリング除去
しないで良いこととにつながり、ミリング後のフリー層
の厚みが大きく取れることを意味している。従って、フ
リー層の膜厚が今後ますます薄くなっても、製造工程が
非常に容易となる。その結果、フリー層と縦バイアス磁
界用の第２の反強磁性体層との間に良好な交換結合を容
易にかつ確実に与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態として、薄膜磁気ヘッドの
スピンバルブＭＲセンサ部分の層構成を概略的に示す断
面図である。
【図２】図１の実施形態におけるスピンバルブＭＲセン
サの製造工程を説明するフローチャートである。
【図３】図１の実施形態における各製造工程における層
構成を示す断面図である。
【図４】交換結合バイアス磁界の大きさの測定方法を説
明する図である。
【符号の説明】
１０ 下部シールド層 １１ 下部絶縁層 １２ スピンバルブＭＲ積層体 １３ 第３の強磁性体層 １４ 交換結合用の第２の反強磁性体層 １５ リード導体層 １６ 保護層（キャップ層） １７ フォトレジストパターン １２０ 第１の反強磁性体層 １２１ 第１の強磁性体層（ピンド層） １２２ 非磁性金属層 １２３ 第２の強磁性体層（フリー層） １２３ａ トラック幅方向の両端部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年１１月２日（１９９９．１１．
２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５１】成膜直後にイオンミリングを行った場合、
フリー層を４ｎｍ以上エッチングして初めて縦バイアス
磁界が３０Ｏｅ以上となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ
以上となることは、前述したようにバルクハウゼンノイ
ズ発生率が５％以下となることであるから、バルクハウ
ゼンノイズ発生率を５％以下とし、オージェ強度比を１
０％以下とするには、フリー層を４ｎｍ以上エッチング
する必要があることが分かる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１０８】キャップ層としてＰｔＭｎの単層膜を用い
れば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来技術
に比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とす
るために必要となるミリング深さがより小さくなる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７０
【補正方法】変更
【補正内容】
【０１７０】成膜直後にイオンミリングを行った場合、
フリー層のエッチングが３ｎｍ未満でも縦バイアス磁界
が３０Ｏｅ以下となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以下
となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発
生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼン
ノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ
弱以上エッチングすればよいことが分かる。
フロントページの続き (72)発明者 荒木 悟 東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティー ディーケイ株式会社内 Ｆターム(参考） 5D034 BA04 BA17 CA08 DA07

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の反強磁性体層、該第１の反強磁性
    体層との交換結合によりバイアス磁界が印加される第１
    の強磁性体層、及び該第１の強磁性体層上に非磁性体層
    を介して積層され、印可される信号磁界に応答して磁化
    方向が変化する第２の強磁性体層を有する磁気抵抗効果
    積層体を形成するステップと、該形成した磁気抵抗効果
    積層体上に保護層を積層するステップと、該保護層の少
    なくとも一部を除去すると共に前記第２の強磁性体層の
    両端部を所定深さまで除去するステップと、該第２の強
    磁性体層の少なくとも該両端部上に当該第２の強磁性体
    層の磁区を制御するための交換結合用の第２の反強磁性
    体層を形成するステップとを備えており、前記除去する
    ステップを、前記第１の反強磁性体層の磁化方向制御用
    の熱処理前に行うことを特徴とする磁気抵抗効果センサ
    の製造方法。
  2. 【請求項２】 前記除去するステップが、前記第２の強
    磁性体層中に拡散した前記保護層材料の元素により交換
    結合が阻害されない深さまで当該第２の強磁性体層を除
    去するものであることを特徴とする請求項１に記載の製
    造方法。
  3. 【請求項３】 前記保護層を、単層膜で形成することを
    特徴とする請求項１又は２に記載の製造方法。
  4. 【請求項４】 前記保護層を、Ｃｕ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｒ
    ｕ、Ｐｔ、ＲｕＲｈＭｎ、ＰｔＭｎ、ＰｔＭｎＲｈ及び
    ＴｉＷから選ばれた１つの単層膜で形成することを特徴
    とする請求項３に記載の製造方法。
  5. 【請求項５】 前記保護層を、多層膜で形成することを
    特徴とする請求項１又は２に記載の製造方法。
  6. 【請求項６】 前記保護層を、Ｔａ／ＰｔＭｎ、Ｔａ／
    Ｃｕ、Ｔａ／Ａｌ、Ｔａ／Ｒｕ、ＴｉＷ／Ｃｕ、ＴｉＷ
    ／Ｒｈ及びＴｉＷ／Ｒｕから選ばれた１つの２層膜で形
    成することを特徴とする請求項５に記載の製造方法。
  7. 【請求項７】 前記磁気抵抗効果積層体が、スピンバル
    ブ磁気抵抗効果積層体であることを特徴とする請求項１
    から６のいずれか１項に記載の製造方法。
  8. 【請求項８】 前記磁気抵抗効果積層体が、スピントン
    ネル磁気抵抗効果積層体であることを特徴とする請求項
    １から６のいずれか１項に記載の製造方法。
  9. 【請求項９】 第１の反強磁性体層、該第１の反強磁性
    体層との交換結合によりバイアス磁界が印加される第１
    の強磁性体層、及び該第１の強磁性体層上に非磁性体層
    を介して積層されており、印可される信号磁界に応答し
    て磁化方向が変化する第２の強磁性体層を有する磁気抵
    抗効果積層体と、該磁気抵抗効果積層体の前記第２の強
    磁性体層の両端部上に積層されており、当該第２の強磁
    性体層の磁区を制御するための交換結合用の第２の反強
    磁性体層と、前記磁気抵抗効果積層体上に積層された保
    護層とを備えており、前記保護層が、Ｃｕ、Ａｌ、Ｒ
    ｈ、Ｒｕ、Ｐｔ、ＲｕＲｈＭｎ、ＰｔＭｎ、ＰｔＭｎＲ
    ｈ及びＴｉＷから選ばれた１つの単層膜で形成されてい
    ることを特徴とする磁気抵抗効果センサ。
  10. 【請求項１０】 第１の反強磁性体層、該第１の反強磁
