JPH10270776A - 磁気抵抗効果膜の製造方法 - Google Patents
磁気抵抗効果膜の製造方法Info
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- JPH10270776A JPH10270776A JP9071790A JP7179097A JPH10270776A JP H10270776 A JPH10270776 A JP H10270776A JP 9071790 A JP9071790 A JP 9071790A JP 7179097 A JP7179097 A JP 7179097A JP H10270776 A JPH10270776 A JP H10270776A
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
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-
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- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 強磁性層または反強磁性層等の磁性層を含む
積層膜から構成される磁気抵抗効果膜を製造する方法に
おいて、高い磁界感度を有する磁気抵抗効果膜を製造す
る方法を得る。 【解決手段】 積層膜のうちの少なくとも１つの強磁性
層３を、水素ガスを含む、例えばＸｅ雰囲気中で、イオ
ンビームスパッタリングなどのスパッタリング法により
形成することを特徴としている。
積層膜から構成される磁気抵抗効果膜を製造する方法に
おいて、高い磁界感度を有する磁気抵抗効果膜を製造す
る方法を得る。 【解決手段】 積層膜のうちの少なくとも１つの強磁性
層３を、水素ガスを含む、例えばＸｅ雰囲気中で、イオ
ンビームスパッタリングなどのスパッタリング法により
形成することを特徴としている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁性層を含む積層
膜から構成される、いわゆる巨大磁気抵抗効果を示す磁
気抵抗効果膜の製造方法に関するものである。
膜から構成される、いわゆる巨大磁気抵抗効果を示す磁
気抵抗効果膜の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ハードディスク（ＨＤＤ）に用いる磁気
ヘッドとして、近年、磁気抵抗効果型（ＭＲ）ヘッドが
注目されている。ＭＲヘッドは、外部磁界の変化によっ
て電気伝導率が変化する磁気抵抗効果膜を用いたヘッド
であり、従来の誘導型磁気ヘッドに比べ高い磁界感度を
有し、高密度記録化を図ることができる。このようなＭ
Ｒヘッドに用いる磁気抵抗効果膜としては、従来より、
パーマロイ等の合金膜が用いられており、磁化方向の変
化に対応した抵抗の増減（異方性磁気抵抗効果：ＡＭ
Ｒ）により外部磁界の変化を検出している。
ヘッドとして、近年、磁気抵抗効果型（ＭＲ）ヘッドが
注目されている。ＭＲヘッドは、外部磁界の変化によっ
て電気伝導率が変化する磁気抵抗効果膜を用いたヘッド
であり、従来の誘導型磁気ヘッドに比べ高い磁界感度を
有し、高密度記録化を図ることができる。このようなＭ
Ｒヘッドに用いる磁気抵抗効果膜としては、従来より、
パーマロイ等の合金膜が用いられており、磁化方向の変
化に対応した抵抗の増減（異方性磁気抵抗効果：ＡＭ
Ｒ）により外部磁界の変化を検出している。
【０００３】しかしながら、最近、この従来のＡＭＲに
比べより高い抵抗変化率を示す巨大磁気抵抗効果（ＧＭ
Ｒ）型の磁気抵抗効果膜が見出され、注目されている。
ＧＭＲ型の磁気抵抗効果膜としては、Ｃｏなどの強磁性
層とＣｕなどの非磁性導電層とを繰り返し積層し強磁性
層間を反強磁性結合させた人工格子型、非磁性導電層を
保磁力の異なる一対の強磁性層で挟んだ積層構造を有す
る保磁力差型、及び非磁性導電層を一対の強磁性層で挟
み、一方の強磁性層の上に反強磁性層を設け反強磁性層
との磁気的結合によって一方の強磁性層をピン留めした
スピンバルブ型などの磁気抵抗効果膜が知られている。
比べより高い抵抗変化率を示す巨大磁気抵抗効果（ＧＭ
Ｒ）型の磁気抵抗効果膜が見出され、注目されている。
ＧＭＲ型の磁気抵抗効果膜としては、Ｃｏなどの強磁性
層とＣｕなどの非磁性導電層とを繰り返し積層し強磁性
層間を反強磁性結合させた人工格子型、非磁性導電層を
保磁力の異なる一対の強磁性層で挟んだ積層構造を有す
る保磁力差型、及び非磁性導電層を一対の強磁性層で挟
み、一方の強磁性層の上に反強磁性層を設け反強磁性層
との磁気的結合によって一方の強磁性層をピン留めした
スピンバルブ型などの磁気抵抗効果膜が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このようなＧＭＲ積層
膜を用いたＭＲヘッドの実用化に向けて、高密度記録化
