(57)【要約】【課題】磁気抵抗変化率が向上された薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ハードディスク装置、及び磁気抵抗効果素子を提供すること。【解決手段】本発明の薄膜磁気ヘッド１０は、反強磁性層３２、ピンド層４２、フリー層４６、及び、ピンド層とフリー層との間に設けられた非磁性層４５を備える。また、フリー層４６の厚さ方向にセンス電流が流されるＣＰＰ型のヘッドである。そして、ピンド層４２は、Ｃｕで形成された第１層３６と、Ｃｕで形成され、第１層よりもフリー層側に配された第２層３８と、第１層と第２層との間にこれらの層に接して配されると共に、強磁性層を部分的に酸化させた中間層３７とを有する積層部４０を含んでいる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反強磁性層と、
前記反強磁性層と交換結合して磁化の向きが固定されたピンド層と、
外部磁界に応じて磁化の向き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設けられた非磁性層と、を備え、
前記フリー層の厚さ方向にセンス電流が流され、
前記ピンド層は、
Ｃｕで形成された第１層と、
Ｃｕで形成され、前記第１層よりも前記フリー層側に配された第２層と、
前記第１層と前記第２層との間にこれらの層に接して配されると共に、強磁性層を部分的に酸化させた中間層とを有する積層部を含むことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】
前記積層部の前記中間層における酸化された部分は、強磁性材料となっている請求項１記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項３】
前記積層部の前記中間層は、Ｆｅ又はＦｅＣｏで形成されている請求項１又は請求項２記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項４】
前記ピンド層は、前記反強磁性層と交換結合して磁化の向きが固定されるとともに、前記反強磁性層に接する第１強磁性層、前記第１強磁性層と磁化の方向が逆方向にされた第２強磁性層、及び前記第１強磁性層と前記第２強磁性層との間に配された非磁性スペーサ層を有し、
前記積層部は、前記第２強磁性層に含まれていることを特徴とする請求項１〜請求項３のうち何れか一項記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項５】
前記積層部は、複数設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４のうち何れか一項記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項６】
反強磁性層と、
前記反強磁性層と交換結合して磁化の向きが固定されたピンド層と、
外部磁界に応じて磁化の向き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設けられ、Ｃｕからなる非磁性層と、を備え、
前記フリー層の厚さ方向にセンス電流が流され、
前記ピンド層は、
Ｃｕで形成された第１層と、
前記第１層と前記非磁性層との間にこれらの層に接して配されると共に、強磁性層を部分的に酸化させた中間層とを有する積層部を含むことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項７】
薄膜磁気ヘッドを備えるヘッドジンバルアセンブリであって、
前記薄膜磁気ヘッドは、
反強磁性層と、
前記反強磁性層と交換結合して磁化の向きが固定されたピンド層と、
外部磁界に応じて磁化の向き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設けられた非磁性層と、を備え、
前記フリー層の厚さ方向にセンス電流が流され、
前記ピンド層は、
Ｃｕで形成された第１層と、
Ｃｕで形成され、前記第１層よりも前記フリー層側に配された第２層と、
前記第１層と前記第２層との間にこれらの層に接して配されると共に、強磁性層を部分的に酸化させた中間層とを有する積層部を含むことを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項８】
薄膜磁気ヘッドを備えるハードディスク装置であって、
前記薄膜磁気ヘッドは、
反強磁性層と、
前記反強磁性層と交換結合して磁化の向きが固定されたピンド層と、
