KR100448990B1 - 열적 특성이 우수한 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막 및 그제조방법 - Google Patents

열적 특성이 우수한 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막 및 그제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열적 특성이 향상된 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막 제조에 관한 것으로, 스핀밸브 자기저항 박막 구조 중 피고정층에 적절한 산화층을 삽입하여 반강자성층에서 발생하는 Mn 확산을 차단하여 다른 층으로 이동하는 것을 막아줌으로써 열적 특성이 향상되고, 열처리를 통하여 균일한 산화층을 형성함으로써 자기저항비가 증가된 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

Description

열적 특성이 우수한 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막 및 그 제조방법{DUAL SPIN VALVE THIN FILM WITH GOOD THERMAL STABILITY AND ITS FABRICATION METHOD}
본 발명은 열적 특성이 향상된 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막 제조에 관한 것으로, 스핀밸브 자기저항 박막 구조 중 피고정층에 적절한 산화층을 형성시켜 반강자성층에서 발생하는 Mn 확산을 차단하여 다른 층으로 이동하는 것을 막아줌으로써 열적 특성이 향상되고, 열처리를 통하여 균일한 산화층을 형성시킴으로써 자기저항비가 증가된 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막 제조에 관한 것이다.
도 1은 산화층을 포함한 교환 바이어스형 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막 구조의 개략도를 나타낸 것이다. 도 1에서 보는 바와 같이, 스핀밸브 자기저항 박막 구조는 기판 위에 강자성/반강자성/강자성/비자성/강자성/비자성/강자성/반강자성, 즉, 두 개의 고정된 강자성과 한 개의 강자성 자유층으로 형성되어 산란 효율을 증가시켜 자기저항비를 증가시킬 수 있는 구조를 가지고 있다. 일반적으로 자기저항은 두 자성층의 자화가 외부 자장에 따라서 반평행 상태로 되어 있느냐, 혹은 평행 상태로 되어 있느냐에 따라서 달라진다. 일반적으로 거대 자기저항효과는 스핀의존성 산란으로 두 자성층의 배열이 반평행일 때 큰 저항을 가지며, 평행일 때 낮은 저항을 가지게 된다. 교환 바이어스형 스핀밸브 자기저항 박막 구조의 장점은 자유층과 피구속층의 자화배열이 낮은 자기장에서도 큰 자기저항을 얻을 수 있다는 것이며, 반강자성 박막과 강자성 박막이 서로 접할 때 교환 이방성에 의하여 계면에서 교환바이어스가 발생하며, 이 값이 큰 것이 소자 제조에 유리하며 열적 특성이 우수하다고 할 수 있다. 그러므로 열적 특성이 향상된, 즉 높은 자기이방성세기 (Hex), 높은 블로킹 온도를 갖는 새로운 반강자성 박막을 개발하기 위하여 많은 연구가 이루어졌다. 그러나, 반간자성 물질로 제시되고 있는, 예컨대, FeMn 반강자성 물질은 낮은 블로킹 온도 및 부식성이 문제점으로 지적되고 있으며, 교환자기장이 큰 IrMn, PtMn, NiMn 등은 모두 온도가 올라가면 입계를 통하여 Mn이 확산되어 피고정층 및 비자성층인 스페이스층으로 이동하여 자기저항 및 교환바이어스가 낮아지는 것이 문제점으로 지적되고 있다. 한편, 산화물을 이용한 NiO, α-Fe2O3등도반강자성 물질로 제시되고 있지만, 헤드 제조시 고밀도의 정보를 재생하기 위해서는 헤드의 두께가 감소하여야 하나, 상기 산화물 반강자성 물질을 사용하여 강한 교환바이어스를 만들기 위해서는 오히려 두께가 두꺼워지기 때문에 고밀도 기록에 불리하다. 이와 같은 종래의 스핀밸브 자기저항 박막 구조는 자기저항이 5 ~ 6 % 이하이며, 열적 특성이 낮은 것이 단점으로 지적되고 있어 고밀도에 대응하는 것에 한계가 있다.
한편, 두 개의 강자성층과 고정층을 가진 단순 스핀밸브 자기저항 박막 구조는 자기저항이 낮아 20 Gbit/in2의 기록밀도를 달성하기에는 문제가 있어 실용적인 구조에서 자유층에 얇은 강자성층을 삽입하여 계면산란을 증가시켜 높은 자기저항을 얻고 있다. 하지만 이 또한 40 Gbit/in2이상의 고기록밀도를 달성하기에는 자기저항이 낮아 10% 이상의 자기저항이 요구되고 있다. 그 것의 한 대안으로 듀얼 스핀 구조가 제시되었다. 그러나, 듀얼 스핀 구조 또한 열적 특성이 문제로 제기되어지고 있다.
본 발명의 목적은, 상기 반강자성 물질의 낮은 블로킹 온도 및 낮은 자기저항의 문제점을 해결하기 위하여, 스핀밸브 자기저항 박막 구조의 적층 시, 반강자성층 사이에 위치하고 이에 접하는 자성층의 중간을 적정 조건으로 산화 시킨 후, 다시 자성층을 증착시키고, 자장이 인가된 진공 중에서 열처리시킴으로써 종래의 스핀밸브 자기저항 박막 구조에서는 달성될 수 없는 열적 특성이 우수하고 자기저항비가 높은 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막 구조 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 산화층을 포함한 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막 구조의 개략도이다. a는 두 개의 산화층이 삽입된 구조를 나타낸 것이고, b는 하부에 하나의 산화층이 삽입된 구조를 나타낸 것이다.
도 2는 FeMn 계 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막 구조의 열처리 온도에 따른 자기저항비의 변화를 나타낸 것이다.
도 3은 FeMn 계 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막 구조의 열처리 온도에 따른 교환자기이방성의 변화를 나타낸 것이다.
