(57)【要約】【課題】高温の使用状況下においてもβ相からα相への相変態が抑制されて電気抵抗特性が安定しているβ−Ｔａ薄膜抵抗体、このβ−Ｔａ薄膜抵抗体を備えた薄膜磁気ヘッドを提供する。【解決手段】Ｔａ膜上に、Ｎｉ及びＣｕを含む合金膜、Ｎｉ及びＣｒを含む合金膜、若しくはＣｕ及びＭｎを含む合金膜が形成された二層膜、又はＮｉ及びＣｒを含む合金単層膜である下地層と、この下地層上に形成されたβ相のＴａ膜又はβ相のＴａを主に含む合金膜である電気抵抗層との積層構造から構成されており、この電気抵抗層が、β相の結晶面のうち（００２）面が最も強く層面に配向した結晶構造を有しているβ−Ｔａ薄膜抵抗体が提供される。さらに、このβ−Ｔａ薄膜抵抗体を発熱部として備えている薄膜磁気ヘッドが提供される。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｉ及びＣｕを含む合金膜、Ｎｉ及びＣｒを含む合金膜、若しくはＣｕ及びＭｎを含む合金膜がＴａ膜上に形成された二層膜、又はＮｉ及びＣｒを含む合金単層膜である下地層と、該下地層上に形成されたβ相のＴａ膜又はβ相のＴａを主に含む合金膜である電気抵抗層との積層構造から構成されており、該電気抵抗層が、β相の結晶面のうち（００２）面が最も強く層面に配向した結晶構造を有していることを特徴とする薄膜抵抗体。
【請求項２】
前記電気抵抗層が、β相の（００２）面のロッキングカーブの半値幅が５度未満となる結晶構造を有していることを特徴とする請求項１に記載の薄膜抵抗体。
【請求項３】
前記二層膜のうちの前記Ｎｉ及びＣｕを含む合金膜、前記Ｎｉ及びＣｒを含む合金膜、若しくは前記Ｃｕ及びＭｎを含む合金膜、又は前記Ｎｉ及びＣｒを含む合金単層膜が、２ｎｍ以上であって１０ｎｍ以下である膜厚を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜抵抗体。
【請求項４】
前記電気抵抗層が、１０ｎｍ以上であって１５０ｎｍ以下である層厚を有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の薄膜抵抗体。
【請求項５】
前記電気抵抗層が、平均して自身の層厚の０.２倍を超える径の結晶粒からなる多結晶構造を有していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の薄膜抵抗体。
【請求項６】
前記電気抵抗層が、層面内の方向において圧縮応力を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の薄膜抵抗体。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の薄膜抵抗体を、浮上量の調整用の発熱部として備えており、データの書き込み用の電磁コイル素子及びデータの読み出し用の磁気抵抗効果素子をさらに備えていることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項８】
前記磁気抵抗効果素子が、トンネル磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項７に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の薄膜磁気ヘッドと該薄膜磁気ヘッドを支持する支持機構とを備えており、前記電磁コイル素子及び前記磁気抵抗効果素子のための信号線と、前記薄膜抵抗体に電流を供給するためのリード線とをさらに備えていることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１０】
請求項９に記載のヘッドジンバルアセンブリを少なくとも１つ備えており、少なくとも１つの磁気ディスクと、該少なくとも１つの磁気ディスクに対して前記薄膜磁気ヘッドが行う書き込み及び読み出し動作を制御するとともに、前記薄膜抵抗体に供給される電流を制御するための記録再生及び発熱制御回路とをさらに備えていることを特徴とする磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、β相のＴａ膜又はβ相のＴａを主成分とする合金膜を備えた薄膜抵抗体、この薄膜抵抗体を備えた薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）及びこのＨＧＡを備えた磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
β相を有するＴａ薄膜（β−Ｔａ薄膜）は、抵抗率が１５０〜２００μΩｃｍであって金属の中では比較的高い電気抵抗を示し、一方、抵抗温度係数が１×１０−４／℃程度であって非常に小さく、温度に関して安定した電気抵抗を有している。従って、β−Ｔａ薄膜は、広い温度領域において安定した抵抗を提供する薄膜抵抗体として非常に有用であり、例えば、特許文献１及び２に開示されているように、実際に、液晶表示装置等に用いるスイッチング素子などのさまざまな分野で利用されている。また、その結晶構造及びその結晶構造に対するアニールの影響が、例えば非特許文献１において詳細に調査されている。さらに、このβ−Ｔａ薄膜抵抗体を、磁気記録用の薄膜磁気ヘッド内に設けて通電により発熱させることによって、薄膜磁気ヘッドの浮上量を調整する手段として利用することも可能である。
【０００３】
ここで、一般に、磁気ディスク装置が備えている薄膜磁気ヘッドは、信号の書き込み又は読み出しに際して、回転する磁気ディスク上において流体力学的に所定の間隙、すなわち所定の浮上量をもって浮上する。最近の磁気ディスク装置においては、この浮上量をより小さい値にすることによって、薄膜磁気ヘッドの書き込み及び読み出し能力の向上を図っている。この際、薄膜磁気ヘッド内に発熱手段を設け、ＴＰＴＰ（Thermal Pole Tip Protrusion）現象を積極的に利用して浮上量を小さい値に精度良く制御する技術が開示されている（例えば、特許文献３、４及び５）。ここで、ＴＰＴＰ現象とは、本来、電磁コイル素子に記録用の電流を印加した際の熱膨張によって、磁気ヘッド素子が磁気ディスク表面方向に突出する現象である。
【０００４】
このＴＰＴＰ現象を引き起こすための発熱手段として、β−Ｔａ薄膜抵抗体を用いると、比較的大きな電気抵抗を有するので発熱手段の大きさを許容範囲内に制限しながら、熱効率良く磁気ヘッド素子を突出させることができる。また、抵抗温度係数が非常に小さいので、特に定電流駆動の際に安定した発熱動作が可能となる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２４２６１４号公報
【特許文献２】特開平７−４９５０８号公報
【特許文献３】米国特許第５９９１１１３号明細書
【特許文献４】特開２００３−２７２３３５号公報
【特許文献５】特開２００３−１６８２７４号公報
【非特許文献１】R.Hoogeveen, M.Moske, H.Geisler and K.Samwer、”Texture and phase transformation of sputter-deposited metastable Ta films and Ta/Cu multilayers”、Thin Solid films、Ｖｏｌ.２７５、第２０３頁〜第２０６頁、１９９６年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、発熱手段としてβ−Ｔａ薄膜抵抗体を用いると、高温状況下での使用によって電気抵抗特性が変化し、発熱手段として正常に機能しなくなる可能性があり、信頼性が低下し得るという問題が生じていた。
【０００７】
