JP3955549B2 - 薄膜磁気ヘッドの電極膜 - Google Patents
薄膜磁気ヘッドの電極膜 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3955549B2 JP3955549B2 JP2003133312A JP2003133312A JP3955549B2 JP 3955549 B2 JP3955549 B2 JP 3955549B2 JP 2003133312 A JP2003133312 A JP 2003133312A JP 2003133312 A JP2003133312 A JP 2003133312A JP 3955549 B2 JP3955549 B2 JP 3955549B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- electrode
- nifecr
- resistance value
- heat treatment
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000010408 film Substances 0.000 title claims description 324
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 title claims description 23
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims description 17
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 13
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 43
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 19
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 19
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 6
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018979 CoPt Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003848 UV Light-Curing Methods 0.000 description 1
- 230000005290 antiferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
- 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
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B2005/3996—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects large or giant magnetoresistive effects [GMR], e.g. as generated in spin-valve [SV] devices
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/31—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive using thin films
- G11B5/3163—Fabrication methods or processes specially adapted for a particular head structure, e.g. using base layers for electroplating, using functional layers for masking, using energy or particle beams for shaping the structure or modifying the properties of the basic layers
-
- 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
- G11B5/40—Protective measures on heads, e.g. against excessive temperature
-
- 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
- Y10T428/11—Magnetic recording head
- Y10T428/1171—Magnetic recording head with defined laminate structural detail
-
- 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
- Y10T428/11—Magnetic recording head
- Y10T428/1193—Magnetic recording head with interlaminar component [e.g., adhesion layer, etc.]
-
- 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
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12771—Transition metal-base component
- Y10T428/12806—Refractory [Group IVB, VB, or VIB] metal-base component
- Y10T428/12812—Diverse refractory group metal-base components: alternative to or next to each other
-
- 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
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12771—Transition metal-base component
- Y10T428/12806—Refractory [Group IVB, VB, or VIB] metal-base component
- Y10T428/12826—Group VIB metal-base component
- Y10T428/12847—Cr-base component
- Y10T428/12854—Next to Co-, Fe-, or Ni-base component
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
Description
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、薄膜磁気ヘッドの電極膜に関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
薄膜磁気ヘッドは、磁気抵抗効果素子に電流を通すための電極膜を備え、この電極膜を介して磁気抵抗効果素子に電流が与えられているときに、磁気抵抗効果を利用して記録媒体からの漏れ磁界を検知することができる。このような薄膜磁気ヘッドでは、磁気抵抗効果素子以外の電気抵抗を極力抑えるため、比抵抗の小さい金属材料、例えばＡｕを用いて電極膜を形成することが望ましい。Ａｕを用いた従来の電極膜は、一般に、Ａｕの拡散を防止するＴａ下地膜と、主導電層となるＡｕ膜と、スメア発生を防止するＴａ保護膜を積層した構造をなしている。
【０００３】