を達成するため、高い磁界検出感度を有するＧＭＲ型の
磁気抵抗効果膜の研究開発が盛んになされている。しか
しながら、従来は、磁気抵抗効果膜を構成する磁性膜の
合金組成や積層膜の積層構造についての検討がほとんど
であり、磁気抵抗効果膜の薄膜形成方法の観点からの検
討はほとんどなされていない。
膜を用いたＭＲヘッドの実用化に向けて、高密度記録化
を達成するため、高い磁界検出感度を有するＧＭＲ型の
磁気抵抗効果膜の研究開発が盛んになされている。しか
しながら、従来は、磁気抵抗効果膜を構成する磁性膜の
合金組成や積層膜の積層構造についての検討がほとんど
であり、磁気抵抗効果膜の薄膜形成方法の観点からの検
討はほとんどなされていない。
【０００５】本発明の目的は、このようなＧＭＲ型磁気
抵抗効果膜における磁性膜の形成方法に着目し、高い磁
界感度を有する磁気抵抗効果膜の製造方法を提供するこ
とにある。
抵抗効果膜における磁性膜の形成方法に着目し、高い磁
界感度を有する磁気抵抗効果膜の製造方法を提供するこ
とにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、磁性層を含む
積層膜から構成される磁気抵抗効果膜を製造する方法で
あり、積層膜のうちの少なくとも１つの磁性層を、水素
ガスを含む雰囲気中でスパッタリング法により形成する
ことを特徴としている。
積層膜から構成される磁気抵抗効果膜を製造する方法で
あり、積層膜のうちの少なくとも１つの磁性層を、水素
ガスを含む雰囲気中でスパッタリング法により形成する
ことを特徴としている。
【０００７】本発明においては、水素ガスを含む雰囲気
中で、積層膜のうちの少なくとも１つの磁性層をスパッ
タリング法により形成する。水素ガスを含む雰囲気とし
ては、例えば、水素ガスを含む不活性ガス雰囲気を用い
ることができる。不活性ガスとしては、Ｘｅ、Ｋｒ、Ａ
ｒ、Ｎｅ、Ｈｅなどを用いることができる。水素ガスの
含有量は、不活性ガスに対して、例えば０．１体積％〜
３０体積％の範囲で適宜選択される。
中で、積層膜のうちの少なくとも１つの磁性層をスパッ
タリング法により形成する。水素ガスを含む雰囲気とし
ては、例えば、水素ガスを含む不活性ガス雰囲気を用い
ることができる。不活性ガスとしては、Ｘｅ、Ｋｒ、Ａ
ｒ、Ｎｅ、Ｈｅなどを用いることができる。水素ガスの
含有量は、不活性ガスに対して、例えば０．１体積％〜
３０体積％の範囲で適宜選択される。
【０００８】スパッタリング法としては、種々のスパッ
タリング法を採用することができ、例えば、イオンビー
ムスパッタリング法、ＲＦスパッタリング法、ＤＣマグ
ネトロンスパッタリング法などのスパッタリング法を用
いることができる。
タリング法を採用することができ、例えば、イオンビー
ムスパッタリング法、ＲＦスパッタリング法、ＤＣマグ
ネトロンスパッタリング法などのスパッタリング法を用
いることができる。
【０００９】スピンバルブ型の磁気抵抗効果膜は、一般
に、第１の強磁性層、非磁性導電層、第２の強磁性層、
及び反強磁性層をこの順序で、あるいは逆の順序で積層
した構造を有しており、第２の強磁性層が反強磁性層と
の磁気的結合によってピン留めされた積層膜である。本
発明においては、このような積層膜のうちの、少なくと
も１つの強磁性層または反強磁性層を水素ガスを含む雰
囲気中でスパッタリング法により形成する。また、この
場合において、磁性層以外の非磁性導電層を、水素ガス
を含む雰囲気中でスパッタリング法により形成してもよ
い。
に、第１の強磁性層、非磁性導電層、第２の強磁性層、
及び反強磁性層をこの順序で、あるいは逆の順序で積層
した構造を有しており、第２の強磁性層が反強磁性層と
の磁気的結合によってピン留めされた積層膜である。本
発明においては、このような積層膜のうちの、少なくと
も１つの強磁性層または反強磁性層を水素ガスを含む雰
囲気中でスパッタリング法により形成する。また、この
場合において、磁性層以外の非磁性導電層を、水素ガス
を含む雰囲気中でスパッタリング法により形成してもよ
い。
【００１０】第１の強磁性層を、水素ガスを含む雰囲気
中でスパッタリング法により形成することにより、第１
の強磁性層の保磁力（Ｈｃ）を小さくし、磁気抵抗効果
膜の磁界感度を向上させることができる。また、第２の
強磁性層及び反強磁性層の少なくとも何れか一方を、水
素ガスを含む雰囲気でスパッタリング法により形成する
ことにより、第２の強磁性層と反強磁性層の間の交換結
合磁界（Ｈｕａ）を大きくすることができる。従って、
磁界検出における安定性の高い磁気抵抗効果膜とするこ
とができる。
中でスパッタリング法により形成することにより、第１
の強磁性層の保磁力（Ｈｃ）を小さくし、磁気抵抗効果
膜の磁界感度を向上させることができる。また、第２の
強磁性層及び反強磁性層の少なくとも何れか一方を、水
素ガスを含む雰囲気でスパッタリング法により形成する
ことにより、第２の強磁性層と反強磁性層の間の交換結
合磁界（Ｈｕａ）を大きくすることができる。従って、