본 발명은 열적 특성이 향상된 듀얼 스핀 밸브 자기저항 박막 제조에 관한 것으로, 더욱 구체적으로, 스핀밸브 자기저항 박막 구조 내에 적절한 산화층을 형성시켜 반강자성층에서 발생하는 Mn 확산을 차단하여 다른 층으로 이동하는 것을 막아줌으로써 스핀밸브 자기저항 박막 시료의 열적 특성을 향상시키는 것과 동시에 열처리를 통하여 균일한 산화층을 형성시킴으로써 자기저항비를 증가시키는 스핀 밸브 박막 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명은 스핀밸브 자기저항 박막 구조의 적층 시, 반강자성층에 접하고 있는 강자성층 중간을 적정 조건으로 산화시켜 산화층을 형성시킨 후, 다시 자성층을 증착시킴으로써, 종래 스핀밸브 자기저항 박막 구조에서는 달성될 수 없었던 열적 특성이 우수하고 자기저항비가 높은 스핀밸브 자기저항 박막 구조 및 그 제조방법을 제공한다.
우선, 본 발명은 열적 특성이 우수하고 자기저항비가 높은 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막의 구조를 제공한다. 듀얼 스핀밸브란 스핀밸브의 상부 및 하부에 각각 반자성층이 위치하여 두 개의 반자성층을 갖는 구조를 말한다.
본 발명에 따른 첫 번째 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막은 두 개의 산화층을 상부와 하부에 도입시킨 것으로, 기판 위에 버퍼층/제 1 강자성층/반강자성층/제 2 강자성층/제 1 산화층/제 2 강자성층/비자성층/제 3 강자성층/비자성층/제 4 강자성층/제 2 산화층/제 4 강자성층/반강자성층/보호층이 차례로 적층된 구조이다. 본 발명에 따른, 또 다른 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막은 하나의 산화층을 하부에 도입시킨 것으로, 기판 위에 버퍼층/제 1 강자성층/반강자성층/제 2 강자성층/산화층 /제 2 강자성층/비자성층/제 3 강자성층/비자성층/제 4 강자성층/반강자성층/보호층이 차례로 적층된 구조이다. 본 발명은 상기 구조를 직류 마그네트론 스파터링 방식으로 증착시켰으며, 증착 도중 양 쪽의 두 반강자성층 사이에 위치하며 반강자성층과 인접한 두 제 2 강자성층 및 제 4 강자성층 중간에 또는 제 2 강자성층 중간에만 각각 산화층을 도입시키는 것을 특징으로 한다. 이 때, 도입된 산화층은 온도가 상승함에 따라 반강자성층에서 발생하는 Mn 확산을 차단시켜 다른 층으로 이동하는 것을 방지함으로써 스핀밸브 자기저항 박막의 열적 특성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막의 구조를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
상기 기판은 자연적으로 산화물이 있는 Si 기판, 인위적으로 산화물 또는 질화물을 처리한 Si 기판 또는 유리기판을 모두 사용할 수 있다. 상기 버퍼층은 Ta, Cu, Au, Al, Pd 또는 Pt 가 5 ~ 200 Å 두께로 증착되며, 이 후에 증착되는 자성층 및 반강자성층이 우수한 자기저항비를 보유하게 하기 위해서는 사용된 면심입방격자 구조를 갖는 버퍼층의 (111) 면이 우선 성장하는 구조를 갖는 것이 바람직하다. (111) 면이 우선 성장할 때, 교환자기이방성도 높게 얻어지며, 자기저항비도 증가하게 된다. 이와 같이, 버퍼층의 (111) 면의 우선 성장이 중요한 한 요소이므로,버퍼층이 (111) 텍스튜어(texture)의 증착을 유리하게 하는 구조를 갖는 것이 바람직하다. 두 개의 산화층(제 1 및 제 2 산화층)이 형성되는 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막에 있어서의 제 1 강자성층 및 제 3 강자성층 및 하나의 산화층이 형성되는 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막에 있어서의 제 1 강저성층, 제 3 강자성층 및 제 4 강자성층은 일반적으로 사용되는 강자성체가 모두 사용 가능하며, 특히, NiFe, CoFe 또는 NiFe/CoFe 가 바람직하다. 강자성층의 두께가 10 Å 이하이면 스핀의존성산란 효율이 감소되어 자기저항비가 감소하며, 200 Å 이상이면 분류(shunting) 효과가 증대되어 자기저항비가 감소하게 된다. 따라서, 강자성층의 두께는 10 ~ 200Å 이 바람직하다. 상기 반강자성층은 FeMn, IrMn, PtMn 또는 PdPtMn 등이 50 ~ 400Å 두께로 증착되어 형성된 것이 바람직하다. 반강자성층의 두께가 50 Å 이하이면 반강자성의 역할을 부여하지 못하여 교환자기 이방성을 생성하지 못하고, 400 Å 이상이면 전류의 분류 효과가 증가하여 자기저항비가 크게 감소하게 된다. 따라서, 반강자성층의 두께는 50 ~ 400 Å 이 바람직하다. 상기 비자성층은 Cu 가 15 ~ 60 Å 두께로 증착되어 형성된 것이 바람직하다. Cu 두께가 15 Å 이하이면 층간 결합장(interlayer coupling field)이 증가하여 실제 사용시 바이어스 전류(bias current)를 증가시켜야 하므로 응용에 불리하며, 60 Å 이상이면 전류의 분류 효과가 증가하여 자기저항비가 매우 감소하는 단점이 있다. 그러므로, 바람직한 Cu 두께는 15 ~ 60 Å 이다. 산화층이 삽입되는 제 2 강자성층 및 제 4 강자성층(두 개의 산화층이 도입되는 경우), 또는 제 2 강자성층(하나의 산화층이 도입되는 경우)은 CoFe 또는 NiFe 가 20 ~ 200 Å 두께로 증착되어 형성된 것이 바람직하다. 산화층은 상기 제 2 강자성층 및 제 4 강자성층 중간(각각, 제 1 산화층, 제 2 산화층), 또는 제 2 강자성층 중간에만 형성되며, 이러한 산화층의 형성에 의하여, 온도가 상승함에 따라 반강자성층에서 발생하는 Mn의 확산을 차단되어 다른 층으로의 이동이 방지됨으로써 스핀 밸브 자기저항 박막의 열적 특성이 향상된다. 이와같이 스핀밸브 자기저항 박막의 열적 특성을 향상시키기 위해서는 산화층의 두께가 매우 얇아야 하며, 구체적으로는 5 ~ 20 Å 이 바람직하다. 산화층의 두께가 20 Å 이상이면 산화층이 자성층을 단절시켜 자성층이 동일한 특성을 보이지 않는 경향이 있으며, 5 Å 이하이면 산화층이 절연층을 증착하지 못하여 단일 자성층의 특성을 나타내게 된다. 산화층의 물질은 절연층이기 보다는 자성산화층에 가까운 것으로 판단된다. 상기 보호층은 Ta, Cu, 산화물 또는 질화물 등이 10 ~ 200Å 두께로 증착되어 형성된 것이 바람직하다.
