(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の反強磁性体層、該第１の反強磁性体層との交換結合によりバイアス磁界が印加される第１の強磁性体層、及び該第１の強磁性体層上に非磁性体層を介して積層され、印可される信号磁界に応答して磁化方向が変化する第２の強磁性体層を有する磁気抵抗効果積層体を形成するステップと、該形成した磁気抵抗効果積層体上にＣｕ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｔ、ＲｕＲｈＭｎ、ＰｔＭｎ、ＰｔＭｎＲｈ及びＴｉＷから選ばれた１つの単層膜からなる保護層を積層するステップと、該保護層の少なくとも一部を除去すると共に前記第２の強磁性体層の両端部を所定深さまで除去するステップと、該第２の強磁性体層の少なくとも該両端部上に当該第２の強磁性体層の磁区を制御するための交換結合用の第２の反強磁性体層を形成するステップとを備えており、前記除去するステップを、前記第１の反強磁性体層の磁化方向制御用の熱処理前に行うことを特徴とする磁気抵抗効果センサの製造方法。
【請求項２】
第１の反強磁性体層、該第１の反強磁性体層との交換結合によりバイアス磁界が印加される第１の強磁性体層、及び該第１の強磁性体層上に非磁性体層を介して積層され、印可される信号磁界に応答して磁化方向が変化する第２の強磁性体層を有する磁気抵抗効果積層体を形成するステップと、該形成した磁気抵抗効果積層体上にＴａ／ＰｔＭｎ、Ｔａ／Ｃｕ、Ｔａ／Ａｌ、Ｔａ／Ｒｕ、ＴｉＷ／Ｃｕ、ＴｉＷ／Ｒｈ及びＴｉＷ／Ｒｕから選ばれた１つの２層膜からなる保護層を積層するステップと、該保護層の少なくとも一部を除去すると共に前記第２の強磁性体層の両端部を所定深さまで除去するステップと、該第２の強磁性体層の少なくとも該両端部上に当該第２の強磁性体層の磁区を制御するための交換結合用の第２の反強磁性体層を形成するステップとを備えており、前記除去するステップを、前記第１の反強磁性体層の磁化方向制御用の熱処理前に行うことを特徴とする磁気抵抗効果センサの製造方法。
【請求項３】
前記除去するステップが、前記第２の強磁性体層中に拡散した前記保護層材料の元素により交換結合が阻害されない深さまで当該第２の強磁性体層を除去するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記磁気抵抗効果積層体が、スピンバルブ磁気抵抗効果積層体であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項５】
前記磁気抵抗効果積層体が、スピントンネル磁気抵抗効果積層体であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピンバルブ効果等の巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）又はスピントンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）を利用した磁気抵抗効果（ＭＲ）センサの製造方法に関する。この種のＭＲセンサは、種々の磁気検出に用いられるが、その代表的な例として、例えばハードディスク装置（ＨＤＤ）等の磁気記録再生装置用の磁気ヘッドに用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＨＤＤの高密度化に伴って高感度及び高出力の磁気ヘッドが要求されており、このような要求に答えるものとして、ＧＭＲを呈するセンサの１つであるスピンバルブを利用したＭＲセンサを備えた薄膜磁気ヘッドが提案されている（特公平８−２１１６６号公報、特開平６−２３６５２７号公報）。
【０００３】
スピンバルブは、２つの強磁性体層を非磁性金属層で磁気的に分離してサンドイッチ構造とし、その一方の強磁性体層に反強磁性体層を積層することによってその界面で生じる交換バイアス磁界をこの一方の強磁性体層（ピンド（ｐｉｎｎｅｄ）層）に印加するようにしたものである。交換バイアス磁界を受けるピンド層と受けない他方の強磁性体層（フリー（ｆｒｅｅ）層）とでは磁化反転する磁界が異なるので、非磁性金属層を挟むこれら２つの強磁性体層の磁化の向きが平行、反平行と変化し、これにより電気抵抗率が大きく変化するのでＧＭＲが得られる。
【０００４】
スピンバルブＭＲセンサの出力特性等は、非磁性金属層を挟むこれら２つの強磁性体層（ピンド層及びフリー層）の磁化のなす角度によって定まる。フリー層の磁化方向は磁気記録媒体からの漏洩磁界の方向に容易に向く。一方、ピンド層の磁化方向は反強磁性体層との交換結合により一方向（ピンニングされる方向、ピンド方向）に制御される。
【０００５】
スピンバルブＭＲセンサ動作時において、フリー層は、磁壁の移動がない状態で磁化変化する必要がある。これは、磁壁移動を伴う磁化変化は、磁壁移動を伴わない磁化変化に比べて応答が遅く、不可逆であることからバルクハウゼンノイズと呼ばれるノイズ成分となってしまうからである。このため、ハードマグネットによってフリー層にバイアス磁界（縦バイアス磁界）を印加し、磁壁移動を抑制することが一般的に行われている。
【０００６】
しかしながら、センサを高温状態で使用すると、フリー層への縦バイアス磁界の影響でピンド方向の変動や、フリー層自身の磁気特性の変動が発生し、その結果、出力の劣化が発生するという問題がある。このため、縦バイアス磁界は、磁区制御に要する必要最小限の値に抑える必要がある。
【０００７】
そこで、フリー層と、新たな強磁性体層を介した反強磁性体層による縦バイアス磁界により磁区構造を安定化し、センサ動作時における磁壁移動を抑制する方法が提案されている（特開平８−４５０３２号公報）。反強磁性体層によって縦バイアス磁界を発生させるこの方法によれば、フリー層の端部のみにバイアス磁界を印加することが可能なので、ハードマグネットバイアス方式に較べて積層体全体に印加される磁界が小さくなる。その結果、センサの高温状態での使用時における出力劣化が小さくなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
縦バイアス磁界印加用の第２の反強磁性体層を有するこの種のスピンバルブＭＲセンサにおいては、特に、基板上に第１の反強磁性体層、ピンド層、非磁性金属層及びフリー層をこの順序で積層してスピンバルブ積層体を形成し、さらにその上に、保護層を積層した後、フリー層の両端部を露出させてその上に強磁性体層を介して縦バイアス磁界印加用の第２の反強磁性体層を設けたスピンバルブＭＲセンサにおいては、フリー層の両端部を露出させるべくミリングする際に、保護層を構成する材料の元素がフリー層中に拡散してしまい、縦バイアス磁界のための交換結合がその界面で阻害される恐れがある。
【０００９】
縦バイアス磁界のための交換結合を良好にするために、ＭＲ素子の表面をクリーニングする技術は公知である。例えば、特開平７−２１０８３４号公報、特開平７−２４４８２１号公報には、ＭＲ素子を所定の形状にパターニングした後、縦バイアス磁界用の反強磁性体層を形成する際に、磁気的な結合を取るためにＭＲ素子の表面に生じる酸化皮膜を除去することが開示されている。
【００１０】
しかしながら、これら技術のいずれも、スピンバルブＭＲセンサ等のＧＭＲセンサに関するものではなく、また、フリー層中への他の層の元素の拡散による障害を解決するものではない。しかも、表面のクリーニングを製造工程中のどの時点で行うかの明確な開示も無い。
【００１１】
本発明の目的は、フリー層と縦バイアス磁界用の強磁性体層及び反強磁性体層との間で良好な交換結合を発生させることができるＭＲセンサの製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、第１の反強磁性体層、第１の反強磁性体層との交換結合によりバイアス磁界が印加される第１の強磁性体層（ピンド層）、及び第１の強磁性体層上に非磁性体層を介して積層され、印可される信号磁界に応答して磁化方向が変化する第２の強磁性体層（フリー層）を有するＭＲ積層体を形成するステップと、形成したＭＲ積層体上にＣｕ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｔ、ＲｕＲｈＭｎ、ＰｔＭｎ、ＰｔＭｎＲｈ及びＴｉＷから選ばれた１つの単層膜からなる又はＴａ／ＰｔＭｎ、Ｔａ／Ｃｕ、Ｔａ／Ａｌ、Ｔａ／Ｒｕ、ＴｉＷ／Ｃｕ、ＴｉＷ／Ｒｈ及びＴｉＷ／Ｒｕから選ばれた１つの２層膜からなる保護層を積層するステップと、保護層の少なくとも一部を除去すると共にフリー層の両端部を所定深さまで除去するステップと、フリー層の少なくとも両端部上にこのフリー層の磁区を制御するための交換結合用の第２の反強磁性体層を形成するステップとを備えており、上述の除去するステップを、第１の反強磁性体層の磁化方向制御用の熱処理前に行うＭＲセンサの製造方法が提供される。