ところが、上記Ｔａ／Ａｕ／Ｔａによる電極構造では、Ａｕ膜のＥＭ（electro migration）耐性が悪く、電極膜への通電時間（薄膜磁気ヘッドの使用時間）が長くなると、Ａｕ原子が電極膜を移動する電子との衝突により押し流されて電極膜に空洞が生じてしまうことが問題となっている。このように電極膜に空洞が生じてしまうと、比抵抗の小さいＡｕを用いているにもかかわらず、電極膜の抵抗が増大してしまう。
【０００４】
ＥＭ耐性を改善するために、Ｔａ膜とＡｕ膜との間にＣｒ膜を介在させてＴａ／Ｃｒ／Ａｕ／Ｃｒ／Ｔａによる電極構造としたものがある。しかしながら、Ａｕ膜とＣｒ膜が積層形成された電極構造では、レジストキュアやアニール等の熱処理を行なうことにより、熱処理後の抵抗値が増大してしまう欠点がある。
【０００５】
【特許文献】
特開２００２−２５０１３号公報
特開２００２−２０８７４４号公報
特開２００２−２９９７２５号公報
特開２００２−３１９７２２号公報
米国特許第６４３００１２ Ｂ１号
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、抵抗値を低減させ、且つ、熱処理による抵抗値の増大を抑制可能な薄膜磁気ヘッドの電極膜を得ることを目的とする。
【０００７】
【発明の概要】
本発明は、例えば巨大磁気抵抗効果素子を形成する際に用いられるシード膜を電極膜に応用したものであり、このシード膜をＡｕ膜の下に設ければ、Ａｕ膜の結晶粒径が大きくなって電極膜の抵抗値を低減できるであろうという推測に基づいてなされたものである。
【０００８】
すなわち、本発明は、Ｔａ下地膜と；主導電層であるＡｕ膜と；保護膜と；を順に積層した電極膜において、上記Ｔａ下地膜とＡｕ膜の間に、ＮｉＦｅＣｒ、ＮｉＣｒ、ＮｉＦｅのいずれか一種からなるＡｕ電極シード膜を備えたことを特徴としている。
【０００９】
Ａｕ電極シード膜は、４０Å以上１００Å以下の膜厚を有していることが好ましい。この範囲内であれば、Ａｕ膜の結晶粒径を大きくさせることができ、電極膜の抵抗値を効果的に低減することができる。Ａｕ電極シード膜が４０Å未満であると、Ａｕ膜の下にＡｕ電極シード膜が存在していてもＡｕ膜の結晶粒径が大きくならない。またＡｕ電極シード膜が１００Åを超えると、電極膜の膜厚をできる限り薄くしたいという要望に反する。
【００１０】
Ａｕ電極シード膜とＡｕ膜との間及び（又は）Ａｕ膜と前記保護膜との間には、Ｃｒ膜を設けることができる。このＣｒ膜は、Ａｕ膜との密着性が良好で、Ａｕ膜のＥＭ耐性を改善させることができる。
【００１１】
電極膜においてＡｕ膜とＣｒ膜が積層されている場合には、熱処理を行なうと、熱処理後の抵抗値が熱処理前よりも増大してしまう。ところが、４０Å以上１００Å以下の膜厚で形成されたＡｕ電極シード膜がＡｕ膜の下に存在していると、熱処理を行なっても電極膜の抵抗値には変化が見られなかった。これは、Ａｕ電極シード膜によりＡｕ膜の結晶粒径が大きくなった結果、Ａｕの結晶粒界の個数が減少し、Ａｕ粒界に対してＣｒの浸入や拡散が抑制されたためだと推測される。
【００１２】
以上のことから、Ｔａ下地膜とＡｕ膜の間に、４０Å以上１００Å以下の膜厚を有するＡｕ電極シード膜を備えれば、電極膜の抵抗値を低減できるだけでなく、熱処理による抵抗値の増大を抑制する効果も得られる。例えばＡｕ電極シード膜をＮｉＦｅＣｒにより形成したとき、完成状態における電極膜の抵抗値は、Ａｕ電極シード膜を備えていない場合の抵抗値の約２／３程度に抑えることができる。
【００１３】
Ａｕ電極シード膜の下にＴａ下地膜が形成されていない場合は、Ａｕ電極シード膜がＡｕ膜の下に存在していても、Ａｕ膜の結晶粒径は変化せず、電極膜の抵抗値も低減されない。また、熱処理後の抵抗値は熱処理前よりも増大してしまう。ただし、Ｔａ下地膜の替わりに、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｗ−Ｔｉのいずれか一種から形成された下地膜がＡｕ電極シード膜の下に形成されている場合には、Ｔａ下地膜を備えた場合と同様の効果が得られる。
【００１４】
上記電極膜において、保護膜はＴａ膜により形成されていることが実際的である。この保護膜はキャップ膜として機能する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による電極膜を備えた薄膜磁気ヘッドＨの構造を、記録媒体との対向面側から見て示す部分断面図である。図１において、Ｘ方向はトラック幅方向、Ｙ方向は記録媒体からの漏れ磁界方向、Ｚ方向は記録媒体の移動方向である。
【００１６】
薄膜磁気ヘッドＨは、図示Ｘ−Ｚ平面にて断面略台形形状をなす磁気抵抗効果素子１０と、この磁気抵抗効果素子１０の図示Ｘ方向（トラック幅方向）の両側部に積層形成されたバイアス下地層２１及びハードバイアス層２２を有し、このハードバイアス層２２の上に、電極膜３０を備えている。図示実施形態の磁気抵抗効果素子１０は、下から順に下地層１１、シード層１２、反強磁性層１３、固定磁性層１４、非磁性材料層１５及びフリー磁性層１６を備えたＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子であり、電極膜３０を介して電流が与えられたときにＧＭＲ効果を利用して記録媒体からの漏れ磁界を検知する。図示されていないが、磁気抵抗効果素子１０の上下には絶縁層を介して上部シールド層、下部シールド層がそれぞれ形成されている。なお、磁気抵抗効果素子１０としては、異方性磁気抵抗効果を利用したＡＭＲ（anisotropic magnetoresistive）素子を用いてもよい。
【００１７】
電極膜３０は、Ａｕを主電極材料とするＡｕ電極膜である。この電極膜３０は、図２に示されるように、下から順にＴａ下地膜３１、Ａｕ電極シード膜３２（３３）、Ａｕ膜３４、Ｃｒ膜３５及びＴａ保護膜３６を積層して形成されている。Ｔａ下地膜３１はハードバイアス層２２の拡散を防止する。Ｃｒ膜３５は、Ａｕ膜３４と良好に密着してＡｕ原子の移動を妨げるＥＭ（electro migration）抑制膜である。このＣｒ膜３５がＡｕ膜３４上に存在することにより、電極膜３０のＥＭ耐性は改善され、長時間通電による電極膜３０の抵抗変化は少ない。Ｔａ保護膜３６は、Ａｕ膜３４のキャップ層であり、記録媒体との対向面となる図示Ｘ−Ｚ平面を研磨加工する際にＡｕ膜３４のスメア発生（ダレ発生）を防止する。
【００１８】
上記電極膜３０において、Ａｕ電極シード膜３２は、ＮｉＦｅＣｒ膜３３によって形成されている。Ｔａ下地膜３１上に形成されたＮｉＦｅＣｒ膜３３は、該ＮｉＦｅＣｒ膜３３上に形成されるＡｕ膜３４の結晶粒径を大きくさせる機能（これを「シード効果」ということにする）を有している（図３参照）。ＮｉＦｅＣｒ膜３３のシード効果によりＡｕ膜３４の結晶粒径が大きくなると、電極膜３０全体の抵抗値が低減するだけでなく、熱処理前後で電極膜３０の抵抗値に変化がみられないことが判明した（図６参照）。Ａｕ膜３４上にＣｒ膜３５が存在しているにも拘わらず、熱処理後の電極膜３０の抵抗値が変化しない理由としては、Ａｕ膜３４の結晶粒径が大きくなってＡｕの結晶粒界の個数が減少し、Ａｕ粒界に対してＣｒの浸入や拡散が抑制されたためだと推測される。
【００１９】
ＮｉＦｅＣｒ膜３３は、４０Å以上１００Å以下で形成されていることが好ましい。ＮｉＦｅＣｒ膜３３が４０Å未満であると、Ａｕ膜３４の結晶粒径が変化せず、また電極膜３０の抵抗値も減少せず、さらに熱処理後に電極膜３０の抵抗値が増大してしまうからである。ＮｉＦｅＣｒ膜３３が１００Åを超えると、薄膜磁気ヘッドＨの電極膜をできる限り薄く形成して上部ギャップ層を成膜する面の段差を減らし、これにより上部ギャップ層のステップカバレージを良好にしてショートを防ぎたいという薄膜化の意向に反する。
【００２０】
図２に示される電極膜３０は、磁気抵抗効果素子１０の図示Ｘ方向の両側部にバイアス下地層２１及びハードバイアス層２２を積層形成した後で、ハードバイアス層２２上に形成される。すなわち電極膜３０は、磁気抵抗効果素子１０の上面をレジスト層で覆った状態で、ハードバイアス層２２の上にＴａ下地膜３１、ＮｉＦｅＣｒ膜３３、Ａｕ膜３４、Ｃｒ膜３５及びＴａ保護膜３６を真空中で連続成膜し、その後に、不要な電極材料とレジスト層をリフトオフにより除去して形成される。本実施形態では、Ｔａ下地膜３１、Ｃｒ膜３５及びＴａ保護膜３６の膜厚をそれぞれ５０Åとし、Ａｕ膜３４の膜厚を９３０Åとしてある。またＮｉＦｅＣｒ膜３３は、４０Å以上１００Å以下の膜厚で形成してある。電極膜３０の成膜後には、ＵＶキュアやアニール処理等の熱処理が施される。