본 발명의 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막 구조의 구체예로서, Si 기판(자연적인 산화물이 있거나 혹은 인위적으로 산화물 처리한 기판) 위에 Ta/NiFe/FeMn/ CoFe/NOL(Nano Oxide Layer)/CoFe/Cu/CoFe/Cu/CoFe/NOL/CoFe/FeMn/Ta이 차례로 증착된 구조 또는 Si 기판(자연적인 산화물이 있거나 혹은 인위적으로 산화물 처리한 기판) 위에 Ta/NiFe/FeMn/CoFe/NOL/CoFe/Cu/CoFe/Cu/CoFe/FeMn/Ta이 차례로 증착된 구조를 갖는 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막을 들 수 있다.
산화층의 형성에 있어서, 산화층을 자유층 사이에 형성시킬 수 있는데, 자유층에 사용된 강자성층이, 예컨대 CoFe 또는 NiFe가 단독으로 사용되었다면 CoFe 또는 NiFe 중간에 산화층을 형성시키고, NiFe/CoFe 이중 자유층이 사용되었다면 이중자유층 중 두께가 두꺼운 쪽에 산화층을 형성시킬 수 있다. 그러나, 자유층은 센서 제조시 재생 특성을 좌우하므로 연자성 특성이 우수하여야 하므로, 산화층의 삽입이 연자성 특성의 저하를 가져오지 않도록 하여야하므로, 자유층에 산화층을 형성시키는 것은 보다 치밀한 실험을 요구한다. 따라서 반강자성층에 인접한 강자성층, 즉, 피구속층에 산화층을 도입하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명은 두 반강자성층에 인접한 두 강자성층에 각각 산화층을 형성시킴으로써, 두 개의 산화층을 갖는 열적 특성이 우수한 듀얼 스핀 밸브를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 버퍼층/제 1 강자성층/반강자성층/제 2 강자성층/제 1 산화층/제 2 강자성층/비자성층/제 3 강자성층/비자성층/제 4 강자성층/제 2 산화층/제 4 강자성층/반강자성층/보호층의 구조를 갖는 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막의 제조방법은 (1) 자연적으로 산화물이 있는 Si 기판. 인위적으로 산화물 또는 질화물 처리한 Si 기판 또는 유리기판을 준비하는 단계, (2) 상기 기판 위에 Ta, Cu, Au, Al, Pd 또는 Pt 등을 5 ~ 200 Å 두께로 증착시켜 (111) 텍스튜어 증착을 유리하게 하는 구조를 갖는 버퍼층을 형성시키는 단계, (3) 상기 버퍼층 위에 NiFe, CoFe 또는 NiFe/CoFe 등을 10 ~ 200Å 두께로 증착시켜 제 1 강자성층을 형성시키는 단계, (4) 상기 제 1 강자성층 위에 FeMn, IrMn, PtMn 또는 PdPtMn 등을 50 ~ 400 Å 두께로 증착시켜 반강자성층을 형성시키는 단계, (5) 상기 반강자성층 위에 CoFe 또는 NiFe 를 전체 두께 20 ~ 200Å 으로 증착시켜 제 2 강자성층를 형성함에 있어서, 이중 일부의 강자성층을 증착시키는 단계, (6) 상기 일부만 증착된 강자성층의표면을 산화시켜 산화층을 형성시킨 후, CoFe 또는 NiFe 로 나머지 강자성층을 증착시켜, 제 2 강자성층 중간에 산화층을 형성시키는 단계, (7) 상기 제 2 강자성층 위에 Cu 를 15 ~ 60Å 두께로 증착시켜 비자성층을 형성시키는 단계, (8) 상기 비자성층 위에 NiFe, CoFe 또는 NiFe/CoFe 등을 10 ~ 200Å 두께로 증착시켜 제 3 강자성층을 형성시키는 단계, (9) 상기 강자성층 위에 Cu를 사용하여 15 ~ 60Å 두께로 비자성층을 증착시키는 단계, (10) 상기 비자성층 위에 CoFe 또는 NiFe 를 전체 두께 20 ~ 200Å 로 증착시켜 제 4 강자성층을 형성함에 있어서, 이중 일부의 강자성층을 증착시키는 단계,(11) 상기 일부만 증착된 강자성층의 표면을 산화시켜 산화층을 형성시킨 후, CoFe 또는 NiFe 로 나머지 강자성층을 증착시켜, 제 4 강자성층 중간에 산화층을 형성시키는 단계, (12) 상기 제 4 강자성층 위에 FeMn, IrMn, PtMn 또는 PdPtMn 등을 50 ~ 400 Å 두께로 증착시켜 반강자성층을 형성시키는 단계, (13) 상기 반강자성층 위에 Ta, Cu, 산화물 또는 질화물 등을 10 ~ 200Å 두께로 증착시켜 보호층을 형성시키는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 아래쪽 반강자성층에 인접한 강자성층에 하나의 산화층을 형성시킴으로써 상기 열적 특성이 우수한 듀얼 스핀 밸브를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 버퍼층/제 1 강자성층/반강자성층/제 2 강자성층/산화층/제 