JPH08180328A - スピンバルブ磁気抵抗効果素子及びその製造方法 - Google Patents
スピンバルブ磁気抵抗効果素子及びその製造方法Info
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- JPH08180328A JPH08180328A JP6318791A JP31879194A JPH08180328A JP H08180328 A JPH08180328 A JP H08180328A JP 6318791 A JP6318791 A JP 6318791A JP 31879194 A JP31879194 A JP 31879194A JP H08180328 A JPH08180328 A JP H08180328A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】磁気記録媒体からの情報信号を読み取るスピン
バルブ磁気抵抗効果素子の製造方法に関し、耐蝕性を良
好にすること。 【構成】基板１１上に直接又は下地層１２を介して第一
の軟磁性層１３を形成する工程と、前記第一の軟磁性層
１３の上に非磁性層１４を形成する工程と、前記非磁性
層１４の上に第二の軟磁性層１５を形成する工程と、加
速エンルギーを調整することにより前記第一の軟磁性層
１３又は前記第二の軟磁性層１５のいずれかに元素をイ
オン注入する工程とを含む。
バルブ磁気抵抗効果素子の製造方法に関し、耐蝕性を良
好にすること。 【構成】基板１１上に直接又は下地層１２を介して第一
の軟磁性層１３を形成する工程と、前記第一の軟磁性層
１３の上に非磁性層１４を形成する工程と、前記非磁性
層１４の上に第二の軟磁性層１５を形成する工程と、加
速エンルギーを調整することにより前記第一の軟磁性層
１３又は前記第二の軟磁性層１５のいずれかに元素をイ
オン注入する工程とを含む。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スピンバルブ磁気抵抗
効果素子及びその製造方法に関し、より詳しくは、磁気
記録媒体からの情報信号を読み取るスピンバルブ磁気抵
抗効果素子及びその製造方法に関する。
効果素子及びその製造方法に関し、より詳しくは、磁気
記録媒体からの情報信号を読み取るスピンバルブ磁気抵
抗効果素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ハードディスク、磁気カード、磁気テー
プ等の磁気記録媒体からの情報信号を読み出すための磁
気トランスジューサとして読み出し感度の高い磁気抵抗
効果素子が知られている。最近、より高い磁気抵抗効果
が得られる素子としてスピンバルブ磁気抵抗効果を利用
した磁気トランスジューサが特開平４−３５８３１０号
公報において記載されている。
プ等の磁気記録媒体からの情報信号を読み出すための磁
気トランスジューサとして読み出し感度の高い磁気抵抗
効果素子が知られている。最近、より高い磁気抵抗効果
が得られる素子としてスピンバルブ磁気抵抗効果を利用
した磁気トランスジューサが特開平４−３５８３１０号
公報において記載されている。
【０００３】図４(a) 〜図４(c) にスピンバルブ磁気抵
抗効果を利用した磁気トランスジューサの断面及び動作
原理を示す。それらの図に示すように、基板101 上には
第一の軟磁性層102 、非磁性層103 、第二の軟磁性層10
4 及び反強磁性層105 が順次形成されている。反強磁性
層105 は、第二の軟磁性層104 と交換結合して第二の軟
磁性層104 の磁化M1の方向を容易に変えないようにして
いる。
抗効果を利用した磁気トランスジューサの断面及び動作
原理を示す。それらの図に示すように、基板101 上には
第一の軟磁性層102 、非磁性層103 、第二の軟磁性層10
4 及び反強磁性層105 が順次形成されている。反強磁性
層105 は、第二の軟磁性層104 と交換結合して第二の軟
磁性層104 の磁化M1の方向を容易に変えないようにして
いる。
【０００４】スピンバルブ磁気抵抗効果は、２つの軟磁
性層102,103 の各々の磁化Ｍ1,Ｍ2の方向のなす角θが
外部磁場Ｈの変化に応じて変わることにより、基板101
上の上記した各層の電気抵抗が変わる現象である。次
に、スピンバルブ磁気抵抗効果による電気抵抗の変化を
具体的に説明する。 （１）外部磁場Ｈが印加されない状態、または、外部磁
場Ｈの方向が第一及び第二の軟磁性層102 ，104 の磁化
Ｍ1,Ｍ2 の方向と一致している状態 これらの状態では、図４(a) に示すように、非磁性層10
3 を介して対向する第一及び第二の軟磁性層102, 104の
磁化Ｍ1,Ｍ2 の方向は同じ方向になって、それらの磁化