磁界検出における安定性の高い磁気抵抗効果膜とするこ
とができる。
【００１１】第１の強磁性層及び第２の強磁性層として
は、例えば、ＮｉＦｅ層、Ｃｏ層、ＣｏＮｉＦｅ層、Ｃ
ｏＦｅ層等の強磁性層が挙げられる。強磁性層の一般的
な膜厚は、１〜１０ｎｍ程度である。
は、例えば、ＮｉＦｅ層、Ｃｏ層、ＣｏＮｉＦｅ層、Ｃ
ｏＦｅ層等の強磁性層が挙げられる。強磁性層の一般的
な膜厚は、１〜１０ｎｍ程度である。
【００１２】非磁性導電層としては、非磁性体であり、
かつ導電性に優れたものであれば特に限定されるもので
はなく、例えば、Ｃｕ層、Ａｇ層などが挙げられる。非
磁性導電層の一般的な膜厚は、１〜５ｎｍ程度である。
かつ導電性に優れたものであれば特に限定されるもので
はなく、例えば、Ｃｕ層、Ａｇ層などが挙げられる。非
磁性導電層の一般的な膜厚は、１〜５ｎｍ程度である。
【００１３】反強磁性層としては、例えば、ＦｅＭｎ
層、ＩｒＭｎ層、及びＮｉＭｎ層などや、ＮｉＯ層、Ｃ
ｏＯ層、及びＦｅＯ3 などの酸化物系反強磁性層などが
挙げられる。反強磁性層の一般的な膜厚は、５〜２５ｎ
ｍ程度である。
層、ＩｒＭｎ層、及びＮｉＭｎ層などや、ＮｉＯ層、Ｃ
ｏＯ層、及びＦｅＯ3 などの酸化物系反強磁性層などが
挙げられる。反強磁性層の一般的な膜厚は、５〜２５ｎ
ｍ程度である。
【００１４】保磁力差型の磁気抵抗効果膜は、一般に、
第１の強磁性層、非磁性導電層、及び第２の強磁性層を
この順序で、または逆の順序で積層した構造を有し、第
１の強磁性層の保磁力が第２の強磁性層よりも小さい積
層膜である。このような保磁力差型の積層膜において
は、保磁力の小さい第１の強磁性層がフリー層となり、
外部磁界の影響でその磁化方向が変化する。従って、こ
のような保磁力差型積層膜においては、積層膜のうちの
少なくとも第１の強磁性層を水素ガスを含む雰囲気中で
スパッタリング法により形成することが好ましい。これ
により、第１の強磁性層の保磁力（Ｈｃ）を小さくする
ことができ、磁界感度を向上させることができる。ま
た、必要に応じ、第１の強磁性層以外の、非磁性導電層
及び第２の強磁性層を、水素ガスを含む雰囲気中でスパ
ッタリング法により形成してもよい。
第１の強磁性層、非磁性導電層、及び第２の強磁性層を
この順序で、または逆の順序で積層した構造を有し、第
１の強磁性層の保磁力が第２の強磁性層よりも小さい積
層膜である。このような保磁力差型の積層膜において
は、保磁力の小さい第１の強磁性層がフリー層となり、
外部磁界の影響でその磁化方向が変化する。従って、こ
のような保磁力差型積層膜においては、積層膜のうちの
少なくとも第１の強磁性層を水素ガスを含む雰囲気中で
スパッタリング法により形成することが好ましい。これ
により、第１の強磁性層の保磁力（Ｈｃ）を小さくする
ことができ、磁界感度を向上させることができる。ま
た、必要に応じ、第１の強磁性層以外の、非磁性導電層
及び第２の強磁性層を、水素ガスを含む雰囲気中でスパ
ッタリング法により形成してもよい。
【００１５】第１の強磁性層及び第２の強磁性層として
は、上記スピンバルブ型と同様の強磁性層を用いること
ができ、第１の強磁性層は、第２の強磁性層よりも保磁
力の小さな強磁性層が選ばれる。また、非磁性導電層と
しては、上記スピンバルブ型の非磁性導電層と同様の非
磁性導電層を用いることができる。
は、上記スピンバルブ型と同様の強磁性層を用いること
ができ、第１の強磁性層は、第２の強磁性層よりも保磁
力の小さな強磁性層が選ばれる。また、非磁性導電層と
しては、上記スピンバルブ型の非磁性導電層と同様の非
磁性導電層を用いることができる。
【００１６】また、本発明に従う製造方法は、人工格子
型の積層膜に対しても適用することができるものであ
る。本発明の製造方法に従い、水素ガスを含む雰囲気中
でスパッタリング法により形成することにより、結晶粒
径が７ｎｍ以下である強磁性層及び反強磁性層等の磁性
層を形成することができる。また、より好ましくは、結
晶粒径が５ｎｍ以下である磁性層を形成することができ
る。これにより、保磁力の小さな強磁性層を形成するこ
とができ、また反強磁性層と強磁性層の交換結合磁界を
大きくすることができる。
型の積層膜に対しても適用することができるものであ
る。本発明の製造方法に従い、水素ガスを含む雰囲気中
でスパッタリング法により形成することにより、結晶粒
径が７ｎｍ以下である強磁性層及び反強磁性層等の磁性
層を形成することができる。また、より好ましくは、結
晶粒径が５ｎｍ以下である磁性層を形成することができ
る。これにより、保磁力の小さな強磁性層を形成するこ
とができ、また反強磁性層と強磁性層の交換結合磁界を
大きくすることができる。
【００１７】本発明の製造方法に従い、水素ガスを含む
雰囲気中でスパッタリング法により形成することによ
り、非晶質構造を有する強磁性層及び反強磁性層等の磁
性層を形成することができる。これにより、例えば、保
磁力の小さな強磁性層を形成することができる。また、
