(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スペーサー層と、
前記スペーサー層を挟むようにして積層形成される第１の強磁性層および第２の強磁性層を有し、この積層方向にセンス電流が印加されてなるＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の巨大磁気抵抗効果素子（ＣＰＰ−ＧＭＲ素子）であって、
第１の強磁性層および第２の強磁性層は、双方の層の磁化の向きがなす角度が、外部磁界に応じて相対的に変化するように機能しており、
前記スペーサー層は、ＺｎＯからなる半導体酸化物層を含み、
前記スペーサー層の全部または一部を構成する半導体酸化物層が、絶縁層と接する箇所において、当該半導体酸化物層と当該絶縁層との間に、窒素元素を含有するＳｉＮ，ＳｉＯＮ，ＡｌＯＮ，ＢＯＮ，のグループの中から選定された少なくとも１種の界面保護層が介在され、前記半導体酸化物層と前記界面保護層との界面にＺｎＮが形成されていることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
前記スペーサー層は、非磁性金属材料から形成された第１の非磁性金属層および第２の非磁性金属層と、これらの第１の非磁性金属層および第２の非磁性金属層の間に介在された半導体酸化物層を有して構成される請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
前記スペーサー層は、半導体酸化物層から構成される請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
前記界面保護層中に含有される窒素元素は、界面保護層を構成する陰イオンの中で１０ａｔ％以上含有される請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
前記界面保護層の厚さは、０．３ｎｍ以上である請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
前記スペーサー層を構成する半導体酸化物層の厚さは、０．３〜５ｎｍである請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項７】
前記第１および第２の非磁性金属層は、それぞれ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｕ、Ａｇの中から選ばれた少なくとも１種である請求項２に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項８】
前記第１および第２の非磁性金属層の厚さは、それぞれ、０．３〜２．０ｎｍである請求項２に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項９】
記録媒体に対向する媒体対向面と、
前記記録媒体からの信号磁界を検出するために前記媒体対向面の近傍に配置された請求項１ないし請求項８のいずれかに記載された磁気抵抗効果素子と、
前記磁気抵抗効果素子の積層方向に電流を流すための一対の電極と、
を有してなることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項１０】
請求項９に記載された薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように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、
を備えてなることを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
【請求項１１】
請求項９に記載された薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように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、
を備えてな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、磁気記録媒体等の磁界強度を信号として読み取るための磁気抵抗効果素子、その磁気抵抗効果素子を備える薄膜磁気ヘッド、ならびにその薄膜磁気ヘッドを含むヘッドジンバルアセンブリおよび磁気ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気ディスク装置の面記録密度の向上に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能の向上が求められている。薄膜磁気ヘッドとしては、基板に対して、読み出し専用の磁気抵抗効果素子（以下、単にＭＲ（Magneto-resistive）素子と簡略に記すことがある）を有する再生ヘッドと、書き込み専用の誘導型磁気変換素子を有する記録ヘッドと、を積層した構造の複合型薄膜磁気ヘッドが広く使用されている。
【０００３】
ＭＲ素子としては、異方性磁気抵抗(Anisotropic Magneto-resistive)効果を用いたＡＭＲ素子や、巨大磁気抵抗(Giant Magneto-resistive)効果を用いたＧＭＲ素子や、トンネル磁気抵抗(Tunnel-type Magneto-resistive)効果を用いたＴＭＲ素子等が挙げられる。
【０００４】