実際、Ｔａのβ相は非平衡相であって、４００℃以上の高温環境下においては熱平衡相であるα相に相変態し得る。このα相を有するα−Ｔａ薄膜においては、抵抗率は２５〜８０μΩｃｍであってβ相よりも大幅に小さく、抵抗温度係数は１×１０−３／℃以上であってβ相に比べて１桁程度又はそれ以上に大きくなっている。従って、β−Ｔａ薄膜抵抗体を発熱手段として使用する場合、抵抗体自身の発熱等による高温環境によって、β−Ｔａ薄膜の一部又は全部がα−Ｔａに変態し、発熱手段として正常に動作しなくなる可能性がある。すなわち、高温の使用状況下において所望の発熱量が実現できなくなって、発熱手段としての信頼性が低下する可能性がある。
【０００８】
また、β−Ｔａ薄膜を用いる素子であればいずれにおいても、素子製造工程における熱処理及び高温の使用環境等が、β−Ｔａ薄膜内に相変態を引き起こすことによって素子特性に悪影響を及ぼすことが問題となり得る。実際、液晶表示装置等に用いるスイッチング素子用の電極材料としてβ−Ｔａ薄膜を用いる場合、製造工程中の熱処理によって、β−Ｔａの持つ非線形性が著しく低下することが問題となっている。
【０００９】
従って、本発明の目的は、高温の使用状況下においてもβ相からα相への相変態が抑制されて電気抵抗特性が安定しているβ−Ｔａ薄膜抵抗体、このβ−Ｔａ薄膜抵抗体を備えた薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたＨＧＡ及びこのＨＧＡを備えた磁気ディスク装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明について説明する前に、明細書において用いられる用語の定義を行う。基板の素子形成面に形成された磁気ヘッド素子の積層構造において、基準となる層よりも基板側にある構成要素を、基準となる層の「下」又は「下方」にあるとし、基準となる層よりも積層方向側にある構成要素を、基準となる層の「上」又は「上方」にあるとする。例えば、「絶縁層上に下部磁極層がある」とは、下部磁極層が、絶縁層よりも積層方向側にあることを意味する。
【００１１】
また、ある結晶面が層面又は膜面に配向するとは、層又は膜を構成している結晶構造において、その結晶面が膜面又は層面に平行又はほぼ平行に揃った状態をいうものとする。
【００１２】
本発明によれば、Ｎｉ及びＣｕを含む合金膜、Ｎｉ及びＣｒを含む合金膜、若しくはＣｕ及びＭｎを含む合金膜がＴａ膜上に形成された二層膜、又はＮｉ及びＣｒを含む合金単層膜である下地層と、この下地層上に形成されたβ相のＴａ膜又はβ相のＴａを主に含む合金膜である電気抵抗層との積層構造から構成されており、この電気抵抗層が、β相の結晶面のうち（００２）面が最も強く層面に配向した結晶構造を有している薄膜抵抗体が提供される。
【００１３】
ここで、電気抵抗層が、β相の（００２）面のロッキングカーブの半値幅が５度未満となる結晶構造を有していることが好ましい。また、二層膜のうちのＮｉ及びＣｕを含む合金膜、Ｎｉ及びＣｒを含む合金膜、若しくはＣｕ及びＭｎを含む合金膜、又はＮｉ及びＣｒを含む合金単層膜が、２ｎｍ以上であって１０ｎｍ以下である膜厚を有していることがさらに好ましい。また、電気抵抗層が、１０ｎｍ以上であって１５０ｎｍ以下である層厚を有していることがさらに好ましい。さらに、電気抵抗層が、自身の層厚の０.２倍を超える径の結晶粒からなる多結晶構造を有していることがさらに好ましい。さらにまた、電気抵抗層が、層面内の方向において圧縮応力を有することが好ましい。この場合、電気抵抗層を、スパッタリング法を用いて適切な成膜条件で形成することによって、層面内に圧縮応力を発生させることができる。
【００１４】
このように、上述した下地層上に電気抵抗層が形成されることによって、β相の結晶面のうち（００２）面が最も強く層面に配向している高配向の結晶構造が実現する。電気抵抗層においては、このような構造によって、自身の発熱等による高温の使用状況下においても、β相からα相への相変態が抑制されて電気抵抗特性が安定する。
【００１５】
さらに、本発明による下地層は、電気抵抗層と同じく、比較的電気抵抗が高く、さらに通常の金属に比べて電気抵抗の温度係数が小さい。その結果、薄膜抵抗体全体として、電気抵抗層の電気抵抗特性を大きく損なうことなく、広い温度範囲において安定した電気抵抗を実現することができる。
【００１６】
本発明によれば、さらに、上述した薄膜抵抗体を浮上量の調整用の発熱部として備えており、データの書き込み用の電磁コイル素子及びデータの読み出し用の磁気抵抗（ＭＲ）効果素子をさらに備えている薄膜磁気ヘッドが提供される。
【００１７】
このような発熱部は、上述したように広い温度範囲において安定した電気抵抗特性を有している。従って、この発熱部を備えた薄膜磁気ヘッドにおいては、所定の浮上量を実現させるために、発熱用の電流を発熱部に十分に供給することが可能となり、安定した低浮上量状態を実現することができる。これにより、データの書き込み及び読み出し能力が安定的に向上する。
【００１８】
ここで、ＭＲ効果素子が、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ（Tunnel Magneto Resistive））効果素子であることが好ましい。この場合、発熱部からの熱によってＭＲ効果素子の温度が相当上昇しても、素子出力の変化が比較的小さくなる。その結果、ＴＭＲ効果のもたらす大きな素子出力を生かしつつ出力変動を小さく抑えることができるので、非常に高くてしかも安定したデータ読み出し能力が実現される。
【００１９】
本発明によれば、さらにまた、上述した薄膜磁気ヘッドとこの薄膜磁気ヘッドを支持する支持機構とを備えており、電磁コイル素子及びＭＲ効果素子のための信号線と、薄膜抵抗体に電流を供給するためのリード線とをさらに備えているＨＧＡが提供される。
【００２０】
本発明によれば、さらにまた、上述したＨＧＡを少なくとも１つ備えており、少なくとも１つの磁気ディスクと、この少なくとも１つの磁気ディスクに対して薄膜磁気ヘッドが行う書き込み及び読み出し動作を制御するとともに、薄膜抵抗体に供給される電流を制御するための記録再生及び発熱制御回路とをさらに備えている磁気ディスク装置が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によるβ−Ｔａ薄膜抵抗体、このβ−Ｔａ薄膜抵抗体を備えた薄膜磁気ヘッド、この薄膜磁気ヘッドを備えたＨＧＡ及びこのＨＧＡを備えた磁気ディスク装置によれば、高温の使用状況下においても、β相からα相への相変態を抑制することによって、電気抵抗特性を安定させることができる。その結果、例えばこのβ−Ｔａ薄膜抵抗体を備えた薄膜磁気ヘッドを用いれば、所定の浮上量を実現させるために必要な発熱動作を十分に行うことが可能となり、安定した低浮上量状態を実現することが可能となる。これにより、データの書き込み及び読み出し能力が安定的に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面において、同一の要素は、同一の参照番号を用いて示されている。また、図面中の構成要素内及び構成要素間の寸法比は、図面の見易さのため、それぞれ任意となっている。
【００２３】
図１は、本発明による磁気ディスク装置の一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図であり、図２は、本発明によるＨＧＡの一実施形態を概略的に示す斜視図である。また、図３は、図２の実施形態におけるＨＧＡの先端部に装着されている薄膜磁気ヘッド（スライダ）を概略的に示す斜視図である。
【００２４】
