(57)【要約】【課題】ＣＰＰ-ＧＭＲヘッド用の磁界検出素子において、磁歪を抑え高ＭＲ比を得る。【解決手段】磁界検出素子の製造方法は、ピンド層７と、スペーサ層８と、スペーサ層８と隣接するスペーサ隣接層９１と、金属層９２と、ホイスラー合金層９３とがこの順で順次隣接する積層膜を形成するステップと、積層膜を加熱処理して、スペーサ隣接層９１と、金属層９２と、ホイスラー合金層９３とからフリー層９を形成するステップと、を有している。スペーサ隣接層９１は、コバルトおよび鉄を主成分とする体心立方構造の層であり、金属層９２は、銀、金、銅、パラジウム、または白金のいずれか、またはこれらの合金からなる層である。【選択図】図３
2007335568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部磁界に応じて磁化方向が変化するフリー層と外部磁界に対して磁化方向が固定されたピンド層とが非磁性のスペーサ層を挟んで積層され、センス電流が膜面直交方向に流れるようにされた磁界検出素子の製造方法であって、
前記ピンド層と、前記スペーサ層と、該スペーサ層と隣接するスペーサ隣接層と、金属層と、ホイスラー合金層とがこの順で順次隣接する積層膜を形成するステップと、
前記積層膜を加熱処理して、前記スペーサ隣接層と、前記金属層と、前記ホイスラー合金層とから前記フリー層を形成するステップと、
を有し、
前記スペーサ隣接層は、コバルトおよび鉄を主成分とする体心立方構造の層であり、
前記金属層は、銀、金、銅、パラジウム、または白金のいずれか、またはこれらの合金からなる層である、
磁界検出素子の製造方法。
【請求項２】
前記金属層の膜厚は０．２ｎｍ以上、１．２ｎｍ以下である、請求項１に記載の磁界検出素子の製造方法。
【請求項３】
前記スペーサ隣接層のコバルトの原子分率は、０％を上回り、７５％以下である、請求項１または２に記載の磁界検出素子の製造方法。
【請求項４】
外部磁界に応じて磁化方向が変化するフリー層と、
外部磁界に対して磁化方向が固定されたピンド層と、
前記フリー層と前記ピンド層との間に挟まれた非磁性のスペーサ層と、
を有し、
センス電流が膜面直交方向に流れるようにされ、
前記フリー層は、
スペーサ隣接層と、
前記スペーサ層とともに前記スペーサ隣接層を挟む位置に設けられたホイスラー合金層と、
を有し、
前記スペーサ隣接層は、コバルトおよび鉄を主成分とする体心立方構造の層であり、
前記スペーサ層は、前記スペーサ隣接層と前記ホイスラー合金層との間から拡散移動した銀、金、銅、パラジウム、または白金のいずれか、またはこれらの合金を含んでいる、
磁界検出素子。
【請求項５】
前記ホイスラー合金層は前記スペーサ隣接層と隣接している、請求項４に記載の磁界検出素子。
【請求項６】
前記ホイスラー合金層と前記スペーサ隣接層との間に、銀、金、銅、パラジウム、または白金のいずれか、またはこれらの合金を含む層を有している、請求項４に記載の磁界検出素子。
【請求項７】
前記スペーサ隣接層のコバルトの原子分率は、０％を上回り、７５％以下である、請求項４から６のいずれか１項に記載の磁界検出素子。
【請求項８】
請求項４から７のいずれか１項に記載の磁界検出素子を備えた積層体。
【請求項９】
請求項８に記載の積層体の製造に用いる、少なくとも１つの薄膜磁気変換素子が設けられたウエハ。
【請求項１０】
請求項８に記載の積層体を含み、記録媒体に対向して配置されるスライダと、
前記スライダを弾性的に支持するサスペンションと、
を有するヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１１】
請求項８に記載の積層体を含み、回転駆動される円盤状の記録媒体に対向して配置されるスライダと、
前記スライダを支持するとともに、前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と、