外部磁界に応じて磁化の向き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設けられた非磁性層と、を備え、
前記フリー層の厚さ方向にセンス電流が流され、
前記ピンド層は、
Ｃｕで形成された第１層と、
Ｃｕで形成され、前記第１層よりも前記フリー層側に配された第２層と、
前記第１層と前記第２層との間にこれらの層に接して配されると共に、強磁性層を部分的に酸化させた中間層とを有する積層部を含むことを特徴とするハードディスク装置。
【請求項９】
反強磁性層と、
前記反強磁性層と交換結合して磁化の向きが固定されたピンド層と、
外部磁界に応じて磁化の向き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設けられた非磁性層と、を備え、
前記フリー層の厚さ方向にセンス電流が流され、
前記ピンド層は、
非磁性導電層で形成された第１層と、
非磁性導電層で形成され、前記第１層よりも前記フリー層側に配された第２層と、
前記第１層と前記第２層との間にこれらの層に接して配されると共に、強磁性層を部分的に酸化させた中間層とを有する積層部を含むことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項１０】
反強磁性層と、
前記反強磁性層と交換結合して磁化の向きが固定されたピンド層と、
外部磁界に応じて磁化の向き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設けられた非磁性層と、を備え、
前記フリー層の厚さ方向にセンス電流が流され、
前記ピンド層は、
非磁性導電層で形成された第１層と、
非磁性導電層で形成され、前記第１層よりも前記フリー層側に配された第２層と、
前記第１層と前記第２層との間にこれらの層に接して配されると共に、強磁性層を部分的に酸化させた中間層とを有する積層部を含むことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気抵抗効果を利用してハードディスク等の磁気情報を読取る薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ハードディスク装置、及び磁気抵抗効果素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
薄膜磁気ヘッドの高感度化を実現するため、近年、様々の研究が進められている（例えば、下記特許文献１〜３参照）。特許文献１には、スピンバルブ型ヘッドを改良したスペキュラー型ヘッドが開示されている。このスペキュラー型ヘッドは、極薄酸化層（ＮＯＬ；Ｎａｎｏ  Ｏｘｉｄｅ  Ｌａｙｅｒ）と金属層との界面における鏡面反射を利用して、高い磁気抵抗変化率を得ようとするものである。また、特許文献２には、フリー磁性層の上面又は下面に絶縁部と導電部が混在した電流制限層を設けることで、再生出力の向上を狙う技術が開示されている。一方、特許文献３には、自由側強磁性層（フリー層）、非磁性中間層、固定側強磁性層（ピンド層）、及び絶縁層をこの順で設けることで、再生出力の向上を狙う技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２３２０３５号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開２００３−８１０８号公報
【０００５】
【特許文献３】
特開２００２−１５７７１１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く、高い磁気抵抗変化率（ＭＲ率）を得るために様々な研究の試みがされているが、年々著しく増加するハードディスクの記録密度に追従させるために、本発明者は、薄膜磁気ヘッドの磁気抵抗変化率を更に向上させる必要に迫られた。
【０００７】
本発明は、磁気抵抗変化率が向上された薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ハードディスク装置、及び磁気抵抗効果素子を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明の薄膜磁気ヘッドは、反強磁性層と、上記反強磁性層と交換結合して磁化の向きが固定されたピンド層と、外部磁界に応じて磁化の向きが変化するフリー層と、上記ピンド層と上記フリー層との間に設けられた非磁性層と、を備え、上記フリー層の厚さ方向にセンス電流が流され、上記ピンド層は、Ｃｕで形成された第１層と、Ｃｕで形成され、上記第１層よりも上記フリー層側に配された第２層と、上記第１層と上記第２層との間にこれらの層に接して配されると共に、強磁性層を部分的に酸化させた中間層とを有する積層部を含むことを特徴としている。
