JPH08129721A - ＮｉＯ反強磁性膜の製造方法並びに磁気抵抗効果素子の製造方法とその素子 - Google Patents
ＮｉＯ反強磁性膜の製造方法並びに磁気抵抗効果素子の製造方法とその素子Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ＲＦスパッタによる成膜で一枚のターゲット
から交換相互作用をもつ薄いＮｉＦｅ／ＮｉＯの２層膜
を製造するため、磁気抵抗効果を有するＮｉ基合金ター
ゲットから直接ＮｉＯを製造できる方法の提供。 【構成】 Ｎｉの含有量が７５ａｔ％以上の磁気抵抗効
果を有する組成からなるＮｉ基合金ターゲットを、酸素
を含むＡｒプラズマ中でＲＦスパッタすると、容易にＮ
ｉＯ反強磁性膜を成膜でき、まず、Ａｒプラズマ中でＲ
Ｆスパッタして磁気抵抗効果膜を成膜し、その後同じタ
ーゲットを連続して酸素を含むＡｒプラズマ中でＲＦス
パッタして反強磁性ＮｉＯ膜を成膜する。 【効果】 磁気交換相互作用は、ＮｉＯ膜厚が２００Å
から５００Åで安定に作用し、従来よりはるかに薄膜化
できかつバルクハウゼンノイズのないＮｉＦｅ／ＮｉＯ
の２層構造、あるいはＮｉＦｅ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｎｉ
Ｏの４層構造の磁気抵抗効果型素子を提供できる。
から交換相互作用をもつ薄いＮｉＦｅ／ＮｉＯの２層膜
を製造するため、磁気抵抗効果を有するＮｉ基合金ター
ゲットから直接ＮｉＯを製造できる方法の提供。 【構成】 Ｎｉの含有量が７５ａｔ％以上の磁気抵抗効
果を有する組成からなるＮｉ基合金ターゲットを、酸素
を含むＡｒプラズマ中でＲＦスパッタすると、容易にＮ
ｉＯ反強磁性膜を成膜でき、まず、Ａｒプラズマ中でＲ
Ｆスパッタして磁気抵抗効果膜を成膜し、その後同じタ
ーゲットを連続して酸素を含むＡｒプラズマ中でＲＦス
パッタして反強磁性ＮｉＯ膜を成膜する。 【効果】 磁気交換相互作用は、ＮｉＯ膜厚が２００Å
から５００Åで安定に作用し、従来よりはるかに薄膜化
できかつバルクハウゼンノイズのないＮｉＦｅ／ＮｉＯ
の２層構造、あるいはＮｉＦｅ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／Ｎｉ
Ｏの４層構造の磁気抵抗効果型素子を提供できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、磁気ディスク装置ま
たは磁気エンコーダ装置に用いられる磁気抵抗効果型素
子の製造方法および素子に係り、磁気抵抗効果を有する
組成からなるＮｉ基合金ターゲットより直接、磁気抵抗
効果型素子の磁区制御膜である反強磁性合金ＮｉＯ膜を
得ることにより、製造工程が簡素化されるとともに、Ａ
ｒプラズマ中でＲＦスパッタの雰囲気を制御して、例え
ば、従来よりずっと薄膜で十分安定な交換結合磁界が生
ずるＮｉＦｅ／ＮｉＯの２層膜を製造でき、バルクハウ
ゼンノイズを低減させるため、交換結合磁界を有効に作
用させる磁気抵抗効果素子等が得られるＮｉＯ反強磁性
膜の製造方法並びに磁気抵抗効果素子の製造方法とその
素子に関する。
たは磁気エンコーダ装置に用いられる磁気抵抗効果型素
子の製造方法および素子に係り、磁気抵抗効果を有する
組成からなるＮｉ基合金ターゲットより直接、磁気抵抗
効果型素子の磁区制御膜である反強磁性合金ＮｉＯ膜を
得ることにより、製造工程が簡素化されるとともに、Ａ
ｒプラズマ中でＲＦスパッタの雰囲気を制御して、例え
ば、従来よりずっと薄膜で十分安定な交換結合磁界が生
ずるＮｉＦｅ／ＮｉＯの２層膜を製造でき、バルクハウ
ゼンノイズを低減させるため、交換結合磁界を有効に作
用させる磁気抵抗効果素子等が得られるＮｉＯ反強磁性
膜の製造方法並びに磁気抵抗効果素子の製造方法とその
素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気抵抗効果は、所謂パーマロイ（Ｎｉ
Ｆｅ）等の薄膜において、磁化方向とセンス電流の方向
とがなす角度によって抵抗値が変化することを利用する
もので、磁束そのものを感知するため、従来の誘導型ヘ
ッドに代わるものとして期待されている。しかしながら
不規則な磁壁移動に起因するとされている所謂バルクハ
ウゼンノイズが発生する問題があった。
Ｆｅ）等の薄膜において、磁化方向とセンス電流の方向
とがなす角度によって抵抗値が変化することを利用する
もので、磁束そのものを感知するため、従来の誘導型ヘ
ッドに代わるものとして期待されている。しかしながら
不規則な磁壁移動に起因するとされている所謂バルクハ
ウゼンノイズが発生する問題があった。
【０００３】そのため、従来の磁気抵抗効果素子では磁
気抵抗効果素子に特徴の磁壁移動によるバルクハウゼン
ノイズの低減のため、例えば、Ｃ．Ｔｓａｎｇなどの
「ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ Ｍａｇｎ
ｅｔｉｃｓ， ｖｏｌ． ２５Ｎｏ．５， １９８９，
ｐ．３６９２〜３６９４」には、ＦｅＭｎの反強磁性
体を磁気抵抗効果膜上に成膜し、その界面で生ずる交換
結合磁界を利用して磁気抵抗効果膜を単一磁区状態にし
てバルクハウゼンノイズの低減を図る方法が提案されて
いる。
気抵抗効果素子に特徴の磁壁移動によるバルクハウゼン
ノイズの低減のため、例えば、Ｃ．Ｔｓａｎｇなどの
「ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ ｏｎ Ｍａｇｎ
ｅｔｉｃｓ， ｖｏｌ． ２５Ｎｏ．５， １９８９，
ｐ．３６９２〜３６９４」には、ＦｅＭｎの反強磁性
体を磁気抵抗効果膜上に成膜し、その界面で生ずる交換
結合磁界を利用して磁気抵抗効果膜を単一磁区状態にし
てバルクハウゼンノイズの低減を図る方法が提案されて
いる。
【０００４】また、磁気抵抗効果膜は薄くなると磁気抵
抗効果が減少するため、例えばＤｉｅｎｙ等の「Ｊ．
Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．， ｖｏｌ． ６９ ｎｏ．
８，ｐ４７７４〜４７７９ （１９９１）」には、Ｆｅ
ＭｎをＮｉＦｅ膜の磁化固定膜として利用し、非磁性Ｃ
ｕをはさんだもう片方のフリーなＮｉＦｅ膜との磁化の
向きにより、磁気抵抗効果が変化することを使って、大
きな磁気抵抗効果を得ようとする試みがある。
抗効果が減少するため、例えばＤｉｅｎｙ等の「Ｊ．
Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．， ｖｏｌ． ６９ ｎｏ．
８，ｐ４７７４〜４７７９ （１９９１）」には、Ｆｅ
ＭｎをＮｉＦｅ膜の磁化固定膜として利用し、非磁性Ｃ
ｕをはさんだもう片方のフリーなＮｉＦｅ膜との磁化の
向きにより、磁気抵抗効果が変化することを使って、大
きな磁気抵抗効果を得ようとする試みがある。
【０００５】しかしながら、上記のＦｅＭｎは耐食性が
弱く、プロセスの途中での溶解や、加工後の変質などの