を有するハードディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハードディスクドライブ装置に使用される磁界検出素子等に関し、特に磁界検出素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高感度、高出力ヘッドの要求を満たす磁気ヘッドとして、スピンバルブタイプのＧＭＲ(Giant Magneto-Resistive)ヘッドが知られている。スピンバルブタイプのＧＭＲヘッドに用いられる磁界検出素子は、フリー層と、ピンド層とが、非磁性のスペーサ層を挟んで積層された構成を有している。フリー層とは、外部磁界に応じて磁化方向が変化する強磁性体である。ピンド層とは、外部磁界に対して磁化方向が固定された強磁性体である。フリー層の磁化方向は、ピンド層の磁化方向に対して、外部磁界に応じた相対角度をなし、相対角度に応じて伝導電子のスピン依存散乱が変化して磁気抵抗変化が生じる。磁気ヘッドは、この磁気抵抗変化を検出して、記録媒体の磁気情報を読み取る。
【０００３】
ピンド層は、いわゆるシンセテッィクピンド層として構成されることもある。シンセテッィクピンド層では、外部磁界に対して磁化方向が固定されたアウターピンド層と、アウターピンド層よりもスペーサ層に近接して設けられたインナーピンド層と、アウターピンド層とインナーピンド層の間に挟まれた、非磁性中間層とが設けられている。インナーピンド層は、アウターピンド層との反強磁性的結合によって、磁化方向が強固に固定される。また、アウターピンド層とインナーピンド層の磁気モーメントが互いに相殺されて、全体としての漏れ磁界が抑えられる。
【０００４】
ＧＭＲヘッドには多くの種類があるが、最近では一層の高出力が期待できることから、センス電流を膜面垂直方向に流すＣＰＰ(Current Perpendicular to the Plane)−ＧＭＲヘッドが検討されている。ＣＰＰ-ＧＭＲヘッドでは、磁界検出素子とシールド膜とが金属を介して接続されるため、放熱効率が向上し、動作電流が稼げるという利点もある。ＣＰＰ-ＧＭＲヘッドでは、磁界検出素子の断面積が小さい方が抵抗値が大きくなり、磁気抵抗変化も増加する。すなわち、トラック幅の狭小化により適しているという長所もある。
【０００５】
磁気抵抗変化は、フリー層およびピンド層のスピン分極率が大きいほど増加する。したがって、スピン分極率の大きい材料をフリー層およびピンド層に用いれば、それだけ磁気抵抗変化率（ＭＲ比）が大きくなり、出力の増加につながる。スピン分極率が１００％またはそれに近い磁性体はハーフメタルと呼ばれる。ハーフメタルを実現する材料としてホイスラー合金が知られており、近年、従来用いられてきたＣｏＦｅ合金やＮｉＦｅ合金の代わりに、ホイスラー合金をフリー層およびピンド層に用いることが提案されている。例えば、ＣＰＰ-ＧＭＲヘッドにおいて、Ｃｏ2ＭｎＺ(Ｚは、Ａｌ,Ｓｉ,Ｇａ,Ｇｅ,Ｓｎのうちから選択された元素)を磁界検出素子に用いる技術が開示されている（特許文献１）。また、ＴＭＲ(Tunnel Magneto-Resistive)ヘッドやＣＰＰ-ＧＭＲヘッドにおいて、Ｃｏ2(ＦｅxＣｒ1-x)Ａｌを磁界検出素子に用いる技術が開示されている（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００３-２１８４２８号公報
【特許文献２】特開２００４-２２１５２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ホイスラー合金を用いたＣＰＰ−ＧＭＲヘッドは、上述のとおり、高い分極率によって比較的大きなＭＲ比を示すが、ホイスラー合金をフリー層として用いた場合、磁歪が大きく、素子として不安定であるという問題があった。磁気ヘッドでは、オーバーコート層などからの応力が加わっている状態で、記録媒体と対向する面側の端面が開放されているため、応力の対称性が崩れ、素子ハイト方向（対向面に対する法線方向）に引っ張り応力が生じている。このため、フリー層の磁歪が大きいと、磁気弾性エネルギーが大きくなってしまい、素子ハイト方向に大きなフリー層の一軸異方性が誘導されてしまう。通常、フリー層はトラック幅方向に向いて線形応答をしているが、フリー層の磁歪が大きく、素子ハイト方向の異方性が大きくなってしまうと、線形応答が困難になり、素子として不安定な動作をしてしまうこととなる。このため、通常、磁歪は＋３×１０-6程度以下が望ましいが、ホイスラー合金の場合＋１０×１０-6以上となることも多い。
【０００７】