【００２１】
図３は、Ａｕ膜３４の表面粗さＲａ（Å）とＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚（Å）の関係を示すグラフである。本実施形態では、電極膜３０中のＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚を０Å〜１００Åの間で変化させ、熱処理前のＡｕ膜３４の表面粗さＲａ（Å）を走査型原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により測定した。
【００２２】
図３を見ると、表面粗さＲａは、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が２０Å以下では変化せず、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が２０〜４０Åの間で大幅に増大し、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が４０Åを超えるとほぼ一定になっている。すなわち、ＮｉＦｅＣｒ膜３３は、その膜厚が４０Å以上であるとき、シード効果を発揮してＡｕ膜３４の結晶粒径を増大させ、Ａｕ膜３４の結晶粗大化により表面粗さＲａを増大させていることが分かる。例えばＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が８０Åであるとき、表面粗さＲａは約８．２Åであり、ＮｉＦｅＣｒ膜３３が存在しないときよりも約２８％程度大きくなっている。
【００２３】
図４及び図５は、電極膜３０の抵抗値とＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚（Å）の関係を示すグラフである。図中の四角印は、図２に示す電極膜３０の抵抗値を示している。図中にはさらに、比較データとして、図２に示す電極膜３０中のＴａ下地膜３１を０Åとした場合の抵抗値をダイヤ印で示してある。なお、電極膜３０の下に位置するハードバイアス層２２はＣｏＰｔにより１９０Åで形成され、バイアス下地層２１はＣｒにより５０Åで形成されているものとする。
【００２４】
図４及び図５において、電極膜３０の抵抗値は、電極膜３０中のＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚を０Å〜１００Åの間で変化させ、同一測定条件の下で熱処理前と熱処理後に測定してある。
【００２５】
また図４及び図５では、ＮｉＦｅＣｒ膜３３が０Åであるときの電極膜３０の抵抗値を１として、規格化した抵抗値Ｒｓ（Ｒｓ’）で示してある。すなわち、抵抗値Ｒｓ（Ｒｓ’）が１を超えていれば、ＮｉＦｅＣｒ膜３３が存在しないときよりも抵抗値Ｒｓ（Ｒｓ’）が増大したことを意味する。また抵抗値Ｒｓ（Ｒｓ’）が１未満であれば、ＮｉＦｅＣｒ膜３３が存在しないときよりも抵抗値Ｒｓ（Ｒｓ’）が減少したことを意味する。
【００２６】
図４は、熱処理前の測定結果を示している。図４を見ると、電極膜３０の抵抗値Ｒｓは、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が２０Å〜４０Åの間で減少していき、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が４０Åを超えるとほぼ一定に安定している。ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が４０Åを超えているとき電極膜３０の抵抗値Ｒｓは、ＮｉＦｅＣｒ膜３３が存在しないときよりも約８％減少している。この結果から明らかなように、ＮｉＦｅＣｒ膜３３がＡｕ膜３４の下に存在すると、ＮｉＦｅＣｒ膜３３が存在しない場合よりも電極膜３０の抵抗値Ｒｓが低減されていることがわかる。また、電極膜３０の抵抗値Ｒｓを最大限低減させるためには、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が４０Å以上必要であることがわかる。
【００２７】
ここで、電極膜３０のＴａ下地膜３１を０Åとした比較データを見ると、電極膜３０の抵抗値Ｒｓは、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚に拘わらずほぼ一定であり、変化していない。すなわち、Ｔａ下地膜３１がＮｉＦｅＣｒ膜３３の下に形成されていなければ、ＮｉＦｅＣｒ膜３３がＡｕ膜３４の下に存在していても、電極膜３０の抵抗値Ｒｓは減少しないことがわかる。よって、電極膜３０の抵抗値Ｒｓを減少させるためには、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の下にＴａ下地膜３１が不可欠である。
【００２８】
図５は、図４の測定結果を得た電極膜３０に、熱処理（フォトレジストキュア（約２３０℃）及びアニール処理（約２１０℃））を施した後の測定結果を示している。
【００２９】
図５を見ると、熱処理後の抵抗値Ｒｓ’は、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が大きくなるにつれて減少していき、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が４０Åを超えるとほぼ一定となっている。具体的には、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が４０Åを超えているとき、抵抗値Ｒｓ’は約０．６５で一定となり、電極膜３０の抵抗値はＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が０Åのときの抵抗値よりも約３５％減少する。このようにＮｉＦｅＣｒ膜３３がＡｕ膜３４の下に存在すると、ＮｉＦｅＣｒ膜３３が存在しない場合よりも抵抗値Ｒｓ’が低減されていることがわかる。また、熱処理後の抵抗値Ｒｓ’を最大限低減させるためには、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が４０Å以上必要であることがわかる。
【００３０】
一方、電極膜３０のＴａ下地膜３１を０Åとした比較データを見ると、熱処理後の抵抗値Ｒｓ’は、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が２０Åに達するまで減少していき、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が２０Åを超えると、ほぼ一定となっている。ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が２０Åであるとき抵抗値Ｒｓ’は、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が０Åのときよりも約１３％減少している。この結果から明らかなように、Ｔａ下地膜３１がＮｉＦｅＣｒ膜３３の下に形成されていなければ、Ｔａ下地膜３１を有する電極膜３０に比して、抵抗値Ｒｓ’の減少度が小さくなっていることがわかる。よって、熱処理後の抵抗値Ｒｓ’を効果的に減少させるためにも、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の下にＴａ下地膜３１が必要である。
【００３１】
図６は、熱処理前に測定した抵抗値Ｒｓ（図４）と熱処理後に測定した抵抗値Ｒｓ’（図５）に基づき、熱処理前後の抵抗値変化率（Ｒｓ’／Ｒｓ）を示したグラフである。図６では、図４及び図５と同様、図２に示す電極膜３０の抵抗値変化率が四角印で示され、図２に示す電極膜３０中のＴａ下地膜３１を０Åとした場合の抵抗値変化率（比較データ）がダイヤ印で示されている。