2 강자성층/비자성층/제 3 강자성층/비자성층/제 4 강자성층/반강자성층/보호층의 구조를 갖는 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막의 제조방법은 (1) 자연적으로 산화물이 있는 Si 기판, 인위적으로 산화물 또는 질화물 처리한 Si 기판 또는 유리기판을 준비하는 단계, (2) 상기 기판 위에 Ta, Cu, Au, Al, Pd 또는 Pt 등을 5 ~ 200 Å 두께로 증착시켜 (111) 텍스튜어 증착을 유리하게 하는 구조를 갖는 버퍼층을 형성시키는 단계, (3) 상기 버퍼층 위에 NiFe, CoFe 또는 NiFe/CoFe 등을 10 ~ 200Å 두께로 증착시켜 제 1 강자성층을 형성시키는 단계, (4) 상기 제 1 강자성층 위에 FeMn, IrMn, PtMn 또는 PdPtMn 등을 50 ~ 400 Å 두께로 증착시켜 반강자성층을 형성시키는 단계, (5) 상기 반강자성층 위에 CoFe 또는 NiFe 를 전체 두께 20 ~ 200Å 로 증착시켜 제 2 강자성층를 형성함에 있어서, 이중 일부의 강자성층을 증착시키는 단계, (6) 상기 일부만 증착된 강자성층의 표면을 산화시켜 산화층을 형성시킨 후, CoFe 또는 NiFe 로 나머지 강자성층을 증착시켜, 제 2 강자성층 중간에 산화층을 형성시키는 단계, (7) 상기 제 2 강자성층 위에 Cu 를 15 ~ 60Å 두께로 증착시켜 비자성층을 형성시키는 단계, (8) 상기 비자성층 위에 NiFe, CoFe 또는 NiFe/CoFe 등을 10 ~ 200Å 두께로 증착시켜 제 3 강자성층을 형성시키는 단계, (9) 상기 강자성층 위에 Cu를 사용하여 15 ~ 60Å 두께로 비자성층을 증착시키는 단계, (10) 상기 비자성층 위에 NiFe, CoFe 또는 NiFe/CoFe 등을 10 ~ 200Å 두께로 증착시켜 제 4 강자성층을 형성시키는 단계, (11) 상기 제 4 강자성층 위에 FeMn, IrMn, PtMn 또는 PdPtMn 등을 50 ~ 400 Å 두께로 증착시켜 반강자성층을 형성시키는 단계, (12) 상기 반강자성층 위에 Ta, Cu, 산화물 또는 질화물 등을 10 ~ 200Å 두께로 증착시켜 보호층을 형성시키는 단계를 포함한다.
상기 스핀 밸브의 구조는 직류 마그네트론 스파터링 방식으로 증착시켰다.통상 사용되는 증착방법으로는 직류 마그네트론 방식외에도 RF 스파터링, 이온빔 스파터링 등이 있다. 본 발명에서는 그 중에서도 직류 스파터링 방식을 채택하였으며, 이는 단지 일반적으로 직류 마그네트론 방식이 다른 방식에 비해서 플라즈마 상태가 안정적이라고 평가되기 때문이고, RF 스파터링, 이온빔 스파터링 등의 방법으로 증착하여도 무방하다.
본 발명에 따른 스핀 밸브의 제조 방법은 증착 도중 상기 두 반강자성층 사이에 위치하고 반강자성층에 인접한 두 제 2 강자성층 및 제 4 강자성층 또는 제 2 강자성층에만 산화층을 도입시키는 것을 특징으로 하는 열적 특성이 우수한 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막의 제조 방법을 제공한다. 상기 제 2 강자성층 및 제 4 강자성층의 중간을 산소 분위기, 산소와 질소가 적절한 비율로 섞여 있는 산소/질소 분위기 또는 산소와 비활성기체가 적절한 비율로 섞여 있는 산소/비활성기체 분위기 하에서 산화시켜 산화층을 형성시킨다. 이 때, 산소와 질소의 분압비 9 : 1에서 1 : 9까지 가능하지만, 분압비로 9(산소):1(질소) ~ 5(산소):5(질소) 범위가 바람직하다. 이와 같이 산소와 질소가 혼합된 경우 질소에 의하여 산화층의 거칠기가 감소하여 균일한 산화층을 형성할 수 있는 장점이 있다. 그러나 질소의 분압이 증가하면 산화되는 시간이 매우 증가하므로 산소의 질소 분압중 질소의 분압이 오히려 매우 높은 경우는 바람직하지 않다. 산화층 형성에 있어서, 산소만 있는 자연산화 조건보다는 산소와 질소의 비율이 분압비로 9(산소) :1(질소) ~ 5(산소): 5(질소)인 산소/질소 혼합기체 또는 비활성기체(예컨대, 아르곤 등)와 산소의 비율이 분압비로 9(산소) : 1(비활성기체) ~ 5(산소) : 5(비활성기체) 인 산소/비활성기체 혼합기체 분위기 하에서 자연 산화하는 것이 스핀밸브의 자기저항비를 증가시킨다.이는 질소 또는 비활성기체에 의하여 보다 더 균질한 표면 산화가 일어나 스펙큘라 반사를 위한 산화층과 CoFe 층 사이의 계면의 거칠기를 감소시키면서 보다 더 매끄럽게 만들어 주어서 스펙큘라 반사도를 증가시키기 때문이다. 형성된 산화층은 온도가 상승함에 따라 반강자성층에서 발생하는 Mn의 확산을 차단시켜 다른 층으로 이동하는 것을 막아줌으로써 스핀밸브 자기저항 박막 시료의 열적 특성을 향상시키는 역할을 한다. 이 때, 산화층의 두께는 5 ~ 20 Å 범위가 바람직하다.