そこで、本発明では、低磁歪でかつ高ＭＲ比を得ることのできる、ＣＰＰ-ＧＭＲヘッド用の磁界検出素子、およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の磁界検出素子の製造方法は、外部磁界に応じて磁化方向が変化するフリー層と外部磁界に対して磁化方向が固定されたピンド層とが非磁性のスペーサ層を挟んで積層され、センス電流が膜面直交方向に流れるようにされた磁界検出素子の製造方法である。本製造方法は、ピンド層と、スペーサ層と、スペーサ層と隣接するスペーサ隣接層と、金属層と、ホイスラー合金層とがこの順で順次隣接する積層膜を形成するステップと、積層膜を加熱処理して、スペーサ隣接層と、金属層と、ホイスラー合金層とからフリー層を形成するステップと、を有している。そして、スペーサ隣接層は、コバルトおよび鉄を主成分とする体心立方構造の層であり、金属層は、銀、金、銅、パラジウム、または白金のいずれか、またはこれらの合金からなる層である。
【０００９】
このように、スペーサ隣接層とホイスラー合金層との間に金属層を挿入し、その後加熱処理すると、金属層がスペーサ隣接層に向かって拡散移動する。この金属の拡散移動によって、スペーサ隣接層とホイスラー合金層との間の界面磁歪が減少し、ホイスラー合金層の磁歪が抑制される。この現象はスペーサ隣接層を体心立方構造の層とすることによって促進される。スペーサ隣接層を体心立方構造の層とすることによって、スペーサ隣接層とホイスラー合金層の結晶のマッチングが良くなる一方で、スペーサ隣接層と金属層の結晶のマッチングが不整合となる。このため、金属層は、格子の束縛を受けにくく、拡散移動しやすくなるのではないかと考えられる。この結果、界面磁歪が抑制されると考えられる。
【００１０】
金属層の膜厚は０．２ｎｍ以上、１．２ｎｍ以下であることが望ましい。
【００１１】
スペーサ隣接層のコバルトの原子分率は、０％を上回り、７５％以下であることが望ましい。
【００１２】
本発明の磁界検出素子は、外部磁界に応じて磁化方向が変化するフリー層と、外部磁界に対して磁化方向が固定されたピンド層と、フリー層とピンド層との間に挟まれた非磁性のスペーサ層と、を有し、センス電流が膜面直交方向に流れるようにされている。フリー層は、スペーサ隣接層と、スペーサ層とともにスペーサ隣接層を挟む位置に設けられたホイスラー合金層と、を有し、スペーサ隣接層は、コバルトおよび鉄を主成分とする体心立方構造の層である。スペーサ層は、スペーサ隣接層とホイスラー合金層との間から拡散移動した銀、金、銅、パラジウム、または白金のいずれか、またはこれらの合金を含んでいる。
【００１３】
ホイスラー合金層はスペーサ隣接層と隣接していることが望ましい。
【００１４】
ホイスラー合金層とスペーサ隣接層との間に、銀、金、銅、パラジウム、または白金のいずれか、またはこれらの合金を含む層を有していることが望ましい。
【００１５】
スペーサ隣接層のコバルトの原子分率は、０％を上回り、７５％以下であることが望ましい。
【００１６】
本発明の積層体は、上述の磁界検出素子を備えている。
【００１７】
本発明のウエハは、上述の積層体の製造に用いる、少なくとも１つの薄膜磁気変換素子が設けられている。
【００１８】
本発明のヘッドジンバルアセンブリは、上述の積層体を含み、記録媒体に対向して配置されるスライダと、スライダを弾性的に支持するサスペンションと、を有している。
【００１９】
本発明のハードディスク装置は、上述の積層体を含み、回転駆動される円盤状の記録媒体に対向して配置されるスライダと、スライダを支持するとともに、記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と、を有している。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明によれば低磁歪でかつ高ＭＲ比を得ることのできる、ＣＰＰ-ＧＭＲヘッド用の磁界検出素子、およびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の磁界検出素子を用いた薄膜磁気ヘッドの実施形態を、図面を用いて説明する。以下の実施形態では、ハードディスク装置用の薄膜磁気ヘッドを対象に説明するが、本発明の磁界検出素子は、磁気メモリ素子や磁気センサアセンブリなどにも適用することができる。
【００２２】
図１は、本発明の磁気抵抗素子を用いた薄膜磁気ヘッドの部分斜視図である。薄膜磁気ヘッド１は読み込み専用のヘッドでもよく、記録部をさらに有するＭＲ／インダクティブ複合ヘッドでもよい。磁界検出素子２は、上部電極兼シールド３と下部電極兼シールド４との間に挟まれ、先端部が記録媒体２１と対向する位置に配置されている。磁界検出素子２には、上部電極兼シールド３と下部電極兼シールド４との間にかかる電圧によって、センス電流２２を膜面直交方向に流すことができる。磁界検出素子２との対向面における記録媒体２１の磁界は、記録媒体２１の記録媒体移動方向２３への移動につれて変化する。磁界検出素子２は、この磁界の変化を、ＧＭＲ効果によって得られるセンス電流２２の電気抵抗変化として検出することにより、記録媒体２１の各磁区に書き込まれた磁気情報を読み出すことができる。
