(57)【要約】【課題】スペーサ層が、その面に平行な断面において混在するように絶縁部と導電部とを含む磁気抵抗効果素子において、絶縁部の形成に伴う磁気抵抗効果の劣化を抑制する。【解決手段】ＭＲ素子５のスペーサ層２４は、固定層２３の上に配置された非磁性金属層４１と、非磁性金属層４１の酸化または窒化を防止するために非磁性金属層４１の上に配置された保護層４２と、保護層４２の上に配置された島状構造の絶縁層４４と、これらを覆う被覆層４６とを有している。固定層２３の上面に対して垂直な方向から見たときに、スペーサ層２４には、絶縁層４４が存在している領域と絶縁層４４が存在していない領域とが形成されている。絶縁層４４が存在していない領域の少なくとも一部における保護層４２の厚みは、０であるか、絶縁層４４が存在している領域における保護層４２の厚みよりも小さい。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の磁性層と、
第２の磁性層と、
前記第１の磁性層と第２の磁性層との間に配置されたスペーサ層とを備え、
前記第１の磁性層と第２の磁性層の一方は、磁化の方向が固定された層であり、
前記第１の磁性層と第２の磁性層の他方は、外部磁界に応じて磁化の方向が変化する層であり、
前記スペーサ層は、その面に平行な断面において混在するように絶縁部と導電部とを含み、
磁気的信号検出用の電流が、前記各層の面と交差する方向に流される磁気抵抗効果素子であって、
前記スペーサ層は、
前記第１の磁性層の上に配置された非磁性金属材料よりなる非磁性金属層と、
前記非磁性金属層の酸化または窒化を防止するために前記非磁性金属層の上に配置された保護層と、
前記保護層の上に配置され、前記絶縁部を構成する絶縁層とを有し、
前記第１の磁性層の上面に対して垂直な方向から見たときに、前記スペーサ層には、前記絶縁層が存在している領域と前記絶縁層が存在していない領域とが形成され、
前記絶縁層が存在していない領域に前記導電部が配置され、
前記絶縁層が存在していない領域の少なくとも一部における前記保護層の厚みは、０であるか、前記絶縁層が存在している領域における前記保護層の厚みよりも小さいことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
前記非磁性金属層を構成する非磁性金属材料はＣｕであることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
前記保護層は、非磁性金属層を構成する非磁性金属材料とは異なる非磁性金属材料よりな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素子。
【請求項４】
前記保護層を構成する非磁性金属材料はＡｕであることを特徴とする請求項３記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
前記保護層を構成する非磁性金属材料は、Ｃｕの割合が２０原子％以下のＡｕＣｕ合金であることを特徴とする請求項３記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
前記絶縁層は、非磁性金属材料の酸化物または窒化物よりなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項７】
前記絶縁層は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、ＮｂまたはＣｒの酸化物または窒化物よりなることを特徴とする請求項６記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項８】
前記スペーサ層は、更に、非磁性金属材料よりなり、前記非磁性金属層、保護層および絶縁層を覆うように配置されて、前記導電部を構成する被覆層を有することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項９】
前記被覆層を構成する非磁性金属材料はＣｕであることを特徴とする請求項８記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１０】
前記絶縁層が存在している領域における前記保護層の上面と、前記絶縁層が存在していない領域における前記保護層の上面または前記非磁性金属層の上面との間の段差の最大値は、前記絶縁層が存在している領域における前記保護層の厚みの５０〜１２５％の範囲内であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項１１】
第１の磁性層と、
第２の磁性層と、
前記第１の磁性層と第２の磁性層との間に配置されたスペーサ層とを備え、
前記第１の磁性層と第２の磁性層の一方は、磁化の方向が固定された層であり、
前記第１の磁性層と第２の磁性層の他方は、外部磁界に応じて磁化の方向が変化する層であり、
前記スペーサ層は、その面に平行な断面において混在するように絶縁部と導電部とを含み、
磁気的信号検出用の電流が、前記各層の面と交差する方向に流される磁気抵抗効果素子を製造する方法であって、
前記第１の磁性層を形成する工程と、
前記第１の磁性層の上に前記スペーサ層を形成する工程と、
前記スペーサ層の上に前記第２の磁性層を形成する工程とを備え、
前記スペーサ層を形成する工程は、
前記第１の磁性層の上に、非磁性金属材料よりなる非磁性金属層を形成する工程と、
前記非磁性金属層の上に、前記非磁性金属層の酸化または窒化を防止するための保護層を形成する工程と、
前記保護層の上に、前記絶縁部を構成する絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層をマスクとして、前記保護層を部分的にエッチングする工程とを含み、
前記第１の磁性層の上面に対して垂直な方向から見たときに、前記スペーサ層には、前記絶縁層が存在している領域と前記絶縁層が存在していない領域とが形成され、
前記絶縁層が存在していない領域に前記導電部が配置され、
前記絶縁層が存在していない領域の少なくとも一部における前記保護層の厚みは、０であるか、前記絶縁層が存在している領域における前記保護層の厚みよりも小さいことを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１２】
前記非磁性金属層を構成する非磁性金属材料はＣｕであることを特徴とする請求項１１記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１３】
前記保護層は、非磁性金属層を構成する非磁性金属材料とは異なる非磁性金属材料よりなることを特徴とする請求項１１または１２記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１４】
前記保護層を構成する非磁性金属材料はＡｕであることを特徴とする請求項１３記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１５】
前記保護層を構成する非磁性金属材料は、Ｃｕの割合が２０原子％以下のＡｕＣｕ合金であることを特徴とする請求項１３記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１６】
前記絶縁層を形成する工程は、前記保護層の上に、酸化または窒化されることによって前記絶縁層となる非磁性金属材料よりなる島状構造の層を形成する工程と、前記島状構造の層を酸化または窒化して前記絶縁層とする工程とを含むことを特徴とする請求項１１ないし１５のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１７】
前記島状構造の層を構成する非磁性金属材料は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、ＮｂまたはＣｒであることを特徴とする請求項１６記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１８】
前記スペーサ層を形成する工程は、更に、非磁性金属材料よりなり、前記導電部を構成する被覆層を、前記非磁性金属層、保護層および絶縁層を覆うように形成する工程を含むことを特徴とする請求項１１ないし１７のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１９】
前記被覆層を構成する非磁性金属材料はＣｕであることを特徴とする請求項１８記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項２０】
前記保護層を部分的にエッチングする工程では、前記絶縁層が存在している領域における前記保護層の上面と、前記絶縁層が存在していない領域における前記保護層の上面または前記非磁性金属層の上面との間の段差の最大値が、前記絶縁層が存在している領域における前記保護層の厚みの５０〜１２５％の範囲内となるように、前記保護層の一部、または前記保護層の一部および前記非磁性金属層の一部をエッチングすることを特徴とする請求項１１ないし１９のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項２１】
前記非磁性金属層を構成する非磁性金属材料はＣｕであり、前記保護層を構成する材料はＡｕであり、
前記保護層を形成する工程は、１５０℃以下の温度で行われることを特徴とする請求項１１記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項２２】
記録媒体に対向する媒体対向面と、
前記記録媒体からの信号磁界を検出するために前記媒体対向面の近傍に配置された請求項１ないし１０のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子と、
前記磁気的信号検出用の電流を前記磁気抵抗効果素子に流すための一対の電極と
を備えたことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項２３】
請求項２２記載の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと
を備えたことを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項２４】
請求項２２記載の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと、
前記スライダを記録媒体のトラック横断方向に移動させるためのアームと
を備え、前記サスペンションが前記アームに取り付けられていることを特徴とするヘッドアームアセンブリ。
【請求項２５】
請求項２２記載の薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
