JPH1196516A - スピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドの製造法及びこの製造方法で製造されたスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッド - Google Patents
スピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドの製造法及びこの製造方法で製造されたスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドの製造法
において、固定側磁性層の磁化方向を所定の磁化方向に
確実に向けることを目的とする。 【解決手段】 第１の発明は、少なくとも自由側磁性
層、非磁性金属層及び固定側磁性層を成膜した後に、該
自由側磁性層の磁気異方性を強化する第１の磁界中熱処
理をし、前記固定側磁性層の磁化方向を固定するため、
それ以前の工程における最高処理温度を超える温度を用
いて第２の磁界中熱処理をし、その後に更に磁界中熱処
理は行わないことを特徴とする製造方法である。第２の
発明は、少なくとも自由側磁性層、非磁性金属層及び固
定側磁性層を成膜した後に、該固定側磁性層の磁化方向
を固定する第１の磁界中熱処理をし、前記自由側磁性層
の磁気異方性を強化する第２の磁界中熱処理をし、更
に、磁界無しの状態で熱処理をする、諸工程を含む製造
方法である。
において、固定側磁性層の磁化方向を所定の磁化方向に
確実に向けることを目的とする。 【解決手段】 第１の発明は、少なくとも自由側磁性
層、非磁性金属層及び固定側磁性層を成膜した後に、該
自由側磁性層の磁気異方性を強化する第１の磁界中熱処
理をし、前記固定側磁性層の磁化方向を固定するため、
それ以前の工程における最高処理温度を超える温度を用
いて第２の磁界中熱処理をし、その後に更に磁界中熱処
理は行わないことを特徴とする製造方法である。第２の
発明は、少なくとも自由側磁性層、非磁性金属層及び固
定側磁性層を成膜した後に、該固定側磁性層の磁化方向
を固定する第１の磁界中熱処理をし、前記自由側磁性層
の磁気異方性を強化する第２の磁界中熱処理をし、更
に、磁界無しの状態で熱処理をする、諸工程を含む製造
方法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スピンバルブ磁気
抵抗効果型ヘッドの製造方法並びにこの製造方法を用い
て製造されたスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッド及び複
合型磁気ヘッドに関する。
抵抗効果型ヘッドの製造方法並びにこの製造方法を用い
て製造されたスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッド及び複
合型磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】１９６６年、ハードディスク装置（ＨＤ
Ｄ）の面記録密度は１Ｇビット／平方インチを越えてい
る。この原動力となったのが従来の薄膜ヘッドより再生
出力が大きいMR（magnetoresistive）ヘッドである。し
かし、ここ数年、ＨＤＤの面記録密度は年率６０％とい
った速さで上昇を続けている。これを維持するために
は、次なる武器が必要となる。
Ｄ）の面記録密度は１Ｇビット／平方インチを越えてい
る。この原動力となったのが従来の薄膜ヘッドより再生
出力が大きいMR（magnetoresistive）ヘッドである。し
かし、ここ数年、ＨＤＤの面記録密度は年率６０％とい
った速さで上昇を続けている。これを維持するために
は、次なる武器が必要となる。
【０００３】磁気ヘッドのより一層の感度の向上が要求
される中で、大きな読み出し信号が得られる巨大磁気抵
抗効果膜（ GMR膜：Giant magnetoresistive film ）が
注目されている。その中でもスピンバルブ磁気抵抗効果
膜（Spin valve magnetoresistive film）は、その構造
が比較的簡単であるため比較的容易に作成でき、しかも
低磁場での電気抵抗の変化率も通常のＭＲ素子に比べて
大きいために、最近注目されている。
される中で、大きな読み出し信号が得られる巨大磁気抵
抗効果膜（ GMR膜：Giant magnetoresistive film ）が
注目されている。その中でもスピンバルブ磁気抵抗効果
膜（Spin valve magnetoresistive film）は、その構造
が比較的簡単であるため比較的容易に作成でき、しかも
低磁場での電気抵抗の変化率も通常のＭＲ素子に比べて
大きいために、最近注目されている。
【０００４】MRヘッドは、外部磁界を加えると抵抗が変
化するMR膜を再生ヘッドとして使用する。記録媒体から
発生する磁界を抵抗変化としてとらえ、電圧変化として
出力する。GMR ヘッドは、このMR膜をGMR 膜に置き換え
たものである。スピンバルブ磁気抵抗効果膜を利用した
磁気ヘッド（以下、「スピンバルブGMR ヘッド」とい
う。）に関しては、米国特許USP No. 5,206,590、日本
国特開平6-60,336号公報、フランス特許FR No. 95-5,69
9 において記載がある。
化するMR膜を再生ヘッドとして使用する。記録媒体から
発生する磁界を抵抗変化としてとらえ、電圧変化として
出力する。GMR ヘッドは、このMR膜をGMR 膜に置き換え
たものである。スピンバルブ磁気抵抗効果膜を利用した
磁気ヘッド（以下、「スピンバルブGMR ヘッド」とい
う。）に関しては、米国特許USP No. 5,206,590、日本
国特開平6-60,336号公報、フランス特許FR No. 95-5,69
9 において記載がある。
【０００５】図９は、そのようなスピンバルブGMR ヘッ
ドの一例の要部斜視図を示す。同様に、図１０は、図９
に示したスピンバルブGMR ヘッドの側断面図を示してい
る。このスピンバルブGMR ヘッドは、タンタル（Ta）膜
より成る下地層１１と、ニッケル−鉄（NiFe）膜より成
る第１の自由側磁性層１２ａとコバルト−鉄−ホウ素
（CoFeB ）膜から成る第２の自由側磁性層１２ｂの二層
から構成される自由側磁性層１２と、銅（Cu）膜から成
る非磁性金属層１３と、CoFeB 膜から成る固定側磁性層
１４と、規則系金属であるパラジウム−白金−マンガン
（PdPtMn）膜から成る反強磁性層１５と、Ta膜より成る
キャップ層１６とが、図に示す順序で形成されたGMR 膜
を有している。
ドの一例の要部斜視図を示す。同様に、図１０は、図９
に示したスピンバルブGMR ヘッドの側断面図を示してい
る。このスピンバルブGMR ヘッドは、タンタル（Ta）膜
より成る下地層１１と、ニッケル−鉄（NiFe）膜より成
る第１の自由側磁性層１２ａとコバルト−鉄−ホウ素
（CoFeB ）膜から成る第２の自由側磁性層１２ｂの二層
から構成される自由側磁性層１２と、銅（Cu）膜から成
る非磁性金属層１３と、CoFeB 膜から成る固定側磁性層
１４と、規則系金属であるパラジウム−白金−マンガン
（PdPtMn）膜から成る反強磁性層１５と、Ta膜より成る
キャップ層１６とが、図に示す順序で形成されたGMR 膜
を有している。
【０００６】下地層１１からキャップ層１６までの成膜
後、GMR 膜は平面長方形にパターニングされ、その最上
層のキャップ層１６上の両端寄りの２つの領域には金
（Au）から成る電極端子１７ａ，１７ｂが夫々形成さ
れ、スピンバルブGMR ヘッドが構成される。このような
スピンバルブGMR ヘッドでは、２個の電極端子１７ａ，
１７ｂの間の領域が信号検知領域（センス領域）Ｓとな
っている。なお、本明細書では、スピンバルブGMR ヘッ
ドに関連する磁化方向を特定するため、図示するよう
に、GMR 膜の膜厚方向（積層方向）をＺ方向、両電極を
結ぶ方向をＹ方向、Ｙ−Ｚ平面に直交する方向をＸ方向
と規定する。
後、GMR 膜は平面長方形にパターニングされ、その最上
層のキャップ層１６上の両端寄りの２つの領域には金
（Au）から成る電極端子１７ａ，１７ｂが夫々形成さ
れ、スピンバルブGMR ヘッドが構成される。このような
スピンバルブGMR ヘッドでは、２個の電極端子１７ａ，
１７ｂの間の領域が信号検知領域（センス領域）Ｓとな
っている。なお、本明細書では、スピンバルブGMR ヘッ
ドに関連する磁化方向を特定するため、図示するよう
に、GMR 膜の膜厚方向（積層方向）をＺ方向、両電極を
結ぶ方向をＹ方向、Ｙ−Ｚ平面に直交する方向をＸ方向
と規定する。
【０００７】スピンバルブGMR ヘッドの動作時には、２
つの電極端子１７ａ，１７ｂから信号検知領域Ｓにセン
ス電流Isが流される。この状態で、例えば磁気ディスク
のような磁気記録媒体（図示せず。）の近傍を相対的に