図１において、１０は、スピンドルモータ１１の回転軸の回りを回転する複数の磁気ディスク、１２は、薄膜磁気ヘッド（スライダ）２１をトラック上に位置決めするためのアセンブリキャリッジ装置、１３は、この薄膜磁気ヘッドの書き込み及び読み出し動作を制御し、さらに、後述する発熱部の発熱動作を制御するための記録再生及び発熱制御回路をそれぞれ示している。
【００２５】
アセンブリキャリッジ装置１２には、複数の駆動アーム１４が設けられている。これらの駆動アーム１４は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１５によってピボットベアリング軸１６を中心にして角揺動可能であり、この軸１６に沿った方向にスタックされている。各駆動アーム１４の先端部には、ＨＧＡ１７が取り付けられている。各ＨＧＡ１７には、薄膜磁気ヘッド（スライダ）２１が、各磁気ディスク１０の表面に対向するように設けられている。磁気ディスク１０、駆動アーム１４、ＨＧＡ１７は、単数であってもよい。
【００２６】
図２に示すように、ＨＧＡ１７は、サスペンション２０の先端部に、磁気ヘッド素子を有するスライダ２１を固着し、さらにそのスライダ２１の端子電極に配線部材２５の一端を電気的に接続して構成される。
【００２７】
サスペンション２０は、ロードビーム２２と、このロードビーム２２上に固着され支持された弾性を有するフレクシャ２３と、ロードビーム２２の基部に設けられたベースプレート２４と、フレクシャ２３上に設けられておりリード導体及びその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材２５とから主として構成されている。なお、図示されていないが、サスペンション２０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップを装着してもよい。
【００２８】
薄膜磁気ヘッド（スライダ）２１は、図３に示すように、適切な浮上量を得るように加工されたＡＢＳ３０と、素子形成面３１上に形成された磁気ヘッド素子３２と、磁気ヘッド素子３２を熱膨張によって磁気ディスク方向に突出させるための発熱部３５（破線によって示されている）と、素子形成面３１上に形成された被覆層４４の層面から露出した合計４つの信号端子電極３６及び３７並びに２つの駆動端子電極３８とを備えている。ここで、磁気ヘッド素子３２は、読み出し用のＭＲ効果素子３３と、書き込み用の電磁コイル素子３４とを含む。また、信号端子電極３６及び３７は、それぞれＭＲ効果素子３３及び電磁コイル素子３４に接続されており、駆動端子電極３８は、発熱部３５に接続されている。
【００２９】
２つの駆動端子電極３８は、４つの信号端子電極３６及び３７の群の両側にそれぞれ配置されている。これは、特開２００４−２３４７９２号公報に記載されているように、ＭＲ効果素子３３の配線と電磁コイル素子３４の配線との間におけるクロストークを防止することができる配置である。ただし、クロストークが許容される場合には、２つの駆動端子電極３８が、例えば４つの信号端子電極３６及び３７の何れかの間の位置等に配置されていてもよい。なお、これらの端子電極の数も、図３の形態に限定されるものではない。図３において端子電極は合計６つであるが、例えば、電極を５つとした上でグランドをスライダ基板に接地した形態でもよい。
【００３０】
ＭＲ効果素子３３及び電磁コイル素子３４の一端は、ＡＢＳ３０側のヘッド端面３００に達している。書き込み又は読み出し動作時には、スライダ２１が回転する磁気ディスク表面上において流体力学的に所定の浮上量をもって浮上する。この際、これらの素子端が磁気ディスクと対向することによって、信号磁界の感受による読み出しと信号磁界の印加による書き込みとが行われる。
【００３１】
発熱部３５は、後に詳述するように、ＭＲ効果素子３３と電磁コイル素子３４との間であってヘッド端面３００の近傍に設けられている。磁気ヘッド素子３２は、発熱部３５への通電によって発生した熱によって自身が熱膨張することにより、又は自らを取り囲む材料の熱膨張によって押し出されることにより、ヘッド端面３００を隆起させる形で磁気ディスク表面方向に突出する。この突出動作を発熱部３５への通電量の調整により制御することによって、浮上量を所望の微小値に制御することができる。
【００３２】
なお、発熱部３５が図３に示された位置に設けられることによって、発熱部３５から発生する熱が直接的に磁気ヘッド素子３２に伝搬するので、より少ない投入電力で、この素子端を効率良く突出させることができる。しかしながら、発熱部３５の位置は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、発熱部が磁気ヘッド素子３２に関してヘッド端面３００とは反対側の位置に設けられてもよい。この場合、発熱部と磁気ヘッド素子とが所定の距離だけ離隔するので、上述の実施形態と比較すると、磁気ヘッド素子端を突出させるのにより多くの発熱量が必要となる。すなわち、発熱部の温度もより高くなる傾向となる。ここで、本発明による発熱部においては、後に詳述するように、高温の使用状況下においてもβ相からα相への相変態が起こりにくいので、この場合、本発明の発熱部を用いることが、従来に比べてさらに適していることになる。
【００３３】
図４（Ａ）は、本発明による薄膜磁気ヘッドにおける、長手磁気記録用の磁気ヘッド素子を備えた一実施形態の要部の構成を示す、図３のＡ−Ａ線断面図である。また、図４（Ｂ）は、本発明による薄膜磁気ヘッドにおける、垂直磁気記録用の磁気ヘッド素子を備えた一実施形態の要部の構成を示す、図３のＡ−Ａ線断面に相当する断面図である。なお、図４（Ｂ）において、図４（Ａ）の磁気ヘッド素子と共通または対応する構成要素は、図４（Ａ）と同一の参照番号を用いて示されており、その構成の説明は省略されている。
【００３４】
図４（Ａ）において、２１０はスライダ基板であり、磁気ディスク表面に対向するＡＢＳ３０を有している。このスライダ基板２１０のＡＢＳ３０を底面とした際の一つの側面である素子形成面３１に、読み出し用のＭＲ効果素子３３と、書き込み用の電磁コイル素子３４と、発熱部３５と、これらの構成要素を保護する被覆層４４とが主に形成されている。
【００３５】
ＭＲ効果素子３３は、ＭＲ効果積層体３３２と、この積層体の後方及び左右の側面を取り囲むように形成された絶縁層３３３と、この積層体を挟む位置に配置されている下部電極層３３０及び上部電極層３３４とを含む。ＭＲ効果積層体３３２は、磁化自由層と磁化固定層とがトンネルバリア層を挟んで積層されたＴＭＲ効果多層膜を含む。ここで、磁化自由層の磁化方向が信号磁界に応答して変化すると、磁化自由層のアップ及びダウンスピンバンドの状態密度の変動によってトンネル電流が増減し、結果としてＭＲ効果積層体３３２の電気抵抗値が変化する。この変化量を計測することによって、非常に微弱な信号磁界をも読み取ることができる。上下部電極層３３４及び３３０は、ＭＲ効果積層体３３２に対して積層面に垂直にセンス電流を印加するための電極であるとともに、この積層体が雑音となる外部磁界を受けることを防止する磁気シールドとしての役割も兼ねている。
【００３６】
発熱部３５は、後述するように、本実施形態において、ＭＲ効果素子３３に非常に近い位置に設けられている。従って、ＭＲ効果素子３３の温度は、発熱部３５の熱によって相当に上昇する。しかしながら、ＭＲ効果素子３３がＴＭＲ効果を用いた素子である場合、素子温度が相当に上昇しても素子出力の変動が小さく抑えられる。実際、トンネルバリア層という誘電体を流れるトンネル電流による抵抗変化の温度係数は一般に負である。さらにその絶対値も、温度係数が金属電導としての正値をとる巨大磁気抵抗（ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive））効果の場合に比べて１桁以上小さい。その結果、ＴＭＲ効果のもたらす大きな素子出力を生かしつつ出力変動を小さく抑えることができるので、非常に高くてしかも安定したデータ読み出し能力が実現される。
