(57)【要約】【課題】高いＭＲ変化率を実現することのできる磁性薄膜を提供する。【解決手段】磁性薄膜１５は、外部磁界に対し磁化方向が固定されたピンド層７と、外部磁界に応じて磁化方向が変化するフリー層９と、ピンド層７とフリー層９との間に挟まれたスペーサ層８と、を有し、センス電流がピンド層７、スペーサ層８、およびフリー層９の膜面に対して直交方向に流れるようにされている。スペーサ層８は、Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｚｎ，Ｍｇのいずれかの酸化物からなる酸化物領域を含むＣｕＺｎ合金を有している。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部磁界に対し磁化方向が固定されたピンド層と、
外部磁界に応じて磁化方向が変化するフリー層と、
前記ピンド層と前記フリー層との間に挟まれたスペーサ層と、
を有し、
センス電流が前記ピンド層、前記スペーサ層、および前記フリー層の膜面に対して直交方向に流れるようにされ、
前記スペーサ層は、Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｚｎ，Ｍｇのいずれかの酸化物からなる酸化物領域を含むＣｕＺｎ合金を有している、
磁性薄膜。
【請求項２】
前記ＣｕＺｎ合金中のＺｎの原子分率は、５％以上、９５％以下である、請求項１に記載の磁性薄膜。
【請求項３】
前記ＣｕＺｎ合金中のＺｎの原子分率は、１０％以上、７０％以下である、請求項１に記載の磁性薄膜。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の磁性薄膜を含む積層膜と、
前記積層膜を挟んで設けられ、該積層膜に前記センス電流を供給する一対の電極と、
を有する薄膜磁気ヘッド。
【請求項５】
前記積層膜の前記センス電流に対する電気抵抗と、該積層膜の膜面方向における最小断面積との積は、０．１Ωμｍ2以上、０．３５Ωμｍ2以下である、請求項４に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項６】
請求項４または５に記載の薄膜磁気ヘッドを備えたスライダ。
【請求項７】
請求項１から３のいずれか１項に記載の磁性薄膜が形成されたウエハ。
【請求項８】
請求項６に記載のスライダと、
前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと、
を有するヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項９】
請求項６に記載のスライダと、
前記スライダを支持するとともに、該スライダを記録媒体に対して位置決めする装置と、
を有するハードディスク装置。
【請求項１０】
外部磁界に対し磁化方向が固定されたピンド層と、外部磁界に応じて磁化方向が変化するフリー層と、前記ピンド層と前記フリー層との間に挟まれたスペーサ層と、を有し、センス電流が前記ピンド層、前記スペーサ層、および前記フリー層の膜面に対して直交方向に流れるようにされた磁性薄膜の製造方法であって、
前記ピンド層またはフリー層の一方を形成するステップと、
前記磁性層の上にＣｕＺｎ合金からなる導電層を、前記スペーサ層の一部として形成するステップと、
前記導電層の上にＡｌ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｚｎ，Ｍｇのいずれかを含む原料体を形成するステップと、
前記原料体を酸化し、Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｚｎ，Ｍｇのいずれかの酸化物からなる酸化物領域を、前記スペーサ層の一部として形成するステップと、
前記酸化物領域が形成された前記導電層の上に、前記ピンド層またはフリー層の他方を形成するステップと、
を有する、磁性薄膜の製造方法。
【請求項１１】
前記ＣｕＺｎ合金中のＺｎの原子分率は、５％以上、９５％以下である、請求項１０に記載の磁性薄膜の製造方法。
【請求項１２】
前記ＣｕＺｎ合金中のＺｎの原子分率は、１０％以上、７０％以下である、請求項１０に記載の磁性薄膜の製造方法。
【請求項１３】
前記導電層の膜厚は０．４ｎｍ以上、４ｎｍ以下である、請求項１０から１２のいずれか１項に記載の磁性薄膜の製造方法。
【請求項１４】
前記導電層の膜厚は０．５ｎｍ以上、４ｎｍ以下である、請求項１０から１２のいずれか１項に記載の磁性薄膜の製造方法。
【請求項１５】
前記原料体を形成するステップは、０．１ｎｍ以上、０．４ｎｍ以下の膜厚に相当する質量の前記原料体を前記導電層の上に堆積させることを含む、請求項１０から１４のいずれか１項に記載の磁性薄膜の製造方法。