Ｍ1 , Ｍ2 の方向の互いになす角θは０となる。このと
き第一及び第二の軟磁性層102,104 と非磁性層103 に流
れる伝導電子の散乱は小さくなり、それらの層の電気抵
抗Ｒは小さくなる。 （２）第二の軟磁性層104 の磁化Ｍ1 の方向に対して逆
方向の外部磁場Ｈを印加した状態 このような状態では、図４(b) に示すように、第一の軟
磁性層102 の磁化Ｍ2のみが第二の軟磁性層104 の磁化
Ｍ1 と逆方向に向くような大きさの外部磁場Ｈを印加し
た場合には、これらの磁化Ｍ1 ，Ｍ2 のなす角θは１８
０゜となる。この場合、第一及び第二の軟磁性層102,10
4 と非磁性層103 の各層内では磁化Ｍ1，Ｍ2 の方向が
一致しないことにより伝導電子の散乱が大きくなり、そ
れらの層の電気抵抗Ｒは大きくなる。 （３）反磁性層105 との交換結合を解いて第二の強磁層
の磁化Ｍ1 の方向を反転させる大きさの外部磁場Ｈを与
えた状態 このような状態では、図４(c) に示すように、第一及び
第二の軟磁性層102,104 の磁化Ｍ1 ，Ｍ2 の方向が同じ
になってそれらの磁化方向のなす角θは０゜となり、電
気抵抗Ｒは小さくなる。
性層102,103 の各々の磁化Ｍ1,Ｍ2の方向のなす角θが
外部磁場Ｈの変化に応じて変わることにより、基板101
上の上記した各層の電気抵抗が変わる現象である。次
に、スピンバルブ磁気抵抗効果による電気抵抗の変化を
具体的に説明する。 （１）外部磁場Ｈが印加されない状態、または、外部磁
場Ｈの方向が第一及び第二の軟磁性層102 ，104 の磁化
Ｍ1,Ｍ2 の方向と一致している状態 これらの状態では、図４(a) に示すように、非磁性層10
3 を介して対向する第一及び第二の軟磁性層102, 104の
磁化Ｍ1,Ｍ2 の方向は同じ方向になって、それらの磁化
Ｍ1 , Ｍ2 の方向の互いになす角θは０となる。このと
き第一及び第二の軟磁性層102,104 と非磁性層103 に流
れる伝導電子の散乱は小さくなり、それらの層の電気抵
抗Ｒは小さくなる。 （２）第二の軟磁性層104 の磁化Ｍ1 の方向に対して逆
方向の外部磁場Ｈを印加した状態 このような状態では、図４(b) に示すように、第一の軟
磁性層102 の磁化Ｍ2のみが第二の軟磁性層104 の磁化
Ｍ1 と逆方向に向くような大きさの外部磁場Ｈを印加し
た場合には、これらの磁化Ｍ1 ，Ｍ2 のなす角θは１８
０゜となる。この場合、第一及び第二の軟磁性層102,10
4 と非磁性層103 の各層内では磁化Ｍ1，Ｍ2 の方向が
一致しないことにより伝導電子の散乱が大きくなり、そ
れらの層の電気抵抗Ｒは大きくなる。 （３）反磁性層105 との交換結合を解いて第二の強磁層
の磁化Ｍ1 の方向を反転させる大きさの外部磁場Ｈを与
えた状態 このような状態では、図４(c) に示すように、第一及び
第二の軟磁性層102,104 の磁化Ｍ1 ，Ｍ2 の方向が同じ
になってそれらの磁化方向のなす角θは０゜となり、電
気抵抗Ｒは小さくなる。
【０００５】このようにしてスピンバルブ磁気抵抗効果
素子では、外部磁場Ｈの方向とその大きさにより第一及
び第二の軟磁性層102,104 及び非磁性層103 の電気抵抗
Ｒが変化するので、その電気抵抗Ｒの変化を検知するこ
とによって磁気媒体の磁界の情報を読み出すことができ
る。
素子では、外部磁場Ｈの方向とその大きさにより第一及
び第二の軟磁性層102,104 及び非磁性層103 の電気抵抗
Ｒが変化するので、その電気抵抗Ｒの変化を検知するこ
とによって磁気媒体の磁界の情報を読み出すことができ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このようなスピンバル
ブ磁気抵抗効果素子では、第二の軟磁性体層104 の磁化
Ｍ1 の変化を抑制するために用いる反強磁性層105 の材
料として一般に鉄マンガン（FeMn）を使用するが、この
FeMnは酸化され易いので素子特性が劣化するという不都
合がある。
ブ磁気抵抗効果素子では、第二の軟磁性体層104 の磁化
Ｍ1 の変化を抑制するために用いる反強磁性層105 の材
料として一般に鉄マンガン（FeMn）を使用するが、この
FeMnは酸化され易いので素子特性が劣化するという不都
合がある。
【０００７】これに対して、そのような反強磁性層を有
しないスピンバルブ磁気抵抗効果素子が特開平４−２４
９６０７号公報に記載されており、この素子は、非磁性
層を挟む２つの軟磁性層をそれぞれ異なる材料により形
成して保磁力を相違させるようにしたものである。しか
し、材料の異なる軟磁性層を重ねると、結晶構造の違い
から上側の軟磁性層の結晶構造に変化が生じるためにそ
の軟磁性層の磁気特性が劣化して、磁気抵抗変化率（抵