移動させると、磁気記録媒体からのＸ軸方向の信号磁界
Hsigに対応してスピンバルブGMR ヘッドの電気抵抗が変
化し、逐次変化する電気抵抗値とセンス電流値の積とで
ある電圧値の変化により、磁気記録媒体の信号磁界が検
出される。 このようなスピンバルブGMR ヘッドにおい
ては、一般に、信号磁界Hsigに対応するGMR 膜の抵抗変
化を線形にするため、反強磁性層５による交換結合によ
って固定側磁性層４の磁化MpをＸ方向に固定し、信号磁
界Hsigが零のときに自由側磁性層２の磁化MfをＹ軸方向
に向けて、固定側磁性層４の磁化方向と自由側磁性層２
の磁化方向とが直交するようにしている。このときの自
由側磁性層２の磁化方向であるＹ軸方向を磁化容易軸方
向とも言う。そして、外部磁気記録媒体からの信号磁界
Hsigに対応して、自由側磁性層２の磁化Mfが回転変化し
て、GMR 膜の抵抗値が線形に変化するようにしている。
つの電極端子１７ａ，１７ｂから信号検知領域Ｓにセン
ス電流Isが流される。この状態で、例えば磁気ディスク
のような磁気記録媒体（図示せず。）の近傍を相対的に
移動させると、磁気記録媒体からのＸ軸方向の信号磁界
Hsigに対応してスピンバルブGMR ヘッドの電気抵抗が変
化し、逐次変化する電気抵抗値とセンス電流値の積とで
ある電圧値の変化により、磁気記録媒体の信号磁界が検
出される。 このようなスピンバルブGMR ヘッドにおい
ては、一般に、信号磁界Hsigに対応するGMR 膜の抵抗変
化を線形にするため、反強磁性層５による交換結合によ
って固定側磁性層４の磁化MpをＸ方向に固定し、信号磁
界Hsigが零のときに自由側磁性層２の磁化MfをＹ軸方向
に向けて、固定側磁性層４の磁化方向と自由側磁性層２
の磁化方向とが直交するようにしている。このときの自
由側磁性層２の磁化方向であるＹ軸方向を磁化容易軸方
向とも言う。そして、外部磁気記録媒体からの信号磁界
Hsigに対応して、自由側磁性層２の磁化Mfが回転変化し
て、GMR 膜の抵抗値が線形に変化するようにしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、反強磁性層
５に使用されている規則系反強磁性体では、反強磁性化
（規則化）して固定側磁性層４の磁化MpをＸ軸方向に固
定するために、GMR 膜の成膜後に熱処理を行う必要があ
る。規則系金属は、金属結晶が一定方向に整列して、FC
C （面心立方格子構造）からＦＣＴ（六方最密構造）へ
の結晶相変化温度が比較的高温である特徴を有する。こ
のため、従来のスピンバルブGMR ヘッドでは、少なくと
も下地層１からキャップ層６までのGMR 膜を成膜後に、
固定側磁性層４の磁化MpをＸ軸方向に固定するために、
GMR 膜に対してＸ軸方向に２，５００ エルステッド
（Ｏｅ）の磁界を印加しながら熱処理を行っている。
５に使用されている規則系反強磁性体では、反強磁性化
（規則化）して固定側磁性層４の磁化MpをＸ軸方向に固
定するために、GMR 膜の成膜後に熱処理を行う必要があ
る。規則系金属は、金属結晶が一定方向に整列して、FC
C （面心立方格子構造）からＦＣＴ（六方最密構造）へ
の結晶相変化温度が比較的高温である特徴を有する。こ
のため、従来のスピンバルブGMR ヘッドでは、少なくと
も下地層１からキャップ層６までのGMR 膜を成膜後に、
固定側磁性層４の磁化MpをＸ軸方向に固定するために、
GMR 膜に対してＸ軸方向に２，５００ エルステッド
（Ｏｅ）の磁界を印加しながら熱処理を行っている。
【０００９】その次の段階で、自由側磁性層２の磁気異
方性Mfを強化するために、GMR 膜に対してＹ軸方向に適
当な磁界を印加しながら熱処理を行っている。この結
果、自由側磁性層２に対する磁気異方性強化のための磁
界中熱処理の際に、予めＸ軸方向に固定されていた固定
側磁性層４の磁化Mpが影響を受けて、その磁化方向が図
１１に示すようにＸ軸方向からＹ軸方向に向かって傾い
てしまうという問題を有していた。 スピンバルブGMR
膜では、固定側磁性層４の磁化方向がＸ軸方向に固定さ
れ、外部信号磁界Hsigが存在しないときの自由側磁性層
２の磁化方向がＹ軸方向に向いて、両磁性層の磁化方向
が角度９０度を形成している状態が理想であり、この場
合にはスピンバルブGMR ヘッドは外部信号磁界Hsigの入
力に対して線形に出力応答する。しかし、固定側磁性層
４の磁化方向が本来のＸ軸方向からＹ軸方向に向かって
傾いた状態では、スピンバルブGMR ヘッドは外部信号磁
界Hsigに対して線形に出力応答せず、その出力電圧の再
生波形が歪むなどの障害が発生している。
方性Mfを強化するために、GMR 膜に対してＹ軸方向に適
当な磁界を印加しながら熱処理を行っている。この結
果、自由側磁性層２に対する磁気異方性強化のための磁
界中熱処理の際に、予めＸ軸方向に固定されていた固定
側磁性層４の磁化Mpが影響を受けて、その磁化方向が図
１１に示すようにＸ軸方向からＹ軸方向に向かって傾い
てしまうという問題を有していた。 スピンバルブGMR
膜では、固定側磁性層４の磁化方向がＸ軸方向に固定さ
れ、外部信号磁界Hsigが存在しないときの自由側磁性層
２の磁化方向がＹ軸方向に向いて、両磁性層の磁化方向
が角度９０度を形成している状態が理想であり、この場
合にはスピンバルブGMR ヘッドは外部信号磁界Hsigの入
力に対して線形に出力応答する。しかし、固定側磁性層
４の磁化方向が本来のＸ軸方向からＹ軸方向に向かって
傾いた状態では、スピンバルブGMR ヘッドは外部信号磁
界Hsigに対して線形に出力応答せず、その出力電圧の再
生波形が歪むなどの障害が発生している。
【００１０】スピンバルブGMR ヘッドは、外部信号磁界
Hsigが存在しない状態では、固定側磁性層４と自由側磁
性層２の磁化方向が角度９０度となっていることが理想
であるが、今までのスピンバルブGMR ヘッドの研究か
ら、磁気ヘッドとして実際に使用するために、この固定
側磁性層４と自由側磁性層２の磁化方向が少なくとも角
度７０度以上あることが必要であることが分かってい
る。
Hsigが存在しない状態では、固定側磁性層４と自由側磁
性層２の磁化方向が角度９０度となっていることが理想
であるが、今までのスピンバルブGMR ヘッドの研究か
ら、磁気ヘッドとして実際に使用するために、この固定
側磁性層４と自由側磁性層２の磁化方向が少なくとも角
度７０度以上あることが必要であることが分かってい
る。
【００１１】そこで、本発明は、上記問題点に鑑みて、
外部信号磁界Hsigに対して実質的に歪みを減少した出力
波形をもつスピンバルブGMR ヘッドの製造方法を提供す
ることを目的とする。 更に、本発明は、外部信号磁界
Hsigに対して実質的に線形に出力応答するスピンバルブ
GMR ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
外部信号磁界Hsigに対して実質的に歪みを減少した出力
波形をもつスピンバルブGMR ヘッドの製造方法を提供す
ることを目的とする。 更に、本発明は、外部信号磁界
Hsigに対して実質的に線形に出力応答するスピンバルブ
GMR ヘッドの製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明に係るスピンバル
ブ磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法は、少なくとも自由
側磁性層、非磁性金属層、固定側磁性層及び磁区制御層
を成膜した後に、該自由側磁性層の磁気異方性を強化す
る第１の磁界中熱処理をし、前記固定側磁性層の磁化方
向を固定するため、それ以前の工程における最高処理温
度を超える温度を用いて第２の磁界中熱処理をする諸工
程を含んでいる。
ブ磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法は、少なくとも自由
側磁性層、非磁性金属層、固定側磁性層及び磁区制御層
を成膜した後に、該自由側磁性層の磁気異方性を強化す
る第１の磁界中熱処理をし、前記固定側磁性層の磁化方
向を固定するため、それ以前の工程における最高処理温
度を超える温度を用いて第２の磁界中熱処理をする諸工
程を含んでいる。
【００１３】更に本発明に係るスピンバルブ磁気抵抗効
果型ヘッドの製造方法は、上述の製造方法に於いて、第
２の磁界中熱処理の後に更に磁界中熱処理は行わないこ
とを特徴とする。更に本発明に係るスピンバルブ磁気抵
抗効果型ヘッドの製造方法は、上述の製造方法に於い
て、前記第２の磁界中熱処理の処理温度は、前記最高処
理温度によって異なることを特徴とする。
果型ヘッドの製造方法は、上述の製造方法に於いて、第
２の磁界中熱処理の後に更に磁界中熱処理は行わないこ
とを特徴とする。更に本発明に係るスピンバルブ磁気抵
抗効果型ヘッドの製造方法は、上述の製造方法に於い
て、前記第２の磁界中熱処理の処理温度は、前記最高処