    性体層との交換結合によりバイアス磁界が印加される第
    １の強磁性体層、及び該第１の強磁性体層上に非磁性体
    層を介して積層されており、印可される信号磁界に応答
    して磁化方向が変化する第２の強磁性体層を有する磁気
    抵抗効果積層体と、該磁気抵抗効果積層体の前記第２の
    強磁性体層の両端部上に積層されており、当該第２の強
    磁性体層の磁区を制御するための交換結合用の第２の反
    強磁性体層と、前記磁気抵抗効果積層体上に積層された
    保護層とを備えており、前記保護層が、Ｔａ／ＰｔＭ
    ｎ、Ｔａ／Ｃｕ、Ｔａ／Ａｌ、Ｔａ／Ｒｕ、ＴｉＷ／Ｃ
    ｕ、ＴｉＷ／Ｒｈ及びＴｉＷ／Ｒｕから選ばれた１つの
    ２層膜で形成されていることを特徴とする磁気抵抗効果
    センサ。
  11. 【請求項１１】 前記磁気抵抗効果積層体が、スピンバ
    ルブ磁気抵抗効果積層体であることを特徴とする請求項
    ９又は１０に記載のセンサ。
  12. 【請求項１２】 前記磁気抵抗効果積層体が、スピント
    ンネル磁気抵抗効果積層体であることを特徴とする請求
    項９又は１０に記載のセンサ。
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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6754056B2 (en) * 2002-01-18 2004-06-22 International Business Machines Corporation Read head having a tunnel junction sensor with a free layer biased by exchange coupling with insulating antiferromagnetic (AFM) layers
US6961225B2 (en) 2002-02-20 2005-11-01 International Business Machines Corporation Magnetoresistance sensor having an antiferromagnetic pinning layer with both surfaces pinning ferromagnetic bias layers
US6992870B2 (en) 2001-10-25 2006-01-31 Tdk Corporation Magneto-resistive device, and magnetic head and head suspension assembly using same
US7038890B2 (en) * 2003-07-29 2006-05-02 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Current perpendicular to the planes (CPP) sensor with a highly conductive cap structure
JP2007005555A (ja) * 2005-06-23 2007-01-11 Toshiba Corp 磁気抵抗効果素子及び磁気ランダムアクセスメモリ
US7241514B2 (en) 2003-07-07 2007-07-10 Tdk Corporation Magneto-resistive device, and magnetic head, head suspension assembly and magnetic disk apparatus using magneto-resistive device
JP2007333721A (ja) * 2006-05-18 2007-12-27 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 磁気センサ及びその製造方法
JP2008020308A (ja) * 2006-07-12 2008-01-31 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 磁気センサ及びその製造方法
US7652852B2 (en) 2004-08-20 2010-01-26 Canon Anelva Corporation Magnetoresistance effect device and a preform therefor
US7933100B2 (en) 2006-08-30 2011-04-26 Tdk Corporation Tunneling magnetic sensor including free magnetic layer and magnesium protective layer disposed thereon
US8130476B2 (en) 2007-05-11 2012-03-06 Tdk Corporation Tunneling magnetic sensing element and method for manufacturing the same
US8169215B2 (en) 2006-04-13 2012-05-01 Asahi Kasei Emd Corporation Magnetic sensor and method of manufacturing thereof
JP2015146224A (ja) * 2014-01-31 2015-08-13 エイチジーエスティーネザーランドビーブイ トラック幅が狭く且つ読み取りギャップが小さい磁気センサ
US11120933B1 (en) 2019-03-29 2021-09-14 Seagate Technology Llc Stack cap with a non-magnetic layer including ferromagnetic elements

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3817399B2 (ja) * 1999-12-24 2006-09-06 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ 磁気抵抗センサー
JP4177954B2 (ja) * 2000-06-30 2008-11-05 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ 磁気トンネル接合積層型ヘッド及びその製法
JP4605554B2 (ja) * 2000-07-25 2011-01-05 独立行政法人物質・材料研究機構 ドライエッチング用マスク材
JP2003067904A (ja) * 2001-08-28 2003-03-07 Hitachi Ltd 磁気抵抗効果型磁気ヘッドおよびその製造方法
US6581272B1 (en) * 2002-01-04 2003-06-24 Headway Technologies, Inc. Method for forming a bottom spin valve magnetoresistive sensor element