再生ヘッドの特性としては、特に、高感度で高出力であることが要求される。このような要求を満たす再生ヘッドとして、既に、スピンバルブ型ＧＭＲ素子を用いたＧＭＲヘッドが量産されている。また、近年では面記録密度のさらなる向上に応じてＴＭＲ素子を用いた再生ヘッドの量産も行なわれつつある。
【０００５】
スピンバルブ型ＧＭＲ素子は、一般に、非磁性層と、この非磁性層の一方の面に形成されたフリー層と、非磁性層の他方の面に形成された磁化固定層と、非磁性層とは反対に位置する側の磁化固定層の上に形成されたピンニング層（一般には反強磁性層）とを有している。フリー層は外部からの信号磁界に応じて磁化の方向が変化するよう作用する層であり、磁化固定層は、ピンニング層（反強磁性層）からの磁界によって、磁化の方向が固定される層である。
【０００６】
ところで、従来のＧＭＲヘッドは、磁気的信号検出用の電流（いわゆる、センス電流）を、ＧＭＲ素子を構成する各層の面に対して平行な方向に流す構造、すなわち、ＣＩＰ(Current In Plane)構造が主流となっていた（ＣＩＰ−ＧＭＲ素子）。これに対して、センス電流を、ＧＭＲ素子を構成する各層の面に対して垂直方向（積層方向）に流す構造、すなわち、ＣＰＰ(Current Perpendicular to Plane)構造のＧＭＲ素子（ＣＰＰ−ＧＭＲ素子）も次世代の素子として開発が進められている。
【０００７】
前述したＴＭＲ素子も電流を流す方向のみからの分類でいえば、ＣＰＰ構造の範疇に入っている。しかしながら、ＴＭＲ素子の積層膜構成および検出原理は、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子のそれらとは、異なる。すなわち、ＴＭＲ素子は、一般には、フリー層と、磁化固定層と、これらの間に配置されたトンネルバリア層と、磁化固定層のトンネルバリア層と接する面とは反対側の面に配置された反強磁性層とを有している。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た状態で電子が通過できる非磁性絶縁層である。それ以外の層、例えば、フリー層、磁化固定層、および反強磁性層は、スピンバルブ型ＧＭＲ素子に用いられるものと基本的に同様であるといえる。
【０００８】
ところで、ＴＭＲ素子を再生ヘッドに用いる場合には、ＴＭＲ素子の低抵抗化が要求される。その理由は以下のとおりである。つまり、磁気ディスク装置では、記録密度の向上とデータ転送レートの向上が要求されており、それに伴い、再生ヘッドには高周波応答性が良いことが要求される。ところが、ＴＭＲ素子の抵抗値が大きいと、ＴＭＲ素子およびそれに接続される回路において発生する浮遊容量が大きくなり、再生ヘッドの高周波応答特性が低下してしまう。そのため、ＴＭＲ素子には、必然的に素子の低抵抗化が要求されるのである。
【０００９】
一般的に、ＴＭＲ素子の低抵抗化のためには、トンネルバリヤ層の厚みを小さくすることが有効である。しかしながら、トンネルバリア層の厚みを小さくし過ぎると、トンネルバリア層に多くのピンホールが生じることによって、ＴＭＲ素子の寿命が短くなったり、フリー層と磁化固定層との間で磁気的な結合が生じることによって、ノイズの増大やＭＲ比の低下といったＴＭＲ素子の特性の劣化が生じたりするという問題が発生する。ここで、再生ヘッドにおいて発生するノイズをヘッドノイズと言う。ＴＭＲ素子を用いた再生ヘッドにおけるヘッドノイズには、ＧＭＲ素子を用いた再生ヘッドでは発生しないノイズ成分であるショットノイズが含まれる。そのため、ＴＭＲ素子を用いた再生ヘッドでは、ヘッドノイズが大きいという問題がある。
【００１０】
この一方で、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子では、十分に大きなＭＲ比が得られないという問題点がある。その原因としては、非磁性導電層と磁性層との界面や、非磁性導電層中において、スピン偏極電子が散乱されるためと考えられる。
【００１１】
また、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子では、抵抗値が小さいため、抵抗変化量も小さくなる。そのため、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子を用いて大きな再生出力を得るためには、素子に印加する電圧を大きくする必要がある。しかし、素子に印加する電圧を大きくすると、以下のような問題が発生する。つまり、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子では、各層の面に対して垂直な方向に電流が流される。すると、フリー層から磁化固定層へ、あるいは磁化固定層からフリー層へスピン偏極電子が注入される。このスピン偏極電子は、フリー層、または磁化固定層において、それらの磁化を回転させるトルク（以下、スピントルク）を発生させる。このスピントルクの大きさは電流密度に比例する。ＣＰＰ−ＧＭＲ素子に印加する電圧を大きくすると、電流密度が増加し、その結果、スピントルクが大きくなる。スピントルクが大きくなると磁化固定層の磁化の方向が変化してしまうという問題や、フリー層が外部磁界に対して自由に磁化方向を変えることができないという問題が発生する。
【００１２】
このような問題点を解決するために、本願出願人は、すでに、特願２００６−２７５９７２として、ノイズを抑制し、かつスピントルクの影響を抑制しながら大きなＭＲ比を得ることができるようにしたＣＰＰ−ＧＭＲ素子の発明の提案を行なっている。