前記スライダを支持すると共に前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と
を備えたことを特徴とする磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気的信号検出用の電流が、磁気抵抗効果素子を構成する各層の面と交差する方向に流される磁気抵抗効果素子およびその製造方法、ならびに、磁気抵抗効果素子を有する薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気ディスク装置の面記録密度の向上に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能向上が求められている。薄膜磁気ヘッドとしては、基板に対して、読み出し用の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ（Magnetoresistive）素子とも記す。）を有する再生ヘッドと書き込み用の誘導型電磁変換素子を有する記録ヘッドとを積層した構造の複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。
【０００３】
ＭＲ素子としては、異方性磁気抵抗（Anisotropic Magnetoresistive）効果を用いたＡＭＲ素子や、巨大磁気抵抗（Giant Magnetoresistive）効果を用いたＧＭＲ素子や、トンネル磁気抵抗（Tunneling Magnetoresistive）効果を用いたＴＭＲ素子等がある。
【０００４】
再生ヘッドの特性としては、高感度および高出力であることが要求される。この要求を満たす再生ヘッドとして、既に、スピンバルブ型ＧＭＲ素子を用いたＧＭＲヘッドが量産されている。最近では、面記録密度の更なる向上に対応するために、ＴＭＲ素子を用いた再生ヘッドの開発が進められている。
【０００５】
スピンバルブ型ＧＭＲ素子は、一般的には、自由層と、固定層と、これらの間に配置された非磁性導電層と、固定層における非磁性導電層とは反対側に配置された反強磁性層とを有している。自由層は信号磁界に応じて磁化の方向が変化する強磁性層である。固定層は、磁化の方向が固定された強磁性層である。反強磁性層は、固定層との交換結合により、固定層における磁化の方向を固定する層である。
【０００６】
ところで、従来のＧＭＲヘッドでは、磁気的信号検出用の電流（以下、センス電流という。）を、ＧＭＲ素子を構成する各層の面に対して平行な方向に流す構造になっていた。このような構造は、ＣＩＰ（Current In Plane）構造と呼ばれる。以下、ＣＩＰ構造の再生ヘッドに用いられるＧＭＲ素子をＣＩＰ−ＧＭＲ素子と呼ぶ。
【０００７】
ＣＩＰ構造の再生ヘッドにおいて、ＣＩＰ−ＧＭＲ素子は、それぞれ軟磁性金属膜よりなり上下に配置された２つのシールド層の間に配置される。ＣＩＰ−ＧＭＲ素子と各シールド層との間には、それぞれ絶縁膜よりなるシールドギャップ膜が配置される。この再生ヘッドでは、線記録密度は、２つのシールド層の間隔（以下、再生ギャップ長という。）によって決定される。
【０００８】
近年、記録密度の増大に伴い、再生ヘッドに対しては、再生ギャップ長の縮小とトラック幅の縮小の要求が強くなってきている。再生ヘッドにおいて、トラック幅の縮小はＭＲ素子の幅の縮小によって実現される。ＭＲ素子の幅の縮小に伴い、薄膜磁気ヘッドの媒体対向面に垂直な方向についてのＭＲ素子の長さも縮小される。その結果、ＭＲ素子の下面および上面の面積が減少する。
【０００９】
ＣＩＰ構造の再生ヘッドでは、ＣＩＰ−ＧＭＲ素子と各シールド層との間がそれぞれシールドギャップ膜によって隔てられているため、ＣＩＰ−ＧＭＲ素子の下面および上面の面積が減少すると、放熱効率が低下していた。そのため、この再生ヘッドでは、信頼性を確保するために、動作電流が制限されるという問題点があった。
【００１０】
これに対し、例えば特許文献１に示されるように、センス電流を、ＧＭＲ素子を構成する各層の面と交差する方向、例えばＧＭＲ素子を構成する各層の面に対して垂直な方向に流す構造のＧＭＲヘッドも提案されている。このような構造は、ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造と呼ばれる。以下、ＣＰＰ構造の再生ヘッドに用いられるＧＭＲ素子をＣＰＰ−ＧＭＲ素子と呼ぶ。
【００１１】
ＣＰＰ構造の再生ヘッドでは、シールドギャップ膜は不要であり、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子の下面と上面にそれぞれ電極層が接触している。電極層はシールド層を兼ねていてもよい。ＣＰＰ構造の再生ヘッドによれば、前述のＣＩＰ構造の再生ヘッドにおける問題点を解決できる。すなわち、ＣＰＰ構造の再生ヘッドでは、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子の下面と上面にそれぞれ電極層が接触していることから、放熱効率がよい。そのため、この再生ヘッドでは、動作電流を大きくすることができる。また、この再生ヘッドでは、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子の下面および上面の面積が小さいほど素子の抵抗値が大きくなり、磁気抵抗変化量も大きくなる。従って、この再生ヘッドでは、トラック幅を縮小することが可能になる。更に、この再生ヘッドでは、再生ギャップ長の縮小が可能になる。これらのことから、ＣＰＰ構造は、２００Ｇビット／（インチ）２を超える面記録密度を達成するためには必須の技術とされている。
【００１２】
非特許文献１には、実用的なＣＰＰ−ＧＭＲ素子が記載されている。ここで、非特許文献１に記載されているＣＰＰ−ＧＭＲ素子の膜構成の一例として、Ｔａｂｌｅ１に記載されているＳ−１という試料の膜構成について説明する。試料Ｓ−１は、シングルスピンバルブ型の膜構成になっている。試料Ｓ−１は、下部電極の上に順に積層されたフリー層、非磁性導電層、固定層および反強磁性層を備えている。反強磁性層の上には上部電極が配置されている。フリー層は、ＮｉＦｅ層とＣｏＦｅＢ層を積層して形成されている。非磁性導電層はＣｕによって形成されている。固定層は、ＣｏＦｅＢ層とＲｕ層とＣｏＦｅＢ層を積層して形成されている。反強磁性層はＰｄＰｔＭｎによって形成されている。非特許文献１のＴａｂｌｅ２によれば、試料Ｓ−１における抵抗値に対する磁気抵抗変化の比率である磁気抵抗変化率（以下、ＭＲ比という。）は、約１．１６％である。このＭＲ比の値は、再生ヘッドの実用化を考えた場合、再生ヘッドの出力を大きくすることができないという点で、不十分である。
【００１３】
また、非特許文献１には、デュアルスピンバルブ型の膜構成も記載されている。この膜構成によれば、シングルスピンバルブ型の膜構成に比べてＭＲ比を大きくすることができる。しかし、デュアルスピンバルブ型の膜構成では、再生ギャップ長が大きくなるという問題点がある。
【００１４】
ところで、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子は、ＴＭＲ素子と比較すると、抵抗値が小さく、そのため高周波応答性がよいという利点を有する。また、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子は、ＣＩＰ−ＧＭＲ素子と比較すると、トラック幅が小さくなったときに大きな出力が得られるという利点を有する。その一方で、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子は、抵抗値が小さいため、抵抗変化量も小さくなるという欠点も有している。そのため、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子を用いて大きな再生出力を得るためには、素子に印加する電圧を大きくする必要がある。しかし、素子に印加する電圧を大きくすると、以下のような問題が発生する。ＣＰＰ−ＧＭＲ素子では、各層の面に対して垂直な方向に電流が流される。すると、自由層から固定層へ、あるいは固定層から自由層へスピン偏極電子が注入される。このスピン偏極電子は、自由層または固定層において、それらの磁化を回転させるトルクを発生させる。本出願において、このトルクをスピントルクと言う。このスピントルクは電流密度に比例する。ＣＰＰ−ＧＭＲ素子に印加する電圧を大きくすると、電流密度が増加し、その結果、スピントルクが大きくなる。スピントルクが大きくなると、固定層の磁化の方向が変化してしまうという問題が発生する。
【００１５】
そこで、例えば非特許文献２に記載されているように、一般的なＣＰＰ−ＧＭＲ素子に比べて抵抗値および抵抗変化量を大きくすることのできる電流狭窄型のＣＰＰ−ＧＭＲ素子が提案されている。この電流狭窄型のＣＰＰ−ＧＭＲ素子は、例えば、一般的なＣＰＰ−ＧＭＲ素子における非磁性導電層の代わりに、その面に平行な断面において混在するように絶縁部と導電部とを含むスペーサ層を備えている。この電流狭窄型のＣＰＰ−ＧＭＲ素子では、スペーサ層において電流が導電部を局所的に流れることにより、一般的なＣＰＰ−ＧＭＲ素子に比べて抵抗値および抵抗変化量が大きくなる。
【００１６】
非特許文献２には、シングルスピンバルブ構造の電流狭窄型のＣＰＰ−ＧＭＲ素子において３％程度のＭＲ比が得られたとの記載がある。しかしながら、この程度のＭＲ比では、再生ヘッドの出力の観点でまだ不十分である。
【００１７】
特許文献２には、スペーサ層が、一対の導電層と、この一対の導電層の境界面に沿って分布する絶縁性物質とを含む構成の電流狭窄型のＣＰＰ−ＧＭＲ素子が記載されている。特許文献２には、絶縁性物質の形成方法として、下側の導電層の表面に成膜した磁性金属物質を酸化させることによって絶縁性物質を形成する方法が記載されている。
【００１８】
特許文献３には、スペーサ層が、一対の界面調節中間層と、この一対の界面調節中間層の間に配置され、電流狭窄効果を有する酸化物中間層とを含む構成の電流狭窄型のＣＰＰ−ＧＭＲ素子が記載されている。特許文献３には、金属層を酸化させることによって酸化物中間層を形成する方法が記載されている。
【００１９】
特許文献４には、スペーサ層が、一対の非磁性導電層と、この一対の非磁性導電層の間に配置され、柱状金属を埋設した絶縁層と、この絶縁層と下側の非磁性導電層との間に配置された下地層とを含む構成の電流狭窄型のＣＰＰ−ＧＭＲ素子が記載されている。特許文献４には、絶縁層中で柱状金属が成長する条件でスパッタリングを行って、柱状金属を埋設した絶縁層を形成する方法が記載されている。下地層は、柱状金属をエピタキシャル成長させるために設けられている。
【００２０】