【００３２】
図６を見ると、電極膜３０の抵抗値変化率は、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が４０Å未満であれば１．０よりも大きく、同膜厚が４０Å以上であれば１．０で一定となっている。別言すれば、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が４０Å未満だと熱処理後の抵抗値Ｒｓ’が増大し、同膜厚が４０Åを超えていれば熱処理後も熱処理前の抵抗値Ｒｓ（＝Ｒｓ’）が維持されている。この結果から明らかなように、４０Å以上の膜厚でＮｉＦｅＣｒ膜３３がＡｕ膜３４の下に存在すると、熱処理後に電極膜３０の抵抗値Ｒｓ（＝Ｒｓ’）が増大しないことがわかる。
【００３３】
一方、電極膜３０のＴａ下地膜３１を０Åとした場合、抵抗値変化率はＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚に拘わらず１．０を超えていて、熱処理後の抵抗値Ｒｓ’は熱処理前よりも増大していることがわかる。ＮｉＦｅＣｒ膜３３が２０Åを超えているとき、熱処理後の抵抗値Ｒｓ’は熱処理前の抵抗値Ｒｓよりも３０％増大する。この熱処理後の抵抗値Ｒｓ’の増大度（抵抗変化率の数値）は、上述のＴａ下地膜３１を有する電極膜３０よりも大きくなっている。したがって、熱処理による電極膜３０の抵抗値Ｒｓの増大を抑制するためには、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の下にＴａ下地膜３１が不可欠であるといえる。
【００３４】
以上の図４〜図６に明らかなように、Ｔａ下地膜３１及び４０Å以上の膜厚を有するＮｉＦｅＣｒ膜３３がＡｕ膜３４の下に形成された電極膜３０では、ＮｉＦｅＣｒ膜３３が存在していない従来構造よりも、電極膜３０の抵抗値を低減でき、且つ、抵抗値が熱処理後も増大しないことがわかる。
【００３５】
ここで、図３と図４〜図６を比較してみると、Ａｕ膜３４の表面粗さＲａ（Ａｕ膜３４の結晶粒径に相関する量）が大幅に大きくなったときのＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚と、電極膜３０の抵抗値が大幅に減少したときのＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚及び熱処理後の抵抗値増大が抑制され始めたときのＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚とはほぼ４０Åで一致している。このことから、Ａｕ膜３４の結晶粒径と電極膜３０の抵抗変化との間には何らかの相関関係が生じていると考えられる。すなわち、ＮｉＦｅＣｒ膜がＡｕ膜３４の結晶粒径を大きくさせる結果、Ａｕ膜３４の結晶粒界の数が減少し、Ａｕ粒界に対してＣｒの浸入や拡散が抑制されることとなって、電極膜３０の抵抗値が低減し、且つ、熱処理後も抵抗値が増大しなくなったと推測できる。
【００３６】
本実施形態では、Ａｕ膜３４のＥＭ耐性を改善するＥＭ抑制層としてＣｒ膜３５をＡｕ膜３４上のみに形成してあるが、Ａｕ膜３４とＮｉＦｅＣｒ膜３３の間にもＣｒ膜を形成することが可能である。Ａｕ膜３４とＮｉＦｅＣｒ膜３３の間にＣｒ膜を介在させてＡｕ膜３４の上下をＣｒ膜で挟んだ構造としても、ＮｉＦｅＣｒ膜３３は、本実施形態と同様のシード効果を発揮することが確認されている。
【００３７】
また本実施形態では、Ａｕ膜３４の結晶粒径を大きくさせるＡｕ電極シード膜３２としてＮｉＦｅＣｒ膜３３を用いているが、ＮｉＦｅＣｒに替えて、ＮｉＣｒ又はＮｉＦｅを用いることが可能である。ここで、ＮｉＦｅＣｒとＮｉＣｒ及びＮｉＦｅとを置換可能なのは、共に面心立方構造（ｆｃｃ構造）であり、その格子定数も近似しているからである。ＮｉＣｒ又はＮｉＦｅにより形成されたＡｕ電極シード膜によっても、本実施形態と同様にシード効果を発揮することが確認されている。
【００３８】
また本実施形態では、Ａｕ電極シード膜３２の直下にＴａ下地膜３１を備えているが、Ｔａ下地膜に替えて、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｗ−Ｔｉのいずれか一種により形成された下地膜を備えた態様としても、本実施形態と同様に、Ａｕ電極シード膜のシード効果を発揮させることができる。
【００３９】
以上、図示実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明の電極膜は図示実施形態に限定されるものではない。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、Ｔａ下地膜と、ＮｉＦｅＣｒ、ＮｉＣｒ又はＮｉＦｅからなるＡｕ電極シード膜との上にＡｕ膜が形成されているので、Ａｕ膜の結晶粒径が大きくなる結果、上記Ａｕ電極シード膜が存在しない場合よりも電極膜の抵抗値が低減され、さらに熱処理を行なっても電極膜の抵抗値が増大することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である電極膜を備えた薄膜磁気ヘッド（ＧＭＲヘッド）の構造を、記録媒体との対向面から見て示す縦断面図である。
【図２】図１の電極膜の断面構造を示す概念図である。
【図３】Ａｕ膜の結晶粗さＲａ（Å）とＮｉＦｅＣｒ膜の膜厚（Å）の関係を示すグラフである。
【図４】熱処理前に測定した電極膜の抵抗値ＲｓとＮｉＦｅＣｒ膜の膜厚（Å）との関係を示すグラフである。
【図５】熱処理後に測定した電極膜の抵抗値Ｒｓ’とＮｉＦｅＣｒ膜の膜厚（Å）との関係を示すグラフである。
【図６】熱処理前後の抵抗値変化率（Ｒｓ’／Ｒｓ）とＮｉＦｅＣｒ膜の膜厚（Å）とを示したグラフである。
【符号の説明】
１０ 磁気抵抗効果素子
２１ バイアス下地層
２２ ハードバイアス層
３０ 電極膜
３１ Ｔａ下地膜
３２ Ａｕ電極シード膜
３３ ＮｉＦｅＣｒ膜
３４ Ａｕ膜（主導電膜）
３５ Ｃｒ膜
３６ Ｔａ保護膜
Ｈ 薄膜磁気ヘッド
Ｘ トラック幅方向
Ｙ 記録媒体からの漏れ磁界方向
Ｚ 記録媒体の移動方向
【発明の技術分野】
本発明は、薄膜磁気ヘッドの電極膜に関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
薄膜磁気ヘッドは、磁気抵抗効果素子に電流を通すための電極膜を備え、この電極膜を介して磁気抵抗効果素子に電流が与えられているときに、磁気抵抗効果を利用して記録媒体からの漏れ磁界を検知することができる。このような薄膜磁気ヘッドでは、磁気抵抗効果素子以外の電気抵抗を極力抑えるため、比抵抗の小さい金属材料、例えばＡｕを用いて電極膜を形成することが望ましい。Ａｕを用いた従来の電極膜は、一般に、Ａｕの拡散を防止するＴａ下地膜と、主導電層となるＡｕ膜と、スメア発生を防止するＴａ保護膜を積層した構造をなしている。
【０００３】
ところが、上記Ｔａ／Ａｕ／Ｔａによる電極構造では、Ａｕ膜のＥＭ（electro migration）耐性が悪く、電極膜への通電時間（薄膜磁気ヘッドの使用時間）が長くなると、Ａｕ原子が電極膜を移動する電子との衝突により押し流されて電極膜に空洞が生じてしまうことが問題となっている。このように電極膜に空洞が生じてしまうと、比抵抗の小さいＡｕを用いているにもかかわらず、電極膜の抵抗が増大してしまう。
【０００４】
ＥＭ耐性を改善するために、Ｔａ膜とＡｕ膜との間にＣｒ膜を介在させてＴａ／Ｃｒ／Ａｕ／Ｃｒ／Ｔａによる電極構造としたものがある。しかしながら、Ａｕ膜とＣｒ膜が積層形成された電極構造では、レジストキュアやアニール等の熱処理を行なうことにより、熱処理後の抵抗値が増大してしまう欠点がある。
【０００５】
【特許文献】
特開２００２−２５０１３号公報
特開２００２−２０８７４４号公報
特開２００２−２９９７２５号公報
特開２００２−３１９７２２号公報
米国特許第６４３００１２ Ｂ１号
【０００６】
【発明の目的】
本発明は、抵抗値を低減させ、且つ、熱処理による抵抗値の増大を抑制可能な薄膜磁気ヘッドの電極膜を得ることを目的とする。
【０００７】
