(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体からなる発振層と、
磁性体からなり前記発振層にスピンを注入するスピン注入層と、
酸化物または窒化物からなる絶縁部および前記絶縁部を積層方向に貫通する非磁性金属からなる導電部を有する電流狭窄層と、を具備し、
前記電流狭窄層の導電部の平面形状が矩形をなし、前記発振層および前記スピン注入層を含む素子領域の平面形状が５０ｎｍ×５０ｎｍ以下のサイズの矩形をなし、
前記電流狭窄層の導電部が、前記発振層および前記スピン注入層を含む素子領域の平面において、中央部近傍に位置し、前記矩形をなす導電部の４辺のうち前記矩形をなす素子領域の対応する４辺との間に前記絶縁部が配置されている辺の数が３以上であることを特徴とするスピントルク発振子。
【請求項２】
前記電流狭窄層の導電部の幅は前記発振層の幅の２０％以上９０％以下である請求項１に記載のスピントルク発振子。
【請求項３】
前記電流狭窄層は最表面に位置する請求項１に記載のスピントルク発振子。
【請求項４】
磁性体からなる発振層および磁性体からなるスピン注入層を含む積層体であって、前記発振層および前記スピン注入層を含む素子領域の平面形状が５０ｎｍ×５０ｎｍ以下のサイズの矩形をなす積層体上に、電流狭窄層に変換される金属層を形成し、
前記金属層上に、端部にテーパー面を有するマスク層を形成し、
前記端部にテーパー面を有するマスク層が形成されている状態から、前記マスク層を除去する際に、前記マスク層の下にある金属層の端部を酸化または窒化して、酸化物または窒化物からなる絶縁部および前記絶縁部を積層方向に貫通する非磁性金属からなる導電部を有する電流狭窄層を形成し、前記電流狭窄層の導電部が、前記発振層および前記スピン注入層を含む素子領域の平面において、中央部近傍に位置し、前記矩形をなす導電部の４辺のうち前記矩形をなす素子領域の対応する４辺との間に前記絶縁部が配置されている辺の数を３以上とすることを特徴とする請求項１に記載のスピントルク発振子の製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載のスピントルク発振子と、主磁極とを具備したことを特徴とする磁気記録ヘッド。
【請求項６】
請求項５に記載の磁気記録ヘッドと、
前記磁気記録ヘッドを搭載するヘッドスライダーと、
前記ヘッドスライダーを一端に保持するサスペンションと、
前記サスペンションの他端に接続されたアクチュエータアームと
を具備したことを特徴とする磁気ヘッドアセンブリ。
【請求項７】
磁気記録媒体と、
請求項６に記載の磁気ヘッドアセンブリと、
前記磁気ヘッドアセンブリに搭載された前記磁気記録ヘッドを用いて前記磁気記録媒体に信号の書き込みと読み出しを行う信号処理部と
を具備したことを特徴とする磁気記録装置。
【請求項８】
前記スピントルク発振子は、前記主磁極のトレーリング側に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の磁気記録装置。
【請求項９】
前記スピントルク発振子は、前記主磁極のリーディング側に設けられていることを特徴とする請求項７に記載の磁気記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態はスピントルク発振子、その製造方法、磁気記録ヘッド、磁気ヘッドアセンブリ、および磁気記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録装置の記録密度は、磁気ヘッド技術や垂直磁気記録方式の発展により、将来的に１Ｔｂｉｔｓ／ｉｎｃｈ2が実現されると予想されている。しかし、垂直磁気記録方式を採用しても、熱揺らぎの問題があるため、このような高い記録密度の実現は容易ではないと考えられる。
【０００３】
熱揺らぎの問題を解消するために高周波磁界アシスト記録方式が提案されている。高周波磁界アシスト記録方式では、磁気記録媒体に、記録信号周波数より十分に高い磁気記録媒体の共鳴周波数付近の高周波磁界を局所的に印加する。この結果、高周波磁界を印加された磁気記録媒体は共鳴して、磁気記録媒体の保磁力（Ｈｃ）が本来の保磁力の半分以下になる。このように記録磁界に高周波磁界を重畳することにより、従来よりも保磁力（Ｈｃ）および磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）が高い磁気記録媒体への磁気記録が可能になる。
【０００４】