特許文献５には、固定層の上に順に積層された第２の界面金属層、第２の非金属中間層、金属中間層、第１の非金属中間層、第１の界面金属層からなるスペーサ層を備えた電流狭窄型のＣＰＰ−ＧＭＲ素子が記載されている。第１および第２の非金属中間層は、柱状の伝導相と絶縁相とを有している。特許文献５には、ＡｌＣｕ等の合金を酸化処理することによって第１および第２の非金属中間層を形成する方法が記載されている。また、特許文献５には、第２の界面金属層は、第２の非金属中間層を形成するため酸化処理の際に起こり得る固定層の酸化を防止する効果を有することが記載されている。
【００２１】
特許文献６には、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子における自由層の上面と下面の少なくとも一方に、直接または他層を介して電流制限層を設ける技術が記載されている。電流制限層は、絶縁部と導電部とが混在した層である。特許文献６には、更に、電流制限層の下面と上面の少なくとも一方に貴金属材料層を設ける技術が記載されている。特許文献６には、電流制限層における絶縁部の形成方法の一つとして、金属元素からなる膜を島状に形成した後、この膜を酸化させて、絶縁部となる絶縁材料膜とする方法が記載されている。また、特許文献６には、上述のように金属元素からなる膜を酸化させて絶縁材料膜とする場合に、電流制限層の下に貴金属の下地層（貴金属材料層）を設けることにより、下地層の下に配置された膜にまで酸化が及ぶことを回避できることが記載されている。
【００２２】
特許文献７には、スペーサ層が、絶縁層と、この絶縁層を貫通する電流パスとを含む構成の電流狭窄型のＣＰＰ−ＧＭＲ素子が記載されている。特許文献７には、第１の金属層の上に第２の金属層を成膜し、第２の金属層に希ガスのイオンビームまたはＲＦプラズマを照射する前処理を行った後、酸化ガスまたは窒化ガスを供給して第２の金属層を絶縁層に変換して、上記スペーサ層を形成する方法が記載されている。
【００２３】
特許文献８には、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子において、複数の導電性ブリッジが厚さ方向に貫通している誘電体層または半導体層を、固定層または自由層の中に、あるいは固定層と自由層との間に設ける技術が記載されている。特許文献８には、上記誘電体層または半導体層を形成する方法として、以下の４つの方法が記載されている。
【００２４】
第１の方法では、まず、下地の上に、下地に対して小さな濡れ性を有する第１の導電性材料を成膜することによって複数の小滴を形成する。次に、この小滴の上に、小滴に対して非混和性を有した第２の導電性材料を成膜することにより、この材料によって小滴どうしの間のスペースを充填する。次に、小滴どうしの間に配置された第２の導電性材料に対して酸化等の処理を施して誘電体層または半導体層を形成する。
【００２５】
第２の方法では、まず、下地の上に、第２の導電性材料よりなる１つの層を形成する。次に、この層の上に、この層に対して小さな濡れ性を有する第１の導電性材料を成膜することによって複数の小滴を形成する。次に、小滴どうしの間に位置した第２の導電性材料に対して酸化等の処理を施して誘電体層または半導体層を形成する。
【００２６】
第３の方法では、まず、下地の上に、下地に対して小さな濡れ性を有する第１の導電性材料と、この第１の導電性材料に対して非混和性を有した第２の導電性材料とを同時に成膜する。次に、第２の導電性材料に対して酸化等の処理を施して誘電体層または半導体層を形成する。
【００２７】
第４の方法では、まず、下地の上に、下地に対して小さな濡れ性を有する第１の導電性材料を成膜することによって複数の小滴を形成する。次に、下地の表面に酸化等の処理を施して誘電体層または半導体層を形成する。
【００２８】
【特許文献１】特開平９−２８８８０７号公報
【特許文献２】特開２００３−２０４０９４号公報
【特許文献３】特開２００３−２９８１４３号公報
【特許文献４】特開２００４−３２７８８０号公報
【特許文献５】特開２００４−２１４２３４号公報
【特許文献６】特開２００３−８１０８号公報
【特許文献７】特開２００６−５４２５７号公報
【特許文献８】特表２００５−５０５９３２号公報
【非特許文献１】長坂、外３名，「スピンバルブ膜を用いたＣＰＰ素子のＧＭＲ特性」，日本応用磁気学会誌，２００１年，第２５巻，第４−２号，ｐ．８０７−８１０
【非特許文献２】佐橋、外５名，「スピンバルブ型ＣＰＰ−ＧＭＲ薄膜の高性能化」，日本応用磁気学会誌，２００２年，第２６巻，第９号，ｐ．９７９−９８４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
特許文献２、３、５ないし８に記載されているように、従来の電流狭窄型のＣＰＰ−ＧＭＲ素子では、一般的に、スペーサ層における絶縁部は酸化処理を用いて形成される。この場合、酸化処理によって、スペーサ層の下に配置された磁性層まで酸化されてしまい、その結果、ＧＭＲ素子の巨大磁気抵抗効果（以下、ＧＭＲ効果と記す。）が劣化するおそれがある。
【００３０】
特許文献４に記載された技術では、柱状金属を埋設した絶縁層を形成する際に酸化処理は行われない。しかし、特許文献４に記載されたＧＭＲ素子では、柱状金属をエピタキシャル成長させるために設けられる下地層がＧＭＲ効果を劣化させる要因となり得る。
【００３１】
特許文献５に記載されたＧＭＲ素子では、固定層と第２の非金属中間層との間に配置された第２の界面金属層によって、第２の非金属中間層を形成するため酸化処理の際に起こり得る固定層の酸化を防止することができる。しかしながら、一般的に、磁性層の酸化を防止する機能を有する材料はＧＭＲ効果を阻害する機能を有する。そのため、特許文献５に記載されたＧＭＲ素子では、第２の界面金属層がＧＭＲ効果を劣化させる要因となり得る。
【００３２】
特許文献６に記載されたＧＭＲ素子では、電流制限層の下に貴金属の下地層を設けることにより、下地層の下に配置された膜にまで酸化が及ぶことを回避することができる。しかしながら、このＧＭＲ素子においても、特許文献５における第２の界面金属層と同様に、下地層がＧＭＲ効果を劣化させる要因となり得る。
【００３３】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、スペーサ層が、その面に平行な断面において混在するように絶縁部と導電部とを含み、磁気的信号検出用の電流が、磁気抵抗効果素子を構成する各層の面と交差する方向に流される磁気抵抗効果素子であって、絶縁部の形成に伴う磁気抵抗効果の劣化を抑制できるようにした磁気抵抗効果素子およびその製造方法、ならびに、磁気抵抗効果素子を有する薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３４】
本発明の磁気抵抗効果素子は、第１の磁性層と、第２の磁性層と、第１の磁性層と第２の磁性層との間に配置されたスペーサ層とを備えている。第１の磁性層と第２の磁性層の一方は、磁化の方向が固定された層であり、第１の磁性層と第２の磁性層の他方は、外部磁界に応じて磁化の方向が変化する層である。スペーサ層は、その面に平行な断面において混在するように絶縁部と導電部とを含んでいる。この磁気抵抗効果素子では、磁気的信号検出用の電流が、磁気抵抗効果素子を構成する各層の面と交差する方向に流される。
【００３５】
スペーサ層は、第１の磁性層の上に配置された非磁性金属材料よりなる非磁性金属層と、非磁性金属層の酸化または窒化を防止するために非磁性金属層の上に配置された保護層と、保護層の上に配置され、絶縁部を構成する絶縁層とを有している。第１の磁性層の上面に対して垂直な方向から見たときに、スペーサ層には、絶縁層が存在している領域と絶縁層が存在していない領域とが形成され、絶縁層が存在していない領域に導電部が配置されている。絶縁層が存在していない領域の少なくとも一部における保護層の厚みは、０であるか、絶縁層が存在している領域における保護層の厚みよりも小さい。
【００３６】
本発明の磁気抵抗効果素子では、保護層によって、絶縁層の形成に伴う非磁性金属層の酸化または窒化が防止され、その結果、絶縁層の形成に伴う磁気抵抗効果の劣化が抑制される。また、本発明の磁気抵抗効果素子では、絶縁層が存在していない領域の少なくとも一部における保護層の厚みが、０であるか、絶縁層が存在している領域における保護層の厚みよりも小さいことから、保護層に起因する磁気抵抗効果の劣化が抑制される。
【００３７】
本発明の磁気抵抗効果素子において、非磁性金属層を構成する非磁性金属材料はＣｕであってもよい。
【００３８】
また、本発明の磁気抵抗効果素子において、保護層は、非磁性金属層を構成する非磁性金属材料とは異なる非磁性金属材料よりなるものであってもよい。この場合、保護層を構成する非磁性金属材料はＡｕであってもよい。あるいは、保護層を構成する非磁性金属材料は、Ｃｕの割合が２０原子％以下のＡｕＣｕ合金であってもよい。
【００３９】
また、本発明の磁気抵抗効果素子において、絶縁層は、非磁性金属材料の酸化物または窒化物よりなるものであってもよい。この場合、絶縁層は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、ＮｂまたはＣｒの酸化物または窒化物よりなるものであってもよい。
【００４０】
また、本発明の磁気抵抗効果素子において、スペーサ層は、更に、非磁性金属材料よりなり、非磁性金属層、保護層および絶縁層を覆うように配置されて、導電部を構成する被覆層を有していてもよい。この場合、被覆層を構成する非磁性金属材料はＣｕであってもよい。
【００４１】
また、本発明の磁気抵抗効果素子において、絶縁層が存在している領域における保護層の上面と、絶縁層が存在していない領域における保護層の上面または非磁性金属層の上面との間の段差の最大値は、絶縁層が存在している領域における保護層の厚みの５０〜１２５％の範囲内であってもよい。
【００４２】
本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法は、第１の磁性層を形成する工程と、第１の磁性層の上にスペーサ層を形成する工程と、スペーサ層の上に第２の磁性層を形成する工程とを備えている。
【００４３】
スペーサ層を形成する工程は、
第１の磁性層の上に、非磁性金属材料よりなる非磁性金属層を形成する工程と、
非磁性金属層の上に、非磁性金属層の酸化または窒化を防止するための保護層を形成する工程と、
保護層の上に、絶縁部を構成する絶縁層を形成する工程と、
絶縁層をマスクとして、保護層を部分的にエッチングする工程とを含んでいる。
【００４４】
本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法では、第１の磁性層の上面に対して垂直な方向から見たときに、スペーサ層には、絶縁層が存在している領域と絶縁層が存在していない領域とが形成され、絶縁層が存在していない領域に導電部が配置される。また、絶縁層が存在していない領域の少なくとも一部における保護層の厚みは、０であるか、絶縁層が存在している領域における保護層の厚みよりも小さい。
【００４５】
