(57)【要約】 【課題】記録密度を低下させることなく、スピントルク発振子の発熱を抑制する。【解決手段】主磁極、スピントルク発振子、補助磁極に加えて、主磁極の下の表面と接触し、かつ補助磁極と対向して設けられた第１の金属層と、スピントルク発振子の側面の少なくとも一部に設けられた熱伝導可能な第１の絶縁層と、第１の金属層と接触し、かつ第１の絶縁層上に形成され、第１の絶縁層を介してスピントルク発振子と熱的に接続された該第２の金属層とをさらに含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録媒体に記録磁界を印加する主磁極と、
該主磁極と磁気回路を構成する補助磁極と、
該主磁極の一表面と前記補助磁極間に設けられ、
前記主磁極の一表面及び前記補助磁極のうち一方の上に形成されたスピン注入層、該スピン注入層上に形成された中間層、及び前記中間層上に形成された発振層を含む、スピントルク発振子と、
前記主磁極の他の表面と接触し、かつ前記補助磁極と対向して設けられた第１の金属層と、
前記スピントルク発振子の側面の少なくとも一部に設けられた熱伝導可能な第１の絶縁層と、
前記第１の金属層に直接接合され、前記第１の絶縁層と電気的に接続され、かつ前記第１の絶縁層上に形成され、前記第１の絶縁層を介して前記スピントルク発振子と熱的に接続された該第２の金属層とを具備する高周波アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項２】
前記第１の金属層は、ニッケル、クロム、チタン、タングステン、金、銀、銅、タンタル、ロジウム、ルテニウム、白金、及びテルルからなる群から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１に記載の高周波アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項３】
前記第２の金属層は、ニッケル、クロム、チタン、タングステン、金、銀、銅、タンタル、ロジウム、ルテニウム、白金、及びテルルからなる群から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の高周波アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項４】
前記スピントルク発振子は、前記主磁極の一表面との間に下地層、及び前記補助磁極との間に保護層をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の高周波アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の高周波アシスト磁気記録ヘッドと、
該高周波アシスト磁気記録ヘッドが搭載されたヘッドスライダーと、
前記ヘッドスライダーを一端に搭載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を備えることを特徴とする磁気ヘッドアセンブリ。
【請求項６】
前記主磁極及び前記補助磁極に各々接続されたリード線をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の磁気ヘッドアセンブリ。
【請求項７】
磁気記録媒体と、
請求項５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磁気再生ヘッドを用いて前記磁気記録媒体へ信号の書込みと読み出しを行う信号処理部を具備することを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項８】
前記主磁極及び前記補助磁極に各々接続されたリード線をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の磁気記録再生装置。
【請求項９】
前記リード線に電気的に接続された、駆動電流の通電を行うためのヘッドアンプをさらに具備することを特徴とする請求項８に記載の磁気記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、高周波アシスト磁気記録ヘッド、磁気ヘッドアッセンブリ、及び磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高記録密度を実現する磁気記録ヘッドとして、主磁極とトレーリングシールドのギャップにスピントルク発振子（ＳＴＯ）を配置した高周波アシスト記録ヘッドが提案されている。
【０００３】
高周波アシスト記録ヘッドでは、スピン注入層からスピン偏極した電子を発振層に注入し、発振層の磁化を発振させるために、より多くの電流を流す必要があり、大電流を流した際のジュール熱によって、スピン注入層の磁化が揺らぎ発振が困難な状態に陥る、また熱による元素拡散等の影響でＳＴОの積層構造が崩れることから信頼性に問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１０８６３１号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  ９９，  ０８Ｈ７０６  （２００６）
【非特許文献２】Ａｐｌｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  ７５，  ３６８０  （１９９９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の実施形態は、記録密度を低下させることなく、スピントルク発振子の発熱を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態によれば、磁気記録媒体に記録磁界を印加する主磁極と、
該主磁極と磁気回路を構成する補助磁極と、
該主磁極の一表面と前記補助磁極間に設けられ、
前記主磁極の一表面及び前記補助磁極のうち一方の上に形成されたスピン注入層、該スピン注入層上に形成された中間層、及び前記中間層上に形成された発振層を含む、スピントルク発振子と、