高周波磁界を発生するために、スピントルク発振子を用いることが提案されている。スピントルク発振子は、スピン注入層および発振層の２層の磁性層を含む。電極を通じてスピントルク発振子に直流電流を通電すると、スピン注入層によって生じたスピントルクにより、発振層の磁化が強磁性共鳴を生じる。その結果、スピントルク発振子から高周波磁界が発生する。スピントルク発振子のサイズは数十ｎｍ程度であるため、発生する高周波磁界はスピントルク発振子の近傍の数十ｎｍ程度に局在する。さらに高周波磁界の面内成分により、垂直磁化した磁気記録媒体を効率的に共鳴することができ、磁気記録媒体の保磁力を大幅に低下させることができる。この結果、主磁極による記録磁界と、スピントルク発振子による高周波磁界とが重畳した部分のみで磁気記録が行われるので、保磁力（Ｈｃ）および磁気異方性エネルギー（Ｋｕ）が高い磁気記録媒体を利用することができる。このため、高密度記録時の熱揺らぎの問題を回避できる。
【０００５】
高周波磁界アシスト記録ヘッドを実現するためには、低い電流密度で安定して発振が可能であり、かつ媒体磁化を十分に共鳴させる面内高周波磁界の発生が可能なスピントルク発振子を設計および作製することが重要になる。
【０００６】
すなわち、スピントルク発振子に通電する電流密度を高くしすぎると、発熱およびマイグレーションによりスピントルク発振子の特性が劣化するため、通電可能な最大電流密度には限度がある。このため、なるべく低い電流密度で発振可能なスピントルク発振子を設計することが重要になる。
【０００７】
一方、媒体磁化を十分に共鳴させるためには、媒体の異方性磁界（Ｈｋ）に対して面内高周波磁界の強度をある程度以上にすることが望ましい。面内高周波磁界の強度を高める方法として、発振層の飽和磁化の増加、発振層の厚さの増加、および発振層の磁化の回転角度の増加が挙げられるが、これらのいずれの方法も電流密度を増加させるように作用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／００２３９３８号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００５／０２１９７７１号明細書
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】The Magnetic Recording Conference B6 (2007), "Microwave Assisted Magnetic Recording (MAMR)" by Jian-Gang (Jimmy) Zhu and Xiaochun Zhu
【非特許文献２】第３４回日本磁気学会学術講演会概要集（２０１０）  ４ａＡ−７  「マイクロ波発振子における電流回路制限が発振特性に与える効果」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする課題は、電流密度の低減と面内高周波磁界の強度の増加を同時に実現できるスピントルク発振子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
実施形態によれば、磁性体からなる発振層と、磁性体からなり前記発振層にスピンを注入するスピン注入層と、酸化物または窒化物からなる絶縁部および前記絶縁部を積層方向に貫通する非磁性金属からなる導電部を有する電流狭窄層とを具備したスピントルク発振子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係るスピントルク発振子の断面図。
【図２】素子領域に対する電流狭窄層の導電部および絶縁部の配置の例を示す平面図。
【図３】導電部の辺と素子領域の辺との間に絶縁部が配置されている辺の数と、発振に要する電流密度との関係を示すグラフ。
【図４】発振層の幅に対する電流狭窄層の導電部の幅の割合と、発振に要する電流密度との関係を示す図。
【図５】実施形態に係るスピントルク発振子の製造方法の一例を示す断面図。
【図６】カーボンのミリングレートの、イオンミリング角度依存性を示す図。
【図７】イオンミリング後のパタン幅／マスク幅の比の、イオンミリング角度依存性を示す図。
【図８】実施形態の磁気記録装置（ＨＤＤ）の内部構造を示す斜視図。
【図９】ヘッドスタックアッセンブリを示す斜視図。
【図１０】ヘッドスタックアッセンブリを示す分解斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して実施形態を詳細に説明する。  
図１に実施形態に係るスピントルク発振子の断面図を示す。図１に示すスピントルク発振子１０は、下地層１１、スピン注入層１２、中間層１３、発振層１４、および電流狭窄層１５がこの順に積層された構造を有する。電流狭窄層１５は、酸化物または窒化物からなる絶縁部１６、および前記絶縁部１６を積層方向に貫通する非磁性金属からなる導電部１７を有する。
