(57)【要約】【課題】ピン固定磁気層とフリー磁気層との間の磁気結合場強度を強化を向上すること。【解決手段】ピン固定磁気層と、該ピン固定磁気層上に形成されたスペーサ層と、該スペーサ層上に形成されたフリー磁気層とを具備するセンサ層スタックを有するスピンバルブセンサを具備する磁気ヘッドニ関し、好ましい実施例では、スペーサ層はＣｕＯｘから成る。ピン固定磁気層の上面プラズマ平滑化処理は該スペーサ層の堆積前に実施され、好ましいプラズマガスはアルゴンと酸素の混合気体である。【選択図】  図３
2004164837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピンバルブセンサを具備する磁気ヘッドであって、
ピン固定磁気層と、該ピン固定磁気層上に配置されたスペーサ層と、該スペーサ層上に配置されたフリー磁気層を有し、
該ピン固定磁気層が、アルゴンと酸素から成るプラズマによって平滑化処理される上面を持つように形成され、該スペーサ層が該ピン固定磁気層の該平滑化処理された上面上に配置されることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気ヘッドであって、該スペーサ層がＣｕから成ることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項３】
請求項１に記載の磁気ヘッドであって、該スペーサ層がＣｕＯｘから成ることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項４】
請求項３に記載の磁気ヘッドであって、該ピン固定磁気層がＣｏＦｅから成ることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項５】
請求項３に記載の磁気ヘッドであって、該フリー磁気層がＮｉＦｅから成ることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項６】
請求項３に記載の磁気ヘッドであって、該ピン固定磁気層がＣｏＦｅと、Ｒｕと、ＣｏＦｅの各層を有する積層構造体から成ることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項７】
請求項３に記載の磁気ヘッドであって、該フリー磁気層がＣｏＦｅとＮｉＦｅの各層を有する積層構造体から成ることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項８】
スピンバルブセンサを具備する磁気ヘッドであって、
基板基部上に組み立てられている磁気シールド層（Ｓ１）と、
該Ｓ１上に組み立てられている第一の電気絶縁層Ｇ１と、
該Ｇ１層上に配置されているスピンバルブセンサ構造体とを有し、
該スピンバルブセンサ構造体が、該Ｇ１層上に組み立てられるシード層と、該シード層上に配置される反強磁性層と、該反強磁性層上に配置されているピン固定磁気層と、該ピン固定磁気層上に配置されているスペーサ層と、該スペーサ層上に配置されているフリー磁気層とを具備し、
さらに該ピン固定磁気層が、その上面をプラズマによって平滑化処理された状態で形成され、該スペーサ層がＣｕＯｘから成っていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項９】
請求項８に記載の磁気ヘッドであって、磁気結合場が、約−５〜約−１５Ｏｅの結合場強度を有する該スペーサ層に渡って存在し、該スペーサ層が、厚さ約１６〜約２０Åとして形成されていることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１０】
請求項９に記載の磁気ヘッドであって、該結合場強度が約−１０Ｏｅで、該スペーサの厚さが約１７Åであることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１１】