산화층 형성에 있어서 통상적으로 사용되는 산화법에는 자연산화법, DC 또는 RF 플라즈마 산화법 등이 있다. 본 발명에 있어서 형성되는 산화층의 두께가 매우 얇기 때문에, 플라즈마 산화법을 사용할 경우에는 산화층의 두께 조절이 매우 어렵게 된다. 그러나, 자연산화법은 시료를 산소 분위기, 산소와 질소가 혼합된 분위기 또는 산소와 비활성기체가 혼합된 분위기에만 노출시키므로 계면의 거칠기가 작은 산화층을 형성하기에는 매우 유리하다. 따라서, 본 발명의 구체예에서는 자연 산화방법을 적용하여 두께가 10 Å 이내인 산화층을 증착시켜 열적 특성이 우수하고 자기저항비가 증가된 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막 구조를 제작하였다.
또한, 본 발명에 따른 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막의 제조방법에 있어서, 메인 챔버에서 산화층을 형성시키는 경우에 메인 챔버 내의 타겟이 산화되어 이후 자성층의 형성시 타겟에 부착된 산화물을 제거해야 하는 공정상 복잡한 문제가 발생한다는 것을 발견하였다. 따라서, 본 발명에 따른 제조방법에서는 메인 쳄버에서 자성층을 증착시킨 후, 로드 락 챔버 또는 별도의 산화 챔버로 시료를 이동시켜 챔버 분위기를 산소, 산소/질소 또는 산소/비활성기체 분위기로 바꾸면서, 1mTorr ~100 Torr 분압을 유지하여 1분 ~ 20시간 동안 일부만 증착된 제 2 강자성층의 표면을 산화시켜 제 1 산화층을 제조하였다. 나노 산화물층의 증착에 있어서, 낮은 산소 분압에서는 장시간 동안 산화시켜야하며, 분압이 높아질수록 산화에 필요한 시간이 줄어든다. 1mTorr 이하의 낮은 분압 하에서는 20 시간 이상 장시간 동안 산화시켜야 하며, 100 Torr 이상의 분압 하에서는 산화에 필요한 시간이 1 분 이하로 감소하여 균일한 산화층을 형성하기 어렵게 된다. 이 때, 산소 분압을 5 ~ 200 mTorr 범위로 하면, 산화층의 증착 시간이 수 분 ~ 5시간 이내가 되어서 더욱 바람직하다. 산화층의 형성은 순수 산소 분위기 하에서도 가능하며, 질소와 산소가 적절한 비율로 혼합된 산소/질소 분위기 또는 산소와 비활성기체가 적절한 비율로 혼합된 산소/비활성기체 분위기 하에서 산화시키는 것도 질소 또는 비활성기체에 의하여 산화층이 균일하게 되어서 산화층의 제조에 유리하다. 상기 산화층을 제조한 후, 다시 시료를 메인 챔버로 이동시켜 적층하지 않은 나머지 제 2 강자성층와 비자성층, 제 3 강자성층 및 비자성층을 적층시키고, 다시 제 4 강자성층의 일부를 증착 시킨 후, 상기와 같은 방법으로 제 2 산화층을 형성시킨 후, 나머지 제 4 강자성층, 반강자성층 및 보호층을 증착시킨다.
또한, 본 발명에 따른 스핀 밸브의 제조방법에 있어서, 제조 도중에 산화층을 강자성층 중간에 삽입시켜 제조된 시료는 산화층의 효과가 매우 미약하므로, 진공 및 자장이 인가된 열처리로를 사용하여 블로킹 온도 이상에서 열처리를 실시함으로써 상기 증착된 시료에 균일한 산화층을 제조할 수 있었다. 열처리 전의 산화층은 계면이 균일하지 않아 스펙큘라 효과에 의한 자기저항비의 증가를 기대하기가어렵지만, 열처리를 한 후에는 열처리에 의해 산화층이 균일하게 형성되어, 소자 제조시 발생하는 열에 의한 반강자성층의 확산이 차단될 뿐만 아니라 스펙큘라 효과에 의하여 자기저항비도 증가된다. 이와 같은 열처리에 있어서, 모든 구조의 적층이 완료된 상기 듀얼 스핀 밸브를 5 ×10-4~ 1 ×10-8Torr 의 진공에서, 50 ~ 450 ℃ 의 온도 범위 내에서, 5 분 ~ 10 시간 동안 자장 중 열처리 하는 것이 바람직하다. 이 때, 상기 범위 내의 온도를 승온속도 0.1 ~ 200 ℃/sec 및 냉각속도 0.1 ~ 200 ℃/sec로 제어하면서 열처리를 수행할 수 있다. 이 때, 속도가 0.1 ℃/sec 이하인 경우에는 산화층의 계면이 샤프하지 않아 불리하며, 200 ℃/sec 이상인 경우에는 열처리로의 승온속도를 제어하기 어렵게 된다.
