(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反強磁性ピニング層と、
前記反強磁性ピニング層の一方の側に配置されたピンド層と、
検出層と、
前記ピンド層及び前記検出層の間に配置されたスペーサ層と、
前記検出層の一方の側に配置され、部分的に酸化された金属膜を含むキャップ層と、
前記反強磁性ピニング層の下に配置され、Al2O3膜、Ni-Cr-Fe膜、及びNi-Fe膜を含む導電性シード層とを含み、
前記反強磁性ピニング層がPt-Mn膜から形成され、
前記ピンド層がCo-Fe膜、介在Ru膜、及びCo-Fe膜から形成され、
前記スペーサ層が酸素ドープされたインサイチュ酸化Cu膜から形成され、
前記検出層がCo-Fe膜及びNi-Fe膜から形成されたスピンバルブ・センサ。
【請求項２】
前記部分的に酸化された金属膜がAl及びAl-Oを含む、請求項１に記載のスピンバルブ・センサ。
【請求項３】
反強磁性ピニング層と、
前記反強磁性ピニング層の一方の側に配置されたピンド層と、
検出層と、
前記ピンド層及び前記検出層の間に配置されたスペーサ層と、
前記検出層の一方の側に配置され、部分的に酸化された金属膜を含むキャップ層とを含み、
前記部分的に酸化された金属膜がAl及びAl-Oを含む、スピンバルブ・センサ。
【請求項４】
反強磁性ピニング層と,
前記反強磁性ピニング層の一方の側に配置されたピンド層と、
検出層と、
前記ピンド層及び前記検出層の間に配置されたスペーサ層と、
前記検出層の一方の側に配置され、部分的に酸化された金属膜を含むキャップ層とを含み、
前記部分的に酸化された金属膜がインサイチュ酸化Al及びAl-O膜を含む、スピンバルブ・センサ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のスピンバルブ・センサは、さらに
上部シールド層と下部シールド層と、
前記上部シールド層と下部シールド層との間に設けられた、上部ギャップ層と底部ギャップ層と、
一対のリード層とを有し、
前記キャップ層は前記一対のリード層の間に形成され、かつ前記上部ギャップ層と前記検出層との間に形成され、
前記キャップ層及び前記検出層の間に配置された更なる部分的に酸化された金属膜を含む、スピンバルブ・センサ。
【請求項６】
反強磁性ピニング層を形成するステップと、
前記反強磁性ピニング層の一方の側にピンド層を形成するステップと、
検出層を形成するステップと、
前記ピンド層及び前記検出層の間に配置されるスペーサ層を形成するステップと、
金属膜の積層及びインサイチュ酸化によって前記検出層の一方の側に配置されるキャップ層を形成するステップと、
前記キャップ層及び前記検出層の間に部分的にインサイチュ酸化された金属膜を形成するステップとを含むスピンバルブ・センサを形成する方法。
【請求項７】
前記部分的にインサイチュ酸化された金属膜がCuを含む、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気媒体から情報信号を読み取るためのスピンバルブ・センサに関し、詳しく云えば、スピンバルブ・センサ及びそのようなセンサを組み込んだ磁気記録システムのための新規な構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータ・システムは、一般に、後で使用するためにデータが書き込まれたり、データが読み出されたりする媒体を有する補助メモリ記憶装置を利用する。回転磁気ディスクを組み込んだディスク・ドライブのようなダイレクト・アクセス記憶装置は、一般に、ディスク表面上に磁気形式でデータを記憶するために使用される。ディスク表面において半径方向に間隔づけられた同心的トラック上にデータが記録される。その後、ディスク表面におけるトラックからデータを読み取るために、読み取りセンサを保持する磁気記録ヘッドが使用される。
【０００３】
大容量の磁気ディスク・ドライブでは、ディスク表面上のトラックからデータを読み取るために、スピンバルブ・センサを保持したジャイアント磁気抵抗（ＧＭＲ）ヘッドが今や広範囲に使用されている。このスピンバルブ・センサは、一般に、電気的に導通する非磁性膜によって分離された２つの強磁性膜を含む。このスピンバルブ・センサの抵抗は、強磁性膜及び非磁性膜の界面において生じる２つの強磁性膜の間の伝導電子のスピン依存の透過及びそれに伴うスピン依存の散乱の関数として変化する。
【０００４】
スピンバルブ・センサでは、ピンド層（ｐｉｎｎｅｄ  ｌａｙｅｒ）と呼ばれる強磁性膜の１つが、一般に、ピニング層（ｐｉｎｎｉｎｇ  ｌａｙｅｒ）と呼ばれる反強磁性膜と交換結合することによってそれの磁化を拘束される。
【０００５】
「検出（ｓｅｎｓｉｎｇ）」層又は「フリー（ｆｒｅｅ）」層と呼ばれる別の強磁性膜の磁化は固定されず、記録された磁気媒体からの磁界（信号磁界）に応答して自由に回転する。スピンバルブ・センサでは、ＧＭＲ効果がピンド層の磁化と検出層の磁化との間の角度の余弦として変化する。記録された磁気媒体からの外部磁界が検出層における磁化方向の変化を生じさせ、一方、磁化方向の変化がスピンバルブ・センサにおける抵抗の変化及び検知された電圧における対応する変化を生じさせるので、記録されたデータを磁気媒体から読み取ることが可能である。
【０００６】
図１は、代表的な従来技術のスピンバルブ・センサ１００を示す。そのセンサは、中央領域１０２によって分離された１対の端部領域１０３及び１０５を含む。中央領域１０２は、底部ギャップ層１１８の上に種々の層を積層することによって形成される。底部ギャップ層１１８は、底部シールド層１２０の上に予め積層される。一方、底部シールド層１２０は、基板上に積層される。２つの端部領域１０３及び１０５は、中央領域１０２の両端に接している。強磁性検出層１０６が、電気的に導通する非磁性スペーサ層１１０によって強磁性ピンド層１０８から分離している。ピンド層１０８の磁化は、反強磁性ピニング層１１４との交換結合によって固定される。このスピンバルブ・センサがシード層１１６上にスパッタされる。そのシード層１１６上には、所望の改良されたＧＭＲ特性が得られるように、スピンバルブ・センサのピニング層、ピンド層、スペーサ層、及び検出層がスパッタリング時に望ましい結晶テクスチャでもって成長する。
【０００７】
端部領域１０３及び１０５も、底部ギャップ層１１８の上に種々の層をスパッタするというような適当な積層方法によって形成される。長手方向バイアス（ＬＢ）及び導電性リード層１２６がスピンバルブ・センサに接合する。中央領域及び端部領域は、電気的に絶縁性の非磁性膜、即ち、底部ギャップ層１１８と呼ばれるものと上部ギャップ層１２４と呼ばれる別のものとの間に挟持される。