【００３７】
しかしながら、当然に、ＭＲ効果素子として、垂直通電型（ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plain））ＧＭＲ効果多層膜、又は面内通電型（ＣＩＰ（Current In Plain））ＧＭＲ多層膜を含むものであってもよい。いずれであっても、非常に高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感受する。なお、ＣＩＰ−ＧＭＲ多層膜を含む場合、上下部電極層３３４及び３３０の位置には、ＭＲ効果積層体との間にシールドギャップ層を介する上下部シールド層が設けられ、さらにＭＲ効果積層体にセンス電流を供給するための素子リード導体層が設けられることになる。
【００３８】
電磁コイル素子３４は、本実施形態において長手磁気記録用であり、下部磁極層３４０、書き込みギャップ層３４１、コイル層３４３、コイル絶縁層３４４及び上部磁極層３４５を備えている。下部磁極層３４０及び上部磁極層３４５は、コイル層３４３によって誘導された磁束の導磁路となっており、端部３４０ａ及び３４５ａが、書き込みギャップ層３４１のうちヘッド端面３００側の端部を挟持している。この書き込みギャップ層３４１の端部位置からの漏洩磁界によって長手磁気記録用の磁気ディスクに書き込みが行なわれる。なお、下部磁極層３４０及び上部磁極層３４５の磁気ディスク側の端は、ヘッド端面３００に達しているが、ヘッド端面３００には、極めて薄い保護膜としてダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等のコーティングが施されている。なお、コイル層３４３は同図において１層であるが、２層以上又はヘリカルコイルでもよい。
【００３９】
発熱部３５は、絶縁層４１及び４２に挟まれる形で、上部電極層３３４と下部磁極層３４０との間に設けられている。この発熱部３５は、下地層３５０と電気抵抗層３５１との積層構造を、発熱部絶縁層３５２が被覆する構成となっている。下地層３５０は、後に詳述するように、Ｎｉ及びＣｕを含む合金膜、Ｎｉ及びＣｒを含む合金膜若しくはＣｕ及びＭｎを含む合金膜がＴａ膜上に形成された二層膜、又はＮｉ及びＣｒを含む合金単層膜からなっている。電気抵抗層３５１は、この下地層３５０上に形成されたβ相のＴａ膜又はβ相のＴａを主に含む合金膜からなっており、β相の結晶面のうち（００２）面が最も強く層面に配向している結晶構造を有している。このような構成によって、電気抵抗層３５１においては、自身の発熱等による高温の使用状況下においても、β相からα相への相変態が抑制されて電気抵抗特性が安定している。その結果、薄膜磁気ヘッドにおいて所定の浮上量を実現させるために、発熱用の電流を発熱部３５に十分に供給することが可能となり、安定した低浮上量状態を実現することができる。これにより、データの書き込み及び読み出し能力が安定的に向上する。
【００４０】
次いで、図４（Ａ）を用いて、以上に述べた磁気ヘッド素子の構成をより詳細に説明する。
【００４１】
例えばアルティック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等から形成されたスライダ基板２１０上に、例えばＡｌ２Ｏ３等からなる厚さ０.０５〜１０μｍ程度の第１の絶縁層４０が形成されている。この第１の絶縁層４０上に、例えばＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等からなる厚さ０.３〜３μｍ程度の下部電極層３３０が形成され、さらにＭＲ積層体３３２が形成されている。ＭＲ積層体３３２は、例えばＴＭＲ多層膜を備えている場合、磁化固定層、トンネルバリア層及び磁化自由層が順次積層された積層構造を含む。
【００４２】
さらに、下部電極層３３０との間でＭＲ積層体３３２を挟むように、例えばＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ又はＦｅＺｒＮ等からなる厚さ０.３〜４μｍ程度の上部電極層３３４が形成されている。さらに、上部電極層３３４上に、例えばＡｌ２Ｏ３等からなる厚さ０.１〜２.０μｍ程度の絶縁層４１が形成されている。
【００４３】
この絶縁層４１上に、下地層３５０及び電気抵抗層３５１が形成されている。ここで、電気抵抗層３５１は、スパッタリング法を用いてＡｒガス厚が２Ｐａ未満である成膜条件下で形成されたβ−Ｔａ膜であることが好ましい。一般に、スパッタリング法によって、このような適切な成膜条件下において形成されたβ−Ｔａ膜は膜面内に圧縮応力を有しており、後述するように、この圧縮応力がβ相からα相への相変態を抑制する方向に働く。さらに、これらを覆うように、例えば熱硬化されたレジスト層等からなる厚さ０.１〜５μｍ程度の発熱部絶縁層３５２が形成されている。以上の積層構造によって、発熱部３５が構成されている。下地層３５０及び電気抵抗層３５１の層厚及び組成については、後に詳述する。
【００４４】
この発熱部３５を覆うように、例えばＡｌ２Ｏ３等からなる厚さ０.１〜２.０μｍ程度の絶縁層４２が形成されている。さらに、絶縁層４２上に、例えばＮｉ、Ｆｅ及びＣｏのうちいずれか２つ若しくは３つからなる合金、又はこれらを主成分として所定の元素が添加された合金等からなる厚さ０.５〜３μｍ程度の下部磁極層３４０とが形成されている。
【００４５】
この下部磁極層３４０上に、例えばＡｌ２Ｏ３又はＤＬＣ等からなる厚さ０.０１〜０.５μｍ程度のギャップ層３４１が形成されており、さらにギャップ層３４１上に、例えばＣｕ等からなる厚さ０.５〜３μｍ程度の書き込みコイル層３４３が形成されており、さらに、この書き込みコイル層３４３を覆うように、例えば熱硬化されたレジスト層等からなる厚さ０.１〜５μｍ程度のコイル絶縁層３４４が形成されている。
【００４６】
さらに、コイル絶縁層３４４を覆うように、例えばＮｉ、Ｆｅ及びＣｏのうちいずれか２つ若しくは３つからなる合金、又はこれらを主成分として所定の元素が添加された合金等からなる厚さ約０.５〜５μｍ程度の上部磁極層３４５が形成されている。さらに、ＭＲ効果素子３３、発熱部３５及び電磁コイル素子３４等を覆うように、例えばＡｌ２Ｏ３等からなる被覆層４４が形成されている。
【００４７】
次いで、図４（Ｂ）を用いて、本発明による薄膜磁気ヘッドの他の実施形態を説明する。
【００４８】
同図において、電磁コイル素子３４′は、垂直磁気記録用であり、主磁極層３４０′、書き込みギャップ層３４１′、コイル層３４３′、コイル絶縁層３４４′及び補助磁極層３４５′を備えている。主磁極層３４０′は、コイル層３４３′によって誘導された磁束を、書き込みがなされる磁気ディスクの垂直磁気記録層まで収束させながら導くための導磁路であり、主磁極主要層３４００′及び主磁極補助層３４０１′から構成されている。ここで、主磁極層３４０′のヘッド端面３００側の端部３４０ａ′における層厚方向の長さ（厚さ）は、この主磁極主要層３４００′のみの層厚に相当しており小さくなっている。この結果、高記録密度化に対応した微細な書き込み磁界を発生させることができる。
【００４９】
補助磁極層３４５′のヘッド端面３００側の端部は、補助磁極層３４５′の他の部分よりも層断面が広いトレーリングシールド部３４５０′となっている。このトレーリングシールド部３４５０′を設けることによって、トレーリングシールド部３４５０′の端部３４５０ａ′と主磁極層３４０′の端部３４０ａ′との間において磁界勾配がより急峻になる。この結果、信号出力のジッタが小さくなって読み出し時のエラーレートを小さくすることができる。
【００５０】