【請求項１６】
前記酸化物領域を形成するステップは、酸素暴露またはプラズマ酸化をおこなうことを含む、請求項１０から１５のいずれか１項に記載の磁性薄膜の製造方法。
【請求項１７】
前記酸化物領域が形成された前記導電層の上に、ＣｕＺｎ合金からなる第２の導電層を、前記スペーサ層の一部として形成するステップを含む、請求項１０から１６のいずれか１項に記載の磁性薄膜の製造方法。
【請求項１８】
前記第２の導電層中のＺｎの原子分率は、５％以上、９５％以下である、請求項１７に記載の磁性薄膜の製造方法。
【請求項１９】
前記第２の導電層中のＺｎの原子分率は、１０％以上、７０％以下である、請求項１７に記載の磁性薄膜の製造方法。
【請求項２０】
前記第２の導電層を形成するステップは、０．１ｎｍ以上、４ｎｍ以下のＣｕＺｎ合金層を成膜することを含む、請求項１７から１９のいずれか１項に記載の磁性薄膜の製造方法。
【請求項２１】
前記第２の導電層を形成するステップは、０．２ｎｍ以上、４ｎｍ以下のＣｕＺｎ合金層を成膜することを含む、請求項１７から２０のいずれか１項に記載の磁性薄膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜磁気ヘッドを構成するＣＰＰ−ＧＭＲ(Current Perpendicular to the Plane Giant Magneto Resistance)素子（以下、ＣＰＰ素子という。）に用いられる磁性薄膜、及びこれを用いた薄膜磁気ヘッド、スライダ、ウエハ、ヘッドジンバルアセンブリ、ハードディスク装置、並びに磁性薄膜の製造方法に関し、特にスペーサ層の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜磁気ヘッドに用いられる磁界検出素子の一つとして、ＣＰＰ素子が知られている。ＣＰＰ素子は、外部磁界に対し磁化方向が固定されたピンド層と、外部磁界に応じて磁化方向が変化するフリー層と、ピンド層と前記フリー層との間に挟まれた非磁性中間層であるスペーサ層（スペーサ層という場合もある。）と、を備えている。本明細書では、ピンド層とスペーサ層とフリー層とからなる積層膜を磁性薄膜と呼ぶ。磁性薄膜は、ＣＰＰ素子においてＧＭＲ効果による磁気抵抗変化を生じさせる中心的な部位である。磁性薄膜は他の金属層とともにスピンバルブ膜（以下、ＳＶ膜という。）と呼ばれる積層膜を形成している。センス電流はＳＶ膜、すなわちピンド層、スペーサ層、およびフリー層の膜面に対して直交方向に流れるようにされている。ＳＶ膜は一対のシールド層の間に挟まれている。シールド層はＳＶ膜に対する磁気シールドだけでなく、センス電流を供給する電極層としての機能も有している。ＣＰＰ素子では、ＳＶ膜がシールド層と物理的に接続されているため、放熱効率が高く、センス電流の増加が容易である。また、ＣＰＰ素子は、素子の断面積が小さいほど抵抗値が大きくなり、抵抗変化量も増大する。すなわち、トラック幅を狭くすることにより適している。
【０００３】
ＣＰＰ素子ではセンス電流がＳＶ膜と直交する方向に流れることから、ＳＶ膜は通常金属材料で形成される。このため、電気抵抗値は非常に小さい。電気抵抗値が小さいと、電気抵抗変化も小さくなり、大きなＭＲ変化率を得ることができない。そこで、電気抵抗値を増大させるさまざまな技術が開示されている。特許文献１には、スペーサ層に電気抵抗値の高い領域と低い領域とを設ける技術が開示されている。センス電流は電気抵抗の低い領域を主に流れるため、素子の断面積が縮小したのと実質的に同一の効果を生じ、電気抵抗値を増加させることができる。低抵抗領域はＣｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ等で形成される。高抵抗領域はＡｌ，Ｍｇ等の酸化物等で形成される。特許文献２には、同様の高抵抗領域および低抵抗領域を合金の相分離によって形成する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１３５２５３号明細書
【特許文献２】特開２００４−１５３２４８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような高抵抗領域と低抵抗領域とが形成されたスペーサ層を備えたＣＰＰ素子においても、低ＲＡ領域では十分なＭＲ変化率が実現されていない。ＲＡとは、センス電流に対するＳＶ膜の電気抵抗Ｒと、ＳＶ膜の膜面方向における最小断面積Ａとの積である。ＲＡが大きくなるとショットノイズに起因するＳ／Ｎ比の低下が顕著となるため、ＣＰＰ素子を磁気ヘッドに適用する場合、ＲＡは０．３５（Ω／μｍ2）以下が好ましい。しかし、ＲＡが０．３５（Ω／μｍ2）以下の領域では、ＭＲ変化率は４〜５％の範囲に留まっている。４００Ｇｐｓｉを超えるヘッドの実用化のためには、ＭＲ変化率のさらなる向上が必要である。