理温度によって異なることを特徴とする。
【００１４】更に本発明に係るスピンバルブ磁気抵抗効
果型ヘッドの製造方法は、上述の製造方法に於いて、前
記第２の磁界中熱処理の処理温度は、自由側磁性層と固
定側磁性層の磁化方向のなす磁化角度が前記スピンバル
ブ磁気抵抗効果型ヘッドに対する要求仕様値を満足する
ような温度に設定されることを特徴とする。更に本発明
に係るスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法
は、少なくとも自由側磁性層、非磁性金属層、固定側磁
性層及び磁区制御層を成膜した後に、該固定側磁性層の
磁化方向を固定する第１の磁界中熱処理をし、前記自由
側磁性層の磁気異方性を強化する第２の磁界中熱処理を
し、更に、磁界無しの状態で熱処理をする諸工程を含ん
でいる。
果型ヘッドの製造方法は、上述の製造方法に於いて、前
記第２の磁界中熱処理の処理温度は、自由側磁性層と固
定側磁性層の磁化方向のなす磁化角度が前記スピンバル
ブ磁気抵抗効果型ヘッドに対する要求仕様値を満足する
ような温度に設定されることを特徴とする。更に本発明
に係るスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法
は、少なくとも自由側磁性層、非磁性金属層、固定側磁
性層及び磁区制御層を成膜した後に、該固定側磁性層の
磁化方向を固定する第１の磁界中熱処理をし、前記自由
側磁性層の磁気異方性を強化する第２の磁界中熱処理を
し、更に、磁界無しの状態で熱処理をする諸工程を含ん
でいる。
【００１５】更に本発明に係るスピンバルブ磁気抵抗効
果型ヘッドの製造方法は、上述の製造方法に於いて、前
記磁界無しの状態で熱処理をする工程では、自由側磁性
層と固定側磁性層の磁化方向のなす磁化角度が前記スピ
ンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドに対する要求仕様値を超
えるように処理温度及び処理時間の両方又は何れか一方
が設定される。
果型ヘッドの製造方法は、上述の製造方法に於いて、前
記磁界無しの状態で熱処理をする工程では、自由側磁性
層と固定側磁性層の磁化方向のなす磁化角度が前記スピ
ンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドに対する要求仕様値を超
えるように処理温度及び処理時間の両方又は何れか一方
が設定される。
【００１６】上述のスピンバルブGMR ヘッドの製造方法
によれば、従来問題となっていた製造工程中の熱処理又
は磁界中熱処理において固定側磁性層の磁化方向がＸ軸
方向からＹ軸方向に傾いて、信号磁界に対するGMR 膜の
抵抗値が歪んで、線形応答しないと行った問題を減少す
ることが出来る。即ち、上述のスピンバルブGMR ヘッド
の製造方法に依れば、固定側磁性層の磁化方向を自由側
磁性層の磁化方向に対して要求仕様値以上に固定するこ
とが可能となり、この結果、スピンバルブGMRヘッドは
外部信号磁界Hsigに対し線形に応答することが可能にな
る。
によれば、従来問題となっていた製造工程中の熱処理又
は磁界中熱処理において固定側磁性層の磁化方向がＸ軸
方向からＹ軸方向に傾いて、信号磁界に対するGMR 膜の
抵抗値が歪んで、線形応答しないと行った問題を減少す
ることが出来る。即ち、上述のスピンバルブGMR ヘッド
の製造方法に依れば、固定側磁性層の磁化方向を自由側
磁性層の磁化方向に対して要求仕様値以上に固定するこ
とが可能となり、この結果、スピンバルブGMRヘッドは
外部信号磁界Hsigに対し線形に応答することが可能にな
る。
【００１７】更に本発明に係るスピンバルブ磁気抵抗効
果型ヘッドは、上述した製造方法で製造されたスピンバ
ルブ磁気抵抗効果型ヘッドである。更に本発明に係る複
合型磁気ヘッドは、再生用ヘッドとして、上述の製造方
法で製造されたスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドと、
記録用として、誘導型磁気ヘッドとを備えている。
果型ヘッドは、上述した製造方法で製造されたスピンバ
ルブ磁気抵抗効果型ヘッドである。更に本発明に係る複
合型磁気ヘッドは、再生用ヘッドとして、上述の製造方
法で製造されたスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドと、
記録用として、誘導型磁気ヘッドとを備えている。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るスピンバルブ
GMR ヘッドの製造方法及びこの製造方法で製造されたス
ピンバルブGMR ヘッドの実施の形態について、添付の図
面を参照しながら詳細に説明する。ここで、本発明は、
主としてスピンバルブGMR ヘッドの製造方法に関するも
のであるが、本発明の理解を容易にするため、まず最初
に本発明に係る製造方法を用いて製造されたスピンバル
ブGMR ヘッド自体に関して説明し、その後で、本発明に
係るスピンバルブGMR ヘッドの製造方法についての第１
の実施の形態と、第２の実施の形態について、順次説明
する。［スピンバルブGMR ヘッド］図１は、本発明の実
施の形態に係る製造方法によって製造された巨大磁気抵
抗（GMR ：giant magnetoresistive）効果を利用したGM
R ヘッドの要部の斜視図である。
GMR ヘッドの製造方法及びこの製造方法で製造されたス
ピンバルブGMR ヘッドの実施の形態について、添付の図
面を参照しながら詳細に説明する。ここで、本発明は、
主としてスピンバルブGMR ヘッドの製造方法に関するも
のであるが、本発明の理解を容易にするため、まず最初
に本発明に係る製造方法を用いて製造されたスピンバル
ブGMR ヘッド自体に関して説明し、その後で、本発明に
係るスピンバルブGMR ヘッドの製造方法についての第１
の実施の形態と、第２の実施の形態について、順次説明
する。［スピンバルブGMR ヘッド］図１は、本発明の実
施の形態に係る製造方法によって製造された巨大磁気抵
抗（GMR ：giant magnetoresistive）効果を利用したGM
R ヘッドの要部の斜視図である。
【００１９】図１に示すGMR ヘッドは、下地層１と、こ
の下地層の上に形成された第１の自由側磁性層２ａと、
この第１の自由側磁性層の上に形成された第２の自由側
磁性層２ｂと、この第２の自由側磁性層２ｂの上に形成
された非磁性金属層３と、この非磁性金属層３の上に形
成された固定側磁性層４と、この固定側磁性層４の上に
形成された規則系金属から成る磁区制御層５と、この磁
区制御層５の上に形成されたキャップ層６と、このキャ
ップ層６の上の両端付近に形成された一対の電極端子７
ａ，７ｂとを有している。尚、磁区制御層５は、反強磁
性層及び硬磁性層のいずれであってもよい。以下、前者
を例にとり説明する。
の下地層の上に形成された第１の自由側磁性層２ａと、
この第１の自由側磁性層の上に形成された第２の自由側
磁性層２ｂと、この第２の自由側磁性層２ｂの上に形成
された非磁性金属層３と、この非磁性金属層３の上に形
成された固定側磁性層４と、この固定側磁性層４の上に
形成された規則系金属から成る磁区制御層５と、この磁
区制御層５の上に形成されたキャップ層６と、このキャ
ップ層６の上の両端付近に形成された一対の電極端子７
ａ，７ｂとを有している。尚、磁区制御層５は、反強磁
性層及び硬磁性層のいずれであってもよい。以下、前者
を例にとり説明する。
【００２０】このGMR ヘッドを構成する各層について説
明する。下地層１は、例えば膜厚約５０オングソトロー
ム〔Å〕のタンタル（Ta）膜７から成る。第１の自由側
磁性層２ａは、例えば膜厚約３５Åのニッケル鉄（FeN
i）膜から成り、第２の自由側磁性層２ｂは、例えば膜
厚約４０Åのコバルト−鉄−ホウ素（CoFeB ）膜から成
り、両層は一緒になって自由側磁性層２を形成してい
る。
明する。下地層１は、例えば膜厚約５０オングソトロー
ム〔Å〕のタンタル（Ta）膜７から成る。第１の自由側
磁性層２ａは、例えば膜厚約３５Åのニッケル鉄（FeN
i）膜から成り、第２の自由側磁性層２ｂは、例えば膜
厚約４０Åのコバルト−鉄−ホウ素（CoFeB ）膜から成
り、両層は一緒になって自由側磁性層２を形成してい
る。
【００２１】自由側磁性層２が二層構造となっている理
由は、次の通りである。スピンバルブ型GMR ヘッドが開
発された当初、GMR 膜の磁性層にNiFe、非磁性層にCuが
夫々使われていたが、この構成では、製造過程における
２００℃以上の加熱工程でNiFe中のNiとCuとが混ざり合
って多層構造が乱れ、抵抗変化率が急激に低下する問題
を生じていた。この問題を解決するため、 NiFe 膜とCu
膜の間に、第２の自由側磁性層１２ｂとして非磁性金属
層３のCuと混じり合わないCoFeB 膜を使用している。更