【０００８】
ディスク・ドライブ産業は、ハード・ディスク・ドライブの記録密度を高めるように、及び、それに対応して、ハード・ディスク・ドライブのＧＭＲヘッドが磁束のわずかな変化を読み取ることを可能にすべく信号感度全体を高めるように、前向きな努力に従事してきた。スピンバルブ・センサの信号感度に関連した主要な特性はそれのＧＭＲ係数である。高いＧＭＲ係数は高い信号感度を導き、所与のサイズのディスク表面において多くの情報ビットを貯蔵することを可能にする。スピンバルブ・センサのＧＭＲ係数は、ΔＲG／Ｒ‖として表される。なお、Ｒ‖は、フリー層及びピンド層の磁化が相互に平行である時に測定される抵抗であり、ΔＲGは、フリー層及びピンド層の磁化が相互に逆平行である時に測定される最大のジャイアント磁気抵抗（ＧＭＲ）である。
【０００９】
スピンバルブ・センサの信号感度に関連する別の特性は、反強磁性ピニング層と強磁性ピンド層との間の交換結合を含む。この交換結合は、最適なセンサ・オペレーションのための空気ベアリング面に対して垂直な方向にピンド層の磁化を保つために高くなければならない。不十分な交換結合は、ピンド層の磁化を望ましい方向から傾かせ、それによってスピンバルブ・センサの信号感度を減少させることがある。
【００１０】
スピンバルブ・センサを流れる検出電流がそのスピンバルブ・センサのピンド層１０８、スペーサ層１１０、及び検出層１０６に限定されることも極めて重要である。検出電流がピニング層１１４又は他の層に分流することを可能にされる場合、スピンバルブ・センサの抵抗は低くなり、従って、低いＧＭＲ係数を生じさせるであろう。従って、ピニング層のために選択された物質は、分流を防ぐために高い電気抵抗を持たなければならない。
【００１１】
或るスピンバルブ・センサ、特に、Ni-Fe検出層を有するスピンバルブ・センサでは、キャップ層１１２が検出層の上に形成されることが多い。キャップ層１１２はいくつかの目的を果たすものであり、高いＧＭＲ係数を得るという極めて重要な役割を演ずる。例えば、Cuキャップ層はスピン・フィルタリングを導くものと考えられ、一方、NiOキャップ層は鏡面散乱を導くものと考えられる。スピン・フィルタリング及び鏡面散乱の両方とも、スピンバルブ・センサのＧＭＲ係数を高めるものと考えられる。更に、キャップ層は、その下にある検出層を、積層時にすぐ生じる界面混合及びその後のアニーリング時に生じる酸素拡散から保護し、それによって、検出層の軟磁特性を維持し、スピンバルブ・センサの温度安定度を改良するために使用され得る。この「軟磁特性」という用語は、スピンバルブ・センサが非常小さい磁界を検出する能力のことである。
【００１２】
現在では、多くの一般的なスピンバルブ・センサにおいてTaキャップ層が使用されている。しかし、Taキャップ層は、所望の鏡面散乱を示さず、検出層を界面混合及び酸素拡散から保護するには不十分であると考えられる。界面混合は、検出層とTaキャップ層との間の直接接触によって生じ、検出層の磁気モーメントにおけるかなりの損失を生じさせる。０.３２memu/cm2の検出層を有する現在使用されているスピンバルブ・センサに対して、この磁気モーメント損失は、検出層の磁気モーメントの２５％を占める。酸素拡散は、低い不動態のTaキャップ層によって生じる。即ち、Taキャップ層は、アニーリング時に連続的に且つ全体的に酸化するので、酸素が最終的には検出層を貫通して検出層の磁気モーメントにおける更なる損失を生じさせる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
従って、高められたＧＭＲ係数及び改良された温度安定度を備えた改良されたスピンバルブ・センサに対する要求がこの分野に存在することが上記の説明からわかるであろう。特に、界面混合及び酸素拡散の発生を少なくすることによって、高められたＧＭＲ係数及び改良された温度安定度を得るために適したキャップ層を持つスピンバルブ・センサを提供することが有利であろう。
【００１４】
本発明の装置は、従来技術の現状に応じて、特に、現在利用し得るスピンバルブ・センサによって未だに完全には解決されてない従来技術における問題点及び要求事項に応じて開発された。従って、本発明の全体的な目的は、従来技術における上記の欠点の多く又はすべてを克服する改良されたスピンバルブ・センサを提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、しかも本願における好適な実施例において具体化され且つ広範に記述されたように、本発明によれば、改良されたスピンバルブ・センサが、制御された環境における積層及びインサイチュ（ｉｎ−ｓｉｔｕ）酸化によって形成されたキャップ層を具備して構成される。上部のギャップ層及び底部のギャップ層も、本発明の積層／インサイチュ酸化方法を使用して形成され得る。積層／インサイチュ酸化プロセスによってスピンバルブ・センサにおいてインサイチュ酸化金属膜を形成するための本発明の方法が示される。
【００１６】
本発明のスピンバルブ・センサは、実質的には上記の態様で構成されたディスク・ドライブ・システム内に組み込まれることが望ましい。更に、本発明のスピンバルブ・センサは、インサイチュ酸化金属膜から形成されたキャップ層を含むことが望ましい。１つの実施例では、その金属膜は、Al、Hf、Si、Y、又はZrである。本発明の別の実施例では、貴金属膜、例えば、Au、Cu、Rh、又はRuが検出層とインサイチュ酸化キャップ層との間に挟まれる。
【００１７】
スピンバルブ・センサは、上記のように、１つ又は複数のシード層、ピニング層、ピンド層、スペーサ層、及びキャップ層を含むことが望ましい。それにも関わらず、本発明のインサイチュ酸化キャップ層は、適当な構造を持つ任意のタイプのスピンバルブ・センサによる使用を意図している。
【００１８】
１つの実施例では、Ni-Fe膜から形成されることが望ましい底部シールド層及びAl2O3から形成されることが望ましい底部ギャップ層がウェハー上に積層される。Al2O3、Ni-Cr-Fe、及びNi-Fe膜から形成されることが望ましい複数のシード層が底部ギャップ層の上に積層される。しかる後、Pt-Mn膜から形成されることが望ましいピニング層がその複数のシード層の上に積層される。しかる後、Co-Fe、Ru、及びCo-Fe層から形成されることが望ましいピンド層がピニング層の上に積層される。しかる後、酸素ドープされたインサイチュ酸化Cu-O膜から形成されることが望ましいスペーサ層がピンド層の上に積層される。しかる後、Co-Fe及びNi-Fe膜から形成されることが望ましい検出層がスペーサ層の上に積層される。しかる後、インサイチュ酸化Al膜（Al-O）から形成されることが望ましいキャップ層が積層／インサイチュ酸化プロセスによって検出層の上に形成される。高いＧＭＲ係数を得るために、部分的なインサイチュ酸化が望ましい。