【０００５】
本発明の目的は、高いＭＲ変化率を実現することのできる磁性薄膜を提供することである。本発明の他の目的は、このような磁性薄膜を用いた薄膜磁気ヘッド、スライダ、ハードディスク装置等を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施態様によれば、磁性薄膜は、外部磁界に対し磁化方向が固定されたピンド層と、外部磁界に応じて磁化方向が変化するフリー層と、ピンド層とフリー層との間に挟まれたスペーサ層と、を有し、センス電流がピンド層、スペーサ層、およびフリー層の膜面に対して直交方向に流れるようにされている。スペーサ層は、Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｚｎ，Ｍｇのいずれかの酸化物からなる酸化物領域を含むＣｕＺｎ合金を有している。
【０００７】
従来技術では、スペーサ層は比抵抗の小さいＣｕ，Ａｕ，Ａｇ等で形成されていた。これは、一般的に比抵抗の高い材料はスピン拡散長が短いため、スピン情報が失われやすく、ＧＭＲ効果が得られにくいと考えられてきたためである。本願発明者は、Ｃｕの代わりにＣｕＺｎを用い、さらに、Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｚｎ，Ｍｇのいずれかの酸化物をＣｕＺｎ層中に添加することによって、長いスピン拡散長と大きな比抵抗とを両立させることが可能であることを見出した。この結果、十分なＧＭＲ効果を生じさせ、大きな電気抵抗変化を得ることができ、ＭＲ変化率が向上する。
【０００８】
本発明の他の態様は、外部磁界に対し磁化方向が固定されたピンド層と、外部磁界に応じて磁化方向が変化するフリー層と、ピンド層とフリー層との間に挟まれたスペーサ層と、を有し、センス電流がピンド層、スペーサ層、およびフリー層の膜面に対して直交方向に流れるようにされた磁性薄膜の製造方法を提供する。この製造方法は、ピンド層またはフリー層の一方を形成するステップと、磁性層の上にＣｕＺｎ合金からなる導電層を、スペーサ層の一部として形成するステップと、導電層の上にＡｌ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｚｎ，Ｍｇのいずれかを含む原料体を形成するステップと、原料体を酸化し、Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｚｎ，Ｍｇのいずれかの酸化物からなる酸化物領域を、スペーサ層の一部として形成するステップと、酸化物領域が形成された導電層の上に、ピンド層またはフリー層の他方を形成するステップと、を有している。
【０００９】
本発明の薄膜磁気ヘッドは上述の磁性薄膜を備えている。
【００１０】
本発明のスライダは上述の薄膜磁気ヘッドを備えている。
【００１１】
本発明のウエハは上述の磁性薄膜が形成されている。
【００１２】
本発明のヘッドジンバルアセンブリは、上述のスライダと、スライダを弾性的に支持するサスペンションと、を有している。
【００１３】
本発明のハードディスク装置は、上述のスライダと、スライダを支持するとともに、スライダを記録媒体に対して位置決めする装置と、を有している。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、高いＭＲ変化率を実現することのできる磁性薄膜を提供することができ。また、本発明によれば、このような磁性薄膜を用いた薄膜磁気ヘッド、スライダ、ハードディスク装置等を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の磁性薄膜をハードディスク装置用の薄膜磁気ヘッドに適用した実施形態を、図面を用いて説明する。本発明の磁性薄膜は、磁気メモリ素子や磁気センサアセンブリなどにも適用することができる。
【００１６】
（第１の実施形態）図１は、本発明の磁性薄膜を有する薄膜磁気ヘッドの部分斜視図である。薄膜磁気ヘッド１は読み込み専用のヘッドでもよく、記録部をさらに有するＭＲ／インダクティブ複合ヘッドでもよい。ＳＶ膜２は、上部電極兼シールド３と下部電極兼シールド４との間に挟まれ、先端部が記録媒体２１と対向する位置に配置されている。ＳＶ膜２は、上部電極兼シールド３と下部電極兼シールド４との間にかかる電圧によって、センス電流２２が膜面直交方向に流れるようにされている。ＳＶ膜２と対向する位置における記録媒体２１の磁界は、記録媒体２１の移動方向２３への移動につれて変化する。薄膜磁気ヘッド１は、この磁界の変化を、ＧＭＲ効果に基づき電気抵抗変化として検出することにより、記録媒体２１の各磁区に書き込まれた磁気情報を読み出すことができる。