本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法において、非磁性金属層を構成する非磁性金属材料はＣｕであってもよい。
【００４６】
また、本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法において、保護層は、非磁性金属層を構成する非磁性金属材料とは異なる非磁性金属材料よりなるものであってもよい。この場合、保護層を構成する非磁性金属材料はＡｕであってもよい。あるいは、保護層を構成する非磁性金属材料は、Ｃｕの割合が２０原子％以下のＡｕＣｕ合金であってもよい。
【００４７】
また、本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法において、絶縁層を形成する工程は、保護層の上に、酸化または窒化されることによって絶縁層となる非磁性金属材料よりなる島状構造の層を形成する工程と、この島状構造の層を酸化または窒化して絶縁層とする工程とを含んでいてもよい。この場合、島状構造の層を構成する非磁性金属材料は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、ＮｂまたはＣｒであってもよい。
【００４８】
また、本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法において、スペーサ層を形成する工程は、更に、非磁性金属材料よりなり、導電部を構成する被覆層を、非磁性金属層、保護層および絶縁層を覆うように形成する工程を含んでいてもよい。この場合、被覆層を構成する非磁性金属材料はＣｕであってもよい。
【００４９】
また、本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法において、保護層を部分的にエッチングする工程では、絶縁層が存在している領域における保護層の上面と、絶縁層が存在していない領域における保護層の上面または非磁性金属層の上面との間の段差の最大値が、絶縁層が存在している領域における保護層の厚みの５０〜１２５％の範囲内となるように、保護層の一部、または保護層の一部および非磁性金属層の一部をエッチングしてもよい。
【００５０】
また、本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法において、非磁性金属層を構成する非磁性金属材料がＣｕであり、保護層を構成する材料がＡｕである場合には、保護層を形成する工程は１５０℃以下の温度で行われることが好ましい。
【００５１】
本発明の薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面と、記録媒体からの信号磁界を検出するために媒体対向面の近傍に配置された本発明の磁気抵抗効果素子と、磁気的信号検出用の電流を磁気抵抗効果素子に流すための一対の電極とを備えたものである。
【００５２】
本発明のヘッドジンバルアセンブリは、本発明の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを弾性的に支持するサスペンションとを備えたものである。また、本発明のヘッドアームアセンブリは、本発明の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを弾性的に支持するサスペンションと、スライダを記録媒体のトラック横断方向に移動させるためのアームとを備え、サスペンションがアームに取り付けられているものである。
【００５３】
本発明の磁気ディスク装置は、本発明の薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを支持すると共に記録媒体に対して位置決めする位置決め装置とを備えたものである。
【発明の効果】
【００５４】
本発明の磁気抵抗効果素子では、保護層によって、絶縁層の形成に伴う非磁性金属層の酸化または窒化が防止され、その結果、絶縁層の形成に伴う磁気抵抗効果の劣化が抑制される。また、本発明の磁気抵抗効果素子では、絶縁層が存在していない領域の少なくとも一部における保護層の厚みが、０であるか、絶縁層が存在している領域における保護層の厚みよりも小さいことから、保護層に起因する磁気抵抗効果の劣化が抑制される。これらのことから、本発明の磁気抵抗効果素子またはその製造方法、あるいは、この磁気抵抗効果素子を有する薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリまたは磁気ディスク装置によれば、磁気抵抗効果素子のスペーサ層における絶縁部の形成に伴う磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果の劣化を抑制することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図３および図４を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成の概略について説明する。図３は薄膜磁気ヘッドの媒体対向面および基板に垂直な断面を示す断面図、図４は薄膜磁気ヘッドの磁極部分の媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。
【００５６】
本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面２０を備えている。また、薄膜磁気ヘッドは、アルティック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）等のセラミック材料よりなる基板１と、この基板１の上に配置されたアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の絶縁材料よりなる絶縁層２と、この絶縁層２の上に配置された磁性材料よりなる第１のシールド層３と、この第１のシールド層３の上に配置されたＭＲ素子５と、このＭＲ素子５の２つの側部に隣接するように配置された２つのバイアス磁界印加層６と、ＭＲ素子５およびバイアス磁界印加層６の周囲に配置された絶縁層７とを備えている。ＭＲ素子５は、媒体対向面２０の近傍に配置されている。絶縁層７は、アルミナ等の絶縁材料によって形成されている。
【００５７】
薄膜磁気ヘッドは、更に、ＭＲ素子５、バイアス磁界印加層６および絶縁層７の上に配置された磁性材料よりなる第２のシールド層８と、この第２のシールド層８の上に配置されたアルミナ等の非磁性材料よりなる分離層１８と、この分離層１８の上に配置された磁性材料よりなる下部磁極層１９とを備えている。第２のシールド層８および下部磁極層１９に用いる磁性材料は、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＦｅＮ等の軟磁性材料である。なお、第２のシールド層８、分離層１８および下部磁極層１９の代わりに、下部磁極層を兼ねた第２のシールド層を設けてもよい。
【００５８】
薄膜磁気ヘッドは、更に、下部磁極層１９の上に配置されたアルミナ等の非磁性材料よりなる記録ギャップ層９を備えている。記録ギャップ層９には、媒体対向面２０から離れた位置においてコンタクトホール９ａが形成されている。
【００５９】
薄膜磁気ヘッドは、更に、記録ギャップ層９の上に配置された薄膜コイルの第１層部分１０を備えている。第１層部分１０は、銅（Ｃｕ）等の導電材料によって形成されている。なお、図３において、符号１０ａは、第１層部分１０のうち、後述する薄膜コイルの第２層部分１５に接続される接続部を表している。第１層部分１０は、コンタクトホール９ａの周囲に巻回されている。
【００６０】
薄膜磁気ヘッドは、更に、薄膜コイルの第１層部分１０およびその周辺の記録ギャップ層９を覆うように配置された絶縁材料よりなる絶縁層１１と、磁性材料よりなる上部磁極層１２と、接続部１０ａの上に配置された導電材料よりなる接続層１３とを備えている。接続層１３は、磁性材料によって形成されていてもよい。絶縁層１１の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となっている。
【００６１】
上部磁極層１２は、トラック幅規定層１２ａと連結部分層１２ｂとヨーク部分層１２ｃとを有している。トラック幅規定層１２ａは、絶縁層１１のうちの媒体対向面２０側の斜面部分から媒体対向面２０側にかけての領域において、記録ギャップ層９および絶縁層１１の上に配置されている。トラック幅規定層１２ａは、記録ギャップ層９の上に形成され、上部磁極層１２の磁極部分となる先端部と、絶縁層１１の媒体対向面２０側の斜面部分の上に形成され、ヨーク部分層１２ｃに接続される接続部とを有している。先端部の幅は記録トラック幅と等しくなっている。接続部の幅は、先端部の幅よりも大きくなっている。
【００６２】
連結部分層１２ｂは、コンタクトホール９ａが形成された位置において、下部磁極層１９の上に配置されている。ヨーク部分層１２ｃは、トラック幅規定層１２ａと連結部分層１２ｂとを連結している。ヨーク部分層１２ｃの媒体対向面２０側の端部は、媒体対向面２０から離れた位置に配置されている。また、ヨーク部分層１２ｃは、連結部分層１２ｂを介して下部磁極層１９に接続されている。
【００６３】
薄膜磁気ヘッドは、更に、連結部分層１２ｂおよび連結部分層１２ｂの周囲に配置されたアルミナ等の無機絶縁材料よりなる絶縁層１４を備えている。トラック幅規定層１２ａ、連結部分層１２ｂ、接続層１３および絶縁層１４の上面は平坦化されている。
【００６４】
薄膜磁気ヘッドは、更に、絶縁層１４の上に配置された薄膜コイルの第２層部分１５を備えている。第２層部分１５は、銅（Ｃｕ）等の導電材料によって形成されている。なお、図３において、符号１５ａは、第２層部分１５のうち、接続層１３を介して薄膜コイルの第１層部分１０の接続部１０ａに接続される接続部を表している。第２層部分１５は、連結部分層１２ｂの周囲に巻回されている。
【００６５】
薄膜磁気ヘッドは、更に、薄膜コイルの第２層部分１５およびその周辺の絶縁層１４を覆うように配置された絶縁層１６を備えている。絶縁層１６の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となっている。ヨーク部分層１２ｃの一部は、絶縁層１６の上に配置されている。
【００６６】
薄膜磁気ヘッドは、更に、上部磁極層１２を覆うように配置されたオーバーコート層１７を備えている。オーバーコート層１７は、例えばアルミナによって構成されている。
【００６７】
次に、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法の概略について説明する。本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法では、まず、基板１の上に、スパッタ法等によって絶縁層２を、例えば０．２〜５μｍの厚みに形成する。次に、絶縁層２の上に、めっき法等によって第１のシールド層３を、所定のパターンに形成する。次に、図示しないが、全体に、例えばアルミナよりなる絶縁層を形成する。次に、例えば化学機械研磨（以下、ＣＭＰという。）によって、第１のシールド層３が露出するまで絶縁層を研磨して、第１のシールド層３および絶縁層の上面を平坦化する。