【０００９】
Ｃｕと強磁性層の境界面の存在によって磁気抵抗変化率が高まるが、本発明では、強磁性層を部分的に酸化させた中間層をＣｕで形成された第１層と第２層とにより挟み、この積層部をピンド層に含ませている。このため、Ｃｕと強磁性層との境界面が多く設けられていることになり、磁気抵抗変化率が向上する。
【００１０】
しかも、上記のような積層部は、フリー層のような外部磁界を検知する層ではなく、ピンド層に含まれている。そのため、積層部の存在は、ハードディスク等からの外部磁界の検知レベルを低下させる要因とならない。このような積層構造のピンド層は、フリー層の軟磁気特性及び磁歪に影響を与えない。
【００１１】
本発明の薄膜磁気ヘッドにおいて、上記積層部の上記中間層における酸化された部分は、強磁性材料となっていることが好適である。この場合、ピンド層における強磁性材料の量が多くなり、磁気抵抗変化率の向上につながる。このように酸化された状態で強磁性特性を示す材料としては、例えばγ−Ｆｅ２Ｏ３、γ−（ＦｅＣｏ）２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、（ＦｅＣｏ）３Ｏ４等が挙げられる。
【００１２】
また、上記積層部の上記中間層は、Ｆｅ又はＦｅＣｏで形成されていることが好適である。これらの材料は、酸化させた場合に強磁性材料であるγ−Ｆｅ２Ｏ３、γ−（ＦｅＣｏ）２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、（ＦｅＣｏ）３Ｏ４等になりやすい。そのため、上記のようにピンド層における強磁性材料の量が多くなり、磁気抵抗変化率を向上させることができる。
【００１３】
本発明の薄膜磁気ヘッドにおいて、上記ピンド層は、上記反強磁性層と交換結合して磁化の向きが固定されるとともに、上記反強磁性層に接する第１強磁性層、上記第１強磁性層と磁化の方向が逆方向にされた第２強磁性層、及び上記第１強磁性層と上記第２強磁性層との間に配された非磁性スペーサ層を有し、上記積層部は、上記第２強磁性層に含まれていることが好適である。
【００１４】
つまり、薄膜磁気ヘッドのピンド層がいわゆるシンセティック構造を採用する場合は、上記積層部は、第２強磁性層に含めることが好ましい。フリー層側に位置する第２強磁性層が第１強磁性層よりも磁気抵抗変化に影響を与えるため、このような構成を採用することで、磁気抵抗変化率を向上させることができる。尚、シンセティック構造を採用した場合は、ピンド層からフリー層へ及ぶ漏洩磁界を低減することができる。
【００１５】
また、上記積層部は、ピンド層において複数設けられていることが好ましい。積層部の数を増加させることで、上記の効果をより高めることができ、ひいては磁気抵抗変化率の向上につながる。
【００１６】
本発明に係る他の薄膜磁気ヘッドは、反強磁性層と、上記反強磁性層と交換結合して磁化の向きが固定されたピンド層と、外部磁界に応じて磁化の向きが変化するフリー層と、上記ピンド層と上記フリー層との間に設けられ、Ｃｕからなる非磁性層と、を備え、上記フリー層の厚さ方向にセンス電流が流され、上記ピンド層は、Ｃｕで形成された第１層と、上記第１層と上記非磁性層との間にこれらの層に接して配されると共に、強磁性層を部分的に酸化させた中間層とを有する積層部を含むことを特徴とする。
【００１７】
この発明では、非磁性層がＣｕで形成されているため、薄膜磁気ヘッドはＧＭＲヘッドとなる。また、ピンド層中の第１層、中間層、及びＣｕからなる非磁性層の３層が順に積層された積層部が形成されている。つまり、上記発明に対して、積層部の第２層と非磁性層を兼用した形になっており、製造工程を簡略化できると共に、薄膜磁気ヘッドのセンサ部の薄型化を図れる。
【００１８】
また、本発明の薄膜磁気ヘッドは、反強磁性層と、上記反強磁性層と交換結合して磁化の向きが固定されたピンド層と、外部磁界に応じて磁化の向きが変化するフリー層と、上記ピンド層と上記フリー層との間に設けられた非磁性層と、を備え、上記フリー層の厚さ方向にセンス電流が流され、上記ピンド層は、非磁性導電層で形成された第１層と、非磁性導電層で形成され、上記第１層よりも上記フリー層側に配された第２層と、上記第１層と上記第２層との間にこれらの層に接して配されると共に、強磁性層を部分的に酸化させた中間層とを有する積層部を含むことを特徴としている。