【００１７】
図２は、図１のＡ−Ａ方向、すなわち媒体対向面から見たＳＶ膜の側面図である。媒体対向面とは、薄膜磁気ヘッド１の、記録媒体２１との対向面である。表１には、ＳＶ膜２の膜構成の一例を示す。表１は、下部電極兼シールド４に接するバッファ層５から、上部電極兼シールド３に接するキャップ層１０に向けて積層順に下から上に記載している。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
ＳＶ膜２は、厚さ１μｍ程度のＮｉＦｅ層からなる下部電極兼シールド４の上に、バッファ層５、反強磁性層６、ピンド層７、スペーサ層８、フリー層９、キャップ層１０がこの順に積層された積層体である。ピンド層７、スペーサ層８、フリー層９は磁性薄膜１５を構成する。ピンド層７は、外部磁界に対して磁化方向が固定された層である。フリー層９は、外部磁界に応じて磁化方向が変化する層である。センス電流２２は、ピンド層７と、スペーサ層８と、フリー層９、すなわちＳＶ膜２の膜面に対して直交方向に流れるようにされている。フリー層９の磁化方向は、ピンド層７の磁化方向に対して、外部磁界に応じた相対角度をなし、相対角度に応じて伝導電子のスピン依存散乱が変化して磁気抵抗変化が生じる。薄膜磁気ヘッド１は、この磁気抵抗変化を検出して、記録媒体の磁気情報を読み取る。
【００２０】
ピンド層７は、いわゆるシンセテッィクピンド層として構成されている。すなわち、ピンド層７は、アウターピンド層７１と、アウターピンド層７１よりもスペーサ層８に近接して設けられたインナーピンド層７３と、アウターピンド層７１とインナーピンド層７３との間に挟まれたスペーサ層７２と、からなっている。アウターピンド層７１の磁化方向は、反強磁性層６とアウターピンド層７１との交換結合によって固定される。さらに、インナーピンド層７３がスペーサ層７２を介してアウターピンド層７１と反強磁性的に結合し、インナーピンド層７３の磁化方向が強固に固定される。シンセテッィクピンド層ではこのようにして、ピンド層７が安定な磁化状態を保つとともに、ピンド層７の実効磁化が全体として抑制される。
【００２１】
図３を参照すると、スペーサ層８は、Ａｌ（アルミニウム）の酸化物からなる酸化物領域８２が導電層８１を構成するＣｕＺｎ合金に含まれる構成を有している。酸化物領域８２は絶縁層としての機能を有し、電気抵抗が導電層８１よりも高い。このため、センス電流２２は導電層８１を主に流れ、酸化物領域８２が設けられない構成と比べると、センス電流２２の流れる断面が低減するのと同様の効果が生じる。
【００２２】
バッファ層５は、反強磁性層６とアウターピンド層７１との良好な交換結合を得るために設けられている。キャップ層１０は、積層された各層の劣化防止のために設けられている。キャップ層１０の上には、厚さ１μｍ程度のＮｉＦｅ膜からなる上部電極兼シールド３が形成されている。
【００２３】
ＳＶ膜２の側方には、絶縁膜１１を介してハードバイアス膜１２が形成されている。ハードバイアス膜１２はフリー層９を単磁区化するための磁区制御膜である。絶縁膜１１はＡｌ2Ｏ3、ハードバイアス膜１２はＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔなどが用いられる。
【００２４】
本発明の特徴であるスペーサ層８について、さらに説明する。ＭＲ変化率は、ｄＲを電気抵抗の変化、ＲをＳＶ膜２の電気抵抗としたときに、ｄＲ／Ｒで表される。Ｒ＝（磁性薄膜１５の電気抵抗Ｒ’）＋（ＳＶ膜２のその他の部位の電気抵抗Ｒ”）である。ＳＶ膜２のその他の部位とは、本実施形態では、バッファ層５、反強磁性層６、およびキャップ層１０である。磁気抵抗効果による電気抵抗変化を生じるのは磁性薄膜１５であることから、電気抵抗の変化ｄＲは磁性薄膜１５の電気抵抗Ｒ’の増分または減分に等しい。電気抵抗Ｒ”は寄生抵抗とも呼ばれ、ＭＲ変化率に寄与しない。以上より、ＭＲ変化率を増加させるためには、磁性薄膜１５の電気抵抗Ｒ’がＳＶ膜２の電気抵抗Ｒに占める割合を増加させることが重要であることがわかる。
【００２５】