【００１３】
フリー層の磁区を制御する縦バイアスを発生させるための交換結合用の第２の反強磁性体層を形成する際に、フリー層の両端部を所定深さまで除去するようにしており、しかも、その除去する工程をＭＲ積層体の第１の反強磁性体層の磁化方向制御用の熱処理前に行っている。フリー層の両端部を所定深さまで除去することにより、保護層を除去する際に生じたその保護層の成分元素がフリー層内に拡散した部分を確実に除去でき、フリー層と縦バイアス磁界用の第２の反強磁性体層との間に良好な交換結合を与えることができる。
【００１４】
また、除去するステップを、第１の反強磁性体層の磁化方向制御用の熱処理前に行うことにより、熱処理による拡散の進行を抑制できるから保護層の成分元素がフリー層内に拡散する度合を最小限に抑えることができ、フリー層をさほど深くまで除去しないで良いこととなる。これは、フリー層の膜厚が今後ますます薄くなることとあいまって、製造工程を著しく容易にする。従って、フリー層と縦バイアス磁界用の反強磁性体層との間に良好な交換結合を容易にかつ確実に与えることができる。
【００１５】
保護層を、本願発明のごとき材料の単層膜又は２層膜で構成すると、従来のごとくＴａの単層膜で構成していた場合に比して、イオンミリングによって保護層の成分元素がフリー層内に拡散する度合を著しく小さくできるので、フリー層をさほど深くまでミリング除去しないで良いこととにつながり、ミリング後のフリー層の厚みが大きく取れることを意味している。従って、フリー層の膜厚が今後ますます薄くなっても、製造工程が非常に容易となる。その結果、フリー層と縦バイアス磁界用の第２の反強磁性体層との間に良好な交換結合を容易にかつ確実に与えることができる。
【００１６】
なお、フリー層を所定深さまで除去する場合の所定深さとは、フリー層中に拡散した保護層材料の元素により交換結合が阻害されない程度となる深さであることが好ましい。
【００２０】
ＭＲ積層体が、スピンバルブＭＲ積層体又はスピントンネルＭＲ積層体であることが好ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態として、薄膜磁気ヘッドのスピンバルブＭＲセンサ部分の層構成を概略的に示す断面図であり、磁気ヘッドの浮上面（ＡＢＳ）方向から見た断面を表している。
【００２５】
同図において、１０は図示しない基板上に下地膜を介して形成されている下部シールド層、１１はその上に積層されている下部絶縁層、１２は下部絶縁層１１上に積層されているスピンバルブＭＲ積層体をそれぞれ示している。
【００２６】
スピンバルブＭＲ積層体１２は、下方から第１の反強磁性体層１２０と、第１の反強磁性体層との交換結合によりバイアス磁界が印加される第１の強磁性体層（ピンド層）１２１と、ピンド層１２１上に積層された非磁性金属層１２２と、非磁性金属層１２２上に積層されており、印可される信号磁界に応答して磁化方向が変化する第２の強磁性体層（フリー層）１２３とから構成されている。
【００２７】
同図において、さらに、１３及び１４はスピンバルブＭＲ積層体１２のフリー層１２３のトラック幅方向の両端部１２３ａの表面に密着積層されており、このフリー層１２３の磁区を制御するための第３の強磁性体層及び交換結合用の第２の反強磁性体層、１５は第２の反強磁性体層１４上に積層されたリード導体層、１６はスピンバルブＭＲ積層体１２上に積層された保護層（キャップ層）をそれぞれ示している。
【００２８】
本実施形態においては、下地膜としてＴａ（５ｎｍ）、第１の反強磁性体層１２０としてＰｔＭｎ（２０ｎｍ）、ピンド層１２１としてＣｏ（２ｎｍ）、非磁性金属層１２２としてＣｕ（２．５ｎｍ）、フリー層１２３としてＣｏ（１ｎｍ）及びＮｉＦｅ（８ｎｍ）、第３の強磁性体層１３としてＮｉＦｅ（２５ｎｍ）、及び第２の反強磁性体層１４としてＲｕＲｈＭｎ（１０ｎｍ）が使用されている。さらに、キャップ層１６としては、Ｃｕ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｔ、ＲｕＲｈＭｎ、ＰｔＭｎ、ＰｔＭｎＲｈ及びＴｉＷから選ばれた１つの材料による単層膜（５ｎｍ）、又はＴａ／ＰｔＭｎ、Ｔａ／Ｃｕ、Ｔａ／Ａｌ、Ｔａ／Ｒｕ、ＴｉＷ／Ｃｕ、ＴｉＷ／Ｒｈ及びＴｉＷ／Ｒｕから選ばれた１つの２層膜（２．５ｎｍ／２．５ｎｍ）等が用いられる。なお、本明細書中において、元素間の「／」なる表示は、両元素が上下に積層されていることを表している。例えば「Ｔａ／ＰｔＭｎ」なる記載は、Ｔａ層とＰｔＭｎ層とがＴａ層が上になるように積層されていることを表している。従って、上述の全ての２層膜において、Ｔａ又はＴｉＷが上側の層（フリー層に接触しない側の層）となっている。
【００２９】
反強磁性体材料として、Ｐｔ４７〜５２ａｔ％、Ｍｎ４８〜５３ａｔ％なる組成（最も好ましくはＰｔ４８ａｔ％、Ｍｎ５２ａｔ％なる組成）のＰｔＭｎ、Ｐｔ３３〜５２ａｔ％、Ｍｎ４５〜５７ａｔ％、Ｒｈ０〜１７ａｔ％なる組成（最も好ましくはＰｔ４０ａｔ％、Ｍｎ５１ａｔ％、Ｒｈ９ａｔ％なる組成）のＰｔＭｎＲｈ、又はＲｕ０〜２０ａｔ％、Ｒｈ０〜２０ａｔ％、Ｍｎ７５〜８５ａｔ％なる組成（最も好ましくはＲｕ３ａｔ％、Ｒｈ１５ａｔ％、Ｍｎ８２ａｔ％なる組成）のＲｕＲｈＭｎを用いることにより、この材料によるターゲットを第１の反強磁性体層１２０及び第２の反強磁性体層１４の両方の共用することができる。これらの組成は、種々の文献や特許公報等により既に公知である「厚膜領域」で強磁性体と大きな交換結合が得られる組成領域である。
【００３０】
図２は図１の実施形態におけるスピンバルブＭＲセンサの製造工程を説明するフローチャートであり、図３はその各製造工程における層構成を示す断面図である。
【００３１】
図２のステップＳ１及び図３の（Ａ）に示すように、図示しない基板上に下地膜を介して下部シールド層１０及び下部絶縁層１１を形成する。
【００３２】
次いで、図２のステップＳ２及び図３の（Ｂ）に示すように、下部絶縁層１１上に、第１の反強磁性体層１２０、ピンド層１２１、非磁性金属層１２２及びフリー層１２３からなるスピンバルブＭＲ積層体１２を成膜する。
【００３３】
その後、図２のステップＳ３及び図３の（Ｃ）に示すように、スピンバルブＭＲ積層体１２上にキャップ層１６を成膜する。
【００３４】
従来はこの時点で第１の反強磁性体層１２０の規則化熱処理を行っていたが、本発明では、この熱処理を行うことなく、図２のステップＳ４及び図３の（Ｄ）に示すように、フリー層１２３の両端部１２３ａに対応する部分が開口しているフォトレジストパターン１７を形成した後、イオンミリング等のドライエッチングを行ってキャップ層１６の両端部を全て除去すると共にフリー層１２３の両端部１２３ａを所定の深さまで除去する。この場合の所定深さとは、イオンミリングによりフリー層１２３中に拡散した保護層１６の材料の元素が交換結合を阻害しない程度となる深さである。
【００３５】
次いで、図２のステップＳ５及び図３の（Ｅ）に示すように、フリー層１２３の両端部１２３ａの所定深さまでミリングされて露出している表面に密着するように、第３の強磁性体層１３、第２の反強磁性体層１４及びリード導体層１５をそれぞれ積層形成する。
【００３６】
次いで、図２のステップＳ６及び図３の（Ｆ）に示すように、リフトオフ処理を行って、フォトレジストパターン１７と、その上に積層されている第３の強磁性体層１３、第２の反強磁性体層１４及びリード導体層１５とを除去する。
【００３７】
その後、図２のステップＳ７に示すように、スピンバルブＭＲ積層体１２の第１の反強磁性体層１２０の規則化熱処理を行うと共に、第２の反強磁性体層１４の規則化熱処理を行う。
【００３８】