【００１９】
別の実施例では、多層のインサイチュ酸化Alから形成されることが望ましい上部及び底部ギャップ層がウェハーの上に形成される。上部及び底部ギャップ層の選択された厚さが得られるまで、積層／インサイチュ酸化プロセスが繰り返される。高い降伏電圧を得るために、上部及び底部ギャップ層の完全なインサイチュ酸化が望ましい。
【００２０】
積層／限定的酸化プロセスは、酸素が存在しない真空の積層チャンバにおいて金属膜を積層し、しかる後、酸化チャンバにおいて広範囲の酸素圧力の下で広範囲の時間の間インサイチュ酸化を行うステップを含むことが望ましい。しかる後、ウェハーは第２チャンバに移され、そこで金属が自然に酸化される。実例によって示される１つの実施例では、インサイチュ酸化は、約０.５Torrの酸素内で約８分間行われる。酸素への露出は、環境室温のような適度な温度でもって行われることが望ましい。
【００２１】
本発明の積層／インサイチュ酸化プロセスを使用して上部及び底部ギャップ層が同様に積層され得る。別の方法として、これらの層のより大きい厚さを得るために、その積層／インサイチュ酸化プロセスを使用して、複数の層が積層及び酸化され得る。望ましくは、シード層及びギャップ層を形成する時、交互の酸化層が完全に酸化され得る。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明のスピンバルブ・センサを組み込むに適したディスク・ドライブ２００の一例を概略的に示す。図２に示されるように、ディスク・ドライブ２００は、スピンドル２１４上に支持され且つディスク・ドライブ・モータ２１８によって回転される少なくとも１つの回転可能な磁気ディスク２１２を含む。各磁気ディスク２１２における磁気記録メディアは、同心円の環状データ・トラック形式（図示されてない）のものである。
【００２３】
磁気ディスク２１２の上には、少なくとも１つのスライダ２１３が位置決めされる。各スライダ２１３は、本発明のスピンバルブ・センサを組み込んだ１つ又は複数の磁気読み取り／書き込みヘッド２２１を支持する。磁気ディスク２１２が回転する時、所望のデータが記録されている磁気ディスク２１２の種々の部分をヘッド２２１がアクセスし得るように、スライダ２１３がディスク表面２２２を前後に移動する。各スライダ２１３は、サスペンション２１５によってアクチュエータ・アーム２１９に取り付けられる。サスペンション２１５は、磁気ディスク表面２２２に対してスライダ２１３を偏倚するわずかなスプリング力を与える。各アクチュエータ・アーム２１９は、アクチュエータ２２７に取り付けられる。
【００２４】
図２に示されるたアクチュエータ２２７は、ボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）であってもよい。そのＶＣＭは、固定磁界内を移動可能なコイルを含み、そのコイルの移動方向及び速度は、コントローラ２２９によって供給されるモータ電流信号によって制御される。
【００２５】
ディスク記憶システムの動作中、磁気ディスク２１２の回転が、スライダ２１３上に上向きの力、即ち、リフトを供給するエア・ベアリングを、スライダ２１３とディスク表面２２２との間に生成する。従って、エア・ベアリングは、サスペンション２１５のわずかなスプリング力と釣り合い、正常の動作時に小さい、実質的に一定の間隔だけスライダ２１３をディスク表面から離してわずかに上方に支持する。ヘッド２２１を含み且つディスク２１２の表面に面するスライダ２１３の表面は、エア・ベアリング表面（ＡＢＳ）と呼ばれる。
【００２６】
ディスク記憶システムの種々のコンポーネントは、動作時に、制御ユニット２２９によって発生される制御信号によって制御される。制御信号は、アクセス制御信号及び内部クロック信号を含む。一般的には、制御ユニット２２９は、論理制御回路、記憶装置、及びマイクロプロセッサを含む。制御ユニット２２９は、線２２３におけるドライブ・モータ制御信号及び線２２８におけるヘッド位置及びシーク制御信号のような種々のシステム動作を制御するための制御信号を発生する。線２２８における制御信号は、磁気ディスク２１２における所望のデータ・トラックまでスライダ２１３を最適に移動し且つ位置決めするための所望の電流プロファイルを与える。データ記録チャネル２２５によって、読み取り及び書き込み信号が読み取り／書き込みヘッド２２１に及びそのヘッド２２１から伝送される。図示の実施例では、読み取り／書き込みヘッド２２１は、本発明のスピンバルブ・センサを組み込んでいる。
【００２７】
次に、図３を参照すると、そこには、本発明のインサイチュ酸化膜を使用したスピンバルブ・センサ３００の１つの実施例が示される。図示の実施例は、ボトム・タイプの合成スピンバルブ・センサであるが、勿論、本発明の新規なインサイチュプロセスを使用して他のタイプのスピンバルブ・センサが形成されるようにしてもよい。図示のスピンバルブ・センサ３００は、中央領域３０１によって分離された１対の端部領域３０３、３０５を含む。中央領域３０１は、読み取りギャップ層３０４をスパッタするような適当な方法によって形成される。端部領域３０３、３０５は、中央領域３０１に接合している。
【００２８】
スピンバルブ・センサの１つの実施例によれば、強磁性検出層３０７（「フリー層」と総体的に呼ばれることが多い）がスペーサ層３１６によって強磁性ピンド層３０９から分離されて示される。１つの実施例では、スペーサ層３１６は、非磁性の、２２Å厚の、導電性の、酸素ドープされたインサイチュ酸化Cu(Cu-O)膜である。本発明の１つの実施例の下では、検出層３０７は、９Å厚のCo-Fe膜３１８及び隣接した２７Å厚のNi-Fe膜３２０を含む。ピンド層３０９は、１８Å厚のCo-Fe膜３１０、８Å厚のRu膜３１２、及び２２Å厚のCo-Fe膜３１４を含む。ピンド層３０９の磁化は、２００Å厚の反強磁性Pt-Mnピニング層３０８との交換結合によって固定される。
【００２９】
本願では、図３のスピンバルブ・センサ３００を形成する１つの方法を用例によって説明することにする。図示の説明では、１μｍ厚のNi-Fe膜から形成されることが望ましい底部シールド層３１１、及び１００Å厚のAl２O３膜から形成されることが望ましい底部ギャップ層３０４がウェハーの基板３０２上に積層される。しかる後、シード層３０６が底部ギャップ層３０４上に積層され得る。
【００３０】