問題がある。そこで交換結合磁界を生ずる耐食性の優れ
た反強磁性体として、酸化物が検討され、比較的ネール
温度の高いＮｉＯなどが使用されはじめている。
弱く、プロセスの途中での溶解や、加工後の変質などの
問題がある。そこで交換結合磁界を生ずる耐食性の優れ
た反強磁性体として、酸化物が検討され、比較的ネール
温度の高いＮｉＯなどが使用されはじめている。
【０００６】反強磁性合金ＮｉＯをＲＦスパッタにより
成膜するには、ＮｉＯ合金ターゲットが熱伝導度が低く
割れやすくＲＦスパッタし難いため、通常、純Ｎｉター
ゲットを酸素含有プラズマ中でＲＦスパッタして成膜す
ることでＮｉＯを得ている。例えば、磁気抵抗効果膜と
磁区制御膜の成膜、すなわち、ＮｉＦｅ／ＮｉＯの２層
膜を得るためには、従来はイオンビームスパッタを用
い、磁気抵抗効果を有するＮｉ基合金ターゲットと反強
磁性合金ＮｉＯターゲットの２枚のターゲットで作製す
るか、ＲＦスパッタで磁気抵抗効果を有するＮｉ基合金
ターゲットと純Ｎｉターゲットを酸素含有プラズマ中で
ＲＦスパッタする必要があった。
成膜するには、ＮｉＯ合金ターゲットが熱伝導度が低く
割れやすくＲＦスパッタし難いため、通常、純Ｎｉター
ゲットを酸素含有プラズマ中でＲＦスパッタして成膜す
ることでＮｉＯを得ている。例えば、磁気抵抗効果膜と
磁区制御膜の成膜、すなわち、ＮｉＦｅ／ＮｉＯの２層
膜を得るためには、従来はイオンビームスパッタを用
い、磁気抵抗効果を有するＮｉ基合金ターゲットと反強
磁性合金ＮｉＯターゲットの２枚のターゲットで作製す
るか、ＲＦスパッタで磁気抵抗効果を有するＮｉ基合金
ターゲットと純Ｎｉターゲットを酸素含有プラズマ中で
ＲＦスパッタする必要があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記の磁気抵抗効果膜
と磁区制御膜の成膜には多大の工程を要する問題があ
り、工程の簡略化が強く求められるところであるが、磁
気抵抗効果を有するＮｉ基合金ターゲットでは通常の条
件下ではＮｉより酸化しやすいＦｅ、Ｃｏなどの元素を
含むため、このような合金ターゲットから直接ＮｉＯを
作製しようとする動きはなかった。
と磁区制御膜の成膜には多大の工程を要する問題があ
り、工程の簡略化が強く求められるところであるが、磁
気抵抗効果を有するＮｉ基合金ターゲットでは通常の条
件下ではＮｉより酸化しやすいＦｅ、Ｃｏなどの元素を
含むため、このような合金ターゲットから直接ＮｉＯを
作製しようとする動きはなかった。
【０００８】また、磁気抵抗効果膜と磁区制御膜の成膜
に際して、ＮｉＦｅとＮｉＯの２枚のターゲットをスパ
ッタしてＮｉＦｅ／ＮｉＯの２層膜を作製して磁気交換
結合を実現しているが、磁気交換結合が安定して発現す
るには、例えば、特開平５−３０３７２４号公報にて提
案される磁気ディスク用磁気抵抗効果型ヘッドの実施例
に示されるごとく、磁気抵抗効果素子のＮｉＯ膜厚みが
１０００Å、ＮｉＦｅ膜厚みが４００Åと、ＮｉＯ膜厚
みが５００Å以上必要であるなどの素子厚みが厚くなる
問題があった。
に際して、ＮｉＦｅとＮｉＯの２枚のターゲットをスパ
ッタしてＮｉＦｅ／ＮｉＯの２層膜を作製して磁気交換
結合を実現しているが、磁気交換結合が安定して発現す
るには、例えば、特開平５−３０３７２４号公報にて提
案される磁気ディスク用磁気抵抗効果型ヘッドの実施例
に示されるごとく、磁気抵抗効果素子のＮｉＯ膜厚みが
１０００Å、ＮｉＦｅ膜厚みが４００Åと、ＮｉＯ膜厚
みが５００Å以上必要であるなどの素子厚みが厚くなる
問題があった。
【０００９】また、前述の磁気抵抗効果膜／Ｃｕ／磁気
抵抗効果膜／磁化固定膜の４層膜を基本構造とする積層
構造の磁気抵抗効果素子においても、同様に磁化固定膜
としてＮｉＯを使用したスピンバルブをＲＦスパッタで
容易に作製できれば、製造工程の簡略化にとり大きなメ
リットがある。
抵抗効果膜／磁化固定膜の４層膜を基本構造とする積層
構造の磁気抵抗効果素子においても、同様に磁化固定膜
としてＮｉＯを使用したスピンバルブをＲＦスパッタで
容易に作製できれば、製造工程の簡略化にとり大きなメ
リットがある。
【００１０】この発明は、上述の従来の成膜工程の簡略
化に鑑み、ＲＦスパッタによる成膜で一枚のターゲット
から交換相互作用をもつ薄いＮｉＦｅ／ＮｉＯの２層膜
を製造するため、磁気抵抗効果を有するＮｉ基合金ター
ゲットから直接ＮｉＯを製造できる方法の提供を目的と
し、さらに、磁気抵抗効果膜／反強磁性体の２層膜ある
いは磁気抵抗効果膜／Ｃｕ／磁気抵抗効果膜／磁化固定
膜の４層膜を基本構造とする積層磁気抵抗効果素子の提
供、並びに該素子を容易に製造できる製造方法の提供を
目的としている。
化に鑑み、ＲＦスパッタによる成膜で一枚のターゲット
から交換相互作用をもつ薄いＮｉＦｅ／ＮｉＯの２層膜
を製造するため、磁気抵抗効果を有するＮｉ基合金ター
ゲットから直接ＮｉＯを製造できる方法の提供を目的と
し、さらに、磁気抵抗効果膜／反強磁性体の２層膜ある
いは磁気抵抗効果膜／Ｃｕ／磁気抵抗効果膜／磁化固定
膜の４層膜を基本構造とする積層磁気抵抗効果素子の提
供、並びに該素子を容易に製造できる製造方法の提供を
目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】発明者は、前記課題を解
決するために、ＲＦスパッタ可能なＮｉ基合金ターゲッ
トの組成並びにスパッタ条件について種々検討した結
果、磁気抵抗効果を有する組成からなるＮｉ基合金ター
ゲットにおいて、Ｎｉの含有量が７５ａｔ％以上で入力
パワーが１ｋＷのとき、酸素を３０ｖｏｌ％以上含むＡ
ｒプラズマ中でＲＦスパッタすると、容易にＮｉＯ反強
磁性膜膜を成膜できることを知見し、さらに、ＮｉＦｅ
／ＮｉＯの２層膜を成膜する条件を検討した結果、上記
のＮｉ基合金ターゲットをＡｒプラズマ中でＲＦスパッ
タして磁気抵抗効果膜を成膜し、その後同じターゲット
を連続して酸素を含むＡｒプラズマ中でＲＦスパッタ
し、反強磁性ＮｉＯ膜を成膜することで一枚のターゲッ
トから交換相互作用をもつ２層膜を作成すると、磁気交
換相互作用がＮｉＯ膜厚が２００Åから５００Åで安定
に作用することを知見し、この発明を完成した。
決するために、ＲＦスパッタ可能なＮｉ基合金ターゲッ
トの組成並びにスパッタ条件について種々検討した結
果、磁気抵抗効果を有する組成からなるＮｉ基合金ター
ゲットにおいて、Ｎｉの含有量が７５ａｔ％以上で入力
パワーが１ｋＷのとき、酸素を３０ｖｏｌ％以上含むＡ
ｒプラズマ中でＲＦスパッタすると、容易にＮｉＯ反強
磁性膜膜を成膜できることを知見し、さらに、ＮｉＦｅ
／ＮｉＯの２層膜を成膜する条件を検討した結果、上記
のＮｉ基合金ターゲットをＡｒプラズマ中でＲＦスパッ
タして磁気抵抗効果膜を成膜し、その後同じターゲット
を連続して酸素を含むＡｒプラズマ中でＲＦスパッタ
し、反強磁性ＮｉＯ膜を成膜することで一枚のターゲッ
トから交換相互作用をもつ２層膜を作成すると、磁気交