【００２３】
図２は、図１のＡ−Ａ方向、すなわち媒体対向面から見た磁界検出素子の側面図である。ここで、媒体対向面とは、薄膜磁気ヘッド１の、記録媒体２１との対向面である。表１には磁界検出素子２の膜構成の一例を示す。表１は、下部電極兼シールド４に接するバッファ層５から、上部電極兼シールド３に接するキャップ層１０に向けて積層順に下から上に記載している。本文中および表中で、Ｃｏ７０Ｆｅ３０等の記載は各元素の原子分率（数値の単位は％）を意味する。ただし、同等の磁気特性が得られる範囲において、他の微量の元素が添加されていてもよく、厳密な意味で、各層が表記された元素だけで構成されている必要はない。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
磁界検出素子２は、厚さ２μｍ程度のＮｉＦｅ層からなる下部電極兼シールド４の上に、Ｔａ／Ｒｕ層からなるバッファ層５、ＩｒＭｎ層からなる反強磁性層６、ピンド層７、Ｃｕからなるスペーサ層８、フリー層９、キャップ層１０がこの順に積層された積層体である。ここで、本明細書では、一般的にＡ１／・・／Ａｎで示された表記は、層Ａ１から層Ａｎがこの順で積層された積層体を意味する。バッファ層５の膜構成は、反強磁性層６との交換結合が良好となるように選定されている。スペーサ層８のＣｕ層には多少の添加物が含まれていてもよく、少なくともＣｕが主成分となっていればよい。スペーサ層８は、スペーサ隣接層９１とホイスラー合金層９３との間から拡散移動した銀を含んでいる。キャップ層１０はＲｕ層からなり、下方に積層された膜の劣化防止のために設けられている。キャップ層１０の上には厚さ２μｍ程度のＮｉＦｅ膜からなる上部電極兼シールド３が形成されている。磁界検出素子２の側方には、絶縁膜１１を介してハードバイアス膜１２が形成されている。ハードバイアス膜１２はフリー層９の磁区を単磁区化するための磁区制御膜である。絶縁膜１１はＡｌ2Ｏ3、ハードバイアス膜１２はＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔなどが用いられる。
【００２６】
ピンド層７は、外部磁界に対して磁化方向が固定された層である。本実施形態では、ピンド層７は、いわゆるシンセテッィクピンド層を用いている。すなわち、ピンド層７は、アウターピンド層７１と、アウターピンド層７１よりもスペーサ層８に近接して設けられたインナーピンド層７３と、アウターピンド層７１とインナーピンド層７３との間に挟まれた非磁性中間層７２とから構成されている。シンセティックピンド層では、アウターピンド層７１とインナーピンド層７３とが非磁性中間層７２によって反強磁性的に結合され、ピンド層７の実効磁化が抑制され、安定な磁化状態を保つことができる。
【００２７】
アウターピンド層７１は、反強磁性層６との交換結合強度を確保するため、ＦｅＣｏからなっている。インナーピンド層７３は、ＣｏＦｅ／ホイスラー合金／ＣｏＦｅの積層体からなっている。ホイスラー合金は、例えばＣｏ2ＭｎＳｉや、Ｃｏ2ＭｎＧｅからなっているが、これに限定されず、より一般的には、Ｘ2ＹＺ（Ｘは周期表の３Ａ族から２Ｂ族のうちから選択された一元素、Ｙはマンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）のうちから選択された一元素、Ｚはアルミニウム（Ａｌ）、けい素（Ｓｉ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、タリウム（Ｔｌ）、鉛（Ｐｂ）、アンチモン（Ｓｂ）のうちから選択された１以上の元素。）の組成で示される物質からなっている。非磁性中間層７２は、アウターピンド層７１とインナーピンド層７３との反強磁性的結合を確保するため、Ｒｕ層からなっている。
【００２８】