このように、本実施形態によれば、フリー層１２３の磁区を制御する縦バイアスを発生するための交換結合用の第２の反強磁性体層１４を形成する前に、フリー層１２３の両端部を所定深さまで除去している。その結果、保護層１６を除去する際に生じたその保護層１６の成分元素の拡散した部分を確実に除去でき、フリー層１２３と縦バイアス磁界用の第３の強磁性体層１３及び第２の反強磁性体層１４との間に良好な交換結合を与えることができる。
【００３９】
しかも、その除去する工程をスピンバルブＭＲ積層体１２の第１の反強磁性体層１２０の磁化方向制御用の規則化熱処理を行う前に行っているので、熱処理による拡散の進行を抑制できるから保護層１６の成分元素がフリー層１２３内に拡散する度合を最小限に抑えることができる。これは、フリー層１２３をさほど深くまでミリング除去しないで良いこととにつながり、ミリング後のフリー層１２３の厚みが大きく取れることを意味している。その結果、フリー層１２３の膜厚が今後ますます薄くなっても、製造工程が非常に容易となる。従って、フリー層１２３と縦バイアス磁界用の第３の強磁性体層１３及び第２の反強磁性体層１４との間に良好な交換結合を容易にかつ確実に与えることができる。
【００４０】
さらに、キャップ層１６の材料として、Ｃｕ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｔ、ＲｕＲｈＭｎ、ＰｔＭｎ、ＰｔＭｎＲｈ及びＴｉＷから選ばれた１つの材料による単層膜、又はＴａ／ＰｔＭｎ、Ｔａ／Ｃｕ、Ｔａ／Ａｌ、Ｔａ／Ｒｕ、ＴｉＷ／Ｃｕ、ＴｉＷ／Ｒｈ及びＴｉＷ／Ｒｕから選ばれた１つの２層膜を用いることにより、イオンミリングによってその成分元素がフリー層１２３内に拡散する度合を著しく小さくできるので、フリー層１２３をさほど深くまでミリング除去しないで良いこととにつながり、ミリング後のフリー層１２３の厚みが大きく取れることを意味している。従って、フリー層１２３の膜厚が今後ますます薄くなっても、製造工程が非常に容易となる。その結果、フリー層１２３と縦バイアス磁界用の第３の強磁性体層１３及び第２の反強磁性体層１４との間に良好な交換結合を容易にかつ確実に与えることができる。
【００４１】
【実施例】
以下、キャップ層１６の材料の異なる種々のスピンバルブＭＲセンサについて、フリー層１２３のミリング深さを変えた場合のサンプルを作成し、交換結合による縦バイアス磁界を測定した結果を説明する。
【００４２】
本実施形態のように縦バイアス磁界印加用の第２の反強磁性体層を有するこの種のスピンバルブＭＲセンサにおいて、交換結合による縦バイアス磁界の大きさとバルクハウゼンノイズの発生率（バルクハウゼンノイズの発生数／測定数）との関係を実際に調べると、表１のごとくなる。
【００４３】
【表１】
0003959881.tif 000002
【００４４】
交換結合バイアス磁界の大きさは、図４に示すように、ウエハ内にあるトラック幅６μｍ×ＭＲハイト６μｍのサイズのスピンバルブＭＲ積層体テストピース４０に対して、スポット径３μｍのレーザー光４１を照射し、カー効果をＭＨ−ＬＯＯＰ測定により評価することで求めた。スピンバルブＭＲ積層体４０の層構成は、Ｔａ（５ｎｍ）／ＮｉＦｅ（８ｎｍ）／Ｃｏ（１ｎｍ）／Ｃｕ（２．５ｎｍ）／Ｃｏ（２ｎｍ）／ＰｔＭｎ（２０ｎｍ）／Ｔａ（５ｎｍ）であり、縦バイアス磁界発生部４２の層構成は、ＮｉＦｅ（２５ｎｍ）／ＲｕＲｈＭｎ（１０ｎｍ）である。因みに、実素子の場合のサイズはこれとは異なり、トラック幅１．０μｍ、ＭＲハイト１．２μｍである。
【００４５】
このテストパターンの交換結合バイアス磁界が、３０Ｏｅ以上を示したウエハから抽出したサンプルのバルクハウゼンノイズ発生率は、５％以下であり、それ以上にバイアス磁界を強くしてもバルクハウゼンノイズ発生率は変化しなかった。従って、テストパターンのバイアス磁界が３０Ｏｅ以上になるようなミリング条件が必要となることが分かる。
【００４６】
以下の実施例において各サンプルは、スピンバルブＭＲ積層体の層構成として、キャップ層（５ｎｍ）／ＮｉＦｅ（８ｎｍ）／Ｃｏ（１ｎｍ）／Ｃｕ（２．５ｎｍ）／Ｃｏ（２ｎｍ）／ＰｔＭｎ（２０ｎｍ）／Ｔａ（５ｎｍ）であり、縦バイアス磁界発生部の層構成は、第３の強磁性体層１３としてＮｉＦｅ（２５ｎｍ）、第２の反強磁性体層としてＲｕＲｈＭｎ（１０ｎｍ）の構成である。
【００４７】
実施例１
キャップ層として従来技術であるＴａ（５ｎｍ）の単層膜を用いた場合である。表２〜表４は、フリー層であるＮｉＦｅ層のミリング深さ（フリー層表面からの）と、テストピース中央部分でのバイアス磁界の大きさとの関係を示しており、表２は成膜直後にイオンミリングを行った場合、表３は２５０℃−５時間の熱処理を行った後にイオンミリングを行った場合、表４は３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングを行った場合について示している。特に、表２及び表４には、オージェ分光により求めたミリングされた表面におけるＮｉＦｅに対するＴａの組成比（オージェ強度）がＮｉＦｅ層のミリング深さに対応して示されている。
【００４８】
【表２】
0003959881.tif 000003
【００４９】
【表３】
0003959881.tif 000004
【００５０】
【表４】
0003959881.tif 000005
【００５１】
成膜直後にイオンミリングを行った場合、フリー層を４ｎｍ以上エッチングして初めて縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とし、オージェ強度比を１０％以下とするには、フリー層を４ｎｍ以上エッチングする必要があることが分かる。
【００５２】
成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を６ｎｍ以上エッチングする必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とし、オージェ強度比を１０％以下とするには、フリー層を７ｎｍ以上エッチングする必要があることが分かる。
【００５３】
表２及び表４のオージェ強度比を比較すれば明らかのように、フリー層のイオンミリングを熱処理後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることができず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とすることができない。ただし、本実施例のように、キャップ層として従来技術であるＴａの単層膜を用いると、成膜直後にイオンミリングした場合にも、必要となるミリング深さは比較的大きくなる。
【００５４】
実施例２
キャップ層としてＣｕ（５ｎｍ）の単層膜を用いた場合である。表５〜表７は、フリー層であるＮｉＦｅ層のミリング深さ（フリー層表面からの）と、テストピース中央部分でのバイアス磁界の大きさとの関係を示しており、表５は成膜直後にイオンミリングを行った場合、表６は２５０℃−５時間の熱処理を行った後にイオンミリングを行った場合、表７は３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングを行った場合について示している。表５及び表７にも、オージェ分光により求めたミリングされた表面におけるＮｉＦｅに対するＣｕの組成比（オージェ強度）がＮｉＦｅ層のミリング深さに対応して示されている。
【００５５】
【表５】
0003959881.tif 000006
【００５６】
【表６】
0003959881.tif 000007
【００５７】
【表７】
0003959881.tif 000008
【００５８】
成膜直後にイオンミリングを行った場合、フリー層を３ｎｍ以上エッチングすれば縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とし、オージェ強度比を１０％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以上エッチングすればよいことが分かる。
【００５９】
成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を４ｎｍ以上エッチングする必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とし、オージェ強度比を１０％以下とするには、フリー層を５ｎｍ以上エッチングする必要があることが分かる。
【００６０】