換相互作用がＮｉＯ膜厚が２００Åから５００Åで安定
に作用することを知見し、この発明を完成した。
【００１２】また、発明者は、磁気抵抗効果を有するＮ
ｉ基合金ターゲットをＡｒプラズマ中でＲＦスパッタし
て磁気抵抗効果膜を成膜し、その後Ｃｕを成膜し、再び
磁気抵抗効果を有するＮｉ基合金ターゲットをＡｒプラ
ズマ中でＲＦスパッタすると、反強磁性ＮｉＯを主体と
する膜が得られ、これに接する磁気抵抗効果膜は磁化固
定され、スピンバルブが形成できることを知見し、さら
に、逆に磁化固定膜から成膜する場合には、ＮｉＯのネ
ール点以上の温度で磁場中アニールすることにより、磁
化固定膜に接する磁気抵抗効果膜との相互作用を確実に
することが可能であることを知見し、この発明を完成し
た。
ｉ基合金ターゲットをＡｒプラズマ中でＲＦスパッタし
て磁気抵抗効果膜を成膜し、その後Ｃｕを成膜し、再び
磁気抵抗効果を有するＮｉ基合金ターゲットをＡｒプラ
ズマ中でＲＦスパッタすると、反強磁性ＮｉＯを主体と
する膜が得られ、これに接する磁気抵抗効果膜は磁化固
定され、スピンバルブが形成できることを知見し、さら
に、逆に磁化固定膜から成膜する場合には、ＮｉＯのネ
ール点以上の温度で磁場中アニールすることにより、磁
化固定膜に接する磁気抵抗効果膜との相互作用を確実に
することが可能であることを知見し、この発明を完成し
た。
【００１３】すなわち、この発明は、Ｎｉの含有量が７
５ａｔ％以上の磁気抵抗効果を有するＮｉ基合金ターゲ
ットを、酸素を含むＡｒプラズマ中でＲＦスパッタして
成膜することを特徴とするＮｉＯ反強磁性膜の製造方法
である。
５ａｔ％以上の磁気抵抗効果を有するＮｉ基合金ターゲ
ットを、酸素を含むＡｒプラズマ中でＲＦスパッタして
成膜することを特徴とするＮｉＯ反強磁性膜の製造方法
である。
【００１４】また、この発明は、磁気抵抗効果膜／反強
磁性体の２層膜を基本構造とする積層型磁気抵抗効果素
子の製造方法において、Ｎｉの含有量が７５ａｔ％以上
の磁気抵抗効果を有するＮｉ基合金ターゲットをＡｒプ
ラズマ中でスパッタして磁気抵抗効果膜を成膜した後、
前記Ｎｉ基合金のターゲットを酸素を含むＡｒプラズマ
中でスパッタしてＮｉＯ反強磁性膜を成膜して２層膜を
設ける磁気抵抗効果素子の製造方法、Ｎｉの含有量が７
５ａｔ％以上の磁気抵抗効果を有するＮｉ基合金ターゲ
ットをＡｒプラズマ中でスパッタして成膜した磁気抵抗
効果膜と、さらに前記Ｎｉ基合金のターゲットを酸素を
含むＡｒプラズマ中でスパッタして成膜したＮｉＯ反強
磁性膜とからなる２層膜を有し、ＮｉＯ反強磁性膜の厚
みが２００Å〜５００Åである磁気抵抗効果素子を併せ
て提案する。
磁性体の２層膜を基本構造とする積層型磁気抵抗効果素
子の製造方法において、Ｎｉの含有量が７５ａｔ％以上
の磁気抵抗効果を有するＮｉ基合金ターゲットをＡｒプ
ラズマ中でスパッタして磁気抵抗効果膜を成膜した後、
前記Ｎｉ基合金のターゲットを酸素を含むＡｒプラズマ
中でスパッタしてＮｉＯ反強磁性膜を成膜して２層膜を
設ける磁気抵抗効果素子の製造方法、Ｎｉの含有量が７
５ａｔ％以上の磁気抵抗効果を有するＮｉ基合金ターゲ
ットをＡｒプラズマ中でスパッタして成膜した磁気抵抗
効果膜と、さらに前記Ｎｉ基合金のターゲットを酸素を
含むＡｒプラズマ中でスパッタして成膜したＮｉＯ反強
磁性膜とからなる２層膜を有し、ＮｉＯ反強磁性膜の厚
みが２００Å〜５００Åである磁気抵抗効果素子を併せ
て提案する。
【００１５】また、この発明は、磁気抵抗効果膜／Ｃｕ
／磁気抵抗効果膜／磁化固定膜の４層膜を基本構造とす
る積層型磁気抵抗効果素子の製造方法において、磁気抵
抗効果膜及びＣｕ膜の成膜後、Ｎｉの含有量が７５ａｔ
％以上の磁気抵抗効果を有するＮｉ基合金ターゲットを
Ａｒプラズマ中でスパッタして磁気抵抗効果膜を成膜し
た後、磁化固定膜として、前記Ｎｉ基合金のターゲット
を酸素を含むＡｒプラズマ中でスパッタしてＮｉＯ反強
磁性膜を成膜する磁気抵抗効果素子の製造方法、磁気抵
抗効果膜／Ｃｕ／磁気抵抗効果膜／磁化固定膜の４層膜
を基本構造とする積層型磁気抵抗効果素子の製造方法に
おいて、磁化固定膜として、Ｎｉの含有量が７５ａｔ％
以上の磁気抵抗効果を有するＮｉ基合金ターゲットを酸
素を含むＡｒプラズマ中でスパッタしてＮｉＯ反強磁性
膜を成膜した後、前記Ｎｉ基合金のターゲットをＡｒプ
ラズマ中でスパッタして磁気抵抗効果膜を成膜し、その
後Ｃｕ膜及び磁気抵抗効果膜を成膜し、さらにＮｉＯの
ネール点以上の温度で磁場中熱処理する磁気抵抗効果素
子の製造方法を併せて提案する。
／磁気抵抗効果膜／磁化固定膜の４層膜を基本構造とす
る積層型磁気抵抗効果素子の製造方法において、磁気抵
抗効果膜及びＣｕ膜の成膜後、Ｎｉの含有量が７５ａｔ
％以上の磁気抵抗効果を有するＮｉ基合金ターゲットを
Ａｒプラズマ中でスパッタして磁気抵抗効果膜を成膜し
た後、磁化固定膜として、前記Ｎｉ基合金のターゲット
を酸素を含むＡｒプラズマ中でスパッタしてＮｉＯ反強
磁性膜を成膜する磁気抵抗効果素子の製造方法、磁気抵
抗効果膜／Ｃｕ／磁気抵抗効果膜／磁化固定膜の４層膜
を基本構造とする積層型磁気抵抗効果素子の製造方法に
おいて、磁化固定膜として、Ｎｉの含有量が７５ａｔ％
以上の磁気抵抗効果を有するＮｉ基合金ターゲットを酸
素を含むＡｒプラズマ中でスパッタしてＮｉＯ反強磁性
膜を成膜した後、前記Ｎｉ基合金のターゲットをＡｒプ
ラズマ中でスパッタして磁気抵抗効果膜を成膜し、その
後Ｃｕ膜及び磁気抵抗効果膜を成膜し、さらにＮｉＯの
ネール点以上の温度で磁場中熱処理する磁気抵抗効果素
子の製造方法を併せて提案する。
【００１６】さらに、この発明は、磁気抵抗効果膜と、
Ｃｕ膜と、Ｎｉの含有量が７５ａｔ％以上の磁気抵抗効
果を有するＮｉ基合金ターゲットをＡｒプラズマ中でス
パッタして成膜した磁気抵抗効果膜と、さらに前記Ｎｉ
基合金のターゲットを酸素を含むＡｒプラズマ中でスパ
ッタして成膜したＮｉＯ反強磁性膜とからなる磁化固定
膜との４層膜を有し、ＮｉＯ反強磁性膜の厚みが２００
Å〜５００Åであることを特徴とする磁気抵抗効果素子
を併せて提案する。
Ｃｕ膜と、Ｎｉの含有量が７５ａｔ％以上の磁気抵抗効
果を有するＮｉ基合金ターゲットをＡｒプラズマ中でス
パッタして成膜した磁気抵抗効果膜と、さらに前記Ｎｉ
基合金のターゲットを酸素を含むＡｒプラズマ中でスパ
ッタして成膜したＮｉＯ反強磁性膜とからなる磁化固定
膜との４層膜を有し、ＮｉＯ反強磁性膜の厚みが２００
Å〜５００Åであることを特徴とする磁気抵抗効果素子
を併せて提案する。
【００１７】
【作用】この発明において、磁気抵抗効果を有するＮｉ
基合金ターゲットとは、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ合金タ
ーゲットであり、かかるＮｉ基合金ターゲットを酸素を
含むＡｒプラズマ中でＲＦスパッタすると、図１に示す
ように酸素量が３０ｖｏｌ％を越えると磁化がほとんど