フリー層９は、外部磁界に応じて磁化方向が変化する層である。フリー層９は、スペーサ隣接層９１と、ホイスラー合金層９３と、を有している。スペーサ隣接層９１は、７０Ｃｏ３０Ｆｅのコバルト鉄合金からなる、体心立方構造（ｂｃｃ：body centered cubic）の層である。スペーサ隣接層９１はｂｃｃであることが重要であり、ｂｃｃであれば、スペーサ隣接層９１のＣｏの原子分率は必ずしも７０％である必要はない。ホイスラー合金層９３はスペーサ隣接層９１と隣接し、スペーサ層８とともにスペーサ隣接層９１を挟む位置に設けられている。表中には示していないが、ホイスラー合金層９３とスペーサ隣接層９１との間に銀層が存在していてもよい。なお、スペーサ層８に含まれる銀、および上述の銀層の代わりに、金、銅、パラジウム、または白金のいずれかが存在していてもよく、銀、金、銅、パラジウム、および白金の少なくともいずれか２つを含む合金が存在していてもよい。
【００２９】
上述した薄膜磁気ヘッドを製造するには、まず、アルティック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）等のセラミック材料からなる基板（図示せず）の上に、絶縁層（図示せず）を介して、下部電極兼シールド４を形成する。続いて、スパッタリングによって、バッファ層５からスペーサ層８までの各層を順次成膜する。次に、スペーサ隣接層９１を成膜し、その上に金属層９２として、銀を成膜する。さらに、金属層９２の上にホイスラー合金層９３を成膜し、その上にキャップ層１０を成膜する。その後、バッファ層５からキャップ層１０までの積層体を適宜の寸法にパターニングする。表２には、以上の成膜工程が終了した段階での膜構成を示す。その後、各層が積層された基板全体を加熱処理（アニール）する。書込素子を設ける場合は、さらに書込磁極層やコイルを積層する。その後全体を保護膜で覆い、ウエハを切断し、ラッピングをおこない、薄膜磁気ヘッドが形成された積層体（スライダ）に分離する。
【００３０】
本発明では、スペーサ隣接層９１を成膜した後、金属層９２を介してホイスラー合金層９３を成膜することが特徴である。基板を加熱処理すると、図３に模式的に示したように、金属層９２を構成する銀は、スペーサ隣接層９１を経由して、スペーサ層８に拡散する。その理由は、銀は、隣接するホイスラー合金層９３とスペーサ隣接層９１とは比較的固溶しにくいため、スペーサ隣接層９１をとおって、銀が比較的固溶しやすいスペーサ層８に拡散移動していくからである。ただし、金属層９２を構成する銀のすべてがスペーサ層８に拡散移動していくわけではなく、金属層９２の成膜厚さやアニール条件に依存して、一部の銀が残存する場合もある。拡散移動した銀は、スペーサ層８に均等に拡散するのではなく、スペーサ隣接層９１に近接する面により集中する。本願発明者は、この銀の移動によってスペーサ隣接層９１とホイスラー合金層９３との界面磁歪が低減すると考えている。なお、すでに述べたように、金属層９２としては、銀の代わりに金、銅、パラジウム、または白金のいずれかを成膜してもよく、銀、金、銅、パラジウム、および白金の少なくとも２つを含む合金を成膜してもよい。これらの金属は、ホイスラー合金層９３およびスペーサ隣接層９１とは比較的固溶しにくく、スペーサ層８とは比較的固溶しやすい点、および拡散移動しやすい点で、銀と共通するためである。
【００３１】
【表２】
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【００３２】
次に、表２に示した４つのパラメータおよびアニール温度をパラメータとして、磁歪とＭＲ比に及ぼす影響を検討した。なお、各実験でジャンクションサイズは０．２μｍ×０．２μｍとした。
【００３３】
（実験１）まず、金属層９２として銀を用い、銀の膜厚をパラメータとして磁歪およびＭＲ比への影響を検討した。ホイスラー合金層９３としてＣｏ2ＭｎＳｉおよびＣｏ2ＭｎＧｅを用い、スペーサ隣接層９１として７０ＣｏＦｅを用いた。表３および図４に示すように、銀層を設けない場合、磁歪定数は＋１０×１０-6を超えていたが、０．２ｎｍ程度以上の膜厚の銀層を挿入すると、磁歪定数は＋３×１０-6を下回った。これは、前述したように、銀を挿入したことにより、スペーサ隣接層９１とホイスラー合金層９３との間の界面磁歪が低減したためであると考えられる。しかし、膜厚を増していくと逆に磁歪定数は増加していく。これは、銀の膜厚が大きすぎて銀の残留量が増えたためと考えられる。ＭＲ比は銀層の有無や膜厚によって大きく変化することはないが、磁歪が小さくなるにつれ増加する傾向となった。通常、磁歪定数は＋３×１０-6以下、好ましくは＋２×１０-6以下が好ましい。したがって、Ｃｏ2ＭｎＳｉおよびＣｏ2ＭｎＧｅに対して磁歪定数が＋３×１０-6以下となる銀層の膜厚は、０．２ｎｍ以上、１．４ｎｍ以下であり、磁歪定数が＋２×１０-6以下となる銀層の膜厚は、０．６ｎｍ以上、１．１ｎｍ以下である。