キャップ層としてＣｕの単層膜を用いれば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来技術に比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とし、オージェ強度比を１０％以下とするために必要となるミリング深さがより小さくなる。
【００６１】
また、表５及び表７のオージェ強度比を比較すれば明らかのように、フリー層のイオンミリングを熱処理後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることができず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とすることができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング深さは比較的小さい。
【００６２】
実施例３
キャップ層としてＡｌ（５ｎｍ）の単層膜を用いた場合である。表８〜表１０は、フリー層であるＮｉＦｅ層のミリング深さ（フリー層表面からの）と、テストピース中央部分でのバイアス磁界の大きさとの関係を示しており、表８は成膜直後にイオンミリングを行った場合、表９は２５０℃−５時間の熱処理を行った後にイオンミリングを行った場合、表１０は３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングを行った場合について示している。なお、オージェ強度比は、前述の実施例１及び２の場合とほぼ類似の傾向を示すため、これらの表には記載されていない。
【００６３】
【表８】
0003959881.tif 000009
【００６４】
【表９】
0003959881.tif 000010
【００６５】
【表１０】
0003959881.tif 000011
【００６６】
成膜直後にイオンミリングを行った場合、フリー層を３ｎｍ以上エッチングすれば縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以上エッチングすればよいことが分かる。
【００６７】
成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を４ｎｍ以上エッチングする必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を５ｎｍ以上エッチングする必要があることが分かる。
【００６８】
キャップ層としてＡｌの単層膜を用いれば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来技術に比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするために必要となるミリング深さがより小さくなる。
【００６９】
また、フリー層のイオンミリングを熱処理後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることができず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とすることができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング深さは比較的小さい。
【００７０】
実施例４
キャップ層としてＲｈ（５ｎｍ）の単層膜を用いた場合である。表１１〜表１３は、フリー層であるＮｉＦｅ層のミリング深さ（フリー層表面からの）と、テストピース中央部分でのバイアス磁界の大きさとの関係を示しており、表１１は成膜直後にイオンミリングを行った場合、表１２は２５０℃−５時間の熱処理を行った後にイオンミリングを行った場合、表１３は３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングを行った場合について示している。なお、オージェ強度比は、前述の実施例１及び２の場合とほぼ類似の傾向を示すため、これらの表には記載されていない。
【００７１】
【表１１】
0003959881.tif 000012
【００７２】
【表１２】
0003959881.tif 000013
【００７３】
【表１３】
0003959881.tif 000014
【００７４】
成膜直後にイオンミリングを行った場合、フリー層を３ｎｍ以上エッチングすれば縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以上エッチングすればよいことが分かる。
【００７５】
成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を５ｎｍ以上エッチングする必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を６ｎｍ以上エッチングする必要があることが分かる。
【００７６】
キャップ層としてＲｈの単層膜を用いれば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来技術に比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするために必要となるミリング深さがより小さくなる。
【００７７】
また、フリー層のイオンミリングを熱処理後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることができず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とすることができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング深さは比較的小さい。
【００７８】
実施例５
キャップ層としてＲｕ（５ｎｍ）の単層膜を用いた場合である。表１４〜表１６は、フリー層であるＮｉＦｅ層のミリング深さ（フリー層表面からの）と、テストピース中央部分でのバイアス磁界の大きさとの関係を示しており、表１４は成膜直後にイオンミリングを行った場合、表１５は２５０℃−５時間の熱処理を行った後にイオンミリングを行った場合、表１６は３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングを行った場合について示している。なお、オージェ強度比は、前述の実施例１及び２の場合とほぼ類似の傾向を示すため、これらの表には記載されていない。
【００７９】
【表１４】
0003959881.tif 000015
【００８０】
【表１５】
0003959881.tif 000016
【００８１】
【表１６】
0003959881.tif 000017
【００８２】
成膜直後にイオンミリングを行った場合、フリー層を３ｎｍ以上エッチングすれば縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以上エッチングすればよいことが分かる。
【００８３】
成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を４ｎｍ以上エッチングする必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を５ｎｍ以上エッチングする必要があることが分かる。
【００８４】
キャップ層としてＲｕの単層膜を用いれば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来技術に比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするために必要となるミリング深さがより小さくなる。
【００８５】
また、フリー層のイオンミリングを熱処理後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることができず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とすることができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング深さは比較的小さい。
【００８６】
実施例６