なくなり、反強磁性体のＮｉＯが生成され、磁気抵抗効
果を有するＮｉ基合金ターゲットからＮｉＯを直接、成
膜することが可能である。Ｎｉの含有量については、Ｎ
ｉの含有量が７５ａｔ％未満であると反強磁性合金の磁
気変態点であるネール点が低下して実用的でなく、ま
た、８５ａｔ％を越えると、異方性磁気抵抗効果はＮｉ
の含有量が多いほど高くなるが、スピンバルブ素子で重
要な磁気特性が劣化し、保磁力が大きくなり、感度が劣
化し、ＮｉＦｅの磁気特性が劣化するため、Ｎｉの含有
量は７５ａｔ％以上、８５ａｔ％以下が好ましい。さら
に好ましくは７９ａｔ％〜８１ａｔ％である。
基合金ターゲットとは、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ合金タ
ーゲットであり、かかるＮｉ基合金ターゲットを酸素を
含むＡｒプラズマ中でＲＦスパッタすると、図１に示す
ように酸素量が３０ｖｏｌ％を越えると磁化がほとんど
なくなり、反強磁性体のＮｉＯが生成され、磁気抵抗効
果を有するＮｉ基合金ターゲットからＮｉＯを直接、成
膜することが可能である。Ｎｉの含有量については、Ｎ
ｉの含有量が７５ａｔ％未満であると反強磁性合金の磁
気変態点であるネール点が低下して実用的でなく、ま
た、８５ａｔ％を越えると、異方性磁気抵抗効果はＮｉ
の含有量が多いほど高くなるが、スピンバルブ素子で重
要な磁気特性が劣化し、保磁力が大きくなり、感度が劣
化し、ＮｉＦｅの磁気特性が劣化するため、Ｎｉの含有
量は７５ａｔ％以上、８５ａｔ％以下が好ましい。さら
に好ましくは７９ａｔ％〜８１ａｔ％である。
【００１８】また、スパッタ時の酸素量については、１
ｋＷの入力パワーに対してＮｉＯ反強磁性膜を生成する
には３０ｖｏｌ％の酸素が必要であるが、４０ｖｏｌ％
を越えると酸化物の成膜速度が低下するので３０ｖｏｌ
％〜４０ｖｏｌ％が望ましい。
ｋＷの入力パワーに対してＮｉＯ反強磁性膜を生成する
には３０ｖｏｌ％の酸素が必要であるが、４０ｖｏｌ％
を越えると酸化物の成膜速度が低下するので３０ｖｏｌ
％〜４０ｖｏｌ％が望ましい。
【００１９】この発明において、スパッタ方法をＲＦス
パッタに限定する理由は、ＲＦスパッタは工業生産上で
有効であり、ＩＢＳの場合はＮｉＯ組成がずれる場合が
あり、安定でないためである。
パッタに限定する理由は、ＲＦスパッタは工業生産上で
有効であり、ＩＢＳの場合はＮｉＯ組成がずれる場合が
あり、安定でないためである。
【００２０】この発明によるＮｉＦｅ／ＮｉＯの２層膜
の製造方法は、Ｎｉの含有量が７５ａｔ％以上の磁気抵
抗効果を有するＮｉ基合金ターゲットを用いて、まず、
Ａｒプラズマ中でＲＦスパッタすることにより磁気抵抗
効果膜を成膜した後、前記Ｎｉ基合金のターゲットを酸
素を含むＡｒプラズマ中でＲＦスパッタしてＮｉＯ反強
磁性膜を成膜することを特徴とするが、公知のＲＦスパ
ッタ装置で同一チャンバー内の雰囲気を、初め所定減圧
Ａｒ雰囲気から、次に所定量の酸素を導入したＡｒ雰囲
気へと変化させて、連続的に２層膜を成膜できる。
の製造方法は、Ｎｉの含有量が７５ａｔ％以上の磁気抵
抗効果を有するＮｉ基合金ターゲットを用いて、まず、
Ａｒプラズマ中でＲＦスパッタすることにより磁気抵抗
効果膜を成膜した後、前記Ｎｉ基合金のターゲットを酸
素を含むＡｒプラズマ中でＲＦスパッタしてＮｉＯ反強
磁性膜を成膜することを特徴とするが、公知のＲＦスパ
ッタ装置で同一チャンバー内の雰囲気を、初め所定減圧
Ａｒ雰囲気から、次に所定量の酸素を導入したＡｒ雰囲
気へと変化させて、連続的に２層膜を成膜できる。
【００２１】例えば、ＮｉＦｅターゲットを用いて初め
にＡｒプラズマ中でＲＦスパッタして３００Å厚みでＮ
ｉＦｅ成膜後、連続して酸素量３０ｖｏｌ％のＡｒプラ
ズマ中でＮｉＯを成膜し、ＮｉＦｅ／ＮｉＯの２層膜の
交換結合磁界（Ｈｅ）をＮｉＯの膜厚の関数として求め
ると、図１のＮｉＯ反強磁性膜厚と交換結合磁界との関
係グラフに示すごとく、ＮｉＯ膜厚が２００Åから５０
０Åまでは十分安定な交換結合磁界が生じ、逆に５００
Åを越えると交換結合磁界は小さくなる傾向を示すこと
が判明した。
にＡｒプラズマ中でＲＦスパッタして３００Å厚みでＮ
ｉＦｅ成膜後、連続して酸素量３０ｖｏｌ％のＡｒプラ
ズマ中でＮｉＯを成膜し、ＮｉＦｅ／ＮｉＯの２層膜の
交換結合磁界（Ｈｅ）をＮｉＯの膜厚の関数として求め
ると、図１のＮｉＯ反強磁性膜厚と交換結合磁界との関
係グラフに示すごとく、ＮｉＯ膜厚が２００Åから５０
０Åまでは十分安定な交換結合磁界が生じ、逆に５００
Åを越えると交換結合磁界は小さくなる傾向を示すこと
が判明した。
【００２２】すなわち、この発明による磁気抵抗効果を
有するＮｉ基合金ターゲットからＮｉＯを直接、成膜し
たＮｉＯ反強磁性膜は、従来の２枚のターゲットから作
られたＮｉＦｅ／ＮｉＯの２層膜の交換結合磁界がＮｉ
Ｏ膜厚が５００Å以上でないと安定しないことと異な
り、従来のＮｉＯターゲットをスパッタしたＮｉＯ膜と
異なっているか、あるいは界面状態が異なっていること
を示している。いずれにしても、磁気抵抗効果を有する
一枚のターゲットから交換相互作用をもつ磁気抵抗効果
素子を作成すると従来より磁区制御膜であるＮｉＯの膜
厚を薄くできる。
有するＮｉ基合金ターゲットからＮｉＯを直接、成膜し
たＮｉＯ反強磁性膜は、従来の２枚のターゲットから作
られたＮｉＦｅ／ＮｉＯの２層膜の交換結合磁界がＮｉ
Ｏ膜厚が５００Å以上でないと安定しないことと異な
り、従来のＮｉＯターゲットをスパッタしたＮｉＯ膜と
異なっているか、あるいは界面状態が異なっていること
を示している。いずれにしても、磁気抵抗効果を有する
一枚のターゲットから交換相互作用をもつ磁気抵抗効果
素子を作成すると従来より磁区制御膜であるＮｉＯの膜
厚を薄くできる。
【００２３】また、磁気抵抗効果膜／Ｃｕ／磁気抵抗効
果膜／磁化固定膜の４層膜を基本構造とする積層型磁気
抵抗効果素子の製造に際し、基板上に磁化固定膜から成
膜する場合には、磁化固定膜に接する磁気抵抗効果膜と
の相互作用を確実にするため、ＮｉＯのネール点以上の
温度で磁場中アニールする必要があるが、熱処理条件と
しては、膜表面の酸化を防止するため、真空中（＜１×
１０-3Ｔｏｒｒ）で行うことが好ましい。
果膜／磁化固定膜の４層膜を基本構造とする積層型磁気
抵抗効果素子の製造に際し、基板上に磁化固定膜から成
膜する場合には、磁化固定膜に接する磁気抵抗効果膜と
の相互作用を確実にするため、ＮｉＯのネール点以上の
温度で磁場中アニールする必要があるが、熱処理条件と
しては、膜表面の酸化を防止するため、真空中（＜１×
１０-3Ｔｏｒｒ）で行うことが好ましい。
【００２４】
実施例１ 磁気抵抗効果を有するＮｉ８０−Ｆｅ２０（ａｔ％）タ
ーゲットを用い、ＲＦスパッタ装置で酸素を０，５，１
０，１５，２０，２５，２７，３０，４０，４５，５
０，７５，８０ｖｏｌ％含む種々のＡｒ雰囲気で、Ａｒ
スパッタリングをガス圧１ｍＴｏｒｒ、電力１ｋＷで行