【００１９】
積層部の第１層及び第２層を構成する非磁性導電層は、Ｃｕの他に、例えばＡｌ、Ａｇ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｈｆ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ｔｉ、又はＣｒの１種或いは２種以上の合金とすることができる。これらの材料を利用しても、磁気抵抗変化率を向上させることができる。
【００２０】
更に、本発明のヘッドジンバルアセンブリ及びハードディスク装置は、上記のような薄膜磁気ヘッドを備えているため、高い磁気抵抗変化率を得ることができる。尚、本発明のヘッドジンバルアセンブリ及びハードディスク装置は、上述した薄膜磁気ヘッドの如何なる特徴を備えてもよい。
【００２１】
また、本発明の磁気抵抗効果素子は、反強磁性層と、上記反強磁性層と交換結合して磁化の向きが固定されたピンド層と、外部磁界に応じて磁化の向きが変化するフリー層と、上記ピンド層と上記フリー層との間に設けられた非磁性層と、を備え、上記フリー層の厚さ方向にセンス電流が流され、上記ピンド層は、非磁性導電層で形成された第１層と、非磁性導電層で形成され、上記第１層よりも上記フリー層側に配された第２層と、上記第１層と上記第２層との間にこれらの層に接して配されると共に、強磁性層を部分的に酸化させた中間層とを有する積層部を含むことを特徴としている。上記薄膜磁気ヘッドの説明で述べたように、この磁気抵抗効果素子は、磁気抵抗変化率が高いものとなる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ハードディスク装置、及び磁気抵抗効果素子の好適な実施形態について詳細に説明する。同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する説明は省略する。
【００２３】
［第１実施形態］
図１は、本実施形態の薄膜磁気ヘッドを模式的に示す図であり、記録媒体対向面（以下、「エアベアリング面（ＡＢＳ：Ａｉｒ  Ｂｅａｒｉｎｇ  Ｓｕｒｆａｃｅ）」と称する）側から若干入り込んだ付近を示す。薄膜磁気ヘッド１０は、巨大磁気抵抗効果を利用するＧＭＲヘッドであり、基台上（図示略）に形成された下側電極層３０に、バッファ層３１、反強磁性層３２、反強磁性層３２と交換結合して磁化の向きが固定された概略３層構造のピンド層４２、非磁性導電層４５、外部磁界に応じて磁化の向きが変化するフリー層４６、及びキャップ層４７が順に積層されている。
【００２４】
また、薄膜磁気ヘッド１０は、フリー層４６の層厚方向にセンス電流ＩＳが流れるいわゆるＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｐｌａｎｅ）構造を採用している。センス電流ＩＳは、一対の電極層を介して、フリー層４６、非磁性導電層４５、及びピンド層４２等から構成されるＭＲ膜に供給される。電極層としては、上記の下側電極層３０と上側電極層４８とが設けられている。上側電極層４８は、キャップ層４７を覆うように形成されている。
【００２５】
反強磁性層３２からキャップ層４７までの積層体の周囲には、フリー層４６を単磁区化するハードバイアス層５１が形成されている。また、ハードバイアス層５１と下側電極層３０との間には、絶縁層５０が設けられている。更に、ハードバイアス層５１と上側電極層４８の間には、絶縁層５２が設けられている。絶縁層５０，５２は、Ａｌ２Ｏ３等で形成することができ、センス電流ＩＳのリークを防止する。尚、本実施形態の磁気抵抗効果素子は、反強磁性層３２からフリー層４６の各層、絶縁層５０、及びハードバイアス層５１によって構成されている。
【００２６】
次に、各層の構成を詳説する。下側電極層３０は、例えば、Ｃｕ、Ｔａ、Ａｕ、Ａｌ、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｒ等の導電材料で形成することができる。バッファ層３１は、例えばＣｕ、Ｔａ，ＮｉＦｅ，ＮｉＦｅＣｒ等の導電性材料で下側電極層３０の上に形成され、厚さは例えば約１ｎｍ〜約１０ｎｍである。バッファ層３１は、単層でもよいし、複数層にしてもよい。上側電極層４８についても、下側電極層３０と同様の材料で形成できる。
【００２７】
反強磁性層３２は、ピンド層４２の磁化の方向を固定するための層である。反強磁性層３２は、厚さが約５ｎｍ〜約２０ｎｍで、ＰｔＭｎ，ＩｒＭｎ等で形成することができる。反強磁性層３２を形成する材料としては、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タイプ、或いは、熱処理により反強磁性を示すタイプのいずれでもよい。
