(57)【要約】【課題】ＭＲ比とＨｕａ値を改善したスピンバルブヘッドとして得ることができ、優れた、安定した特性を備える磁気ヘッド素子として提供する。【解決手段】第１のピン磁性層１４１、非磁性層１５、第２のピン磁性層１４２をこの順に積層したピン磁性層を備えるスピンバルブヘッドにおいて、前記第１のピン磁性層１４１と前記第２のピン磁性層１４２の間に絶縁体スペキュラー層２２が積層して形成されていることを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のピン磁性層、非磁性層、第２のピン磁性層をこの順に積層したピン磁性層を備えるスピンバルブヘッドにおいて、
前記第１のピン磁性層と前記第２のピン磁性層の間に絶縁体スペキュラー層が積層して形成されていることを特徴とするスピンバルブヘッド。
【請求項２】
非磁性層と第２のピン磁性層の間に絶縁体スペキュラー層が形成されていることを特徴とする請求項１記載のスピンバルブヘッド。
【請求項３】
絶縁体スペキュラー層が、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅあるいはこれらを少なくとも一つ含む合金の酸化物からなることを特徴とする請求項１または２記載のスピンバルブヘッド。
【請求項４】
絶縁体スペキュラー層の厚さが、０．６ｎｍ〜１．０ｎｍであることを特徴とする請求項１、２または３記載のスピンバルブヘッド。
【請求項５】
絶縁体
スペキュラー層が、金属層を自然酸化、プラズマ酸化、イオンビーム酸化等の酸化方法により酸化した酸化膜とした形成されたものであることを特徴とする請求項１記載のスピンバルブヘッド。
【請求項６】
絶縁体スペキュラー層が、非磁性層の表面に、金属酸化物をスパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法等の成膜法により形成されたものであることを特徴とする請求項１記載のスピンバルブヘッド。
【請求項７】
絶縁体スペキュラー層が、非磁性膜の表面に酸化膜を成膜した後、成膜用のチェンバー内に酸素を導入し、非磁性酸化膜の表面に酸素を付着させて形成されたものであることを特徴とする請求項３記載のスピンバルブヘッド。
【請求項８】
磁気記録媒体に記録された情報を再生する磁気ヘッドを備えた磁気記録装置であって、
前記磁気ヘッドが、請求項１〜７のいずれか一項記載のスピンバルブヘッドを備えていることを特徴とする磁気記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスピンバルブヘッドおよび磁気記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気記録装置の面記録密度が増大するとともに、磁気ヘッドはますます小型化している。ＭＲヘッドは磁気記録媒体の信号磁界の変化を電気抵抗率の変化として検出する、再生用ヘッドとして使用されている。スピンバルブヘッドは電気抵抗の変化率（ＭＲ比）が従来のＭＲ素子に比べて大きく、面記録密度の増大に対応できるＭＲ素子として利用されている。
ところで、従来のスピンバルブヘッドは、反強磁性層、ピン磁性層（固定磁性層ともいう）、中間層、フリー磁性層等を積層して形成したスピンバルブ膜の両側面に電極を設け、スピンバルブ膜の膜面に平行に電流を流すＣＩＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ）構成としたものが主流である。
【０００３】
しかしながら、ＣＩＰ構成としたスピンバルブヘッドは磁気記録媒体の面記録密度がさらに増大するような場合には、ＭＲ比が低下し、ヘッドの出力が低下することから、ヘッドの出力を増大するため、スピンバルブ膜面に垂直に電流が流れるようにした積層フェリスピンバルブＳＳＶ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  ｆｅｒｒｉｍａｇｎｅｔ  Ｓｐｉｎ  Ｖａｌｖｅ）構造が考えられている。
図２は、積層フェリスピンバルブ構造を備えたスピンバルブ膜の構成を示す。このスピンバルブ膜は、下地層１０の上に、反強磁性層１２、第１のピン磁性層１４１、ルテニウム等の非磁性層１５、第２のピン磁性層１４２、中間層１６、フリー磁性層１８およびギャップ層２０をこの順に積層したものである。第１のピン磁性層１４１と第２のピン磁性層１４２の磁化方向は逆向きであり、非磁性層１５は第１のピン磁性層１４１と第２のピン磁性層１４２とを交換接合する作用を有している。
【０００４】
第２のピン磁性層１４２は、さらにピン２Ａ層１４２ａとピン２Ｂ層１４２ｂの２層に形成され、ピン２Ａ層１４２ａとピン２Ｂ層１４２ｂの間にスペキュラー層１４３が設けられている。スペキュラー層１４３は、金属と絶縁体との界面で電子を鏡面反射させ、これによって磁気抵抗作用を増大させる作用を奏するものである。（たとえば、特許文献１参照）