い、磁気特性とＸ線回析を行い、生成物の確認を実施し
た。図２にＮｉＦｅスパッタ時の酸素量と磁化との関係
を示すが、酸素量が３０ｖｏｌ％以上で磁化はほとんど
０になっており、酸化物が形成されていることが判明し
た。
ーゲットを用い、ＲＦスパッタ装置で酸素を０，５，１
０，１５，２０，２５，２７，３０，４０，４５，５
０，７５，８０ｖｏｌ％含む種々のＡｒ雰囲気で、Ａｒ
スパッタリングをガス圧１ｍＴｏｒｒ、電力１ｋＷで行
い、磁気特性とＸ線回析を行い、生成物の確認を実施し
た。図２にＮｉＦｅスパッタ時の酸素量と磁化との関係
を示すが、酸素量が３０ｖｏｌ％以上で磁化はほとんど
０になっており、酸化物が形成されていることが判明し
た。
【００２５】また、図３にＮｉＦｅスパッタ時の酸素量
と成膜速度との関係を示すが、成膜速度は酸素量が４０
ｖｏｌ％を越えると急激に低下するのでスパッタ時の酸
素量は３０ｖｏｌ％から４０ｖｏｌ％が望ましい。さら
にＸ線回析により、酸化物を同定したところＦｅ酸化
物、Ｃｏ酸化物を示すピークは認められず、Ｎｉの酸化
物であるＮｉＯのピークのみが検出され、この発明によ
り、ＮｉＯを磁気抵抗効果を有するＮｉ基合金ターゲッ
トからＲＦスパッタで直接形成できた。
と成膜速度との関係を示すが、成膜速度は酸素量が４０
ｖｏｌ％を越えると急激に低下するのでスパッタ時の酸
素量は３０ｖｏｌ％から４０ｖｏｌ％が望ましい。さら
にＸ線回析により、酸化物を同定したところＦｅ酸化
物、Ｃｏ酸化物を示すピークは認められず、Ｎｉの酸化
物であるＮｉＯのピークのみが検出され、この発明によ
り、ＮｉＯを磁気抵抗効果を有するＮｉ基合金ターゲッ
トからＲＦスパッタで直接形成できた。
【００２６】実施例２ 磁気抵抗効果を有するＮｉ８０−Ｆｅ５−Ｃｏ１５（ａ
ｔ％）ターゲットを用い、ＲＦスパッタ装置で酸素を
０，１０，１５，２０，３０，４０，５０，７５ｖｏｌ
％含む種々のＡｒ雰囲気で、Ａｒスパッタリングをガス
圧１ｍＴｏｒｒ、電力１ＫＷで行い、磁気特性とＸ線回
析を行い、生成物の確認を実施した。図４にＮｉＦｅス
パッタ時の酸素量と磁化との関係を示すが、酸素量が３
０ｖｏｌ％以上で磁化はほとんど０になっており、酸化
物が形成されていることが判明した。さらにＸ線回析に
より、酸化物を同定したところＦｅＯ、ＣｏＯなどは観
測されず生成酸化物は反強磁性体のＮｉＯであることが
判明した。
ｔ％）ターゲットを用い、ＲＦスパッタ装置で酸素を
０，１０，１５，２０，３０，４０，５０，７５ｖｏｌ
％含む種々のＡｒ雰囲気で、Ａｒスパッタリングをガス
圧１ｍＴｏｒｒ、電力１ＫＷで行い、磁気特性とＸ線回
析を行い、生成物の確認を実施した。図４にＮｉＦｅス
パッタ時の酸素量と磁化との関係を示すが、酸素量が３
０ｖｏｌ％以上で磁化はほとんど０になっており、酸化
物が形成されていることが判明した。さらにＸ線回析に
より、酸化物を同定したところＦｅＯ、ＣｏＯなどは観
測されず生成酸化物は反強磁性体のＮｉＯであることが
判明した。
【００２７】実施例３ ＡｌＴｉＣ基板上にめっきによりＮｉＦｅを２μｍ形成
して下シールドとした。この上にＡｌ2Ｏ3を０．１５μ
ｍ成膜して下ギャップとした。次いで、トラック幅が６
μｍとなるように電極を形成しておき、フォトレジスト
により、幅２μｍ、長さ１００μｍの素子形状になるよ
うにソフトバイアス膜としてＣｏＺｒＭｏを２００Å厚
み、磁気分離膜としてＴｉを１００Å厚みで成膜後、磁
気抵抗効果膜となるＮｉ８１Ｆｅ１９ａｔ％ターゲット
を用い、ＲＦスパッタ装置で一方向磁場中でＡｒスパッ
タを行い、ＮｉＦｅを２００Å厚み成膜し、さらに同じ
装置で酸素を３０ｖｏｌ％含むＡｒ雰囲気でＡｒスパッ
タを行い、ＮｉＯをそれぞれ５０，１５０，２００，２
５０，４００，５００，６００，１０００Å厚みに連続
で成膜し、ＣｏＺｒＭｏ／Ｔｉ／ＮｉＦｅ／ＮｉＯの４
層膜を作成した。上ギャップとしてＡｌ2Ｏ3を０．１５
μｍ成膜し、めっきによりＮｉＦｅを２μｍ形成して上
シールドとした。この後、端子部を形成し、Ａｌ2Ｏ3の
保護層を３０μｍ成膜してウェハプロセスを完了した。
して下シールドとした。この上にＡｌ2Ｏ3を０．１５μ
ｍ成膜して下ギャップとした。次いで、トラック幅が６
μｍとなるように電極を形成しておき、フォトレジスト
により、幅２μｍ、長さ１００μｍの素子形状になるよ
うにソフトバイアス膜としてＣｏＺｒＭｏを２００Å厚
み、磁気分離膜としてＴｉを１００Å厚みで成膜後、磁
気抵抗効果膜となるＮｉ８１Ｆｅ１９ａｔ％ターゲット
を用い、ＲＦスパッタ装置で一方向磁場中でＡｒスパッ
タを行い、ＮｉＦｅを２００Å厚み成膜し、さらに同じ
装置で酸素を３０ｖｏｌ％含むＡｒ雰囲気でＡｒスパッ
タを行い、ＮｉＯをそれぞれ５０，１５０，２００，２
５０，４００，５００，６００，１０００Å厚みに連続
で成膜し、ＣｏＺｒＭｏ／Ｔｉ／ＮｉＦｅ／ＮｉＯの４
層膜を作成した。上ギャップとしてＡｌ2Ｏ3を０．１５
μｍ成膜し、めっきによりＮｉＦｅを２μｍ形成して上
シールドとした。この後、端子部を形成し、Ａｌ2Ｏ3の
保護層を３０μｍ成膜してウェハプロセスを完了した。
【００２８】端子出し加工後、金パッドを形成し、切
断、研磨、組立てを経て、磁気ヘッドを作製した。この
磁気ヘッドに８ｍＡのセンス電流を流して、ＭＲリード
ライトテスタを用いリードライト特性を評価した。その
結果を表１に示すが、ＮｉＯ膜厚が５０，１５０，６０
０，１０００Åではバルクハウゼンノイズが観測され、
磁区制御膜としてＮｉＯの交換結合磁界が有効に働いて
いないが、２００Å以上５００Å以下では有効に動作す
ることが確認された。
断、研磨、組立てを経て、磁気ヘッドを作製した。この
磁気ヘッドに８ｍＡのセンス電流を流して、ＭＲリード
ライトテスタを用いリードライト特性を評価した。その
結果を表１に示すが、ＮｉＯ膜厚が５０，１５０，６０
０，１０００Åではバルクハウゼンノイズが観測され、
磁区制御膜としてＮｉＯの交換結合磁界が有効に働いて
いないが、２００Å以上５００Å以下では有効に動作す
ることが確認された。
【００２９】
【表１】
【００３０】実施例４ 図５に示すごとく、ＡｌＴｉＣ基板１上にめっきにより
ＮｉＦｅを２μｍ形成して下シールド２とした。この上
にＡｌ2Ｏ3を０．２μｍ成膜して下ギャップ３とした。
さらにソフトバイアス膜４としてＣｏＺｒＭｏを２００
Å厚みで、磁気分離膜５としてＴｉを１００Å厚みで成
膜後、磁気抵抗効果膜６としてＮｉ８０Ｆｅ２０ａｔ％
ターゲットを用いＲＦスパッタ装置で一方向磁場中でＡ
ｒスパッタを行いＮｉＦｅを２５０Å厚み成膜し、さら
に同じ装置で酸素を３０ｖｏｌ％含むＡｒ雰囲気でＡｒ
スパッタを行い、ＮｉＯ膜７を２５０Å厚みに連続で成
膜した。この４層膜をフォトリソグラフィとイオンミリ
ングで幅２μｍ、長さ１００μｍの素子形状に加工し
た。さらに電極とトラック幅の分だけ、フォトリソグラ
フィとイオンミリングで素子から２５０ÅのＮｉＯ膜を
除去した。このＮｉＯ膜を除去した部分にＣｕ電極８を