図４（Ｂ）において、ＭＲ効果素子３３′と電磁コイル素子３４′との間に、さらに、素子間シールド層４３及びバッキングコイル部４６が形成されている。バッキングコイル部４６は、バッキングコイル層４６０及びバッキングコイル絶縁層４６１から形成されており、電磁コイル素子３４′から発生してＭＲ効果素子３３内の上下部電極層を経由する磁束ループを打ち消す磁束を発生させて、磁気ディスクへの不要な書き込み又は消去動作である広域隣接トラック消去（ＷＡＴＥ）現象の抑制を図っている。なお、コイル層３４３′は、図４（Ｂ）において１層であるが、２層以上又はヘリカルコイルでもよい。
【００５１】
図５は、図４（Ａ）の実施形態における薄膜磁気ヘッドの発熱部３５の構成を示す、素子形成面側から透視的に見た平面図である。
【００５２】
図５によれば、発熱部３５は、下地層３５０と電気抵抗層３５１との積層体を、１本のラインを層内で蛇行させた形状にパターニングした発熱層５８と、発熱層５８の両端にそれぞれ接続された引き出し電極５８ａ及び５８ｂとを有しており、所定の長さの通電路となっている。
【００５３】
より具体的には、発熱層５８は、所定の始点５０から折り返し点５１まで矩形波状に蛇行するように形成された上り部５４と、折り返し点５１から始点５０の近傍の終点５２まで上り部５４に沿って蛇行しながら戻るように形成された下り部５５と、始点５０と引き出し電極５８ｂとを接続する接続部５６と、終点５２と引き出し電極５８ａとを接続する５７とを有している。また、互いに沿うように形成された上り部５４と下り部５５との間隔Ｗ１は、互いに面する上り部５４同士の間隔Ｗ２及び互いに面する下り部５５同士の間隔Ｗ３と比較して、狭くなるように設定されている。なお、発熱層の形状は、以上に示した形態に限定されるものではなく、単純な一本のライン、コ字状のライン等でもよい。すなわち、所定の占有面積において所望の発熱量を得られるものであれば、どのような形状であっても使用可能である。
【００５４】
図６（Ａ）及び（Ｂ）は、図５に示された発熱層の層構成を示す、図５のＢ−Ｂ線断面を含む斜視図である。
【００５５】
図６（Ａ）によれば、発熱層５８は、密着膜３５０ａと下地膜３５０ｂとの二層膜である下地層３５０と、電気抵抗層３５１との積層構造となっている。密着膜３５０ａは、厚さ約３〜約１０ｎｍのＴａからなる。下地膜３５０ｂは、厚さ約２〜約１０ｎｍ、さらに好ましくは約２〜約６ｎｍのＮｉ及びＣｕを含む合金膜、Ｎｉ及びＣｒを含む合金膜又はＣｕ及びＭｎを含む合金膜からなる。ここで、Ｎｉ及びＣｕを含む合金膜においては、Ｎｉが約２０〜約６０原子％であって、Ｃｕが約４０〜約８０原子％であり、添加元素としてＭｎ等が含まれていてもよい。また、Ｎｉ及びＣｒを含む合金膜においては、Ｎｉが約５５〜約８０原子％であって、Ｃｒが約２０〜約４５原子％であり、添加元素としてＡｌ等が含まれていてもよい。さらに、Ｃｕ及びＭｎを含む合金膜においては、Ｃｕが約８０〜約９０原子％であって、Ｍｎが約１０〜約２０原子％であり、添加元素としてＮｉ等が含まれていてもよい。
【００５６】
なお、下地膜３５０ｂの膜厚範囲の下限値約２ｎｍは、後に詳述するように、下地として機能するための膜内結晶構造が形成されるために必要な最低限の値である。また、上限値約６ｎｍは、同じく後に詳述するように、生産現場における電気抵抗劣化の基準に基づいた値である。さらに上限値約１０ｎｍは、同じく後に詳述するように、これよりも厚くなるとその上に形成されたβ−Ｔａ薄膜の相変態が生じ易くなってしまう値である。
【００５７】
電気抵抗層３５１は、厚さ約１０〜約１μｍ、好ましくは後に詳述するように約１０〜約１５０ｎｍ、さらに好ましくは約１０〜約１１０ｎｍのβ相のＴａ膜又はβ相のＴａを主に含む合金膜からなる。ここで、Ｔａに対する添加元素としては、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｓｉ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ及びＨｆのうち、少なくとも１つの元素が挙げられる。なお、これらの添加物の含有割合は、５原子％以下であることが好ましい。
【００５８】
一方、他の実施形態として、図６（Ｂ）によれば、発熱層５８′は、単層膜からなる下地層３５０′と電気抵抗層３５１′との積層構造となっている。下地層３５０′をなす単層膜は、厚さ約２〜約１０ｎｍのＮｉ及びＣｒを含む合金膜からなる。ここで、この合金膜においては、Ｎｉが約５５〜約８０原子％であって、Ｃｒが約２０〜約４５原子％であり、添加元素としてＡｌ等が含まれていてもよい。なお、この下地層３５０′の層厚範囲は、図６（Ａ）の下地膜３５０ｂの膜厚範囲と同様の理由で規定されている。
【００５９】
電気抵抗層３５１′は、電気抵抗層３５１と同じく、厚さ約１０ｎｍ〜約１μｍ、好ましくは約５０〜約１００ｎｍのβ相のＴａ膜又はβ相のＴａを主に含む合金膜からなる。ここで、Ｔａに対する添加元素としては、Ａｌ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｓｉ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ及びＨｆのうち、少なくとも１つの元素が挙げられる。なお、これらの添加物の含有割合は、５原子％以下であることが好ましい。
【００６０】
このような電気抵抗層３５１及び３５１′は、上述した下地層３５０及び３５０′上にそれぞれ形成されることによって、β相の結晶面のうち（００２）面が最も強く層面に配向する。実際にＸ線回折のθ−２θスキャンを行った場合、（００２）面の回折ピーク強度が最も強くなる。その結果、後に詳述するように、高温の使用状況下においてもα相からβ相への相変態が抑制される。
【００６１】
一般に、ＩＣＤＤ（International Center for Diffraction Data）発行のＰＤＦ（Powder Diffraction File）によれば、β−Ｔａにおいて結晶粒が完全にランダムに配向している場合、Ｘ線回折のθ−２θスキャンにおいて、（４１１）面の回折ピークの強度が最も強くなる。また、（００２）面の回折ピークの強度は、この（４１１）面回折ピーク強度の４０％程度となる。これに対して、本発明による電気抵抗層３５１及び３５１′のβ−Ｔａは、上述したように、（００２）面の回折ピーク強度が最も強くなる。従って、（００２）面が最も強く層面に配向していることが理解される。
【００６２】
なお、本明細書における（００２）面及び（４１１）面はそれぞれ、Ｘ線源としてＣｕＫαを用いた場合に、２θ＝３３.５〜３３.７°付近及び２θ＝４０°付近に現れる回折ピークに対応する結晶面とする。この場合、β−Ｔａを、ａ＝１.０１９ｎｍ及びｃ＝０.５３１ｎｍである正方晶としている。
【００６３】
さらに、本発明による下地層３５０及び３５０′は、電気抵抗層３５１及び３５１′と同じく、比較的電気抵抗が高く、さらに通常の金属に比べて電気抵抗の温度係数が小さい材料からなっている。その結果、発熱層５８及び５８′全体として、電気抵抗層３５１及び３５１′の電気抵抗特性を大きく損なうことなく、広い温度範囲において安定した電気抵抗を実現することができる。
【００６４】
図７は、図１の実施形態における磁気ディスク装置の記録再生及び発熱制御回路１３の回路構成を示すブロック図である。
【００６５】
図７において、７０は制御ＬＳＩ、７１は、制御ＬＳＩ７０から記録データを受け取るライトゲート、７２はライト回路、７３は、発熱部３５への電流値の制御用テーブル等を格納するＲＯＭ、７５は、ＭＲ効果素子３３へセンス電流を供給する定電流回路、７６は、ＭＲ効果素子３３の出力電圧を増幅する増幅器、７７は、制御ＬＳＩ７０に対して再生データを出力する復調回路、９８は温度検出器、９９は、発熱部３５の制御回路をそれぞれ示している。