【００１４】
下地層１１はスピン注入層１２の結晶配向を制御する機能を有するが、必ずしも設ける必要はない。一方、必要に応じて、発振層１４と電流狭窄層１５との間に発振層１４を酸化などによるダメージから保護するための保護層を設けてもよい。
【００１５】
スピントルク発振子１０は、積層膜の積層方向に駆動電流を通電させる１対の電極を有していてもよい。ただし、これらの電極としてたとえば磁気ヘッドの主磁極またはシールド（もしくはリターン磁極）を用いてもよい。この場合、スピントルク発振子の少なくとも一方の電極を省略できる。また、スピントルク発振子は、主磁極のトレーリング側に設けられていてもよいし、主磁極のリーディング側に設けられていてもよい。以下においては、スピントルク発振子が１対の電極を有するものとして説明する。スピントルク発振子には外部磁界Ｈｅｘが印加される。スピントルク発振子には、電極間のギャップ磁界により膜面に垂直な外部磁界が印加され、その発振層の磁化が膜面にほぼ垂直な軸を回転軸として歳差運動を行うことにより、外部に高周波磁界を発生する。
【００１６】
発振層には、たとえば面内方向に磁気異方性を有するＦｅＣｏＡｌ合金を用いることができる。また、発振層には、ＦｅＣｏＡｌ合金にＳｉ、Ｇｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｂからなる群より選択される少なくとも１種の元素を添加した材料を用いてもよい。これにより、たとえば発振層およびスピン注入層の飽和磁束密度（Ｂｓ）、異方性磁界（Ｈｋ）およびスピントルク伝達効率を調整することができる。
【００１７】
中間層には、たとえばＣｕ、Ａｕ、Ａｇなど、スピン透過率の高い材料を用いることができる。中間層の厚さは１原子層から３ｎｍとすることが望ましい。このような中間層を用いれば、発振層とスピン注入層との交換結合を最適な値に調節できる。
【００１８】
スピン注入層には、たとえば膜面に垂直な方向に磁化配向したＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＴａＰｔ、ＣｏＣｒＴａＮｂなどのＣｏＣｒ系磁性、ＴｂＦｅＣｏなどのＲＥ−ＴＭ系アモルファス合金磁性層、Ｃｏ／Ｐｄ、Ｃｏ／Ｐｔ、ＣｏＣｒＴａ／ＰｄなどのＣｏ人工格子磁性層、ＣｏＰｔ系やＦｅＰｔ系の合金磁性層、ＳｍＣｏ系合金磁性層などの垂直配向性に優れた材料、ＣｏＦｅ、ＣｏＮｉＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＮ、ＦｅＳｉ、ＦｅＡｌＳｉなどの、比較的、飽和磁束密度の大きく膜面内方向に磁気異方性を有する軟磁性層、ＣｏＦｅＳｉ、ＣｏＭｎＳｉ、ＣｏＭｎＡｌなどからなる群より選択されるホイスラー合金、膜面内方向に磁化が配向したＣｏＣｒ系の磁性合金膜を適宜用いることができる。スピン注入層には、上記の群から選択される複数の材料を積層して用いてもよい。
【００１９】
下地層および保護層には、たとえばＴｉ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｔａなどの電気抵抗が低い非磁性金属材料を用いることができる。
【００２０】
電流狭窄層は、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｔａなどの電気抵抗が低い非磁性金属材料からなる導電部と、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3などの酸化物、ＳｉＮなどの窒化物、前記導電部を形成する非磁性金属の酸化物または窒化物からなる絶縁部とを有する。電流狭窄層の導電部および絶縁部の配置を制御することにより、電流路を制御することができる。
【００２１】
図２（ａ）〜（ｄ）に、発振層およびスピン注入層を含む素子領域に対する、電流狭窄層の導電部および絶縁部の配置の例を示す。発振層およびスピン注入層を含む素子領域の平面形状は矩形をなしている。電流狭窄層の導電部の平面形状も矩形をなしている。図２（ａ）〜（ｄ）に示す配置は、矩形をなす導電部の４辺のうち、矩形をなす素子領域の対応する４辺との間に絶縁部が配置されている辺の数が互いに異なっている。
【００２２】