請求項９に記載の磁気ヘッドであって、該ピン固定磁気層がＣｏＦｅから成ることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１２】
請求項９に記載の磁気ヘッドであって、該フリー磁気層がＮｉＦｅから成ることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１３】
請求項９に記載の磁気ヘッドであって、該ピン固定磁気層がＣｏＦｅと、Ｒｕと、ＣｏＦｅの各層を有する積層構造体から成ることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１４】
請求項９に記載の磁気ヘッドであって、該フリー磁気層がＣｏＦｅとＮｉＦｅの各層を有する積層構造体から成ることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項１５】
スピンバルブセンサを有する磁気ヘッドを具備するハードディスクドライブであって、
基板基部上に組み立てられている磁気シールド層（Ｓ１）と、
該Ｓ１上に組み立てられている第一の電気絶縁層Ｇ１と、
該Ｇ１層上に配置されているスピンバルブセンサ構造体とを有し、
該スピンバルブセンサ構造体が、該Ｇ１層上に組み立てられているシード層と、該シード層上に配置されている反強磁性層と、該反強磁性層上に配置されているピン固定磁気層と、該ピン固定磁気層上に配置されているスペーサ層と、該スペーサ層上に配置されているフリー磁気層とを具備し、
さらに該ピン固定磁気層が、その上面をプラズマによって平滑化処理された状態で形成され、該スペーサ層がＣｕＯｘから成っていることを特徴とするハードディスクドライブ。
【請求項１６】
請求項１５に記載の磁気ヘッドを具備するハードディスクドライブであって、磁気結合場が、約−５〜約−１５Ｏｅの結合場強度を有する該スペーサ層に渡って存在し、該スペーサ層が、厚さ約１６〜約２０Åとして形成されていることを特徴とするハードディスクドライブ。
【請求項１７】
請求項１６に記載の磁気ヘッドを具備するハードディスクドライブであって、該結合場強度が約−１０Ｏｅであり、該スペーサの厚さが約１７Åであることを特徴とするハードディスクドライブ。
【請求項１８】
請求項１５に記載の磁気ヘッドを具備するハードディスクドライブであって、該ピン固定磁気層がＣｏＦｅから成ることを特徴とするハードディスクドライブ。
【請求項１９】
請求項１５に記載の磁気ヘッドを具備するハードディスクドライブであって、該フリー磁気層がＮｉＦｅから成ることを特徴とするハードディスクドライブ。
【請求項２０】
請求項１５に記載の磁気ヘッドを具備するハードディスクドライブであって、該ピン固定磁気層がＣｏＦｅと、Ｒｕと、ＣｏＦｅの各層を有する積層構造体から成ることを特徴とするハードディスクドライブ。
【請求項２１】
請求項１５に記載の磁気ヘッドを具備するハードディスクドライブであって、該フリー磁気層がＣｏＦｅとＮｉＦｅの各層を有する積層構造体から成ることを特徴とするハードディスクドライブ。
【請求項２２】
ピン固定磁気層を堆積するプロセスと、
アルゴンと酸素から成るプラズマを利用した該ピン固定磁気層の上面を平滑化処理するプロセスと、
該ピン固定磁気層の該上面上にスペーサ層を堆積するプロセスと、
該スペーサ層上にフリー磁気層を堆積するプロセスとを含むことを特徴とする読み取りセンサを有する磁気ヘッドの製造方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の磁気ヘッドを組み立てるための方法であって、該アルゴンと酸素から成るプラズマが、約０．０５〜約０．６％の濃度の酸素を含有することを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２２に記載の磁気ヘッドを組み立てるための方法であって、該アルゴンと酸素から成るプラズマを約１ｘ１０−３〜３ｘ１０−３トールの加圧下で使用し、酸素の分圧が約．