【発明の概要】
本発明は、例えば巨大磁気抵抗効果素子を形成する際に用いられるシード膜を電極膜に応用したものであり、このシード膜をＡｕ膜の下に設ければ、Ａｕ膜の結晶粒径が大きくなって電極膜の抵抗値を低減できるであろうという推測に基づいてなされたものである。
【０００８】
すなわち、本発明は、Ｔａ下地膜と；主導電層であるＡｕ膜と；保護膜と；を順に積層した電極膜において、上記Ｔａ下地膜とＡｕ膜の間に、ＮｉＦｅＣｒ、ＮｉＣｒ、ＮｉＦｅのいずれか一種からなるＡｕ電極シード膜を備えたことを特徴としている。
【０００９】
Ａｕ電極シード膜は、４０Å以上１００Å以下の膜厚を有していることが好ましい。この範囲内であれば、Ａｕ膜の結晶粒径を大きくさせることができ、電極膜の抵抗値を効果的に低減することができる。Ａｕ電極シード膜が４０Å未満であると、Ａｕ膜の下にＡｕ電極シード膜が存在していてもＡｕ膜の結晶粒径が大きくならない。またＡｕ電極シード膜が１００Åを超えると、電極膜の膜厚をできる限り薄くしたいという要望に反する。
【００１０】
Ａｕ電極シード膜とＡｕ膜との間及び（又は）Ａｕ膜と前記保護膜との間には、Ｃｒ膜を設けることができる。このＣｒ膜は、Ａｕ膜との密着性が良好で、Ａｕ膜のＥＭ耐性を改善させることができる。
【００１１】
電極膜においてＡｕ膜とＣｒ膜が積層されている場合には、熱処理を行なうと、熱処理後の抵抗値が熱処理前よりも増大してしまう。ところが、４０Å以上１００Å以下の膜厚で形成されたＡｕ電極シード膜がＡｕ膜の下に存在していると、熱処理を行なっても電極膜の抵抗値には変化が見られなかった。これは、Ａｕ電極シード膜によりＡｕ膜の結晶粒径が大きくなった結果、Ａｕの結晶粒界の個数が減少し、Ａｕ粒界に対してＣｒの浸入や拡散が抑制されたためだと推測される。
【００１２】
以上のことから、Ｔａ下地膜とＡｕ膜の間に、４０Å以上１００Å以下の膜厚を有するＡｕ電極シード膜を備えれば、電極膜の抵抗値を低減できるだけでなく、熱処理による抵抗値の増大を抑制する効果も得られる。例えばＡｕ電極シード膜をＮｉＦｅＣｒにより形成したとき、完成状態における電極膜の抵抗値は、Ａｕ電極シード膜を備えていない場合の抵抗値の約２／３程度に抑えることができる。
【００１３】
Ａｕ電極シード膜の下にＴａ下地膜が形成されていない場合は、Ａｕ電極シード膜がＡｕ膜の下に存在していても、Ａｕ膜の結晶粒径は変化せず、電極膜の抵抗値も低減されない。また、熱処理後の抵抗値は熱処理前よりも増大してしまう。ただし、Ｔａ下地膜の替わりに、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｗ−Ｔｉのいずれか一種から形成された下地膜がＡｕ電極シード膜の下に形成されている場合には、Ｔａ下地膜を備えた場合と同様の効果が得られる。
【００１４】
上記電極膜において、保護膜はＴａ膜により形成されていることが実際的である。この保護膜はキャップ膜として機能する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による電極膜を備えた薄膜磁気ヘッドＨの構造を、記録媒体との対向面側から見て示す部分断面図である。図１において、Ｘ方向はトラック幅方向、Ｙ方向は記録媒体からの漏れ磁界方向、Ｚ方向は記録媒体の移動方向である。
【００１６】
薄膜磁気ヘッドＨは、図示Ｘ−Ｚ平面にて断面略台形形状をなす磁気抵抗効果素子１０と、この磁気抵抗効果素子１０の図示Ｘ方向（トラック幅方向）の両側部に積層形成されたバイアス下地層２１及びハードバイアス層２２を有し、このハードバイアス層２２の上に、電極膜３０を備えている。図示実施形態の磁気抵抗効果素子１０は、下から順に下地層１１、シード層１２、反強磁性層１３、固定磁性層１４、非磁性材料層１５及びフリー磁性層１６を備えたＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子であり、電極膜３０を介して電流が与えられたときにＧＭＲ効果を利用して記録媒体からの漏れ磁界を検知する。図示されていないが、磁気抵抗効果素子１０の上下には絶縁層を介して上部シールド層、下部シールド層がそれぞれ形成されている。なお、磁気抵抗効果素子１０としては、異方性磁気抵抗効果を利用したＡＭＲ（anisotropic magnetoresistive）素子を用いてもよい。
【００１７】
電極膜３０は、Ａｕを主電極材料とするＡｕ電極膜である。この電極膜３０は、図２に示されるように、下から順にＴａ下地膜３１、Ａｕ電極シード膜３２（３３）、Ａｕ膜３４、Ｃｒ膜３５及びＴａ保護膜３６を積層して形成されている。Ｔａ下地膜３１はハードバイアス層２２の拡散を防止する。Ｃｒ膜３５は、Ａｕ膜３４と良好に密着してＡｕ原子の移動を妨げるＥＭ（electro migration）抑制膜である。このＣｒ膜３５がＡｕ膜３４上に存在することにより、電極膜３０のＥＭ耐性は改善され、長時間通電による電極膜３０の抵抗変化は少ない。Ｔａ保護膜３６は、Ａｕ膜３４のキャップ層であり、記録媒体との対向面となる図示Ｘ−Ｚ平面を研磨加工する際にＡｕ膜３４のスメア発生（ダレ発生）を防止する。
【００１８】
上記電極膜３０において、Ａｕ電極シード膜３２は、ＮｉＦｅＣｒ膜３３によって形成されている。Ｔａ下地膜３１上に形成されたＮｉＦｅＣｒ膜３３は、該ＮｉＦｅＣｒ膜３３上に形成されるＡｕ膜３４の結晶粒径を大きくさせる機能（これを「シード効果」ということにする）を有している（図３参照）。ＮｉＦｅＣｒ膜３３のシード効果によりＡｕ膜３４の結晶粒径が大きくなると、電極膜３０全体の抵抗値が低減するだけでなく、熱処理前後で電極膜３０の抵抗値に変化がみられないことが判明した（図６参照）。Ａｕ膜３４上にＣｒ膜３５が存在しているにも拘わらず、熱処理後の電極膜３０の抵抗値が変化しない理由としては、Ａｕ膜３４の結晶粒径が大きくなってＡｕの結晶粒界の個数が減少し、Ａｕ粒界に対してＣｒの浸入や拡散が抑制されたためだと推測される。
【００１９】
ＮｉＦｅＣｒ膜３３は、４０Å以上１００Å以下で形成されていることが好ましい。ＮｉＦｅＣｒ膜３３が４０Å未満であると、Ａｕ膜３４の結晶粒径が変化せず、また電極膜３０の抵抗値も減少せず、さらに熱処理後に電極膜３０の抵抗値が増大してしまうからである。ＮｉＦｅＣｒ膜３３が１００Åを超えると、薄膜磁気ヘッドＨの電極膜をできる限り薄く形成して上部ギャップ層を成膜する面の段差を減らし、これにより上部ギャップ層のステップカバレージを良好にしてショートを防ぎたいという薄膜化の意向に反する。
【００２０】
図２に示される電極膜３０は、磁気抵抗効果素子１０の図示Ｘ方向の両側部にバイアス下地層２１及びハードバイアス層２２を積層形成した後で、ハードバイアス層２２上に形成される。すなわち電極膜３０は、磁気抵抗効果素子１０の上面をレジスト層で覆った状態で、ハードバイアス層２２の上にＴａ下地膜３１、ＮｉＦｅＣｒ膜３３、Ａｕ膜３４、Ｃｒ膜３５及びＴａ保護膜３６を真空中で連続成膜し、その後に、不要な電極材料とレジスト層をリフトオフにより除去して形成される。本実施形態では、Ｔａ下地膜３１、Ｃｒ膜３５及びＴａ保護膜３６の膜厚をそれぞれ５０Åとし、Ａｕ膜３４の膜厚を９３０Åとしてある。またＮｉＦｅＣｒ膜３３は、４０Å以上１００Å以下の膜厚で形成してある。電極膜３０の成膜後には、ＵＶキュアやアニール処理等の熱処理が施される。
【００２１】
図３は、Ａｕ膜３４の表面粗さＲａ（Å）とＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚（Å）の関係を示すグラフである。本実施形態では、電極膜３０中のＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚を０Å〜１００Åの間で変化させ、熱処理前のＡｕ膜３４の表面粗さＲａ（Å）を走査型原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により測定した。
【００２２】