【００１３】
すなわち、フリー層と磁化固定層との間に介在されるスペーサー層の構造を、好適な態様として、例えば、Ｃｕ／ＺｎＯ／Ｃｕとなるように構成しつつ、磁気抵抗効果素子の面積抵抗（ＡＲ：Area Resistivity）およびスペーサー層の導電率を所定の範囲内となるように規定している。
【００１４】
この提案によれば、上述のごとくスペーサー層を、例えばＣｕ／ＺｎＯ／Ｃｕの三層構造とすることによって、ノイズを抑制し、かつスピントルクの影響を抑制しながら大きなＭＲ比が得られている。
【００１５】
【特許文献１】特開２００３−８１０２
【特許文献２】特開２００３−２９８１４３
【特許文献３】特開２００２−１０００１１
【特許文献４】特開２０００−１３２８１５
【特許文献５】特開２００１−３４９１５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本願発明は、特願２００６−２７５９７２をさらに改良した発明であり、その提案趣旨は、以下の通りである。
【００１７】
すなわち、特願２００６−２７５９７２に提案されているように、スペーサー層の中央層に半導体酸化物層を用いて、例えばＣｕ／ＺｎＯ／Ｃｕの三層構造とすることによって、より一層高いＭＲ比が得られることが確認できている。しかしながら、本出願に係る発明者らが当該構成を有する磁気抵抗効果素子についてさらに鋭意研究を続けたところ、素子の加工プロセス上の熱や応力によって、素子の特性の変動や、経時劣化が起こり易い傾向があることが分ってきた。そして、その原因を調べる実験を鋭意努力して行なったところ、スペーサー層に用いた半導体酸化物層と、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子の側面を電気的に保護するために形成された絶縁層とが接合する箇所で、半導体酸化物層から酸素の流出が生じ、半導体酸化物層が本来の機能を発揮できない状態に至っていることが分ってきた。
【００１８】
このような実状のもとに本願発明は創案されたものであって、その目的は、スペーサー層に半導体酸化物層を用いた磁気抵抗効果素子構造において、加工プロセス上の熱や応力によって、素子の特性の変動や、経時劣化が起こり難い、新規な磁気抵抗効果素子の構造を提供することにある。
【００１９】
なお、公知の先行技術として本願発明に最も関連があると思われる文献として、特開２００３−８１０２号が挙げられる。この文献には、磁化方向が固着された磁化固着層と、磁化方向が外部磁界に対応して変化する磁化自由層と、磁化固着層と磁化自由層との間に設けられた非磁性金属中間層と、磁化固着層と磁化自由層との間に設けられ、伝導キャリア数が１０22個／ｃｍ3以下の材料からなる抵抗調節層とを備えたＣＰＰ−ＧＭＲ素子が開示されている。しかしながら、この文献中には、本願発明の構成要部であるに「窒素元素を含有する界面保護層」に関する記載は何らなされていない。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記の課題を解決するために、本願発明は、スペーサー層と、前記スペーサー層を挟むようにして積層形成される第１の強磁性層および第２の強磁性層を有し、この積層方向にセンス電流が印加されてなるＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の巨大磁気抵抗効果素子（ＣＰＰ−ＧＭＲ素子）であって、第１の強磁性層および第２の強磁性層は、双方の層の磁化の向きがなす角度が、外部磁界に応じて相対的に変化するように機能しており、前記スペーサー層は、ＺｎＯからなる半導体酸化物層を含み、前記スペーサー層の全部または一部を構成する半導体酸化物層が、絶縁層と接する箇所において、当該半導体酸化物層と当該絶縁層との間に、窒素元素を含有するＳｉＮ，ＳｉＯＮ，ＡｌＯＮ，ＢＯＮ，のグループの中から選定された少なくとも１種の界面保護層が介在され、前記半導体酸化物層と前記界面保護層との界面にＺｎＮが形成されているように構成される。
【００２１】
また、本発明の磁気抵抗効果素子の好ましい態様として、前記スペーサー層は、非磁性金属材料から形成された第１の非磁性金属層および第２の非磁性金属層と、これらの第１の非磁性金属層および第２の非磁性金属層の間に介在された半導体酸化物層を有して構成される。
【００２２】
また、本発明の磁気抵抗効果素子の好ましい態様として、前記スペーサー層は、半導体酸化物層から構成される。
【００２４】
また、本発明の磁気抵抗効果素子の好ましい態様として、前記界面保護層中に含有される窒素元素は、界面保護層を構成する陰イオンの中で１０ａｔ％以上含有されるように構成される。
【００２５】
また、本発明の磁気抵抗効果素子の好ましい態様として、前記界面保護層の厚さは、０．３ｎｍ以上とされる。
【００２７】
また、本発明の磁気抵抗効果素子の好ましい態様として、前記スペーサー層を構成する半導体酸化物層の厚さは、０．３〜５ｎｍであるように構成される。
【００２８】
また、本発明の磁気抵抗効果素子の好ましい態様として、前記第１および第２の非磁性金属層は、それぞれ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｕ、Ａｇの中から選ばれた少なくとも１種であるように構成される。
【００２９】
また、本発明の磁気抵抗効果素子の好ましい態様として、前記第１および第２の非磁性金属層の厚さは、それぞれ、０．３〜２．０ｎｍであるように構成される。