に、一般に磁性体の保磁力は結晶軸方向で異なり、NiFe
層２ｂを設けることにより、CoFeB 層２ｂが（１，１，
１）面に配向するようになり、保磁力が小さくなる。ま
た、保磁力の比較的大きいCoFeB 層２ｂの下地に保磁力
の小さいNiFe層２ａを或る程度厚く設けることで、自由
側磁性層２としての磁化方向を動き易くして、フリー層
の本来の役割を果たすようにしている。このため、自由
側磁性層２は、 NiFe 膜とCoFeB 膜の二層構造となって
いる。
由は、次の通りである。スピンバルブ型GMR ヘッドが開
発された当初、GMR 膜の磁性層にNiFe、非磁性層にCuが
夫々使われていたが、この構成では、製造過程における
２００℃以上の加熱工程でNiFe中のNiとCuとが混ざり合
って多層構造が乱れ、抵抗変化率が急激に低下する問題
を生じていた。この問題を解決するため、 NiFe 膜とCu
膜の間に、第２の自由側磁性層１２ｂとして非磁性金属
層３のCuと混じり合わないCoFeB 膜を使用している。更
に、一般に磁性体の保磁力は結晶軸方向で異なり、NiFe
層２ｂを設けることにより、CoFeB 層２ｂが（１，１，
１）面に配向するようになり、保磁力が小さくなる。ま
た、保磁力の比較的大きいCoFeB 層２ｂの下地に保磁力
の小さいNiFe層２ａを或る程度厚く設けることで、自由
側磁性層２としての磁化方向を動き易くして、フリー層
の本来の役割を果たすようにしている。このため、自由
側磁性層２は、 NiFe 膜とCoFeB 膜の二層構造となって
いる。
【００２２】非磁性金属層３は、例えば膜厚約３２Åの
銅（Cu）膜から成る。固定側磁性層４は、第２の自由側
磁性層２ｂと同様に、例えば膜厚約３０Åのコバルト−
鉄−ホウ素（CoFeB ）膜から成る。反強磁性層５として
は、大きな交換結合磁界と高いブロッキング温度、耐食
性を合わせ備える材料が好ましい。一般に、磁化した磁
性層に他の磁性層を近づけると、その磁性層もまた磁化
される。この働きを交換相互作用と呼ぶ。
銅（Cu）膜から成る。固定側磁性層４は、第２の自由側
磁性層２ｂと同様に、例えば膜厚約３０Åのコバルト−
鉄−ホウ素（CoFeB ）膜から成る。反強磁性層５として
は、大きな交換結合磁界と高いブロッキング温度、耐食
性を合わせ備える材料が好ましい。一般に、磁化した磁
性層に他の磁性層を近づけると、その磁性層もまた磁化
される。この働きを交換相互作用と呼ぶ。
【００２３】反強磁性層５と接した磁性層４は、磁化方
向が固定された状態になる。このため、この磁性層４を
固定側磁性層（「ピン層」ともいう。）と呼んでいる。
一方、非磁性層３で分離したもう片方の磁性層２は、保
磁力が小さく決まった磁化方向を採らない。即ち、ピン
層４は一度決まった磁化方向を保つ力（保磁力）が大き
く、フリー層２は保磁力が相対的に小さくなる。このた
め、この磁性層２を自由側磁性層（「フリー層」ともい
う。）と呼んでいる。
向が固定された状態になる。このため、この磁性層４を
固定側磁性層（「ピン層」ともいう。）と呼んでいる。
一方、非磁性層３で分離したもう片方の磁性層２は、保
磁力が小さく決まった磁化方向を採らない。即ち、ピン
層４は一度決まった磁化方向を保つ力（保磁力）が大き
く、フリー層２は保磁力が相対的に小さくなる。このた
め、この磁性層２を自由側磁性層（「フリー層」ともい
う。）と呼んでいる。
【００２４】反強磁性層５は、例えば膜厚１５０Å以
上、典型的には約２５０Åの規則系金属、例えばパラジ
ウム−白金−マンガン（PdPtMn）膜，白金−マンガン
（PdPtMn）膜，パラジウム−マンガン（PdMn）膜，ニッ
ケル−マンガン（NiMn）膜，クロム−マンガン（CrMn）
膜の何れか一つから成る。GMR ヘッドの開発初期におい
ては典型的には鉄−マンガン（FeMn）が使用されていた
が、耐食性を向上させるために、例えばこのような白金
族などの金属を使ったMn合金を使用している。規則系金
属は、相変化温度が比較的高い。この実施の形態では、
反強磁性層５は、代表的にはPdPtMn膜から成り、交換磁
界結合がゼロになる温度（ブロッキング温度）は約３２
０℃である。
上、典型的には約２５０Åの規則系金属、例えばパラジ
ウム−白金−マンガン（PdPtMn）膜，白金−マンガン
（PdPtMn）膜，パラジウム−マンガン（PdMn）膜，ニッ
ケル−マンガン（NiMn）膜，クロム−マンガン（CrMn）
膜の何れか一つから成る。GMR ヘッドの開発初期におい
ては典型的には鉄−マンガン（FeMn）が使用されていた
が、耐食性を向上させるために、例えばこのような白金
族などの金属を使ったMn合金を使用している。規則系金
属は、相変化温度が比較的高い。この実施の形態では、
反強磁性層５は、代表的にはPdPtMn膜から成り、交換磁
界結合がゼロになる温度（ブロッキング温度）は約３２
０℃である。
【００２５】キャップ層６は、例えば膜厚約７０Åのタ
ンタル（Ta）膜から成る。一対の電極端子７は、導電性
材料、例えば膜厚１，０００Åの金（Au）膜からなる。
図１に示すスピンバルブGMR ヘッドの基本的構造は、２
層の磁性層２，４を薄い非磁性層３で分離し、片方の磁
性層４の上に反強磁性層５が設けられた４層構造を採用
するスピンバルブGMR 膜を有していることにある。一般
に、GMR を発生するメカニズムとしては、超格子GMR
膜、グラニュラGMR 膜、スピンバルブ膜等の幾つかの種
類が知られており、そのメカニズムによって層構成が変
わる。ここに示したスピンバルブGMR 膜は、比較的層構
成が単純で、従って量産に適しており、弱い磁界で大き
い抵抗変化率を示す特徴を有している。
ンタル（Ta）膜から成る。一対の電極端子７は、導電性
材料、例えば膜厚１，０００Åの金（Au）膜からなる。
図１に示すスピンバルブGMR ヘッドの基本的構造は、２
層の磁性層２，４を薄い非磁性層３で分離し、片方の磁
性層４の上に反強磁性層５が設けられた４層構造を採用
するスピンバルブGMR 膜を有していることにある。一般
に、GMR を発生するメカニズムとしては、超格子GMR
膜、グラニュラGMR 膜、スピンバルブ膜等の幾つかの種
類が知られており、そのメカニズムによって層構成が変
わる。ここに示したスピンバルブGMR 膜は、比較的層構
成が単純で、従って量産に適しており、弱い磁界で大き
い抵抗変化率を示す特徴を有している。
【００２６】図１に示すスピンバルブGMR ヘッドの動作
について簡単に説明する。上述したように、スピンバル
ブGMR 膜は基本的には４層構造を採っている。反強磁性
層５と接した固定側磁性層４は、Ｘ方向に向けて磁化方
向Ｍｐが固定されている。弱い外部磁界を加え得た程度
では磁化方向は変わらない。これに対して、自由側磁性
層２は弱い外部磁界（信号磁界）を加えることで層の磁
化方向Ｍｆが容易に回転変化する。外部磁界が存在しな
いとき、自由側磁性層２の磁化方向は、Ｙ軸方向を向い
ている。
について簡単に説明する。上述したように、スピンバル
ブGMR 膜は基本的には４層構造を採っている。反強磁性
層５と接した固定側磁性層４は、Ｘ方向に向けて磁化方
向Ｍｐが固定されている。弱い外部磁界を加え得た程度
では磁化方向は変わらない。これに対して、自由側磁性
層２は弱い外部磁界（信号磁界）を加えることで層の磁
化方向Ｍｆが容易に回転変化する。外部磁界が存在しな
いとき、自由側磁性層２の磁化方向は、Ｙ軸方向を向い
ている。
【００２７】ここに外部信号磁界Hsigをかけると、自由
側磁性層２の磁化方向が回転変化して、固定側磁性層４
と自由側磁性層２の磁化方向の相違によってGMR 膜の抵
抗値が変化する。即ち、両層の磁化方向のなす角度θの
余弦（ｃｏｓθ）に比例して、両電極端子間の抵抗値が
変化する。両層の磁化方向が角度１８０度逆方向のとき
に、抵抗値は最大となる。自由側磁性層２と固定側磁性
層５の内、一方の層から他方の層へと移動しようとする
電子が、磁性層２／非磁性金属層３／磁性層４の界面で
散乱するからである。これに対して、両層の磁化方向が
同一のときには磁性層２／非磁性層３／磁性層４の界面
で電子の散乱が起きにくくなり、抵抗値は最小となる。
磁性層抵抗率の変化は、各層の膜材料の選択や膜厚によ
って異なるが、通常、数％〜十数％程度である。
側磁性層２の磁化方向が回転変化して、固定側磁性層４
と自由側磁性層２の磁化方向の相違によってGMR 膜の抵
抗値が変化する。即ち、両層の磁化方向のなす角度θの
余弦（ｃｏｓθ）に比例して、両電極端子間の抵抗値が
変化する。両層の磁化方向が角度１８０度逆方向のとき
に、抵抗値は最大となる。自由側磁性層２と固定側磁性
層５の内、一方の層から他方の層へと移動しようとする
電子が、磁性層２／非磁性金属層３／磁性層４の界面で
散乱するからである。これに対して、両層の磁化方向が
同一のときには磁性層２／非磁性層３／磁性層４の界面
で電子の散乱が起きにくくなり、抵抗値は最小となる。