抗変化率／印加外部磁場）が減少するおそれがある。
しないスピンバルブ磁気抵抗効果素子が特開平４−２４
９６０７号公報に記載されており、この素子は、非磁性
層を挟む２つの軟磁性層をそれぞれ異なる材料により形
成して保磁力を相違させるようにしたものである。しか
し、材料の異なる軟磁性層を重ねると、結晶構造の違い
から上側の軟磁性層の結晶構造に変化が生じるためにそ
の軟磁性層の磁気特性が劣化して、磁気抵抗変化率（抵
抗変化率／印加外部磁場）が減少するおそれがある。
【０００８】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、耐蝕性を良好にすることができるスピン
バルブ磁気抵抗効果素子およびその製造方法を提供する
ことを目的とする。
ものであって、耐蝕性を良好にすることができるスピン
バルブ磁気抵抗効果素子およびその製造方法を提供する
ことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、図１に
例示するように、基板１の上に非磁性層を介して形成さ
れる２つの軟磁性層３，５のうちの一方に、磁性体に用
いられない元素を含んでいることを特徴とするスピンバ
ルブ磁気抵抗効果素子によって解決する。または、前記
元素は、ホウ素、窒素、酸素、炭素、アルゴン、ネオン
のうちの一種類以上であることを特徴とするスピンバル
ブ磁気抵抗効果素子によって解決する。
例示するように、基板１の上に非磁性層を介して形成さ
れる２つの軟磁性層３，５のうちの一方に、磁性体に用
いられない元素を含んでいることを特徴とするスピンバ
ルブ磁気抵抗効果素子によって解決する。または、前記
元素は、ホウ素、窒素、酸素、炭素、アルゴン、ネオン
のうちの一種類以上であることを特徴とするスピンバル
ブ磁気抵抗効果素子によって解決する。
【００１０】または、図１に例示するように、基板１上
に直接又は下地層２を介して第一の軟磁性層３を形成す
る工程と、前記第一の軟磁性層３に元素をイオン注入す
る工程と、前記第一の軟磁性層３の上に非磁性層４を形
成する工程と、前記非磁性層４の上に第二の軟磁性層５
を形成する工程とを有することを特徴とするスピンバル
ブ磁気抵抗効果素子の製造方法によって解決する。
に直接又は下地層２を介して第一の軟磁性層３を形成す
る工程と、前記第一の軟磁性層３に元素をイオン注入す
る工程と、前記第一の軟磁性層３の上に非磁性層４を形
成する工程と、前記非磁性層４の上に第二の軟磁性層５
を形成する工程とを有することを特徴とするスピンバル
ブ磁気抵抗効果素子の製造方法によって解決する。
【００１１】または、図３に例示するように、基板１１
上に直接又は下地層１２を介して第一の軟磁性層１３を
形成する工程と、前記第一の軟磁性層１３の上に非磁性
層１４を形成する工程と、前記非磁性層１４の上に第二
の軟磁性層１５を形成する工程と、加速エネルギーを調
整することにより前記第一の軟磁性層１３又は前記第二
の軟磁性層１５のいずれかに元素をイオン注入する工程
とを有することを特徴とするスピンバルブ磁気抵抗効果
素子の製造方法によって解決する。
上に直接又は下地層１２を介して第一の軟磁性層１３を
形成する工程と、前記第一の軟磁性層１３の上に非磁性
層１４を形成する工程と、前記非磁性層１４の上に第二
の軟磁性層１５を形成する工程と、加速エネルギーを調
整することにより前記第一の軟磁性層１３又は前記第二
の軟磁性層１５のいずれかに元素をイオン注入する工程
とを有することを特徴とするスピンバルブ磁気抵抗効果
素子の製造方法によって解決する。
【００１２】または、前記元素は、ホウ素、窒素、酸
素、炭素、アルゴン、ネオンのうちの一種類以上である
ことを特徴とするスピンバルブ磁気抵抗効果素子の製造
方法によって解決する。
素、炭素、アルゴン、ネオンのうちの一種類以上である
ことを特徴とするスピンバルブ磁気抵抗効果素子の製造
方法によって解決する。
【００１３】
【作 用】本発明によれば、スピンバルブ磁気抵抗効果
素子において非磁性層を挟んで形成される２つの軟磁性
層の内の一方にホウ素、窒素、酸素、炭素、アルゴン、
ネオンなどの元素をイオン注入している。このため、そ
のような元素がイオン注入された軟磁性層では、多くの
構造欠陥が起こり、これに伴って層中に応力が生じるの
で磁壁移動が抑制され保磁力が増加する。言い換えれ
ば、２つの軟磁性層の磁化の方向を反転するために必要
な外部磁場の強さが異なる。
素子において非磁性層を挟んで形成される２つの軟磁性
層の内の一方にホウ素、窒素、酸素、炭素、アルゴン、
ネオンなどの元素をイオン注入している。このため、そ
のような元素がイオン注入された軟磁性層では、多くの
構造欠陥が起こり、これに伴って層中に応力が生じるの
で磁壁移動が抑制され保磁力が増加する。言い換えれ