１つの実施例では、３nm厚のAl2O3膜、３０Å厚のNi-Cr-Fe膜、及び１０Å厚のNi-Fe膜から形成されることが望ましい多重シード層３０６が底部ギャップ層３０４上に積層される。底部ギャップ層３０４として使用される１００Å厚のAl2O3膜は、アルゴン・ガス内でAl2O3ターゲットからスパッタされ得るし、一方、シード層として使用される３０Å厚のAl2O3膜は、アルゴン及び酸素の混合雰囲気内でAlターゲットから反作用的にスパッタされることが望ましい。強力な面心立方（ＦＣＣ）{111}結晶テクスチャ及び粗い多結晶質の粒子を持った望ましい表面を提供するために複数のシード層が使用される。なお、この表面上に、スピンバルブ・センサの残りの層が高いＧＭＲ係数を得るためにエピタキシャル的に成長され得る。
【００３１】
しかる後、２００Å厚のPt-Mn膜から形成されることが望ましい反強磁性ピニング層３０８が、この実施例の下では、シード層３０６の上に積層される。しかる後、２０Å厚のCo-Fe膜３１０、８Å厚のRu膜３１２、及び２２Å厚のCo-Fe膜３１４から形成されることが望ましいピンド層３０９がピニング層３０８の上に積層される。しかる後、酸素ドープされ且つインサイチュに酸化された２２Å厚のCu(Cu-O)膜から形成されることが望ましいスペーサ層３１６がピンド層３０９の上に積層される。しかる後、９Å厚のCo-Fe膜３１８及び２７Å厚のNi-Fe膜３２０から検出層３０７がスペーサ層３１６の上に形成されることが望ましい。しかる後、インサイチュ酸化のAl膜（Al-O）から形成されることが望ましいキャップ層３２２が検出層３０７の上に形成される。キャップ層３２２は、本発明のインサイチュ（ｉｎ−ｓｉｔｕ）積層／酸化プロセスによって形成されることが望ましい。そのプロセスの１つの例が図７と関連して後述される。
【００３２】
キャップ層３２２は、任意の適当なインサイチュ酸化物質から形成され得る。その物質の例は、インサイチュ酸化したAl、Hf、Si、Y、及びZr膜を含む。インサイチュ酸化Al膜は、高い鏡面散乱を促すものと考えられるそれのアモルファス状態により特に効果的であると思われる。
【００３３】
更に、検出層３０７とキャップ層３２２との間に金属層が積層され得る。１つの実施例では、その金属層は、約６Å及び約１２Å厚の間の範囲における厚さを有するCuを含む。更に望ましくは、そのCu膜は、約８Å及び約１０Åの間の範囲における厚さを有する。
【００３４】
しかる後、キャップ層３２２の上に上部ギャップ層３２４が形成されることが望ましい。１つの実施例では、上部ギャップ層３２４は１００Å厚のAl２O３膜である。しかる後、上部シールド層３２５がギャップ層３２４の上に形成され得る。１つの実施例では、上部シールド層３２５は１μm厚のNi-Fe膜から形成される。
【００３５】
従来技術のキャップ層（図１における参照番号１１２）の低い不動態のTa膜が連続的且つ全体的に酸化する。それとは対照的に、本発明の積層／インサイチュ酸化プロセスを使用すると、その表面においてのみ高い不動態の膜が酸化され、高密度であって検出層への酸素拡散に対する高い保護性のある自然の酸化キャップ層が生じる。
【００３６】
本発明のキャップ層膜は、その膜の上側部分が酸化されるが部分的にしか酸化されないことが望ましい。一方、検出層に直接隣接したその膜の下側部分はそのままであって実質的に酸素がない。その膜の上側部分に形成される自然の密度の酸化層は、酸化物ターゲットからスパッタされるか又はアルゴン及び酸素の混合ガス内で金属ターゲットから反作用的にスパッタされた厚い酸化膜よりも高い鏡面散乱を与えるものと考えられる。この高い鏡面散乱は、センサのＧＭＲ係数における実質的な増加を生じさせる。
【００３７】
更に、検出層及び酸化層の間の界面混合並びに酸化層への酸素浸透も防がれる。更に、Al膜の下側部分と検出層との間の金属接触により、検出層の軟磁特性が非常によく制御される。従って、検出層の積層に続くアニーリング・プロセス（本願において開示されるようにPt-Mnピニング層を使用する時に必要とされることが多い）が、界面混合又は酸素拡散を生じさせることなく行われ得る。
【００３８】
望ましい実施例では、インサイチュ酸化膜は、インサイチュ酸化の後に検出層との金属的接触を保証するに十分な厚さであるが、ＧＭＲ係数を減少させる分流を回避するに十分な薄さでもある。従って、１つの例としてインサイチュ酸化キャップ層を形成するためには、８Å厚のAl膜が積層され、０.５Torrの酸素内で８分間インサイチュに酸化される。そのインサイチュ酸化の後、約１０Å厚のインサイチュ酸化膜が形成される。キャップ層として使用される時のインサイチュ酸化膜は、図４に関連して後述するように、部分的にしか酸化されないことが望ましい。
【００３９】
検出層とキャップ層との間の金属的接触を保証するために、検出層の積層後に且つ積層／極限的酸化プロセスがAl膜に適用される前に、高い不動態を有する貴金属膜（例えば、Au、Cu、Rh、Ru等）にも積層／インサイチュ酸化プロセスが適用され得る。この更なるインサイチュ酸化キャップ層を形成するために、８Å厚の貴金属膜が積層され、０.５Torrの酸素内で８分間極限的に酸化される。そのインサイチュ酸化の後、約１０Å厚のインサイチュ酸化貴金属膜が形成される。
【００４０】
図４は、本発明の積層／極限的酸化プロセスによって形成され得る部分的に酸化された金属膜４００の１つの実施例を示す。部分的に酸化された金属膜４００内では、上側部分４０２が酸化され、一方、下側部分４０４は、そのままであって実質的に酸素がない。
【００４１】
キャップ層（例えば、図３における参照番号３２２）として使用される時、部分的に酸化された膜４００の厚さは約５Åと約１５Åとの間の範囲にあることが望ましい。その厚さが約８Åと約１２Åとの間の範囲にあることが更に望ましい。その厚さが約１０Åであることが最も望ましい。下側部分４０４は、約１Åと約５Åの間の範囲内にある厚さを有することが望ましい。その下側部分４０４の厚さが約２Åと約４Åとの間の範囲内にあることが更に望ましい。その下側部分４０４の厚さが約３Åであることが最も望ましい。酸化された上側部分４０２は、約４Åと約１０Åとの間の範囲内にあることが望ましい。上側部分４０２が約５Åと約９Åとの間の範囲内にある厚さを有することが更に望ましい。上側部分４０２が約７Åの厚さを有することが最も望ましい。
【００４２】
スピンバルブ・センサ３００は、上部ギャップ層３２４及び底部ギャップ層３０４の間に挟持され得る。それらのギャップ層は、図５を参照して更に詳しく後述される複数のインサイチュ酸化層から形成される。
【００４３】