【００３４】
【表３】
2007335568.tif 000005
【００３５】
（実験２）金属層９２として金を用いて、実験１と同様の実験をおこなった。表４および図５に示すように、金層を設けない場合、磁歪定数は＋１０×１０-6を超えたが、０．２ｎｍ程度以上の膜厚の金層を挿入すると、磁歪定数は＋３×１０-6を下回った。しかし膜厚を増していくと逆に磁歪定数が増加していく。このように、全体的な傾向は銀を用いた場合と同様であった。Ｃｏ2ＭｎＳｉおよびＣｏ2ＭｎＧｅに対して磁歪定数が＋３×１０-6以下となる金層の膜厚は、０．２ｎｍ以上、１．４ｎｍ以下であり、磁歪定数が＋２×１０-6以下となる銀層の膜厚は、０．３ｎｍ以上、１．１ｎｍ以下である。
【００３６】
【表４】
2007335568.tif 000006
【００３７】
（実験３）実験１，２ではスペーサ隣接層９１として７０ＣｏＦｅを用いたが、本実験ではＣｏＦｅの組成をパラメータとして磁歪定数への影響を検討した。金属層９２には銀を用いたが、一部金を用いたケースも実施した。銀層は、無し（膜厚０ｎｍ），膜厚０．４ｎｍ，０．８ｎｍの３ケースとして、Ｃｏの原子分率を７０％から９０％の間で５％ごとに変化させた。さらにホイスラー合金層としてＣｏ2ＭｎＧｅを用いたケース、銀層の膜厚１．２ｎｍのケース等についても検討した。表５、および図６，７に結果を示す。図６は、金属層９２として銀を膜厚０〜０．８ｎｍで形成し、ホイスラー合金層９３としてＣｏ2ＭｎＳｉを用いたときの磁歪定数を、横軸に各々Ｃｏの原子分率と銀層の膜厚を取って作成したグラフである。
【００３８】
図６，７を参照すると、磁歪定数は、スペーサ隣接層９１のＣｏ原子分率に依存して変化している。Ｃｏの原子分率が７０％のときは、磁歪が大きく減少している。これに対してＣｏの原子分率が８５％および９０％のときは、銀の添加によって、磁歪の低減は観測されるものの、その効果は非常に小さく、実用レベルまでの低減はできない。スペーサ隣接層９１の結晶構造は、Ｃｏの原子分率約８０％を境に体心立方構造（ｂｃｃ）と面心立方構造（ｆｃｃ：face centered cubic lattice）とに分かれることが知られており、また、Ｃｏの原子分率が８０％のときは、ｂｃｃとｆｃｃとが混在していると考えられる。これより、Ｃｏの原子分率の違いは実際にはＣｏＦｅの結晶構造の違いとして現れ、磁歪を低減するにはｂｃｃ構造を取ることが重要であることがわかる。本発明では銀層を挿入し、さらにスペーサ隣接層９１がｂｃｃ構造を取ることによって、銀層がスペーサ層８に向けて拡散移動し、界面磁歪の低下が生じたものと考えられる。
【００３９】
【表５】
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【００４０】
（実験４）次に、金属層９２として銀を、スペーサ隣接層９１として７０ＣｏＦｅを、ホイスラー合金層としてＣｏ2ＭｎＳｉを用い、アニール温度をパラメータとして磁歪定数への影響を検討した。表６および図８に結果を示す。図８中、アニール温度５６３Ｋ（２９０℃）のケースは実験１と同じである。これよりアニール温度を高くしていくと磁歪が減少する傾向が確認された。磁歪定数が＋３×１０-6を下回る膜厚は、アニール温度５２３Ｋ（２５０℃）では１．１ｎｍ以下、５６３Ｋ（２９０℃）では１．６ｎｍ以下、６２３Ｋ（３５０℃）では１．９ｎｍ以下となる。アニール温度が高いほど磁歪が低減しやすくなるのは、銀の移動が促進され、これにより界面磁歪の低下が進行したためと考えられる。ここからも、銀層の挿入と銀の移動とによって界面磁歪が低下することが裏付けられる。
【００４１】
【表６】
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【００４２】