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２５２５４８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図２に示すスペキュラー層１４３を備えたスピンバルブ膜の磁気特性は、ピン２Ａ層１４２ａとピン２Ｂ層１４２ｂの厚さに大きく左右される。
図５に、第１のピン磁性層１４１の厚さを一定（１．２ｎｍ）とした条件で、第２のピン磁性層１４２の厚さによってＭＲ比と一方向異方性磁場（Ｈｕａ）がどのように変化するかを測定した結果を示す。ピン２Ａ層１４２ａの厚さを０．９ｎｍ、ピン２Ｂ層１４２ｂの厚さを１．３ｎｍとし、第２のピン磁性層１４２の全体厚（ピン２Ａ層＋ピン２Ｂ層）を変えて測定したものである。なお、第１のピン磁性層１４１はＣｏＦｅで厚さ１．２ｎｍ、非磁性層１５は厚さ０．８５ｎｍ、中間層はＣｕで２．２ｎｍ、フリー磁性層はＣｏＦｅ０．５ｎｍとＣｏＮｉＦｅ２．１６ｎｍの２層からなる。
【０００７】
図５に示す測定結果から、ＭＲ比は第２のピン磁性層１４２の全体の厚さが増加するとともに若干増加すること、一方、Ｈｕａは第２のピン磁性層１４２の厚さが増加するとともに比較的速く減少することがわかる。また、Ｈｕａについて注目すると、ピン２Ｂ層１４２ｂの厚さを一定にしてピン２Ａ層１４２ａの厚さを厚くしていくと、より速くＨｕａが減少することがわかる。したがって、ＭＲ比とＨｕａを大きくするためには、ピン２Ａ層１４２ａについては厚さを薄くすること、ピン２Ｂ層１４２ｂについてはその厚さを厚くすることが有効であることがわかる。
【０００８】
また、従来のスペキュラー層１４３を備えたスピンバルブ膜では、ピン２Ａ層１４２ａを酸化して形成したスペキュラー層１４３で酸素拡散が生じ、経時劣化によって電気的絶縁が完全でなくなり、スピンバルブヘッドの信頼性が低下するといった課題もあった。
そこで、本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、スペキュラースピンバルブヘッドとして確実なスペキュラー効果を備えるとともに、ＭＲ比とＨｕａをともに増大することができて、磁気記録媒体の面密度が増大した際にも所要のヘッド出力を得ることができ、磁気記録装置に好適に利用することができるスピンバルブヘッドおよびこれを用いた磁気記録装置を提供するにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
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、第１のピン磁性層、非磁性層、第２のピン磁性層をこの順に積層したピン磁性層を備えるスピンバルブヘッドにおいて、前記第１のピン磁性層と前記第２のピン磁性層の間に絶縁体スペキュラー層が積層して形成されていることを特徴とする。
【００１０】
また、前記非磁性層と第２のピン磁性層の間に絶縁体スペキュラー層が形成されていること、前記絶縁体スペキュラー層が、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅあるいはこれらを少なくとも一つ含む合金の酸化物からなること、前記絶縁体スペキュラー層の厚さが、０．６ｎｍ〜１．０ｎｍであることを特徴とする。
また、前記絶縁体スペキュラー層は、金属層を自然酸化、プラズマ酸化、イオンビーム酸化等の酸化方法により酸化した酸化膜とした形成されたものであること、非磁性層の表面に、金属酸化物をスパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法等の成膜法により形成されたものであること、非磁性膜の表面に酸化膜を成膜した後、成膜用のチェンバー内に酸素を導入し、非磁性酸化膜の表面に酸素を付着させて形成されたものであることを特徴とする。
【００１１】
また、磁気記録媒体に記録された情報を再生する磁気ヘッドを備えた磁気記録装置であって、前記磁気ヘッドが、前記スピンバルブヘッドを備えていることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について添付図面と共に詳細に説明する。
図１は本発明に係るスピンバルブヘッドの構成を示す説明図である。同図で、１０はアルチック基板等の基材に形成する下地層である。下地層１０はＮｉＣｒ等によって形成する。下地層１０はスパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法等の通常の成膜法によって形成することができる。
【００１３】
１２は下地層１０の上層に形成した反強磁性層である。反強磁性層１２は、交換バイアス磁界印加層として形成するもので、ＰｔＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ等の反強磁性材料を使用することができる。反強磁性層１２は、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法等の通常の成膜法によって形成することができる。