【００３０】
本発明の薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面と、前記記録媒体からの信号磁界を検出するために前記媒体対向面の近傍に配置された上記の磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子の積層方向に電流を流すための一対の電極と、を有してなるように構成される。
【００３１】
本発明のヘッドジンバルアセンブリは、上記に記載された薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように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、を備えてなるように構成される。
【００３２】
本発明の磁気ディスク装置は、上記に記載された薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように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、を備えてなるように構成される。
【発明の効果】
【００３３】
本願発明では、スペーサー層に用いられる半導体酸化物層が、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子の側面を電気的に保護するために形成された絶縁層と接する箇所に、窒素元素を含有する界面保護層を介在させる。これによって、半導体酸化物層の界面保護層との接合表面に共有結合性の高い窒化物が形成され、半導体酸化物層から酸素の移動が抑制されて、素子特性の変動や劣化が抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００３５】
図１は、本発明の実施の形態における再生ヘッドのＡＢＳ（Air Bearing Surface）であって、特に本発明の要部であるＣＰＰ構造の巨大磁気抵抗効果素子（ＣＰＰ−ＧＭＲ素子）のＡＢＳを模式的に示した図面である。ＡＢＳとは、再生ヘッドが記録媒体と対向する面（以下、媒体対向面ともいう）に相当するのであるが、本発明でいうＡＢＳは素子の積層構造が明瞭に観察できる位置での断面までを含む趣旨であり、例えば、厳密な意味での媒体対向面に位置しているＤＬＣ等の保護層（素子を覆う保護層）は必要に応じて省略して考えることができる。
【００３６】
図２は、本発明の好適な一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成を説明するための図面であり、図１のＡ１−Ａ１断面矢視図である。
【００３７】
図３は、本発明の他の実施の形態における再生ヘッドのＡＢＳ（Air Bearing Surface）であって、特に本発明の要部であるＣＰＰ構造の巨大磁気抵抗効果素子（ＣＰＰ−ＧＭＲ素子）のＡＢＳを模式的に示した図面である。
【００３８】
図４は、本発明の他の好適な一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成を説明するための図面であり、図３のＡ２−Ａ２断面矢視図である。
【００３９】
なお、以下の本発明の説明において、各図面に示されるＸ軸方向の寸法を「幅」、Ｙ軸方向の寸法を「長さ」、Ｚ軸方向の寸法を「厚さ」とそれぞれ表記する。また、Ｙ軸方向のうちのエアベアリング面（記録媒体と対向する薄膜磁気ヘッドの面）に近い側を「前方」、その反対側（奥域側）を「後方」と表記する。また、素子の積層膜を積み上げる方向を「上方」または「上側」、その反対方向を「下方」または「下側」と称する。
【００４０】
〔ＣＰＰ構造の巨大磁気抵抗効果素子（ＣＰＰ−ＧＭＲ素子）〕
図１を参照して、本発明のＣＰＰ構造の巨大磁気抵抗効果素子（ＣＰＰ−ＧＭＲ素子）を有する再生ヘッドの構成について、詳細に説明する。
【００４１】
図１は、上述したように、再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面に相当する断面図である。
【００４２】
本実施の形態における再生ヘッドは、図１に示されるように所定の間隔を開けて図面の上下に対向配置された第１のシールド層３（下部シールド層３と称する場合もある）および第２のシールド層５（上部シールド層５と称する場合もある）と、これら第１のシールド層３と第２のシールド層５との間に配置された巨大磁気抵抗効果素子５００（以下、単に「ＧＭＲ素子５００」と称す）と、ＧＭＲ素子５００の２つの側部（図１参照）に直接接して形成される界面保護層１０５およびＧＭＲ素子５００の後方（図２参照）に直接接して形成される界面保護層１０５と、この界面保護層１０５を介してＧＭＲ素子５００の周囲に形成される絶縁層１０４とを有している。
【００４３】
さらに、図１に示されるように、絶縁層１０４を介してＧＭＲ素子５００の２つの側部には２つのバイアス磁界印加層１０６が形成されている。
【００４４】
本実施の形態における第１のシールド層３と第２のシールド層５は、いわゆる磁気シールドの役目と、一対の電極として役目を兼ね備えている。つまり、磁気シールド機能に加え、センス電流をＧＭＲ素子５００に対して、ＧＭＲ素子５００を構成する各層の面と交差する方向、例えば、ＧＭＲ素子５００を構成する各層の面に対して垂直な方向（積層方向）に流すための一対の電極としての機能をも有している。
【００４５】