前記主磁極の他の表面と接触し、かつ前記補助磁極と対向して設けられた第１の金属層と、
前記スピントルク発振子の側面の少なくとも一部に設けられた熱伝導可能な第１の絶縁層と、
前記第１の金属層に直接接合され、前記第１の絶縁層と電気的に接続され、かつ前記第１の絶縁層上に形成され、前記第１の絶縁層を介して前記スピントルク発振子と熱的に接続された該第２の金属層とを具備する高周波アシスト磁気記録ヘッドが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態にかかる高周波アシスト磁気記録ヘッドの構成の一例を表す図である。
【図２】実施形態にかかる高周波アシスト磁気記録ヘッドの構成の一例を表す図である。
【図３】実施形態にかかる高周波アシスト磁気記録ヘッドの構成の一例を表す図である。
【図４】実施形態にかかる磁気記録再生装置の概略構成を例示する要部斜視図である。
【図５】実施形態にかかる磁気ヘッドアッセンブリの一例を表す概略図である。
【図６Ａ】実施形態にかかる高周波アシスト磁気記録ヘッドの製造工程の一例を表す図である。
【図６Ｂ】実施形態にかかる高周波アシスト磁気記録ヘッドの製造工程の一例を表す図である。
【図６Ｃ】実施形態にかかる高周波アシスト磁気記録ヘッドの製造工程の一例を表す図である。
【図６Ｄ】実施形態にかかる高周波アシスト磁気記録ヘッドの製造工程の一例を表す図である。
【図６Ｅ】実施形態にかかる高周波アシスト磁気記録ヘッドの製造工程の一例を表す図である。
【図６Ｆ】実施形態にかかる高周波アシスト磁気記録ヘッドの製造工程の一例を表す図である。
【図６Ｇ】実施形態にかかる高周波アシスト磁気記録ヘッドの製造工程の一例を表す図である。
【図６Ｈ】実施形態にかかる高周波アシスト磁気記録ヘッドの製造工程の一例を表す図である。
【図６Ｉ】実施形態にかかる高周波アシスト磁気記録ヘッドの製造工程の一例を表す図である。
【図６Ｊ】実施形態にかかる高周波アシスト磁気記録ヘッドの製造工程の一例を表す図である。
【図６Ｋ】実施形態にかかる高周波アシスト磁気記録ヘッドの製造工程の一例を表す図である。
【図６Ｌ】実施形態にかかる高周波アシスト磁気記録ヘッドの製造工程の一例を表す図である。
【図６Ｍ】実施形態にかかる高周波アシスト磁気記録ヘッドの製造工程の一例を表す図である。
【図６Ｎ】実施形態にかかる高周波アシスト磁気記録ヘッドの製造工程の一例を表す図である。
【図６Ｏ】実施形態にかかる高周波アシスト磁気記録ヘッドの製造工程の一例を表す図である。
【図６Ｐ】実施形態にかかる高周波アシスト磁気記録ヘッドの製造工程の一例を表す図である。
【図６Ｑ】実施形態にかかる高周波アシスト磁気記録ヘッドの製造工程の一例を表す図である。
【図６Ｒ】実施形態にかかる高周波アシスト磁気記録ヘッドの製造工程の一例を表す図である。
【図６Ｓ】実施形態にかかる高周波アシスト磁気記録ヘッドの製造工程の一例を表す図である。
【図６Ｔ】実施形態にかかる高周波アシスト磁気記録ヘッドの製造工程の一例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
第１実施形態に係る高周波アシスト磁気記録ヘッドは、磁気記録媒体に記録磁界を印加する主磁極と、主磁極と磁気回路を構成する補助磁極と、主磁極と補助磁極の間に設けられたスピントルク発振素子とを含む。スピントルク発振子は、主磁極及び補助磁極のうち一方の上に形成されたスピン注入層、スピン注入層上に形成された非磁性中間層、及び非磁性中間層上に形成された発振層を含む。
【００１０】
第１実施形態に係る高周波アシスト磁気記録ヘッドは、さらに、主磁極のスピントルク発振素子が形成された表面とは反対側の表面と接触し、かつ補助磁極と対向して設けられた第１の金属層と、補助磁極と第１の金属層の間の領域において、スピントルク発振子の側面の少なくとも一部に設けられた熱伝導可能な第１の絶縁層と、第１の金属層に直接接合され、補助磁極と電気的に接続され、かつ第１の絶縁層上に形成されて第１の絶縁層を介してスピントルク発振子と熱的に接続された第２の金属層とを含む。
【００１１】
第２の金属層は、第１の絶縁層を介してスピントルク発振子の側面に設けられており、スピントルク発振子とは電気的に絶縁され、かつスピントルク発振子と熱的に接続されている。
【００１２】
ここで、熱的に接続されているとは、熱伝導が可能であることをいう。
【００１３】
第１の金属層は、第２の金属層と直接接合され、電気的にも熱的にも接続されている。
【００１４】
第２の金属層は、補助磁極と電気的に接続されているので、第２の金属層から第２の金属層と第１の金属層との接合面に通電することが可能である。第１の金属層と第２の金属層は、２種類の金属の接合部に電流を流すと片方の金属からもう片方へ熱が移動するというペルチェ効果を利用したペルチェ素子を構成している。このため、実施形態によれば、スピントルク発振子で発生するジュール熱を第２の金属層から第１の金属層に移動させて吸収することができる。
【００１５】
第１の金属層では、第２の金属層からのジュール熱を放熱することができる。
【００１６】
第２の実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリは、第１の実施形態に係る高周波アシスト磁気記録ヘッドを用いたもので、高周波アシスト磁気記録ヘッドと、高周波アシスト磁気記録ヘッドが搭載されたヘッドスライダーと、ヘッドスライダーを一端に搭載するサスペンションと、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を備える。
【００１７】
第３の実施形態に係る磁気記録再生装置は、第２の実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリを用いたもので、磁気記録媒体と、第２の実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリと、