図３を見ると、表面粗さＲａは、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が２０Å以下では変化せず、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が２０〜４０Åの間で大幅に増大し、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が４０Åを超えるとほぼ一定になっている。すなわち、ＮｉＦｅＣｒ膜３３は、その膜厚が４０Å以上であるとき、シード効果を発揮してＡｕ膜３４の結晶粒径を増大させ、Ａｕ膜３４の結晶粗大化により表面粗さＲａを増大させていることが分かる。例えばＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が８０Åであるとき、表面粗さＲａは約８．２Åであり、ＮｉＦｅＣｒ膜３３が存在しないときよりも約２８％程度大きくなっている。
【００２３】
図４及び図５は、電極膜３０の抵抗値とＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚（Å）の関係を示すグラフである。図中の四角印は、図２に示す電極膜３０の抵抗値を示している。図中にはさらに、比較データとして、図２に示す電極膜３０中のＴａ下地膜３１を０Åとした場合の抵抗値をダイヤ印で示してある。なお、電極膜３０の下に位置するハードバイアス層２２はＣｏＰｔにより１９０Åで形成され、バイアス下地層２１はＣｒにより５０Åで形成されているものとする。
【００２４】
図４及び図５において、電極膜３０の抵抗値は、電極膜３０中のＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚を０Å〜１００Åの間で変化させ、同一測定条件の下で熱処理前と熱処理後に測定してある。
【００２５】
また図４及び図５では、ＮｉＦｅＣｒ膜３３が０Åであるときの電極膜３０の抵抗値を１として、規格化した抵抗値Ｒｓ（Ｒｓ’）で示してある。すなわち、抵抗値Ｒｓ（Ｒｓ’）が１を超えていれば、ＮｉＦｅＣｒ膜３３が存在しないときよりも抵抗値Ｒｓ（Ｒｓ’）が増大したことを意味する。また抵抗値Ｒｓ（Ｒｓ’）が１未満であれば、ＮｉＦｅＣｒ膜３３が存在しないときよりも抵抗値Ｒｓ（Ｒｓ’）が減少したことを意味する。
【００２６】
図４は、熱処理前の測定結果を示している。図４を見ると、電極膜３０の抵抗値Ｒｓは、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が２０Å〜４０Åの間で減少していき、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が４０Åを超えるとほぼ一定に安定している。ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が４０Åを超えているとき電極膜３０の抵抗値Ｒｓは、ＮｉＦｅＣｒ膜３３が存在しないときよりも約８％減少している。この結果から明らかなように、ＮｉＦｅＣｒ膜３３がＡｕ膜３４の下に存在すると、ＮｉＦｅＣｒ膜３３が存在しない場合よりも電極膜３０の抵抗値Ｒｓが低減されていることがわかる。また、電極膜３０の抵抗値Ｒｓを最大限低減させるためには、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が４０Å以上必要であることがわかる。
【００２７】
ここで、電極膜３０のＴａ下地膜３１を０Åとした比較データを見ると、電極膜３０の抵抗値Ｒｓは、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚に拘わらずほぼ一定であり、変化していない。すなわち、Ｔａ下地膜３１がＮｉＦｅＣｒ膜３３の下に形成されていなければ、ＮｉＦｅＣｒ膜３３がＡｕ膜３４の下に存在していても、電極膜３０の抵抗値Ｒｓは減少しないことがわかる。よって、電極膜３０の抵抗値Ｒｓを減少させるためには、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の下にＴａ下地膜３１が不可欠である。
【００２８】
図５は、図４の測定結果を得た電極膜３０に、熱処理（フォトレジストキュア（約２３０℃）及びアニール処理（約２１０℃））を施した後の測定結果を示している。
【００２９】
図５を見ると、熱処理後の抵抗値Ｒｓ’は、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が大きくなるにつれて減少していき、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が４０Åを超えるとほぼ一定となっている。具体的には、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が４０Åを超えているとき、抵抗値Ｒｓ’は約０．６５で一定となり、電極膜３０の抵抗値はＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が０Åのときの抵抗値よりも約３５％減少する。このようにＮｉＦｅＣｒ膜３３がＡｕ膜３４の下に存在すると、ＮｉＦｅＣｒ膜３３が存在しない場合よりも抵抗値Ｒｓ’が低減されていることがわかる。また、熱処理後の抵抗値Ｒｓ’を最大限低減させるためには、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が４０Å以上必要であることがわかる。
【００３０】
一方、電極膜３０のＴａ下地膜３１を０Åとした比較データを見ると、熱処理後の抵抗値Ｒｓ’は、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が２０Åに達するまで減少していき、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が２０Åを超えると、ほぼ一定となっている。ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が２０Åであるとき抵抗値Ｒｓ’は、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が０Åのときよりも約１３％減少している。この結果から明らかなように、Ｔａ下地膜３１がＮｉＦｅＣｒ膜３３の下に形成されていなければ、Ｔａ下地膜３１を有する電極膜３０に比して、抵抗値Ｒｓ’の減少度が小さくなっていることがわかる。よって、熱処理後の抵抗値Ｒｓ’を効果的に減少させるためにも、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の下にＴａ下地膜３１が必要である。
【００３１】
図６は、熱処理前に測定した抵抗値Ｒｓ（図４）と熱処理後に測定した抵抗値Ｒｓ’（図５）に基づき、熱処理前後の抵抗値変化率（Ｒｓ’／Ｒｓ）を示したグラフである。図６では、図４及び図５と同様、図２に示す電極膜３０の抵抗値変化率が四角印で示され、図２に示す電極膜３０中のＴａ下地膜３１を０Åとした場合の抵抗値変化率（比較データ）がダイヤ印で示されている。
【００３２】
図６を見ると、電極膜３０の抵抗値変化率は、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が４０Å未満であれば１．０よりも大きく、同膜厚が４０Å以上であれば１．０で一定となっている。別言すれば、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚が４０Å未満だと熱処理後の抵抗値Ｒｓ’が増大し、同膜厚が４０Åを超えていれば熱処理後も熱処理前の抵抗値Ｒｓ（＝Ｒｓ’）が維持されている。この結果から明らかなように、４０Å以上の膜厚でＮｉＦｅＣｒ膜３３がＡｕ膜３４の下に存在すると、熱処理後に電極膜３０の抵抗値Ｒｓ（＝Ｒｓ’）が増大しないことがわかる。
【００３３】
一方、電極膜３０のＴａ下地膜３１を０Åとした場合、抵抗値変化率はＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚に拘わらず１．０を超えていて、熱処理後の抵抗値Ｒｓ’は熱処理前よりも増大していることがわかる。ＮｉＦｅＣｒ膜３３が２０Åを超えているとき、熱処理後の抵抗値Ｒｓ’は熱処理前の抵抗値Ｒｓよりも３０％増大する。この熱処理後の抵抗値Ｒｓ’の増大度（抵抗変化率の数値）は、上述のＴａ下地膜３１を有する電極膜３０よりも大きくなっている。したがって、熱処理による電極膜３０の抵抗値Ｒｓの増大を抑制するためには、ＮｉＦｅＣｒ膜３３の下にＴａ下地膜３１が不可欠であるといえる。