なお、第１のシールド層３と第２のシールド層５とは別に、新たに、素子の上下に一対の電極を形成するようにしてもよい。
【００４６】
本発明におけるＣＰＰ構造のＧＭＲ素子５００は、その構造を大きな概念でわかやすく区分して説明すると、図１に示されるごとく、スペーサー層１４０と、このスペーサー層１４０を挟むようにして積層形成される第１の強磁性層１３０および第２の強磁性層１５０を有している。第１の強磁性層１３０および第２の強磁性層１５０は、双方の層の磁化の向きがなす角度が、外部磁界に応じて相対的に変化するように機能する。
【００４７】
ここでは、実施形態の一例として、第１の強磁性層１３０が、その磁化が固定された磁化固定層として機能し、第２の強磁性層１５０が外部磁界、すなわち記録媒体からの信号磁界に応じて磁化の方向が変化するフリー層として機能する場合を例にとって説明する。つまり、第１の強磁性層１３０が磁化固定層１３０であり、第２の強磁性層１５０がフリー層１５０である。
【００４８】
磁化固定層１３０は、反強磁性層１２２の作用によって磁化の方向が固定された層である。図１には、反強磁性層１２２をボトム側（第１のシールド層３側）に形成した実施の形態が示されているが、反強磁性層１２２をトップ側（第２のシールド層５側）に形成して、フリー層１５０と磁化固定層１３０の位置を入れ替えた実施の形態とすることもできる。
【００４９】
（磁化固定層１３０の説明）
磁化固定層１３０は、第１のシールド層３の上に形成された下地層１２１を介して形成されたピンニング作用を果たす反強磁性層１２２の上に形成されている。
【００５０】
好適な態様として磁化固定層１３０は、反強磁性層１２２側から、アウター層１３１、非磁性中間層１３２、およびインナー層１３３が順次積層された構成、すなわち、いわゆるシンセティックピンド層を構成している。
【００５１】
アウター層１３１およびインナー層１３３は、例えば、ＣｏやＦｅを含む強磁性材料からなる強磁性層を有して構成される。アウター層１３１とインナー層１３３は、反強磁性的に結合し、互いの磁化の方向が逆方向となるように固定されている。
【００５２】
アウター層１３１およびインナー層１３３は、例えば、Ｃｏ70Ｆｅ30（原子％）の合金層とすることが好ましい。アウター層の厚さは、３〜７ｎｍ程度、インナー層３３の厚さは３〜１０ｎｍ程度とすることが好ましい。また、インナー層３３には、ホイスラー合金層を含んでいてもよい。
【００５３】
非磁性中間層１３２は、例えば、Ｒｕ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｒｅ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｃｕのグループから選ばれた少なくとも１種を含む非磁性材料から構成される。非磁性中間層１３２の厚さは、例えば０．３５〜１．０ｎｍ程度とされる。非磁性中間層１３２はインナー層１３３の磁化と、アウター層１３１の磁化とを互いに逆方向に固定するために設けられている。「磁化が互いに逆方向」というのは、これらの２つの磁化が互いに１８０°異なる場合のみに狭く限定解釈されることなく、１８０°±２０°異なる場合をも含む広い概念である。
【００５４】
（フリー層１５０の説明）
フリー層１５０は、外部磁界、すなわち記録媒体からの信号磁界に応じて磁化の方向が変化する層であり、保磁力が小さい強磁性層（軟磁性層）により構成されている。フリー層１５０の厚さは、例えば２〜１０ｎｍ程度とされる。単層のみで構成することもできるが、積層された複数の強磁性層を含んだ多層膜としてもよい。また、フリー層１５０には、ホイスラー合金層を含んでいてもよい。
【００５５】
このようなフリー層１５０の上には、図１に示されるごとく、例えばＴａやＲｕ層からなる保護層１２６が形成される。その厚さは、０．５〜２０ｎｍ程度とされる。
【００５６】
（スペーサー層１４０の第１の実施形態の説明）
本発明におけるスペーサー層１４０は、第１の実施形態として、第１の非磁性金属層１４１および第２の非磁性金属層１４３と、これらの第１および第２の非磁性金属層１４１，１４３の間に介在された半導体酸化物層１４２を有し構成される。
【００５７】
より具体的には、第１の非磁性金属層１４１／半導体酸化物層１４２／第２の非磁性金属層１４３を順次積層させた３層積層体から構成されている。本実施の形態では、図１に示されるように第１の非磁性金属層１４１が磁化固定層１３０側に位置しており、第２の非磁性金属層１４３がフリー層１５０側に位置している。以下、構成要素ごとに詳細に説明する。
【００５８】
半導体酸化物層１４２ 
スペーサー層１４０を構成する半導体酸化物層１４２の材料は、例えば、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔｉ、Ｇａ、Ｃｄ、Ｐｂ、ＩｎＺｎ、ＩｎＡｇ、ＩｎＧａ、ＺｎＳｎ、ＺｎＧａ、ＣｄＳｎ、ＣｄＧｅ、ＣａＡｌ、ＧａＩｎＺｎ、ＧａＩｎＭｇの酸化物を例示することができる。これらの材料は、金属原子数比率として１０原子（atomic）％以下の添加物を含むものであってもよい。従って、本発明でいう半導体酸化物層１４２の材料は、添加物を含むもの、添加物を含まないものの、両方を意味している。
【００５９】
上記例示の半導体酸化物層１４２の材料として、特に、好ましいのは、ＺｎＯ、ＩｎＯ、ＳｎＯである。
【００６０】
半導体酸化物層１４２の形成は、例えば、所望の酸化物ターゲットを用いて、スパッタ成膜すればよい。