図５は、上部ギャップ層３２４及び底部ギャップ層３０４を形成するために反復積層／インサイチュ酸化プロセスが使用される別の実施例を示す。上部ギャップ層３２４及び底部ギャップ層３０４は、複数のインサイチュ酸化金属膜５１０から形成され得る。その金属膜の１つの例がAlである。その上部及び底部ギャップ層に関する選択された厚さが得られるまで、積層／インサイチュ酸化プロセスが反復される。図４と関連して説明した方法で、各インサイチュ酸化膜５１０が形成される。しかし、部分的酸化を防ぎ、高い降伏電圧を保証するために完全なインサイチュ酸化が望ましい。従って、１つの例では、各インサイチュ酸化された読み取りギャップ層を形成するために、Al膜が２Torrの酸素ガス内で１６分間積層／インサイチュ酸化される。別の例では、Al膜がより高い圧力を持った酸素ガス内で更に長い時間酸化される。そのプロセスは、所望の厚さが得られるまで繰り返される。１つの例では、各インサイチュ酸化膜は約１０Åの厚さを有し、１０個の層が積層される。更なる例では、２０個までの層が積層される。
【００４４】
次に、図６を参照すると、スピンバルブ・センサを作るのに適し且つ本発明の積層／インサイチュ酸化プロセスを行うのに適した統合ＤＣマグネトロン／イオン・ビーム・スパッタリング・システム６００の１つの実施例が示される。図６のスパッタリング・システム６００は、米国ニューヨーク州プレーンビューにあるヴィーコ社（Veeco Corporation）によって販売されている。図示のスパッタリング・システム６００は、第１シングル・ターゲットＤＣマグネトロン・スパッタリング・モジュール６０４、マルチ・ターゲットＤＣスパッタリング・モジュール６０６、マルチ・ターゲット・イオン・ビーム・スパッタリング・モジュール６０８、及び第２シングル・ターゲットＤＣマグネトロン・スパッタリング・モジュール６１０を含む。ロードロック６１６は、ウェハーのイングレス（ｉｎｇｒｅｓｓ）及びエグレス（ｅｇｒｅｓｓ）を可能にする。コントロール・パネル６１４は、スパッタリング・システム６００のパラメータ及びプロセスを制御する。
【００４５】
図７は、本発明のインサイチュ酸化膜を形成する方法７００の１つの実施例を示す概略的フローチャート図である。方法７００は、７０２において開始し、薄い金属膜が、望ましくは、図６を参照して説明された統合ＤＣマグネトロン／イオン・ビーム・スパッタリング・システムを使用して形成される（ステップ７０４）。本発明の望ましい実施例の下では、薄い金属膜５０４のスパッタリングは、３mTorrの圧力でもってアルゴンの雰囲気内で達成される。
【００４６】
素材ウェハーにおける薄い金属膜の所望の厚さが得られると、スパッタリング・チャンバ・モジュール６０４−６１０からガスが排出される。しかる後、素材ウェハーは、真空内で（例えば、トランスポート・モジュール６０２を通して）、スパッタリング・モジュール６０４−６１０のうちの別のものを含み得るインサイチュ酸化モジュールまで移動する（ステップ７０６）。しかる後、薄い金属膜５０４は、酸素のない閉鎖システム内で、酸素が導入される（ステップ７０８）酸化チャンバまで移動することが望ましい。１つの実施例では、ステップ７０４におけるモジュール内の酸素の圧力は、約０.５Torr乃至１０Torrの範囲内である。完全なインサイチュ酸化を保証するために、インサイチュ酸化モジュール７０４における酸素の圧力は、２Torr又はそれ以上であることが望ましい。温度は、ほぼ室温（即ち、約２１°Ｃ）に維持されることが望ましい。
【００４７】
図４の実施例の下では、薄い金属膜５０４の部分的酸化は、約０.５Torrの酸素を室温で約８分間導入することによって達成される。図５の実施例の完全な酸化は、上述のように、２Torrの酸素ガス内で更に期間、１つの実施例では１６分間、行われる。インサイチュ酸化は、環境室温において行われる自然の酸化であることが望ましい。方法７００が図５の実施例のような積層を形成するために使用される時、選択された数の層又は選択された厚さに達したことを決定する（ステップ７１０）まで、その方法が繰り返される。しかる後、方法７００は終了する（ステップ７１２）。
【００４８】
１つの実施例では、スパッタリング・システム６００及びインサイチュ積層方法７００が、キャップ層及びギャップ層がすべてインサイチュ酸化Al膜から形成された場合のスピンバルブ・センサの製造時に使用される。この実施例では、読み取りギャップの厚さは、超高密度（≧４.６５Ｇｂ／ｃｍ２）における磁気記録のために６００Åくらい小さくなるように設計される。この読み取りギャップ厚を得るために、スピンバルブ・センサは、１００Å厚のAl２O３上部ギャップ層及び底部ギャップ層の間に挟持される。
【００４９】
インサイチュ酸化Al膜の１０個の層から形成される底部ギャップ層が、第１シングル・ターゲットＤＣマグネトロン・スパッタリング・モジュール６０４においてウェハーの基板の上に形成される。１００Å厚の底部ギャップ層が得られるまで、積層／インサイチュ酸化プロセスが１０回も繰り返される。高い降伏電圧を得るためには望ましい完全なインサイチュ酸化を保証するために、別の方法として、３mTorrのアルゴン・ガスにおける純粋なAｌターゲットからのＤＣマグネトロン・スパッタリングによるAl膜の積層及びその後の２Torrの酸素ガス内での１６分間のインサイチュ酸化が合計１０回も行われる。
【００５０】
しかる後、１つの実施例では、３０Å厚のAl2O3膜から形成される第１シード層を積層するために、ウェハーが第２シングル・ターゲットＤＣマグネトロン・スパッタリング・モジュール６１０に移される。しかる後、Al2O3膜が、それぞれ２.２５及び０.７５mTorrのアルゴン及び酸素混合ガス内で純粋なAlターゲットからの反応性パルスＤＣマグネトロン・スパッタリングによって積層されることが望ましい。開示された実施例においてシード層として使用される時のAl2O3膜は、その後に積層される膜の｛１１１｝結晶テクスチャを増大させ、しかもそのスピンバルブ・センサのＧＭＲ係数を改良することにおいて重要な役割を演じる。対照的に、積層／インサイチュ酸化プロセスでもって形成されたAl-O膜は不適当なシード層になることがわかっている。
【００５１】
しかる後、それぞれ、３０Å厚のNi-Fe-Cr膜及び１０Å厚のNi-Fe膜から形成され得る第２及び第３シード層を積層するために、ウェハーがマルチ・ターゲット・イオン・ビーム・スパッタリング・モジュール６０８に移される。そのNi-Cr-Fe膜及びNi-Fe膜は、０.１２mTorrのキセノン・ガス内で積層されることが望ましい。
【００５２】