形成した。この状態は図４のように素子両端に磁区制御
膜、すなわちＮｉＯ膜７があることになる。
ＮｉＦｅを２μｍ形成して下シールド２とした。この上
にＡｌ2Ｏ3を０．２μｍ成膜して下ギャップ３とした。
さらにソフトバイアス膜４としてＣｏＺｒＭｏを２００
Å厚みで、磁気分離膜５としてＴｉを１００Å厚みで成
膜後、磁気抵抗効果膜６としてＮｉ８０Ｆｅ２０ａｔ％
ターゲットを用いＲＦスパッタ装置で一方向磁場中でＡ
ｒスパッタを行いＮｉＦｅを２５０Å厚み成膜し、さら
に同じ装置で酸素を３０ｖｏｌ％含むＡｒ雰囲気でＡｒ
スパッタを行い、ＮｉＯ膜７を２５０Å厚みに連続で成
膜した。この４層膜をフォトリソグラフィとイオンミリ
ングで幅２μｍ、長さ１００μｍの素子形状に加工し
た。さらに電極とトラック幅の分だけ、フォトリソグラ
フィとイオンミリングで素子から２５０ÅのＮｉＯ膜を
除去した。このＮｉＯ膜を除去した部分にＣｕ電極８を
形成した。この状態は図４のように素子両端に磁区制御
膜、すなわちＮｉＯ膜７があることになる。
【００３１】さらに上ギャップとしてＡｌ2Ｏ3を０．２
５μｍ成膜し、めっきによりＮｉＦｅを２μｍ形成して
上シールドとした。この後、端子部を形成し、Ａｌ2Ｏ3
の保護層を３０μｍ成膜してウェハプロセスを完了し
た。端子出し加工後、金パッドを形成し、切断、研磨、
組立てを経て、磁気ヘッドを作製した。この磁気ヘッド
に１０ｍＡのセンス電流を流して、ＭＲリードライトテ
スタを用いリードライト特性を評価した。その結果、得
られた信号にはバルクハウゼンノイズは認められず、Ｎ
ｉＯ膜が上記形状でも磁区制御膜として交換結合磁界が
有効に作用していることが確認された。
５μｍ成膜し、めっきによりＮｉＦｅを２μｍ形成して
上シールドとした。この後、端子部を形成し、Ａｌ2Ｏ3
の保護層を３０μｍ成膜してウェハプロセスを完了し
た。端子出し加工後、金パッドを形成し、切断、研磨、
組立てを経て、磁気ヘッドを作製した。この磁気ヘッド
に１０ｍＡのセンス電流を流して、ＭＲリードライトテ
スタを用いリードライト特性を評価した。その結果、得
られた信号にはバルクハウゼンノイズは認められず、Ｎ
ｉＯ膜が上記形状でも磁区制御膜として交換結合磁界が
有効に作用していることが確認された。
【００３２】実施例５ ガラス基板上にＣｕ電極を形成し、リフトオフプロセス
で幅３μｍ、長さ５０μｍの４層のスピンバルブ素子を
形成した。すなわち、素子の形成はまずＮｉ８０Ｆｅ２
０ａｔ％ターゲットを用い、Ａｒガス中の一方向磁場中
でＲＦスパッタを行い、ＮｉＦｅ膜を６０Å厚みに成膜
し、純度９９．９％のＣｕターゲットを用いてＣｕ膜を
４０Å厚みに成膜し、磁場方向を９０度回転させ、再び
ＮｉＦｅターゲットを用いＮｉＦｅ膜を４０Å厚みに成
膜した後、酸素を３５ｖｏｌ％含むＡｒ中でＲＦスパッ
タを行い、ＮｉＯを２５０Å厚みに成膜した。得られた
ＮｉＦｅ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／ＮｉＯの４層膜を基本構造
とする積層型磁気抵抗効果素子に７ｍＡのセンス電流を
流し、±２００Ｏｅ静磁場でＭＲ係数を測定した。その
結果を図６に示すが、零磁場近傍で６％のＭＲ比が観測
され、ＮｉＯ膜がＮｉＦｅ膜に十分な交換結合磁界を及
ぼして、スピンバルブとして有効に働くことが明らかに
なった。
で幅３μｍ、長さ５０μｍの４層のスピンバルブ素子を
形成した。すなわち、素子の形成はまずＮｉ８０Ｆｅ２
０ａｔ％ターゲットを用い、Ａｒガス中の一方向磁場中
でＲＦスパッタを行い、ＮｉＦｅ膜を６０Å厚みに成膜
し、純度９９．９％のＣｕターゲットを用いてＣｕ膜を
４０Å厚みに成膜し、磁場方向を９０度回転させ、再び
ＮｉＦｅターゲットを用いＮｉＦｅ膜を４０Å厚みに成
膜した後、酸素を３５ｖｏｌ％含むＡｒ中でＲＦスパッ
タを行い、ＮｉＯを２５０Å厚みに成膜した。得られた
ＮｉＦｅ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ／ＮｉＯの４層膜を基本構造
とする積層型磁気抵抗効果素子に７ｍＡのセンス電流を
流し、±２００Ｏｅ静磁場でＭＲ係数を測定した。その
結果を図６に示すが、零磁場近傍で６％のＭＲ比が観測
され、ＮｉＯ膜がＮｉＦｅ膜に十分な交換結合磁界を及
ぼして、スピンバルブとして有効に働くことが明らかに
なった。
【００３３】実施例６ 図７に示すごとく、ＡｌＴｉＣ基板１０上にめっきによ
りＮｉＦｅを２μｍ形成し、下シールド１１とした。こ
の上にＡｌ2Ｏ3を０．２μｍ成膜してした下ギャップ１
２とした。磁気抵抗効果を有するＮｉ８０Ｆｅ２０ａｔ
％ターゲットを用いＲＦスパッタ装置で磁気抵抗効果膜
１３として素子加工後、長手方向となる向きの磁場中で
ＮｉＦｅを６０Å厚みに成膜した。次に、純度９９．９
％のＣｕターゲットでＣｕ膜１４を３０Å厚みに成膜
し、磁場方向を９０度回転させ、磁気抵抗効果を有する
Ｎｉ８０Ｆｅ２０ａｔ％ターゲットで磁気抵抗効果膜１
５としてＮｉＦｅを６０Å厚みに成膜後、さらに同じ装
置で酸素を３０ｖｏｌ％含むＡｒスパッタを行い、磁化
固定膜１６としてＮｉＯを２５０Å厚みに連続で成膜し
た。この４層膜をフォトリソグラフィとイオンミリング
で幅２μｍ、長さ５０μｍの素子形状に加工した。さら
に電極を形成するため、フォトリソグラフィとイオンミ
リングで素子の所要位置から２５０Å厚みのＮｉＯ膜を
除去した。このＮｉＯ膜を除去した部分にＣｕ電極１７
を形成した。
りＮｉＦｅを２μｍ形成し、下シールド１１とした。こ
の上にＡｌ2Ｏ3を０．２μｍ成膜してした下ギャップ１
２とした。磁気抵抗効果を有するＮｉ８０Ｆｅ２０ａｔ
％ターゲットを用いＲＦスパッタ装置で磁気抵抗効果膜
１３として素子加工後、長手方向となる向きの磁場中で
ＮｉＦｅを６０Å厚みに成膜した。次に、純度９９．９
％のＣｕターゲットでＣｕ膜１４を３０Å厚みに成膜
し、磁場方向を９０度回転させ、磁気抵抗効果を有する
Ｎｉ８０Ｆｅ２０ａｔ％ターゲットで磁気抵抗効果膜１
５としてＮｉＦｅを６０Å厚みに成膜後、さらに同じ装
置で酸素を３０ｖｏｌ％含むＡｒスパッタを行い、磁化
固定膜１６としてＮｉＯを２５０Å厚みに連続で成膜し
た。この４層膜をフォトリソグラフィとイオンミリング
で幅２μｍ、長さ５０μｍの素子形状に加工した。さら
に電極を形成するため、フォトリソグラフィとイオンミ
リングで素子の所要位置から２５０Å厚みのＮｉＯ膜を
除去した。このＮｉＯ膜を除去した部分にＣｕ電極１７
を形成した。
【００３４】さらに、図示しないが上ギャップとしてＡ
ｌ2Ｏ3を０．２５μｍ厚みに成膜し、めっきによりＮｉ
Ｆｅを２μｍ形成して上シールドとした。この後、端子
部を形成し、Ａｌ2Ｏ3の保護層を３０μｍ成膜してウェ
ハプロセスを完了した。端子出し加工後、金パッドを形
成し、切断、研磨、組立てを経て、磁気ヘッドを作製し
た。この磁気ヘッドに８ｍＡのセンス電流を流して、Ｍ
Ｒリードライトテスタを用いリードライト特性を評価し