ば、２つの軟磁性層の磁化の方向を反転するために必要
な外部磁場の強さが異なる。
【００１４】従って、一方の軟磁性層の磁化の方向を固
定するための反強磁性層が不用になり、反強磁性層の腐
食による素子特性の劣化が抑制される。
定するための反強磁性層が不用になり、反強磁性層の腐
食による素子特性の劣化が抑制される。
【００１５】
【実施例】そこで、以下に本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。 （第１実施例）図１は、本発明の第１実施例のスピンバ
ルブ磁気抵抗効果素子の層構造を示す断面図である。
いて説明する。 （第１実施例）図１は、本発明の第１実施例のスピンバ
ルブ磁気抵抗効果素子の層構造を示す断面図である。
【００１６】まず、図１(a) に示すように、シリコン基
板１の（１００）面の上に、３０Oeの磁場を基板面に平
行な一方向に印加しながらスパッタ法によってタンタル
（Ta）よりなる下地層２を４０Å、鉄ニッケル（FeNi）
よりなる第一の軟磁性層３を１００Åの厚さに順次形成
する。続いて、加速エネルギー２０keV 、電流１２０μ
Ａ、ドーズ量１×１０16ions／cm2 の条件でホウ素
（Ｂ）を軟磁性層３にイオン注入する。
板１の（１００）面の上に、３０Oeの磁場を基板面に平
行な一方向に印加しながらスパッタ法によってタンタル
（Ta）よりなる下地層２を４０Å、鉄ニッケル（FeNi）
よりなる第一の軟磁性層３を１００Åの厚さに順次形成
する。続いて、加速エネルギー２０keV 、電流１２０μ
Ａ、ドーズ量１×１０16ions／cm2 の条件でホウ素
（Ｂ）を軟磁性層３にイオン注入する。
【００１７】この後に、図１(b) に示すように、上記と
同じ磁場条件下でスパッタ法によって第一の軟磁性層３
の上に銅（Cu）よりなる非磁性層４を２０Å、FeNiより
なる第二の軟磁性層５を６０Å、Taよりなるカバー膜６
を４０Åの厚さに順次形成する。続いて、特に図示しな
いが上記した下地層２からカバー膜６までを平面矩形状
にパターニングした後に、カバー膜６上面の両側寄りに
金等の電極７，８を形成する。この後に、シリコン基板
１を切断してスピンバルブ磁気抵抗効果素子を完成させ
る。
同じ磁場条件下でスパッタ法によって第一の軟磁性層３
の上に銅（Cu）よりなる非磁性層４を２０Å、FeNiより
なる第二の軟磁性層５を６０Å、Taよりなるカバー膜６
を４０Åの厚さに順次形成する。続いて、特に図示しな
いが上記した下地層２からカバー膜６までを平面矩形状
にパターニングした後に、カバー膜６上面の両側寄りに
金等の電極７，８を形成する。この後に、シリコン基板
１を切断してスピンバルブ磁気抵抗効果素子を完成させ
る。
【００１８】以上のようなスピンバルブ磁気抵抗効果素
子は、第一の軟磁性層３に選択的に構成材料に含まれな
い元素をイオン注入しているので、その元素によって第
一の軟磁性層３の中ではイオン注入前に比べて多くの構
造欠陥や歪みが生じる。この結果、第一の軟磁性層３内
には応力が生じて、内部の磁壁の移動が抑制され保磁力
（Ｈc ）が増加する。この保磁力はイオン注入量に依存
するために、調整が可能である。ただし、第一の軟磁性
層３を完全にアモルファス化する程度のイオン注入量と
することは保磁力を減少させることになるので適当では
ない。また、一部の領域にイオン注入することは外部磁
界により磁化方向が変わる保磁力の小さい領域が生じる
のでスピンバルブ磁気抵抗効果素子として機能しなくな
る。
子は、第一の軟磁性層３に選択的に構成材料に含まれな
い元素をイオン注入しているので、その元素によって第
一の軟磁性層３の中ではイオン注入前に比べて多くの構
造欠陥や歪みが生じる。この結果、第一の軟磁性層３内
には応力が生じて、内部の磁壁の移動が抑制され保磁力
（Ｈc ）が増加する。この保磁力はイオン注入量に依存
するために、調整が可能である。ただし、第一の軟磁性
層３を完全にアモルファス化する程度のイオン注入量と
することは保磁力を減少させることになるので適当では
ない。また、一部の領域にイオン注入することは外部磁
界により磁化方向が変わる保磁力の小さい領域が生じる
のでスピンバルブ磁気抵抗効果素子として機能しなくな
る。
【００１９】第一の軟磁性層３は、保磁力の増加によっ
て外部磁場により磁化Ｍ10の方向が変化し難くなる。即
ち、第一の軟磁性層３の磁化Ｍ10を反転させるために必
要な外部磁場Ｈは、第二の軟磁性層５の磁化Ｍ20の反転
に必要な外部磁場Ｈよりも大きくなる。次に、外部磁界
Ｈによるスピンバルブ磁気抵抗効果素子の電気抵抗Ｒの
変化について説明する。
て外部磁場により磁化Ｍ10の方向が変化し難くなる。即
ち、第一の軟磁性層３の磁化Ｍ10を反転させるために必