【００３４】
以上の図４〜図６に明らかなように、Ｔａ下地膜３１及び４０Å以上の膜厚を有するＮｉＦｅＣｒ膜３３がＡｕ膜３４の下に形成された電極膜３０では、ＮｉＦｅＣｒ膜３３が存在していない従来構造よりも、電極膜３０の抵抗値を低減でき、且つ、抵抗値が熱処理後も増大しないことがわかる。
【００３５】
ここで、図３と図４〜図６を比較してみると、Ａｕ膜３４の表面粗さＲａ（Ａｕ膜３４の結晶粒径に相関する量）が大幅に大きくなったときのＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚と、電極膜３０の抵抗値が大幅に減少したときのＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚及び熱処理後の抵抗値増大が抑制され始めたときのＮｉＦｅＣｒ膜３３の膜厚とはほぼ４０Åで一致している。このことから、Ａｕ膜３４の結晶粒径と電極膜３０の抵抗変化との間には何らかの相関関係が生じていると考えられる。すなわち、ＮｉＦｅＣｒ膜がＡｕ膜３４の結晶粒径を大きくさせる結果、Ａｕ膜３４の結晶粒界の数が減少し、Ａｕ粒界に対してＣｒの浸入や拡散が抑制されることとなって、電極膜３０の抵抗値が低減し、且つ、熱処理後も抵抗値が増大しなくなったと推測できる。
【００３６】
本実施形態では、Ａｕ膜３４のＥＭ耐性を改善するＥＭ抑制層としてＣｒ膜３５をＡｕ膜３４上のみに形成してあるが、Ａｕ膜３４とＮｉＦｅＣｒ膜３３の間にもＣｒ膜を形成することが可能である。Ａｕ膜３４とＮｉＦｅＣｒ膜３３の間にＣｒ膜を介在させてＡｕ膜３４の上下をＣｒ膜で挟んだ構造としても、ＮｉＦｅＣｒ膜３３は、本実施形態と同様のシード効果を発揮することが確認されている。
【００３７】
また本実施形態では、Ａｕ膜３４の結晶粒径を大きくさせるＡｕ電極シード膜３２としてＮｉＦｅＣｒ膜３３を用いているが、ＮｉＦｅＣｒに替えて、ＮｉＣｒ又はＮｉＦｅを用いることが可能である。ここで、ＮｉＦｅＣｒとＮｉＣｒ及びＮｉＦｅとを置換可能なのは、共に面心立方構造（ｆｃｃ構造）であり、その格子定数も近似しているからである。ＮｉＣｒ又はＮｉＦｅにより形成されたＡｕ電極シード膜によっても、本実施形態と同様にシード効果を発揮することが確認されている。
【００３８】
また本実施形態では、Ａｕ電極シード膜３２の直下にＴａ下地膜３１を備えているが、Ｔａ下地膜に替えて、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｗ、Ｗ−Ｔｉのいずれか一種により形成された下地膜を備えた態様としても、本実施形態と同様に、Ａｕ電極シード膜のシード効果を発揮させることができる。
【００３９】
以上、図示実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明の電極膜は図示実施形態に限定されるものではない。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、Ｔａ下地膜と、ＮｉＦｅＣｒ、ＮｉＣｒ又はＮｉＦｅからなるＡｕ電極シード膜との上にＡｕ膜が形成されているので、Ａｕ膜の結晶粒径が大きくなる結果、上記Ａｕ電極シード膜が存在しない場合よりも電極膜の抵抗値が低減され、さらに熱処理を行なっても電極膜の抵抗値が増大することがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である電極膜を備えた薄膜磁気ヘッド（ＧＭＲヘッド）の構造を、記録媒体との対向面から見て示す縦断面図である。
【図２】図１の電極膜の断面構造を示す概念図である。
【図３】Ａｕ膜の結晶粗さＲａ（Å）とＮｉＦｅＣｒ膜の膜厚（Å）の関係を示すグラフである。
【図４】熱処理前に測定した電極膜の抵抗値ＲｓとＮｉＦｅＣｒ膜の膜厚（Å）との関係を示すグラフである。
【図５】熱処理後に測定した電極膜の抵抗値Ｒｓ’とＮｉＦｅＣｒ膜の膜厚（Å）との関係を示すグラフである。
【図６】熱処理前後の抵抗値変化率（Ｒｓ’／Ｒｓ）とＮｉＦｅＣｒ膜の膜厚（Å）とを示したグラフである。
【符号の説明】
１０ 磁気抵抗効果素子
２１ バイアス下地層
２２ ハードバイアス層
３０ 電極膜
３１ Ｔａ下地膜
３２ Ａｕ電極シード膜
３３ ＮｉＦｅＣｒ膜
３４ Ａｕ膜（主導電膜）
３５ Ｃｒ膜
３６ Ｔａ保護膜
Ｈ 薄膜磁気ヘッド
Ｘ トラック幅方向
Ｙ 記録媒体からの漏れ磁界方向
Ｚ 記録媒体の移動方向
Claims (5)
- Ｔａ下地膜と；主導電層であるＡｕ膜と；保護膜と；を順に積層した電極膜において、前記Ｔａ下地膜と前記Ａｕ膜の間に、ＮｉＦｅＣｒ、ＮｉＣｒ、ＮｉＦｅのいずれか一種からなるＡｕ電極シード膜を備えたことを特徴とする薄膜磁気ヘッドの電極膜。
- 請求項１記載の薄膜磁気ヘッドの電極膜において、前記Ａｕ電極シード膜は、４０Å以上１００Å以下の膜厚を有している薄膜磁気ヘッドの電極膜。
- 請求項１又は２記載の薄膜磁気ヘッドの電極膜において、前記Ａｕ電極シード膜と前記Ａｕ膜との間に、Ｃｒ膜を設けた薄膜磁気ヘッドの電極膜。
- 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の薄膜磁気ヘッドの電極膜において、前記Ａｕ膜と前記保護膜との間に、Ｃｒ膜を設けた薄膜磁気ヘッドの電極膜。
- 請求項１ないし４のいずれか一項に記載の薄膜磁気ヘッドの電極膜において、前記保護膜がＴａ膜により形成されている薄膜磁気ヘッドの電極膜。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003133312A JP3955549B2 (ja) | 2003-05-12 | 2003-05-12 | 薄膜磁気ヘッドの電極膜 |
| US10/842,885 US7241515B2 (en) | 2003-05-12 | 2004-05-10 | Electrode layer for thin-film magnetic heads |
| GB0410441A GB2401716B (en) | 2003-05-12 | 2004-05-11 | Thin-film magnetic heads |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003133312A JP3955549B2 (ja) | 2003-05-12 | 2003-05-12 | 薄膜磁気ヘッドの電極膜 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004335058A JP2004335058A (ja) | 2004-11-25 |
| JP3955549B2 true JP3955549B2 (ja) | 2007-08-08 |
Family
ID=33308232
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003133312A Expired - Fee Related JP3955549B2 (ja) | 2003-05-12 | 2003-05-12 | 薄膜磁気ヘッドの電極膜 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7241515B2 (ja) |
| JP (1) | JP3955549B2 (ja) |
| GB (1) | GB2401716B (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100923034B1 (ko) * | 2005-04-08 | 2009-10-22 | 미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤 | 반도체 소자 및 그 제조 방법 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5326429A (en) | 1992-07-21 | 1994-07-05 | Seagate Technology, Inc. | Process for making studless thin film magnetic head |