本実施形態では、電気抵抗Ｒ’は以下の２つの要因によって増加している。一つは、スペーサ層８に酸化物領域８２を設けたことである。酸化物領域８２は高抵抗領域であるため、センス電流２２が流れにくく、電気抵抗Ｒ’が増加する。二つ目は、導電層８１をＣｕＺｎ合金で構成したことである。ＣｕＺｎ合金はＣｕと比べて比抵抗が大きい。具体的には、Ｃｕ６０Ｚｎ４０の比抵抗はＣｕの３．１倍である。すなわち、磁性薄膜１５の電気抵抗Ｒ’は、ＣｕＺｎ合金を用いることによっても増加する。なお、元素記号の後の数値は原子分率を示している。
【００２６】
さらに、発明者は、ＣｕＺｎは十分なスピン拡散長を維持することが可能であると考えている。このことは、伝導電子のスピン情報が失われることなくスペーサ層８を通過し、十分なＧＭＲ効果が得られることを意味する。一般的に導電層の抵抗値が大きいと、スピン拡散長は減少する傾向にあるが、本願発明者は、ＣｕＺｎが長いスピン拡散長と大きな比抵抗とを両立することを見出した。
【００２７】
以上のように、スペーサ層８の導電層８１としてＣｕＺｎ合金を用い、かつスペーサ層８に酸化物領域８２を設けることによって、高いＭＲ変化率を実現することが可能となる。
【００２８】
酸化物領域８２は、抵抗値が高くセンス電流２２を導電層８１に誘導する特性を有していれば、Ａｌの酸化物に限定されない。一例として、酸化物領域８２は、Ｓｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｚｎ，Ｍｇのいずれかの酸化物、またはこれらの混合体で形成されていてもよい。
【００２９】
本実施形態のＣＰＰ素子は、ピンド層がフリー層より先に成膜されるボトムタイプであるが、本発明はフリー層がピンド層がより先に成膜されるトップタイプのＣＰＰ素子にも同様に適用できる。また、ピンド層はシンセティックピンド層である必要はなく、反強磁性的結合を利用しない単層構成のピンド層でもよい。
【００３０】
次に、図４のフロー図を参照して、上述した薄膜磁気ヘッドの製造方法を説明する。
【００３１】
（ステップＳ１）まず、アルティック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）等のセラミック材料からなる基板（図示せず）の上に、絶縁層（図示せず）を介して、下部電極兼シールド４を形成する。続いて、スパッタリングによって、バッファ層５からピンド層７までの各層を順次成膜する。トップタイプのＣＰＰ素子を作成する場合は、フリー層を先に形成する。
【００３２】
（ステップＳ２）次に、図５Ａに示すように、ピンド層７（またはフリー層９）の上にＣｕＺｎからなる導電層８１を、スペーサ層８の一部として成膜する。
【００３３】
（ステップＳ３）次に、図５Ｂに示すように、導電層８１の上にＡｌからなる原料体８３を形成する。原料体８３は、Ｓｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｚｎ，Ｍｇのいずれかであってもよい。堆積させる原料体の膜厚は、０．１ｎｍ以上、０．４ｎｍ以下とすることが好ましい。この膜厚は成膜レートから求めた質量膜厚である。上記の膜厚で成膜した場合、原料体８３は、実際には完全な連続膜ではなく、海島状に形成されていると考えられる。この結果、本ステップが終了した時点では、図５Ｂに示すように、原料体８３と導電層８１とがともに露出していると考えられる。
【００３４】
（ステップＳ４）次に、図５Ｃに示すように、原料体８３を酸化し、Ａｌの酸化物からなる酸化物領域８２を、スペーサ層の一部として形成する。前述のように、原料体８３としてＳｉ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｈｆ，Ｚｒ，Ｚｎ，Ｍｇのいずれかを用いた場合にはこれらの酸化物が形成される。酸化は、酸素暴露またはプラズマ酸化によっておこなうことが好ましい。酸素暴露の場合は、０．６７ｍＰａ（０．００５ｍＴｏｒｒ）〜１３３ｍＰａ（０．００５ｍＴｏｒｒ）で１〜２００秒程度暴露させるのが望ましい。プラズマ酸化の場合は、アルゴンガス＋Ｏ2の雰囲気で１〜６０秒程度暴露させるのが望ましい。Ａｌが活性化されてＣｕＺｎがＡｌの原料体８３の間に入り込むため、表面にはＡｌの酸化物領域８２が海島状態で形成されると考えられる。
【００３５】
（ステップＳ５）次に、酸化物領域８２が形成された導電層８１の上に、フリー層９（またはピンド層７）を形成する。図３はこのときの状態を示している。さらにキャップ層１０を積層する。
【００３６】
（ステップＳ６）次に、積層体を柱状にパターニングし、側面にハードバイアス膜１２を形成し、その他の部分には絶縁層を形成する。その後、図２に示すように、上部電極兼シールド３を作成し、薄膜磁気ヘッドの読込み部が完成する。書込素子を設ける場合は、さらに書込磁極層やコイルを積層し、全体を保護膜で覆う。
【００３７】