【００１４】
１４１は反強磁性層１２の上層に形成した第１のピン磁性層であり、１４２はルテニウム等の非磁性層１５および絶縁体スペキュラー層２２を介して積層して形成した第２のピン磁性層である。第１のピン磁性層１４１および第２のピン磁性層１４２は、磁化方向が固定され、互いに磁化方向が逆向きに設定されている。
第１のピン磁性層１４１および第２のピン磁性層１４２とも、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＢ合金等の強磁性体材料によって形成される。第１のピン磁性層１４１および第２のピン磁性層１４２は、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法等の通常の成膜法によって形成することができる。第１のピン磁性層１４１および第２のピン磁性層１４２の厚さは適宜選択できるが、通常は１〜２ｎｍ程度の厚さに設定すればよい。
【００１５】
非磁性層１５は第１のピン磁性層１４１と第２のピン磁性層１４２との間で交換接合作用をさせる交換接合層として形成するものである。非磁性層１５は、第１のピン磁性層１４１を形成した後、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法等の通常の成膜法によって形成する。
【００１６】
本実施形態のスピンバルブ膜の構成において特徴的な構成は、非磁性層１５の上層に設けた絶縁体スペキュラー層２２である。この絶縁体スペキュラー層２２は、非磁性層１５を設けた後、非磁性層１５の表面に酸化物による絶縁体層として形成する。
絶縁体スペキュラー層２２は、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法といった成膜法によって、非磁性層１５の表面に、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ等の単一元素金属あるいは合金金属からなる金属層を形成した後、前記金属層を、自然酸化、プラズマ酸化、イオンビーム酸化などの酸化方法を用いて酸化して酸化膜とすることによって形成することができる。
【００１７】
また、絶縁体スペキュラー層２２を形成する他の方法としては、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅ等の単一元素金属あるいは合金金属の酸化物をソース材料に使用し、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法といった成膜法によって、非磁性層１５の表面に酸化膜を形成する方法がある。
なお、絶縁体スペキュラー層２２によるスペキュラー効果をさらに確実にするため、非磁性層１５の表面に酸化膜を成膜した後、さらに成膜用のチェンバー内に酸素を導入して、絶縁体スペキュラー層２２の表面に酸素を付着させるようにするとよい。
【００１８】
第２のピン磁性層１４２は、上述したようにして絶縁体スペキュラー層２２を形成した後、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法といった成膜法によって形成する。
本実施形態のスピンバルブ膜のピン磁性層は、図２に示す従来のスピンバルブ膜においては、第２のピン磁性層１４２がピン２Ａ層１４２ａとピン２Ｂ層１４２ｂの２層構成となっていたのに対して、第２のピン磁性層１４２が１層のみの構成となっていることが特徴的である。
【００１９】
図１において、１６は非磁性層からなる中間層である。中間層にはＣｕ等の非磁性体が使用される。中間層１６もスパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法等の適宜成膜法を利用して形成することができる。
１８はフリー磁性層である。フリー磁性層１８には軟磁性材料によって形成される。フリー磁性層１８は、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＢ合金等によって形成される。また、フリー磁性層１８は単層によって形成することもできるし、複数層構成とすることもできる。フリー磁性層１８もまた、スパッタリング法、蒸着法、ＣＶＤ法等の通常の成膜法を利用して形成することができる。
ギャップ層２０は、再生用ヘッドと記録用ヘッドとのギャップ間隔を設定するためのものである。ギャップ層２０はフリー磁性層１８の上層にアルミナ等の絶縁体を成膜して形成する。
【００２０】
本実施形態のスピンバルブヘッドは、上述したように、第１のピン磁性層１４１の上層に非磁性層１５と絶縁体スペキュラー層２２を介して第２のピン磁性層１４２を形成したことが特徴である。