た。その結果、得られた信号強度は従来のＮｉＦｅ膜の
信号強度と比較して約２倍であり、ＮｉＯが磁化固定膜
として作動し、スピンバルブとして有効に作用している
ことが確認された。
ｌ2Ｏ3を０．２５μｍ厚みに成膜し、めっきによりＮｉ
Ｆｅを２μｍ形成して上シールドとした。この後、端子
部を形成し、Ａｌ2Ｏ3の保護層を３０μｍ成膜してウェ
ハプロセスを完了した。端子出し加工後、金パッドを形
成し、切断、研磨、組立てを経て、磁気ヘッドを作製し
た。この磁気ヘッドに８ｍＡのセンス電流を流して、Ｍ
Ｒリードライトテスタを用いリードライト特性を評価し
た。その結果、得られた信号強度は従来のＮｉＦｅ膜の
信号強度と比較して約２倍であり、ＮｉＯが磁化固定膜
として作動し、スピンバルブとして有効に作用している
ことが確認された。
【００３５】実施例７ ガラス基板上に、リフトオフプロセスで幅２μｍ、長さ
５０μｍの４層膜を形成した。すなわち、素子の形成は
まずＮｉ８０Ｆｅ２０ａｔ％ターゲットを用い、酸素を
３５ｖｏｌ％含むＡｒ中でＲＦスパッタを行い、磁化固
定膜としてＮｉＯを２５０Å厚みに成膜し、続いて、同
じ装置にて、酸素を含まないＡｒ中でＲＦスパッタし磁
気抵抗効果膜としてＮｉＦｅ膜を７０Å厚みに成膜し
た。次いで、純度９９．９％Ｃｕターゲットを用いてＣ
ｕ膜を３０Å成膜し、再びＮｉ８０Ｆｅ２０ａｔ％ター
ゲットを用い磁気抵抗効果膜としてＮｉＦｅ膜を４０Å
厚みに成膜し、Ｃｕ電極を所要パターンで形成した。さ
らに、得られた素子を２２０℃の温度で素子幅方向の一
方向磁場中で熱処理し、スピンバルブを形成した。この
発明による素子に１０ｍＡのセンス電流を流し、６０Ｈ
ｚで±５０Ｏｅの磁界を印加し、ＭＲ曲線を測定した。
その結果を図８に示すが、５％のＭＲ比が観測され、Ｎ
ｉＯ膜がＮｉＦｅ膜に十分な交換結合磁界を及ぼして、
スピンバルブとして有効に働くことが明らかになった。
５０μｍの４層膜を形成した。すなわち、素子の形成は
まずＮｉ８０Ｆｅ２０ａｔ％ターゲットを用い、酸素を
３５ｖｏｌ％含むＡｒ中でＲＦスパッタを行い、磁化固
定膜としてＮｉＯを２５０Å厚みに成膜し、続いて、同
じ装置にて、酸素を含まないＡｒ中でＲＦスパッタし磁
気抵抗効果膜としてＮｉＦｅ膜を７０Å厚みに成膜し
た。次いで、純度９９．９％Ｃｕターゲットを用いてＣ
ｕ膜を３０Å成膜し、再びＮｉ８０Ｆｅ２０ａｔ％ター
ゲットを用い磁気抵抗効果膜としてＮｉＦｅ膜を４０Å
厚みに成膜し、Ｃｕ電極を所要パターンで形成した。さ
らに、得られた素子を２２０℃の温度で素子幅方向の一
方向磁場中で熱処理し、スピンバルブを形成した。この
発明による素子に１０ｍＡのセンス電流を流し、６０Ｈ
ｚで±５０Ｏｅの磁界を印加し、ＭＲ曲線を測定した。
その結果を図８に示すが、５％のＭＲ比が観測され、Ｎ
ｉＯ膜がＮｉＦｅ膜に十分な交換結合磁界を及ぼして、
スピンバルブとして有効に働くことが明らかになった。
【００３６】
【発明の効果】この発明は、Ｎｉの含有量が７５ａｔ％
以上の磁気抵抗効果を有する組成からなるＮｉ基合金タ
ーゲットを、入力パワーが１ｋＷのとき酸素を３０ｖｏ
ｌ％以上含むＡｒプラズマ中でＲＦスパッタすると、容
易にＮｉＯ反強磁性膜膜を成膜できることを知見したも
ので、まず、上記のＮｉ基合金ターゲットをＡｒプラズ
マ中でＲＦスパッタして磁気抵抗効果膜を成膜し、その
後同じターゲットを連続して酸素を含むＡｒプラズマ中
でＲＦスパッタし、反強磁性ＮｉＯ膜を成膜することで
一枚のターゲットから交換相互作用をもつ２層膜を作成
することにより、極めて簡素化された工程で２層膜を形
成できる。
以上の磁気抵抗効果を有する組成からなるＮｉ基合金タ
ーゲットを、入力パワーが１ｋＷのとき酸素を３０ｖｏ
ｌ％以上含むＡｒプラズマ中でＲＦスパッタすると、容
易にＮｉＯ反強磁性膜膜を成膜できることを知見したも
ので、まず、上記のＮｉ基合金ターゲットをＡｒプラズ
マ中でＲＦスパッタして磁気抵抗効果膜を成膜し、その
後同じターゲットを連続して酸素を含むＡｒプラズマ中
でＲＦスパッタし、反強磁性ＮｉＯ膜を成膜することで
一枚のターゲットから交換相互作用をもつ２層膜を作成
することにより、極めて簡素化された工程で２層膜を形
成できる。
【００３７】また、この発明によるＮｉＦｅ／ＮｉＯの
２層膜における磁気交換相互作用は、ＮｉＯ膜厚が２０
０Åから５００Åで安定に作用することから、従来より
はるかに薄膜化することが可能でかつバルクハウゼンノ
イズのない磁気抵抗効果膜／反強磁性体の２層膜を基本
構造とする積層型磁気抵抗効果型素子を提供できる。さ
らに、磁化固定膜としてＮｉＯを用いた高磁気抵抗効果
を示すスピンバルブ素子、すなわち、磁気抵抗効果膜／
Ｃｕ／磁気抵抗効果膜／磁化固定膜の４層膜を基本構造
とする積層型磁気抵抗効果素子を容易に提供できる。
２層膜における磁気交換相互作用は、ＮｉＯ膜厚が２０
０Åから５００Åで安定に作用することから、従来より
はるかに薄膜化することが可能でかつバルクハウゼンノ
イズのない磁気抵抗効果膜／反強磁性体の２層膜を基本
構造とする積層型磁気抵抗効果型素子を提供できる。さ
らに、磁化固定膜としてＮｉＯを用いた高磁気抵抗効果
を示すスピンバルブ素子、すなわち、磁気抵抗効果膜／
Ｃｕ／磁気抵抗効果膜／磁化固定膜の４層膜を基本構造
とする積層型磁気抵抗効果素子を容易に提供できる。
【図１】ＮｉＯ反強磁性膜厚と交換結合磁界との関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図２】ＮｉＦｅスパッタ時の酸素量と磁化との関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図３】ＮｉＦｅスパッタ時の酸素量と成膜速度との関
係を示すグラフである。
係を示すグラフである。
【図４】ＮｉＦｅスパッタ時の酸素量と磁化との関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図５】この発明による磁気抵抗効果型素子の一実施例
の縦断説明図である。
の縦断説明図である。
【図６】この発明の実施例における±２００Ｏｅ静磁場
でのＭＲ曲線を示すグラフである。
でのＭＲ曲線を示すグラフである。
【図７】この発明による磁気抵抗効果型素子の他の実施
例の縦断説明図である。
例の縦断説明図である。
【図８】この発明の実施例における６０Ｈｚ、±５０Ｏ
ｅの磁場でのＭＲ曲線を示すグラフである。
ｅの磁場でのＭＲ曲線を示すグラフである。
１，１０ ＡｌＴｉＣ基板 ２，１１ 下シールド ３，１２ 下ギャップ ４ ソフトバイアス膜 ５ 磁気分離膜 ６，１３，１５ 磁気抵抗効果膜 ７ ＮｉＯ膜 ８，１７ Ｃｕ電極 １４ Ｃｕ膜 １６ 磁化固定膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｆ 41/18 Ｈ０１Ｌ 43/08 Ｚ 43/12
Claims (6)
- 【請求項１】 Ｎｉの含有量が７５ａｔ％以上の磁気抵