【００６８】
次に、第１のシールド層３の上に、ＭＲ素子５と、２つのバイアス磁界印加層６と、絶縁層７とを形成する。次に、ＭＲ素子５、バイアス磁界印加層６および絶縁層７の上に、第２のシールド層８を形成する。第２のシールド層８は、例えばめっき法またはスパッタ法によって形成される。次に、第２のシールド層８の上に、スパッタ法等によって、分離層１８を形成する。次に、この分離層１８の上に、例えばめっき法またはスパッタ法によって、下部磁極層１９を形成する。
【００６９】
次に、下部磁極層１９の上に、スパッタ法等によって、記録ギャップ層９を、例えば５０〜３００ｎｍの厚みに形成する。次に、磁路形成のために、後に形成される薄膜コイルの中心部分において、記録ギャップ層９を部分的にエッチングしてコンタクトホール９ａを形成する。
【００７０】
次に、記録ギャップ層９の上に、薄膜コイルの第１層部分１０を、例えば２〜３μｍの厚みに形成する。第１層部分１０は、コンタクトホール９ａの周囲に巻回される。
【００７１】
次に、薄膜コイルの第１層部分１０およびその周辺の記録ギャップ層９を覆うように、フォトレジスト等の、加熱時に流動性を有する有機絶縁材料よりなる絶縁層１１を所定のパターンに形成する。次に、絶縁層１１の表面を平坦にするために所定の温度で熱処理する。この熱処理により、絶縁層１１の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となる。
【００７２】
次に、絶縁層１１のうちの後述する媒体対向面２０側の斜面部分から媒体対向面２０側にかけての領域において、記録ギャップ層９および絶縁層１１の上に、上部磁極層１２のトラック幅規定層１２ａを形成する。
【００７３】
トラック幅規定層１２ａを形成する際には、同時に、コンタクトホール９ａが形成された位置において下部磁極層１９の上に連結部分層１２ｂを形成すると共に、接続部１０ａの上に接続層１３を形成する。
【００７４】
次に、磁極トリミングを行う。すなわち、トラック幅規定層１２ａの周辺領域において、トラック幅規定層１２ａをマスクとして、記録ギャップ層９および下部磁極層１９の磁極部分における記録ギャップ層９側の少なくとも一部をエッチングする。これにより、図３に示したように、上部磁極層１２の磁極部分、記録ギャップ層９および下部磁極層１９の磁極部分の少なくとも一部の各幅が揃えられたトリム（Trim）構造が形成される。このトリム構造によれば、記録ギャップ層９の近傍における磁束の広がりによる実効的なトラック幅の増加を防止することができる。
【００７５】
次に、ここまでの工程によって形成された積層体の上面全体の上に絶縁層１４を、例えば３〜４μｍの厚みに形成する。次に、この絶縁層１４を、例えばＣＭＰによって、トラック幅規定層１２ａ、連結部分層１２ｂおよび接続層１３の表面に至るまで研磨して平坦化する。
【００７６】
次に、平坦化された絶縁層１４の上に、薄膜コイルの第２層部分１５を、例えば２〜３μｍの厚みに形成する。第２層部分１５は、連結部分層１２ｂの周囲に巻回される。
【００７７】
次に、薄膜コイルの第２層部分１５およびその周辺の絶縁層１４を覆うように、フォトレジスト等の、加熱時に流動性を有する有機絶縁材料よりなる絶縁層１６を所定のパターンに形成する。次に、絶縁層１６の表面を平坦にするために所定の温度で熱処理する。この熱処理により、絶縁層１６の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となる。次に、トラック幅規定層１２ａ、絶縁層１４，１６および連結部分層１２ｂの上に、ヨーク部分層１２ｃを形成する。
【００７８】
次に、ここまでの工程によって形成された積層体の上面全体を覆うように、オーバーコート層１７を形成する。次に、オーバーコート層１７の上に配線や端子等を形成する。最後に、上記各層を含むスライダの機械加工を行って媒体対向面２０を形成して、記録ヘッドおよび再生ヘッドを含む薄膜磁気ヘッドが完成する。
【００７９】
このようにして製造される薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面２０と再生ヘッドと記録ヘッドとを備えている。再生ヘッドは、記録媒体からの信号磁界を検出するために媒体対向面２０の近傍に配置されている。再生ヘッドの構成については、後で詳しく説明する。
【００８０】
記録ヘッドは、媒体対向面２０側において互いに対向する磁極部分を含むと共に、互いに磁気的に連結された下部磁極層１９および上部磁極層１２と、この下部磁極層１９の磁極部分と上部磁極層１２の磁極部分との間に設けられた記録ギャップ層９と、少なくとも一部が下部磁極層１９および上部磁極層１２の間に、これらに対して絶縁された状態で配設された薄膜コイル１０，１５とを有している。この薄膜磁気ヘッドでは、図２に示したように、媒体対向面２０から、絶縁層１１の媒体対向面２０側の端部までの長さが、スロートハイトＴＨとなる。なお、スロートハイトとは、媒体対向面２０から、２つの磁極層の間隔が大きくなり始める位置までの長さ（高さ）をいう。なお、図３および図４には、長手磁気記録方式用の記録ヘッドを示したが、本実施の形態における記録ヘッドは、垂直磁気記録方式用の記録ヘッドであってもよい。
【００８１】
次に、図１および図２を参照して、再生ヘッドの構成について詳しく説明する。図１は再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図、図２は再生ヘッドの媒体対向面および基板に垂直な断面を示す断面図である。図１および図２に示したように、再生ヘッドは、所定の間隔を開けて配置された第１のシールド層３および第２のシールド層８と、第１のシールド層３と第２のシールド層８との間に配置されたＭＲ素子５とを備えている。ＭＲ素子５および第２のシールド層８は第１のシールド層３に積層されている。
【００８２】
再生ヘッドは、更に、ＭＲ素子５の２つの側部に隣接するように配置され、ＭＲ素子５に対してバイアス磁界を印加する２つのバイアス磁界印加層６と、第１のシールド層３およびＭＲ素子５とバイアス磁界印加層６との間に配置された絶縁層４とを備えている。
【００８３】
バイアス磁界印加層６は、硬磁性層（ハードマグネット）や、強磁性層と反強磁性層との積層体等を用いて構成される。具体的には、バイアス磁界印加層６は、例えばＣｏＰｔやＣｏＣｒＰｔによって形成される。絶縁層４は、例えばアルミナによって形成される。
【００８４】
本実施の形態に係るＭＲ素子５は、電流狭窄型のＣＰＰ−ＧＭＲ素子になっている。このＭＲ素子５には、磁気的信号検出用の電流であるセンス電流が、ＭＲ素子５を構成する各層の面と交差する方向、例えばＭＲ素子５を構成する各層の面に対して垂直な方向に流される。第１のシールド層３と第２のシールド層８は、センス電流を、ＭＲ素子５に対して、ＭＲ素子５を構成する各層の面と交差する方向、例えばＭＲ素子５を構成する各層の面に対して垂直な方向に流すための一対の電極を兼ねている。なお、第１のシールド層３および第２のシールド層８とは別に、ＭＲ素子５の上下に一対の電極を設けてもよい。ＭＲ素子５は、外部磁界、すなわち記録媒体からの信号磁界に応じて抵抗値が変化する。ＭＲ素子５の抵抗値はセンス電流より求めることができる。このようにして、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生することができる。
【００８５】
図１および図２には、ＭＲ素子５の構成の一例を示している。このＭＲ素子５は、信号磁界に応じて磁化の方向が変化する強磁性層である自由層２５と、磁化の方向が固定された強磁性層である固定層２３と、自由層２５と固定層２３との間に配置されたスペーサ層２４とを備えている。本実施の形態では、固定層２３と自由層２５のうち、固定層２３の方が第１のシールド層３に近い位置に配置されている。ＭＲ素子５は、更に、固定層２３におけるスペーサ層２４とは反対側に配置された反強磁性層２２と、第１のシールド層３と反強磁性層２２との間に配置された下地層２１と、自由層２５と第２のシールド層８との間に配置された保護層２６とを備えている。図１および図２に示したＭＲ素子５では、第１のシールド層３の上に、下地層２１、反強磁性層２２、固定層２３、スペーサ層２４、自由層２５および保護層２６が順に積層されている。本実施の形態において、固定層２３は本発明における第１の磁性層に対応し、自由層２５は本発明における第２の磁性層に対応する。
【００８６】
反強磁性層２２は、固定層２３との交換結合により、固定層２３における磁化の方向を固定する層である。下地層２１は、その上に形成される各層の結晶性や配向性を向上させ、特に、反強磁性層２２と固定層２３との交換結合を良好にするために設けられる。保護層２６は、その下の各層を保護するための層である。
【００８７】
下地層２１の厚みは、例えば２〜８ｎｍである。下地層２１としては、例えばＴａ層とＲｕ層との積層体が用いられる。
【００８８】
反強磁性層２２の厚みは、例えば５〜３０ｎｍである。反強磁性層２２は、例えば、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｉｒ、ＣｒおよびＦｅからなる群のうちの少なくとも１種ＭIIと、Ｍｎとを含む反強磁性材料により構成されている。このうちＭｎの含有量は３５原子％以上９５原子％以下、その他の元素ＭIIの含有量は５原子％以上６５原子％以下であることが好ましい。この反強磁性材料には、熱処理しなくても反強磁性を示し、強磁性材料との間に交換結合磁界を誘起する非熱処理系反強磁性材料と、熱処理により反強磁性を示すようになる熱処理系反強磁性材料とがある。この反強磁性層２２は、そのどちらにより構成されていてもよい。非熱処理系反強磁性材料にはγ相を有するＭｎ合金等があり、具体的には、ＲｕＲｈＭｎ、ＦｅＭｎあるいはＩｒＭｎ等がある。熱処理系反強磁性材料には規則結晶構造を有するＭｎ合金等があり、具体的には、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎおよびＰｔＲｈＭｎ等がある。
【００８９】
なお、固定層２３における磁化の方向を固定する層として、上記のような反強磁性層２２の代わりに、ＣｏＰｔ等の硬磁性材料よりなる硬磁性層を設けてもよい。この場合には、下地層２１の材料としては、Ｃｒ、ＣｒＴｉ、ＴｉＷ等が用いられる。
【００９０】