（ステップＳ７）次に、ウエハを切断し、ラッピングをおこない、薄膜磁気ヘッドが形成された積層体（スライダ）に分離する。
【００３８】
（第２の実施形態）以上説明した第１の実施形態において、図６に示すように、酸化物領域８２が形成された導電層８１の上に、スペーサ層８ａの一部としてＣｕＺｎからなる第２の導電層８４を形成してもよい。スペーサ層８ａの抵抗が増え、寄生抵抗の割合が減少するため、ＭＲ変化率の一層の向上が可能となる。具体的には、上述のステップＳ４とステップＳ５の間で、Ａｌの酸化物領域８２が海島状態で形成された導電層８１の上に、ＣｕＺｎからなる第２の導電層８４を成膜する。第２の導電層８４の膜厚は０．１ｎｍ、４ｎｍ以下が望ましく、０．２ｎｍ、４ｎｍ以下が特に望ましい。第２の導電層８４を設けないでフリー層９を成膜すると、酸化物領域８２が形成された導電層８１の上にフリー層９が直接成膜される。本実施形態のようにフリー層９に接して第２の導電層８４を形成すると、フリー層９がより平坦な層の上に形成されやすくなるため、フリー層９のラフネスが改善される。これはＭＲ比の改善に寄与する。
【００３９】
次に、以上説明した薄膜磁気ヘッドのスペーサ層の適切な膜構成を、実験に基づき検討した。以下に述べる各実験では、ＣＰＰ素子は上述の方法に従い作成した。パターニングは０．２μｍφとした。
【００４０】
（実験１）まず、スペーサ層８の導電層８１にＣｕＺｎを用いたＣＰＰ素子のＭＲ変化率を測定した。比較例として導電層８１にＣｕを用いた素子でもＭＲ変化率を測定した。表２に膜構成を示す。実施例、比較例とも、ＣｕＺｎ膜（またはＣｕ膜）とＡｌの原料体８３とを成膜後、プラズマ酸化処理をおこなった。適正なＲＡの範囲で良好なＭＲ変化率が得られるかどうかを調べるため、酸化処理条件を変えてＲＡを変化させた。適正なＲＡの上限は前述のとおり０．３５（Ω／μｍ2）程度である。一方、ＲＡが小さくなるとスピントルクが増大し、フリー層の応答に影響が生じるため、ＲＡの下限は０．１（Ω／μｍ2）程度が好ましい。すなわち、ＲＡの適正範囲は０．１（Ω／μｍ2）以上、０．３５（Ω／μｍ2）以下である。図７に示すように、実験はほぼこの範囲のＲＡをカバーしている。実験の結果、適正なＲＡのほぼ全域で比較例よりも大きなＭＲ変化率が得られた。
【００４１】
【表２】
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【００４２】
（実験２）次に、表２の膜構成において、導電層８１の膜厚がＭＲ変化率に及ぼす影響を検討した。ＲＡは、酸化条件を調整して０．１５（Ω／μｍ2）とした。表３に膜構成を、図８に結果を示す。膜厚ｘが０．４ｎｍ未満であると十分なＭＲ変化率が得られない。これは均一な導電層が得られにくいためであると考えられる。導電層の膜厚ｘが０．４ｎｍ以上でＭＲ変化率が増加する効果が現れた。膜厚ｘが０．４ｎｍのときのＭＲ変化率６．３％であった。参考までに、Ｃｕの導電層を用いその他を同一条件とした素子では、ＭＲ変化率は５．６％であった。導電層の膜厚ｘが０．５ｎｍ以上でＭＲ変化率は８％以上の高い値を示した。したがって、導電層の膜厚は０．４ｎｍ以上が好ましく、０．５ｎｍ以上がさらに好ましい。一方、膜厚ｘが０．５ｎｍを上回っても、ＭＲ変化率に大きな変化は生じていない。これは、膜厚が大きくても、Ｃｕ６０Ｚｎ４０のスピン拡散長が十分長いため、実験した膜厚の範囲ではスピン情報がさほど失われていないためであると考えられる。しかし、高記録密度化には下部電極兼シールド４と上部電極兼シールド３の間のギャップを狭くする方が好ましいため、導電層８１の膜厚はなるべく小さい方がよい。したがって、導電層の膜厚は実験の上限値である４ｎｍ以下とすることが望ましい。
【００４３】
【表３】
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【００４４】
（実験３）次に、ＣｕＺｎ中のＺｎの原子分率がＭＲ変化率に及ぼす影響を検討した。ＲＡは、酸化条件を調整して０．１５（Ω／μｍ2）とした。表４に膜構成を、図９に結果を示す。Ｚｎの原子分率の幅広い範囲でＭＲ変化率が増加することが確認された。Ｚｎの原子分率は大きな制約を受けず、５％以上、９５％以下の範囲から選択することができる。しかし、ＺｎのＣｕＺｎに対する原子分率の比は、１０％以上、７０％以下で特に良好である。
【００４５】
【表４】
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【００４６】