５ｘ１０−６〜６ｘ１０−６トールであることを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の磁気ヘッドを組み立てるための方法であって、該スペーサ層が、厚さ約１６〜約２０Åとして形成されることを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２２に記載の磁気ヘッドを組み立てるための方法であって、磁気結合場が、約−５〜約−１５Ｏｅの結合場強度を有する該スペーサ層に渡って存在し、該スペーサ層が、厚さ約１６〜約２０Åとして形成されることを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の磁気ヘッドを組み立てるための方法であって、該アルゴンと酸素から成るプラズマを約１ｘ１０−３〜３ｘ１０−３トールの加圧下で使用し、酸素の分圧が約．５ｘ１０−６〜６ｘ１０−６トールであることを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の磁気ヘッドを組み立てるための方法であって、該スペーサ層が、厚さ約１６〜約２０Åとして形成されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ヘッド用スピンバルブセンサに関し、特にスピンバルブセンサ構造体のピン固定磁気層面のプラズマ平滑化による強化ＧＭＲ磁気ヘッド及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブ用磁気ヘッドは通常、ハードディスクドライブのディスクからデータを読み取るための磁気抵抗（ＭＲ）スピンバルブセンサ構造体を有する読み取りヘッド部を具備している。当業者にとって十分明らかなように、このようなＭＲセンサ構造体には、読み取りギャップを形成する２つの磁気シールド間に、複数の薄膜層が配置されている。該薄膜層は、特定の磁気特性を具備しており、ハードディスク上のデータビットの磁場に感応する。
【０００３】
代表的ＭＲスピンバルブセンサの薄膜層は、少なくとも一つの反強磁性層と、少なくとも一つのピン固定磁気層と、スペーサ層と、少なくとも一つのフリー磁気層を含んでいる。フリー磁気層の磁場方向がピン固定磁気層の磁場方向に平行なときには、ＭＲセンサの電気抵抗Ｒが最も低くなる。データの読み取り時には、ハードディスクの磁気データビットによりフリー磁気層の磁場方向が変化するが、このとき該センサの電気抵抗が高くなる。
【０００４】
この抵抗（ΔＲ）変化は、センサを通過して流れる電流に影響を与え、その電流がデータ信号として検出される。したがって、ΔＲ値を保持するか、さらに高くしながら、厚さを薄くしたＭＲセンサを開発することが望まれる。金属のＭＲセンサ層、それも特にスペーサ層が薄くなると、このような薄くなった層の電気抵抗が高まるので、これらの層内を流れ、フリー磁気層から離れていくような、電流の分流が減少する。その結果、センサ抵抗ＲおよびΔＲが高くなり、これにより、磁気ヘッドの性能が改良される。スピンバルブセンサの性能において重要なもう一つのパラメータは、ピン固定磁気層とフリー磁気層との間の磁気結合場強度であり、スピンバルブの性能を維持するためには、この結合磁場強度を保持することが大切である。
【０００５】
先行技術においてＭＲセンサのΔＲの向上を試行する上で、多くの材料および製造プロセスが利用されてきた。本発明は、表面が平滑化処理されたピン固定磁気層を利用して製造されたＭＲスピンバルブセンサに関する。このようにすることで、先行技術より薄いスペーサ層を利用できるので、該センサの電気抵抗RおよびΔＲが高くなり、より強い読み取りヘッド信号が実現される。
【０００６】