反強磁性層と強磁性層の交換結合磁界を大きくすること
ができる。
雰囲気中でスパッタリング法により形成することによ
り、非晶質構造を有する強磁性層及び反強磁性層等の磁
性層を形成することができる。これにより、例えば、保
磁力の小さな強磁性層を形成することができる。また、
反強磁性層と強磁性層の交換結合磁界を大きくすること
ができる。
【００１８】本発明の第１の局面に従う磁気抵抗効果膜
は、磁性層を含む積層膜から構成される磁気抵抗効果膜
であり、積層膜のうちの少なくとも１つの磁性層が７ｎ
ｍ以下、好ましくは５ｎｍ以下の結晶粒径を有する磁性
層である。
は、磁性層を含む積層膜から構成される磁気抵抗効果膜
であり、積層膜のうちの少なくとも１つの磁性層が７ｎ
ｍ以下、好ましくは５ｎｍ以下の結晶粒径を有する磁性
層である。
【００１９】本発明の第２の局面に従う磁気抵抗効果膜
は、磁性層を含む積層膜から構成される磁気抵抗効果膜
であり、積層膜のうちの少なくとも１つの磁性層が、非
晶質構造を有する磁性層であることを特徴としている。
磁性層が強磁性層である場合には、保磁力の小さな強磁
性層とすることができ、磁界感度を向上させることがで
きる。
は、磁性層を含む積層膜から構成される磁気抵抗効果膜
であり、積層膜のうちの少なくとも１つの磁性層が、非
晶質構造を有する磁性層であることを特徴としている。
磁性層が強磁性層である場合には、保磁力の小さな強磁
性層とすることができ、磁界感度を向上させることがで
きる。
【００２０】本発明の製造方法に従えば、高い磁界感度
を有する磁気抵抗効果膜を製造することができる。
を有する磁気抵抗効果膜を製造することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明をより具体的な実施
例により説明する。図１に示すような積層膜構造を有す
る磁気抵抗効果膜を作製した。Ｓｉ基板１の（１００）
面の上に、下地層２としてのＴａ層（膜厚６ｎｍ）、第
１の強磁性層３としてのＣｏＦｅ層（膜厚２．５ｎ
ｍ）、非磁性導電層４としてのＣｕ層（膜厚２．５ｎ
ｍ）、第２の強磁性層５としてのＣｏＦｅ層（膜厚２．
５ｎｍ）、反強磁性層６としてのＩｒＭｎ層（膜厚１５
ｎｍ）、及び保護層７としてのＴａ層（膜厚５ｎｍ）を
順次、イオンビームスパッタリング法により形成した。
反応室内の圧力を４×１０-5Ｔｏｒｒとし、雰囲気ガス
としてはＸｅを用い、水素ガス流量を２ｓｃｃｍとし、
イオンビームの加速電圧を３００〜７００Ｖとして各薄
膜を形成した。なお基板は水冷し、基板温度を２５℃程
度に保った。また、第１の強磁性層３及び第２の強磁性
層５を形成する際のターゲットとしては、Ｃｏ 90Ｆｅ10
を用い、反強磁性層６を形成する際のターゲットとして
はＩｒ25Ｍｎ75を用いた。
例により説明する。図１に示すような積層膜構造を有す
る磁気抵抗効果膜を作製した。Ｓｉ基板１の（１００）
面の上に、下地層２としてのＴａ層（膜厚６ｎｍ）、第
１の強磁性層３としてのＣｏＦｅ層（膜厚２．５ｎ
ｍ）、非磁性導電層４としてのＣｕ層（膜厚２．５ｎ
ｍ）、第２の強磁性層５としてのＣｏＦｅ層（膜厚２．
５ｎｍ）、反強磁性層６としてのＩｒＭｎ層（膜厚１５
ｎｍ）、及び保護層７としてのＴａ層（膜厚５ｎｍ）を
順次、イオンビームスパッタリング法により形成した。
反応室内の圧力を４×１０-5Ｔｏｒｒとし、雰囲気ガス
としてはＸｅを用い、水素ガス流量を２ｓｃｃｍとし、
イオンビームの加速電圧を３００〜７００Ｖとして各薄
膜を形成した。なお基板は水冷し、基板温度を２５℃程
度に保った。また、第１の強磁性層３及び第２の強磁性
層５を形成する際のターゲットとしては、Ｃｏ 90Ｆｅ10
を用い、反強磁性層６を形成する際のターゲットとして
はＩｒ25Ｍｎ75を用いた。
【００２２】以上のようにして得られた実施例のスピン
バルブ型の磁気抵抗効果膜について、直流４端子法によ
りＭＲ特性を評価した。図２は、この実施例のＭＲ特性
を示しており、磁界変化に対するＭＲ比の変化を示して
いる。図２のＭＲ特性曲線から、フリー層の保磁力（Ｈ
ｃ）は７．９Ｏｅであり、交換結合磁界（Ｈｕａ）は１
８１．８Ｏｅであることがわかる。
バルブ型の磁気抵抗効果膜について、直流４端子法によ
りＭＲ特性を評価した。図２は、この実施例のＭＲ特性
を示しており、磁界変化に対するＭＲ比の変化を示して
いる。図２のＭＲ特性曲線から、フリー層の保磁力（Ｈ
ｃ）は７．９Ｏｅであり、交換結合磁界（Ｈｕａ）は１
８１．８Ｏｅであることがわかる。
【００２３】比較として、水素ガス流量を０ｓｃｃｍ、
すなわち水素ガスの存在しないＸｅガスの雰囲気下で、
図１に示す積層構造の磁気抵抗効果膜を作製した。水素
ガス流量を０ｓｃｃｍとする以外は、上記実施例と同様
の条件で各層を形成した。図３は、このようにして得ら
れた比較例の磁気抵抗効果膜のＭＲ特性曲線を示す図で
ある。図３から、フリー層の保磁力（Ｈｃ）は１７．６
Ｏｅであり、交換結合磁界（Ｈｕａ）は１２４．２Ｏｅ
であることがわかる。