図２（ａ）は、導電部の４辺のうち矩形をなす素子領域の対応する４辺との間に絶縁部が配置されている辺の数が０であり、従来例を示している。図２（ｂ）は、導電部の４辺のうち矩形をなす素子領域の対応する４辺との間に絶縁部が配置されている辺の数が２であり、比較例を示している。図２（ｃ）は、導電部の４辺のうち矩形をなす素子領域の対応する４辺との間に絶縁部が配置されている辺の数が３であり、実施例を示している。図２（ｄ）は、導電部の４辺のうち矩形をなす素子領域の対応する４辺との間に絶縁部が配置されている辺の数が４であり、実施例を示している。
【００２３】
図３は導電部の辺と素子領域の辺との間に絶縁部が配置されている辺の数（これらは図２（ａ）〜（ｄ）に対応する）と、発振に要する電流密度との関係を示すグラフである。図３は、素子領域のサイズを５０ｎｍ×５０ｎｍとし、素子領域に対する電流狭窄層の導電部の配置を変えて、シミュレーションにより発振に要する駆動電流を求めた結果を示している。
【００２４】
図３から、導電部の辺と素子領域の辺との間に絶縁部が配置されている辺の数が多いほど、すなわち駆動電流路となる導電部が素子領域の中央部に近く配置されているほど、駆動電流を低減できることがわかる。
【００２５】
スピントルク発振子を高周波発振させる場合、通常、発振層の中央部から発振状態が飽和する。このため、駆動電流路を発振層の中央部に配置することにより、駆動電流が低い場合でも発振層の中央部の発振状態を助長することができる。
【００２６】
図４は、電流狭窄層の導電部が素子領域（５０ｎｍ×５０ｎｍのサイズ）の中央部にある場合（図２（ｄ）に対応する場合）に、発振層の幅に対する電流狭窄層の導電部の幅の割合と、発振に要する電流密度との関係を示す図である。図４は、電流狭窄層の導電部の幅が発振層の幅の２０％以上９０％以下であることが好ましいことを示している。導電部の幅が発振層の幅の９０％を超えると、発振電流密度を低減する効果が得られない。導電部の幅が発振層の幅の２０％未満であると、スピン注入層で発振が起こり、発振層で発振が起こりにくくなるため、発振電流密度を低減する効果が得られない。
【００２７】
電流狭窄層は、磁性層であるスピン注入層および発振層以外の非磁性層として配置すればよく、スピントルク発振子の最表面層（キャップ層）、中間層、下地層のいずれかまたはこれらの複数層に配置することができる。ただし、電流狭窄層はスピントルク発振子の最表面層に配置することが好ましい。電流狭窄層を最表面層に有するスピントルク発振子では、磁性層であるスピン注入層および発振層の結晶構造への電流狭窄層の影響を無視することができる。また、発振層と電流狭窄層との間に保護層を設ければ、電流狭窄層の絶縁部に存在する酸素または窒素が発振層へ拡散することを抑制できる。
【００２８】
［スピントルク発振子の製造方法］
図５（ａ）〜（ｆ）は、実施形態に係るスピントルク発振子の製造方法の一例を示す断面図である。
【００２９】
図５（ａ）に示すように、たとえば主磁極２０の上に、下地層１１、スピン注入層１２、中間層１３、発振層１４、電流狭窄層に変換される金属層２１、ハードマスク層２２を成膜する。ハードマスク層２２上にレジストを塗布した後、所定の形状のレジストパタン２３を形成する。レジストパタン２３はステッパーを用いて形成することができるが、電子線による描画やナノインプリントにより形成することもできる。
【００３０】
図５（ｂ）に示すように、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）を用いてレジストパタン２３をハードマスク層２２に転写する。
【００３１】
レジストパタン２３をそのままイオンミリングのマスクとして用いることもできる。しかし、パタンサイズが小さくなり、レジストパタン２３のアスペクト比が大きくなると、パタン倒壊を起こすおそれがある。これを避けるためには、レジストパタン２３の高さを低くする必要がある。しかし、レジストパタン２３の高さを低くすると、イオンミリングによるスピントルク発振子の加工が困難になる。このため、スピントルク発振子の素子サイズが小さくなるほど、イオンミリング耐性の高いハードマスク層２２へのパタン転写を実施することが好ましい。
【００３２】
ハードマスク層２２としてはカーボン（Ｃ）、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌ2Ｏ3などが挙げられるが、イオンミリング耐性があるものであれば特に限定されない。たとえばハードマスク層２２としてカーボンを用いた場合、酸素ＲＩＥによりエッチングする。また、カーボンからなるハードマスク層２２とレジストとの間にＳｉなどからなる第２のハードマスク層を設けてもよい。Ｓｉなどからなる第２のハードマスク層はハロゲンガスを用いてエッチングでき、酸素ＲＩＥによるエッチング耐性が高いので、レジストやカーボンに対するエッチング選択比を高くすることができる。