非特許文献１の要約に、ＧＭＲスピンバルブセンサに関しては、低電圧アルゴンプラズマを利用することによってピン固定磁気層の表面を平滑化処理することが可能であると記述されている。銅製のスペーサ層とフリー磁気層をその後に堆積させる。生成されるＧＭＲセンサは、信号強度が高まっており、改良されていることが実証された。
【０００７】
【非特許文献１】Ｋ．Ｔｓｕｎｅｋａｗａ、Ｄ．ＮａｋａｇｉｍａおよびＮ．Ｗａｔａｎａｂｅ各氏による「ＰｔＭｎを主成分とした合成スピンバルブのＧＭＲ特性に対するプラズマ処理の効果」（論文ＢＤ−０４）第４６回「磁性及び磁性材料」年度会議、シアトル、ワシントン、２００１年１１月１２日〜１６日
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、ピン固定磁気層とフリー磁気層との間の磁気結合場強度を強化を向上することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、アルゴンと酸素から成る改良されたプラズマを利用している点および、ピン固定磁気層とフリー磁気層との間にＣｕＯｘスペーサ層を具備するＭＲヘッドを利用している点で、上記の先行技術を改良している。
【００１０】
本発明の磁気ヘッドは、ピン固定磁気層と、該ピン固定磁気層上に形成されたスペーサ層と、該スペーサ層上に形成されたフリー磁気層とを含むセンサ層スタックを有するスピンバルブセンサ読み取りヘッドを具備している。好ましい実施例では、該スペーサ層はＣｕＯｘから成っている。改良されたスピンバルブセンサの特性は、該スペーサ層を配置する前に、該ピン固定磁気層の上面をプラズマ平滑化処理することによって実現され、好ましいプラズマガスはアルゴンと酸素の混合気体である。
【００１１】
ピン固定磁気層のプラズマ平滑化処理は、ピン固定磁気層とフリー磁気層との間の磁気結合場強度の陰性電位を高めるという効果があり、この場合、該スペーサ層をさらに薄くして、所望の値に合わせて結合場強度を調整することができる。該スペーサ層の厚さを薄くすると、センサの抵抗が高くなり、センサの信号振幅も向上する。該好ましい実施例では、ＣｕＯｘスペーサ層の厚さは、約２０〜約１６Åまで薄くなっている。
【００１２】
本発明の磁気ヘッドの利点は、センサスペーサ層の厚さが薄くなった磁気抵抗センサを具備しているという点にある。
【００１３】
本発明の磁気ヘッドのもう一つの利点は、センサスペーサ層の厚さが薄くなり、センサの信号振幅が増大した磁気抵抗センサを具備しているという点にある。
【００１４】
本発明の磁気ヘッドのさらなる利点は、平滑化処理された面を有するピン固定磁気層上にＣｕＯｘスペーサ層が配置されているという点にある。
【００１５】
本発明の磁気ヘッドのさらにもう一つの利点は、プラズマにより平滑化処理され、その上に、厚さを薄くしたＣｕＯｘスペーサ層を配置した上面を有することによって、センサの信号振幅が増大した積層ピン固定磁気層を具備しているという点にある。
【００１６】
本発明のハードディスクドライブの利点は、センサスペーサ層の厚さが薄くなった磁気抵抗センサを有する本発明の磁気ヘッドを具備しているという点にある。
【００１７】
本発明のハードディスクドライブのもう一つの利点は、センサスペーサ層の厚さが薄くなり、センサの信号振幅が増大した磁気抵抗センサを有する本発明の磁気ヘッドを具備しているという点にある。
【００１８】
本発明のハードディスクドライブのさらなる利点は、平滑化処理された面を有するピン固定磁気層上にＣｕＯｘスペーサ層が配置された本発明の磁気ヘッドを具備しているという点にある。
【００１９】
本発明のハードディスクドライブのさらなるもう一つの利点は、上面がプラズマ平滑化処理され、その上に、厚さを薄くしたＣｕＯｘスペーサ層が配置された面を有することによって、センサの信号振幅が増大した積層ピン固定磁気層を有する本発明の磁気ヘッドを具備しているという点にある。
【００２０】
本発明の磁気ヘッドを製造するための方法の利点は、上面がプラズマ平滑化処理されており、厚さを薄くしてセンサの信号振幅を増大させたＣｕＯｘスペーサ層を有するピン固定磁気層を具備しているという点にある。