しかる後、ウェハーは、スピンバルブ・センサの残りの層を積層するためにマルチ・ターゲットＤＣマグネトロン・スパッタリング・モジュール６０６に移される。なお、１つの実施例では、それらの残りの層は、２００Å厚のPt-Mn膜、２０Å厚のCo-Fe膜、８Å厚のRu膜、２２Å厚のCo-Fe膜、酸素ドープされた／インサイチュ酸化された２２Å厚のCu（Cu-O）膜、９Å厚のCo-Fe膜、２７Å厚のNi-Fe膜、及び１０Å厚のインサイチュ酸化Al（Al-O）膜を含む。Cu-O膜を除くすべての金属膜が３mTorrのアルゴン・ガス内で且つ位置合わせマークに平行な４０ Ｏeの磁界内で積層される。Cu-O膜を形成するために、Cu膜が、それぞれ、２.９８５mTorr及び０.０１５mTorrのアルゴン及び酸素の混合ガス内で積層され、しかる後、それぞれ、２.９４及び０.０６mTorrのアルゴン及び酸素の混合ガス内で４分間限定的酸化される。Al-O膜を形成するために、Alが３mTorrのアルゴン・ガス内で積層され、しかる後、０５Torrの酸素ガス内で８分間インサイチュ酸化される。
【００５３】
更に、Al-O膜を形成する前に更なるCu-O又はRu-O膜を形成するために、Cu又はRu膜が３mTorrのアルゴン・ガス内で積層され、しかる後、０.５Torrの酸素ガス内で８分間インサイチュ酸化される。
【００５４】
それらの積層後、ウェハーは、位置合わせマークに垂直な１０kＯeの磁界内で２６５℃において３００分間アニールされる。アニーリングの後、その後のスパッタリング・プロセスにおいて塗布されるフォトレジスト層のための接着層として使用するために、３０Å厚のTa膜が積層される。このスパッタリング・プロセスにおいて、二層のフォトレジストが塗布され、スピンバルブ・センサを中央領域においてマスクするためにフォトリゾグラフ・ツールにおいて露光され、しかる後、アンダーカットを形成するために溶媒内で現像される。マスクされてない側部領域におけるスピンバルブ・センサは、Al2O3底部読み取りギャップ層が露出されるまで、イオン・ミリングによって除去され、長手方向バイアス（ＬＢ）層及び第１リード（ＬＤ1）層が直ちに積層される。
【００５５】
その後、二層のフォトレジストが剥離され、第２リード（ＬＤ2）層を積層するために同様のスパッタリング・プロセスが続く。３０Å厚のTa膜を除去するために、イオン・ミリング又は反応性イオン・エッチングが施される。しかる後、１０層のインサイチュ酸化Al膜から形成される上部ギャップ層が第１のシングル・ターゲットＤＣマグネトロン・スパッタリング・モジュール６０４においてウェハー上に形成される。約１００Å厚の上部ギャップ層が得られるまで、積層／インサイチュ酸化プロセスが１０回繰り返される。高い降伏電圧を得るためには望ましい完全なインサイチュ酸化を保証するために、３mTorrのアルゴン・ガス内で純粋なAlターゲットからのＤＣマグネトロン・スパッタリングによるAl膜の積層及び２Torrの酸化ガス内での１６分間のインサイチュ酸化が交互に１０回行われる。
【００５６】
本願において開示されたように制作されたスピンバルブ・センサは、Taシード層及びTaキャップ層を有する通常のスピンバルブ・センサよりもずっと良好な特性を示すことがわかった。
【００５７】
表１は、従来技術及び本発明において使用されるスピンバルブ・センサの磁気特性及び磁気抵抗特性をリストしたものである。
【表１】
0003946097.tif 000002
【００５８】
インサイチュ酸化キャップ層とTaキャップ層との置換は、０.２８乃至０.３２memu/cm2の検出層の面積磁気モーメントの増加、２５.３乃至６.６Ｏeの強磁性結合磁界（|HF|）の振幅の減少、及び１４.３乃至６.２Ｏeの容易軸保磁力（|HC|）の減少を生じさせる。これらの磁気特性の変化は、検出層及び限局性酸化キャップ層の間の界面において最小の界面混合から始まり得る。Taシード層及びTaキャップ層とAl2O3/Ni-Cr-Fe/Ni-Feシード層及びAl-Oキャップ層との置換は、それぞれ、２０.２乃至１６.６Ωのスピンバルブ・センサのシート抵抗（Ｒ‖）の減少を生じさせるが、７.７乃至１３.８％のＧＭＲ係数（ΔＲG／Ｒ‖）の減少を生じさせる。これらの磁気抵抗特性の変化は、Ni-Cr-Fe/Ni-Fe膜における再結晶化によるスピンバルブ・センサにおける粒状化並びに検出層及びインサイチュ酸化キャップ層の間の界面における改良された鏡面散乱から始まり得る。
【００５９】
更に、検出層及びAl-Oキャップ層の間のCu-O又はRu-Oキャップ層の挟持は、ΔＲG／Ｒ‖におけるわずかな減少及び正値から負値への検出層の飽和磁気歪み（λS）の遷移を生じさせる。この遷移は、検出層及びキャップ層の間の改良された金属接触から生じ得る。この負のλSが望ましく、一般的には、スピンバルブ・センサの磁気及び温度の安定度を改良するために−２＊１０-6乃至−１＊１０-6の範囲で制御される。従って、Cu-O又はRu-Oキャップ層がΔＲG／Ｒ‖のわずかな減少を生じさせるという事実にも関わらず、それは、スピンバルブ・センサの磁気及び温度安定度を改良するためにも使用され得る。
【００６０】
本発明のインサイチュ酸化プロセスは、他のタイプのスピンバルブ・センサにも適用され得る。それの１つの例は、この分野では周知であり、本願の用例により説明されたスピンバルブ・センサと同じ構造を共用する磁気トンネル接合センサを含む。
【００６１】
本発明のインサイチュ酸化プロセス及びインサイチュ酸化膜は、他のタイプのスピンバルブ・センサにも適用され得る。本発明の積層／インサイチュ酸化方法及びその結果生じる膜を使用したスピンバルブ・センサの更なる例として、磁気トンネル接合センサが図８に示される。図８を参照すると、中央領域８０１によって分離された１対の端部領域８０３、８０５を含む磁気トンネル接合センサ８００が示される。中央領域８０１は、基板８０２上へのスパッタリングのような適当な方法によって形成され、読み取りギャップ層と連続し、それに接した端部領域を定義している。
【００６２】
強磁性検出領域８０７は、６Å厚のインサイチュ酸化Al(Al-O)バリア層８１２によって強磁性ピンド層８０９から分離している。本発明の１つの実施例の下では、検出層８０７は、９Å厚のCo-Fe膜８１４及び隣接する２７Å厚のNi-Fe膜８１６から成る。ピンド層８０９は、１８Å厚のCo-Fe膜８０６、８Å厚のRu膜８０８、及び２４Å厚のCo-Fe膜８１０から成る。ピンド層８０９の磁化は、２００Å厚の反強磁性Pt-Mnピニング層８０４との交換結合によって固定される。
【００６３】