固定層２３では、反強磁性層２２との界面における交換結合により、磁化の向きが固定されている。本実施の形態における固定層２３は、反強磁性層２２の上に順に積層されたアウター層３１、非磁性中間層３２およびインナー層３３を有し、いわゆるシンセティック固定層になっている。アウター層３１およびインナー層３３は、例えば、ＣｏおよびＦｅからなる群のうちの少なくともＣｏを含む強磁性材料により構成された強磁性層を含んでいる。アウター層３１とインナー層３３は、反強磁性的に結合し、磁化の方向が互いに逆方向に固定されている。アウター層３１の厚みは、例えば３〜７ｎｍである。インナー層３３の厚みは、例えば３〜１０ｎｍである。
【００９１】
非磁性中間層３２の厚みは、例えば０．３５〜１．０ｎｍである。非磁性中間層３２は、例えば、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｃｒ、ＺｒおよびＣｕからなる群のうち少なくとも１種を含む非磁性材料により構成されている。この非磁性中間層３２は、インナー層３３とアウター層３１の間に反強磁性交換結合を生じさせ、インナー層３３の磁化とアウター層３１の磁化とを互いに逆方向に固定するためのものである。なお、インナー層３３の磁化とアウター層３１の磁化が互いに逆方向というのは、これら２つの磁化の方向が互いに１８０°異なる場合のみならず、２つの磁化の方向が１８０°±２０°異なる場合を含む。
【００９２】
後で詳しく説明するが、本実施の形態におけるスペーサ層２４は、その面に平行な断面において混在するように絶縁部と導電部とを含んでいる。
【００９３】
自由層２５の厚みは、例えば２〜１０ｎｍである。自由層２５は、保磁力が小さい強磁性層によって構成されている。自由層２５は、積層された複数の強磁性層を含んでいてもよい。
【００９４】
保護層２６の厚みは、例えば０．５〜２０ｎｍである。保護層２６としては、例えばＲｕ層が用いられる。
【００９５】
なお、インナー層３３と自由層２５の少なくとも一方は、ホイスラー合金層を含んでいてもよい。
【００９６】
次に、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの作用について説明する。薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって記録媒体に情報を記録し、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生する。
【００９７】
再生ヘッドにおいて、バイアス磁界印加層６によるバイアス磁界の方向は、媒体対向面２０に垂直な方向と直交している。ＭＲ素子５において、信号磁界がない状態では、自由層２５の磁化の方向は、バイアス磁界の方向に揃えられている。一方、固定層２３の磁化の方向は、媒体対向面２０に垂直な方向に固定されている。
【００９８】
ＭＲ素子５では、記録媒体からの信号磁界に応じて自由層２５の磁化の方向が変化し、これにより、自由層２５の磁化の方向と固定層２３の磁化の方向との間の相対角度が変化し、その結果、ＭＲ素子５の抵抗値が変化する。ＭＲ素子５の抵抗値は、第１および第２のシールド層３，８によってＭＲ素子５にセンス電流を流したときのシールド層３，８間の電位差より求めることができる。このようにして、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生することができる。
【００９９】
本実施の形態に係るＭＲ素子５において、スペーサ層２４は、その面に平行な断面において混在するように絶縁部と導電部とを含んでいる。そのため、本実施の形態に係るＭＲ素子５では、スペーサ層２４においてセンス電流は導電部を局所的に流れる。これにより、本実施の形態に係るＭＲ素子５では、スペーサ層が非磁性導電層のみによって構成された一般的なＣＰＰ−ＧＭＲ素子に比べて、ＭＲ素子５の面積抵抗、抵抗値および抵抗変化量を大きくすることができると共に、スピントルクの影響を抑制することができる。
【０１００】
次に、本実施の形態に係るＭＲ素子５の製造方法について説明する。本実施の形態に係るＭＲ素子５の製造方法は、第１のシールド層３の上に順に下地層２１、反強磁性層２２、固定層２３、スペーサ層２４、自由層２５および保護層２６を形成する各工程を備えている。スペーサ層２４以外の各層は、例えばスパッタ法によって形成される。ここで、固定層２３を形成する工程は本発明における第１の磁性層を形成する工程に対応し、自由層２５を形成する工程は本発明における第２の磁性層を形成する工程に対応する。
【０１０１】
以下、図９ないし図１２を参照して、本実施の形態におけるスペーサ層２４の形成方法について詳しく説明する。図９ないし図１２は、それぞれ、スペーサ層２４の形成過程における積層体の断面図である。
【０１０２】
本実施の形態におけるスペーサ層２４の形成方法では、まず、図９に示したように、固定層２３の上に、非磁性金属材料よりなる非磁性金属層４１を形成する。非磁性金属層４１を構成する非磁性金属材料としては、例えばＣｕまたはＡｇが用いられるが、特にＣｕが好ましい。非磁性金属層４１は、例えばスパッタ法によって形成される。また、非磁性金属層４１の厚みは、例えば０．７〜３．０ｎｍの範囲内とする。
【０１０３】
次に、非磁性金属層４１の上に、非磁性金属層４１の酸化または窒化を防止するための保護層４２を形成する。保護層４２の材料としては、非磁性金属層４１を構成する非磁性金属材料とは異なる非磁性金属材料であって、酸化および窒化しにくい金属材料が好ましい。保護層４２を構成する非磁性金属材料としては、例えばＡｕまたはＲｕが用いられるが、特にＡｕが好ましい。また、保護層４２を構成する非磁性金属材料は、Ｃｕの割合が２０原子％以下のＡｕＣｕ合金であってもよい。保護層４２は、例えばスパッタ法によって形成される。また、保護層４２の厚みは、例えば０．５〜１ｎｍの範囲内とする。
【０１０４】
次に、保護層４２の上に、後に酸化または窒化されることによって絶縁層となる非磁性金属材料よりなる島状構造の層（以下、島状構造層という。）４３を形成する。島状構造層４３の材料としては、例えばＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、ＮｂまたはＣｒが用いられる。島状構造層４３は、例えばスパッタ法または真空蒸着法によって形成される。また、島状構造層４３の厚みは、例えば０．３〜０．５ｎｍの範囲内とする。
【０１０５】
次に、図１０に示したように、島状構造層４３を酸化または窒化して、島状構造の絶縁層４４とする。従って、絶縁層４４は、非磁性金属材料の酸化物または窒化物よりなる。この工程は、例えば、積層体を、酸素と窒素の少なくとも一方を含む雰囲気中に放置することによって行われる。この工程では、非磁性金属層４１と島状構造層４３との間に保護層４２が存在していることから、島状構造層４３の酸化または窒化に伴って非磁性金属層４１が酸化または窒化されることが防止される。
【０１０６】
次に、図１１に示したように、絶縁層４４をマスクとして、保護層４２を部分的にエッチングする。この工程におけるエッチングは、例えばプラズマを利用したドライエッチングを用いて行われる。この工程では、エッチングによって保護層４２に形成される溝部４５が保護層４２を貫通しないようにエッチングを行ってもよいし、溝部４５が保護層４２を貫通するようにエッチングを行ってもよい。溝部４５が保護層４２を貫通するようにエッチングを行う場合、溝部４５の底部が非磁性金属層４１内に形成されるように、非磁性金属層４１の一部もエッチングしてもよい。ただし、この場合には、溝部４５が非磁性金属層４１を貫通しないようにする。また、この工程では、保護層４２の上に絶縁層４４が残るようにする。エッチングによって保護層４２、または保護層４２および非磁性金属層４１に形成される溝部の深さ（以下、エッチング深さという。）は、後で示す実験の結果から、エッチング前の保護層４２の厚みの５０〜１２５％の範囲内であることが好ましい。
【０１０７】
次に、図１２に示したように、非磁性金属層４１、保護層４２および絶縁層４４を覆うように、非磁性金属材料よりなる被覆層４６を形成する。被覆層４６を構成する非磁性金属材料としては、例えばＣｕまたはＡｇが用いられるが、特にＣｕが好ましい。被覆層４６は、例えばスパッタ法によって形成される。また、被覆層４６の最大の厚みは、例えば０．７〜３．０ｎｍの範囲内とする。
【０１０８】
以上の工程によりスペーサ層２４が形成される。その後、このスペーサ層２４の上に自由層２５が形成される。なお、図１２に示した工程を省略して、図１１に示した工程の後、被覆層４６を形成せずに、非磁性金属層４１、保護層４２および絶縁層４４を覆うように自由層２５を形成してもよい。
【０１０９】
本実施の形態におけるスペーサ層２４は、固定層２３の上に配置された非磁性金属層４１と、非磁性金属層４１の酸化または窒化を防止するために非磁性金属層４１の上に配置された保護層４２と、保護層４２の上に配置された絶縁層４４と、非磁性金属層４１、保護層４２および絶縁層４４を覆うように配置された被覆層４６とを有している。
【０１１０】
図１３は、絶縁層４４を通り、スペーサ層２４の下面に平行なスペーサ層２４の断面を示している。スペーサ層２４は、この断面において混在するように絶縁部５４と導電部５６とを含んでいる。絶縁部５４は絶縁層４４によって構成され、導電部５６は被覆層４６によって構成されている。なお、被覆層４６を形成せずに、非磁性金属層４１、保護層４２および絶縁層４４を覆うように自由層２５を形成した場合には、導電部５６は自由層２５によって構成される。
【０１１１】
図１４は、固定層２３の上面に対して垂直な方向から見たときのスペーサ層２４内の２つの領域を模式的に表している。図１４に示したように、固定層２３の上面に対して垂直な方向から見たときに、スペーサ層２４には、絶縁層４４が存在している領域６４と絶縁層４４が存在していない領域６６とが形成されている。絶縁層４４が存在していない領域６６には、被覆層４６によって構成された導電部５６が配置されている。絶縁層４４が存在していない領域６６の少なくとも一部における保護層４２の厚みは、０であるか、絶縁層４４が存在している領域６４における保護層４２の厚みよりも小さい。
【０１１２】
ここで、図１２に示したように、絶縁層４４が存在している領域６４における保護層４２の上面と、絶縁層４４が存在していない領域６６における保護層４２の上面または非磁性金属層４１の上面との間の段差の最大値を記号ｄで表す。この段差ｄは、前述のエッチング深さと等しい。この段差ｄは、後で示す実験の結果から、絶縁層４４が存在している領域６４における保護層４２の厚みの５０〜１２５％の範囲内であることが好ましい。
【０１１３】
図１２には、段差ｄが、絶縁層４４が存在している領域６４における保護層４２の厚みの１００％である場合の例を示している。この場合、絶縁層４４が存在していない領域６６の少なくとも一部における保護層４２の厚みは０である。
【０１１４】
図１５には、段差ｄが、絶縁層４４が存在している領域６４における保護層４２の厚みの１００％未満である場合の例を示している。この場合、絶縁層４４が存在していない領域６６の少なくとも一部における保護層４２の厚みは、０ではなく、絶縁層４４が存在している領域６４における保護層４２の厚みよりも小さい。