【００６６】
制御ＬＳＩ７０から出力される記録データは、ライトゲート７１に供給される。ライトゲート７１は、制御ＬＳＩ７０から出力される記録制御信号が書き込み動作を指示するときのみ、記録データをライト回路７２へ供給する。ライト回路７２は、この記録データに従ってコイル層３４３に書き込み電流を流し、電磁コイル素子３４により磁気ディスク上に書き込みを行う。
【００６７】
制御ＬＳＩ７０から出力される再生制御信号が読み出し動作を指示するときのみ、定電流回路７５からＭＲ積層体３３２に定電流が流れる。このＭＲ効果素子３３により再生された信号は増幅器７６で増幅された後、復調回路７７で復調され、得られた再生データが制御ＬＳＩ７０に出力される。
【００６８】
発熱部制御回路７９は、制御ＬＳＩ７０から出力される発熱部ＯＮ／ＯＦＦ信号及び発熱部電流値制御信号を受け取る。この発熱部ＯＮ／ＯＦＦ信号がオン動作指示である場合、電流が発熱部３５の発熱層５８に流れる。この際の電流値は、発熱部電流値制御信号に応じた値に制御される。制御ＬＳＩ７０は、記録再生動作の状況、及び温度検出器７８による温度測定値等に基づいて、これらの発熱部ＯＮ／ＯＦＦ信号及び発熱部電流値制御信号の値を決定する。このように、記録／再生動作制御信号系とは独立して、発熱部ＯＮ／ＯＦＦ信号及び発熱部電流値制御信号系を設けることによって、記録再生動作に連動した発熱部３５への通電のみならず、より多様な通電モードを実現することができる。
【００６９】
なお、記録再生及び発熱制御回路１３の回路構成は、図７に示したものに限定されるものでないことは明らかである。記録制御信号及び再生制御信号以外の信号で書き込み動作及び読み出し動作を特定してもよい。また、少なくとも書き込み動作時及び読み出し動作時の両方で発熱部３５を発熱させることが望ましいが、書き込み動作時若しくは読み出し動作時の一方でのみ、又は書き込み動作及び読み出し動作が連続する一定期間内において継続して発熱部３５を発熱させることも可能である。さらに、発熱部３５に通電する電流として、直流だけではなく、交流又はパルス電流等を用いることも可能である。
【００７０】
以下、本発明による薄膜抵抗体の作用及び効果、並びに薄膜磁気ヘッドにおいてこの薄膜抵抗体を設けることの効果について実施例を用いて説明する。
【００７１】
図８（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明によるβ−Ｔａ薄膜において、β相からα相への相変態が抑制される理由を説明するための図である。ここで、図８（Ａ）は、薄膜面内、すなわちβ−Ｔａのｃ面である（００２）面内でのＴａ原子の配列を示しており、図８（Ｂ）は、薄膜断面におけるＴａ原子の配列を示している。
【００７２】
図８（Ａ）によれば、β−Ｔａの（００２）面内のＴａ原子が、ｚ＝０.５ｃの黒丸で示されており、相変態した場合のα−Ｔａの（１１０）面内のＴａ原子が、β−Ｔａ（１１０）の白丸で示されている。同図によれば、β−Ｔａの（００２）面内において、β相を構成するＴａ原子が、矢印８０のように、α相を構成するＴａ原子の位置に移動して相変態するためには、互いの原子間隔を広げる必要があることがわかる。一方、図８（Ｂ）によれば、β相からα相へ相変態する際には、矢印８１のようにＴａ原子が移動しなければならず、β−Ｔａのｃ軸方向、すなわち（００２）面に垂直な方向に原子間隔を縮める必要があることがわかる。
【００７３】
これに対して、一般に、スパッタリング法を用いて適切な成膜条件下においてβ−Ｔａ薄膜を形成した場合、膜面内に圧縮応力が働くことになる。ここで、上述したように本発明によるβ−Ｔａ薄膜は、結晶成長の下地として図６（Ａ）の下地層３５０又は図６（Ｂ）の下地層３５０′を用いているので、（００２）面が最も強く膜面に配向している。その結果、（００２）面内に圧縮応力が働くことになる。この圧縮応力は、上述した、（００２）面内において原子間隔を広げる動きを妨げる一方で、（００２）面に垂直な方向において原子間隔を縮める動きを妨げる方向に働く。すなわち、この圧縮応力は、上述したβ相からα相への相変態を抑制する方向に作用する。
【００７４】
本願発明者等は、下地層３５０又は３５０′を下地としてβ−Ｔａ薄膜の（００２）面を膜面に非常に強く配向させることによって、上述した圧縮応力の作用により、β相からα相への相変態が抑制されることになると考えている。
【００７５】
（実施例１〜５及び従来例１及び２）
図９（Ａ）〜（Ｃ）は、下地層が無いβ−Ｔａ薄膜、及び本発明による下地層を備えたβ−Ｔａ薄膜におけるアニール前後でのθ−２θスキャンＸ線回折プロファイルの変化を示すグラフである。ここで、図９（Ａ）は、下地層が無い厚さ９４ｎｍのβ−Ｔａ薄膜（以下、従来例１とする）の場合である。ここで、下地層が無いとは、β−Ｔａ薄膜が、基板上に形成されたアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等の絶縁膜上に直接形成されている状態をいう。また、図９（Ｂ）は、厚さ５ｎｍのＴａ、厚さ５ｎｍのＮｉＣｕ及び厚さ１００ｎｍのβ−Ｔａが順次積層された、Ｔａ（５ｎｍ）／ＮｉＣｕ（５ｎｍ）／β−Ｔａ（１００ｎｍ）（以下、実施例１とする）の場合であり、図９（Ｃ）は、Ｔａ（５ｎｍ）／ＮｉＣｕ（１０ｎｍ）／β−Ｔａ（１００ｎｍ）（以下、実施例２とする）の場合である。また、アニール条件は、いずれも真空中において６００℃−１〜５時間であり、図９（Ｂ）及び（Ｃ）においては、さらに、６００℃−２０時間の場合も示されている。
【００７６】
図９（Ａ）によれば、従来例１、すなわち下地層が無いβ−Ｔａ薄膜において、アニール前には現れていないα−Ｔａの（１１０）面が、アニール後に強く出現しており、薄膜の相当部分において、β相からα相への相変態が起こっていることがわかる。
【００７７】
図９（Ｂ）及び（Ｃ）によれば、実施例１及び２、すなわち本発明による下地層を備えたβ−Ｔａ薄膜においては、アニール前のみならずアニール後であっても（００２）面が非常に強く配向しており、α−Ｔａの存在を示す回折ピークは全く見られない。従って、本発明による下地層を備えた構成によって、β−Ｔａ薄膜の相変態が十分に抑制されていることがわかる。
【００７８】
ここで、図９（Ａ）の下地層が無いβ−Ｔａ薄膜においても、アニールの前後で（００２）面が膜面に最も強く配向している。しかしながら、その回折ピーク強度は、図９（Ｂ）の本発明による下地層を備えたβ−Ｔａ薄膜に比べて数分の１となっている。なお、グラフの縦軸は、対数スケールとなっていることに留意すべきである。
【００７９】
ここで、表１に、本発明による下地層を備えたβ−Ｔａ薄膜及び下地層が無いβ−Ｔａ薄膜における、β−Ｔａの（００２）面の、ロッキングカーブの半値幅（ＦＷＨＭ（Full Width at Half Maximum））を含めたＸ線回折データを示す。ここで、ロッキングカーブとは、入射ビームに対する、ある結晶面の角度の変化によるＸ線回折強度分布を表す曲線である。ロッキングカーブのＦＷＨＭが小さいほど、薄膜内の結晶粒におけるこの結晶面の配向度が高いことになる。なお、同表において、結晶粒径ｄは、膜厚方向における結晶粒径の平均値であり、（００２）面の回折ピークのＦＷＨＭの測定値をもとに、シェラー（Scherrer）の式（ｄ＝０.９λ／（FWHM・cosθ）：λは回折Ｘ線の波長、θは回折角）を用いて算出された。
【表１】
2007158071.tif 000003
【００８０】