【００６１】
このような薄膜は、通常、成膜後に２００〜３５０℃、１〜１０時間程度の熱処理が行なわれる。半導体酸化物層１４２を結晶化させて、膜の低抵抗化を図るためである。成膜後とは、半導体酸化物層の成膜後の意味と、素子全体の成膜後の意味の両方を含む。通常は、素子全体の成膜後に熱処理が行なわれる。
【００６２】
このような半導体酸化物層１４２の厚さは、０．５〜３ｎｍの範囲で使用されるのがよい。特に、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子として求められている抵抗領域を考慮しつつ選定すればよい。
【００６３】
第１の非磁性金属層１４１、第２の非磁性金属層１４３ 
第１の非磁性金属層１４１、第２の非磁性金属層１４３に用いられる非磁性金属材料としては、例えば、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｕ、Ａｇ、ＡｕＣｕ、ＣｕＺｎ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｔから選択された１種を用いることができる。中でも、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｕ、Ａｇが好ましい。
【００６４】
第１の非磁性金属層１４１、第２の非磁性金属層１４３の厚さは、それぞれ、０．３〜２．０ｎｍ程度とされる。
【００６５】
（スペーサー層１４０の第２の実施形態の説明）
本発明におけるスペーサー層１４０は、第２の実施形態として、図３および図４に示されるように半導体酸化物層１４２のみから構成することもできる。用いる半導体酸化物層１４２の材料は、第１の実施形態の説明の際に例示した材料の中から選定すればよい。スペーサー層１４０を半導体酸化物層１４２のみから構成する場合には、所望の特性を得るために、スペーサー層１４０から、フリー層１５０あるいはインナー層１３３への酸素原子の拡散に留意してスペーサー層１４０を構成する必要がある。
【００６６】
（反強磁性層１２２の説明）
反強磁性層１２２は、上述したように磁化固定層１３０との交換結合により、磁化固定層１３０の磁化の方向を固定するように作用している。
【００６７】
反強磁性層１２２は、例えば、Ｐｔ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｉｒ，ＣｒおよびＦｅのグループの中から選ばれた少なくとも１種からなる元素Ｍ´と、Ｍｎとを含む反強磁性材料から構成される。Ｍｎの含有量は３５〜９５原子％とすることが好ましい。反強磁性材料の中には、（１）熱処理しなくても反強磁性を示して強磁性材料との間で交換結合磁界を誘起する非熱処理系反強磁性材料と、（２）熱処理により反強磁性を示すようになる熱処理系反強磁性材料とがある。本発明においては（１）、（２）のいずれのタイプを用いても良い。非熱処理系反強磁性材料としては、ＲｕＲｈＭｎ，ＦｅＭｎ、ＩｒＭｎ等が例示できる。熱処理系反強磁性材料としては、ＰｔＭｎ，ＮｉＭｎ，ＰｔＲｈＭｎ等が例示できる。
【００６８】
反強磁性層１２２の厚さは、５〜３０ｎｍ程度とされる。
なお、磁化固定層１３０の磁化の方向を固定するための層として、上記反強磁性層に代えてＣｏＰｔ等の硬磁性材料からなる硬磁性層を設けるようにしてもよい。
【００６９】
また、反磁性層１２２の下に形成されている下地層１２１は、その上に形成される各層の結晶性や配向性を向上させるための層であり、特に、反強磁性層１２２と磁化固定層１３０との交換結合を良好にするために設けられる。このような下地層１２１としては、例えばＴａ層とＮｉＣｒ層との積層体が用いられる。下地層１２１の厚さは、例えば２〜６ｎｍ程度とされる。
【００７０】
本発明における磁気抵抗効果素子５００（ＣＰＰ−ＧＭＲ素子５００）の面積抵抗（ＡＲ：Area Resistivity）は、０．１〜０．３Ω・μｍ2の範囲、好ましくは、０．１２〜０．３Ω・μｍ2の範囲、より好ましくは、０．１４〜０．２８Ω・μｍ2の範囲である。０．１〜０．３Ω・μｍ2の範囲を外れると、ノイズを抑制し、かつスピントルクの影響を抑制しながら大きなＭＲ比を得ることが困難となる傾向が生じる。
【００７１】
面積抵抗の測定対象となる素子（ＣＰＰ−ＧＭＲ素子）は、図１に示される実施形態の場合においては、下地層１２１、反強磁性層１２２、磁化固定層１３０、スペーサー層１４０、フリー層１５０、および保護層１２６の積層体である。
【００７２】
（界面保護層１０５の説明）
界面保護層１０５は、そのものの機能を考慮すると、本来、スペーサー層に用いられる半導体酸化物層１４２が、絶縁層１０４と接する箇所にのみ介在させればよい。界面保護層１０５は、半導体酸化物層１４２の端部界面に窒化物を形成させ、半導体酸化物層１４２から絶縁層１０４への酸素の移動を抑制し、素子特性の変動や劣化を抑制するために形成されているからである。
【００７３】
しかしながら、界面保護層１０５を成膜させる際の成膜の都合上、図１や図２に示されるように、界面保護層１０５は、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子５００の側面および後端のほぼ全域を覆うように形成されるのが一般的である。
【００７４】