【０１１５】
図１６には、段差ｄが、絶縁層４４が存在している領域６４における保護層４２の厚みの１００％を超えている場合の例を示している。この場合、絶縁層４４が存在していない領域６６の少なくとも一部における保護層４２の厚みは０である。
【０１１６】
本実施の形態におけるスペーサ層２４では、保護層４２によって、絶縁層４４の形成に伴う非磁性金属層４１の酸化または窒化が防止される。そのため、本実施の形態によれば、絶縁層４４の形成に伴うＭＲ素子５の磁気抵抗効果の劣化、例えばＭＲ比の低下を抑制することができる。
【０１１７】
また、本実施の形態におけるスペーサ層２４では、絶縁層４４が存在していない領域６６の少なくとも一部における保護層４２の厚みが、０であるか、絶縁層４４が存在している領域６４における保護層の厚みよりも小さい。そのため、本実施の形態におけるスペーサ層２４では、絶縁層４４が存在していない領域６６における保護層４２の厚みが、絶縁層４４が存在している領域６４における保護層４２の厚みと等しい場合に比べて、センス電流が保護層４２を通過する距離が短くなる。これにより、本実施の形態によれば、保護層４２に起因するＭＲ素子５の磁気抵抗効果の劣化、例えばＭＲ比の低下を抑制することができる。
【０１１８】
これらのことから、本実施の形態によれば、スペーサ層２４における絶縁部５４（絶縁層４４）の形成に伴うＭＲ素子５の磁気抵抗効果の劣化、例えばＭＲ比の低下を抑制することができる。
【０１１９】
［第１の実験］
次に、前述の段差ｄ、すなわちエッチング深さの好ましい範囲を求めるために行った第１の実験について説明する。この実験では、図１１に示した工程におけるエッチング時間を変えることによってエッチング深さを変えた複数のＭＲ素子５の試料を作製した。この試料の具体的な膜構成を、以下の表１に示す。なお、以下、Ｃｏを７０原子％、Ｆｅを３０原子％含むＣｏＦｅ合金をＣｏ70Ｆｅ30と表す。また、Ｔｉの酸化物をＴｉＯｘと表す。
【０１２０】
【表１】
2008124288.tif 000003
【０１２１】
なお、表１に示したスペーサ層において、最下層のＣｕ層は非磁性金属層４１に対応し、その上のＡｕ層は保護層４２に対応し、その上のＴｉＯｘ層は絶縁層４４に対応し、その上のＣｕ層は被覆層４６に対応する。Ａｕ層を形成する際の基板１の温度は２０℃とした。ＴｉＯｘ層は、非磁性材料よりなる島状構造の層として、０．４ｎｍの厚みの島状構造のＴｉ層を形成した後、このＴｉ層を酸素雰囲気中で自然酸化させることによって形成した。また、ＴｉＯｘ層（絶縁層４４）をマスクとしたＡｕ層（保護層４２）のエッチングは、プラズマを利用したドライエッチングによって行った。
【０１２２】
また、第１の実験では、上記の試料に対する比較例も作製した。この比較例の構成は、保護層４２（Ａｕ層）を有しない点を除いて、上記の試料と同様である。この比較例の具体的な膜構成を、以下の表２に示す。
【０１２３】
【表２】
2008124288.tif 000004
【０１２４】
第１の実験では、作製した複数の試料と比較例についてＭＲ比を測定した。比較例のＭＲ比は約４．０％であった。下記の表３に、複数の試料におけるエッチング時間とエッチング深さとＭＲ比との関係を示す。また、図１７に、複数の試料におけるエッチング深さとＭＲ比との関係を示す。なお、エッチング深さは、エッチング前の保護層４２の厚みに対する百分率で表している。
【０１２５】
【表３】
2008124288.tif 000005
【０１２６】
表３と図１７から分かるように、第１の実験の結果では、エッチング深さが１００％のときにＭＲ比が最大になり、エッチング深さが１００％から離れるに従ってＭＲ比が低下している。エッチング深さが５０〜１２５％の範囲内では、エッチング深さが０％の場合に比べてＭＲ比が大きくなっており、少なくともこの範囲内ではエッチングによる効果が現れることが分かる。このことから、本実施の形態では、エッチング深さは５０〜１２５％の範囲内であることが好ましく、すなわち段差ｄは、絶縁層４４が存在している領域６４における保護層４２の厚みの５０〜１２５％の範囲内であることが好ましいと言える。
【０１２７】
また、エッチング深さが７５〜１２５％の範囲内では、比較例のＭＲ比よりも大きなＭＲ比が得られている。このことから、エッチング深さは７５〜１２５％の範囲内であることがより好ましく、すなわち段差ｄは、絶縁層４４が存在している領域６４における保護層４２の厚みの７５〜１２５％の範囲内であることがより好ましい。
【０１２８】
［第２の実験］
次に、非磁性金属層４１を構成する非磁性金属材料がＣｕであり、保護層４２を構成する材料がＡｕである場合について、保護層４２を形成する工程における温度の好ましい範囲を調べた第２の実験について説明する。第２の実験では、保護層４２としてのＡｕ層を形成する際の基板１の温度（以下、基板温度と記す。）を変えて、複数のＭＲ素子５の試料を作製した。第２の実験で作製した試料における具体的な膜構成は、第１の実験と同様に表１に示した通りである。第２の実験で作製した試料におけるエッチング深さは全て１００％である。第２の実験においても、作製した複数の試料についてＭＲ比を測定した。下記の表４と図１８に、第２の実験で作製した複数の試料における基板温度とＭＲ比との関係を示す。
【０１２９】
【表４】
2008124288.tif 000006
【０１３０】
表４と図１８から分かるように、基板温度が１００℃以下の範囲では大きなＭＲ比が得られている。基板温度が１５０℃のときには、基板温度が１００℃以下の場合に比べて若干低下しているものの、第１の実験で作製した比較例に比べると十分に大きなＭＲ比が得られている。しかし、基板温度が１５０℃を超えるとＭＲ比の低下が顕著になっている。基板温度が高くなるとＭＲ比が低下するのは、基板温度が高くなると非磁性金属層４１を構成するＣｕと保護層４２を構成するＡｕとの相互拡散が顕著になり、非磁性金属層４１の酸化を防止する保護層４２の機能が低下するためと考えられる。第２の実験の結果から、非磁性金属層４１を構成する非磁性金属材料がＣｕであり、保護層４２を構成する材料がＡｕである場合には、保護層４２を形成する工程は、１５０℃以下の温度で行われることが好ましく、１００℃以下の温度で行われることがより好ましいと言える。
【０１３１】
［第３の実験］
次に、保護層４２を構成する材料をＡｕＣｕ合金とする場合におけるＣｕの割合の好ましい範囲を調べた第３の実験について説明する。第３の実験では、保護層４２を構成する材料をＡｕとしたＭＲ素子５の試料と、保護層４２を構成する材料をＡｕＣｕ合金とすると共にＣｕの割合を変えた複数のＭＲ素子５の試料とを作製した。保護層４２を構成する材料をＡｕＣｕ合金とした試料における具体的な膜構成を、以下の表５に示す。
【０１３２】
【表５】
2008124288.tif 000007
【０１３３】
表５に示したスペーサ層において、ＡｕＣｕ層は保護層４２に対応する。ＡｕＣｕ層を形成する際の基板１の温度は２０℃とした。第３の実験で作製した試料における保護層４２以外の層の構成は、第１の実験で作製した試料と同じである。また、第３の実験で作製した試料におけるエッチング深さは全て１００％である。
【０１３４】
第３の実験においても、作製した複数の試料についてＭＲ比を測定した。下記の表７と図１９に、第３の実験で作製した複数の試料におけるＡｕＣｕ中のＣｕの割合とＭＲ比との関係を示す。なお、表６と図１９には、便宜上、Ｃｕの割合が０原子％の場合も含めているが、これは、保護層４２を構成する材料がＡｕＣｕではなくＡｕの場合である。
【０１３５】
【表６】
2008124288.tif 000008
【０１３６】
表６と図１９から分かるように、Ｃｕの割合が１５％以下の範囲では大きなＭＲ比が得られている。Ｃｕの割合が２０％のときには、Ｃｕの割合が１５％以下の場合に比べて若干低下しているものの、第１の実験で作製した比較例に比べると十分に大きなＭＲ比が得られている。しかし、Ｃｕの割合が２０％を超えるとＭＲ比の低下が顕著になっている。Ｃｕの割合が大きくなるとＭＲ比が低下するのは、ＡｕＣｕにおけるＡｕの割合が小さくなることによって、非磁性金属層４１の酸化を防止する保護層４２の機能が低下するためと考えられる。第３の実験の結果から、保護層４２を構成する非磁性金属材料がＡｕＣｕ合金の場合には、Ｃｕの割合は、２０原子％以下であることが好ましく、１５原子％以下であることがより好ましいと言える。
【０１３７】
なお、第１ないし第３の実験では、非磁性材料よりなる島状構造の層を酸化させて絶縁層４４を形成したが、非磁性材料よりなる島状構造の層を窒化させて絶縁層４４を形成した場合にも、第１ないし第３の実験と同様の結果が得られることは言うまでもない。
【０１３８】
以下、本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置について説明する。まず、図５を参照して、ヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダ２１０について説明する。磁気ディスク装置において、スライダ２１０は、回転駆動される円盤状の記録媒体である磁気ディスクに対向するように配置される。このスライダ２１０は、主に図３における基板１およびオーバーコート層１７からなる基体２１１を備えている。基体２１１は、ほぼ六面体形状をなしている。基体２１１の六面のうちの一面は、磁気ディスクに対向するようになっている。この一面には、媒体対向面２０が形成されている。磁気ディスクが図５におけるｚ方向に回転すると、磁気ディスクとスライダ２１０との間を通過する空気流によって、スライダ２１０に、図５におけるｙ方向の下方に揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によって磁気ディスクの表面から浮上するようになっている。なお、図５におけるｘ方向は、磁気ディスクのトラック横断方向である。スライダ２１０の空気流出側の端部（図５における左下の端部）の近傍には、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッド１００が形成されている。
【０１３９】
次に、図６を参照して、本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ２２０について説明する。ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、スライダ２１０と、このスライダ２１０を弾性的に支持するサスペンション２２１とを備えている。サスペンション２２１は、例えばステンレス鋼によって形成された板ばね状のロードビーム２２２、このロードビーム２２２の一端部に設けられると共にスライダ２１０が接合され、スライダ２１０に適度な自由度を与えるフレクシャ２２３と、ロードビーム２２２の他端部に設けられたベースプレート２２４とを有している。ベースプレート２２４は、スライダ２１０を磁気ディスク２６２のトラック横断方向ｘに移動させるためのアクチュエータのアーム２３０に取り付けられるようになっている。アクチュエータは、アーム２３０と、このアーム２３０を駆動するボイスコイルモータとを有している。フレクシャ２２３において、スライダ２１０が取り付けられる部分には、スライダ２１０の姿勢を一定に保つためのジンバル部が設けられている。