본 발명에 사용 가능한 반강자성층의 재료로서, Mn 기재의 금속계 및 산화물계 반강자성 물질이 모두 사용될 수 있으나, 바람직하게는 Mn 기재의 금속계를 사용하는 것이 산화층의 삽입에 따른 열적 특성이 훨씬 우수하다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 구체적으로 설명할 것이나, 본 발명의 범위가 실시예에 의햐여 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
Si에 SiO2를 1500 Å 두께로 증착시킨 기판을 사용하여, Ta(50Å)/NiFe(20Å)/FeMn(80Å)/CoFe(15Å)/NOL/CoFe(15Å)/Cu(26Å)/CoFe(25Å)/Cu(26Å)/CoFe(15Å)/NOL/CoFe(15Å)/FeMn(80Å)/Ta(50Å) 듀얼 스핀밸브 박막을 직류 마그네트론 방법으로 제조하였다. 구체적으로, 챔버의 기저 압력(base pressure)을 2 ×10-8이하로 유지시키고, 챔버의 분위기를 최대한 깨끗하게 하여 시료 내의 불순물의 혼입을 억제하였다. 자성층 및 비자성층의 증착조건으로, 스파터링 분압은 1 ~ 2 mTorr 로 하고, 스파터링 전력은 20 ~ 100 W 로 하였으며, 증착속도는 0.5 ~ 2 Å/sec 로 유지하였다. 산화층 형성 시 주 챔버 내에 있는 타겟이 산화돠는 것을 방지하기 위하여, 산화층 형성을 주 챔버에서 실시하지 않고 로드 락 챔버에서 산소 분압 50 mTorr 하에서, 20 분 동안 자연산화를 실시하였다. 그 후 시료를 주 챔버로 이동 시킨 후 고정층의 나머지층, 비자성층, 강자성층, 비자성층 및 강자성층을 차례로 증착시키고, 다시 시료를 로드락 챔버로 옮겨 상기와 같은 방법으로 마지막 강자성층을 산화시켜 산화층을 형성시킨 후, 주 챔버로 이동시켜 나머지 강자성층, 반강자성층 및 보호층을 증착시켜 스핀밸브 박막을 제조하였다. 이와 같이 제조된 시료에 산화층의 효과를 주기 위하여 2 ×10-6Torr 진공 중에서 자장을 인가하여 250℃ 까지 열처리를 실시하였다. 증착한 시료 및 열처리한 시료를 상온에서 사단자 탐침법으로 R-H 곡선을 측정하여 자기저항비를 구한 후 열처리 온도에 따른 자기저항비의 변화를 도 2에 나타내었다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 열처리 온도가 증가함에 따라 자기저항비가 증가한다.
실시예 2
Si에 SiO2를 1500 Å 두께로 증착시킨 기판을 사용하여, Ta(50Å)/NiFe(20Å)/FeMn(80Å)/CoFe(15Å)/NOL/CoFe(15Å)/Cu(26Å)/CoFe(25Å)/Cu(26Å)/CoFe(30Å)/FeMn(80Å)/Ta(50Å)구조에서 산화층이이 하부에만 있는 듀얼 스핀밸브 박막을직류 마그네트론 방법으로 제조하였다. 그리고 실시예 1 에서와 동일한 조건으로 열처리한 후 자기저항비를 조사하여 도 2에 나타내었다. 도 2에서 보는바와 같이 하부에만 산화층이 첨가되어도 자기저항비가 크게 증가함을 알 수 있다.
실시예 3
실시예 1에서와 동일한 방법으로 제조한 시료를 각각 250℃ 까지 열처리시킨 후 M-H 곡선을 측정한 후 교환바이어스 크기를 구하였다. 그 후 열처리 온도에 따른 교환바이어스의 크기의 변화를 도 3에 나타내었다.
실시예 4
실시예 2에서와 동일한 조성으로 제조한 시료를 각각 250℃ 까지 열처리시킨 후 M-H 곡선을 측정한 후 교환바이어스 크기를 구하였다. 그 후 열처리 온도에 따른 교환바이어스의 크기의 변화를 도 3에 나타내었다.
비교예 1
Si에 SiO2를 1500Å 두께로 증착시킨 기판을 사용하여, 산화층이 도입되지 않은 Ta(50Å)/NiFe(20Å)/FeMn(80Å)/CoFe(30Å)/Cu(26Å)/CoFe(25Å)/Cu(26Å)/ CoFe(30Å)/FeMn(80Å)/Ta(50Å) 듀얼 스핀밸브 박막을 직류 마그네트론 방법으로 제조하였다. 산화 조건을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 조건으로 시료를 제조하였다. 또한 열처리 조건도 실시예 1과 동일하게 하였다. 이와 같이 하여 열처리 온도에 따른 자기저항비의 변화를 제 2도에 나타내었다.
비교예 2
Si에 SiO2를 1500Å 두께로 증착시킨 기판을 사용하여, 산화층이 도입되지 않은 Ta(50Å)/NiFe(20Å)/FeMn(80Å)/CoFe(30Å)/Cu(26Å)/CoFe(25Å)/Cu(26Å)/ CoFe(30Å)/FeMn(80Å)/Ta(50Å) 듀얼 스핀밸브 박막을 직류 마그네트론 방법으로 제조하였다. 시료의 제조는 산화 없이 실시예 1에서와 동일한 조건을 사용하였다. 열처리 온도에 따른 교환자기이방성 세기의 변화를 제 3도에 나타내었다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막은 반강자성층에 인접한 두 강자성층에 각각 산화층을 형성시킴으로써 열적 특성이 열악하였던 스핀밸브 자기저항 박막의 열적 특성을 대폭 향상시킬 수 있으며, 동시에 자기저항비를 크게 증가시킬 수 있었다. 그러므로, 본 발명에 따른 스핀밸브 자기저항 박막 및 이의 제조방법은 하드디스크 드라이브의 고기록 밀도용 거대자기저항용 자기헤드 및 고출력 자기센서, 즉 속도, 전류, 자기장, 위치센서 등에 응용될 수 있다.

Claims (20)

  1. 기판 위에 버퍼층/제1강자성층/반강자성층/제2강자성층/비자성층/제3강자성층/비자성층/제4강자성층/반강자성층/보호층이 차례로 증착된 구조를 갖는 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막에 있어서,
    상기 제2강자성층 및 제4강자성층이 일부 형성된 후 산화층이 형성되고 나머지 제2강자성층 및 제4강자성층이 형성됨으로써, 제2강자성층 중간에 제1산화층을 포함하고 제4강자성층 중간에 제2산화층을 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 제1산화층 및 제2산화층의 두께가 각각 5 내지 20 Å이고,
    상기 버퍼층이 5 내지 200 Å의 두께로 증착되고 (111) 텍스튜어의 형성을 유리하게 하는 구조를 갖는 것이며,
    상기 제1강자성층의 두께가 10 내지 200 Å이고,
    상기 반강자성층의 두께가 50 내지 400 Å이고,
    상기 제2강자성층의 전체 두께가 20 내지 200 Å이고,
    상기 비자성층의 두께가 15 내지 60 Å이고,
    상기 제3강자성층의 두께가 10 내지 200 Å이고,
    상기 제4강자성층의 전체 두께가 20 내지 200 Å이고,
    상기 보호층의 두께가 10 내지 200 Å인,
    버퍼층/제1강자성층/반강자성층/제2강자성층/제1산화층/제2강자성층/비자성층/제3강자성층/비자성층/제4강자성층/제2산화층/제4강자성층/반강자성층/보호층의 구조를 갖는 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막.