最後に、銀がスペーサ層に向けて実際に移動している状況を確認した。図９は、二次イオン質量分析(ＳＩＭＳ：Secondary Ion Mass Spectroscopy)を用いて作成した、スペーサ層からホイスラー合金層にかけての元素分布のマップ図である。横軸は時間である。そして、図にはミリング時間、および検出元素から決定された各層位置を記載した。同図（ａ）はアニール前の状態を、同図（ｂ）はアニール後の状態を各々示している。アニール前では、図９（ａ）中のＡに示すように、銀は金属層９２の付近に集中している。これに対して、アニール後は、図９（ｂ）中のＡ’に示すように、銀はスペーサ隣接層９１からスペーサ層８にかけての範囲に移動している。ＳＩＭＳによる質量分析結果からも、銀がアニールによって拡散移動していることが確認された。
【００４３】
なお、本実施形態では、ボトムタイプのＣＰＰ−ＧＭＲ素子を対象に説明したが、本発明はトップタイプにも同様に適用できる。この場合でも、スペーサ層８と、スペーサ隣接層９１と、金属層９２と、ホイスラー合金層９との相対関係を上述の実施形態と同様とすれば、銀等の金属の拡散移動が同様に生じ、同様の効果を得ることができる。また、ピンド層はシンセティックピンド層である必要はなく、反強磁性的結合を利用しない単層構成のピンド層でもよい。
【００４４】
次に、上述した薄膜磁気ヘッドの製造に用いられるウエハについて説明する。図１０はウエハの概念的な平面図である。ウエハ１００は、少なくとも下部電極３から上部電極４までが積層された複数の薄膜磁気変換素子１０２を含んでいる。ウエハ１００を切断することによって、薄膜磁気変換素子１０２が一列に配列された複数のバー１０１に分割される。バー１０１は、媒体対向面ＡＢＳを研磨加工する際の作業単位となる。バー１０１は、研磨加工後さらに切断されて、薄膜磁気ヘッドを含むスライダに分離される。ウエハ１００には、バー１０１およびスライダに切断するための切り代（図示せず）が設けられている。
【００４５】
次に、薄膜磁気ヘッドを用いたヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置について説明する。まず、図１１を参照して、ヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダ２１０について説明する。スライダ２１０は、ハードディスク装置内に、回転駆動される円盤状の記録媒体であるハードディスクに対向するように配置されている積層体である。スライダ２１０は、ほぼ六面体形状をなしており、そのうちの一面はハードディスクと対向する媒体対向面ＡＢＳとなっている。ハードディスクが図１１におけるｚ方向に回転すると、ハードディスクとスライダ２１０との間を通過する空気流によって、スライダ２１０に、ｙ方向下向きに揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によってハードディスクの表面から浮上するようになっている。スライダ２１０の空気流出側の端部（図１１における左下の端部）の近傍には、本発明の薄膜磁気ヘッド１が形成されている。
【００４６】
次に、図１２を参照して、薄膜磁気ヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリ２２０について説明する。ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、スライダ２１０と、スライダ２１０を弾性的に支持するサスペンション２２１とを備えている。サスペンション２２１は、例えばステンレス鋼によって形成された板ばね状のロードビーム２２２と、ロードビーム２２２の一端部に設けられると共にスライダ２１０が接合され、スライダ２１０に適度な自由度を与えるフレクシャ２２３と、ロードビーム２２２の他端部に設けられたベースプレート２２４とを有している。フレクシャ２２３の、スライダ２１０が取り付けられる部分には、スライダ２１０の姿勢を一定に保つためのジンバル部が設けられている。
【００４７】
ヘッドジンバルアセンブリ２２０を１つのアーム２３０に取り付けたものはヘッドアームアセンブリと呼ばれる。アーム２３０は、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向ｘに移動させる。アーム２３０の一端はベースプレート２２４に取り付けられている。アーム２３０の他端部には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２３１が取り付けられている。アーム２３０の中間部には、アーム２３０を回動自在に支持する軸２３４が取り付けられた軸受け部２３３が設けられている。アーム２３０および、アーム２３０を駆動するボイスコイルモータは、アクチュエータを構成する。