要な外部磁場Ｈは、第二の軟磁性層５の磁化Ｍ20の反転
に必要な外部磁場Ｈよりも大きくなる。次に、外部磁界
Ｈによるスピンバルブ磁気抵抗効果素子の電気抵抗Ｒの
変化について説明する。
【００２０】まず、図２(a) に示すように外部磁場を零
とした場合には、第一の軟磁性層３と第二の軟磁性層５
の磁化Ｍ10，Ｍ20の方向が同じになり、それらの層に電
極から供給される伝導電子の散乱が少なくなり、この結
果、電流が大きくて電気抵抗Ｒは小さい。続いて、図２
(b) に示すように外部磁場Ｈを増加させて第二の軟磁性
層５の磁化Ｍ20の方向だけを反転させて第一の軟磁性層
３と第二の軟磁性層５の磁化Ｍ10，Ｍ20の方向のなす角
θを１８０°と大きくする。この場合には、第一の軟磁
性層３と第二の軟磁性層５に流れる伝導電子の散乱が大
きくなって、電流が小さくなり電気抵抗Ｒが増加する。
とした場合には、第一の軟磁性層３と第二の軟磁性層５
の磁化Ｍ10，Ｍ20の方向が同じになり、それらの層に電
極から供給される伝導電子の散乱が少なくなり、この結
果、電流が大きくて電気抵抗Ｒは小さい。続いて、図２
(b) に示すように外部磁場Ｈを増加させて第二の軟磁性
層５の磁化Ｍ20の方向だけを反転させて第一の軟磁性層
３と第二の軟磁性層５の磁化Ｍ10，Ｍ20の方向のなす角
θを１８０°と大きくする。この場合には、第一の軟磁
性層３と第二の軟磁性層５に流れる伝導電子の散乱が大
きくなって、電流が小さくなり電気抵抗Ｒが増加する。
【００２１】さらに、外部磁場Ｈを増加させて図２(c)
に示すように第一の軟磁性層３と第二の軟磁性層５の磁
化Ｍ10，Ｍ20の方向を反転させると、それらの磁化
Ｍ10，Ｍ 20のなす角θは０°と小さくなり、それらの層
における伝導電子の散乱が小さくなって電流が増加す
る。この結果、電気抵抗が小さくなる。以上のように、
本実施例のスピンバルブ磁気抵抗効果素子によれば反強
磁性層を使用しておらず、腐食耐性が向上するばかりで
なく、素子の薄形化、素子の低抵抗化が図れる。
に示すように第一の軟磁性層３と第二の軟磁性層５の磁
化Ｍ10，Ｍ20の方向を反転させると、それらの磁化
Ｍ10，Ｍ 20のなす角θは０°と小さくなり、それらの層
における伝導電子の散乱が小さくなって電流が増加す
る。この結果、電気抵抗が小さくなる。以上のように、
本実施例のスピンバルブ磁気抵抗効果素子によれば反強
磁性層を使用しておらず、腐食耐性が向上するばかりで
なく、素子の薄形化、素子の低抵抗化が図れる。
【００２２】なお、上記した説明では、理解を容易にす
るために、外部磁界がない状態において第一の軟磁性層
３と第二の軟磁性層５の磁化Ｍ10，Ｍ20の方向を同じに
しているが、外部磁界に依存する電気抵抗を線型に変化
させるためには、それらの磁化Ｍ10，Ｍ20が相対的に直
交するような方向に磁化するのが好ましい。また、上記
した説明では、第一の軟磁性層３にイオン注入する元素
としてホウ素を用いているが、その他の元素として磁性
材に用いられない元素、例えばネオン（Ne）、アルゴン
（Ar）、クリプトン（Kr）、キセノン（Xe）、窒素(N)
、酸素(O）、炭素(C）等の希ガスの中で一種類以上を
用いてもよいし、磁性材に使用される元素を用いてもよ
い。
るために、外部磁界がない状態において第一の軟磁性層
３と第二の軟磁性層５の磁化Ｍ10，Ｍ20の方向を同じに
しているが、外部磁界に依存する電気抵抗を線型に変化
させるためには、それらの磁化Ｍ10，Ｍ20が相対的に直
交するような方向に磁化するのが好ましい。また、上記
した説明では、第一の軟磁性層３にイオン注入する元素
としてホウ素を用いているが、その他の元素として磁性
材に用いられない元素、例えばネオン（Ne）、アルゴン
（Ar）、クリプトン（Kr）、キセノン（Xe）、窒素(N)
、酸素(O）、炭素(C）等の希ガスの中で一種類以上を
用いてもよいし、磁性材に使用される元素を用いてもよ
い。
【００２３】上記した軟磁性層の材料としてFeNiを使用
しているが、コバルトニッケル、コバルト鉄ニッケル等
を用いてもよい。 （第２実施例）上記した第１実施例では、基板の近くに
ある第一の軟磁性層３にイオン注入しているが、その上
の第二の軟磁性層５にイオン注入して第二の軟磁性層５
の保磁力を大きくしてもよい。
しているが、コバルトニッケル、コバルト鉄ニッケル等
を用いてもよい。 （第２実施例）上記した第１実施例では、基板の近くに
ある第一の軟磁性層３にイオン注入しているが、その上
の第二の軟磁性層５にイオン注入して第二の軟磁性層５
の保磁力を大きくしてもよい。
【００２４】例えば図３(a) に示すように、シリコン基
板１１の（１００）面の上に、磁場を基板面に平行な一
方向に印加しながらスパッタ法によって膜厚４０Åの下