磁気トンネル接合センサ８００を形成する方法の一実施例では、１μm厚のNi-Fe膜から形成されることが望ましい底部シールド層８１３、及び９０Å厚のTa膜及び１０Å厚のNi-Fe膜から形成されることが望ましいシード層８１１がウェハーの基板８０２上に積層される。２００nm厚のPt-Mn膜から形成されることが望ましい反強磁性ピニング層８０４がシード層８１１上に積層される。
【００６４】
ピニング層８０４の上にピンド層８０９が積層され、ピンド層８０９の上に、６Å厚のインサイチュ酸化Al(Al-O)膜から形成されることが望ましいバリア層８１２が積層される。バリア層８１２の上に検出層８０７が積層される。しかる後、その検出層の上に、３０Å厚のRu膜、４０Å厚のCo-Fe膜、６０Å厚のIr-Mn膜、９０Å厚のRu膜、及び３０Å厚のTa膜から形成されることが望ましい長手方向バイアス層が積層される。それらの積層はすべてＤＣマグネトロン・スパッタリングによって行われることが望ましい。
【００６５】
それらの積層後、ウェハーは、位置合わせマークに垂直な１０kＯeの磁界内で２６５℃において５時間アニールされ、しかる後、位置合わせマークに垂直な２００kＯeの磁界内で２４０℃において２０分間アニールされる。これらの２つのアニールによって、Pt-Mn層がCo-Fe/Ru/Co-Fe膜の磁化を位置合わせマークに垂直な方向にピンし、Ir-Mn層がそれの下にあるCo-Fe膜の磁化を位置合わせマークに平行な方向にピンする。これらの２つのアニールの後、二層のフォトレジストが塗布され、読み取り領域においてその磁気トンネル接合センサをマスクするためにフォトリゾグラフ・ツールにおいて露光される。
【００６６】
磁気トンネル接合センサにおけるマスクされてない端部領域は、Al-Oバリア層が露出するまで、イオン・ミルによって除去される。その後、その露出されたAl-O膜の上にインサイチュ酸化Al(Al-O)の複数の層８２６が形成される。１つの実施例では、２２個の層が形成される。反復した積層／インサイチュ酸化プロセスは、図７に関して説明したものと同じである。この反復した積層／インサイチュ酸化プロセスの後、二層のフォトレジスト・マスクが剥離され、中央領域を開くために別のパターン化プロセスがウェハーに施される。３nm厚のTa膜を除去するためにイオン・ミリング又は反応性イオン・エッチングが施され、１μm厚のNi-Fe膜から形成されることが望ましい上部シールド層８２５が中央領域において積層される。
【００６７】
高いトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）係数及び低い接合抵抗を得るために、磁気トンネル接合センサのバリア層として使用されるインサイチュ酸化Al膜の厚さが最適化される。５.４Å厚のAl膜が積層され、０.５Torr酸素内で８分間インサイチュ酸化される時、２０％くらいの高いＴＭＲ係数及び８Ω-μm２くらいの低い接合抵抗が得られるように６Å厚のAl-O膜が形成され、トンネル効果が最大にされる。この最大化されたトンネル効果は、Al膜全体が隣接の強磁性膜への酸素拡散なしに酸化されるように、インサイチュ酸化が最適である時に生じる。強磁性膜に隣接したAl膜が金属質のままであるようにインサイチュ酸化が緩やかであるか、又は酸素が隣接の強磁性膜に拡散するようにそれが激烈である時、トンネル効果は、高いＴＭＲ係数を得るには不十分なほど強くないことがわかっている。
【００６８】
磁気トンネル接合センサのバリア層を使用するためには最適なインサイチュ酸化が必要とされるけれども、スピンバルブ・センサのキャップ層を使用するためには部分的なインサイチュ酸化が必要とされ、スピンバルブ・センサ及び磁気トンネル接合センサのギャップ層を使用するためには完全な又は激烈なインサイチュ酸化が必要とされる。トンネル効果を最大にするための前述の方法に基づいて、８Å厚のAl膜の積層及び０.５Torr酸素内での８分間のインサイチュ酸化の後、部分的なインサイチュ酸化を得ることができ、一方、８Å厚のAl膜の積層及び２Torr酸素内での１６分間のインサイチュ酸化の後、全体的なインサイチュ酸化を得ることができるということが考えられる。
【００６９】
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
【００７０】
（１）反強磁性ピニング層と、
前記反強磁性ピニング層の一方の側に配置されたピンド層と、
検出層と、
前記ピンド層及び前記検出層の間に配置されたスペーサ層と、
前記検出層の一方の側に配置され、部分的に酸化された金属膜を含むキャップ層と
を含むスピンバルブ・センサ。
（２）前記反強磁性ピニング層の下に配置され、Al2O3膜、Ni-Cr-Fe膜、及びNi-Fe膜を含む導電性シード層を更に含み、
前記反強磁性ピニング層がPt-Mn膜から形成され、
前記ピンド層がCo-Fe膜、介在Ru膜、及びCo-Fe膜から形成され、
前記スペーサ層が酸素ドープされたインサイチュ酸化Cu膜から形成され、
前記検出層がCo-Fe膜及びNi-Fe膜から形成され、
前記キャップ層が部分的インサイチュ酸化金属膜から形成される、
上記（１）に記載のスピンバルブ・センサ。
（３）前記部分的に酸化された金属膜がAl及びAl-Oを含む、上記（２）に記載のスピンバルブ・センサ。
（４）前記部分的に酸化された金属膜がAl及びAl-Oを含む、上記（１）に記載のスピンバルブ・センサ。
（５）前記部分的に酸化された金属膜がインサイチュ酸化金属膜を含む、上記（１）に記載のスピンバルブ・センサ。
（６）前記部分的に酸化された金属膜がインサイチュ酸化Al及びAl-O膜を含む、上記（１）に記載のスピンバルブ・センサ。
（７）前記部分的に酸化された金属膜が約５  及び約１５  の間の範囲における厚さを有する、上記（１）に記載のスピンバルブ・センサ。
（８）前記部分的に酸化された金属膜が約８  及び約１２  の間の範囲における厚さを有する、上記（１）に記載のスピンバルブ・センサ。
（９） 前記部分的に酸化された金属膜が約１  及び約５  の間の範囲における厚さを有するAlと、約５  及び約９  の間の範囲における厚さを有するAl-Oとを含む、上記（１）に記載のスピンバルブ・センサ。
（１０）前記キャップ層及び前記検出層の間に配置された更なる部分的に酸化された金属膜を含む、上記（１）に記載のスピンバルブ・センサ。
（１１）前記更なる部分的に酸化された金属膜が、Au、Cu、Rh、又はRuから成るグループから選択されたインサイチュ酸化金属膜を含み、約２  及び約１２  の間の範囲における厚さを有する、上記（１０）に記載のスピンバルブ・センサ。
（１２）前記キャップ層に直接に隣接して配置された上部ギャップ層と、反強磁性ピニング層の一方の側に配置された底部ギャップ層とを更に含む、上記（１）に記載のスピンバルブ・センサ。
（１３）前記上部ギャップ層及び前記底部ギャップ層の少なくとも１つがインサイチュ酸化金属膜から形成される、上記（１２）に記載のスピンバルブ・センサ。
（１４）前記上部ギャップ層及び前記底部ギャップ層の少なくとも１つが複数の酸化金属膜から形成される、上記（１２）に記載のスピンバルブ・センサ。
（１５）前記上部ギャップ層及び前記底部ギャップ層が複数のインサイチュ酸化金属膜から形成される、上記（１２）に記載のスピンバルブ・センサ。
（１６）前記上部ギャップ層及び前記底部ギャップ層がそれぞれ複数のインサイチュ酸化Al金属膜から形成される、上記（１２）に記載のスピンバルブ・センサ。
（１７）磁気記録ディスクと、
前記磁気記録ディスク上に記録されたデータを読み取るためのスピンバルブ・センサであって、
（ａ）基板と、
（ｂ）前記基板の一方の側に配置された反強磁性層（ＡＦＭ）と、
（ｃ）強磁性物質から形成されたピンド層にして、反強磁性層に隣接して位置付けられ、前記反強磁性層によって磁化方向を実質的に固定され、該ピンド層から前記反強磁性層に流れる電流の量を減少させるための電気的抵抗物質の層を含むピンド層と、
（ｄ）前記ピンド層に隣接して位置付けられた強磁性物質の検出層にして、該検出層を通る磁束の変化に応答して変化する電気的抵抗を有するように構成された検出層と、
（ｅ）前記検出層の一方の側に配置され、約５  及び約１５  の間の範囲における厚さを有する部分的にインサイチュ酸化された金属膜から形成されたキャップ層と
を含むスピンバルブ・センサと、
前記スピンバルブ・センサが前記磁気記録ディスク上の種々の磁気的に記録されたデータをアクセスするために、前記磁気記録ディスクを横切って前記スピンバルブ・センサを移動させるためのアクチュエータと、
前記スピンバルブ・センサに電気的に結合され、前記磁気的に記録されたデータによって誘起された磁界の変化に応答して前記ピンド層の固定磁化に関する前記検出層の磁化の回転により生じた前記スピンバルブ・センサ抵抗の変化を検出するように構成されたディテクタと、
を含むディスク・ドライブ・システム。
（１８）スピンバルブ・センサを形成する方法にして、
反強磁性ピニング層を形成するステップと、
前記反強磁性ピニング層の一方の側にピンド層を形成するステップと、
検出層を形成するステップと、
前記ピンド層及び前記検出層の間に配置されるスペーサ層を形成するステップと、
金属膜の積層及びインサイチュ酸化によって前記検出層の一方の側に配置されるキャップ層を形成するステップと
を含む方法。
（１９）前記金属膜の積層及びインサイチュ酸化は、実質的に酸素がないチャンバ内で前記金属膜を積層し、前記金属膜を真空の酸化チャンバに移し、制御された環境において前記酸化チャンバ内で前記金属膜に酸素を導入するステップを含む、上記（１８）に記載の方法。
（２０）前記金属膜を積層するステップがAl膜を積層するステップを含む、上記（１９）に記載の方法。
（２１）前記金属膜の積層及びインサイチュ酸化がＤＣマグネトロン・スパッタリング、及び約０.１Torr乃至約１０Torrの間の範囲における圧力を持った酸素ガス内で約１分間乃至約１００分間の間の範囲における期間の間のインサイチュ酸化を含む、上記（１９）に記載の方法。
（２２）前記酸素を導入するステップが約０.４Torr乃至約０.６Torrの間の範囲における圧力を持った酸素を導入するステップを含む、上記（１９）に記載の方法。
（２３）前記酸素を導入するステップが約０.４５Torr乃至約０.５５Torrの間の範囲における圧力を持った酸素を導入するステップを含む、上記（１９）に記載の方法。
（２４）前記酸素を導入するステップが約０.５Torrの圧力を持った酸素を導入するステップを含む、上記（１９）に記載の方法。
（２５）前記酸素を導入するステップが約４分間乃至約１２分間の間の範囲における期間の間酸素を導入するステップを含む、上記（１９）に記載の方法。
（２６）前記酸素を導入するステップが約６分間乃至約１０分間の間の範囲における期間の間酸素を導入するステップを含む、上記（１９）に記載の方法。
（２７）前記酸素を導入するステップが約８分間酸素を導入するステップを含む、上記（１９）に記載の方法。
（２８）前記酸素を導入するステップがほぼ環境室温の温度で行われる、上記（１９）に記載の方法。
（２９）保護ギャップ層を形成するステップを更に含む、上記（１９）に記載の方法。
（３０）前記保護ギャップ層を形成するステップが複数の酸化金属層を形成するステップを含む、上記（２９）に記載の方法。
（３１）前記複数の酸化金属層を形成するステップが、それぞれが約５  及び約１５  の間の範囲における厚さを有する複数のインサイチュ酸化アルミニウム形成するステップを含む、上記（３０）に記載の方法。
（３２）前記キャップ層及び前記検出層の間に更なる部分的にインサイチュ酸化された金属膜を形成するステップを含む、上記（１８）に記載の方法。
（３３）前記更なる部分的にインサイチュ酸化された金属膜がCuを含む、上記（３２）に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のスピンバルブ・センサの構造を示す断面図である。
【図２】磁気記録ディスク・ドライブ・システムを示す概略的ブロック図である。
【図３】本発明の一実施例によるスピンバルブ・センサの構造を示す断面図である。
【図４】本発明の一実施例におけるキャップ層の構造を示す概略的ブロック図である。
【図５】本発明の別の実施例における複数のインサイチュ酸化Al膜を示す概略的ブロック図である。
【図６】本発明を使用するに適した統合ＤＣマグネトロン／イオン・ビーム・スパッタリング・システムを示す概略的ブロック図である。
【図７】本発明の積層／インサイチュ酸化のための方法を示す概略的フロー・チャートである。
【図８】本発明に従って形成された磁気トンネル接合センサの一実施例の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
３００  スピンバルブ・センサ
３０１  中央領域
３０２  基盤
３０３、３０５  端部領域
３０４  底部ギャップ層
３０６  シード層
３０７  検出層
３０８  ピニング層
３０９  ピンド層
３１１  底部シールド層
３１６  スペーサ層
３２２  キャップ層
３２４  上部ギャップ層
３２５  上部シールド層
【図１】
0003946097.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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