キャップ層としてＰｔ（５ｎｍ）の単層膜を用いた場合である。表１７〜表１９は、フリー層であるＮｉＦｅ層のミリング深さ（フリー層表面からの）と、テストピース中央部分でのバイアス磁界の大きさとの関係を示しており、表１７は成膜直後にイオンミリングを行った場合、表１８は２５０℃−５時間の熱処理を行った後にイオンミリングを行った場合、表１９は３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングを行った場合について示している。なお、オージェ強度比は、前述の実施例１及び２の場合とほぼ類似の傾向を示すため、これらの表には記載されていない。
【００８７】
【表１７】
0003959881.tif 000018
【００８８】
【表１８】
0003959881.tif 000019
【００８９】
【表１９】
0003959881.tif 000020
【００９０】
成膜直後にイオンミリングを行った場合、フリー層を４ｎｍ以上エッチングすれば縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を４ｎｍ以上エッチングすればよいことが分かる。
【００９１】
成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を６ｎｍ以上エッチングする必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を６ｎｍ以上エッチングする必要があることが分かる。
【００９２】
キャップ層としてＲｈの単層膜を用いれば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来技術に比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするために必要となるミリング深さがより小さくなる。
【００９３】
また、フリー層のイオンミリングを熱処理後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることができず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とすることができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング深さは比較的小さい。
【００９４】
実施例７
キャップ層としてＲｕＲｈＭｎ（５ｎｍ）の単層膜を用いた場合である。表２０〜表２２は、フリー層であるＮｉＦｅ層のミリング深さ（フリー層表面からの）と、テストピース中央部分でのバイアス磁界の大きさとの関係を示しており、表２０は成膜直後にイオンミリングを行った場合、表２１は２５０℃−５時間の熱処理を行った後にイオンミリングを行った場合、表２２は３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングを行った場合について示している。なお、オージェ強度比は、前述の実施例１及び２の場合とほぼ類似の傾向を示すため、これらの表には記載されていない。
【００９５】
【表２０】
0003959881.tif 000021
【００９６】
【表２１】
0003959881.tif 000022
【００９７】
【表２２】
0003959881.tif 000023
【００９８】
成膜直後にイオンミリングを行った場合、フリー層を３ｎｍ以上エッチングすれば縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以上エッチングすればよいことが分かる。
【００９９】
成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を５ｎｍ以上エッチングする必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を６ｎｍ以上エッチングする必要があることが分かる。
【０１００】
キャップ層としてＲｕＲｈＭｎの単層膜を用いれば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来技術に比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするために必要となるミリング深さがより小さくなる。
【０１０１】
また、フリー層のイオンミリングを熱処理後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることができず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とすることができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング深さは比較的小さい。
【０１０２】
実施例８
キャップ層としてＰｔＭｎ（５ｎｍ）の単層膜を用いた場合である。表２３〜表２５は、フリー層であるＮｉＦｅ層のミリング深さ（フリー層表面からの）と、テストピース中央部分でのバイアス磁界の大きさとの関係を示しており、表２３は成膜直後にイオンミリングを行った場合、表２４は２５０℃−５時間の熱処理を行った後にイオンミリングを行った場合、表２５は３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングを行った場合について示している。なお、オージェ強度比は、前述の実施例１及び２の場合とほぼ類似の傾向を示すため、これらの表には記載されていない。
【０１０３】
【表２３】
0003959881.tif 000024
【０１０４】
【表２４】
0003959881.tif 000025
【０１０５】
【表２５】
0003959881.tif 000026
【０１０６】
成膜直後にイオンミリングを行った場合、フリー層を２ｎｍ以上エッチングすれば縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を２ｎｍ以上エッチングすればよいことが分かる。
【０１０７】
成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以上エッチングする必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を４ｎｍ以上エッチングする必要があることが分かる。
【０１０８】
キャップ層としてＰｔＭｎの単層膜を用いれば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来技術に比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするために必要となるミリング深さがより小さくなる。
【０１０９】
また、フリー層のイオンミリングを熱処理後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることができず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とすることができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング深さは比較的小さい。
【０１１０】
実施例９
キャップ層としてＰｔＭｎＲｈ（５ｎｍ）の単層膜を用いた場合である。表８〜表１０は、フリー層であるＮｉＦｅ層のミリング深さ（フリー層表面からの）と、テストピース中央部分でのバイアス磁界の大きさとの関係を示しており、表２６は成膜直後にイオンミリングを行った場合、表２７は２５０℃−５時間の熱処理を行った後にイオンミリングを行った場合、表２８は３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングを行った場合について示している。なお、オージェ強度比は、前述の実施例１及び２の場合とほぼ類似の傾向を示すため、これらの表には記載されていない。
【０１１１】
【表２６】
0003959881.tif 000027
【０１１２】
【表２７】
0003959881.tif 000028
【０１１３】
【表２８】
0003959881.tif 000029
【０１１４】
成膜直後にイオンミリングを行った場合、フリー層を３ｎｍ以上エッチングすれば縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以上エッチングすればよいことが分かる。
【０１１５】