【００３３】
図５（ｃ）に示すように、イオンミリングによりハードマスク層２２のパタンから露出した領域の金属層２１、発振層１４、中間層１３、スピン注入層１２、下地層１１を除去し、さらに主磁極２０の膜厚の一部を除去する。この際、ハードマスク層２２の高さとイオンミリング角度を制御することにより、再付着とテーパー角度を制御することができる。イオンミリング角度とは、ハードマスク層２２の膜面とイオンの照射方向がなす角度である。後述のように、イオンミリング角度を制御することにより、ハードマスク層２２のパタンの形状を端部にテーパー面を有する蒲鉾状または台形状にすることができる。
【００３４】
図６に、カーボンのミリングレートの、イオンミリング角度依存性を示す。図６に示されるように、イオンミリング角度が約５０度のときにカーボンのミリングレートが最大になる。
【００３５】
イオンミリング角度を０度に設定して、すなわち膜面に垂直な方向にイオンを照射してミリングを行うと、ハードマスク層２２のパタンの角部が除去されて、ハードマスク層２２の端部に上部膜面に対して約５０度の角度をなすテーパー面が形成される。イオンミリング角度を当初の０度にしたままミリングを継続すると、ハードマスク層２２の端部のテーパー面は約５０度のイオンミリング角度でミリングされる。このときテーパー面ではカーボンのミリングレートが速いため、ハードマスク層２２のパタンの形状を端部にテーパー面を有する蒲鉾状または台形状にすることができる。
【００３６】
図７に、イオンミリング後のパタン幅／マスク幅の比の、イオンミリング角度依存性を示す。イオンミリング角度を５０度より小さくすると、再付着のためにパタン幅／マスク幅の比が増加する。イオンミリング角度を５０度より大きく、たとえば約８０度にすると、サイドエッチングのためにパタン幅／マスク幅の比が減少する。
【００３７】
したがって、まずイオンミリング角度を約５０度に設定し、ハードマスク層２２のパタンから露出した領域の金属層２１、発振層１４、中間層１３、スピン注入層１２、下地層１１、主磁極２０の一部を速いミリングレートで除去して、マスク形状を転写する。次に、イオンミリング角度を０度に設定して、ハードマスク層２２のパタンの形状を端部にテーパー面を有する形状にする。次いで、イオンミリング角度を約８０度に設定して、再付着を防止することにより、所望の形状のハードマスク層２２のパタンを形成することができる。
【００３８】
図５（ｄ）に示すように、主磁極２０上の下地層１１、スピン注入層１２、中間層１３、および発振層１４の側面に、埋め込み絶縁層２４を成膜する。埋め込み絶縁層２４の材料としては、一般的にＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3などが挙げられるが、特に限定されない。さらに、ハードマスク層２２のパタンが露出するように、ＲＩＥまたはイオンミリングにより埋め込み絶縁層２４をエッチバックする。絶縁層の埋め込みを行うことにより、スピントルク発振子の最表面に形成された金属層２１以外の層の側壁が酸化（または窒化）されるのを抑制することができる。
【００３９】
図５（ｅ）に示すように、酸素ガスを用いたＲＩＥでハードマスク層を除去することにより、金属層２１を、絶縁部１６および絶縁部１６を積層方向に貫通する非磁性金属からなる導電部１７を有する電流狭窄層１５に変換する。すなわち、ハードマスク層２２のパタンは端部のテーパー部の厚さが薄いため先に除去され、下層にある金属層２１の端部のみが酸化されるので、絶縁部１６を形成することができる。なお、ハードマスク層２２のパタンを除去する前にイオン注入法を用いて酸素イオンまたは窒素イオンを金属層２１の端部に注入して絶縁部１６を作製した後に、ハードマスク層２２のパタンを除去してもよい。
【００４０】
イオンミリング法では加速電圧を数百ボルト程度に設定してエッチングするが、イオン注入法では加速電圧を数キロ〜数十キロボルトに設定してエッチングすることなくイオンを注入することができる。ここで、ハードマスク層２２のパタンが蒲鉾状であるため、ハードマスク層２２のパタンの膜厚の薄い端部を通して、より深くまで酸素イオンまたは窒素イオンを注入することができる。
【００４１】
また、いずれの方法を用いても、導電部の表面に薄い絶縁膜（酸化膜または窒化膜）が形成される場合があるため、ハードマスク層除去後にイオンミリングまたはバイアススパッタエッチングなどを行って、電流狭窄層１５を３乃至１０ｎｍ程度除去してもよい。このような処理により、電流狭窄層１５の導電部１７に形成された絶縁膜を除去することができる。このとき、たとえばイオンミリング量を調整することにより、絶縁部の範囲を調整することもできる。