表１によれば、本発明による下地層を備えたβ−Ｔａ薄膜である実施例１〜５においては、（００２）面のロッキングカーブの半値幅ＦＷＨＭが５°未満と小さくなっている。これに対して、下地層が無いβ−Ｔａ薄膜である従来例１及び２においては、いずれも５°よりも大きな値となっている。従って、本発明によるβ−Ｔａ薄膜は、本発明による下地層を備えていることによって、（００２）面の配向度が非常に高い高配向膜になっていることがわかる。
【００８１】
また、結晶粒径ｄとβ−Ｔａ薄膜の膜厚ｔβとの比ｄ／ｔβを比較すると、実施例１〜５においては、０.２を超える値を示す一方、従来例１及び２においては、０.２以下となっている。これは、実施例１〜５において、結晶粒の成長がより促進されて、結晶粒径の膜厚に対する比がより大きくなっていることを示す。すなわち、本発明による下地層を備えたβ−Ｔａ薄膜においては、結晶面の揃った各結晶粒がより大きく成長することによって、非常に高い高配向膜が実現しているものと考えられる。
【００８２】
次いで、表２に、実施例１〜５の下地膜よりも、さらに小さい膜厚を有する地膜を備えたβ−Ｔａ薄膜における、β―Ｔａの（００２）面のＸ線回折データを示す。なお、結晶粒径ｄは、表１と同様にして算出された。
【表２】
2007158071.tif 000004
【００８３】
表２によれば、下地膜であるＮｉＣｕの膜厚ｔＵが１ｎｍの場合、ロッキングカーブの幅が広くなってFWHMの計測ができなくなる。すなわち、β−Ｔａ薄膜の（００２）面が配向するように下地膜が機能することができず、β−Ｔａ薄膜において高配向の結晶構造が形成されていないことが理解される。これに対して、下地膜の膜厚ｔＵが２ｎｍ以上の場合、ロッキングカーブのFWHMが計測可能となって、５°以下の小さな値を示すことから、β−Ｔａ薄膜において（００２）面が強く配向していることがわかる。さらに、比ｄ／ｔβも０.２を超えていることから、結晶粒がより大きく成長していることが理解される。従って、下地として機能するための膜内結晶構造が十分に形成されるために必要な最低限の値として、下地膜の膜厚ｔＵは、２ｎｍ以上であることが好ましい。
【００８４】
次いで、表３に、これらの実施例及び従来例において、真空中での６００℃−５時間のアニール処理を行った場合の電気抵抗の変化の割合ΔＲ／Ｒ０（％）を示す。
【表３】
2007158071.tif 000005
【００８５】
表３によれば、本発明による下地層を備えたβ−Ｔａ薄膜である実施例１〜５においては、電気抵抗の変化の割合ΔＲ／Ｒ０の絶対値が、いずれも１０％未満であり、従来例１及び２に比べて、アニールによる電気抵抗の減少が格段に小さくなっていることがわかる。これは、上述の図９（Ａ）〜（Ｃ）の結果からも明らかなように、本発明による下地層を備えたβ−Ｔａ薄膜においては、アニールによるβ相からα相への相変態が抑制されているためである。従って、本発明による下地層を備えたβ−Ｔａ薄膜を薄膜磁気ヘッドの発熱部として使用した場合、高温の使用状況下においても、電気抵抗値が安定することから、所定の浮上量を実現させるために必要な発熱動作を十分に行うことが可能となり、安定した低浮上量状態を実現することができる。これにより、データの書き込み及び読み出し能力が安定的に向上することが理解される。
【００８６】
図１０は、本発明によるβ−Ｔａ薄膜抵抗体における下地膜の膜厚と電気抵抗の変化の割合ΔＲ／Ｒ０との関係を示したグラフである。ここで、この抵抗体の構成は、Ｔａ（５ｎｍ）／ＮｉＣｕ（ｔＵｎｍ）／β−Ｔａ（１００ｎｍ又は５９ｎｍ）であって、グラフでは、下地膜ＮｉＣｕの膜厚ｔＵを横軸としている。
【００８７】
同図によれば、ΔＲ／Ｒ０は、下地膜であるＮｉＣｕ膜の膜厚ｔＵの増加とともに減少しているが、膜厚ｔＵが１０ｎｍまでは減少の割合は小さく、ΔＲ／Ｒ０は−１０％以内の値に収まっている。ここで、実施例５のデータ点は、表２に示すようにβ−Ｔａの厚さが実施例１〜４に比べて小さいにもかかわらず、他の実施例のデータ点がなす１つの直線上にあることに留意すべきである。このことは、β−Ｔａの厚さが所定範囲内であるならば、ΔＲ／Ｒ０は、下地膜の膜厚に強く依存することを示唆する。さらに、ΔＲ／Ｒ０は、膜厚ｔＵが１０ｎｍを超えると、急激にその減少の度合いを大きくし、ｔＵ＝２０ｎｍにおいては、―４２.４％と非常に大きな減少を示す。この値は、表２によれば、下地層が無いβ−Ｔａ薄膜である従来例１及び２と同じオーダであり、アニールによってα相への相変態が相当進んでいることを示している。
【００８８】
従って、膜厚ｔＵ＝１０ｎｍを変曲点として、膜厚ｔＵ＝１０ｎｍ以下では、アニールによる相変態が抑制されているが、膜厚ｔＵ＝１０ｎｍを超えると相変態が相当進行すると考えられる。従って、下地膜の膜厚ｔＵは、１０ｎｍ以下であることが好ましいことが理解される。実際に、生産現場における基準として、発熱部の電気抵抗が１０％以上劣化した場合、この発熱部は不良部品又は不良箇所として判断されている。従って、膜厚ｔＵを１０ｎｍ以下とする条件は、この判断基準にもほぼ合致する。また、上述したように、膜厚ｔＵが２ｎｍよりも小さくなると、下地として機能するために必要な膜内結晶構造が十分に形成できないことから、実際には、膜厚ｔＵは、２ｎｍ以上であって１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００８９】
さらに、生産現場における第２の基準として、発熱部の電気抵抗の劣化が３％以内であることが、高品質を維持するためのより好ましい条件とされている。ここで、同図より、ΔＲ／Ｒ０は、ｔＵ＝６ｎｍにおいてほぼ−３％となる。従って、この基準からすると、膜厚ｔＵは、２ｎｍ以上であって６ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００９０】
図１１は、本発明によるβ−Ｔａ薄膜抵抗体における電気抵抗層の膜厚ｔβと電気抵抗の変化の割合ΔＲ／Ｒ０との関係を示したグラフである。ここで、この抵抗体の構成は、Ｔａ（５ｎｍ）／ＮｉＣｕ（５ｎｍ）／β−Ｔａ（ｔβｎｍ）である。また、ΔＲ／Ｒ０は、表３及び図１０の場合と同じく、真空中での６００℃−５時間のアニール処理を行った場合の電気抵抗の変化の割合である。
【００９１】
同図によれば、ΔＲ／Ｒ０は、電気抵抗層の層厚ｔβが１００ｎｍあたりまでは大きな変化はなく、ほぼ一定値を示しているが、層厚ｔβがそれ以上の値に増加するに従って大きく減少している。これは、電気抵抗層であるβ−Ｔａ薄膜の膜厚が増加するに従って、下地膜から離れた結晶部分においては下地層による（００２）面配向の拘束力が徐々に薄れてきて、膜面内の圧縮応力にまともに抗することなく、熱平衡相である安定したα相に相変態し易くなるためであると考えられる。
【００９２】
実際には、上述したように、生産現場における基準として、発熱部の電気抵抗が１０％以上劣化した場合、この発熱部は不良部品又は不良箇所として判断される。ここで、同図より、ΔＲ／Ｒ０は、ｔβ＝１５０ｎｍにおいてほぼ−１０％となる。従って、この基準からすると、層厚ｔβは、１５０ｎｍ以下であることが好ましい。さらに、これも前述したように、生産現場における第２の基準として、発熱部の電気抵抗の劣化が３％以内であることが、高品質を維持するためのより好ましい条件とされている。ここで、同図より、ΔＲ／Ｒ０は、ｔβ＝１１０ｎｍにおいてほぼ−３％となる。従って、この基準からすると、層厚ｔβは、１１０ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００９３】
一方、層厚ｔβが１０ｎｍよりも小さくなると、たとえ適切な下地の条件が整っていても高配向のβ−Ｔａ結晶構造が安定して形成されないことが、実際にＸ線回折測定結果から確認されている。従って、結局、層厚ｔβは、１０ｎｍ以上であって１５０ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以上であって１１０ｎｍ以下であることがより好ましい。