磁気ヘッドアセンブリに搭載された磁気再生ヘッドを用いて磁気記録媒体へ信号の書込みと読み出しを行う信号処理部を含む。
【００１８】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は、実施形態にかかる高周波アシスト磁気記録ヘッドの構成の一例を浮上面（ＡＢＳ）から見た図を示す。
【００２０】
図示するように、この高周波アシスト磁気記録ヘッド３０では、主磁極１の一表面２１上にスピントルク発振子５と、トレーリングシールド８とが形成されている。また、主磁極１の反対側の表面２２上には、第１の金属層３、第２の絶縁層２、及び磁気サイドシールド４が順に形成されている。
【００２１】
さらに、スピントルク発振子５の側面に、第１の絶縁層６と、第２の金属層７が形成されている。スピントルク発振子５と第２の金属層７の間は第１の絶縁層６で電気的に絶縁されている。また、第２の金属層７は、その一部が第１の金属層３と直接接合されており、他の一部がトレーリングシールド８と電気的に接続されている。
【００２２】
スピントルク発振子５は主磁極１とライトシールド８の間に配置した構成になっている。
【００２３】
第２の絶縁層２は主磁極１とサイドシールド４を電気的に絶縁にする目的で設けられる。
【００２４】
第２の絶縁層の材料として、電気抵抗率が高いＳｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｔａ等の酸化物（ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３等）や窒化物（Ｓｉ３Ｎ４等）を使用することができる。ＲＦスパッタ法、イオンビームスパッタ法、ＣＶＤ法、及びＡＬＤ法等で形成することができる。
【００２５】
第１の金属層は、ペルチェ素子の積層構造の１つを構成する層であり、主磁極１をメッキ法で作成する際は、メッキの下地層としての機能を有する。例えばＣｕ−Ｎｉ合金がこれに該当する。
【００２６】
第１の金属層及び第２の金属層に使用される材料として、例えばＮｉ，Ｃｔ，Ｔｉ，Ｗ．Ａｕ，Ａｇ．Ｃｕ，Ｔａ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｐｔ，及びＴｅなどがあげられる。
【００２７】
第１の金属層及び第２の金属層の組成は互いに同じでも異なっていても良い。
【００２８】
サイドシールド４は、主磁極から漏れ出る漏洩磁界を吸収することで、主磁極から発生する書込み磁界のフリンジ特性を改善するために設けることができる。サイドシールド４は、例えば、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉの単体、またＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉの少なくとも２つが含まれている合金等から成り、スパッタ法、イオンビームスパッタ法、及びメッキ法によって形成される。
【００２９】
スピントルク発振子５は、ＡＢＳに対して垂直方向に図示しない下地層、スピン注入層９、中間層１０、発振層１１、図示しないキャップ層が順に形成されている。主磁極１として、Ｆｅ，Ｃｏ，及びＮｉの単体またＦｅ，Ｃｏ，及びＮｉのうち少なくとも２つが含まれている合金、またこれらの積層構造等が使用できる。主磁極１は、メッキ法、スパッタ法によって作成することができる。主磁極１上面はＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）を施すことで平坦化することができる。主磁極１上にスピントルク発振子５が形成される。スピントルク発振子５を大きく分類すると、下地層（図示せず）、スピン注入層、中間層、発振層、キャップ層（図示せず）から構成される。
【００３０】
下地層の材料として、下地層の平滑性、結晶性を向上させるために、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｗ等の濡れ性の良い材料、Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ等の電気抵が小さい材料、またはそれらの積層構造等を用いることができる。
【００３１】
スピン注入層の材料として、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＴａＰｔ、ＣｏＣｒＴａＮｂ等のＣｏＣｒ系合金、ＴｂＦｅＣｏ、ＧｄＦｅＣｏ等のＲＥ−ＴＭ系アモルファス合金、ＦｅＣｏ／Ｎｉ、ＣｏＦｅ／Ｎｉ、Ｃｏ／Ｎｉ、Ｃｏ／Ｐｔ、Ｃｏ／Ｐｄ，  Ｆｅ／Ｐｔなどの人工格子、ＦｅＰｔ，ＦｅＰｄ系やＣｏＰｔ，ＣｏＰｄ系の合金、ＳｍＣｏ系合金に代表される垂直磁化膜を用いることができる。
【００３２】
非磁性中間層の材料としては、スピン注入層からのスピン流を発振層１１に送る役割を果たすため、スピン拡散長の長い材料を用いることができる。このような材料として、例えば、Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ａｌといった材料、またはそれらの積層構造や合金をしようすることができる。
【００３３】
発振層の材料としては、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ単体、またＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉの少なくとも２つが含まれている合金、例えばＦｅＣｏ，ＦｅＮｉ合金を用いることができる。また、ＦｅＣｏＡｌの他、ＣｏＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ，ＮｉＦｅ，ＣｏＺｒＮｂ，ＦｅＮ，ＦｅＳｉ，ＦｅＡｌＳｉ，ＦｅＣｏＡｌ，ＦｅＣｏＳｉ，ＣｏＦｅＢ等の、比較的、飽和磁束密度が大きく膜面内方向に磁気異方性を有する軟磁性層やＣｏＩｒ等の膜面内方向に磁化が配向したＣｏＣｒ系の磁性合金膜を用いることができる。また、飽和磁化や異方性磁界を調整するために、複数の上記材料を積層した積層膜を用いることもできる。更に、例えば、高Ｂｓ軟磁性材料（ＦｅＣｏ／Ｎｉ積層膜）の厚さが５ｎｍ〜２０ｎｍの膜を用いることができる。