JP4130875B2 (ja) * 2002-06-03 2008-08-06 富士通株式会社 スピンバルブ再生ヘッドの製造方法
JP2005011409A (ja) * 2003-06-18 2005-01-13 Hitachi Global Storage Technologies Inc 複合型薄膜磁気ヘッド
US7085110B2 (en) * 2003-07-07 2006-08-01 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands, B.V. Thermally stable oxidized bias layer structure for magnetoresistive magnetic head for a hard disk drive
US7268977B2 (en) * 2004-02-12 2007-09-11 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Capping layers with high compressive stress for spin valve sensors
JP4466487B2 (ja) 2005-06-27 2010-05-26 Ｔｄｋ株式会社 磁気センサおよび電流センサ
JP2007324215A (ja) * 2006-05-30 2007-12-13 Fujitsu Ltd トンネル磁気抵抗素子の製造方法及び不揮発性記憶装置の製造方法
US20080261082A1 (en) * 2006-12-28 2008-10-23 Kazumasa Nishimura Tunneling magnetoresistive element including multilayer free magnetic layer having inserted nonmagnetic metal sublayer
US8037593B2 (en) * 2007-12-28 2011-10-18 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands, B.V. Method for manufacturing an ultra narrow gap magnetoresistive sensor
US8336194B2 (en) * 2009-11-03 2012-12-25 Western Digital (Fremont), Llc Method of fabricating a tunneling magnetoresistive (TMR) reader
US8760819B1 (en) 2010-12-23 2014-06-24 Western Digital (Fremont), Llc Magnetic recording sensor with sputtered antiferromagnetic coupling trilayer between plated ferromagnetic shields
US8797692B1 (en) 2012-09-07 2014-08-05 Western Digital (Fremont), Llc Magnetic recording sensor with AFM exchange coupled shield stabilization
US9064534B1 (en) 2012-11-30 2015-06-23 Western Digital (Fremont), Llc Process for providing a magnetic recording transducer with enhanced pinning layer stability
US8780505B1 (en) 2013-03-12 2014-07-15 Western Digital (Fremont), Llc Method and system for providing a read transducer having an improved composite magnetic shield
US9013836B1 (en) 2013-04-02 2015-04-21 Western Digital (Fremont), Llc Method and system for providing an antiferromagnetically coupled return pole
US9431047B1 (en) 2013-05-01 2016-08-30 Western Digital (Fremont), Llc Method for providing an improved AFM reader shield
US9361913B1 (en) 2013-06-03 2016-06-07 Western Digital (Fremont), Llc Recording read heads with a multi-layer AFM layer methods and apparatuses
US9287494B1 (en) 2013-06-28 2016-03-15 Western Digital (Fremont), Llc Magnetic tunnel junction (MTJ) with a magnesium oxide tunnel barrier
US9147408B1 (en) 2013-12-19 2015-09-29 Western Digital (Fremont), Llc Heated AFM layer deposition and cooling process for TMR magnetic recording sensor with high pinning field
US10074387B1 (en) 2014-12-21 2018-09-11 Western Digital (Fremont), Llc Method and system for providing a read transducer having symmetric antiferromagnetically coupled shields
WO2017213261A1 (ja) * 2016-06-10 2017-12-14 Tdk株式会社 交換バイアス利用型磁化反転素子、交換バイアス利用型磁気抵抗効果素子、交換バイアス利用型磁気メモリ、不揮発性ロジック回路および磁気ニューロン素子

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5206590A (en) 1990-12-11 1993-04-27 International Business Machines Corporation Magnetoresistive sensor based on the spin valve effect
US5422571A (en) 1993-02-08 1995-06-06 International Business Machines Corporation Magnetoresistive spin valve sensor having a nonmagnetic back layer