【０１４０】
ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、アクチュエータのアーム２３０に取り付けられる。１つのアーム２３０にヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドアームアセンブリと呼ばれる。また、複数のアームを有するキャリッジの各アームにヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドスタックアセンブリと呼ばれる。
【０１４１】
図６は、本実施の形態に係るヘッドアームアセンブリを示している。このヘッドアームアセンブリでは、アーム２３０の一端部にヘッドジンバルアセンブリ２２０が取り付けられている。アーム２３０の他端部には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２３１が取り付けられている。アーム２３０の中間部には、アーム２３０を回動自在に支持するための軸２３４に取り付けられる軸受け部２３３が設けられている。
【０１４２】
次に、図７および図８を参照して、ヘッドスタックアセンブリの一例と本実施の形態に係る磁気ディスク装置について説明する。図７は磁気ディスク装置の要部を示す説明図、図８は磁気ディスク装置の平面図である。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、複数のアーム２５２を有するキャリッジ２５１を有している。複数のアーム２５２には、複数のヘッドジンバルアセンブリ２２０が、互いに間隔を開けて垂直方向に並ぶように取り付けられている。キャリッジ２５１においてアーム２５２とは反対側には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２５３が取り付けられている。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、磁気ディスク装置に組み込まれる。磁気ディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚の磁気ディスク２６２を有している。各磁気ディスク２６２毎に、磁気ディスク２６２を挟んで対向するように２つのスライダ２１０が配置される。また、ボイスコイルモータは、ヘッドスタックアセンブリ２５０のコイル２５３を挟んで対向する位置に配置された永久磁石２６３を有している。
【０１４３】
スライダ２１０を除くヘッドスタックアセンブリ２５０およびアクチュエータは、本発明における位置決め装置に対応し、スライダ２１０を支持すると共に磁気ディスク２６２に対して位置決めする。
【０１４４】
本実施の形態に係る磁気ディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ２１０を磁気ディスク２６２のトラック横断方向に移動させて、スライダ２１０を磁気ディスク２６２に対して位置決めする。スライダ２１０に含まれる薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって、磁気ディスク２６２に情報を記録し、再生ヘッドによって、磁気ディスク２６２に記録されている情報を再生する。
【０１４５】
本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリおよび磁気ディスク装置は、前述の本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドと同様の効果を奏する。
【０１４６】
［第２の実施の形態］
次に、図２０を参照して、本発明の第２の実施の形態について説明する。図２０は、本実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。本実施の形態における再生ヘッドの構成は、ＭＲ素子５の構成を除いて第１の実施の形態と同様である。本実施の形態に係るＭＲ素子５は、第１のシールド層３の上に順に積層された下地層２１、自由層２５、スペーサ層２４、固定層２３、反強磁性層２２および保護層２６を有している。このように、本実施の形態に係るＭＲ素子５では、固定層２３と自由層２５のうち、自由層２５の方が第１のシールド層３に近い位置に配置されている。本実施の形態では、自由層２５が本発明における第１の磁性層に対応し、固定層２３が本発明における第２の磁性層に対応する。
【０１４７】
本実施の形態における固定層２３は、スペーサ層２４の上に順に積層されたインナー層３３、非磁性中間層３２およびアウター層３１を有し、いわゆるシンセティック固定層になっている。
【０１４８】
本実施の形態における下地層２１としては、例えばＮｉＣｒ層が用いられる。本実施の形態における保護層２６としては、例えばＲｕ層が用いられる。本実施の形態に係るＭＲ素子５を構成する他の層の厚みや材料は、第１の実施の形態と同様である。
【０１４９】
本実施の形態に係るＭＲ素子５の製造方法は、第１のシールド層３の上に順に下地層２１、自由層２５、スペーサ層２４、固定層２３、反強磁性層２２および保護層２６を形成する各工程を備えている。スペーサ層２４以外の各層は、例えばスパッタ法によって形成される。本実施の形態では、自由層２５を形成する工程が本発明における第１の磁性層を形成する工程に対応し、固定層２３を形成する工程が本発明における第２の磁性層を形成する工程に対応する。本実施の形態におけるスペーサ層２４の形成方法は、第１の実施の形態と同じである。
【０１５０】
本実施の形態に係るＭＲ素子５の具体的な膜構成の一例を、以下の表７に示す。表７に示したスペーサ層において、最下層のＣｕ層は非磁性金属層４１に対応し、その上のＡｕ層は保護層４２に対応し、その上のＴｉＯｘ層は絶縁層４４に対応し、その上のＣｕ層は被覆層４６に対応する。
【０１５１】
【表７】
2008124288.tif 000009
【０１５２】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。
【０１５３】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、固定層２３はシンセティック固定層に限らない。また、実施の形態では、基体側に再生ヘッドを形成し、その上に、記録ヘッドを積層した構造の薄膜磁気ヘッドについて説明したが、この積層順序を逆にしてもよい。また、読み取り専用として用いる場合には、薄膜磁気ヘッドを、再生ヘッドだけを備えた構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１５４】
【図１】本発明の第１の実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面および基板に垂直な断面を示す断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの媒体対向面および基板に垂直な断面を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの磁極部分の媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダを示す斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係るヘッドアームアセンブリを示す斜視図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る磁気ディスク装置の要部を説明するための説明図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドを含む磁気ディスク装置の平面図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態におけるスペーサ層の形成方法の一工程における積層体の断面図である。
【図１０】図９に示した工程に続く工程における積層体の断面図である。
【図１１】図１０に示した工程に続く工程における積層体の断面図である。
【図１２】図１１に示した工程に続く工程における積層体の断面図である。
【図１３】図１２に示したスペーサ層における下面に平行な断面を示す断面図である。
【図１４】図１２に示したスペーサ層における絶縁層が存在している領域と絶縁層が存在していない領域とを示す説明図である。
【図１５】本発明の第１の実施の形態におけるスペーサ層の他の例を示す断面図である。
【図１６】本発明の第１の実施の形態におけるスペーサ層の更に他の例を示す断面図である。
【図１７】第１の実験の結果を示す特性図である。
【図１８】第２の実験の結果を示す特性図である。
【図１９】第３の実験の結果を示す特性図である。
【図２０】本発明の第２の実施の形態における再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１５５】
１…基板、２…絶縁層、３…第１のシールド層、４…絶縁層、５…ＭＲ素子、６…バイアス磁界印加層、７…絶縁層、８…第２のシールド層、９…記録ギャップ層、１０…薄膜コイルの第１層部分、１２…上部磁極層、１５…薄膜コイルの第２層部分、１７…オーバーコート層、１８…分離層、１９…下部磁極層、２０…媒体対向面、２２…反強磁性層、２３…固定層、２４…スペーサ層、２５…自由層、４１…非磁性金属層、４２…保護層、４３…島状構造層、４４…絶縁層、５４…絶縁部、５６…導電部、６４，６６…領域。
【図１】
2008124288.tif 000010
【図２】
2008124288.tif 000011
【図３】
2008124288.tif 000012
【図４】
2008124288.tif 000013
【図５】
2008124288.tif 000014
【図６】
2008124288.tif 000015
【図７】
2008124288.tif 000016
【図８】
2008124288.tif 000017
【図９】
2008124288.tif 000018
【図１０】
2008124288.tif 000019
【図１１】
2008124288.tif 000020
【図１２】
2008124288.tif 000021
【図１３】
2008124288.tif 000022
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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