（実験４）次に、ＣｕＺｎ中のＺｎの原子分率がＣｕＺｎ膜の比抵抗に及ぼす影響を検討した。他の層の影響を排除するため、ＣｕＺｎ単層膜を作成した。膜厚は４６ｎｍとした。図１０に結果を示す。比抵抗は規準化して示している。Ｚｎを微量添加するだけでＣｕ単層膜（ｘ＝０）に対し比抵抗が増加するが、１０％でほぼ飽和している。この結果は、実験３の結果と良い一致を示している。これより、Ｚｎを添加すると比抵抗が増加し、それによってＭＲ変化率が向上することが裏付けられた。実験３でｘが７０％を超えると漸減していくのは、導電層がＺｎ単層膜に近づくに従い、スピン拡散長を十分に維持することが困難になっていくためであると考えられる。
【００４７】
（実験５）次に、第２の実施形態において、第２の導電層の効果を検討するため、第２の導電層の膜厚がＭＲ変化率に及ぼす影響を検討した。表５に膜構成を、図１１に結果を示す。膜厚０．１ｎｍの第２の導電層８４を追加するだけで、ＭＲ変化率のさらなる増加が確認された膜厚が０．２ｎｍ以上でさらにＭＲ変化率はさらに増加した。前述のように、第２の導電層８４を追加することで、第２の導電層８４とフリー層９のラフネスが改善されたためであると考えられる。
【００４８】
【表５】
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【００４９】
（実験６）次に、第２の導電層８４のＺｎの膜厚を１ｎｍとして、第２の導電層８４のＺｎの原子分率がＭＲ比に及ぼす影響を検討した。ＲＡは酸化条件を調整して０．１５（Ω／μｍ2）とした。表６に膜構成を、図１２に結果を示す。Ｚｎの原子分率は大きな制約を受けず、５％以上９５％以下の範囲から選択することができる。しかし、ＺｎのＣｕＺｎに対する原子分率の比は、１０％以上、７０％以下で特に良好である。
【００５０】
【表６】
2008211167.tif 000008
【００５１】
次に、上述した薄膜磁気ヘッドの製造に用いられるウエハについて説明する。図１３を参照すると、ウエハ１００の上には、前述の磁性薄膜１５を含むＳＶ膜２が成膜されている。ウエハ１００は、媒体対向面ＡＢＳを研磨加工する際の作業単位である、複数のバー１０１に分割される。バー１０１は、研磨加工後さらに切断されて、薄膜磁気ヘッド１を含むスライダ２１０に分離される。ウエハ１００には、ウエハ１００をバー１０１に、バー１０１をスライダ２１０に切断するための切り代（図示せず）が設けられている。
【００５２】
図１４を参照すると、スライダ２１０は、ほぼ六面体形状をなしており、そのうちの一面はハードディスクと対向する媒体対向面ＡＢＳとなっている。
【００５３】
図１５を参照すると、ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、スライダ２１０と、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、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と、ロードビーム２２２の一端部に設けられたフレクシャ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。フレクシャ２２３にはスライダ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の、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。
【００５４】
スライダ２１０は、回転駆動される円盤状の記録媒体であるハードディスクに対向するように、ハードディスク装置内に配置されている。ハードディスクが図１５におけるｚ方向に回転すると、ハード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、ｙ方向下向きに揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によってハードディスクの表面から浮上するようになっている。スライダ２１０の空気流出側の端部（図１４における左下の端部）の近傍には、薄膜磁気ヘッド１が形成されている。
【００５５】
ヘッドジンバルアセンブリ２２０をアーム２３０に取り付けたものはヘッドアームアセンブリ２２１と呼ばれる。アーム２３０は、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向ｘに移動させる。アーム２３０の一端はベースプレート２２４に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の中間部には軸受け部２３３が設けられている。アーム２３０は、軸受け部２３３に取り付けられた軸２３４によって回動自在に支持されている。アーム２３０および、アーム２３０を駆動するボイスコイルモータは、アクチュエータを構成する。