【００９４】
（実施例６〜８及び従来例３〜５）
図１２は、本発明によるβ−Ｔａ薄膜抵抗体を用いた発熱部における、投入電力と電気抵抗との関係を示すグラフである。比較のために、下地層が無いβ−Ｔａ薄膜を用いた発熱部におけるデータを併せて示している。グラフの横軸は、発熱部への投入電力であり、縦軸は、電力投入前の発熱部の電気抵抗値を１として規格化した発熱部の電気抵抗値Ｒ／Ｒ０である。また、実施例６〜８は、本発明によるβ−Ｔａ薄膜抵抗体を用いた発熱部の場合であり、従来例３〜５は、下地層が無いβ−Ｔａ薄膜を用いた発熱部の場合である。これらの発熱部は、下地層の有無を除いて、いずれも同じ仕様である。
【００９５】
同図によれば、従来例３〜５においては、投入電力が２００ｍＷ前後から３００ｍＷ前後にかけて、Ｒ／Ｒ０の顕著な減少がみられる。また、従来例３〜５は同じ仕様にもかかわらず、減少の開始位置及び程度にばらつきがみられる。ここで、上述したように、生産現場における基準として、発熱部の電気抵抗の劣化が３％以内であることが、高品質を維持するためのより好ましい条件とされている。この基準に基づいて、Ｒ／Ｒ０が減少して０.９７に達した際の投入電力を許容投入電力とする。同図によれば、許容投入電力は、従来例３において２９３ｍＷ、従来例４において２５７ｍＷ、従来例５においては２０３ｍＷ、とばらついた値になっている。このように許容投入電力がばらつく原因としては、下地層がないためにβ−Ｔａ薄膜のα相への相変態が容易に発生するが、その際、成膜環境のばらつき、例えば、成膜基板の清浄度や成膜時真空度のばらつき等の影響が大きく作用して相変態の程度にばらつきを生じさせることが考えられる。
【００９６】
これに対して、実施例６〜８においては、投入電力が増加して５００ｍＷに達しても、Ｒ／Ｒ０はほとんど変化せず、発熱部は非常に安定した電気抵抗値を示している。次いで、投入電力がさらに増加して５００ｍＷを超えたあたりから、いずれにおいてもＲ／Ｒ０の急激な減少がみられる。この際の減少については、実施例６〜８の間において大きなばらつきがなく、同様の開始位置及び程度となっている。実際に、許容投入電力は、実施例６において５４０ｍＷ、実施例７において５２０ｍＷ、実施例８において５２５ｍＷであり、上述の従来例３〜５に比べて２倍程度の許容投入電力が安定して実現している。このように許容投入電力がおおよそ一定である理由としては、下地層の存在によってβ−Ｔａ薄膜の高配向の結晶成長が十分に進むため、成膜環境のばらつきによっても結晶構造に大きな差が生じず、相変態も十分に抑制されることが考えられる。従って、本発明による下地層を備えたβ−Ｔａ薄膜を用いた発熱部においては、下地層が無い従来の発熱部に比べて、電力投入による電気抵抗特性が、安定的に向上していることが理解される。
【００９７】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。実際、本発明によるβ−Ｔａ薄膜は、薄膜磁気ヘッド用の発熱部のみならず、β−Ｔａ薄膜を用いる従来の全ての素子、例えば液晶表示装置等に用いるスイッチング素子等においても、下地層の存在が許容される範囲において、適用可能である。従って、本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明による磁気ディスク装置の一実施形態における要部の構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明によるＨＧＡの一実施形態を概略的に示す斜視図である。
【図３】図２の実施形態におけるＨＧＡの先端部に装着されている薄膜磁気ヘッドを概略的に示す斜視図である。
【図４】本発明による薄膜磁気ヘッドにおける、長手磁気記録用及び垂直磁気記録用の磁気ヘッド素子を備えた一実施形態の要部の構成を示す、図３のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図４（Ａ）の実施形態における薄膜磁気ヘッドの発熱部の構成を示す、素子形成面側から透視的に見た平面図である。
【図６】図５に示された発熱層の層構成を示す、図５のＢ−Ｂ線断面を含む斜視図である。
【図７】図１の実施形態における磁気ディスク装置の記録再生及び発熱制御回路の回路構成を示すブロック図である。
【図８】本発明によるβ−Ｔａ薄膜において、β相からα相への相変態が抑制される理由を説明するための図である。
【図９】下地層が無いβ−Ｔａ薄膜、及び本発明による下地層を備えたβ−Ｔａ薄膜におけるアニール前後でのθ−２θスキャンＸ線回折プロファイルの変化を示すグラフである。
【図１０】本発明によるβ−Ｔａ薄膜抵抗体における下地膜の膜厚と電気抵抗の変化の割合ΔＲ／Ｒ０との関係を示したグラフである。
【図１１】本発明によるβ−Ｔａ薄膜抵抗体における電気抵抗層の膜厚と電気抵抗の変化の割合ΔＲ／Ｒ０との関係を示したグラフである。
【図１２】本発明によるβ−Ｔａ薄膜抵抗体を用いた発熱部における、投入電力と電気抵抗との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００９９】
１０  磁気ディスク
１１  スピンドルモータ
１２  アセンブリキャリッジ装置
１３  記録再生及び発熱制御回路
１４  駆動アーム
１５  ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）
１６  ピボットベアリング軸
１７  ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）
２０  サスペンション
２１  スライダ
２１０  スライダ基板
２２  ロードビーム
２３  フレクシャ
２４  ベースプレート
２５  配線部材
３０  浮上面（ＡＢＳ）
３００  ヘッド端面
３１  素子形成面
３２  磁気ヘッド素子
３３  ＭＲ効果素子
３３０  下部電極層
３３２  ＭＲ効果積層体
３３３  絶縁層
３３４  上部電極層
３４  電磁コイル素子
３４０  下部磁極層
３４０ａ、３４０ａ′３４５ａ、３４５０ａ′  端部
３４００′  主磁極主要層
３４０１′  主磁極補助層
３４１、３４１′  ギャップ層
３４３、３４３′  コイル層
３４４、３４４′  コイル絶縁層
３４５  上部磁極層
３４５′  補助磁極層
３４５０′  トレーリングシールド部
３５  発熱部
３５０、３５０′  下地層
３５０ａ  密着膜
３５０ｂ  下地膜
３５１  電気抵抗層
３５２  発熱部絶縁層
３６、３７  信号端子電極
３８  駆動端子電極
４０、４１、４２  絶縁層
４３  素子間シールド層
４４  被覆層
４６  バッキングコイル部
４６０  バッキングコイル層
４６１  バッキングコイル絶縁層
５０  始点
５１  折り返し点
５２  終点
５４  上り部
５５  下り部
５６、５７  接続部
５８、５８′  発熱層
５８ａ、５８ｂ  引き出し電極
７０  制御ＬＳＩ
７１  ライトゲート
７２  ライト回路
７３  ＲＯＭ
７５  定電流回路
７６  増幅器
７７  復調回路
７８  温度検出器
７９  発熱部制御回路
８０、８１  矢印
【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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【図１１】
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【図１２】
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