【００２１】
本発明の前述及びその他の目的と、特徴と、利点は、図面のいくつかの図を参照した好ましい実施例の以下の詳細な記述から明らかとなるであろう。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、スピンバルブセンサの性能において重要なもう一つのパラメータであるピン固定磁気層とフリー磁気層との間の磁気結合場強度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（実施例）
図１は、本発明の磁気ヘッドを具備するハードディスクドライブの重要な構成要素を図に表した正面図である。ハードディスクドライブ１０は、電動式スピンドル１４上に回転可能なように実装された磁気媒体ハードディスク１２を具備している。アクチュエータアーム１６は、該アクチュエータアーム１６の遠心端２２上に配置された本発明の磁気ヘッド２０とともに、ハードディスクドライブ１０内に旋回可能なように実装されている。
【００２４】
代表的ハードディスクドライブ１０は、該スピンドル１４上に回転可能なように実装されている複数のディスク１２と該アクチュエータアームの遠心端２２上に実装されている１つまたは複数の磁気ヘッド２０を有する複数のアクチュエータアーム１６とを具備していてもよい。当業者によく知られているように、ハードディスクドライブ１０が動作しているときには、スピンドル１４上でハードディスク１２が回転し、磁気ヘッド２０が、該回転しているディスク面の上方を移動するよう改造された空気ベアリングスライダとして動作する。該スライダは、磁気ヘッドを形成する各種層と構造体を組み立てるための基板基部を具備している。このようなヘッドは、ウェーハ基板上に大量に組み立てられ、その後で個別の磁気ヘッド２０にスライスされる。
【００２５】
代表的先行技術による磁気ヘッドは、ハードディスクからデータを読み出すための読み取りヘッド部とハードディスクにデータを書き込むための書き込みヘッド部を具備するように組み立てられている。図２は、本発明の新規な読み取りヘッドの特徴を記述するための起点としての役割を果たす、磁気ヘッドの先行技術による読み取りヘッドスピンバルブ部の概観図を表している。図２に示されているように、スピンバルブ３０は、基板基部４２の表面３８上に組み立てられている第一の磁気シールド層（Ｓ１）３４を具備している。第一の絶縁層（Ｇ１）４４は、Ｓ１シールド３４上に組み立てられ、その後で、複数のスピンバルブセンサ層５０がＧ１層４４に組み立てられている。
【００２６】
以下に、まずセンサ層５０について詳細に記述し、次に、本発明の新規なセンサ層について述べる。ホトリソグラフィとエッチング技術を使用して、図２に図示されている中心部５０がそのまま残るように、センサ層の各部を除去する。その後で、硬バイアス要素５４を、センサ層５０の横に組み立て、電気リード線６０を硬バイアス要素５４上に組み立て、第二の電気絶縁層（Ｇ２）６４を装置上に堆積させてから第二の磁気シールド（Ｓ２）６８を組み立てる。さらに、次に書き込みヘッド部（一般に７２として表示）を組み立てて、磁気ヘッド組み立てプロセスを完了する。
【００２７】
本発明は、スピンバルブのセンサ層スタック５０を有する特定の層の改良を目的としており、図１の磁気ヘッド２０における本発明の改良されたセンサ８０として利用できるような磁気抵抗（ＭＲ）スピンバルブセンサのさらに詳細な図が、図３に示されている。図３に図示されているように、通常Ａｌ２Ｏ３から成るＧ１絶縁層４４は、通常ＮｉＦｅから成るＳ１シールド層３４上に組み立てられている。その後で、ＡｌＯｘサブレイヤ（ｓｕｂｌａｙｅｒ）と、ＮｉＦｅＣｒサブレイヤと、ＮｉＦｅサブレイヤとから成るシード層８４から始まる、該スピンバルブ層構造体９０の組み立てが行われる。
【００２８】