【００３４】
キャップ層の材料としては、スピントルク発振子５を保護する目的で、Ｔａ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｗ等の濡れ性の良い材料、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ等の電気抵抗が小さい材料、またはそれらの積層構造等を用いることが望ましい。
【００３５】
第１の絶縁層６は、スピントルク発振子５と第２の金属層７とを電気的に絶縁させる目的で形成する。第１の金属層３と第２の金属層７間界面で発生するペルチェ効果による吸熱をスピントルク発振子５まで伝達するために、第１の絶縁層６の材料としては、抵抗率が高く、熱伝導に優れた材料を使用することができる。例えば、Ｓｉ，Ａｌ，Ｔｉ，Ｔａ，その酸化物（ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３）や窒化物（Ｓｉ３Ｎ４，ＡｌＮ）、炭化物（ＳｉＣ，ＡｌＴｉＣ等）である。スパッタ法、イオンビームスパッタ法、ＣＶＤ法、ＡＬＤ法で作成が可能であるが、原子欠陥が少ない緻密な層を形成するため、また、スピントルク発振子５の側壁部分への膜の電着の均一性が良好なものとして、特にＡＬＤ法を使用することができる。第１の絶縁層６の膜面平行方向の厚さ（スピントルク発振子５と第２の金属層７の間の長さ）は、薄い場合、第１の金属層３、第２の金属層７間界面がスピントルク発振子５に接近するため、吸熱の効果は高いが、エレクトロマイグレーションによる絶縁破壊が起きやすくなる。一方、厚さが厚い場合、スピントルク発振子５と第１の金属層３、第２の金属層界面との距離が離れるため、絶縁破壊が起きにくくなるが吸熱の効果が減少してしまう。よって、厚さは５〜１０ｎｍが適切な厚さである。
【００３６】
第２の金属層７は、第１の金属層３との界面で発生する吸熱を発生させるために第１の金属層３と接し、かつ第１の絶縁層６と電気的に接続する形で設けられる。例えば第１の金属層３と第１の絶縁層６は第２の金属層７と接触している。また、図１では第２の金属層７はＡｕを用いることが出来、スパッタ法、イオンビームスパッタ法等で形成することができる。第２の金属層７は、図１では、ＡＢＳから見てスピントルク発振子５の側面の一方に設けられているが、側面の他方、両側、あるいはＡＢＳから見えない後方に設けることも可能である。
【００３７】
図２に、実施形態にかかる高周波アシスト磁気記録ヘッドの構成の他の例をＡＢＳから見た図を示す。
【００３８】
この高周波アシスト磁気記録ヘッド４０は、ＡＢＳから見てスピントルク発振子５の側面の両側に第１の絶縁層６，６’及び第２の金属層７，７’を設けたこと以外は、図１と同様の構成を有する。
【００３９】
また、図３に、実施形態にかかる高周波アシスト磁気記録ヘッドの構成のさらに他の例を主磁極を中心にＡＢＳに対し垂直に破断し、破断面に対して垂直方向から観察した図を示す。
【００４０】
この高周波アシスト磁気記録ヘッド５０は、スピントルク発振子５の側面の一方に第２の金属層７を設ける代わりに、ＡＢＳ４１から見てスピントルク発振子５の後方に第１の絶縁層６’’を介して第２の金属層７’’を設け、その後方にも第１の絶縁層６’’を配置すること以外は、図１と同様の構成を有する。
【００４１】
第１の金属層にＣｕ−Ｎｉ合金、第２の金属層にＡｕの組み合わせが冷却効果が大きい組合せとして知られている。
【００４２】
ライトシールド８は、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉの単体またＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉの少なくとも２つが含まれている合金、またこれらの積層構造を用いることができる。
【００４３】
図４は、実施形態にかかる高周波アシスト磁気記録ヘッドを搭載可能な磁気記録再生装置の概略構成を例示する要部斜視図である。
【００４４】
すなわち、磁気記録再生装置１５０は、ロータリーアクチュエータを用いた形式の装置である。同図において、記録用媒体ディスク１８０は、スピンドル１５７に装着され、図示しない駆動装置制御部からの制御信号に応答する図示しないモータにより矢印Ａの方向に回転する。磁気記録再生装置１５０は、複数の媒体ディスク１８０を備えたものとしてもよい。
【００４５】
媒体ディスク１８０に格納する情報の記録再生を行うヘッドスライダー１０３は、例えば図１ないし図３に関して前述したような構成を有する磁気ヘッド１０を備え、薄膜状のサスペンション１５４の先端に取り付けられている。ここで、ヘッドスライダー１０３は、例えば、実施の形態にかかる高周波アシスト磁気記録ヘッドをその先端付近に搭載している。
【００４６】
媒体ディスク１８０が回転すると、ヘッドスライダー１０３のエアベアリング面（ＡＢＳ）は媒体ディスク１８０の表面から所定の浮上量をもって保持される。あるいはスライダが媒体ディスク１８０と接触するいわゆる「接触走行型」であってもよい。
【００４７】
サスペンション１５４は、図示しない駆動コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム１５５の一端に接続されている。アクチュエータアーム１５５の他端には、ボイスコイルモータ１５６が設けられている。ボイスコイルモータ１５６は、アクチュエータアーム１５５のボビン部に巻き上げられた図示しない駆動コイルと、このコイルを挟み込むように対向して配置された永久磁石および対向ヨークからなる磁気回路とから構成される。
【００４８】
アクチュエータアーム１５５は、スピンドル１５７の上下２箇所に設けられた図示しないボールベアリングによって保持され、ボイスコイルモータ１５６により回転摺動が自在にできるようになっている。
【００４９】
図５に、実施形態にかかる磁気ヘッドアッセンブリの一例を表す概略図を示す。