成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以上エッチングする必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を４ｎｍ以上エッチングする必要があることが分かる。
【０１１６】
キャップ層としてＰｔＭｎＲｈの単層膜を用いれば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来技術に比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするために必要となるミリング深さがより小さくなる。
【０１１７】
また、フリー層のイオンミリングを熱処理後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることができず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とすることができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング深さは比較的小さい。
【０１１８】
実施例１０
キャップ層としてアモルファス組成のＴｉ１０Ｗ９０（Ｔｉが１０ａｔ％、Ｗが９０ａｔ％）（５ｎｍ）の単層膜を用いた場合である。表２９〜表３１は、フリー層であるＮｉＦｅ層のミリング深さ（フリー層表面からの）と、テストピース中央部分でのバイアス磁界の大きさとの関係を示しており、表２９は成膜直後にイオンミリングを行った場合、表３０は２５０℃−５時間の熱処理を行った後にイオンミリングを行った場合、表３１は３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングを行った場合について示している。なお、オージェ強度比は、前述の実施例１及び２の場合とほぼ類似の傾向を示すため、これらの表には記載されていない。
【０１１９】
【表２９】
0003959881.tif 000030
【０１２０】
【表３０】
0003959881.tif 000031
【０１２１】
【表３１】
0003959881.tif 000032
【０１２２】
成膜直後にイオンミリングを行った場合、フリー層を３ｎｍ以上エッチングすれば縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以上エッチングすればよいことが分かる。
【０１２３】
成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を４ｎｍ以上エッチングする必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を４ｎｍ以上エッチングする必要があることが分かる。
【０１２４】
キャップ層としてアモルファス組成のＴｉ１０Ｗ９０の単層膜を用いれば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来技術に比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするために必要となるミリング深さがより小さくなる。
【０１２５】
また、フリー層のイオンミリングを熱処理後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることができず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とすることができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング深さは比較的小さい。
【０１２６】
実施例１１
キャップ層としてＴａ（２．５ｎｍ）／ＰｔＭｎ（２．５ｎｍ）の２層膜を用いた場合である（Ｔａ層が上側）。表３２〜表３４は、フリー層であるＮｉＦｅ層のミリング深さ（フリー層表面からの）と、テストピース中央部分でのバイアス磁界の大きさとの関係を示しており、表３２は成膜直後にイオンミリングを行った場合、表３３は２５０℃−５時間の熱処理を行った後にイオンミリングを行った場合、表３４は３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングを行った場合について示している。なお、オージェ強度比は、前述の実施例１及び２の場合とほぼ類似の傾向を示すため、これらの表には記載されていない。
【０１２７】
【表３２】
0003959881.tif 000033
【０１２８】
【表３３】
0003959881.tif 000034
【０１２９】
【表３４】
0003959881.tif 000035
【０１３０】
成膜直後にイオンミリングを行った場合、フリー層を３ｎｍ弱以上エッチングすれば縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ弱以上エッチングすればよいことが分かる。
【０１３１】
成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以上エッチングする必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を４ｎｍ以上エッチングする必要があることが分かる。
【０１３２】
キャップ層としてＴａ／ＰｔＭｎの２層膜を用いれば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来技術に比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするために必要となるミリング深さがより小さくなる。
【０１３３】
また、フリー層のイオンミリングを熱処理後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることができず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とすることができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング深さは比較的小さい。
【０１３４】
実施例１２
キャップ層としてＴａ（２．５ｎｍ）／Ｃｕ（２．５ｎｍ）の２層膜を用いた場合である（Ｔａ層が上側）。表３５〜表３７は、フリー層であるＮｉＦｅ層のミリング深さ（フリー層表面からの）と、テストピース中央部分でのバイアス磁界の大きさとの関係を示しており、表３５は成膜直後にイオンミリングを行った場合、表３６は２５０℃−５時間の熱処理を行った後にイオンミリングを行った場合、表３７は３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングを行った場合について示している。なお、オージェ強度比は、前述の実施例１及び２の場合とほぼ類似の傾向を示すため、これらの表には記載されていない。
【０１３５】
【表３５】
0003959881.tif 000036
【０１３６】
【表３６】
0003959881.tif 000037
【０１３７】
【表３７】
0003959881.tif 000038
【０１３８】
成膜直後にイオンミリングを行った場合、フリー層を２ｎｍ以上エッチングすれば縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を２ｎｍ以上エッチングすればよいことが分かる。
【０１３９】
成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以上エッチングする必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以上エッチングする必要があることが分かる。
【０１４０】
キャップ層としてＴａ／Ｃｕの２層膜を用いれば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来技術に比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするために必要となるミリング深さがより小さくなる。
【０１４１】