すなわち水素ガスの存在しないＸｅガスの雰囲気下で、
図１に示す積層構造の磁気抵抗効果膜を作製した。水素
ガス流量を０ｓｃｃｍとする以外は、上記実施例と同様
の条件で各層を形成した。図３は、このようにして得ら
れた比較例の磁気抵抗効果膜のＭＲ特性曲線を示す図で
ある。図３から、フリー層の保磁力（Ｈｃ）は１７．６
Ｏｅであり、交換結合磁界（Ｈｕａ）は１２４．２Ｏｅ
であることがわかる。
【００２４】従って、本発明に従う実施例の磁気抵抗効
果膜は、比較例の磁気抵抗効果膜に比べ、フリー層の保
磁力が小さくなっており、交換結合磁界が大きくなって
いる。
果膜は、比較例の磁気抵抗効果膜に比べ、フリー層の保
磁力が小さくなっており、交換結合磁界が大きくなって
いる。
【００２５】図４は、以上のようにして得られた実施例
の磁気抵抗効果膜及び比較例の磁気抵抗効果膜のＸ線回
折パターンを示す図である。図４に示すように、本発明
に従い水素ガスを含む雰囲気中で形成した実施例の磁気
抵抗効果膜は、比較例の磁気抵抗効果膜に比べ、強磁性
層、反強磁性層、及び非磁性導電層において、それぞれ
ピーク強度が著しく小さくなっている。これは、水素ガ
スを含む雰囲気中で各層を形成したことに起因するもの
と考えられる。
の磁気抵抗効果膜及び比較例の磁気抵抗効果膜のＸ線回
折パターンを示す図である。図４に示すように、本発明
に従い水素ガスを含む雰囲気中で形成した実施例の磁気
抵抗効果膜は、比較例の磁気抵抗効果膜に比べ、強磁性
層、反強磁性層、及び非磁性導電層において、それぞれ
ピーク強度が著しく小さくなっている。これは、水素ガ
スを含む雰囲気中で各層を形成したことに起因するもの
と考えられる。
【００２６】次に、図１に示す構造の磁気抵抗効果膜の
各層を形成する際の水素ガス流量を変化させて磁気抵抗
効果膜を作製し、水素ガス流量の影響について検討し
た。水素ガス流量は、０ｓｃｃｍ、０．２５ｓｃｃｍ、
１ｓｃｃｍ、２ｓｃｃｍ、３ｓｃｃｍ、４ｓｃｃｍ、及
び５ｓｃｃｍに変化させた。その他の薄膜形成条件は、
上記実施例の磁気抵抗効果膜と同様にした。
各層を形成する際の水素ガス流量を変化させて磁気抵抗
効果膜を作製し、水素ガス流量の影響について検討し
た。水素ガス流量は、０ｓｃｃｍ、０．２５ｓｃｃｍ、
１ｓｃｃｍ、２ｓｃｃｍ、３ｓｃｃｍ、４ｓｃｃｍ、及
び５ｓｃｃｍに変化させた。その他の薄膜形成条件は、
上記実施例の磁気抵抗効果膜と同様にした。
【００２７】図５は、以上のようにして水素ガス流量を
変化させて得られた磁気抵抗効果膜のＭＲ比、フリー層
の保磁力（Ｈｃ）、交換結合磁界（Ｈｕａ）を示す図で
ある。図５においては、水素ガス流量が０ｓｃｃｍの磁
気抵抗効果膜の値を基準とし、規格化した値でそれぞれ
の測定値を示している。図５から明らかなように、水素
ガス流量が０．２５ｓｃｃｍと少量の流量であっても、
保磁力が著しく低減し、交換結合磁界が大きくなってい
る。図５に示す結果からは、水素ガス流量が２ｓｃｃｍ
で保磁力は１／１０以下にまで低下していることがわか
る。また交換結合磁界は、水素ガス流量が４ｓｃｃｍで
最大４０％増大していることがわかる。このような結果
からは、磁気抵抗効果膜の各層を形成する際に、それぞ
れにおける特性が最大となるように、水素ガス流量を各
層の形成において異ならせてもよいことがわかる。例え
ば、フリー層である第１の強磁性層３を形成する際に
は、水素ガス流量を２ｓｃｃｍとし、第２の強磁性層５
及び反強磁性層６を形成する際には、水素ガス流量を４
ｓｃｃｍとしてもよい。
変化させて得られた磁気抵抗効果膜のＭＲ比、フリー層
の保磁力（Ｈｃ）、交換結合磁界（Ｈｕａ）を示す図で
ある。図５においては、水素ガス流量が０ｓｃｃｍの磁
気抵抗効果膜の値を基準とし、規格化した値でそれぞれ
の測定値を示している。図５から明らかなように、水素
ガス流量が０．２５ｓｃｃｍと少量の流量であっても、
保磁力が著しく低減し、交換結合磁界が大きくなってい
る。図５に示す結果からは、水素ガス流量が２ｓｃｃｍ
で保磁力は１／１０以下にまで低下していることがわか
る。また交換結合磁界は、水素ガス流量が４ｓｃｃｍで
最大４０％増大していることがわかる。このような結果
からは、磁気抵抗効果膜の各層を形成する際に、それぞ
れにおける特性が最大となるように、水素ガス流量を各
層の形成において異ならせてもよいことがわかる。例え
ば、フリー層である第１の強磁性層３を形成する際に
は、水素ガス流量を２ｓｃｃｍとし、第２の強磁性層５
及び反強磁性層６を形成する際には、水素ガス流量を４
ｓｃｃｍとしてもよい。
【００２８】次に、図１に示す構造の磁気抵抗効果膜を
形成する際、各層の形成において水素ガスを流さず水素
ガスが存在しない雰囲気で形成した積層膜（Ａ）、第１
の強磁性層３の形成のときにのみ水素ガス流量を２ｓｃ
ｃｍとし、その他の層の形成の際には水素ガスを存在さ
せずに形成した積層膜（Ｂ）、及び最下層の下地層２か
ら最上層の保護膜７までの各層の形成において、水素ガ
ス流量を２ｓｃｃｍとして作製した積層膜（Ｃ）につい