【００５０】
図５は、アクチュエータアーム１５５から先の磁気ヘッドアセンブリをディスク側から眺めた拡大斜視図である。すなわち、磁気ヘッドアッセンブリ１６０は、例えば駆動コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム１５５を有し、アクチュエータアーム１５５の一端にはサスペンション１５４が接続されている。
【００５１】
サスペンション１５４の先端には、例えば図１ないし図３に示す高周波アシスト磁気記録ヘッド３０，４０，５０を具備するヘッドスライダー１０３が取り付けられている。サスペンション１５４は信号の書き込みおよび読み取り用のリード線１６４を有し、このリード線１６４とヘッドスライダー１０３に組み込まれた磁気ヘッドの各電極とが電気的に接続されている。図中、１６５は磁気ヘッドアッセンブリ１６０の電極パッドである。
【００５２】
実施例
実施例１
実施形態に係る磁気記録ヘッドは、以下の工程により作成することができる。
【００５３】
まず、アルティック（Ａｌ２Ｏ３−Ｔｉ−Ｃ）基板上に、ＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｉｔａｎｃｅ）センサーを用いた図示しない再生ヘッド素子を作製後、再生ヘッド素子と図示しない記録ヘッド素子との間隔をアルミナ（ＡｌＯｘ）等で調整し、ＡｌＯｘ基体３１を得る。
【００５４】
次に、基体３１にサイドシールドをメッキするためのシード層３２を設ける。シード層３２はサイドシールドのトレンチ形成の際にストッパー層としての機能も有する。メッキでサイドシールド層４を形成した後、トレンチを形成するために、図６Ａに示すように、サイドシールド層４上にフォトレジスト３３を塗布する。
【００５５】
続いて、図６Ｂに示すように、フォトリソグラフィーを用いてフォトレジスト３３のパターニングを行う。
【００５６】
さらに、図６Ｃに示すように、フォトレジスト３３をマスクとして、サイドシールド層４のトレンチ３４を形成する。トレンチ３４の形成には、例えばイオンビームエッチング（ＩＢＥ：  Ｉｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）を用い、フォトレジスト３３とともにサイドシールド層４をエッチングする。トレンチ３４の形成後、残りのフォトレジスト３３を、例えば、有機溶剤等の剥離液中に浸し、超音波洗浄等によってエネルギーを加えて剥離するウェット剥離、もしくは、反応性ガス雰囲気中での化学反応を用いて剥離するドライ剥離を用いて剥離する。
【００５７】
剥離後、図６Ｄに示すように、第２の絶縁層２をサイドシールド層４の表面上に薄く堆積させる。第２の絶縁層２はトレンチ３４上になるべく均一に電着させたいので、堆積法としては、ＣＶＤ  （Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法や、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いことができる。
【００５８】
次に、第２の絶縁層２上に第１の金属層３を堆積させる。図６Ｅに示すように、第１の金属層３も第２の絶縁層２と同様にトレンチ３４内に一様に成膜する。また、第１の金属層３は、主磁極１をメッキで形成するためのシード層としての機能も有している。メッキによって主磁極１を形成する。主磁極１の表面は、上にＳＴＯ５を形成するため、高い平坦性が要求される。よって、次に、主磁極１表面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）処理を行い平滑化する。
【００５９】
次に、図６Ｆに示すように、ＳＴＯ５を成膜し、微細形状に加工するためのフォトレジスト３５を堆積させる。
【００６０】
図６Ｇに示すように、フォトリソグラフィーを用いてフォトレジスト３５をパターニング後、図６Ｈに示すように、ＩＢＥによって、第１の金属層３が露出するまでエッチングを行う。
【００６１】
図６Ｉに示すように、ＳＴＯ５のエッチング後、第１の絶縁層６を堆積させる。第１の絶縁層６は、ＳＴＯ５の側壁に均一に電着させる目的から、ＡＬＤを用いることができる。
【００６２】
第１の絶縁層６の堆積後、ＩＢＥを行うことにより、膜厚方向に堆積した第１の絶縁層６を除去し、第１の金属層３を表面に露出させる。これにより、図６Ｊに示すようにＳＴＯ５の側壁に第１の絶縁層６が残る。
【００６３】
次に、図６Ｋに示すように、第２の金属層７を堆積させる。第２の金属層７は、ＳＴＯ５と面一になるよう、膜厚を調整して成膜を行う。第２の金属層７成膜後、第１の絶縁層６の側壁に堆積した第２の金属層７とフォトレジスト９の側壁に堆積した第１の絶縁層６を除去するため、図６Ｌに示すように、サイドトリムミリングを行う。
【００６４】
フォトレジスト３５が露出したら、リフトオフを行い、図６Ｍに示すように、ＳＴＯ５を表面に露出させる。
【００６５】
次に、第２の金属層７を加工するため、ＳＴＯ５と同様に、図６Ｎに示すように、フォトレジスト３６を形成し、図６Ｏに示すように、パターニングを実施する。
【００６６】
次に、図６Ｐに示すように、ＩＢＥで第２の金属層７を除去し、第１の金属層３を露出させる。
【００６７】
次に、図６Ｑに示すように、第３の絶縁層３７を堆積させ、フォトレジスト３６側壁に堆積した第３の絶縁層３７を図６Ｒに示すように、サイドトリムミリングによって除去する。
【００６８】
次に、図６Ｓに示すように、リフトオフを行うことで、第２の金属層７の加工が終了する。
【００６９】
最後に、図６Ｔに示すように、シード層３８とライトシールド８（ＷＳ：  Ｗｒｉｔｅ  Ｓｈｉｅｌｄ）を形成し、実施形態に係る高周波アシスト磁気記録ヘッド３０が得られる。
【００７０】
このようにして第１の金属層と第２の金属層を挿入した高周波アシスト記録ヘッド３０と、第１の金属層と第２の金属層を挿入しない比較の高周波アシスト記録ヘッドにＳＴＯを駆動するために１５０ｍＶのバイアス電圧をかけた際の温度変化を見積もる。