また、フリー層のイオンミリングを熱処理後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることができず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とすることができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング深さは比較的小さい。
【０１４２】
実施例１３
キャップ層としてＴａ（２．５ｎｍ）／Ａｌ（２．５ｎｍ）の２層膜を用いた場合である（Ｔａ層が上側）。表３８〜表４０は、フリー層であるＮｉＦｅ層のミリング深さ（フリー層表面からの）と、テストピース中央部分でのバイアス磁界の大きさとの関係を示しており、表３８は成膜直後にイオンミリングを行った場合、表３９は２５０℃−５時間の熱処理を行った後にイオンミリングを行った場合、表４０は３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングを行った場合について示している。なお、オージェ強度比は、前述の実施例１及び２の場合とほぼ類似の傾向を示すため、これらの表には記載されていない。
【０１４３】
【表３８】
0003959881.tif 000039
【０１４４】
【表３９】
0003959881.tif 000040
【０１４５】
【表４０】
0003959881.tif 000041
【０１４６】
成膜直後にイオンミリングを行った場合、フリー層を３ｎｍ以上エッチングすれば縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以上エッチングすればよいことが分かる。
【０１４７】
成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を４ｎｍ以上エッチングする必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を４ｎｍ以上エッチングする必要があることが分かる。
【０１４８】
キャップ層としてＴａ／Ａｌの２層膜を用いれば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来技術に比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするために必要となるミリング深さがより小さくなる。
【０１４９】
また、フリー層のイオンミリングを熱処理後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることができず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とすることができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング深さは比較的小さい。
【０１５０】
実施例１４
キャップ層としてＴａ（２．５ｎｍ）／Ｒｕ（２．５ｎｍ）の２層膜を用いた場合である（Ｔａ層が上側）。表４１〜表４３は、フリー層であるＮｉＦｅ層のミリング深さ（フリー層表面からの）と、テストピース中央部分でのバイアス磁界の大きさとの関係を示しており、表４１は成膜直後にイオンミリングを行った場合、表４２は２５０℃−５時間の熱処理を行った後にイオンミリングを行った場合、表４３は３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングを行った場合について示している。なお、オージェ強度比は、前述の実施例１及び２の場合とほぼ類似の傾向を示すため、これらの表には記載されていない。
【０１５１】
【表４１】
0003959881.tif 000042
【０１５２】
【表４２】
0003959881.tif 000043
【０１５３】
【表４３】
0003959881.tif 000044
【０１５４】
成膜直後にイオンミリングを行った場合、フリー層を２ｎｍ以上エッチングすれば縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を２ｎｍ以上エッチングすればよいことが分かる。
【０１５５】
成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以上エッチングする必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を４ｎｍ以上エッチングする必要があることが分かる。
【０１５６】
キャップ層としてＴａ／Ｒｕの２層膜を用いれば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来技術に比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするために必要となるミリング深さがより小さくなる。
【０１５７】
また、フリー層のイオンミリングを熱処理後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることができず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とすることができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング深さは比較的小さい。
【０１５８】
実施例１５
キャップ層としてＴｉＷ（２．５ｎｍ）／Ｃｕ（２．５ｎｍ）の２層膜を用いた場合である（ＴｉＷ層が上側）。表４４〜表４６は、フリー層であるＮｉＦｅ層のミリング深さ（フリー層表面からの）と、テストピース中央部分でのバイアス磁界の大きさとの関係を示しており、表４４は成膜直後にイオンミリングを行った場合、表４５は２５０℃−５時間の熱処理を行った後にイオンミリングを行った場合、表４６は３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングを行った場合について示している。なお、オージェ強度比は、前述の実施例１及び２の場合とほぼ類似の傾向を示すため、これらの表には記載されていない。
【０１５９】
【表４４】
0003959881.tif 000045
【０１６０】
【表４５】
0003959881.tif 000046
【０１６１】
【表４６】
0003959881.tif 000047
【０１６２】
成膜直後にイオンミリングを行った場合、フリー層を２ｎｍ以上エッチングすれば縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を２ｎｍ以上エッチングすればよいことが分かる。
【０１６３】
成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以上エッチングする必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以上エッチングする必要があることが分かる。
【０１６４】
キャップ層としてＴｉＷ／Ｃｕの２層膜を用いれば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来技術に比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするために必要となるミリング深さがより小さくなる。
【０１６５】
また、フリー層のイオンミリングを熱処理後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることができず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とすることができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング深さは比較的小さい。
【０１６６】
実施例１６
キャップ層としてＴｉＷ（２．５ｎｍ）／Ｒｈ（２．５ｎｍ）の２層膜を用いた場合である（ＴｉＷ層が上側）。表４７〜表４９は、フリー層であるＮｉＦｅ層のミリング深さ（フリー層表面からの）と、テストピース中央部分でのバイアス磁界の大きさとの関係を示しており、表４７は成膜直後にイオンミリングを行った場合、表４８は２５０℃−５時間の熱処理を行った後にイオンミリングを行った場合、表４９は３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングを行った場合について示している。なお、オージェ強度比は、前述の実施例１及び２の場合とほぼ類似の傾向を示すため、これらの表には記載されていない。