【００４８】
次に、図１３および図１４を参照して、薄膜磁気ヘッドをヘッド素子として用いたヘッドスタックアセンブリとハードディスク装置について説明する。ヘッドスタックアセンブリとは、複数のアームを有するキャリッジの各アームにヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものである。図１３はハードディスク装置の要部を示す説明図、図１４はハードディスク装置の平面図である。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、複数のアーム２５２を有するキャリッジ２５１を有している。各々のアーム２５２には、ヘッドジンバルアセンブリ２２０が、互いに間隔を開けて垂直方向に並ぶように取り付けられている。キャリッジ２５１の、アーム２５２の反対側には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２５３が取り付けられている。ボイスコイルモータは、コイル２５３を挟んで対向する位置に配置された永久磁石２６３を有している。
【００４９】
図１４を参照すると、ヘッドスタックアセンブリ２５０は、ハードディスク装置に組み込まれている。ハードディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚のハードディスク２６２を有している。ハードディスク２６２毎に、ハードディスク２６２を挟んで対向するように２つのスライダ２１０が配置されている。スライダ２１０を除くヘッドスタックアセンブリ２５０およびアクチュエータは、本発明における位置決め装置に対応し、スライダ２１０を支持すると共に、スライダ２１０をハードディスク２６２に対して位置決めする。スライダ２１０はアクチュエータによって、ハードディスク２６２のトラック横断方向に動かされ、ハードディスク２６２に対して位置決めされる。スライダ２１０に含まれる薄膜磁気ヘッド１は、記録ヘッドによってハードディスク２６２に情報を記録し、再生ヘッドによってハードディスク２６２に記録されている情報を再生する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の磁気抵抗素子を用いた薄膜磁気ヘッドの部分斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ方向から見た磁界検出素子の側面図である。
【図３】銀の拡散移動を示す模式図である。
【図４】実験１の結果を示すグラフである。
【図５】実験２の結果を示すグラフである。
【図６】実験３の結果を示すグラフである。
【図７】実験３の結果を示すグラフである。
【図８】実験４の結果を示すグラフである。
【図９】ＳＩＭＳによる質量分析結果を示すグラフである。
【図１０】本発明の積層体の製造に係るウエハの平面図である。
【図１１】本発明の積層体を組み込んだヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダを示す斜視図である。
【図１２】本発明の積層体を組み込んだヘッドジンバルアセンブリを含むヘッドアームアセンブリを示す斜視図である。
【図１３】本発明の積層体を組み込んだハードディスク装置の要部を示す説明図である。
【図１４】本発明の積層体を組み込んだハードディスク装置の平面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  薄膜磁気ヘッド
２  磁界検出素子
３  上部電極兼シールド
４  下部電極兼シールド
５  バッファ層
６  反強磁性層
７  ピンド層
７１  アウターピンド層
７２  非磁性中間層
７３  インナーピンド層
８  スペーサ層
９  フリー層
９１  スペーサ隣接層
９２  金属層
９３  ホイスラー合金層
１０  キャップ層
１１  絶縁膜
１２  ハードバイアス膜
【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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【図１３】
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【図１４】
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