【００７１】
ＳＴＯに熱を加えた際の温度変化と抵抗変化率の関係は、測定結果より、抵抗変化率が１％上昇すると８．７℃上昇することが分かった。そこで第１の金属層と第２の金属層を挿入していない比較の高周波アシスト記録ヘッドでバイアス電圧１５０ｍＶかけた際のＳＴＯの抵抗変化率を見積もったところ、おおよそ１０％であった。よって温度としては９０℃近く温度上昇していることが分かる。これに対し、第１の金属層と第２の金属層を挿入した高周波アシスト記録ヘッドにバイアス電圧ＳＴＯにバイアス電圧１５０ｍＶかけた際のＳＴＯの抵抗変化率の値は５％となり、４０℃程度に抑えられることが分かった。よって、第１の金属層と第２の金属層によるペルチェ効果による冷却で、バイアス電圧印加による温度上昇を低減で来ていることが分かる。
【００７２】
スピントルク発振子は、主磁極、ライドシールドが電極の役割を果たすことで電流を印加することができる。主磁極よりライトシールドに電流を印加すると、電子はライトシールドから主磁極に向かって流れる。さらにスピントルク発振子に膜面垂直の外部磁界（ギャップ磁界）が主磁極より印加される。この際スピン注入層の磁化方向とは反対方向を向いた電子がスピン注入層、中間層との界面で反射され、発振層にスピントルクがかかり、膜面にほぼ垂直な軸を回転軸にして、発振層の磁化が歳差運動を行うことで、外部に高周波磁界を発生させる。より強い高周波磁界を発生させるためには発振層の飽和磁束密度Ｂｓと発振層の体積（面積×膜厚）の増加によって達成できるが、発振層を安定に発振させるには、より高いエネルギー、つまり印加する電流密度を上げ、スピン注入層から反射される偏極電子を発振層に大量に注入する必要がある。しかし、比較の高周波アシスト記録ヘッドでは、電流密度を上げることによって、より多くのジュール熱が放出されスピン注入層の磁化が熱揺らぎによって不安定になり注入効率が起きる、原子の拡散等でスピントルク発振子として動作不良を起こす、エレクトロマイグレーションによる絶縁破壊等、スピントルク発振子の信頼性を悪化させる問題点があった。
【００７３】
一方、実施形態に係る高周波アシスト磁気記録ヘッドは、スピントルク発振子５近傍に、第２の絶縁層を挟み第１の金属層３、第２の金属層７を積層させた構造になっている。スピントルク発振子５と第１の金属層３、第２の金属層６は、主磁極１、ライトシールド８が電極の役割を果たすことで電流を印加することが出来る。
【００７４】
スピントルク発振子５と第１の金属層３、第２の金属層７は同時に通電できる構成になっており、スピントルク発振子５が発振する通電方向と、第１の金属層３と第２の金属層７が吸熱反応を示す積層順を合わせることで、スピントルク発振子５に通電時に第１の金属層３と第２の金属層７界面で吸熱反応が起こり、スピントルク発振子から発せられたジュール熱を吸収することが可能になる。よって、スピントルク発振子に多くの電流を流すことが可能となり、安定した高周波磁界の発生と、信頼性の観点を克服した高周波アシスト記録ヘッドを提供することができる。
【００７５】
スピントルク発振子５と同一面内にペルチェ効果による吸熱を促す第２の金属層７を配置することでスピントルク発振を通電した際に発せられるジュール熱を第２の金属層７によって抑制することが可能となる。また、放熱する第１の金属層３は、スピントルク発振子５に対する面積が大きいことから、熱放出が一部に集中することなく分散されるため、結果的にスピントルク発振子から発生されるジュール熱を抑制することが出来る。その結果、元素拡散や素子破壊等が起きにくい信頼性に優れた磁気記録ヘッドを提供が可能となる。また、スピントルク発振子に、強い駆動電流を通電することが可能となるため、強い高周波磁界を発生させることが出来る。よって、高周波磁界によるアシスト力を高めた高周波アシスト記録ヘッドの提供が可能となる。
【００７６】
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】
【００７７】
１…主磁極、２…第２の絶縁層、３…第１の金属層、４…サイドシールド、５…スピントルク発振子、６，６’…第１の絶縁層、７，７’，７’’…第２の金属層、８…ライトシールド、９…スピン注入層、１０…中間層、１１…発振層、３０，４０，５０…高周波アシスト記録ヘッド
【図１】
2017016724.tif 000003
【図２】
2017016724.tif 000004
【図３】
2017016724.tif 000005
【図４】
2017016724.tif 000006
【図５】
2017016724.tif 000007
【図６Ａ】
2017016724.tif 000008
【図６Ｂ】
2017016724.tif 000009
【図６Ｃ】
2017016724.tif 000010
【図６Ｄ】
2017016724.tif 000011
【図６Ｅ】
2017016724.tif 000012
【図６Ｆ】
2017016724.tif 000013
【図６Ｇ】
2017016724.tif 000014
【図６Ｈ】
2017016724.tif 000015
【図６Ｉ】
2017016724.tif 000016
【図６Ｊ】
2017016724.tif 000017
【図６Ｋ】
2017016724.tif 000018
【図６Ｌ】
2017016724.tif 000019
【図６Ｍ】
2017016724.tif 000020
【図６Ｎ】
2017016724.tif 000021
【図６Ｏ】
2017016724.tif 000022
【図６Ｐ】
2017016724.tif 000023
【図６Ｑ】
2017016724.tif 000024
【図６Ｒ】
2017016724.tif 000025
【図６Ｓ】
2017016724.tif 000026
【図６Ｔ】
2017016724.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】平成27年8月10日(2015.8.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