磁性層抵抗率の変化は、各層の膜材料の選択や膜厚によ
って異なるが、通常、数％〜十数％程度である。
【００２８】図３は、スピンバルブGMR ヘッド１０をハ
ードディスク駆動装置に使用した場合の複合型磁気ヘッ
ド３０全体の構成と、この複合型磁気ヘッド３０に対面
して位置決めされた、例えばハードディスクのような記
録媒体２７とを示している。図１に関連して説明したス
ピンバルブGMR ヘッド１０は、複合型磁気ヘッド３０の
内の再生ヘッド３１として使用されている。複合型磁気
ヘッド３０は、大別して、再生ヘッド３１と記録ヘッド
３２とから構成され、再生ヘッドの再生上部シールド２
２が記録ヘッドの記録下部磁極（下部コア）を兼用する
マージ型で、再生ヘッドの背部に記録ヘッドを付加する
ピギーパック構造となっている。
ードディスク駆動装置に使用した場合の複合型磁気ヘッ
ド３０全体の構成と、この複合型磁気ヘッド３０に対面
して位置決めされた、例えばハードディスクのような記
録媒体２７とを示している。図１に関連して説明したス
ピンバルブGMR ヘッド１０は、複合型磁気ヘッド３０の
内の再生ヘッド３１として使用されている。複合型磁気
ヘッド３０は、大別して、再生ヘッド３１と記録ヘッド
３２とから構成され、再生ヘッドの再生上部シールド２
２が記録ヘッドの記録下部磁極（下部コア）を兼用する
マージ型で、再生ヘッドの背部に記録ヘッドを付加する
ピギーパック構造となっている。
【００２９】即ち、図３に示すように、再生ヘッド３１
は、スピンバルブGMR 膜を利用しており、スピンバルブ
GMR 膜及び電極端子７ａ，７ｂ並びにその両側に配置さ
れた再生下部シールド２１及び再生上部シールド２２か
ら成る。記録ヘッド３２は、記録コイル２５及びこの記
録コイルの周囲を包囲する有機絶縁層２４と、この有機
絶縁層２４と磁極ギャップ膜２３の両側に配置された、
記録下部磁極２２と記録上部磁極２６とを有している。
このとき、再生下部シールド２２は、記録部の記録下部
磁極と兼用されている。記録下部磁極２２は、これと対
向して配置された記録上部磁極２６との間に、有機絶縁
層２４及び磁極ギャップ膜２３を介在させて固定され
る。有機絶縁層２４内には、記録コイル２５が埋め込ま
れている。
は、スピンバルブGMR 膜を利用しており、スピンバルブ
GMR 膜及び電極端子７ａ，７ｂ並びにその両側に配置さ
れた再生下部シールド２１及び再生上部シールド２２か
ら成る。記録ヘッド３２は、記録コイル２５及びこの記
録コイルの周囲を包囲する有機絶縁層２４と、この有機
絶縁層２４と磁極ギャップ膜２３の両側に配置された、
記録下部磁極２２と記録上部磁極２６とを有している。
このとき、再生下部シールド２２は、記録部の記録下部
磁極と兼用されている。記録下部磁極２２は、これと対
向して配置された記録上部磁極２６との間に、有機絶縁
層２４及び磁極ギャップ膜２３を介在させて固定され
る。有機絶縁層２４内には、記録コイル２５が埋め込ま
れている。
【００３０】このように、複合型磁気ヘッド３０は、再
生ヘッド３１と記録ヘッド３２が一体に形成されてい
る。図４は、再生ヘッド３１の部分を記録媒体２７の方
向から見た図である。再生下部シールド２１と再生上部
シールド２２の間に、ギャップ絶縁膜２０が設けられ、
ギャップ絶縁膜２０の窓の中にGMR 膜が配置されてい
る。
生ヘッド３１と記録ヘッド３２が一体に形成されてい
る。図４は、再生ヘッド３１の部分を記録媒体２７の方
向から見た図である。再生下部シールド２１と再生上部
シールド２２の間に、ギャップ絶縁膜２０が設けられ、
ギャップ絶縁膜２０の窓の中にGMR 膜が配置されてい
る。
【００３１】図５に示す製造工程フローを参照しなが
ら、図３の複合型磁気ヘッドの製造方法について簡単に
説明する。ステップＳ４０で、再生下部シールド膜２１
を構成する。この再生下部シールド２１は、例えばFeN
膜から成る。ステップＳ４１で、再生下部ギャップ絶縁
膜を構成する。再生下部ギャップ膜は、例えばアルミナ
から成る。
ら、図３の複合型磁気ヘッドの製造方法について簡単に
説明する。ステップＳ４０で、再生下部シールド膜２１
を構成する。この再生下部シールド２１は、例えばFeN
膜から成る。ステップＳ４１で、再生下部ギャップ絶縁
膜を構成する。再生下部ギャップ膜は、例えばアルミナ
から成る。
【００３２】ステップＳ４２で、図１に関連して説明し
たスピンバルブGMR 膜を形成し、パターニングし、電極
端子７ａ，７ｂを形成する。即ち、下地層１、第１の自
由側磁性層２ａ、第２の自由側磁性層２ｂ、非磁性金属
層３，固定側磁性層４，反強磁性層５，キャップ層６が
順に、例えばスパッタリングにより成膜される。成膜さ
れたGMR 膜は、通常の写真製版技術（リゾグラフィ）を
利用して、全体を平面長方形にパターニングされる。そ
の後、最上層のキャップ層６の上の両端寄りの２つの領
域には、一対の電極端子７ａ，７ｂが形成される。
たスピンバルブGMR 膜を形成し、パターニングし、電極
端子７ａ，７ｂを形成する。即ち、下地層１、第１の自
由側磁性層２ａ、第２の自由側磁性層２ｂ、非磁性金属
層３，固定側磁性層４，反強磁性層５，キャップ層６が
順に、例えばスパッタリングにより成膜される。成膜さ
れたGMR 膜は、通常の写真製版技術（リゾグラフィ）を
利用して、全体を平面長方形にパターニングされる。そ
の後、最上層のキャップ層６の上の両端寄りの２つの領
域には、一対の電極端子７ａ，７ｂが形成される。
【００３３】ステップＳ４３で、再生上部ギャップ膜を
構成する。ステップＳ４４で、再生上部シールド２２を
構成する。再生上部シールド２２は、例えばNiFe膜から
成る。ステップＳ４５で、記録ギャップ膜を構成する。
ステップＳ４６記録コイル２５を形成する。
構成する。ステップＳ４４で、再生上部シールド２２を
構成する。再生上部シールド２２は、例えばNiFe膜から
成る。ステップＳ４５で、記録ギャップ膜を構成する。
ステップＳ４６記録コイル２５を形成する。
【００３４】ステップＳ４７で、上部記録磁極２６が形
成される。ステップＳ２８で、保護膜が形成される。図
６のような製造工程に於いて、各工程のプロセス温度
は、概略、図７に示すようになる。図７は、横軸に図６
の製造工程に対応する各工程を示し、縦軸に各工程にお
けるプロセス温度を示している。ここで、GMR 膜を成膜
後、GMR に影響を及ぼす高温処理が行われる工程は、例
えば、記録コイル２５周囲に充填された有機絶縁材料を
硬化する有機絶縁層熱処理工程である。この工程では、
一般に、温度２５０℃で３時間の熱処理が実行されてい
る。
成される。ステップＳ２８で、保護膜が形成される。図
６のような製造工程に於いて、各工程のプロセス温度
は、概略、図７に示すようになる。図７は、横軸に図６
の製造工程に対応する各工程を示し、縦軸に各工程にお
けるプロセス温度を示している。ここで、GMR 膜を成膜
後、GMR に影響を及ぼす高温処理が行われる工程は、例
えば、記録コイル２５周囲に充填された有機絶縁材料を
硬化する有機絶縁層熱処理工程である。この工程では、
一般に、温度２５０℃で３時間の熱処理が実行されてい
る。
【００３５】上述したように、図３に示すようなGMR ヘ
ッドを製造するに際し、問題となる事項の一つに、本
来、磁化Mpが固定してなければならない固定側磁性層４
の磁化方向がＸ軸方向からＹ軸方向に向かって傾いてし
まうという問題が発生している。本発明は、次に述べる
ような実施の形態により、この問題を解決している。 ［第１の実施の形態］第１の実施の形態に係るスピンバ
ルブGMR ヘッドの製造方法は、少なくともスピンバルブ
GMR 膜の成膜後、好ましくは有機絶縁膜２４５の熱処理
後に、第１段階として、自由側磁性層２のＹ軸方向の磁
気異方性を強化するために、磁界中熱処理工程を設けて
いる。この磁界中熱処理工程では、スピンバルブGMR 膜
を、例えば適当な磁界発生源を用いてＹ軸方向の約２，
５００ Ｏｅの磁界を印加しながら、温度２３０℃で熱
処理を行っている。 更に第２段階として、固定側磁性
層４の磁化MpをＸ軸方向に回転して固定するため、磁界
中熱処理工程を設けている。この磁界中熱処理工程で
は、スピンバルブGMR 膜を、例えば適当な磁界発生源を
用いて、例えば２，５００ ＯｅのＸ軸方向の磁界を印
加しながら、それまでの製造工程で受けた一番高い処理
温度（以下、「最高履歴温度」と略す。）以上の温度で
熱処理を行っている。
ッドを製造するに際し、問題となる事項の一つに、本
来、磁化Mpが固定してなければならない固定側磁性層４
の磁化方向がＸ軸方向からＹ軸方向に向かって傾いてし
まうという問題が発生している。本発明は、次に述べる
ような実施の形態により、この問題を解決している。 ［第１の実施の形態］第１の実施の形態に係るスピンバ
ルブGMR ヘッドの製造方法は、少なくともスピンバルブ
GMR 膜の成膜後、好ましくは有機絶縁膜２４５の熱処理