【００４２】
図５（ｆ）に示すように、電流狭窄層１５および埋め込み絶縁層２４の上にＮｉＦｅなどからなるシールド２５を成膜する。このようにして、最表面に電流狭窄層１５を有するスピントルク発振子１０を製造できる。
【実施例】
【００４３】
実施例１
図５（ａ）〜（ｆ）に示した方法でスピントルク発振子を製造した。
【００４４】
主磁極２０の上に、下地層１１として厚さ１５ｎｍのＲｕ、スピン注入層１２として厚さ２０ｎｍのＣｏＣｒＰｔ、中間層１３として厚さ３ｎｍのＣｕ、発振層１４として厚さ１３ｎｍのＦｅＣｏＡｌ、電流狭窄層に変換される金属層２１として厚さ２０ｎｍのＴｉ、ハードマスク層２２として厚さ５ｎｍのＳｉおよび厚さ７０ｎｍのカーボン（Ｃ）を成膜した。ハードマスク層２２上にレジストを塗布した後、所定の形状のレジストパタン２３を形成した。素子サイズが５０ｎｍ×５０ｎｍとなるようにイオンミリングを行った。酸素ガスを用いたＲＩＥにより、Ｔｉからなる金属層２１を電流狭窄層１５に変換した。バイアススパッタにより電流狭窄層１５を３ｎｍエッチングした。その後、電流狭窄層１５上にシールド２５を成膜してスピントルク発振子を製造した。
【００４５】
ＥＤＸにより、絶縁部１６の幅を測定したところ、電流狭窄層１５の表面から約３ｎｍの深さまで絶縁部１６が存在し（エッチングで除去したところを含めると６ｎｍの深さまで酸素が侵入していた）、発振層１４の幅の５０％であることを確認した。
【００４６】
このスピントルク発振子を駆動したところ、発振層１４で２５ＧＨｚの発振が認められ、高周波電力強度は２．０×１０-18Ｖ2／Ｈｚであり、発振電流密度は８．１×１０7Ａ／ｃｍ2であった。
【００４７】
実施例２
実施例１と同様にして、主磁極２０の上に、下地層１１、スピン注入層１２、中間層１３、発振層１４、金属層２１、ハードマスク層２２を成膜し、レジストパタン２３を形成した。素子サイズが５０ｎｍ×５０ｎｍとなるようにイオンミリングを行った。ハードマスク層２２のパタンを通して酸素イオン注入することにより、Ｔｉからなる金属層２１を電流狭窄層１５に変換した。バイアススパッタにより電流狭窄層１５を６ｎｍエッチングした。その後、電流狭窄層１５上にシールド２５を成膜してスピントルク発振子を製造した。実施例１から電流狭窄層１５を約６ｎｍエッチングしたことにより、ハードマスク層を除去する際に形成された酸化膜は全て除去されるため、残りの絶縁部１６は酸素イオン注入により形成されたものといえる。
【００４８】
ＥＤＸにより、絶縁部１６の幅を測定したところ、電流狭窄層１５の表面から約７ｎｍの深さまで絶縁部１６が存在し、発振層１４の幅の５０％であることを確認した。
【００４９】
このスピントルク発振子を駆動したところ、発振層１４で２５ＧＨｚの発振が認められ、高周波電力強度は２．０×１０-18Ｖ2／Ｈｚであり、発振電流密度は７．８×１０7Ａ／ｃｍ2であった。
【００５０】
実施例３
実施例１と同様にして、主磁極２０の上に、下地層１１、スピン注入層１２、中間層１３、発振層１４、金属層２１、ハードマスク層２２を成膜し、レジストパタン２３を形成した。素子サイズが５０ｎｍ×５０ｎｍとなるようにイオンミリングを行った。ハードマスク層２２のパタンを通して酸素イオン注入することにより、Ｔｉからなる金属層２１を電流狭窄層１５に変換した。バイアススパッタにより電流狭窄層１５を６ｎｍエッチングした。その後、電流狭窄層１５上にシールド２５を成膜してスピントルク発振子を製造した。実施例１から電流狭窄層１５を約６ｎｍエッチングしたことにより、ハードマスク層を除去する際に形成された酸化膜は全て除去されるため、残りの絶縁部１６は窒素イオン注入により形成されたものといえる。
【００５１】
ＥＤＸにより絶縁部１６の幅を測定したところ、電流狭窄層１５の表面から約７ｎｍの深さまで絶縁部１６が存在し、発振層１４の幅の５０％であることを確認した。
【００５２】
このスピントルク発振子を駆動したところ、発振層１４で２５ＧＨｚの発振が認められ、高周波電力強度は２．０×１０-18Ｖ2／Ｈｚであり、発振電流密度は８．３×１０7Ａ／ｃｍ2であった。
【００５３】
比較例１
シールドを成膜する前のバイアススパッタにより電流狭窄層１５を６ｎｍエッチングした以外は、実施例１と同様にしてスピントルク発振子を製造した。実施例１からも電流狭窄層１５を６ｎｍエッチングすることにより、ハードマスク層を除去する際に形成された酸化膜は全て除去される。
【００５４】
ＥＤＸにより、Ｔｉからなる金属層から変換された電流狭窄層はなく、Ｔｉ導電部のみであることを確認した。