界面保護層１０５は窒素元素を含有し、具体的には、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＯＮ、ＢＮ、ＢＯＮのグループの中から選定された少なくとも１種から構成される。界面保護層１０５中に含有される窒素元素は、界面保護層１０５を構成する陰イオンの中で１０ａｔ％以上、好ましくは、１０〜１００ａｔ％、さらに好ましくは、１０〜２０ａｔ％とされる。界面保護層１０５を構成する陰イオンは、上記具体的に例示されている化合物において、ＯおよびＮである。
【００７５】
窒素元素が１０ａｔ％未満となると、界面保護層１０５を設けても半導体酸化物層１４２の端部界面に窒化物を形成することができず、耐熱性が悪化してしまい、熱処理の前および後での抵抗の変動が大きくなってしまうという不都合が生じる。
【００７６】
また、界面保護層１０５の厚さは、０．３ｎｍ以上、特に０．３〜５．０ｎｍとすることが好ましい。この値が、０．３ｎｍ未満となると、界面保護層１０５を設けても半導体酸化物層１４２の端部界面に窒化物を形成することができず、耐熱性が悪化してしまい、熱処理の前および後での抵抗の変動が大きくなってしまうという不都合が生じる。
【００７７】
窒素元素を含有する界面保護層１０５の形成は、例えば、窒素ガスを混在させた雰囲気中でスパッタ成膜したり、あるいは窒化物ターゲットを用いてスパッタ成膜すればよい。
【００７８】
（絶縁層１０４の説明）
界面保護層１０５の外側に接して形成される絶縁層１０４は、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＺｒＯ2、ＨｆＯ2、ＡｌＮ、ＳｉＮ、ＢＮ、Ｓｉ、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）のグループの中から選定された少なくとも１種から構成される。
【００７９】
絶縁層１０４は、本来、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子５００の側面および後端を電気的に保護するために形成されたものである。その機能を安定して発現させるために、絶縁層１０４は、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＭｇＯ、ＺｒＯ2、ＨｆＯ2から構成するのが好適である。
【００８０】
本願発明では、スペーサー層に用いられる半導体酸化物層１４２と絶縁層１０４との間に、界面保護層１０５が介在されているために、半導体酸化物層１４２の接合表面に共有結合性の高い窒化物が形成され、半導体酸化物層１４２から絶縁層１０４への酸素の移動が抑制されて、素子特性の変動や劣化が抑制される。
【００８１】
（薄膜磁気ヘッドの全体構造についての説明）
次いで、本発明の薄膜磁気ヘッドの好適な一例を例示し、その全体構造について、図５Ａ、図５Ｂ、図６および図７を参照しつつ説明する。
【００８２】
図５Ａには、いわゆるエアベアリング面（ＡＢＳ）に平行な薄膜磁気ヘッドの断面図が示されており、図５Ｂにはエアベアリング面に直交する薄膜磁気ヘッドの断面図が示されている。エアベアリング面（ＡＢＳ）とは、薄膜磁気ヘッドが磁気記録媒体と対向する面（以下、媒体対向面ともいう）に相当する。また、図６には、垂直磁気記録を行う磁極層近傍の拡大斜視図が示されており、図７には、エアベアリング面における主磁極の先端部の形態が示される。
【００８３】
図５Ａおよび図５Ｂに示される薄膜磁気ヘッドは、媒体進行方向Ｍに移動する例えばハードディスクなどの記録媒体に磁気的な処理を施すために、例えばハードディスクドライブなどの磁気記録装置に搭載されて使用される。
【００８４】
例えば、図面に例示されている薄膜磁気ヘッドは、磁気的処理として記録処理および再生処理の双方を実行可能ないわゆる複合型ヘッドであり、その構造は、図５に示されるように、例えばアルティック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）などのセラミック材料より構成された基板１の上に、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3；以下単に「アルミナ」と称す）などの非磁性絶縁材料により構成された絶縁層２と、磁気抵抗（ＭＲ:Magneto-Resistive）効果を利用して記録された磁気情報の再生処理を行う再生ヘッド部１００Ａと、例えばアルミナなどの非磁性絶縁材料により構成された分離層９と、垂直記録方式の記録処理を実行するシールド型の記録ヘッド部１００Ｂと、例えばアルミナなどの非磁性絶縁材料により構成されたオーバーコート層２４とが、この順に積層された構成を有している。
【００８５】
再生ヘッド部１００Ａは、図示の例では、下部リードシールド層３と、磁気抵抗効果素子５００と、シールド層５（この例では、上部リードシールド層３０の一部）とがこの順に積層された積層構造を有している。磁気抵抗効果素子５００の後端面にはシールドギャップ膜４が形成されている。
【００８６】
図５Ａおよび図５Ｂに示される態様において、下部リードシールド層３および上部リードシールド層３０は、いずれも磁気抵抗効果素子を周辺から磁気的に分離するものであり、エアベアリング面７０から後方に向かって延在するように形成されている。
【００８７】
上部リードシールド層３０は、本実施形態の場合、厚さ方向に非磁性層６を介して２つのシールド層５、７に分割されている。すなわち、シールドギャップ膜４に近い側から順に、上部第１リードシールド層５と、非磁性層６と、上部第２シールド層７が順次積層された構造を有している。
【００８８】