抗効果を有するＮｉ基合金ターゲットを、酸素を含むＡ
ｒプラズマ中でＲＦスパッタして成膜することを特徴と
するＮｉＯ反強磁性膜の製造方法。 - 【請求項２】 磁気抵抗効果膜／反強磁性体の２層膜を
基本構造とする積層型磁気抵抗効果素子の製造方法にお
いて、Ｎｉの含有量が７５ａｔ％以上の磁気抵抗効果を
有するＮｉ基合金ターゲットをＡｒプラズマ中でスパッ
タして磁気抵抗効果膜を成膜した後、前記Ｎｉ基合金の
ターゲットを酸素を含むＡｒプラズマ中でスパッタして
ＮｉＯ反強磁性膜を成膜して２層膜を設けることを特徴
とする磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項３】 磁気抵抗効果膜／Ｃｕ／磁気抵抗効果膜
／磁化固定膜の４層膜を基本構造とする積層型磁気抵抗
効果素子の製造方法において、磁気抵抗効果膜及びＣｕ
膜の成膜後、Ｎｉの含有量が７５ａｔ％以上の磁気抵抗
効果を有するＮｉ基合金ターゲットをＡｒプラズマ中で
スパッタして磁気抵抗効果膜を成膜した後、磁化固定膜
として、前記Ｎｉ基合金のターゲットを酸素を含むＡｒ
プラズマ中でスパッタしてＮｉＯ反強磁性膜を成膜する
ことを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項４】 磁気抵抗効果膜／Ｃｕ／磁気抵抗効果膜
／磁化固定膜の４層膜を基本構造とする積層型磁気抵抗
効果素子の製造方法において、磁化固定膜として、Ｎｉ
の含有量が７５ａｔ％以上の磁気抵抗効果を有するＮｉ
基合金ターゲットを酸素を含むＡｒプラズマ中でスパッ
タしてＮｉＯ反強磁性膜を成膜した後、前記Ｎｉ基合金
のターゲットをＡｒプラズマ中でスパッタして磁気抵抗
効果膜を成膜し、その後Ｃｕ膜及び磁気抵抗効果膜を成
膜し、さらにＮｉＯのネール点以上の温度で磁場中熱処
理することを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項５】 Ｎｉの含有量が７５ａｔ％以上の磁気抵
抗効果を有するＮｉ基合金ターゲットをＡｒプラズマ中
でスパッタして成膜した磁気抵抗効果膜と、さらに前記
Ｎｉ基合金のターゲットを酸素を含むＡｒプラズマ中で
スパッタして成膜したＮｉＯ反強磁性膜とからなる２層
膜を有し、ＮｉＯ反強磁性膜の厚みが２００Å〜５００
Åであることを特徴とする磁気抵抗効果素子。 - 【請求項６】 磁気抵抗効果膜と、Ｃｕ膜と、Ｎｉの含
有量が７５ａｔ％以上の磁気抵抗効果を有するＮｉ基合
金ターゲットをＡｒプラズマ中でスパッタして成膜した
磁気抵抗効果膜と、さらに前記Ｎｉ基合金のターゲット
を酸素を含むＡｒプラズマ中でスパッタして成膜したＮ
ｉＯ反強磁性膜とからなる磁化固定膜との４層膜を有
し、ＮｉＯ反強磁性膜の厚みが２００Å〜５００Åであ
ることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6276014A JPH08129721A (ja) | 1994-09-08 | 1994-10-14 | ＮｉＯ反強磁性膜の製造方法並びに磁気抵抗効果素子の製造方法とその素子 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6-242337 | 1994-09-08 | ||
| JP24233794 | 1994-09-08 | ||
| JP6276014A JPH08129721A (ja) | 1994-09-08 | 1994-10-14 | ＮｉＯ反強磁性膜の製造方法並びに磁気抵抗効果素子の製造方法とその素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08129721A true JPH08129721A (ja) | 1996-05-21 |
Family
ID=26535721
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6276014A Pending JPH08129721A (ja) | 1994-09-08 | 1994-10-14 | ＮｉＯ反強磁性膜の製造方法並びに磁気抵抗効果素子の製造方法とその素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08129721A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0814519A3 (en) * | 1996-06-17 | 1998-01-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Magnetoresistive effect device, process for fabricating the same, and magnetic head produced using the same |
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| WO1998001762A3 (en) * | 1996-07-05 | 1999-04-15 | Philips Electronics Nv | A magnetic field sensor and a method of manufacturing such a sensor |
| US6063244A (en) * | 1998-05-21 | 2000-05-16 | International Business Machines Corporation | Dual chamber ion beam sputter deposition system |
| JP2008124486A (ja) * | 2007-12-14 | 2008-05-29 | Canon Anelva Corp | 磁気抵抗多層膜製造方法及び製造装置 |
| US7771570B2 (en) | 2003-10-16 | 2010-08-10 | Canon Anelva Corporation | Method and apparatus for depositing a magnetoresistive multilayer film |
| CN109110824A (zh) * | 2018-08-14 | 2019-01-01 | 厦门大学 | 用于钙钛矿太阳能电池空穴传输材料的纳米氧化镍及制备 |
| CN115715142A (zh) * | 2022-11-10 | 2023-02-24 | 清华大学 | 一种利用反铁磁材料产生可控自旋流的方法、异质结构器件和自旋电子学器件 |
-
1994
- 1994-10-14 JP JP6276014A patent/JPH08129721A/ja active Pending
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