【００５５】
このスピントルク発振子を駆動したところ、発振層１４で２５ＧＨｚの発振が認められ、高周波電力強度は２．０×１０-18Ｖ2／Ｈｚであり、実施例から減少していないことが確認できた。また、発振電流密度は１．７×１０8Ａ／ｃｍ2であった。このように、電流狭窄層を有する実施例１〜３のスピントルク発振子は、比較例１のスピントルク発振子に比べて発振電流密度が低減していることが確認できた。
【００５６】
上記の実施例１〜３および比較例１について、発振電流密度および高周波電力強度を表１に示す。
【表１】
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【００５７】
次に、上記スピントルク発振子を用いた磁気ヘッドアセンブリおよび磁気記録装置（ＨＤＤ）について説明する。
【００５８】
図８は実施形態の磁気記録装置（ＨＤＤ）の内部構造を示す斜視図である。図８に示すように、ＨＤＤは筐体１１０を備えている。筐体１１０は、上面の開口した矩形箱状のベース１１２と、複数のねじ１１１によりベースにねじ止めされてベースの上端開口を閉塞したトップカバー１１４とを有している。ベース１１２は、矩形状の底壁１１２ａと、底壁の周縁に沿って立設された側壁１１２ｂとを有している。
【００５９】
筐体１１０内には、記録媒体としての１枚の磁気ディスク１１６、および磁気ディスクを支持および回転させる駆動部としてのスピンドルモータ１１８が設けられている。スピンドルモータ１１８は、底壁１１２ａ上に配設されている。なお、筐体１１０は、複数枚、例えば、２枚の磁気ディスクを収容可能な大きさに形成され、スピンドルモータ１１８は、２枚の磁気ディスクを支持および駆動可能に形成されている。
【００６０】
筐体１１０内には、磁気ディスク１１６に対して情報の記録、再生を行なう複数の磁気ヘッド１１７、これらの磁気ヘッドを磁気ディスク１１６に対して移動自在に支持したヘッドスタックアッセンブリ（以下ＨＳＡと称する）１２２、ＨＳＡを回動および位置決めするボイスコイルモータ（以下ＶＣＭと称する）１２４、磁気ヘッドが磁気ディスクの最外周に移動した際、磁気ヘッドを磁気ディスクから離間した退避位置に保持するランプロード機構１２５、ＨＤＤに衝撃などが作用した際、ＨＳＡを退避位置に保持するラッチ機構１２６、およびプリアンプなどを有する基板ユニット１２１が収納されている。ベース１１２の底壁１１２ａ外面には、図示しないプリント回路基板がねじ止めされている。プリント回路基板は、基板ユニット１２１を介してスピンドルモータ１１８、ＶＣＭ１２４、および磁気ヘッドの動作を制御する。ベース１１２の側壁には、可動部の稼動によって筐体内に発生した塵埃を捕獲する循環フィルタ１２３が設けられ、磁気ディスク１１６の外側に位置している。
【００６１】
磁気ディスク１１６は、例えば、直径６５ｍｍ（２．５インチ）に形成され、上面および下面に磁気記録層を有している。磁気ディスク１１６は、スピンドルモータ１１８の図示しないハブに互いに同軸的に嵌合されているとともにクランプばね１２７によりクランプされ、ハブに固定されている。これにより、磁気ディスク１１６は、ベース１１２の底壁１１２ａと平行に位置した状態に支持されている。そして、磁気ディスク１１６は、スピンドルモータ１１８により所定の速度、例えば、５４００ｒｐｍあるいは７２００ｒｐｍの速度で回転される。
【００６２】
図９は実施形態のヘッドスタックアッセンブリ（ＨＳＡ）２２を示す斜視図、図１０はＨＳＡを示す分解斜視図である。図９、図１０に示すように、ＨＳＡ１２２は、回転自在な軸受部１２８と、軸受部から延出した２本のヘッドジンバルアッセンブリ（以下、ＨＧＡと称する）１３０と、ＨＧＡ間に積層配置されたスペーサリング１４４と、ダミースペーサ１５０とを備えている。
【００６３】
軸受部１２８は、ベース１１２の長手方向に沿って磁気ディスク１１６の回転中心から離間して位置しているとともに、磁気ディスクの外周縁近傍に配置されている。軸受部１２８は、ベース１１２の底壁１１２ａに立設される枢軸１３２と、枢軸に軸受１３４を介して回転自在にかつ枢軸と同軸的に支持された円筒形状のスリーブ１３６とを有している。スリーブ１３６の上端には環状のフランジ１３７が形成され、下端部外周にはねじ部１３８が形成されている。軸受部１２８のスリーブ１３６は、最大本数として、例えば４本のＨＧＡと、隣り合う２つのＨＧＡ間に位置するスペーサとを積層状態で取付け可能な大きさ、ここでは取付け可能な軸方向長さを有して形成されている。
【００６４】