て、ＭＲ比、交換結合磁界、及びフリー層の保磁力を測
定し、図６にその結果を示した。
形成する際、各層の形成において水素ガスを流さず水素
ガスが存在しない雰囲気で形成した積層膜（Ａ）、第１
の強磁性層３の形成のときにのみ水素ガス流量を２ｓｃ
ｃｍとし、その他の層の形成の際には水素ガスを存在さ
せずに形成した積層膜（Ｂ）、及び最下層の下地層２か
ら最上層の保護膜７までの各層の形成において、水素ガ
ス流量を２ｓｃｃｍとして作製した積層膜（Ｃ）につい
て、ＭＲ比、交換結合磁界、及びフリー層の保磁力を測
定し、図６にその結果を示した。
【００２９】図６においては、比較の積層膜Ａの各特性
値を基準として、規格化した値で示している。図６にお
いて、横軸のＡの位置には積層膜Ａの値を示しており、
横軸のＢの位置には積層膜Ｂの値を示し、横軸のＣの位
置には積層膜Ｃの値をそれぞれ示している。図６に示す
結果から明らかなように、積層膜Ｂのようにフリー層の
強磁性層を形成するときにのみ水素ガスを存在させてお
いても、保磁力が低減し、交換結合磁界が増加する。従
って、少なくともフリー層の強磁性層を形成させる際
に、本発明を適用し、水素ガスの雰囲気下で強磁性層を
形成することにより、磁界感度をある程度向上できるこ
とがわかる。
値を基準として、規格化した値で示している。図６にお
いて、横軸のＡの位置には積層膜Ａの値を示しており、
横軸のＢの位置には積層膜Ｂの値を示し、横軸のＣの位
置には積層膜Ｃの値をそれぞれ示している。図６に示す
結果から明らかなように、積層膜Ｂのようにフリー層の
強磁性層を形成するときにのみ水素ガスを存在させてお
いても、保磁力が低減し、交換結合磁界が増加する。従
って、少なくともフリー層の強磁性層を形成させる際
に、本発明を適用し、水素ガスの雰囲気下で強磁性層を
形成することにより、磁界感度をある程度向上できるこ
とがわかる。
【００３０】上記実施例では、スピンバルブ型の積層膜
を例示したが、保磁力差型の積層膜においても、少なく
とも低い保磁力を有する強磁性層を水素ガスの存在下に
スパッタリング法により形成することにより、磁界感度
を向上させることができる。
を例示したが、保磁力差型の積層膜においても、少なく
とも低い保磁力を有する強磁性層を水素ガスの存在下に
スパッタリング法により形成することにより、磁界感度
を向上させることができる。
【００３１】本発明は、上記実施例の積層膜の構造に限
定されるものではなく、その他の積層膜構造に対しても
同様に適用し、磁界感度を向上させることができる。
定されるものではなく、その他の積層膜構造に対しても
同様に適用し、磁界感度を向上させることができる。
【００３２】
【発明の効果】本発明によれば、高い磁界感度を有する
磁気抵抗効果膜を製造することができ、例えば、ＭＲヘ
ッドにおいて磁界感度を向上させ、ＨＤＤディスクなど
における磁気記録において高密度記録化を図ることがで
きる。
磁気抵抗効果膜を製造することができ、例えば、ＭＲヘ
ッドにおいて磁界感度を向上させ、ＨＤＤディスクなど
における磁気記録において高密度記録化を図ることがで
きる。
【図１】本発明に従い製造される磁気抵抗効果膜の一実
施例を示す概略断面図。
施例を示す概略断面図。
【図２】本発明に従い製造される一実施例の磁気抵抗効
果膜のＭＲ特性曲線を示す図。
果膜のＭＲ特性曲線を示す図。
【図３】比較の磁気抵抗効果膜のＭＲ特性曲線を示す
図。
図。
【図４】本発明に従う一実施例の磁気抵抗効果膜のＸ線
回折パターンを示す図。
回折パターンを示す図。
【図５】本発明に従う実施例において水素ガス流量を変
化させたときの各磁気抵抗効果膜のＭＲ比、交換結合磁
界、及びフリー層の保磁力を示す図。
化させたときの各磁気抵抗効果膜のＭＲ比、交換結合磁
界、及びフリー層の保磁力を示す図。
【図６】本発明に従う実施例において、第１の強磁性層
形成の際にのみ水素ガスを存在させて作製した積層膜
（Ｂ）と、各層を形成させる際に水素ガスを存在させて
作製した積層膜（Ｃ）のＭＲ比、交換結合磁界、及びフ
リー層の保磁力を示す図。
形成の際にのみ水素ガスを存在させて作製した積層膜
（Ｂ）と、各層を形成させる際に水素ガスを存在させて
作製した積層膜（Ｃ）のＭＲ比、交換結合磁界、及びフ
リー層の保磁力を示す図。
１…基板 ２…下地層 ３…第１の強磁性層 ４…非磁性導電層 ５…第２の強磁性層 ６…反強磁性層 ７…保護層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久米 実 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内
Claims (11)
- 【請求項１】 磁性層を含む積層膜から構成される磁気
抵抗効果膜を製造する方法において、 前記積層膜のうちの少なくとも１つの磁性層を、水素ガ
スを含む雰囲気中でスパッタリング法により形成するこ
とを特徴とする磁気抵抗効果膜の製造方法。 - 【請求項２】 前記積層膜における磁性層以外の層も、