地層１２、膜厚６０Åの第一の軟磁性層１３、膜厚２０
Åの非磁性層１４及び膜厚１００Åの第二の軟磁性層１
５を順に形成する。シリコン基板１１上の材料は第１実
施例と同じにする。
板１１の（１００）面の上に、磁場を基板面に平行な一
方向に印加しながらスパッタ法によって膜厚４０Åの下
地層１２、膜厚６０Åの第一の軟磁性層１３、膜厚２０
Åの非磁性層１４及び膜厚１００Åの第二の軟磁性層１
５を順に形成する。シリコン基板１１上の材料は第１実
施例と同じにする。
【００２５】続いて、加速エネルギー２０keV 、電流１
２０μＡ、ドーズ量１×１０16ions／cm2 の条件でホウ
素を第二の軟磁性層１３にイオン注入する。イオン注入
深さは加速エネルギーを変えることにより調整が可能な
ので、イオンが非磁性層１４に注入されないようにす
る。この後に、図３(b) に示すように、第１実施例と同
じ磁場条件下でスパッタ法によって第二の軟磁性層１５
の上にカバー膜１６を４０Åの厚さに形成する。続い
て、図示しないが、上記した下地層１２からカバー膜１
６までを平面矩形状にパターニングした後に、カバー膜
１６上面の両側寄りに金等の電極１７，１８を形成す
る。この後に、シリコン基板１１を切断してスピンバル
ブ磁気抵抗効果素子を完成させる。
２０μＡ、ドーズ量１×１０16ions／cm2 の条件でホウ
素を第二の軟磁性層１３にイオン注入する。イオン注入
深さは加速エネルギーを変えることにより調整が可能な
ので、イオンが非磁性層１４に注入されないようにす
る。この後に、図３(b) に示すように、第１実施例と同
じ磁場条件下でスパッタ法によって第二の軟磁性層１５
の上にカバー膜１６を４０Åの厚さに形成する。続い
て、図示しないが、上記した下地層１２からカバー膜１
６までを平面矩形状にパターニングした後に、カバー膜
１６上面の両側寄りに金等の電極１７，１８を形成す
る。この後に、シリコン基板１１を切断してスピンバル
ブ磁気抵抗効果素子を完成させる。
【００２６】この実施例においては、第二の軟磁性層１
５の保持力を大きくしているために外部磁界によって磁
化の方向が変わるのは、第一の軟磁性層１３となる。そ
の他の外部磁界による動作は第１実施例と同じなので省
略する。また、此の実施例でも耐蝕性の悪い鉄マンガン
を使用していないので、スピンバルブ磁気抵抗効果素子
の特性劣化を小さくすることができる。
５の保持力を大きくしているために外部磁界によって磁
化の方向が変わるのは、第一の軟磁性層１３となる。そ
の他の外部磁界による動作は第１実施例と同じなので省
略する。また、此の実施例でも耐蝕性の悪い鉄マンガン
を使用していないので、スピンバルブ磁気抵抗効果素子
の特性劣化を小さくすることができる。
【００２７】なお、イオン注入の際の加速エネルギーを
大きくすることにより、シリコン基板１１の上に各層を
形成した後に第一の軟磁性層１３にのみ元素をイオン注
入するようにしてもよい。
大きくすることにより、シリコン基板１１の上に各層を
形成した後に第一の軟磁性層１３にのみ元素をイオン注
入するようにしてもよい。
【００２８】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、スピ
ンバルブ磁気抵抗効果素子において非磁性層を挟んで形
成される２つの軟磁性層の内の一方にホウ素、窒素、酸
素、炭素、アルゴン、ネオンなどの元素をイオン注入し
ているので、そのような元素がイオン注入された軟磁性
層では、多くの構造欠陥が起こり、これに伴って層中に
応力が生じるので磁壁移動が抑制され保磁力を増加する
ことができる。言い換えれば、２つの軟磁性層の磁化の
方向を反転するために必要な外部磁場の強さを異ならせ
ることができる。
ンバルブ磁気抵抗効果素子において非磁性層を挟んで形
成される２つの軟磁性層の内の一方にホウ素、窒素、酸
素、炭素、アルゴン、ネオンなどの元素をイオン注入し
ているので、そのような元素がイオン注入された軟磁性
層では、多くの構造欠陥が起こり、これに伴って層中に
応力が生じるので磁壁移動が抑制され保磁力を増加する
ことができる。言い換えれば、２つの軟磁性層の磁化の
方向を反転するために必要な外部磁場の強さを異ならせ
ることができる。
【００２９】従って、一方の軟磁性層の磁化の方向を固
定するための反強磁性層が不用になり、反強磁性層の腐
食による素子特性の劣化を抑制できる。
定するための反強磁性層が不用になり、反強磁性層の腐
食による素子特性の劣化を抑制できる。
【図１】図１(a),(b) は、本発明の第１実施例のスピン
バルブ磁気抵抗効果素子の製造工程を示す断面図であ
る。
バルブ磁気抵抗効果素子の製造工程を示す断面図であ
る。
【図２】図２(a) 〜(c) は、本発明の第１実施例の動作