【００２８】
ピンド層４２は、反強磁性層３２に接する第１強磁性層３３と、第１強磁性層３３と磁化の向きが逆方向にされた第２強磁性層４１と、各層３３，４１の間に配された非磁性スペーサ層３４とを備え、いわゆるシンセティック構造となっている。このようにシンセティック構造を採用した場合は、ピンド層４２からフリー層４６へ及ぶ不要な漏洩磁界を低減することができる。
【００２９】
第１強磁性層３３は、例えばＣｏ、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ等で形成することができる。第２強磁性層４１は、非磁性スペーサ層３４側に位置する下側強磁性層３５と非磁性導電層４５側に位置する上側強磁性層３９との間に、３層構造をなす積層部４０を挟んだ構造となっている。下側強磁性層３５及び上側強磁性層３９は、例えばＣｏ、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ等で形成することができる。
【００３０】
非磁性スペーサ層３４は、例えばＲｕ，Ｒｈ，Ｒｅ，Ｃｒ，Ｚｒ等の非磁性材料によって形成され、その厚さは例えば約０．２ｎｍ〜約１．２ｎｍ程度である。非磁性スペーサ層３４は、第１強磁性層３３と第２強磁性層４１との間に反強磁性的な交換結合を生じさせ、各層３３，４１の磁化の方向を反対にするものである。例えば、第１強磁性層３３の磁化は図における紙面手前側を向き、第２強磁性層４１の磁化は紙面奥側向きに固定される。
【００３１】
ここで、ピンド層４２の第２強磁性層４１に含まれた上記の積層部４０について説明する。積層部４０は、下側強磁性層３５上に接してＣｕからなる第１層３６、上側強磁性層３９に接してＣｕからなる第２層３８、及び、第１層３６と第２層３８との間にこれらの層に接して配された中間層３７から構成されている。中間層３７は、強磁性層を部分的に酸化させたものである。尚、ここでいう「部分的」とは、酸化された領域が酸化されていない領域よりも狭い場合のみならず、広い場合も含む意である。
【００３２】
図２は、中間層３７の様子を模式的に示す斜視図である。斜線を付した領域３７ａが酸化された箇所であり、ここでは酸化領域３７ａが島状になっているものを示している。酸化されていない領域３７ｂは、強磁性層となっている。酸化処理を施して中間層３７を形成する前の強磁性層は、例えばＦｅ、ＦｅＣｏ等で形成することができる。一方、酸化領域３７ａは、Ｆｅ３Ｏ４、γ−Ｆｅ２Ｏ３、α−Ｆｅ２Ｏ３、ＦｅＯ等となるが、強磁性体であるＦｅ３Ｏ４又はγ−Ｆｅ２Ｏ３となることが特に好ましい。これは、酸化領域３７ａが強磁性体になれば、ピンド層４２（特に第２強磁性層４１）における強磁性材料の量が多くなり、磁気抵抗変化率の向上につながるためである。上記のように中間層３７をＦｅ又はＦｅＣｏで形成すれば、酸化させるとγ−Ｆｅ２Ｏ３、γ−（ＦｅＣｏ）２Ｏ３、Ｆｅ３Ｏ４、（ＦｅＣｏ）３Ｏ４になりやすいという利点がある。
【００３３】
Ｃｕからなる第１層３６及び第２層３８の厚さは、それぞれ約０．１ｎｍ〜約０．５ｎｍであり、中間層の厚さは、約０．１ｎｍ〜約１０ｎｍである。また、第１強磁性層３３及び第２強磁性層４１は、これらの層厚の合計を例えば約１ｎｍ〜約１０ｎｍとする。
【００３４】
再び図１を参照して、他の層について説明する。非磁性導電層４５は、ピンド層４２とフリー層４６との間に設けられ、Ｃｕ等の導電性材料で形成される。非磁性導電層４５の厚さは例えば数ｎｍとされる。
【００３５】
フリー層４６は、ハードディスク等の記録媒体の漏洩磁界の影響で磁化の向きが変化するものであり、厚さが約１ｎｍ〜約１０ｎｍで、例えばＣｏ，ＣｏＦｅ，ＮｉＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ，ＣｏＺｒＮｂ等の強磁性材料で形成することができる。フリー層４６は、ハードバイアス層５１によって例えば図中左方向に単磁区化されている。そして、エアベアリング面がハードディスクの磁化遷移領域に近づくと、フリー層４６の磁化方向が図における奥側又は手前側の向きに近づくように振れる。フリー層４６の磁化方向と第２強磁性層４１の磁化方向との角度によってセンス電流の抵抗値が変化し、その値に基づいてハードディスクの２値情報を再生することができる。ハードバイアス層５１は、例えばＣｏＴａ，ＣｏＣｒＰｔ，ＣｏＰｔ等で形成することができる。キャップ層４７は、例えばＴａ等の導電性材料で形成される。