水素ガスを含む雰囲気中でスパッタリング法により形成
することを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果膜
の製造方法。 - 【請求項３】 前記積層膜が、第１の強磁性層、非磁性
導電層、第２の強磁性層、及び反強磁性層を積層した構
造を有し、第２の強磁性層が反強磁性層との磁気的結合
によってピン留めされたスピンバルブ型の積層膜である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の磁気抵抗効
果膜の製造方法。 - 【請求項４】 前記スピンバルブ型の積層膜において、
少なくとも前記第１の強磁性層を、水素ガスを含む雰囲
気中でスパッタリング法により形成することを特徴とす
る請求項３に記載の磁気抵抗効果膜の製造方法。 - 【請求項５】 前記スピンバルブ型の積層膜において、
前記第２の強磁性層及び前記反強磁性層のうちの少なく
とも一方を、水素ガスを含む雰囲気中でスパッタリング
法により形成することを特徴とする請求項３または４に
記載の磁気抵抗効果膜の製造方法。 - 【請求項６】 前記積層膜が、第１の強磁性層、非磁性
導電層、及び第２の強磁性層を積層した構造を有し、第
１の強磁性層の保磁力が第２の強磁性層の保磁力よりも
小さい保磁力差型の積層膜であることを特徴とする請求
項１または２に記載の磁気抵抗効果膜の製造方法。 - 【請求項７】 前記保磁力差型の積層膜において、少な
くとも前記第１の強磁性層を、水素ガスを含む雰囲気中
でスパッタリング法により形成することを特徴とする請
求項６に記載の磁気抵抗効果膜の製造方法。 - 【請求項８】 請求項１〜７の何れか１項に記載の製造
方法に従い、水素ガスを含む雰囲気中でスパッタリング
法により形成された磁性層中の結晶粒径が７ｎｍ以下で
あることを特徴とする磁気抵抗効果膜。 - 【請求項９】 請求項１〜７の何れか１項に記載の製造
方法に従い、水素ガスを含む雰囲気中でスパッタリング
法により形成された磁性層が非晶質構造を有することを
特徴とする磁気抵抗効果膜。 - 【請求項１０】 磁性層を含む積層膜から構成される磁
気抵抗効果膜であって、 前記積層膜のうちの少なくとも１つの磁性層が、７ｎｍ
以下の結晶粒径の磁性層である磁気抵抗効果膜。 - 【請求項１１】 磁性層を含む積層膜から構成される磁
気抵抗効果膜であって、 前記積層膜のうちの少なくとも１つの磁性層が、非晶質
構造を有する磁性層である磁気抵抗効果膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9071790A JPH10270776A (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | 磁気抵抗効果膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9071790A JPH10270776A (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | 磁気抵抗効果膜の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10270776A true JPH10270776A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=13470732
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9071790A Pending JPH10270776A (ja) | 1997-03-25 | 1997-03-25 | 磁気抵抗効果膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10270776A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000065614A1 (en) * | 1999-04-22 | 2000-11-02 | Migaku Takahashi | Method for forming magnetoresistance effect film |
| WO2001084570A3 (en) * | 2000-04-28 | 2002-03-28 | Motorola Inc | Magnetic element with insulating veils and fabricating method thereof |
| US6956763B2 (en) | 2003-06-27 | 2005-10-18 | Freescale Semiconductor, Inc. | MRAM element and methods for writing the MRAM element |