  2. 기판 위에 버퍼층/제1강자성층/반강자성층/제2강자성층/비자성층/제3강자성층/비자성층/제4강자성층/반강자성층/보호층이 차례로 증착된 구조를 갖는 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막에 있어서,
    상기 제2강자성층이 일부 형성된 후 산화층이 형성되고 나머지 제2강자성층이 형성됨으로써, 제2강자성층 중간에 산화층을 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 산화층의 두께가 5 내지 20 Å이고,
    상기 버퍼층이 5 내지 200 Å의 두께로 증착되고 (111) 텍스튜어의 형성을 유리하게 하는 구조를 갖는 것이며,
    상기 제1강자성층의 두께가 10 내지 200 Å이고,
    상기 반강자성층의 두께가 50 내지 400 Å이고,
    상기 제2강자성층의 전체 두께가 20 내지 200 Å이고,
    상기 비자성층의 두께가 15 내지 60 Å이고,
    상기 제3 강자성층의 두께가 10 내지 200 Å이고,
    상기 제4 강자성층의 전체 두께가 10 내지 200 Å이고,
    상기 보호층의 두께가 10 내지 200 Å인,
    버퍼층/제1강자성층/반강자성층/제2강자성층/산화층/제2강자성층/비자성층/제3강자성층/비자성층/제4강자성층/반강자성층/보호층의 구조를 갖는 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막.
  3. 삭제
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 기판이 자연적으로 산화물이 있는 Si 기판, 인위적으로 산화물 또는 질화물 처리한 Si 기판 또는 유리기판인 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 버퍼층이 Ta, Cu, Au, Al, Pd 또는 Pt 가 증착되어 형성된 것인 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제1강자성층이 NiFe, CoFe 또는 NiFe/CoFe 가 증착되어 형성된 것인 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 반강자성층이 FeMn, IrMn, PtMn 또는 PdPtMn 이 증착되어 형성된 것인 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제2강자성층이 CoFe 또는 NiFe 가 증착되어 형성된 것인 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 비자성층이 Cu 가 증착되어 형성된 것인 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제3강자성층이 NiFe, CoFe 또는 NiFe/CoFe 가 증착되어 형성된 것인 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 제4강자성층이 CoFe 또는 NiFe 가 증착되어 형성된 것인 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막.
  12. 제 2 항에 있어서, 상기 제4강자성층이 NiFe, CoFe 또는 NiFe/CoFe 가 증착되어 형성된 것인 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 보호층이 Ta, Cu, 산화물 또는 질화물이 증착되어 형성된 것인 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막.
  14. 기판 위에 Ta, Cu, Au, Al, Pd 또는 Pt 을 5 ~ 200 Å 두께로 증착시켜 (111) 텍스튜어 증착을 유리하게 하는 구조를 갖는 버퍼층을 형성시키는 단계,
    상기 버퍼층 위에 NiFe, CoFe 또는 NiFe/CoFe 을 10 ~ 200Å 두께로 증착시켜 제 1 강자성층을 형성시키는 단계,
    상기 제 1 강자성층 위에 FeMn, IrMn, PtMn 또는 PdPtMn 을 50 ~ 400 Å 두께로 증착시켜 반강자성층을 형성시키는 단계,
    상기 반강자성층 위에 CoFe 또는 NiFe 를 전체 두께 20 ~ 200Å 로 증착시켜 제 2 강자성층를 형성함에 있어서, 이중 일부의 강자성층을 증착시키는 단계,
    상기 일부만 증착된 제 2 강자성층의 표면을 산화시켜 산화층을 형성시킨 후, CoFe 또는 NiFe 로 제 2 강자성층의 나머지 부분을 증착시켜, 제 2 강자성층 중간에 산화층을 형성시키는 단계,
    상기 제 2 강자성층 위에 Cu 를 15 ~ 60Å 두께로 증착시켜 비자성층을 형성시키는 단계,
    상기 비자성층 위에 NiFe, CoFe 또는 NiFe/CoFe 을 10 ~ 200Å 두께로 증착시켜 제 3 강자성층을 형성시키는 단계,
    상기 강자성층 위에 Cu를 사용하여 15 ~ 60Å 두께로 비자성층을 증착시키는 단계,
    상기 비자성층 위에 CoFe 또는 NiFe 를 전체 두께 20 ~ 200Å 로 증착시켜 제 4 강자성층을 형성함에 있어서, 이중 일부의 강자성층을 증착시키는 단계,
    상기 일부만 증착된 강자성층의 표면을 산화시켜 산화층을 형성시킨 후, CoFe 또는 NiFe 로 제 4 강자성층의 나머지 부분을 증착시켜, 제 4 강자성층 중간에 산화층을 형성시키는 단계,
    상기 제 4 강자성층 위에 FeMn, IrMn, PtMn 또는 PdPtMn 을 50 ~ 400 Å 두께로 증착시켜 반강자성층을 형성시키는 단계, 및
    상기 반강자성층 위에 Ta, Cu, 산화물 또는 질화물을 10 ~ 200Å 두께로 증착시켜 보호층을 형성시키는 단계를 포함하는, 버퍼층/제 1 강자성층/반강자성층/제 2 강자성층/제 1 산화층/제 2 강자성층/비자성층/제 3 강자성층/비자성층/제 4 강자성층/제 2 산화층/제 4 강자성층/반강자성층/보호층의 구조의 듀얼 스핀밸브자기저항 박막의 제조방법.