【００３６】
以上が本実施形態の薄膜磁気ヘッド１０の構成である。次に、図３を参照して、薄膜磁気ヘッド１０の効果を説明する。同図は、ピンド層４２における第２強磁性層４１を模式的に示したものである。一般的に、Ｃｕと強磁性層の境界面の存在によって磁気抵抗変化率が高まる。ここで、上述のように第２強磁性層４１には、それぞれＣｕで形成された第１層３６及び第２層３８を有する積層部４０が含まれている。そして、第１層３６と下側強磁性層３５との間には境界面Ｓ１が形成され、第１層３６と中間層３７における未酸化領域３７ｂとの間には境界面Ｓ２が形成されている。また、第２層３８と中間層３７における未酸化領域３７ｂとの間には境界面Ｓ３が形成され、第２層３８と上側強磁性層３９との間には境界面Ｓ４が形成されている。つまり、Ｃｕと強磁性層との界面（境界面Ｓ１〜Ｓ４）が多く設けられていることになり（本実施形態では４つ）、磁気抵抗変化率を著しく向上させることができる。特に、中間層３７における酸化領域３７ａがＦｅ３Ｏ４等の強磁性体になっている場合は、Ｃｕと強磁性体との境界面積が広くなるため、更に高い磁気抵抗変化率が得られる。尚、下側強磁性層３５、上側強磁性層３９及び中間層３７における未酸化領域３７ｂの磁化の方向は同方向に固定されており、例えば図中右側を向いている。
【００３７】
また、中間層３７の酸化領域３７ａは絶縁性のため、中間層３７を流れるセンス電流ＩＳの通路を狭めることができる。これにより実効的な抵抗値が上昇し、磁気抵抗変化量が増大し、大きな再生出力を得ることができる。
【００３８】
しかも、積層部４０は、フリー層４６のような外部磁界を検知する層ではなく、ピンド層４２に含まれている。そのため、積層部４０の存在がハードディスク等からの外部磁界の検知レベルを低下させることなく、磁気抵抗変化を向上させることができる。特に、本実施形態ではピンド層４２のなかでも第１強磁性層３３ではなく第２強磁性層４１に積層部４０が含まれている。フリー層４６側に位置する第２強磁性層４１が第１強磁性層３３よりも磁気抵抗変化に影響を与えるため、このような構成を採用していることも、磁気抵抗変化の向上に寄与する。尚、ピンド層４２は必ずしもシンセティック構造を採る必要は無い。
【００３９】
また、図２に示すように、本実施形態の酸化領域３７ａは島状になっているが、この領域の形状はこれには限られず、電流通路が確保される程度に未酸化領域が存在していればよい。例えば、未酸化領域３７ｂが互いに離隔して散点的に位置していてもよい。
【００４０】
次に、図４〜図６を参照して、本実施形態の薄膜磁気ヘッドの製造方法を説明する。
【００４１】
まず、図示を省略する円盤状の基台上に、例えばスパッタリング法、めっき法、又はイオンビーム蒸着等によって、下側電極層３０を形成する。次に、例えばスパッタリング法によって、バッファ層３１、反強磁性層３２、第１強磁性層３３、非磁性スペーサ層３４、下側強磁性層３５、第１層３６、及び中間層（厳密には、後に酸化されて中間層となる層）３７をこの順で積層する。
【００４２】
次いで、最上層に対して酸化処理を施し、酸化領域３７ａが部分的に形成された中間層３７を形成する。酸化の方法としては、製造途中の積層体を収容するチャンバ内に酸素ガスを導入して自然酸化させる手法、イオンビームを利用して酸化させる手法、又は酸素プラズマを利用する手法等、様々の手法を適用することができる。
【００４３】
続いて、図５に示すように、例えばスパッタリング法によって、第２層３８、上側強磁性層３９、非磁性導電層４５、フリー層４６、及びキャップ層４７をこの順で積層する。
【００４４】
次に、図６に示すように、キャップ層４７上にマスク５４を形成し、例えばイオンミリング等によって、バッファ層３１からキャップ層４７までの積層体をマスク形状にならってパターニングする。マスク５４は、光又は電子線の照射によって重合するレジストを中間体表面上に塗布し、光又は電子線を照射した後、現像処理を行うことによって形成することができる。また、後述のリフトオフを行い易くするために、マスク５４の下方に公知の手法によって窪みを形成することが好ましい。そして、マスク５４を残した状態で、スパッタリング法等によって、絶縁層５０、ハードバイアス層５１、及び絶縁層５２をこの順で中間体の全面に積層する（図１参照）。
【００４５】
次いで、マスク５４を剥離してリフトオフを行い、マスクと共にその上の堆積材料を除去する。そして、図１に示すように、スパッタリング法、めっき法、又はイオンビーム蒸着等によって、上側電極層４８を積層する。尚、上側電極層４８及び下側電極層３０は、公知のスルーホール形成技術等を利用することで、図８に示す再生用パッド１９ａ，１９ｂにそれぞれ接続されることになる。