を説明する断面図である。
を説明する断面図である。
【図３】図３(a),(b) は、本発明の第２実施例のスピン
バルブ磁気抵抗効果素子の製造工程を示す断面図であ
る。
バルブ磁気抵抗効果素子の製造工程を示す断面図であ
る。
【図４】図４(a) 〜(c) は、従来のスピンバルブ磁気抵
抗効果素子の動作を説明する断面図である。
抗効果素子の動作を説明する断面図である。
１、１１ シリコン基板 ２、１２ 下地層 ３、１３ 第一の軟磁性層 ４、１４ 非磁性層 ５、１５ 第二の軟磁性層 ６、１６ キャップ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岸 均 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 小田切 充 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】基板の上に非磁性層を挟んで形成された２
つの軟磁性層のうちの一方に、磁性層に用いられない元
素を含んでいることを特徴とするスピンバルブ磁気抵抗
効果素子。 - 【請求項２】前記元素は、ホウ素、窒素、酸素、炭素、
アルゴン、ネオンのうちの一種類以上であることを特徴
とする請求項１記載のスピンバルブ磁気抵抗効果素子。 - 【請求項３】基板上に直接又は下地層を介して第一の軟
磁性層を形成する工程と、 前記第一の軟磁性層に元素をイオン注入する工程と、 前記第一の軟磁性層の上に非磁性層を形成する工程と、 前記非磁性層の上に第二の軟磁性層を形成する工程とを
有することを特徴とするスピンバルブ磁気抵抗効果素子
の製造方法。 - 【請求項４】基板上に直接又は下地層を介して第一の軟
磁性層を形成する工程と、 前記第一の軟磁性層の上に非磁性層を形成する工程と、 前記非磁性層の上に第二の軟磁性層を形成する工程と、 加速エネルギーを調整することにより前記第一の軟磁性
層又は前記第二の軟磁性層のいずれかに元素をイオン注
入する工程とを有することを特徴とするスピンバルブ磁
気抵抗効果素子の製造方法。 - 【請求項５】前記元素は、ホウ素、窒素、酸素、炭素、
アルゴン、ネオンのうちの一種類以上であることを特徴
とする請求項３又は４記載のスピンバルブ磁気抵抗効果
素子の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6318791A JPH08180328A (ja) | 1994-12-21 | 1994-12-21 | スピンバルブ磁気抵抗効果素子及びその製造方法 |
| US08/524,348 US6157523A (en) | 1994-12-21 | 1995-09-06 | Spin valve magnetoresistive head having magnetic layers with different internal stress |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6318791A JPH08180328A (ja) | 1994-12-21 | 1994-12-21 | スピンバルブ磁気抵抗効果素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08180328A true JPH08180328A (ja) | 1996-07-12 |
Family
ID=18102991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6318791A Pending JPH08180328A (ja) | 1994-12-21 | 1994-12-21 | スピンバルブ磁気抵抗効果素子及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6157523A (ja) |
| JP (1) | JPH08180328A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001273611A (ja) * | 2000-03-28 | 2001-10-05 | Alps Electric Co Ltd | 薄膜磁気ヘッド |
| US6801412B2 (en) | 2002-04-19 | 2004-10-05 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for improved pinning strength for self-pinned giant magnetoresistive heads |