  15. 기판 위에 Ta, Cu, Au, Al, Pd 또는 Pt 을 5 ~ 200 Å 두께로 증착시켜 (111) 텍스튜어 증착을 유리하게 하는 구조를 갖는 버퍼층을 형성시키는 단계,
    상기 버퍼층 위에 NiFe, CoFe 또는 NiFe/CoFe 을 10 ~ 200Å 두께로 증착시켜 제 1 강자성층을 형성시키는 단계,
    상기 제 1 강자성층 위에 FeMn, IrMn, PtMn 또는 PdPtMn 을 50 ~ 400 Å 두께로 증착시켜 반강자성층을 형성시키는 단계,
    상기 반강자성층 위에 CoFe 또는 NiFe 를 전체 두께 20 ~ 200Å 로 증착시켜 제 2 강자성층를 형성함에 있어서, 이중 일부의 강자성층을 증착시키는 단계,
    상기 일부만 증착된 제 2 강자성층의 표면을 산화시켜 산화층을 형성시킨 후, CoFe 또는 NiFe 로 제 2 강자성층의 나머지 부분을 증착시켜, 제 2 강자성층 중간에 산화층을 형성시키는 단계,
    상기 제 2 강자성층 위에 Cu 를 15 ~ 60Å 두께로 증착시켜 비자성층을 형성시키는 단계,
    상기 비자성층 위에 NiFe, CoFe 또는 NiFe/CoFe 을 10 ~ 200Å 두께로 증착시켜 제 3 강자성층을 형성시키는 단계,
    상기 강자성층 위에 Cu를 사용하여 15 ~ 60Å 두께로 비자성층을 증착시키는 단계,
    상기 비자성층 위에 NiFe, CoFe 또는 NiFe/CoFe 을 10 ~ 200Å 두께로 증착시켜 제 4 강자성층을 형성시키는 단계,
    상기 제 4 강자성층 위에 FeMn, IrMn, PtMn 또는 PdPtMn 을 50 ~ 400 Å 두께로 증착시켜 반강자성층을 형성시키는 단계, 및
    상기 반강자성층 위에 Ta, Cu, 산화물 또는 질화물 등을 10 ~ 200Å 두께로 증착시켜 보호층을 형성시키는 단계를 포함하는, 버퍼층/제 1 강자성층/반강자성층/제 2 강자성층/산화층/제 2 강자성층/비자성층/제 3 강자성층/비자성층/제 4 강자성층/반강자성층/보호층의 구조의 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막의 제조방법.
  16. 제 14 항 또는 15 항에 있어서, 상기 산화층을 자연산화법을 이용하여 형성시키는 방법.
  17. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 산화층을 메인 챔버가 아닌 로드 락 챔버 또는 별도의 산화 챔버 내에서 형성시키는 방법.
  18. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 산화층을 순수산소, 산소와 질소가 분압비 9 : 1 ~ 5 : 5 로 혼합된 산소/질소 혼합가스 또는 산소와 비활성기체가 분압비 9 : 1 ~ 5 : 5 로 혼합된 산소/비활성기체 혼합가스 분위기 하에서 분압을 1 mTorr ~ 100 Torr 로 조절하여 형성시키는 방법.
  19. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 산화층을 포함한 모든 구조의 적층을 마친 상기 듀얼 스핀밸브 자기저항 박막을 5 ×10-4~ 1 ×10-8Torr의 진공에서, 50 ~ 450℃ 의 온도 범위 내에서, 5 분 ~ 10 시간동안 자장 중에서 열처리하는 단계를 추가적으로 포함하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 처리 온도를 승온속도 0.1 ~ 200 ℃/초 및 냉각속도 0.1 ~ 200 ℃/초로 제어하는 단계를 추가적으로 포함하는 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101376207B1 (ko) * 2010-11-30 2014-03-21 시게이트 테크놀로지 엘엘씨 향상된 안정성을 갖는 자기 엘리먼트

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004051629A1 (ja) * 2002-12-05 2004-06-17 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 磁気ディスク装置及びその製造方法
KR100883407B1 (ko) * 2007-12-21 2009-02-11 상지대학교산학협력단 수직자기이방성 스핀밸브 자기저항소자를 이용한 맥진센서

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5701222A (en) * 1995-09-11 1997-12-23 International Business Machines Corporation Spin valve sensor with antiparallel magnetization of pinned layers
JP2000348935A (ja) * 1999-01-21 2000-12-15 Read Rite Corp ２重層構造、スピンバルブセンサ、及びその製造方法
JP2001084532A (ja) * 1999-09-09 2001-03-30 Toshiba Corp 磁気抵抗効果素子の製造方法
KR20010030300A (ko) * 1999-09-24 2001-04-16 니시무로 타이죠 자기 저항 효과 소자, 자기 저항 효과 헤드, 자기 재생장치 및 자성 적층체
WO2001031357A1 (en) * 1999-10-28 2001-05-03 Seagate Technology Llc Spin-valve sensor

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5701222A (en) * 1995-09-11 1997-12-23 International Business Machines Corporation Spin valve sensor with antiparallel magnetization of pinned layers
JP2000348935A (ja) * 1999-01-21 2000-12-15 Read Rite Corp ２重層構造、スピンバルブセンサ、及びその製造方法
JP2001084532A (ja) * 1999-09-09 2001-03-30 Toshiba Corp 磁気抵抗効果素子の製造方法
KR20010030300A (ko) * 1999-09-24 2001-04-16 니시무로 타이죠 자기 저항 효과 소자, 자기 저항 효과 헤드, 자기 재생장치 및 자성 적층체
WO2001031357A1 (en) * 1999-10-28 2001-05-03 Seagate Technology Llc Spin-valve sensor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101376207B1 (ko) * 2010-11-30 2014-03-21 시게이트 테크놀로지 엘엘씨 향상된 안정성을 갖는 자기 엘리먼트

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