JPH07210834A (ja) 1994-01-18 1995-08-11 Hitachi Ltd 磁気抵抗効果型磁気ヘッドとその製法および磁気ディスク装置
JPH07244821A (ja) 1994-03-03 1995-09-19 Sumitomo Metal Ind Ltd 磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法
JP2785678B2 (ja) * 1994-03-24 1998-08-13 日本電気株式会社 スピンバルブ膜およびこれを用いた再生ヘッド
US5528440A (en) 1994-07-26 1996-06-18 International Business Machines Corporation Spin valve magnetoresistive element with longitudinal exchange biasing of end regions abutting the free layer, and magnetic recording system using the element
JP2778626B2 (ja) * 1995-06-02 1998-07-23 日本電気株式会社 磁気抵抗効果膜及びその製造方法並びに磁気抵抗効果素子
JPH10154311A (ja) * 1996-11-21 1998-06-09 Nec Corp 磁気抵抗効果素子およびシールド型磁気抵抗効果センサ
US6074767A (en) * 1998-03-12 2000-06-13 International Business Machines Corporation Spin valve magnetoresistive head with two sets of ferromagnetic/antiferromagnetic films having high blocking temperatures and fabrication method

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6992870B2 (en) 2001-10-25 2006-01-31 Tdk Corporation Magneto-resistive device, and magnetic head and head suspension assembly using same
US6754056B2 (en) * 2002-01-18 2004-06-22 International Business Machines Corporation Read head having a tunnel junction sensor with a free layer biased by exchange coupling with insulating antiferromagnetic (AFM) layers
US6961225B2 (en) 2002-02-20 2005-11-01 International Business Machines Corporation Magnetoresistance sensor having an antiferromagnetic pinning layer with both surfaces pinning ferromagnetic bias layers
US7241514B2 (en) 2003-07-07 2007-07-10 Tdk Corporation Magneto-resistive device, and magnetic head, head suspension assembly and magnetic disk apparatus using magneto-resistive device
US7038890B2 (en) * 2003-07-29 2006-05-02 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Current perpendicular to the planes (CPP) sensor with a highly conductive cap structure
US7652852B2 (en) 2004-08-20 2010-01-26 Canon Anelva Corporation Magnetoresistance effect device and a preform therefor
US7727409B2 (en) 2004-08-20 2010-06-01 Canon Anelva Corporation Magnetoresistance effect device and method of production thereof
JP2007005555A (ja) * 2005-06-23 2007-01-11 Toshiba Corp 磁気抵抗効果素子及び磁気ランダムアクセスメモリ
JP4533807B2 (ja) * 2005-06-23 2010-09-01 株式会社東芝 磁気抵抗効果素子及び磁気ランダムアクセスメモリ
US8169215B2 (en) 2006-04-13 2012-05-01 Asahi Kasei Emd Corporation Magnetic sensor and method of manufacturing thereof
JP2007333721A (ja) * 2006-05-18 2007-12-27 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 磁気センサ及びその製造方法
JP2008020308A (ja) * 2006-07-12 2008-01-31 Asahi Kasei Electronics Co Ltd 磁気センサ及びその製造方法
US7933100B2 (en) 2006-08-30 2011-04-26 Tdk Corporation Tunneling magnetic sensor including free magnetic layer and magnesium protective layer disposed thereon
US8130476B2 (en) 2007-05-11 2012-03-06 Tdk Corporation Tunneling magnetic sensing element and method for manufacturing the same
JP2015146224A (ja) * 2014-01-31 2015-08-13 エイチジーエスティーネザーランドビーブイ トラック幅が狭く且つ読み取りギャップが小さい磁気センサ
US11120933B1 (en) 2019-03-29 2021-09-14 Seagate Technology Llc Stack cap with a non-magnetic layer including ferromagnetic elements

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JP3959881B2 (ja) 2007-08-15
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