第２の金属層７は、第１の金属層３との界面で発生する吸熱を発生させるために第１の金属層３と接し、かつ第１の絶縁層６と熱的に接続する形で設けられる。例えば第１の金属層３と第１の絶縁層６は第２の金属層７と接触している。また、図１では第２の金属層７はＡｕを用いることが出来、スパッタ法、イオンビームスパッタ法等で形成することができる。第２の金属層７は、図１では、ＡＢＳから見てスピントルク発振子５の側面の一方に設けられているが、側面の他方、両側、あるいはＡＢＳから見えない後方に設けることも可能である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
サスペンション１５４の先端には、例えば図１ないし図３に示す高周波アシスト磁気記録ヘッド３０，４０，５０を具備するヘッドスライダー１０３が取り付けられている。サスペンション１５４は信号の書き込みおよび読み取り用のリード線１６４を有し、このリード線１６４とヘッドスライダー１０３に組み込まれた磁気ヘッドの各電極とが電気的に接続されている。図中、１６２は磁気ヘッドアッセンブリ１６０の電極パッドである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
次に、図６Ｋに示すように、第２の金属層７を堆積させる。第２の金属層７は、ＳＴＯ５と面一になるよう、膜厚を調整して成膜を行う。第２の金属層７成膜後、第１の絶縁層６の側壁に堆積した第２の金属層７とフォトレジスト３５の側壁に堆積した第１の絶縁層６を除去するため、図６Ｌに示すように、サイドトリムミリングを行う。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
ＳＴＯに熱を加えた際の温度変化と抵抗変化率の関係は、測定結果より、抵抗変化率が１％上昇すると８．７℃上昇することが分かった。そこで第１の金属層と第２の金属層を挿入していない比較の高周波アシスト記録ヘッドでバイアス電圧１５０ｍＶかけた際のＳＴＯの抵抗変化率を見積もったところ、おおよそ１０％であった。よって温度としては９０℃近く温度上昇していることが分かる。これに対し、第１の金属層と第２の金属層を挿入した高周波アシスト記録ヘッドにバイアス電圧ＳＴＯにバイアス電圧１５０ｍＶかけた際のＳＴＯの抵抗変化率の値は５％となり、４０℃程度に抑えられることが分かった。よって、第１の金属層と第２の金属層によるペルチェ効果による冷却で、バイアス電圧印加による温度上昇を低減できていることが分かる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録媒体に記録磁界を印加する主磁極と、
該主磁極と磁気回路を構成する補助磁極と、
該主磁極の一表面と前記補助磁極間に設けられ、
前記主磁極の一表面及び前記補助磁極のうち一方の上に形成されたスピン注入層、該スピン注入層上に形成された中間層、及び前記中間層上に形成された発振層を含む、スピントルク発振子と、
前記主磁極の他の表面と接触し、かつ前記補助磁極と対向して設けられた第１の金属層と、
前記スピントルク発振子の側面の少なくとも一部に設けられた熱伝導可能な第１の絶縁層と、
前記第１の金属層に直接接合され、前記補助磁極と電気的に接続され、かつ前記第１の絶縁層上に形成され、前記第１の絶縁層を介して前記スピントルク発振子と熱的に接続された該第２の金属層とを具備する高周波アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項２】
前記第１の金属層は、ニッケル、クロム、チタン、タングステン、金、銀、銅、タンタル、ロジウム、ルテニウム、白金、及びテルルからなる群から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１に記載の高周波アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項３】
前記第２の金属層は、ニッケル、クロム、チタン、タングステン、金、銀、銅、タンタル、ロジウム、ルテニウム、白金、及びテルルからなる群から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の高周波アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項４】
前記スピントルク発振子は、前記主磁極の一表面との間に下地層、及び前記補助磁極との間に保護層をさらに含むことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の高周波アシスト磁気記録ヘッド。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の高周波アシスト磁気記録ヘッドと、
該高周波アシスト磁気記録ヘッドが搭載されたヘッドスライダーと、
前記ヘッドスライダーを一端に搭載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を備えることを特徴とする磁気ヘッドアセンブリ。
【請求項６】
前記主磁極及び前記補助磁極に各々接続されたリード線をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の磁気ヘッドアセンブリ。
【請求項７】
磁気記録媒体と、
請求項５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磁気再生ヘッドを用いて前記磁気記録媒体へ信号の書込みと読み出しを行う信号処理部を具備することを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項８】
前記主磁極及び前記補助磁極に各々接続されたリード線をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載の磁気記録再生装置。
【請求項９】