後に、第１段階として、自由側磁性層２のＹ軸方向の磁
気異方性を強化するために、磁界中熱処理工程を設けて
いる。この磁界中熱処理工程では、スピンバルブGMR 膜
を、例えば適当な磁界発生源を用いてＹ軸方向の約２，
５００ Ｏｅの磁界を印加しながら、温度２３０℃で熱
処理を行っている。 更に第２段階として、固定側磁性
層４の磁化MpをＸ軸方向に回転して固定するため、磁界
中熱処理工程を設けている。この磁界中熱処理工程で
は、スピンバルブGMR 膜を、例えば適当な磁界発生源を
用いて、例えば２，５００ ＯｅのＸ軸方向の磁界を印
加しながら、それまでの製造工程で受けた一番高い処理
温度（以下、「最高履歴温度」と略す。）以上の温度で
熱処理を行っている。
【００３６】図７は、第１段階として自由側磁性層２を
温度２３０℃で磁界中熱処理を行ったとき、従って最高
履歴温度が２３０℃の時の第２段階における磁化回転の
ための熱処理温度Ｔ〔℃〕と固定側磁性層４の磁化角度
θp 〔degree〕の関係を表す。この磁化角度θp は、Ｙ
軸（即ち、自由側磁性層２の磁化方向）に対する角度と
して定義され、上述したように外部磁界が存在しないと
き理想的には角度９０度であり、要求仕様としては角度
７０度以上である。
温度２３０℃で磁界中熱処理を行ったとき、従って最高
履歴温度が２３０℃の時の第２段階における磁化回転の
ための熱処理温度Ｔ〔℃〕と固定側磁性層４の磁化角度
θp 〔degree〕の関係を表す。この磁化角度θp は、Ｙ
軸（即ち、自由側磁性層２の磁化方向）に対する角度と
して定義され、上述したように外部磁界が存在しないと
き理想的には角度９０度であり、要求仕様としては角度
７０度以上である。
【００３７】図７に示すように、第１段階の最高履歴温
度が２３０℃の条件下で、第２段階で２３０℃で磁界中
熱処理を行うと固定側磁性層の磁化角度θp は約６２度
に上昇し、２５０℃で磁界中熱処理を行うと磁化角度θ
p は約７７度に上昇し、２８０℃で磁界中熱処理を行う
と磁化角度θp は約８０度の値に上昇する。この結果、
最高履歴温度２３０℃の場合において、要求仕様値磁化
角度θp ≧７０度に対応する熱処理温度は約２４２℃で
あり、この温度以上であれば磁化角度θp は再生ヘッド
としての要求仕様を満足し、また温度を２５０℃に、更
に２８０℃に上昇するば、磁化角度θp は理想状態に一
層近づくことが判明した。
度が２３０℃の条件下で、第２段階で２３０℃で磁界中
熱処理を行うと固定側磁性層の磁化角度θp は約６２度
に上昇し、２５０℃で磁界中熱処理を行うと磁化角度θ
p は約７７度に上昇し、２８０℃で磁界中熱処理を行う
と磁化角度θp は約８０度の値に上昇する。この結果、
最高履歴温度２３０℃の場合において、要求仕様値磁化
角度θp ≧７０度に対応する熱処理温度は約２４２℃で
あり、この温度以上であれば磁化角度θp は再生ヘッド
としての要求仕様を満足し、また温度を２５０℃に、更
に２８０℃に上昇するば、磁化角度θp は理想状態に一
層近づくことが判明した。
【００３８】なお、最高履歴温度が高くなると、それに
応じて磁化角度θp≧７０度を達成するに必要な熱処理
温度が高くなる。従って、第２段階の熱処理温度は、そ
れ以前の製造工程の最高処理温度（即ち、最高履歴温
度）によって決定されることが判明した。この第２段階
の固定側磁性層に対する磁界中熱処理工程の後は、いか
なる磁界中熱処理も行わないことが好ましい。例えば、
この第２段階の磁界中熱処理の後で有機絶縁層４の熱処
理を行うときは、無磁界中で行う。これによって、固定
側磁性層４の磁化角度θp は、その後要求仕様を継続し
て満足し、このスピンバルブ膜を有する磁気抵抗効果型
ヘッドは信号磁界Hsigに対して線形の出力特性を持つこ
ととなる。 ［第２の実施の形態］第２の実施の形態に係るスピンバ
ルブ磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法においては、少な
くともスピンバルブ膜の成膜後、第１段階として、固定
側磁性層４の磁化方向をＸ軸方向に固定するため磁界中
熱処理工程を設けている。この磁界中熱処理工程は、ス
ピンバルブ膜を、例えば適当な磁界発生源を用いて、
２，５００ ＯｅのＸ軸方向の磁界を印加しながら、例
えば温度２８０℃で熱処理を行っている。 次に、第２
段階として、自由側磁性層２のＹ軸方向の磁気異方性を
強化するために、磁界中熱処理工程を設けている。この
磁界中熱処理工程では、スピンバルブGMR 膜を、例えば
適当な磁界発生源を用いてＹ軸方向の約２，５００Ｏｅ
の磁界を印加しながら、温度２３０℃で熱処理を行って
いる。
応じて磁化角度θp≧７０度を達成するに必要な熱処理
温度が高くなる。従って、第２段階の熱処理温度は、そ
れ以前の製造工程の最高処理温度（即ち、最高履歴温
度）によって決定されることが判明した。この第２段階
の固定側磁性層に対する磁界中熱処理工程の後は、いか
なる磁界中熱処理も行わないことが好ましい。例えば、
この第２段階の磁界中熱処理の後で有機絶縁層４の熱処
理を行うときは、無磁界中で行う。これによって、固定
側磁性層４の磁化角度θp は、その後要求仕様を継続し
て満足し、このスピンバルブ膜を有する磁気抵抗効果型
ヘッドは信号磁界Hsigに対して線形の出力特性を持つこ
ととなる。 ［第２の実施の形態］第２の実施の形態に係るスピンバ
ルブ磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法においては、少な
くともスピンバルブ膜の成膜後、第１段階として、固定
側磁性層４の磁化方向をＸ軸方向に固定するため磁界中
熱処理工程を設けている。この磁界中熱処理工程は、ス
ピンバルブ膜を、例えば適当な磁界発生源を用いて、
２，５００ ＯｅのＸ軸方向の磁界を印加しながら、例
えば温度２８０℃で熱処理を行っている。 次に、第２
段階として、自由側磁性層２のＹ軸方向の磁気異方性を
強化するために、磁界中熱処理工程を設けている。この
磁界中熱処理工程では、スピンバルブGMR 膜を、例えば
適当な磁界発生源を用いてＹ軸方向の約２，５００Ｏｅ
の磁界を印加しながら、温度２３０℃で熱処理を行って
いる。
【００３９】更に第３段階として、このスピンバルブ膜
を磁界が全く存在しない状態におきながら熱処理工程を
行っている。図８は、横軸に各段階の工程を、縦軸に各
段階の工程に対する固定側磁性層４の磁化角度θp の値
を示した図である。第１段階の固定側磁性層の磁化方向
の固定処理後では固定磁性層の磁化角度θp は理想状態
の角度９０度となっている。次の、第２段階の自由側磁
性層の磁化異方性強化処理後では、この処理の影響を受
けて固定側磁性層４の磁化角度θp は約５２度まで傾い
てしまう。この状態では、GMR ヘッドは要求仕様の７０
度以上を満足せず、必要な出力特性が得られない。しか
し、第３工程の無磁界熱処理後を行うと、磁化角度θp
は再び回復して、約角度７６度まで戻すことが出来る。
を磁界が全く存在しない状態におきながら熱処理工程を
行っている。図８は、横軸に各段階の工程を、縦軸に各
段階の工程に対する固定側磁性層４の磁化角度θp の値
を示した図である。第１段階の固定側磁性層の磁化方向
の固定処理後では固定磁性層の磁化角度θp は理想状態
の角度９０度となっている。次の、第２段階の自由側磁
性層の磁化異方性強化処理後では、この処理の影響を受
けて固定側磁性層４の磁化角度θp は約５２度まで傾い
てしまう。この状態では、GMR ヘッドは要求仕様の７０
度以上を満足せず、必要な出力特性が得られない。しか
し、第３工程の無磁界熱処理後を行うと、磁化角度θp
は再び回復して、約角度７６度まで戻すことが出来る。
【００４０】更に、この磁化角度の回復の程度は、第３
段階の無磁界熱処理工程の温度が高くなればなるほど角
度７６度より大きくなり、また、処理時間が長くなれば
なるほど同様に大きくなることが確認されている。以上
により、本発明に係るスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッ
ドの製造法の第１及び第２の実施の形態について説明し
た。しかしながら、本発明は、上述した実施の形態に限
定されるものではない。本発明は、スピンバルブ磁気抵
抗効果型ヘッドの製造に於いて、固定側磁性層の磁化方
向を適正な方向に固定するため、次のいずれかの製造工
程を含むことにある。
段階の無磁界熱処理工程の温度が高くなればなるほど角
度７６度より大きくなり、また、処理時間が長くなれば
なるほど同様に大きくなることが確認されている。以上
により、本発明に係るスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッ
ドの製造法の第１及び第２の実施の形態について説明し
た。しかしながら、本発明は、上述した実施の形態に限
定されるものではない。本発明は、スピンバルブ磁気抵