実施形態において、磁気ディスク１１６は１枚に設定されていることから、取付け可能な最大本数である４本よりも少ない２本のＨＧＡ１３０が軸受部１２８に設けられている。各ＨＧＡは、軸受部１２８から延出したアーム１４０、アームから延出したサスペンション１４２、およびサスペンションの延出端にジンバル部を介して支持された磁気ヘッド１１７を有している。
【００６５】
アーム１４０は、例えば、ステンレス、アルミニウム、ステンレスを積層して薄い平板状に形成され、その一端、つまり、基端には円形の透孔１４１が形成されている。サスペンション１４２は、細長い板ばねにより構成され、その基端がスポット溶接あるいは接着によりアーム１４０の先端に固定され、アームから延出している。なお、サスペンション１４２およびアーム１４０は、同一材料で一体に形成してもよい。
【００６６】
磁気ヘッド１１７は、図示しないほぼ矩形状のスライダとこのスライダに形成された記録ヘッドおよび実施形態に係る再生用のＣＰＰ−ＧＭＲヘッドとを有し、サスペンション１４２の先端部に形成されたジンバル部に固定されている。また、磁気ヘッド１１７は、図示しない４つの電極を有している。アーム１４０およびサスペンション１４２上には図示しない中継フレキシブルプリント回路基板（以下、中継ＦＰＣと称する）が設置され、磁気ヘッド１１７は、この中継ＦＰＣを介して後述するメインＦＰＣ１２１ｂに電気的に接続される。
【００６７】
スペーサリング１４４は、アルミニウムなどにより所定の厚さおよび所定の外径に形成されている。このスペーサリング１４４には、合成樹脂からなる支持フレーム１４６が一体的に成形され、スペーサリングから外方に延出している。支持フレーム１４６には、ＶＣＭ１２４のボイスコイル１４７が固定されている。
【００６８】
ダミースペーサ１５０は、環状のスペーサ本体１５２と、スペーサ本体から延出したバランス調整部１５４とを有し、例えば、ステンレスなどの金属に一体的に形成されている。スペーサ本体１５２の外径は、スペーサリング１４４の外径と等しく形成されている。すなわち、スペーサ本体１５２のアームと接触する部分の外径は、スペーサリング１４４がアームに接触する部分の外径と同一に形成されている。また、スペーサ本体１５２の厚さは、ＨＧＡの最大本数よりも少ない本数分、ここでは、２本のＨＧＡにおけるアームの厚さ、つまり、２本のアーム分の厚さと、これらアーム間に配設されるスペーサリングの厚さとを合計した厚さに形成されている。
【００６９】
ダミースペーサ１５０、２本のＨＧＡ１３０、スペーサリング１４４は、スペーサ本体１５２の内孔、アーム１４０の透孔１４１、スペーサリングの内孔に軸受部１２８のスリーブ１３６が挿通された状態でスリーブの外周に嵌合され、スリーブの軸方向に沿ってフランジ１３７上に積層配置されている。ダミースペーサ１５０のスペーサ本体１５２は、フランジ１３７と一方のアーム１４０との間、およびスペーサリング１４４は、２本のアーム１４０間にそれぞれ挟まれた状態でスリーブ１３６の外周に嵌合されている。更に、スリーブ１３６の下端部外周には、環状のワッシャ１５６が嵌合されている。
【００７０】
スリーブ１３６の外周に嵌合されたダミースペーサ１５０、２本のアーム１４０、スペーサリング１４４、ワッシャ１５６は、スリーブ１３６のねじ部１３８に螺合されたナット１５８とフランジ１３７との間に挟持され、スリーブの外周上に固定保持されている。
【００７１】
２本のアーム１４０は、スリーブ１３６の円周方向に対して互いに所定位置に位置決めされ、スリーブから同一の方向へ延出している。これにより、２本のＨＧＡは、スリーブ１３６と一体的に回動可能となっているとともに、磁気ディスク１１６の表面と平行に、かつ、互いに所定の間隔を置いて向かい合っている。また、スペーサリング１４４と一体の支持フレーム１４６は、軸受部１２８からアーム１４０と反対の方向へ延出している。支持フレーム１４６からはピン状の２本の端子１６０が突出し、これらの端子は、支持フレーム１４６内に埋め込まれた図示しない配線を介してボイスコイル１４７に電気的に接続されている。
【００７２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７３】
１０…スピントルク発振子、１１…下地層、１２…スピン注入層、１３…中間層、１４…発振層、１５…電流狭窄層、１６…絶縁部、１７…導電部、２０…主磁極、２１…金属層、２２…ハードマスク層、２３…レジストパタン、２４…埋め込み絶縁層、２５…シールド。
【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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