【００４６】
以上のようにして、薄膜磁気ヘッドの再生ヘッド部が得られる。詳細は省略するが、この再生ヘッド部分の上には、誘導型の記録用ヘッド部が形成される。記録用ヘッド部は、薄膜コイルを上部磁極と下部磁極で挟んだ面内記録方式でもよいし、或いは、薄膜コイルを主磁極と補助磁極で挟んだ垂直記録方式のものでもよい。
【００４７】
記録用ヘッド部を形成して薄膜磁気ヘッドの中間体を基台上に得た後、ダイシング加工により、複数本のバーを作製する。各バーには、薄膜磁気ヘッドの中間体が複数並列されている。このようなバーを作製した段階で、ＭＲハイトを調整するためのラッピング加工（研磨加工）を行う。ラッピング加工を終えた後、バーをそれぞれが薄膜磁気ヘッドを有するブロック単位に切断し、スライダレールを形成していわゆるヘッドスライダを得る。これにより、薄膜磁気ヘッド１０の一連の製造過程が終了する。
【００４８】
尚、本実施形態では、薄膜磁気ヘッド１０がいわゆるＣＰＰ−ＧＭＲヘッドである場合について説明したが、薄膜磁気ヘッドはＴＭＲヘッドであってもよい。この場合は、フリー層とピンド層との間の非磁性層を絶縁性の材料で形成されたトンネルバリア層とする。トンネルバリア層は、トンネル効果によりスピンを保存しながら電子が通過できるものであり、厚さが約０．５ｎｍ〜約２ｎｍで、例えばＡｌ２Ｏ３，ＮｉＯ，ＭｇＯ，Ｔａ２Ｏ５，ＴｉＯ２、ＨｆＯ等の絶縁材料で形成することができる。
【００４９】
また、センス電流ＩＳの流れる方向は、図３に示す方向と反対の方向、すなわちフリー層４６からピンド層４２に流れる方向としてもよい。
【００５０】
次に、上記の薄膜磁気ヘッド１０を備えたヘッドジンバルアセンブリ及びハードディスク装置について説明する。
【００５１】
図７は、薄膜磁気ヘッド１０を備えたハードディスク装置を示す図である。ハードディスク装置１は、ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ：Ｈｅａｄ  Ｇｉｍｂａｌｓ  Ａｓｓｅｍｂｌｙ）１５を作動させて、高速回転するハードディスク２の記録面に、薄膜磁気ヘッド１０によって磁気情報を記録及び再生するものである。ヘッドジンバルアセンブリ１５は、薄膜磁気ヘッド１０が形成されたヘッドスライダ１１を搭載したジンバル１６と、これが接続されたサスペンションアーム１７とを備え、支軸１４周りに例えばボイスコイルモータによって回転可能となっている。ヘッドジンバルアセンブリ１５を回転させると、ヘッドスライダは、ハードディスク２の半径方向、すなわちトラックラインを横切る方向に移動する。
【００５２】
図８は、ヘッドスライダ１１の拡大斜視図である。ヘッドスライダ１１は略直方体形状をなし、基台１１ａ上に薄膜磁気ヘッド１０が形成されている。同図における手前側の面が、ハードディスク２の記録面に対向するエアベアリング面Ｓである。ハードディスク２が回転する際、この回転に伴う空気流によってヘッドスライダ１１が浮上し、エアベアリング面Ｓはハードディスク２の記録面から離隔する。薄膜磁気ヘッド１０には記録用パッド１８ａ，１８ｂ及び再生用パッド１９ａ，１９ｂが接続されており、図７に示したサスペンションアーム１７には、各パッドに接続される、電気信号の入出力用の配線（図示省略）が取付けられている。記録用パッド１８ａ，１８ｂは記録ヘッド部の薄膜コイルに電気的に接続され、再生用パッド１９ａ，１９ｂは再生ヘッド部の上側電極層４８及び下側電極層３０に電気的に接続されている。
【００５３】
このようなヘッドジンバルアセンブリ１５及びハードディスク装置１は、上記薄膜磁気ヘッド１０を備えているため高い磁気抵抗変化率を実現でき、ひいてはハードディスク装置の高い再生出力を得ることができる。
【００５４】
［第２実施形態］
次に、図９を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。本実施形態では、ピンド層４２における第２強磁性層４１に、２つの積層部４０が設けられている。より詳しくは、下側の積層部４０と非磁性スペーサ層３４との間、２つの積層部４０の間、及び上側の積層部４０と非磁性導電層４５との間には、ＦｅＣｏ等の強磁性層が介在している。このような構成を採る場合は、Ｃｕと強磁性体との境界面がＳ１〜Ｓ８の８つと第１実施形態よりも多くなり、磁気抵抗変化率の向上を図ることができる。
【００５５】