抗効果型ヘッドの製造に於いて、固定側磁性層の磁化方
向を適正な方向に固定するため、次のいずれかの製造工
程を含むことにある。
【００４１】その一つは、少なくともGMR 膜成膜後、先
ず、自由側磁性層の磁気異方性強化処理を行ったとき
は、その後に最高履歴温度以上の温度で磁界中熱処理を
行って固定側磁性層の磁化方向の固定する。このとき、
その後に、磁界中熱処理を行わないことが望ましい。他
の一つは、少なくともGMR 膜成膜後、先ず、固定側磁性
層の磁化方向固定処理を行ったときは、その後に自由側
磁性層の磁気異方性強化処理を行い、更に無磁界熱処理
を行って固定側磁性層の磁化角度を回復する。
ず、自由側磁性層の磁気異方性強化処理を行ったとき
は、その後に最高履歴温度以上の温度で磁界中熱処理を
行って固定側磁性層の磁化方向の固定する。このとき、
その後に、磁界中熱処理を行わないことが望ましい。他
の一つは、少なくともGMR 膜成膜後、先ず、固定側磁性
層の磁化方向固定処理を行ったときは、その後に自由側
磁性層の磁気異方性強化処理を行い、更に無磁界熱処理
を行って固定側磁性層の磁化角度を回復する。
【００４２】従って、本発明の技術的範囲には、当業者
ならば当然に成し得るスピンバルブGMR 膜を形成する膜
材料、膜厚その他の変更、製造工程の処理温度、処理時
間の変更等は含めれることを承知されたい。
ならば当然に成し得るスピンバルブGMR 膜を形成する膜
材料、膜厚その他の変更、製造工程の処理温度、処理時
間の変更等は含めれることを承知されたい。
【００４３】
【発明の効果】本発明によれば、外部信号磁界Hsigに対
して実質的に歪みを減少した出力波形をもつスピンバル
ブ磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法を提供することが出
来る。更に、本発明によれば、外部信号磁界Hsigに対し
て実質的に線形に出力応答するスピンバルブ磁気抵抗効
果型ヘッドの製造方法を提供することが出来る。
して実質的に歪みを減少した出力波形をもつスピンバル
ブ磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法を提供することが出
来る。更に、本発明によれば、外部信号磁界Hsigに対し
て実質的に線形に出力応答するスピンバルブ磁気抵抗効
果型ヘッドの製造方法を提供することが出来る。
【図１】本発明の一実施の形態に係るスピンバルブGMR
ヘッドの要部を示す斜視図である。
ヘッドの要部を示す斜視図である。
【図２】図１のスピンバルブGMR ヘッドの要部の側断面
図である。
図である。
【図３】スピンバルブGMR ヘッド及び誘導型磁気ヘッド
から成る複合型磁気ヘッドと、記録媒体との要部を示す
図である。
から成る複合型磁気ヘッドと、記録媒体との要部を示す
図である。
【図４】記録媒体側から見たスピンバルブGMR ヘッドを
示す図である。
示す図である。
【図５】図４に示す複合型磁気ヘッドの製造工程をフロ
ーを示す図である。
ーを示す図である。
【図６】図５に示す複合型磁気ヘッドの製造工程の各工
程のプロセス温度を示す図である。
程のプロセス温度を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に関連する固定側磁
性層の磁化方向を固定するための磁界中熱処理の熱処理
温度と磁化角度の関係を示す図である。
性層の磁化方向を固定するための磁界中熱処理の熱処理
温度と磁化角度の関係を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に関連する無磁界熱
処理による固定側磁性層の磁化角度の回復状況を説明す
る図である。
処理による固定側磁性層の磁化角度の回復状況を説明す
る図である。
【図９】従来のスピンバルブGMR ヘッドの要部を示す斜
視図である。
視図である。
【図１０】図９のスピンバルブGMR ヘッドの要部の側断
面図である。
面図である。
【図１１】図９に示す従来のスピンバルブGMR ヘッドの
固定側磁性層の磁化方向の傾きを説明する図である。
固定側磁性層の磁化方向の傾きを説明する図である。
１，１１：下地層、 ２，１２：自由側磁性層、 ２
ａ，１２ａ：第１の自由側磁性層、 ２Ｂ，１２ｂ：第
２の自由側磁性層、 ３，１３：非磁性金属層、４，１
４：固定側磁性層、 ５，１５：反強磁性層、 ６，１
６：キャップ層、 ７ａ，７ｂ，１７ａ，１７ｂ：電極
端子、 １０，１００：再生ヘッド、２１：再生下部シ
ールド膜、 ２２：再生上部シールド膜兼記録下部磁極
（下部コア）、 ２３：磁極ギャップ膜、 ２４：有機
絶縁層、 ２５：記録コイル、２６：記録上部磁極（上
部コア）、 ２７：記録媒体、Ｓ：信号検知領域、 Ｈ
ｓｉｇ：信号磁界、 Ｍｐ：固定側磁性層の磁化、Ｍ
ｆ：自由側磁性層の磁化
ａ，１２ａ：第１の自由側磁性層、 ２Ｂ，１２ｂ：第
２の自由側磁性層、 ３，１３：非磁性金属層、４，１
４：固定側磁性層、 ５，１５：反強磁性層、 ６，１
６：キャップ層、 ７ａ，７ｂ，１７ａ，１７ｂ：電極
端子、 １０，１００：再生ヘッド、２１：再生下部シ
ールド膜、 ２２：再生上部シールド膜兼記録下部磁極
（下部コア）、 ２３：磁極ギャップ膜、 ２４：有機
絶縁層、 ２５：記録コイル、２６：記録上部磁極（上
部コア）、 ２７：記録媒体、Ｓ：信号検知領域、 Ｈ
ｓｉｇ：信号磁界、 Ｍｐ：固定側磁性層の磁化、Ｍ
ｆ：自由側磁性層の磁化
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 健一郎 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 岡田 光正 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 清水 栄二 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 兼 淳一 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内
Claims (14)
- 【請求項１】 スピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドの製
造方法に於いて、 少なくとも自由側磁性層、非磁性金属層、固定側磁性層
及び磁区制御層を成膜した後に、該自由側磁性層の磁気
異方性を強化する第１の磁界中熱処理をし、 前記固定側磁性層の磁化方向を固定するため、それ以前
の工程における最高処理温度を超える温度を用いて第２
の磁界中熱処理をする、諸工程を含む製造方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載のスピンバルブ磁気抵抗
効果型ヘッドの製造方法に於いて、 第２の磁界中熱処理の後に更に磁界中熱処理は行わない
ことを特徴とする、製造方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載のスピンバルブ磁気抵抗
効果型ヘッドの製造方法に於いて、 前記第２の磁界中熱処理の処理温度は、前記最高処理温
度によって異なることを特徴とする、製造方法。 - 【請求項４】 請求項１に記載のスピンバルブ磁気抵抗
効果型ヘッドの製造方法に於いて、 前記第２の磁界中熱処理の処理温度は、自由側磁性層と
固定側磁性層の磁化方向のなす磁化角度が前記スピンバ
ルブ磁気抵抗効果型ヘッドに対する要求仕様値を満足す
るような温度に設定されることを特徴とする、製造方
法。 - 【請求項５】 請求項４に記載のスピンバルブ磁気抵抗
効果型ヘッドの製造方法に於いて、前記第１の磁界中熱
処理の処理温度は、約２３０℃であり、 前記第２の磁界中熱処理は、２５０℃以上で実行され
る、製造方法。 - 【請求項６】 スピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドの製
造方法に於いて、 少なくとも自由側磁性層、非磁性金属層、固定側磁性層
及び磁区制御層を成膜した後に、該固定側磁性層の磁化
方向を固定する第１の磁界中熱処理をし、 前記自由側磁性層の磁気異方性を強化する第２の磁界中
熱処理をし、 更に、磁界無しの状態で熱処理をする、諸工程を含む製
造方法。 - 【請求項７】 請求項６に記載のスピンバルブ磁気抵抗
効果型ヘッドの製造方法に於いて、 前記磁界無しの状態で熱処理をする工程では、自由側磁
性層と固定側磁性層の磁化方向のなす磁化角度が前記ス
ピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドに対する要求仕様値を
超えるように処理温度が設定されることを特徴とする、
製造方法。 - 【請求項８】 請求項６に記載のスピンバルブ磁気抵抗
効果型ヘッドの製造方法に於いて、 前記磁界無しの状態で熱処理をする工程では、自由側磁