【０１６７】
【表４７】
0003959881.tif 000048
【０１６８】
【表４８】
0003959881.tif 000049
【０１６９】
【表４９】
0003959881.tif 000050
【０１７０】
成膜直後にイオンミリングを行った場合、フリー層を３ｎｍ以上エッチングすれば縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以上エッチングすればよいことが分かる。
【０１７１】
成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以上エッチングすればよく、さらに、成膜して３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以上エッチングすればよいことが分かる。
【０１７２】
キャップ層としてＴｉＷ／Ｒｈの２層膜を用いれば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来技術に比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするために必要となるミリング深さがより小さくなる。
【０１７３】
また、フリー層のイオンミリングを熱処理後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることができず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とすることができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング深さは比較的小さい。
【０１７４】
実施例１７
キャップ層としてＴｉＷ（２．５ｎｍ）／Ｒｕ（２．５ｎｍ）の２層膜を用いた場合である（ＴｉＷ層が上側）。表５０〜表５２は、フリー層であるＮｉＦｅ層のミリング深さ（フリー層表面からの）と、テストピース中央部分でのバイアス磁界の大きさとの関係を示しており、表５０は成膜直後にイオンミリングを行った場合、表５１は２５０℃−５時間の熱処理を行った後にイオンミリングを行った場合、表５２は３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングを行った場合について示している。なお、オージェ強度比は、前述の実施例１及び２の場合とほぼ類似の傾向を示すため、これらの表には記載されていない。
【０１７５】
【表５０】
0003959881.tif 000051
【０１７６】
【表５１】
0003959881.tif 000052
【０１７７】
【表５２】
0003959881.tif 000053
【０１７８】
成膜直後にイオンミリングを行った場合、フリー層を２ｎｍ以上エッチングすれば縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となる。縦バイアス磁界が３０Ｏｅ以上となることは、前述したようにバルクハウゼンノイズ発生率が５％以下となることであるから、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を２ｎｍ以上エッチングすればよいことが分かる。
【０１７９】
成膜して２５０℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を３ｎｍ以上エッチングする必要があり、さらに、成膜して３００℃−５時間の熱処理後にイオンミリングした場合、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするには、フリー層を４ｎｍ以上エッチングする必要があることが分かる。
【０１８０】
キャップ層としてＴｉＷ／Ｒｕの２層膜を用いれば、実施例１のごとくＴａの単層膜を用いた従来技術に比して、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とするために必要となるミリング深さがより小さくなる。
【０１８１】
また、フリー層のイオンミリングを熱処理後に行うと、拡散が進んでしまうのでミリング深さを大きく取らなければ充分な縦バイアス磁界を得ることができず、バルクハウゼンノイズ発生率を５％以下とすることができないが、成膜直後に行えば必要となるミリング深さは比較的小さい。
【０１８２】
なお、以上述べた実施形態及び実施例は、スピンバルブＭＲセンサに関するものであるが、本発明のＭＲセンサは、類似の構成を有するが、非磁性体層に膜厚の薄い絶縁体層を用いトンネル効果を利用したスピントンネルＭＲセンサをも含むものである。
【０１８３】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【０１８４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明によれば、フリー層の磁区を制御する縦バイアスを発生するための交換結合用の第２の反強磁性体層を形成する際に、フリー層の両端部を所定深さまで除去するようにしており、しかも、その除去する工程をＭＲ積層体の第１の反強磁性体層の磁化方向制御用の熱処理前に行っている。フリー層の両端部を所定深さまで除去することにより、保護層を除去する際に生じたその保護層の成分元素がフリー層内に拡散した部分を確実に除去でき、フリー層と縦バイアス磁界用の第２の反強磁性体層との間に良好な交換結合を与えることができる。
【０１８５】
また、除去するステップを、第１の反強磁性体層の磁化方向制御用の熱処理前に行うことにより、熱処理による拡散の進行を抑制できるから保護層の成分元素がフリー層内に拡散する度合を最小限に抑えることができ、フリー層をさほど深くまで除去しないで良いこととなる。これは、フリー層の膜厚が今後ますます薄くなることとあいまって、製造工程を著しく容易にする。従って、フリー層と縦バイアス磁界用の反強磁性体層との間に良好な交換結合を容易にかつ確実に与えることができる。
【０１８６】
本発明によれば、さらに、保護層が、Ｃｕ、Ａｌ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｔ、ＲｕＲｈＭｎ、ＰｔＭｎ、ＰｔＭｎＲｈ及びＴｉＷから選ばれた１つの単層膜で形成されているか、又はＴａ／ＰｔＭｎ、Ｔａ／Ｃｕ、Ｔａ／Ａｌ、Ｔａ／Ｒｕ、ＴｉＷ／Ｃｕ、ＴｉＷ／Ｒｈ及びＴｉＷ／Ｒｕから選ばれた１つの２層膜で形成されていることにより、従来のごとくＴａの単層膜で構成していた場合に比して、イオンミリングによって保護層の成分元素がフリー層内に拡散する度合を著しく小さくできるので、フリー層をさほど深くまでミリング除去しないで良いこととにつながり、ミリング後のフリー層の厚みが大きく取れることを意味している。従って、フリー層の膜厚が今後ますます薄くなっても、製造工程が非常に容易となる。その結果、フリー層と縦バイアス磁界用の第２の反強磁性体層との間に良好な交換結合を容易にかつ確実に与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態として、薄膜磁気ヘッドのスピンバルブＭＲセンサ部分の層構成を概略的に示す断面図である。
【図２】図１の実施形態におけるスピンバルブＭＲセンサの製造工程を説明するフローチャートである。
【図３】図１の実施形態における各製造工程における層構成を示す断面図である。
【図４】交換結合バイアス磁界の大きさの測定方法を説明する図である。
【符号の説明】
１０  下部シールド層
１１  下部絶縁層
１２  スピンバルブＭＲ積層体
１３  第３の強磁性体層
１４  交換結合用の第２の反強磁性体層
１５  リード導体層
１６  保護層（キャップ層）
１７  フォトレジストパターン
１２０  第１の反強磁性体層
１２１  第１の強磁性体層（ピンド層）
１２２  非磁性金属層
１２３  第２の強磁性体層（フリー層）
１２３ａ  トラック幅方向の両端部
【図１】
0003959881.tif 000054
【図２】
0003959881.tif 000055
【図３】
0003959881.tif 000056
【図４】
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