尚、この形態の変形例として、２つの積層部４０間に強磁性層を介在させないものも挙げられる。但し、Ｃｕと強磁性体との境界面を多く設けるためには、図９に示した形態の方が好ましい。
【００５６】
［第３実施形態］
次に、図１０を参照して、本発明の第３実施形態を説明する。本実施形態の薄膜磁気ヘッド１０は、ＣＰＰ型ＧＭＲヘッドであり、基台上の下側電極層３０に、バッファ層３１、反強磁性層３２、概略３層構造のピンド層４２、非磁性導電層４５、フリー層４６、及びキャップ層４７が順に積層されている。また、ピンド層４２を除く各層の材料は、第１実施形態と同じである。
【００５７】
ピンド層４２は、Ｃｕからなる第１層３６と、この第１層３６とＣｕからなる非磁性導電層４５との間にこれらの層に接して配された中間層３７とを含む積層部４０を備えている。中間層３７は、第１実施形態と同様に、ＦｅＣｏ等の強磁性層を部分的に酸化させたものである。
【００５８】
このような薄膜磁気ヘッドでは、第１層３６、中間層３７、及び非磁性導電層４５によって、第１実施形態における積層部４０が構成されていることになり、高い磁気抵抗変化を得ることができる。また、第１実施形態に対して、ピンド層４２の第２層３８と非磁性導電層４５とを兼用した形になっており、製造工程を簡略化できると共に、薄膜磁気ヘッドのセンサ部の薄型化を図れる。
【００５９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、フリー層の両側にそれぞれピンド層を設けるデュアルスピンバルブ構造を採用し、各ピンド層に上記積層部を設けてもよい。
【００６０】
また、積層部の第１層及び第２層を構成する非磁性導電層は、Ｃｕの他に、例えばＡｌ、Ａｇ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｈｆ、Ｐｔ、Ｚｎ、Ｔｉ、又はＣｒの１種或いは２種以上の合金とすることができる。これらの材料を利用しても、磁気抵抗変化率を向上させることができる。
【００６１】
更に、本発明の磁気抵抗効果素子は、薄膜磁気ヘッドのほかにも、磁気メモリ、移動体センサ等の各種の磁気センサ等にも適用することができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ハードディスク装置、及び磁気抵抗効果素子によれば、高い磁気抵抗変化率を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの第１実施形態を示す図である。
【図２】ピンド層の積層部における中間層の酸化状態を模式的に示す図である。
【図３】積層部周辺の拡大図である。
【図４】薄膜磁気ヘッドの製造工程を示す図である。
【図５】後続の製造工程を示す図である。
【図６】後続の製造工程を示す図である。
【図７】本発明に係るハードディスク装置の一実施形態を示す図である。
【図８】本発明に係るヘッドスライダの一実施形態を示す斜視図である。
【図９】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの第２実施形態を示す図である。
【図１０】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの第３実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１…ハードディスク装置、１０…薄膜磁気ヘッド、１１…ヘッドスライダ、１５…ヘッドジンバルアセンブリ、３０…下側電極層、３１…バッファ層、３２…反強磁性層、３３…第１強磁性層、３４…非磁性スペーサ層、３５…下側強磁性層、３６…第１層（積層部）、３７…中間層（積層部）、３７ａ…酸化領域、３７ｂ…未酸化領域、３８…第２層（積層部）、３９…上側強磁性層、４０…積層部、４１…第２強磁性層、４２…ピンド層、４５…非磁性導電層、４６…フリー層、４７…キャップ層、４８…上側電極層、５０，５２…絶縁層、５１…ハードバイアス層、ＩＳ…センス電流。
【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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【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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【外国語明細書】
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