| US6967366B2 (en) | 2003-08-25 | 2005-11-22 | Freescale Semiconductor, Inc. | Magnetoresistive random access memory with reduced switching field variation |
| US7129098B2 (en) | 2004-11-24 | 2006-10-31 | Freescale Semiconductor, Inc. | Reduced power magnetoresistive random access memory elements |
| US7184300B2 (en) | 2001-10-16 | 2007-02-27 | Freescale Semiconductor, Inc. | Magneto resistance random access memory element |
| JP2007324171A (ja) * | 2006-05-30 | 2007-12-13 | Fujitsu Ltd | 磁気メモリ装置及びその製造方法 |
| US7465589B2 (en) | 2002-07-17 | 2008-12-16 | Everspin Technologies, Inc. | Multi-state magnetoresistance random access cell with improved memory storage density |
| US9397287B1 (en) * | 2015-12-29 | 2016-07-19 | International Business Machines Corporation | Magnetic tunnel junction with post-deposition hydrogenation |
-
1997
- 1997-03-25 JP JP9071790A patent/JPH10270776A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000065614A1 (en) * | 1999-04-22 | 2000-11-02 | Migaku Takahashi | Method for forming magnetoresistance effect film |
| WO2001084570A3 (en) * | 2000-04-28 | 2002-03-28 | Motorola Inc | Magnetic element with insulating veils and fabricating method thereof |
| US7184300B2 (en) | 2001-10-16 | 2007-02-27 | Freescale Semiconductor, Inc. | Magneto resistance random access memory element |
| US7465589B2 (en) | 2002-07-17 | 2008-12-16 | Everspin Technologies, Inc. | Multi-state magnetoresistance random access cell with improved memory storage density |
| US6956763B2 (en) | 2003-06-27 | 2005-10-18 | Freescale Semiconductor, Inc. | MRAM element and methods for writing the MRAM element |
| US6967366B2 (en) | 2003-08-25 | 2005-11-22 | Freescale Semiconductor, Inc. | Magnetoresistive random access memory with reduced switching field variation |
| US7129098B2 (en) | 2004-11-24 | 2006-10-31 | Freescale Semiconductor, Inc. | Reduced power magnetoresistive random access memory elements |
| JP2007324171A (ja) * | 2006-05-30 | 2007-12-13 | Fujitsu Ltd | 磁気メモリ装置及びその製造方法 |
| US9397287B1 (en) * | 2015-12-29 | 2016-07-19 | International Business Machines Corporation | Magnetic tunnel junction with post-deposition hydrogenation |
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