シード層を堆積した後、該スピンバルブ層構造体９０内の一連のセンサ層に、ＰｔＭｎ反強磁性層９４、ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅ積層ピン固定磁気層９８、ＣｕＯｘスペーサ層１０２、ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅフリー磁気層１０６、Ｔａキャップ層１１０が含まれる。各種層の代表的厚さは図３に記述されているとおりである。
【００２９】
本明細書に記載されているような磁気抵抗スピンバルブセンサは、該センサがデータビット磁場に暴露されたときに、該スピンバルブセンサ内の電気抵抗における変化を通じてハードディスクに書き込まれた磁気データビットを検出するという形で動作する。具体的に言えば、フリー磁気層場の磁場方向が、データビット磁場によって変えられ、このフリー層磁場方向の変化によって該センサの電気抵抗Ｒが変化する。該センサの電気抵抗は、該フリー層磁場がピン固定層磁場に平行な方向を向いているときに最も低くなり（Ｒｍｉｎ）、該センサの抵抗は、該フリー層磁場が該ピン固定層磁場方向に平行以外の方向を向いているときに高くなる。
【００３０】
このような抵抗Ｒ−Ｒｍｉｎにおける変化は、通常ΔＲとして表される。具体的に言えば、該センサの抵抗Ｒは、ほとんど該スペーサ層の抵抗によって決定される。一般に、さらに薄いスペーサ層では、通常、抵抗Ｒ値がもっと高くなるので、その結果、一般に磁気抵抗係数ΔＲ／Ｒが一定のままであるという条件の下ではΔＲの値がさらに高くなる。
【００３１】
スピンバルブ性能におけるもう一つの重要なパラメータが、ピン固定磁気層とフリー磁気層との間における磁気結合場の強度である。この磁気結合場は、以下に具体的に説明するように、適正なＳＶ性能を促進するために所望の範囲内で保持される。
【００３２】
したがって、本発明のスピンバルブセンサの性能目標は、所望の範囲内で磁気結合場を保持しながら電気抵抗ＲとΔＲを向上させることにあり、ΔＲ／Ｒや保磁力などといったその他のセンサ特性に悪影響を与えないようにすることにある。以下の説明から明らかなように、ピン固定磁気層の上面部の平滑化処理における改良は、スピンバルブセンサ特性をも改良する。
【００３３】
図３に戻ると、本発明の焦点は、該ピン固定磁気層９８の上面１２０に当てられている。具体的に言えば、表面１２０が平滑化されている場合には、ピン固定磁気層とフリー磁気層との間の磁気結合値は、さらに負の方向に向かう。次に、磁気結合値を元の値、さらには所望の値に戻す場合には、スペーサ層１０２の厚さを薄くすることができる。最後に、該スペーサ層の厚さを薄くしたことにより、該スペーサ層（したがってセンサも）の電気抵抗が高くなるので、ΔＲ（ΔＲ／Ｒが一定のままなので）高くなり、その結果、センサ信号の信号振幅が増大する。このように、ピン固定磁気層９８の表面の平滑化処理により、スペーサ層１０２がさらに薄くなり、センサ性能特性が改良されるということが理解されよう。
【００３４】
銅製スペーサ層を具備するＧＭＲスピンバルブセンサのピン固定磁気層の表面を平滑化処理した場合の効果が他者によって報告されており、これについては、非特許文献１を参照されたい。この先行技術によるピン固定層平滑化プロセスでは、低電圧アルゴンプラズマが使用されており、その後でアルゴンプラズマ平滑化処理面上にＣｕスペーサが堆積されている。
【００３５】
図３に示されているような本発明の好ましい実施例では、ＣｕＯｘスペーサがセンサ構造体９０に使用されており、アルゴンと酸素から成るプラズマプロセスガスが、該スペーサ層の堆積前にピン固定磁気層の表面平滑化処理を行うのに使用されている。当業者によって理解されるように、磁気ヘッドセンサ組み立てプロセスは、１つまたは複数のウェーハがウェーハチャック上に配置される。該ウェーハチャックが各種層およびプロセスが実行される複数のチャンバへ移動可能であるようなマルチチャンバ組み立て装置内で実施される。本発明に関しては、ウェーハチャックは、Ｓ１シールドと、Ｇ１絶縁層と、シード層と、反強磁性層と、ピン固定磁気層など、各種センサ薄膜層が順次堆積される連続チャンバに移動する。ピン固定磁気層を堆積した後で、プラズマプロセスガスが、処理チャンバ内に導入され、低バイアス電圧がチャックに印加される。ピン固定磁気層の表面をプラズマに暴露させる短い時間だけプラズマが打ち込まれ、表面の平滑化処理が実現する。
【００３６】
本発明の表面平滑化プロセスに関しては、その上部にピン固定磁気層が堆積されているウェーハを有するウェーハチャックが、約１ｘ１０−３〜約３ｘ１０−３トールの範囲内の圧力下で、プロセスチャンバ内に配置される。アルゴンと酸素から成る混合プラズマガスが約５０ｓｃｃｍの流速で導入されるが、このガスは、約４９．５ｓｃｃｍの純粋なアルゴンと、８０％のアルゴンおよび２０％の酸素とから成る５ｓｃｃｍの混合ガスとで構成されている。これは、約２ｘ１０−６トールの酸素分圧と相関関係がある。５ｘ１０−６〜約６ｘ１０−６トールの酸素分圧は、優れた表面平滑化処理の成果を達成することが明らかにされている。プラズマ打ち込み電圧が約２５ボルトの場合に、該プラズマを担持するのに、約２５〜約７０ボルトのウェーハチャックバイアス電圧、好ましくは３０〜６０ボルトの範囲内のウェーハチャックバイアス電圧が使用される。
【００３７】
約１５〜６０秒間の表面平滑化処理プラズマ暴露時間は、本発明の表面平滑化処理効果を達成するのに十分である。当業者によって理解されるように、表面平滑化処理暴露時間は、バイアス電圧やプラズマ組成などのパラメータの関数である。
【００３８】
プラズマ表面平滑化処理プロセスの後で、ウェーハチャックをスペーサ堆積チャンバ内に移動させてから、ＣｕＯｘスペーサ層１０２を該ピン固定磁気層９８の平滑化処理面１２０上に堆積させる。毎秒約１Åの速度でＣｕＯｘを堆積させるので、約１６〜２０ÅのＣｕＯｘの厚さ、好ましくは約１７ÅのＣｕＯｘの厚さを実現するのに、本発明では約１６〜２０秒の堆積時間が使用されている。その後で、フリー磁気層とキャップ層が順次堆積される。
【００３９】
ＣｕＯｘスペーサ層は、先行技術によるＣｕスペーサに比べ、電気抵抗が高くなっている。さらに、ＣｕＯｘスペーサの特性から、ピン固定磁気層とフリー磁気層との間に負の磁気結合場が生じる。この結合場の強度は、フリー磁気層の磁場の回転、さらにはセンサの性能に影響を与える重要なセンサパラメータである。結合場の強度は、ピン固定磁気層とフリー磁気層との間のスペーサ層の厚さによって影響され、以下に詳細に述べるように、所望の範囲内で結合場強度を保持し、それにより該スペーサ層の厚さを薄くすることが本発明の重要な特徴である。
【００４０】
このように、結合場強度に対する主要な影響因子は、ピン固定層−スペーサ層間界面におけるナノレベルの粗さである。図４に示すように、この粗さを平滑化すると、所与のスペーサの厚さが得られるように結合場が縮小するか、もしくは逆に所与の結合場を保持しながらスペーサの厚さを薄くすることができる、ということを理解すべきである。該スペーサの厚さを薄くすると、スペーサが薄くなるに伴ってセンサのΔＲ／Ｒが高くなり、それと同時にセンサ抵抗Ｒが大きくなるという2つの点で役に立つ。ΔＲ／ＲとＲの積はΔＲであり、これは読み取りヘッドにおける信号振幅を予測するための優れた性能指数となる。図５に示されており、以下に述べるように、この性能指数、さらには、磁気ヘッド信号は、ピン固定層面の粗さを円滑化することによって改良される。
【００４１】
図４は、スペーサの厚さの関数としての、ＧＭＲスペーサを通じた結合場強度Ｈｆを表すグラフである。この場合、スペーサは、酸素がドーピングされたＣｕであり、この場合、結合場を縮小するのに、酸素をＣｕに含有させることが有効であることが分かる。四角い記号のデータは、ＣｕＯスペーサ層組成で、通常のように堆積されたセンサ層スタックの結合場を表している。ダイヤモンド型の記号のデータは、アルゴンガスだけを使用した場合のプラズマ平滑化処理による結合場の縮小を示している。
【００４２】
最後に、三角形の記号のデータは、アルゴンと酸素から成るプラズマを使用したときの、さらなる結合場の縮小を表している。このように、プラズマの平滑化処理を行わなくても（四角い記号）、−５〜−１５Ｏｅの範囲の結合場強度が、約１９ÅのＣｕＯｘスペーサの厚さで達成される。さらにアルゴンプラズマの平滑化処理（ダイヤモンド型の記号）では、−５〜−１５Ｏｅの結合場強度が約１８ÅのＣｕＯｘスペーサの厚さで達成されることが分かるであろう。アルゴンと酸素から成るプラズマ（三角形の記号）と、−５〜−１５Ｏｅの結合場強度でのＣｕＯｘスペーサ層を使用した本発明の好ましいプラズマ平滑化処理により、約１７Åのスペーサ層の厚さが実現される。
【００４３】
これらの特性曲線から、このようなプラズマ処理が、負の結合のためのプロセス時間枠をかなり拡大することは明らかである。したがって、固定結合場値を保持しながらスペーサの厚さを薄くするのに、プラズマ平滑化処理を採用することができる。
【００４４】
図５は、性能指数（ΔＲ、これはΔＲ／Ｒｘシート抵抗（Ｒ）に等しい）が、ＣｕＯｘスペーサの厚さによってどのように変化するかを表したグラフである。四角い記号のデータは、ＣｕＯスペーサ層組成で通常どおりに堆積されたセンサ層スタックのΔＲ値を表している。ダイヤモンド型の記号のデータは、アルゴンガスだけを使用してプラズマ平滑化処理を行ったときのΔＲ値を表している。最後に、三角形の記号のデータは、アルゴンと酸素から成るプラズマを使用したときのΔＲ値を表している。したがって、一般にΔＲはＣｕＯｘスペーサ層の厚さが薄くなるに伴って、高くなることが分かるであろう。このように、本発明では、より薄いスペーサ層を堆積し、ＧＭＲセンサ性能をさらに改良するためにΔＲを高くすることができる。
【００４５】
本発明のスピンバルブセンサは、アルゴンと酸素を含有するプラズマ混合ガスを利用してピン固定磁気層の表面の平滑化処理を実施している点、ならびにＣｕの代わりにＣｕＯｘからスペーサ層が成っている点で、上記先行技術より改良されている。先行技術からの改良が実現され、本発明の好ましい実施例と結びついたときには、このような変更内容のそれぞれから、さらに改良した装置を生み出すことができる。
【００４６】
本発明が特定の好ましい実施例に関して提示され、記述されている一方で、当業者は恐らく本明細書に記載されている形式や詳細に対する一定の変更や修正が開発されるであろうということを理解するであろう。したがって、前期の各請求項は、本発明の真の精神と目的を有するすべての変更と修正をも本発明の対象として取り込むことを目的としている。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の磁気ヘッドを具備するハードディスクドライブの概観を図に表した正面図。
【図２】磁気ヘッドの代表的先行技術によるスピンバルブ読み取りヘッド部を図に表した側面断面図。
【図３】本発明のスピンバルブセンサ構造体の第一の実施例の組み立て時に利用できる、代表的薄膜層を図に表した側面断面図。
【図４】本発明の磁気ヘッドの、アルゴンと酸素から成るプラズマにより平滑化処理されたピン固定磁気層の性能特性を図に表したグラフ。
【図５】本発明の磁気ヘッドの性能データを提供するグラフ。
【符号の説明】
【００４８】
４４…Ｇ１絶縁層、３４…Ｓ１シールド層、８４…シード層、９０…スピンバルブ層構造体、９４…ＰｔＭｎ反強磁性層、９８…ピン固定磁気層、１０２…スペーサ層、１０６…フリー磁気層、１１０…キャップ層、１２０…ピン固定磁気層の上面。
【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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