| US5491600A (en) | 1994-05-04 | 1996-02-13 | International Business Machines Corporation | Multi-layer conductor leads in a magnetoresistive head |
| JP2925542B1 (ja) | 1998-03-12 | 1999-07-28 | ティーディーケイ株式会社 | 磁気抵抗効果膜および磁気抵抗効果型ヘッド |
| US6185078B1 (en) | 1998-08-21 | 2001-02-06 | International Business Machines Corporation | Spin valve read head with antiferromagnetic oxide film as longitudinal bias layer and portion of first read gap |
| 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 |
| US6632474B1 (en) * | 2000-10-13 | 2003-10-14 | Headway Technologies, Inc. | Robust hard bias/conductor lead structures for future GMR heads |
| JP3583079B2 (ja) * | 2001-03-26 | 2004-10-27 | 株式会社東芝 | 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド、磁気再生装置及び磁気記憶装置 |
| JP4275349B2 (ja) * | 2002-04-03 | 2009-06-10 | Ｔｄｋ株式会社 | 磁気検出素子及びその製造方法 |
-
2003
- 2003-05-12 JP JP2003133312A patent/JP3955549B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2004
- 2004-05-10 US US10/842,885 patent/US7241515B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-05-11 GB GB0410441A patent/GB2401716B/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US7241515B2 (en) | 2007-07-10 |
| US20040228042A1 (en) | 2004-11-18 |
| GB2401716A (en) | 2004-11-17 |
| JP2004335058A (ja) | 2004-11-25 |
| GB0410441D0 (en) | 2004-06-16 |
| GB2401716B (en) | 2006-05-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7800867B2 (en) | CPP GMR head with antiferromagnetic layer disposed at rear of ferrimagnetic pinned layer | |
| US7859799B2 (en) | Magnetoresistive head and a manufacturing method thereof | |
| JP4065787B2 (ja) | 磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置 | |
| JP3995555B2 (ja) | スピンバルブ型磁気抵抗効果再生ヘッドおよびその製造方法 | |
| US20020154458A1 (en) | Magnetic assist read track-width definition for a lead overlay top spin-valve GMR head | |
| JP2001308411A (ja) | スピンバルブ型磁気抵抗センサおよび薄膜磁気ヘッド | |
| JP2007005417A (ja) | 磁気検出素子及びその製造方法 | |
| WO2008050790A1 (fr) | Elément de détection magnétique à tunnel et procédé de fabrication associé | |
| JP2008103662A (ja) | トンネル型磁気検出素子及びその製造方法 | |
| JP2008288235A (ja) | 磁気検出素子及びその製造方法 | |
| CN1404631A (zh) | 磁致电阻效应元件的制造方法和磁致电阻效应型磁头的制造方法 | |
| US6757962B2 (en) | Method for manufacturing exchange bias type magnetic field sensing element | |
| JP2003298138A (ja) | 磁気検出素子及びその製造方法 | |
| JP2004054962A (ja) | 磁気検出素子及びその製造方法 | |
| JP2010055657A (ja) | Ｃｐｐ構造磁気抵抗効果型ヘッド | |
| JP3587792B2 (ja) | 磁気検出素子及びその製造方法 | |
| JP3955549B2 (ja) | 薄膜磁気ヘッドの電極膜 | |
| JP4226280B2 (ja) | 磁気検出素子及びその製造方法 | |
| JP2004039769A (ja) | 磁気検出素子及びその製造方法 | |
| JP5113163B2 (ja) | トンネル型磁気検出素子 | |
| JP2008078378A (ja) | トンネル型磁気検出素子及びその製造方法 | |
| JP3600538B2 (ja) | 磁気検出素子及びその製造方法 | |
| JP3993836B2 (ja) | 薄膜磁気ヘッドの電極膜 | |
| US20030129454A1 (en) | Spin valve magnetoresistive sensor | |
| JP2007188585A (ja) | 磁気ヘッド及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051214 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070412 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070417 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070502 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100511 Year of fee payment: 3 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100511 Year of fee payment: 3 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110511 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130511 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |