(57)【要約】【課題】TMR型の磁気抵抗効果膜において、反強磁性層による固定磁化層に対するピン止め作用を損なうことなく、リードヘッドの狭ギャップ化を図ることを可能とし、磁気ディスク装置の高密度化を可能とする磁気抵抗効果膜およびその製造方法を提供する。【解決手段】トンネルバリア層１７を挟む配置に設けられた磁化固定層１６および自由磁性層１８と、前記磁化固定層１６の磁化方向を固定する反強磁性層１５とを備え、該反強磁性層１５の下層に、該反強磁性層１５を一方向異方性が向上する面配向方向に配向させる下部シールド層１３ａが設けられ、該下部シールド層１３ａの下層に、該下部シールド層１３ａを前記反強磁性層１５の面配向方向と同一の面配向方向に配向させるシード層１２ａが設けられている。【選択図】図１
2009015933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルバリア層を挟む配置に設けられた磁化固定層および自由磁性層と、
前記磁化固定層の磁化方向を固定する反強磁性層とを備え、
該反強磁性層の下層に、該反強磁性層を一方向異方性が向上する面配向方向に配向させる下部シールド層が設けられ、
該下部シールド層の下層に、該下部シールド層を前記反強磁性層の面配向方向と同一の面配向方向に配向させるシード層が設けられていることを特徴とするTMR型の磁気抵抗効果膜。
【請求項２】
前記シード層は、Ta、Ti、Ru、NiFe、NiCr、Cuから選択された一つもしくは複数の材料をスパッタリングにより成膜して形成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果膜。
【請求項３】
前記反強磁性層は、面心立方格子の(111)面方向に配向することにより一方向異方性が向上する反強磁性材によって形成され、
前記下部シールド層は、面心立方格子の（200)面と(111)面との配向比１０％以下に制御して形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の磁気抵抗効果膜。
【請求項４】
トンネルバリア層を挟む配置に設けられた磁化固定層および自由磁性層と、前記磁化固定層の磁化方向を固定する反強磁性層とを備え、該反強磁性層の下層に、該反強磁性層を一方向異方性が向上する面配向方向に配向させる下部シールド層が設けられたTMR型の磁気抵抗効果膜の製造方法であって、
磁気抵抗効果膜を形成する基板上に、スパッタリングにより、前記反強磁性層の一方向異方性が向上する面配向方向と同一の面配向方向に配向したシード層を形成する工程と、
該シード層をめっき給電層とする電解めっきを施して、前記下部シールド層を形成する工程と、
該下部シールド層上に前記反強磁性層を成膜する工程とを備えていることを特徴とする磁気抵抗効果膜の製造方法。
【請求項５】
磁気抵抗効果膜を形成する基板上に、スパッタリングにより、シード層を形成する際に、スパッタリングチェンバーの真空度を１０−６Pa以下に設定して成膜することを特徴とする請求項４記載の磁気抵抗効果膜の製造方法。
【請求項６】
トンネルバリア層を挟む配置に設けられた磁化固定層および自由磁性層と、
前記磁化固定層の磁化方向を固定する反強磁性層とを備え、
該反強磁性層の下層に下部シールド層が設けられ、
該下部シールド層が、前記反強磁性層に接して設けられた、該反強磁性層を一方向異方性が向上する面配向方向に配向させるスパッタ膜と、
該スパッタ膜の下層に設けられ、該スパッタ膜と同一の軟磁性材からなる下部シールド層主要部とからなることを特徴とするTMR型の磁気抵抗効果膜。
【請求項７】
前記スパッタ膜の下層に、該スパッタ膜を、前記反強磁性層の一方向異方性が向上する面配向方向と同一の面配向方向に配向させる下地膜が設けられ、
該下地膜の下層に前記下部シールド層主要部が設けられていることを特徴とする請求項６記載の磁気抵抗効果膜。
【請求項８】
前記反強磁性層は、面心立方格子の(111)面方向に配向することにより一方向異方性が向上する反強磁性材によって形成され、
前記スパッタ膜は、面心立方格子の（200)面と(111)面との配向比１０％以下に制御して形成されていることを特徴とする請求項６または７記載の磁気抵抗効果膜。
【請求項９】
トンネルバリア層を挟む配置に設けられた磁化固定層および自由磁性層と、前記磁化固定層の磁化方向を固定する反強磁性層とを備え、該反強磁性層の下層に下部シールド層が設けられたTMR型の磁気抵抗効果膜の製造方法であって、
磁気抵抗効果膜を形成する基板上にシード層を形成する工程と、
該シード層をめっき給電層とする電解めっきを施して、下部シールド層主要部を形成する工程と、
該下部シールド層主要部上に、スパッタリングにより、前記反強磁性層の一方向異方性が向上する面配向方向と同一の面配向方向に配向した下地膜を形成する工程と、
該下地膜上に、前記下部シールド層主要部と同一材からなり、前記反強磁性層の一方向異方性が向上する面配向方向と同一の面配向方向に配向したスパッタ膜を形成する工程と、
該スパッタ膜上に前記反強磁性層を成膜する工程とを備えていることを特徴とする磁気抵抗効果膜の製造方法。
【請求項１０】
TMR型の磁気抵抗効果膜を備えたリードヘッドと、ライトヘッドとを備えた磁気ヘッドであって、
前記磁気抵抗効果膜が、
トンネルバリア層を挟む配置に設けられた磁化固定層および自由磁性層と、
前記磁化固定層の磁化方向を固定する反強磁性層とを備え、
該反強磁性層の下層に、該反強磁性層を一方向異方性が向上する面配向方向に配向させる下部シールド層が設けられ、
該下部シールド層の下層に、該下部シールド層を前記反強磁性層の面配向方向と同一の面配向方向に配向させるシード層が設けられて形成されていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１１】
TMR型の磁気抵抗効果膜を備えたリードヘッドと、ライトヘッドとを備えた磁気ヘッドであって、
前記磁気抵抗効果膜が、
トンネルバリア層を挟む配置に設けられた磁化固定層および自由磁性層と、
前記磁化固定層の磁化方向を固定する反強磁性層とを備え、
該反強磁性層の下層に下部シールド層が設けられ、
該下部シールド層が、前記反強磁性層に接して設けられた、該反強磁性層を一方向異方性が向上する面配向方向に配向させるスパッタ膜と、
該スパッタ膜の下層に設けられた、該スパッタ膜を、前記反強磁性層の一方向異方性が向上する面配向方向と同一の面配向方向に配向させる下地膜と、
該下地膜の下層に設けられた前記スパッタ膜と同一の軟磁性材からなる下部シールド層主要部とを備えて形成されていることを特徴とする磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気抵抗効果膜およびその製造方法に関し、より詳細にはTMR（Tunnneling  Magneto-Resistance)型の磁気抵抗効果膜およびその製造方法、並びにTMR型の磁気抵抗効果膜からなるリードヘッドを備えた磁気ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記憶装置に搭載される磁気ヘッドには、TMR型のリード素子を備えた製品がある。TMR型のリード素子は、トンネルバリア層を備えた磁気抵抗効果膜によって形成され、磁気抵抗効果膜の厚さ方向にセンス電流を流して磁気情報を再生するように形成されている。
図８は、TMR型のリード素子を構成する磁気抵抗効果膜の例を示す。この磁気抵抗効果膜１０は、基板１１上に、シード層１２、下部シールド層１３、下地層１４、反強磁性層１５、磁化固定層１６、トンネルバリア層１７、自由磁性層１８、キャップ層１９および上部シールド層２０をこの順に積層して形成されている。
【０００３】
下部シールド層１３および上部シールド層２０は、磁気シールド作用とTMR膜に対して厚さ方向にセンス電流を流す電極として作用するものであり、NiFe等の軟磁性材によって形成される。シード層１２は下部シールド層１３を電解めっきによって形成するための導電層として設けるもので、基板１１の表面にスパッタリングによりたとえばNiFeを成膜して形成される。
【０００４】
下部シールド層１３の上に形成される下地層１４は、反強磁性層１５を所定の結晶面の方向に優先的に配向させるために設けられる。これは、反強磁性層１５による磁化固定層１６をピン止めする作用を向上させるためには、反強磁性層１５の一方向異方性を向上させ、磁化固定層１６と反強磁性層１５との交換結合作用を強化する必要があるからである。反強磁性層１５にはIrMn等の反強磁性材が用いられるが、たとえば、IrMnは面心立方格子の結晶構造を有しており、(111)面方向に配向させて成膜させることにより一方向異方性を向上させることができる。この場合は、(111)面の配向方向となる下地層１４を成膜し、反強磁性層１５が優先的に(111)面の配向方向となるようにする。
反強磁性層の一方向異方性を向上させることを目的として、反強磁性層の結晶成長面が特定の結晶面方向が優先的に配向する下地層を設ける方法が従来行われている（たとえば、特許文献１参照）。反強磁性材としてIrMnを使用する場合の下地層としては、NiFe、Ta/NiFe等が用いられる。、
【特許文献１】特開２００１−２９７９１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、磁気記憶装置の高密度化に伴い、磁気ヘッドのリードヘッドは微細化、狭ギャップ化が求められている。リードヘッドのギャップは下部シールド層１３と上部シールド層２０間の間隔、すなわち、下地層１４からキャップ層１９までの総膜厚に相当する。したがって、反強磁性層１５の一方向異方性を向上させるための下地層１４を設けると、この下地層１４の厚さだけギャップが広がるという問題が生じる。
【０００６】
TMR型の磁気抵抗効果膜の膜厚は、使用する材料や各層における膜構成によっても異なるが、一例として、下地層：５nm、反強磁性層：７nm、磁化固定層：５nm、トンネルバリア層：１nm、自由磁性層：４nm、キャップ層：５nmである。このように、下地層１４の膜厚は磁気抵抗効果膜の総膜厚の２０％程度を占めるから、下地層１４を使用せずに反強磁性層１５を一方向異方性を向上させる結晶面方向に優先的に配向させることができれば、リードヘッドの狭ギャップ化にはきわめて有効である。
【０００７】
本発明は、磁気ヘッドのリードヘッドに用いられるTMR型の磁気抵抗効果膜において、反強磁性層による固定磁化層に対するピン止め作用を損なうことなく、リードヘッドの狭ギャップ化を図ることができ、これによって磁気記憶装置の高密度化に有効に寄与することができる磁気抵抗効果膜およびその好適な製造方法、並びにこの磁気抵抗効果膜を用いた磁気ヘッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、トンネルバリア層を挟む配置に設けられた磁化固定層および自由磁性層と、前記磁化固定層の磁化方向を固定する反強磁性層とを備え、該反強磁性層の下層に、該反強磁性層を一方向異方性が向上する面配向方向に配向させる下部シールド層が設けられ、該下部シールド層の下層に、該下部シールド層を前記反強磁性層の面配向方向と同一の面配向方向に配向させるシード層が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
また、前記シード層は、Ta、Ti、Ru、NiFe、NiCr、Cuから選択された一つもしくは複数の材料をスパッタリングにより成膜して形成されていることを特徴とする。シード層は下部シールド層の配向方向を、反強磁性層の一方向異方性が向上する配向方向に一致させる目的で設けられており、これらの材料を選択して使用することによって、下部シールド層の配向方向を特定の方向に揃えることができる。シード層は単層に形成する場合、異種材料を積層して形成する場合を含む。
【００１０】
また、前記反強磁性層は、面心立方格子の(111)面方向に配向することにより一方向異方性が向上する反強磁性材によって形成され、前記下部シールド層は、面心立方格子の（200)面と(111)面との配向比１０％以下に制御して形成されていることを特徴とする。反強磁性層に使用されるMn系の反強磁性材では、IrMnのように面心立方格子の結晶構造を備え、(111)面に結晶面を配向させることによって一方向異方性が向上する材料が用いられる。下部シールド層の配向方向を、面心立方格子の（200)面と(111)面との配向比で１０％以下に制御することにより、反強磁性層の一方向異方性を効果的に向上させることができる。
【００１１】
また、トンネルバリア層を挟む配置に設けられた磁化固定層および自由磁性層と、前記磁化固定層の磁化方向を固定する反強磁性層とを備え、該反強磁性層の下層に、該反強磁性層を一方向異方性が向上する面配向方向に配向させる下部シールド層が設けられたTMR型の磁気抵抗効果膜の製造方法であって、磁気抵抗効果膜を形成する基板上に、スパッタリングにより、前記反強磁性層の一方向異方性が向上する面配向方向と同一の面配向方向に配向したシード層を形成する工程と、該シード層をめっき給電層とする電解めっきを施して、前記下部シールド層を形成する工程と、該下部シールド層上に前記反強磁性層を成膜する工程とを備えていることを特徴とする。
この製造方法によれば、めっきによって下部シールド層を形成する方法により、下部シールド層の配向方向を反強磁性層の一方向異方性が向上する方向に揃えることができ、下部シールド層の上にじかに反強磁性層を形成する構成として反強磁性層による磁化固定層をピン止めする作用を効果的に得ることができる。
また、磁気抵抗効果膜を形成する基板上に、スパッタリングによりシード層を形成する際に、スパッタリングチェンバーの真空度を１０−６Pa以下に設定して成膜すると、シード層の配向方向を反強磁性層の一方向異方性が向上する方向に揃えることができる点で有用である。
【００１２】
また、トンネルバリア層を挟む配置に設けられた磁化固定層および自由磁性層と、前記磁化固定層の磁化方向を固定する反強磁性層とを備え、該反強磁性層の下層に下部シールド層が設けられ、該下部シールド層が、前記反強磁性層に接して設けられた、該反強磁性層を一方向異方性が向上する面配向方向に配向させるスパッタ膜と、該スパッタ膜の下層に設けられ、該スパッタ膜と同一の軟磁性材からなる下部シールド層主要部とからなることを特徴とする。
また、前記スパッタ膜の下層に、該スパッタ膜を、前記反強磁性層の一方向異方性が向上する面配向方向と同一の面配向方向に配向させる下地膜が設けられ、該下地膜の下層に前記下部シールド層主要部を設ける構成とすることにより、下地膜によってスパッタ膜の配向方向が制御できさらに有効である。
また、前記反強磁性層は、面心立方格子の(111)面方向に配向することにより一方向異方性が向上する反強磁性材によって形成され、その場合に、前記スパッタ膜を、面心立方格子の（200)面と(111)面との配向比が１０％以下に制御して形成することによって、反強磁性層の一方向異方性を効果的に向上させることができる。
【００１３】
また、トンネルバリア層を挟む配置に設けられた磁化固定層および自由磁性層と、前記磁化固定層の磁化方向を固定する反強磁性層とを備え、該反強磁性層の下層に下部シールド層が設けられたTMR型の磁気抵抗効果膜の製造方法であって、磁気抵抗効果膜を形成する基板上にシード層を形成する工程と、該シード層をめっき給電層とする電解めっきを施して、下部シールド層主要部を形成する工程と、該下部シールド層主要部上に、スパッタリングにより、前記反強磁性層の一方向異方性が向上する面配向方向と同一の面配向方向に配向した下地膜を形成する工程と、該下地膜上に、前記下部シールド層主要部と同一材からなり、前記反強磁性層の一方向異方性が向上する面配向方向と同一の面配向方向に配向したスパッタ膜を形成する工程と、該スパッタ膜上に前記反強磁性層を成膜する工程とを備えていることを特徴とする。
この磁気抵抗効果膜の製造方法によれば、下部シールド層主要部は従来のめっき方法によって形成でき、さらに反強磁性層の配向方向を制御することができる。
【００１４】
また、TMR型の磁気抵抗効果膜を備えたリードヘッドと、ライトヘッドとを備えた磁気ヘッドであって、前記磁気抵抗効果膜が、トンネルバリア層を挟む配置に設けられた磁化固定層および自由磁性層と、前記磁化固定層の磁化方向を固定する反強磁性層とを備え、該反強磁性層の下層に、該反強磁性層を一方向異方性が向上する面配向方向に配向させる下部シールド層が設けられ、該下部シールド層の下層に、該下部シールド層を前記反強磁性層の面配向方向と同一の面配向方向に配向させるシード層が設けられて形成されていることを特徴とする。
また、TMR型の磁気抵抗効果膜を備えたリードヘッドと、ライトヘッドとを備えた磁気ヘッドであって、前記磁気抵抗効果膜が、トンネルバリア層を挟む配置に設けられた磁化固定層および自由磁性層と、前記磁化固定層の磁化方向を固定する反強磁性層とを備え、該反強磁性層の下層に下部シールド層が設けられ、該下部シールド層が、前記反強磁性層に接して設けられた、該反強磁性層を一方向異方性が向上する面配向方向に配向させるスパッタ膜と、該スパッタ膜の下層に設けられた、該スパッタ膜を、前記反強磁性層の一方向異方性が向上する面配向方向と同一の面配向方向に配向させる下地膜と、該下地膜の下層に設けられた前記スパッタ膜と同一の軟磁性材からなる下部シールド層主要部とを備えて形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る磁気抵抗効果膜によれば、下部シールド層の上に直接、反強磁性層を形成したことにより、従来の反強磁性層の下層に設けた下地層が省略され、磁気抵抗効果膜を効果的に薄くすることができる。また、下部シールド層あるいは下部シールド層の最表面に設けたスパッタ膜は、反強磁性層の一方向異方性を向上させる面配向方向に配向して成膜されていることにより、反強磁性層は一方向異方性が向上する面配向方向に成膜され、反強磁性層により磁化固定層をピン止めする作用が損なわれることがなく、磁気記憶装置の高密度化に好適に対応することができる磁気抵抗効果膜および磁気ヘッドとして提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（磁気抵抗効果膜：第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る磁気抵抗効果膜についての第１の実施の形態の構成を示す。本実施形態の磁気抵抗効果膜１０ａは、基板１１上に、シード層１２ａ、下部シールド層１３ａ、反強磁性層１５、磁化固定層１６、トンネルバリア層１７、自由磁性層１８、キャップ層１９および上部シールド層２０をこの順に積層して形成されている。本実施形態の磁気抵抗効果膜１０ａはTMR型の磁気抵抗効果膜であり、反強磁性層１５、磁化固定層１６、トンネルバリア層１７、自由磁性層１８およびキャップ層１９がＴＭＲ膜に相当する。また、下部シールド層１３ａおよび上部シールド層２０は、シールド作用に加えて、ＴＭＲ膜の膜厚方向にセンス電流を通流させるための電極として作用する。
【００１７】
本実施形態の磁気抵抗効果膜１０ａにおいて特徴とする構成は、図８に示す従来の磁気抵抗効果膜１０において、反強磁性層１５の下層に設けていた下地層１４を省略した構成としたことにある。この下地層１４は、前述したように反強磁性層１５の一方向異方性を向上させる目的で設けられたものである。たとえば、反強磁性層１５にIrMnを使用する場合は、一方向異方性を向上させるために面心立方格子(fcc)の結晶構造を備えるIrMnのfcc(111)面が配向方向となるように成膜する必要がある。下地層１４は反強磁性層１５をfcc(111)面に優先的に配向させるため、fcc(111)面が配向方向となる層として設けられた。なお、以下ではfcc(111)面とfcc(200)面を、単に(111)面、(200)面と記載する。
【００１８】
下地層１４は反強磁性層１５の成膜面の結晶面を(111)面方向に揃えるためのものであるから、下地層１４の下層の下部シールド層１３ａを(111)面方向に配向させることができれば下地層１４を設ける必要はない。
本実施形態の磁気抵抗効果膜１０ａにおいて特徴とする構成は、下地層１４を省略し、かつ、反強磁性層１５の下地層となる下部シールド層１３ａを(111)面方向に配向させて成膜し、下部シールド層１３ａを下地層として反強磁性層１５を成膜することによって、反強磁性層１５を優先的に(111)面方向に配向されるようにしたことにある。
【００１９】
下部シールド層１３ａはめっきによって成膜することができるが、下部シールド層１３ａの結晶面の方向をたとえば(111)面方向に優先的に配向させるには、下部シールド層１３ａの下地層であるシード層１２ａを(111)面方向に配向させて成膜し、そのシード層１２ａをめっき給電層として、シード層１２ａ上にめっきにより下部シールド層１３ａを成膜すればよい。
下部シールド層１３ａには軟磁性材料であるNiFeが一般に用いられるが、NiFeは(111)面方向が主たる配向方向である。シード層１２ａを(111)面に配向させてシード層１２ａの上に成膜することにより、下部シールド層１３ａを(111)面方向に配向させて形成することができる。
【００２０】
(111)面方向に優先的に配向するシード層１２ａを形成する材料としては、Ta、Ti、Ru、NiFe、NiCr、Cuから選択した材料が利用できる。これらの材料は単独で使用することもできるし、複数の異種材料を積層してシード層１２ａとすることもできる。
下部シールド層１３ａを形成した場合に問題となるのは、下部シールド層１３ａは、TMR膜を構成する各層と比較してはるかに厚いことである。したがって、シード層１２ａを(111)面方向に配向させたとしても、下部シールド層１３ａの上部まで(111)面方向に配向し得るかという問題である。
【００２１】
図３に、従来のシード層１２を使用した場合と、本実施形態のシード層１２ａを使用した場合について、シード層上に電解めっきによってNiFeからなるめっき膜を形成し、めっき膜中における(200)面方向と、(111)面方向の強度比を測定した結果を示す。NiFeのめっき膜では、(111)面方向に次いで(200)面方向の強度が強くあらわれるから、めっき膜厚を変えて、これらの強度比を測定した。
【００２２】
図３のグラフ中で従来例とあるのは、シード層１２をTa（50オングストローム）／NiFe（500オングストローム）としてNiFeめっき膜を形成した場合、実施例１はシード層１２ａをTa（50オングストローム）／Ru（500オングストローム）とした場合、実施例２はシード層１２ａをTa(50オングストローム)／NiFe（500オングストローム）とした場合、実施例３はシード層１２ａをNiCr(50オングストローム)／NiFe（500オングストローム）とした場合、実施例４はシード層をTa(50オングストローム)/NiCr(50オングストローム)／NiFe（500オングストローム）とした場合で、それぞれシード層１２ａ上にNiFeめっき膜を形成したものである。
なお、従来例では、シード層１２を成膜するスパッタリングチェンバーの真空度を１０−4Paとし、実施例１〜４ではシード層１２ａを成膜するスパッタリングチェンバーの真空度を１０−6Paとした。
【００２３】
上記実験結果は、従来のシード層１２を使用した場合（グラフ中の従来例）は、めっき膜厚が5000オングストローム程度になると、(200)面が(111）面の２０％程度混在することを示す。すなわち、従来のシード層１２を使用して下部シールド層１３としてNiFeめっき膜を形成すると、NiFeめっき膜は(111)面以外に(200)面がかなり混在し、反強磁性層１５を(111)面方向に配向させる作用については十分とはいえない。従来、反強磁性層１５の下地層１４を設けているのはこのためである。このように、下部シールド層１３の(200)面方向と、(111)面方向の強度比は、反強磁性層１５を(111)面に配向させられるか否かに影響し、ひいては、反強磁性層１５が十分な一方向異方性を得られるか否かに影響する。
【００２４】
これに対して、実施例１〜４に示すように、配向方向を(111)面方向としたシード層１２ａを形成し、このシード層１２ａ上にNiFeめっき膜を形成した場合は、図３に示すように、NiFeのめっき膜厚が10000オングストローム程度になっても、NiFeめっき膜中における(200)面の強度は１０％以下であり、従来例と比較して(200)面の強度は大きく減少している。このことから、(111)面方向に配向制御されたシード層１２ａを使用することにより、NiFeめっき膜は、(111)面方向に優先的に配向され、反強磁性層１５の下地層１４を使用することなく、反強磁性層１５を配向制御することができる。なお、上記実験結果は、NiFeめっき膜の膜厚が厚くなるにしたがって、(200)面強度が少しずつ増大する傾向にあることを示す。
【００２５】
また、上記実験においては、従来例においてはシード層１２を成膜するスパッタリングチェンバーの真空度を１０-4Paとし、従来例と同一構成のシード層１２ａを成膜した実施例２ではスパッタリングチェンバーの真空度を１０-6Paとした。この実験結果は、スパッタリング法によってシード層を成膜する際に、スパッタリングチェンバーの真空度がシード層を所定の結晶面方向に配向させる精度に関係し、シード層の配向精度を向上させるにはスパッタリングチェンバーの真空度を１０-6Pa以下（１０-6Paよりも高真空）とすることが有効であることを示している。
【００２６】
なお、本実施形態の磁気抵抗効果膜１０ａは、反強磁性層１５の一方向異方性を向上させる下地層すなわち下部シールド層１３ａの構成を特徴とするものであり、磁気抵抗効果膜１０ａを構成するTMR膜の構成については、とくに限定されるものではない。TMR膜に使用される各層の材料や、各層の構成については種々の構成が提案されている。本実施形態の磁気抵抗効果膜１０ａは、これらのTMR膜の構成には関わらず適用することができる。
図１に示す磁気抵抗効果膜１０ａのTMR膜を構成する材料としては、例として、反強磁性層１５に、IrMn、PtMn、PdPtMn等のMn系材料、磁化固定層１６にCoFe、CoFeB、トンネルバリア層１７にMgO、自由磁性層１８にCoFe、CoFeB、キャップ層１９にRuが用いられる。
【００２７】
本実施形態の磁気抵抗効果膜１０ａでは、反強磁性層１５を下部シールド層１３ａの上に直接、成膜する構成として反強磁性層１５の結晶面方向を一方向異方性を向上させる方向に揃えることができ、反強磁性層１５の一方向異方性を確保して磁化固定層１６に対する反強磁性層１５のピン止め作用を有効に確保することが可能になる。また、下部シールド層１３ａの上に直接、反強磁性層１５を形成し、従来の下地層１４を省略した構成としたことによって、TMR膜の膜厚を効果的に薄くすることができ、リードヘッドのギャップを狭くして、磁気記憶装置の高密度化を有効に図ることが可能になる。
【００２８】
（磁気抵抗効果膜：第２の実施の形態）
図２は、本発明に係る磁気抵抗効果膜の第２の実施の形態の構成示す。本実施形態の磁気抵抗効果膜１０ｂにおいても、TMR膜を構成する反強磁性層１５の下層に下地層１４を設けることなく、下部シールド層１３の上にじかに反強磁性層１５を形成する構成としたことを特徴とする。
第１の実施の形態の構成と相違する点は、下部シールド層１３の最表面に、下部シールド層１３を構成するNiFeからなるスパッタ膜１３ｃを形成したことにある。このスパッタ膜１３ｃは、反強磁性層１５を一方向異方性が向上する特定の面配向方向、たとえば面心立方構造の(111)面方向に優先的に配向させるために設けたもので、スパッタ膜１３ｃの配向方向がこの場合には(111)面方向となるように成膜する。
【００２９】
本実施形態ではNiFeによってスパッタ膜１３ｃを成膜するが、NiFeを(111)面方向に配向して成膜するためには、スパッタ膜１３ｃの下層に下地膜１３ｄを成膜し、この下地膜１３ｄの上にスパッタ膜１３ｃを成膜するのがよい。下地膜１３ｄとしては、たとえばTa、NiCrが使用できる。下地膜１３ｄは、スパッタ膜１３ｃの配向方向を揃えるためのもので、(111)面方向に下地膜１３ｄを成膜することによって、下地膜１３ｄの上に成膜するNiFeの配向方向を(111)面方向に揃えることができる。下地膜１３ｄは、０．２nm程度の厚さに形成すればよい。スパッタ膜１３ｃは、反強磁性層１５の配向方向を規定するものであるから、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の膜厚とする。
【００３０】
なお、スパッタ膜１３ｃとしてNiFeを(111)面方向に配向して成膜する場合、第１の実施の形態におけると同様に、成膜されたスパッタ膜１３ｃの結晶面の配向方向が、(111)面に対して(200)面に配向する比率が１０％以下となるようにスパッタ膜１３ｃおよび下地膜１３ｄを成膜する際の成膜条件を設定することによって、反強磁性層１５の一方向異方性を効果的に向上させることができる。
【００３１】
本実施形態では、下部シールド層１３の表面に下部シールド層１３と同一材料からなるスパッタ膜１３ｃを形成するから、下地膜１３ｄの下層となる下部シールド層主要部１３ｂについては配向方向を考慮せずに形成してかまわない。すなわち、下部シールド層主要部１３ｂの下地となるシード層１２には面配向を考慮することなく形成した従来のめっきシード層を使用すればよく、下部シールド層主要部１３ｂは従来方法と同様に電解めっきによって形成すればよい。
【００３２】
本実施形態の磁気抵抗効果膜１０ｂでは、下部シールド層１３の表面に、所定の配向方向に揃えたスパッタ膜１３ｃを形成することにより、反強磁性層１５を一方向異方性が向上する面配向方向に配向させて形成することができ、これによって、反強磁性層１５によって磁化固定層１６をピン止めする作用を十分に確保することができる。また、反強磁性層１５の下層については、スパッタ膜１３ｃを含めた全体が下部シールド層１３として作用するから、TMR膜の総膜厚を薄くすることができ、狭ギャップ化を図ることが可能になる。
【００３３】
（磁気ヘッド、磁気記憶装置）
図４は、本発明に係る磁気抵抗効果膜を備えたTMR型のリードヘッドの構成を示す。図は、磁気ヘッドに形成されたリードヘッド３０を浮上面（ABS面）側から見た構成を示す。このリードヘッド３０は、基板１１上に形成された下部シールド層１３と上部シールド層２０との間に、トンネルバリア層１７を備えたTMR膜５が配置され、TMR膜５の両側に、ハード膜２２ａ、２２ｂが配置されて構成されている。ハード膜２２ａ、２２ｂは、アルミナ等からなる絶縁膜２３により、TMR膜５および下部シールド層１３と電気的に絶縁されている。
【００３４】
図５は、本発明に係る磁気抵抗効果膜を備えたTMR型のリードヘッドを備えた磁気ヘッドの構成例を示す。図示例の磁気ヘッド５０は、リードヘッド３０とライトヘッド４０とを備え、リードヘッド３０には下部シールド層１３と上部シールド層２０との間にTMR膜５が形成されている。ライトヘッド４０にはライトギャップ４１を挟む配置に下部磁極４２と上部磁極４３とが設けられ、ABS面から離間するハイト側に書き込み用のコイル４４が巻回配置されている。
【００３５】
図６は、磁気ヘッド５０が形成されたヘッドスライダー６０を示す。ヘッドスライダー６０の磁気ディスクに対向する面（ＡＢＳ面）に浮上用レール６２ａ、６２ｂが設けられ、磁気ヘッド５０はヘッドスライダー６０の前端側に、保護膜６４により被覆されて配置されている。
図７は、本発明に係る磁気ヘッドを搭載した磁気記憶装置の全体構成を示す。磁気記憶装置７０は、ケーシング７１内に、スピンドルモータによって回転駆動される複数枚の磁気記録ディスク７２を備える。磁気記録ディスク７２の側方にはキャリッジアーム７３が配置され、キャリッジアーム７３の先端にヘッドサスペンション７４が取り付けられ、ヘッドサスペンション７４の先端にヘッドスライダー６０が取り付けられる。
【００３６】
ヘッドスライダー６０は、ヘッドサスペンション７４によりディスク面に向けて弾性的に付勢されており、スピンドルモータにより磁気記録ディスク７２が回転駆動されることによって生じる気流によりディスク面から浮き上がる作用とバランスをとった状態でディスク面と一定距離離間し、磁気記録ディスク７２との間で情報を記録し、再生する処理がなされる。
（付記１）  トンネルバリア層を挟む配置に設けられた磁化固定層および自由磁性層と、前記磁化固定層の磁化方向を固定する反強磁性層とを備え、該反強磁性層の下層に、該反強磁性層を一方向異方性が向上する面配向方向に配向させる下部シールド層が設けられ、該下部シールド層の下層に、該下部シールド層を前記反強磁性層の面配向方向と同一の面配向方向に配向させるシード層が設けられていることを特徴とするTMR型の磁気抵抗効果膜。
（付記２）  前記シード層は、Ta、Ti、Ru、NiFe、NiCr、Cuから選択された一つもしくは複数の材料をスパッタリングにより成膜して形成されていることを特徴とする付記１記載の磁気抵抗効果膜。
（付記３）  前記反強磁性層は、面心立方格子の(111)面方向に配向することにより一方向異方性が向上する反強磁性材によって形成され、前記下部シールド層は、面心立方格子の（200)面と(111)面との配向比１０％以下に制御して形成されていることを特徴とする付記１１または２記載の磁気抵抗効果膜。
（付記４）  トンネルバリア層を挟む配置に設けられた磁化固定層および自由磁性層と、前記磁化固定層の磁化方向を固定する反強磁性層とを備え、該反強磁性層の下層に、該反強磁性層を一方向異方性が向上する面配向方向に配向させる下部シールド層が設けられたTMR型の磁気抵抗効果膜の製造方法であって、磁気抵抗効果膜を形成する基板上に、スパッタリングにより、前記反強磁性層の一方向異方性が向上する面配向方向と同一の面配向方向に配向したシード層を形成する工程と、該シード層をめっき給電層とする電解めっきを施して、前記下部シールド層を形成する工程と、該下部シールド層上に前記反強磁性層を成膜する工程とを備えていることを特徴とする磁気抵抗効果膜の製造方法。
（付記５）  磁気抵抗効果膜を形成する基板上に、スパッタリングにより、シード層を形成する際に、スパッタリングチェンバーの真空度を１０−６Pa以下に設定して成膜することを特徴とする付記４記載の磁気抵抗効果膜の製造方法。
（付記６）  トンネルバリア層を挟む配置に設けられた磁化固定層および自由磁性層と、前記磁化固定層の磁化方向を固定する反強磁性層とを備え、該反強磁性層の下層に下部シールド層が設けられ、該下部シールド層が、前記反強磁性層に接して設けられた、該反強磁性層を一方向異方性が向上する面配向方向に配向させるスパッタ膜と、該スパッタ膜の下層に設けられ、該スパッタ膜と同一の軟磁性材からなる下部シールド層主要部とからなることを特徴とするTMR型の磁気抵抗効果膜。
（付記７）  前記スパッタ膜の下層に、該スパッタ膜を、前記反強磁性層の一方向異方性が向上する面配向方向と同一の面配向方向に配向させる下地膜が設けられ、該下地膜の下層に前記下部シールド層主要部が設けられていることを特徴とする付記６記載の磁気抵抗効果膜。
（付記８）  前記反強磁性層は、面心立方格子の(111)面方向に配向することにより一方向異方性が向上する反強磁性材によって形成され、前記スパッタ膜は、面心立方格子の（200)面と(111)面との配向比１０％以下に制御して形成されていることを特徴とする付記６または７記載の磁気抵抗効果膜。
（付記９）  トンネルバリア層を挟む配置に設けられた磁化固定層および自由磁性層と、前記磁化固定層の磁化方向を固定する反強磁性層とを備え、該反強磁性層の下層に下部シールド層が設けられたTMR型の磁気抵抗効果膜の製造方法であって、磁気抵抗効果膜を形成する基板上にシード層を形成する工程と、該シード層をめっき給電層とする電解めっきを施して、下部シールド層主要部を形成する工程と、該下部シールド層主要部上に、スパッタリングにより、前記反強磁性層の一方向異方性が向上する面配向方向と同一の面配向方向に配向した下地膜を形成する工程と、該下地膜上に、前記下部シールド層主要部と同一材からなり、前記反強磁性層の一方向異方性が向上する面配向方向と同一の面配向方向に配向したスパッタ膜を形成する工程と、該スパッタ膜上に前記反強磁性層を成膜する工程とを備えていることを特徴とする磁気抵抗効果膜の製造方法。
（付記１０）  TMR型の磁気抵抗効果膜を備えたリードヘッドと、ライトヘッドとを備えた磁気ヘッドであって、前記磁気抵抗効果膜が、トンネルバリア層を挟む配置に設けられた磁化固定層および自由磁性層と、前記磁化固定層の磁化方向を固定する反強磁性層とを備え、該反強磁性層の下層に、該反強磁性層を一方向異方性が向上する面配向方向に配向させる下部シールド層が設けられ、該下部シールド層の下層に、該下部シールド層を前記反強磁性層の面配向方向と同一の面配向方向に配向させるシード層が設けられて形成されていることを特徴とする磁気ヘッド。
（付記１１）  TMR型の磁気抵抗効果膜を備えたリードヘッドと、ライトヘッドとを備えた磁気ヘッドであって、前記磁気抵抗効果膜が、トンネルバリア層を挟む配置に設けられた磁化固定層および自由磁性層と、前記磁化固定層の磁化方向を固定する反強磁性層とを備え、該反強磁性層の下層に下部シールド層が設けられ、該下部シールド層が、前記反強磁性層に接して設けられた、該反強磁性層を一方向異方性が向上する面配向方向に配向させるスパッタ膜と、該スパッタ膜の下層に設けられた、該スパッタ膜を、前記反強磁性層の一方向異方性が向上する面配向方向と同一の面配向方向に配向させる下地膜と、該下地膜の下層に設けられた前記スパッタ膜と同一の軟磁性材からなる下部シールド層主要部とを備えて形成されていることを特徴とする磁気ヘッド。
（付記１２）  磁気ヘッドが形成されたヘッドスライダーが搭載され、磁気記録媒体との間で情報を記録・再生する磁気記憶装置であって、
前記磁気ヘッドは、TMR型の磁気抵抗効果膜を備えたリードヘッドと、ライトヘッドとを備え、
前記磁気抵抗効果膜が、トンネルバリア層を挟む配置に設けられた磁化固定層および自由磁性層と、前記磁化固定層の磁化方向を固定する反強磁性層とを備え、
該反強磁性層の下層に、該反強磁性層を一方向異方性が向上する面配向方向に配向させる下部シールド層が設けられ、
該下部シールド層の下層に、該下部シールド層を前記反強磁性層の面配向方向と同一の面配向方向に配向させるシード層が設けられて形成されていることを特徴とする磁気記憶装置。
（付記１３）  磁気ヘッドが形成されたヘッドスライダーが搭載され、磁気記録媒体との間で情報を記録・再生する磁気記憶装置であって、
前記磁気ヘッドは、TMR型の磁気抵抗効果膜を備えたリードヘッドと、ライトヘッドとを備え、
前記磁気抵抗効果膜が、トンネルバリア層を挟む配置に設けられた磁化固定層および自由磁性層と、前記磁化固定層の磁化方向を固定する反強磁性層とを備え、
該反強磁性層の下層に下部シールド層が設けられ、
該下部シールド層が、前記反強磁性層に接して設けられた、該反強磁性層を一方向異方性が向上する面配向方向に配向させるスパッタ膜と、該スパッタ膜の下層に設けられた、該スパッタ膜を、前記反強磁性層の一方向異方性が向上する面配向方向と同一の面配向方向に配向させる下地膜と、該下地膜の下層に設けられた前記スパッタ膜と同一の軟磁性材からなる下部シールド層主要部とを備えて形成されていることを特徴とする磁気記憶装置。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】磁気抵抗効果膜の第１の実施の形態の構成を示す説明図である。
【図２】磁気抵抗効果膜の第２の実施の形態の構成を示す説明図である。
【図３】NiFeのめっき膜における(200)面方向と(111)面方向の強度比をめっき膜厚を変えて測定した結果を示すグラフである。
【図４】本発明に係る磁気抵抗効果膜を備えるリードヘッドの構成を示す断面図である。
【図５】本発明に係る磁気抵抗効果膜を備える磁気ヘッドの構成を示す断面図である。
【図６】本発明に係る磁気ヘッドを搭載したヘッドスライダーの斜視図である。
【図７】本発明に係る磁気ヘッドを搭載した磁気記憶装置の全体構成を示す平面図である。
【図８】磁気抵抗効果膜の従来の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０、１０ａ、１０ｂ  磁気抵抗効果膜
１１  基板
１２、１２ａ  シード層
１３、１３ａ  下部シールド層
１３ｂ  下部シールド層主要部
１３ｃ  スパッタ膜
１３ｄ  下地膜
１４  下地層
１５  反強磁性層
１６  磁化固定層
１７  トンネルバリア層
１８  自由磁性層
１９  キャップ層
２０  上部シールド層
２２ａ、２２ｂ  ハード膜
２３  絶縁膜
３０  リードヘッド
４０  ライトヘッド
５０  磁気ヘッド
６０  ヘッドスライダー
７０  磁気記憶装置
【図１】
2009015933.tif 000003
【図２】
2009015933.tif 000004
【図３】
2009015933.tif 000005
【図６】
2009015933.tif 000006
【図７】
2009015933.tif 000007
【図８】
2009015933.tif 000008
【図４】
2009015933.tif 000009
【図５】
2009015933.tif 000010