性層と固定側磁性層の磁化方向のなす磁化角度が前記ス
ピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドに対する要求仕様値を
超えるように処理時間が設定されることを特徴とする、
製造方法。 - 【請求項９】 請求項６に記載のスピンバルブ磁気抵抗
効果型ヘッドの製造方法に於いて、 前記磁界無しの状態で熱処理をする工程では、自由側磁
性層と固定側磁性層の磁化方向のなす磁化角度が前記ス
ピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドに対する要求仕様値を
超えるように処理温度及び処理時間が設定されることを
特徴とする、製造方法。 - 【請求項１０】 請求項１乃至９の何れか一項に記載の
スピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法に於い
て、 前記自由側磁性層は、ニッケル―鉄NiFe膜を含む層及び
コバルト−鉄−ホウ素CoFeB 膜を含む層の２層から成
り、 前記非磁性金属層は、銅Cu膜を含む層から成り、 前記固定側磁性層は、コバルト−鉄−ホウ素CoFeB 膜を
含む層の２層からなり、 前記磁区制御層は、規則系金属を含む層から成る、製造
方法。 - 【請求項１１】 請求項１０に記載のスピンバルブ磁気
抵抗効果型ヘッドの製造方法に於いて、 前記磁区制御層は、金属を使ったマンガンMn系合金膜を
含む層から成る、製造方法。 - 【請求項１２】 請求項１１に記載のスピンバルブ磁気
抵抗効果型ヘッドの製造方法に於いて、 前記磁区制御層は、パラジウム−白金−マンガンPdPtMn
膜，白金−マンガンPdPtMn膜，パラジウム−マンガンPd
Mn膜，ニッケル−マンガンNiMn膜及びクロム−マンガン
CrMn膜から成る群から選択された一つを含む層から成
る、製造方法。 - 【請求項１３】 請求項１乃至１２の何れか一項記載の
製造方法で製造されたスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッ
ド。 - 【請求項１４】 再生用ヘッドとして、請求項１３記載
の製造方法で製造されたスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘ
ッドと、 記録用として、誘導型磁気ヘッドとを備えた複合型磁気
ヘッド。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9254741A JPH1196516A (ja) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | スピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドの製造法及びこの製造方法で製造されたスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッド |
| US09/006,977 US6123780A (en) | 1997-09-19 | 1998-01-14 | Spin valve magnetoresistive head and manufacturing method therefor |
| KR1019980001294A KR100287464B1 (ko) | 1997-09-19 | 1998-01-17 | 스핀밸브 자기저항 효과형 헤드의 제조방법 및 그 제조방법으로 제조된 스핀밸브 자기저항 효과형 헤드 |
| DE19804339A DE19804339C2 (de) | 1997-09-19 | 1998-02-05 | Spinventil-Magnetowiderstandskopf und Herstellungsverfahren dafür |
| CN98104446A CN1095154C (zh) | 1997-09-19 | 1998-02-13 | 自旋阀式磁阻磁头及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9254741A JPH1196516A (ja) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | スピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドの製造法及びこの製造方法で製造されたスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッド |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1196516A true JPH1196516A (ja) | 1999-04-09 |
Family
ID=17269230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9254741A Pending JPH1196516A (ja) | 1997-09-19 | 1997-09-19 | スピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッドの製造法及びこの製造方法で製造されたスピンバルブ磁気抵抗効果型ヘッド |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6123780A (ja) |
| JP (1) | JPH1196516A (ja) |
| KR (1) | KR100287464B1 (ja) |
| CN (1) | CN1095154C (ja) |
| DE (1) | DE19804339C2 (ja) |
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| US8194363B2 (en) | 2009-02-26 | 2012-06-05 | Tdk Corporation | Thin film magnetic head provided with dual synthetic free layers |
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| US6322640B1 (en) * | 2000-01-24 | 2001-11-27 | Headway Technologies, Inc. | Multiple thermal annealing method for forming antiferromagnetic exchange biased magnetoresistive (MR) sensor element |
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| JP4469570B2 (ja) * | 2003-07-24 | 2010-05-26 | 株式会社東芝 | 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置 |
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| TWI449067B (zh) * | 2011-06-01 | 2014-08-11 | Voltafield Technology Corp | 自旋閥磁阻感測器 |
| CN102943153B (zh) * | 2012-11-30 | 2013-11-13 | 中国船舶重工集团公司第七一○研究所 | 一种自旋阀磁阻元件的热磁处理装置及方法 |
| EP3314671A4 (en) * | 2015-06-24 | 2019-03-20 | INTEL Corporation | METALLIC SPIN SUPER GRILLE FOR LOGIC AND STORAGE DEVICES |
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|---|---|---|---|---|
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| EP0768641A1 (en) * | 1995-10-09 | 1997-04-16 | TDK Corporation | Manufacturing method of magnetic head apparatus with spin valve effect magnetoresistive head |
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1997
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