【００５６】
次に、図１６および図１７を参照して、上述したスライダが組込まれたヘッドスタックアセンブリとハードディスク装置について説明する。ヘッドスタックアセンブリとは、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を取り付けたものである。図１６はヘッドスタックアセンブリの側面図、図１７はハード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。各アーム２５２には、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の、アーム２５２の反対側には、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。ボイスコイルモータは、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。
【００５７】
図１７を参照すると、ヘッドスタックアセンブリ２５０は、ハードディスク装置に組込まれている。ハードディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚のハードディスク２６２を有している。ハードディスク２６２毎に、ハードディスク２６２を挟んで対向するように２つのスライダ２１０が配置されている。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、スライダ２１０をハードディスク２６２に対して位置決めする。スライダ２１０はアクチュエータによって、ハードディスク２６２のトラック横断方向に動かされ、ハードディスク２６２に対して位置決めされる。スライダ２１０に含まれる薄膜磁気ヘッド１は、記録ヘッドによってハードディスク２６２に情報を記録し、再生ヘッドによってハードディスク２６２に記録されている情報を再生する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】薄膜磁気ヘッドの部分斜視図である。
【図２】図１に示す薄膜磁気ヘッドに含まれるＳＶ膜の側面図である。
【図３】図１に示す薄膜磁気ヘッドのスペーサ部の拡大図である。
【図４】図１に示す薄膜磁気ヘッドの製造方法を示すフロー図である。
【図５Ａ】図１に示す薄膜磁気ヘッドの製造方法を示すステップ図である。
【図５Ｂ】図１に示す薄膜磁気ヘッドの製造方法を示すステップ図である。
【図５Ｃ】図１に示す薄膜磁気ヘッドの製造方法を示すステップ図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る薄膜磁気ヘッドのスペーサ部の拡大図である。
【図７】ＲＡとＭＲ変化率との関係を示すグラフである。
【図８】導電層の膜厚とＭＲ変化率との関係を示すグラフである。
【図９】Ｚｎの原子分率とＭＲ変化率との関係を示すグラフである。
【図１０】Ｚｎの原子分率とＣｕＺｎ膜の比抵抗との関係を示すグラフである。
【図１１】第２の導電膜の膜厚とＭＲ変化率との関係を示すグラフである。
【図１２】第２の導電膜のＺｎの原子分率とＭＲ変化率との関係を示すグラフである。
【図１３】本発明の薄膜磁気ヘッドの製造に係るウエハの平面図である。
【図１４】本発明のスライダの斜視図である。
【図１５】本発明のスライダが組込まれたヘッドジンバルアセンブリを含むヘッドアームアセンブリの斜視図である。
【図１６】本発明のスライダが組込まれたヘッドアームアセンブリの側方図である。
【図１７】本発明のスライダが組込まれたハードディスク装置の平面図
【符号の説明】
【００５９】
１  薄膜磁気ヘッド
２  ＳＶ膜
３  上部電極兼シールド
４  下部電極兼シールド
５  バッファ層
６  反強磁性層
７  ピンド層
７１  アウターピンド層
７２  スペーサ層
７３  インナーピンド層
８，８ａ  スペーサ層
８１  導電層
８２  酸化物領域
８３  原料体
８４  第２の導電層
９  フリー層
１０  キャップ層
１１  絶縁膜
１２  ハードバイアス膜
１５  磁性薄膜
２１  記録媒体
【図１】
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【図２】
2008211167.tif 000010
【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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