| US6781798B2 (en) | 2002-07-15 | 2004-08-24 | International Business Machines Corporation | CPP sensor with dual self-pinned AP pinned layer structures |
| US20090199768A1 (en) * | 2008-02-12 | 2009-08-13 | Steven Verhaverbeke | Magnetic domain patterning using plasma ion implantation |
| US20090201722A1 (en) * | 2008-02-12 | 2009-08-13 | Kamesh Giridhar | Method including magnetic domain patterning using plasma ion implantation for mram fabrication |
| US8535766B2 (en) * | 2008-10-22 | 2013-09-17 | Applied Materials, Inc. | Patterning of magnetic thin film using energized ions |
| US8551578B2 (en) * | 2008-02-12 | 2013-10-08 | Applied Materials, Inc. | Patterning of magnetic thin film using energized ions and thermal excitation |
| CN113884956B (zh) * | 2020-07-02 | 2024-01-19 | 华润微电子控股有限公司 | 锑-铟系化合物半导体磁阻连续电流传感器及其制造方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4995024A (en) * | 1987-10-30 | 1991-02-19 | Kyocera Corporation | Magneto-optical recording element |
| JP2613239B2 (ja) * | 1988-02-26 | 1997-05-21 | 株式会社日立製作所 | 磁気抵抗効果型ヘツド |
| JP2761223B2 (ja) * | 1988-09-30 | 1998-06-04 | 株式会社日立製作所 | 記録再生複合ヘッド及びその製造方法 |
| US5206590A (en) * | 1990-12-11 | 1993-04-27 | International Business Machines Corporation | Magnetoresistive sensor based on the spin valve effect |
| US5149409A (en) * | 1991-01-11 | 1992-09-22 | International Business Machines Corporation | Process for fabricating thin film metal alloy magnetic recording disks to selectively variable coercivities |
| JP2690623B2 (ja) * | 1991-02-04 | 1997-12-10 | 松下電器産業株式会社 | 磁気抵抗効果素子 |
| JP2701557B2 (ja) * | 1991-03-04 | 1998-01-21 | 日本電気株式会社 | 磁気抵抗効果素子およびその製造方法 |
| JPH05266434A (ja) * | 1992-03-24 | 1993-10-15 | Hitachi Ltd | 磁気抵抗効果再生ヘッド |
| US5452163A (en) * | 1993-12-23 | 1995-09-19 | International Business Machines Corporation | Multilayer magnetoresistive sensor |
-
1994
- 1994-12-21 JP JP6318791A patent/JPH08180328A/ja active Pending
-
1995
- 1995-09-06 US US08/524,348 patent/US6157523A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6157523A (en) | 2000-12-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040330 |