前記リード線に電気的に接続された、駆動電流の通電を行うためのヘッドアンプをさらに具備することを特徴とする請求項８に記載の磁気記録再生装置。
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2017016724.tif 000028
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2017016724.tif 000029
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2017016724.tif 000030
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６Ｄ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６Ｄ】
2017016724.tif 000031
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６Ｅ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６Ｅ】
2017016724.tif 000032
【手続補正１１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６Ｆ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６Ｆ】
2017016724.tif 000033
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６Ｇ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６Ｇ】
2017016724.tif 000034
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６Ｈ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６Ｈ】
2017016724.tif 000035
【手続補正１４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６Ｉ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６Ｉ】
2017016724.tif 000036
【手続補正１５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６Ｊ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６Ｊ】
2017016724.tif 000037
【手続補正１６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６Ｋ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６Ｋ】
2017016724.tif 000038
【手続補正１７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６Ｌ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６Ｌ】
2017016724.tif 000039
【手続補正１８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６Ｍ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６Ｍ】
2017016724.tif 000040
【手続補正１９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６Ｎ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６Ｎ】
2017016724.tif 000041
【手続補正２０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６Ｏ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６Ｏ】
2017016724.tif 000042
【手続補正２１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６Ｐ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６Ｐ】
2017016724.tif 000043
【手続補正２２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６Ｑ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６Ｑ】
2017016724.tif 000044
【手続補正２３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６Ｒ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６Ｒ】
2017016724.tif 000045
【手続補正２４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６Ｓ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６Ｓ】
2017016724.tif 000046
【手続補正２５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６Ｔ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６Ｔ】
2017016724.tif 000047