図２の構成に係る従来のスピンバルブ膜においては、ピン２Ａ層１４２ａとピン２Ｂ層１４２ｂの２層構造から第２のピン磁性層１４２について、スピンバルブ膜のＭＲ比とＨｕａを大きくするためには、ピン２Ａ層１４２ａの厚さを薄くすること、ピン２Ｂ層１４２ｂについてはその厚さを厚くすることが有効であるという測定結果が得られていた。
【００２１】
本実施形態のスピンバルブ膜の場合は、ピン２Ａ層１４２ａに相当するピン磁性層をなくし、ピン２Ｂ層１４２ｂに相当する第２のピン磁性層１４２の厚さを厚く形成することが可能となることから、ＭＲ比およびＨｕａの値を効果的に増大させることが可能である。また、ピン磁性層とは別層として絶縁体スペキュラー層２２を設ける構成としたことで、所要の特性を備えたスペキュラー層を容易に形成することが可能となる。絶縁体スペキュラー層２２を別層として形成する方法は、従来のようにピン２Ａ層１４２ａを酸化してスペキュラー層１４３を設ける方法において、ピン２Ａ層１４２ａの酸化処理を制御してスペキュラー層１４３を形成する方法とくらべて、はるかに処理が容易であり、確実にスペキュラー層を形成することができるという利点がある。これによって、より安定した特性を備えたスピンバルブヘッドを容易に製造することが可能となる。
【００２２】
【実施例】
図３、４は上記方法によって実際に製造したスピンバルブヘッドと、従来方法によって製造したスピンバルブヘッドについて、ＭＲ比とＨｕａ値を測定した結果を示す。図３は本実施形態によって製造したスピンバルブヘッドの実施例についての測定結果、図４は従来方法によって製造したスピンバルブヘッドの比較例についての測定結果を示す。
【００２３】
スピンバルブヘッドの膜構成とＭＲ比とＨｕａ値の測定結果は以下のとおりである。
（実施例）
下地層：ＮｉＣｒ、  反強磁性層：ＰｄＰｔＭｎ  厚さ１１ｎｍ、  第１のピン磁性層：ＣｏＦｅ  厚さ１．２ｎｍ、  非磁性層：厚さ０．８５ｎｍ、  絶縁体スペキュラー層：ＣｏＯ（酸化コバルト  ）厚さ０．９ｎｍ、  第２のピン磁性層：ＣｏＦｅ  厚さ１．７ｎｍ、  中間層：Ｃｕ  厚さ２．２ｎｍ、  フリー層：ＣｏＦｅ  厚さ０．５ｎｍ／ＣｏＮｉＦｅ２．１６ｎｍ
ＭＲ比＝１６．１１％、  Ｈｕａ＝１４１０Ｏｅ
【００２４】
（比較例）
下地層：ＮｉＣｒ、  反強磁性層：ＰｄＰｔＭｎ  厚さ１１ｎｍ、  第１のピン磁性層：ＣｏＦｅ  厚さ１．２ｎｍ、  非磁性層：厚さ０．８５ｎｍ、  ピン２Ａ層：ＣｏＦｅ  厚さ０．９ｎｍ、  ナノスペキュラー層、  ピン２Ｂ層：ＣｏＦｅ  厚さ１．７ｎｍ、  中間層：Ｃｕ  厚さ２．２ｎｍ、  フリー層：ＣｏＦｅ  厚さ０．５ｎｍ／ＣｏＮｉＦｅ２．１６ｎｍ
ＭＲ比＝１６．０５％、  Ｈｕａ＝９０６Ｏｅ
【００２５】
上記測定結果は、ピン磁性層等の対応する膜厚については比較例と実施例の膜厚を変えずに測定した結果である。ＭＲ比とＨｕａについてみると、ＭＲ比については本発明の実施例がやや上回る程度であるが、Ｈｕａ値については実施例が大幅に上回っている。したがって、Ｈｕａの改善には本発明のスピンバルブヘッドがきわめて有効に利用可能であり、面記録密度がますます増大する磁気記録媒体を搭載する磁気記録装置の再生用ヘッドとして好適に利用することが可能である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明に係るスピンバルブヘッドは、ＭＲ比とＨｕａ値を改善した磁気ヘッド素子として得ることができ、優れた、安定した特性を備える磁気ヘッド素子として提供することが可能となる。このスピンバルブヘッドを備えた磁気ヘッドを磁気記録装置に搭載することにより、磁気記録媒体の面記録密度の増大に容易に対応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスピンバルブヘッドの膜構成を示す説明図である。
【図２】従来のスピンバルブヘッドでの膜構成を示す説明図である。
【図３】本発明に係るスピンバルブヘッドについてＭＲ比とＨｕａ値を測定した結果を示すグラフである。
【図４】従来のスピンバルブヘッドについてＭＲ比とＨｕａ値を測定した結果を示すグラフである。
【図５】第２のピン磁性層の厚さによるＭＲ比とＨｕａ値の変化を測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１０  下地層
１２  反強磁性層
１５  非磁性層
１６  中間層
１８  フリー磁性層
２０  ギャップ層
２２  絶縁体スペキュラー層
１４１  第１のピン磁性層
１４２  第２のピン磁性層
１４２ａ  ピン２Ａ層
１４２ｂ  ピン２Ｂ層
１４３  絶縁体スペキュラー層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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