上部第１リードシールド層５は、例えばパーマロイなどの磁性材料により構成されており、その厚さは例えば１．５μｍ程度とされる。上部第２リードシールド層７も同様に例えばパーマロイなどの磁性材料により構成されており、その厚さは例えば１．１μｍ程度とされる。非磁性層６は、例えば、ルテニウム（Ｒｕ）やアルミナなどの非磁性材料により構成されており、その厚さは例えば０．２μｍ程度とされる。
【００８９】
なお、上部リードシールド層３０は、本実施形態のように必ずしも積層構造を有している必要はなく、下部リードシールド層３のごとく単層構造であってもよい。
【００９０】
シールドギャップ膜４は、例えばアルミナなどの非磁性材料により構成されている。
記録ヘッド部１００Ｂは、例えば、絶縁層１１，１２，１３により周辺を埋設された１段目の薄膜コイル１０と、非磁性層１４と、絶縁層１６により部分的に周囲を埋設された主磁極層４０と、ギャップ層１７と、磁気連結用の開口部（バックギャップ５０ＢＧ）を構成する絶縁層５０により埋設された２段目の薄膜コイル２２と、ライトシールド層６０とが順次積層された積層構造を有している。
【００９１】
なお、図６においては、主に、記録ヘッド部１００Ｂのうちの主要部（薄膜コイル１０，２２、主磁極層４０、ライトシールド層６０）のみを抜粋して示している。
【００９２】
薄膜コイル１０は、主に、薄膜コイル２２において発生した記録用の磁束の漏洩を抑制するために漏洩抑制用の磁束を発生させるものである。この薄膜コイル１０は、例えば、銅などの高導電性材料により構成されており、その厚さは例えば２．０μｍ程度とされる。
【００９３】
特に、薄膜コイル１０は、例えば、図５および図６に示されるように、バックギャップ５０ＢＧを中心として巻回するスパイラル構造を有しており、薄膜コイル１０では、例えば、薄膜コイル２２において電流が流れる方向と逆の方向に電流が流れるように操作される。なお、図５および図６では、薄膜コイル１０の巻回数（ターン数）が５ターンである場合が示されているが、これはあくまで例示であり巻回数は、適宜、変更することができる。薄膜コイル１０のターン数は、薄膜コイル２２のターン数と一致しているのが好ましく、例えば２〜７ターンが好適な範囲とされる。ヘリカルコイルでも良い。
【００９４】
絶縁層１１，１２，１３は、薄膜コイル１０を周囲から電気的に分離するように形成されている。絶縁層１１は、薄膜コイル１０の各巻線間を埋め込むように形成されるとともに、その薄膜コイル１０の周囲を被覆するように形成されている。この絶縁層１１は、例えば、加熱時に流動性を示すフォトレジスト（感光性樹脂）などの非磁性絶縁材料により構成されている。厚さは例えば２．０μｍ程度である。
【００９５】
本実施の形態において、絶縁層１１は、図５に示されるように薄膜コイル１０の側方のみを被覆し、その上方は被覆しないように形成されている。
【００９６】
絶縁層１２は、絶縁層１１の周囲を被覆するように形成されており、この絶縁層１２は、例えば、アルミナなどの非磁性材料により構成される。その厚さは、例えば２．０μｍ程度とされる。
【００９７】
絶縁層１３は、薄膜コイル１０とともに、絶縁層１１，１２をそれぞれ被覆するように配設されている。この絶縁層１３は、例えば、アルミナなどの非磁性材料により構成される。その厚さは、例えば０．２μｍ程度とされる。
【００９８】
非磁性材料１４は、例えば、アルミナなどの非磁性絶縁性材料やルテニウムなどの非磁性導電性材料により形成される。その厚さは、例えば１．０μｍ程度とされる。
【００９９】
主磁極層４０は、主として薄膜コイル２２において発生した磁気記録用の磁束を収容し、その磁束を記録媒体に向けて放出することにより記録処理を行うように作用する。より具体的には、垂直記録方式の記録処理として記録用の磁束に基づいて記録媒体をその表面と直交する方向に磁化させるための磁界（垂直磁界）を発生させるものである。
【０１００】
このような主磁極層４０は、薄膜コイルのリーディング側に配設されており、エアベアリング面７０から後方に向かって延在し、より具体的にはバックギャップ５０ＢＧまで延在している。この「リーディング側」とは、図５に示される媒体進行方向Ｍに向かって移動する記録媒体の移動状態を１つの流れと見た場合に、その流れの流入する側（媒体進行方向Ｍ側と反対側）をいい、ここでは厚さ方向（Ｚ軸方向）における上流側をいう。これに対して、流れの流出する側（媒体進行方向Ｍ側）は「トレーリング側」と呼ばれ、ここでは厚さ方向における下流側をいう。
【０１０１】
本発明の実施形態における主磁極層４０は、図５に示されるように、主磁極１５および磁極本体層１９がこの順に積層されることにより互いに連結された構造を有している。すなわち、リーディング側に主磁極１５が配設され、トレーリング側に磁極本体層１９が配設された積層構造（２層構造）を有している。
【０１０２】
主磁極１５は、主要な書き込み用の磁束の放出部分として機能するものである。この主磁極１５は、リーディング側においてエアベアリング面７０から後方に向かって延在し、より具体的にはバックギャップ５０ＢＧまで延在している。その厚さは、例えば０．２５μｍ程度とされる。このような主磁極１５は、例えば、磁極本体層１９を構成している磁性材料よりも高い飽和磁束密度を有する磁性材料により構成されており、具体的には鉄系合金などにより構成される。使用される鉄系合金としては、例えば、鉄（Ｆｅ）がリッチな鉄ニッケル合金（ＦｅＮｉ）、鉄コバルト合金（ＦｅＣｏ）または鉄コバルトニッケル合金（ＦｅＣｏＮｉ）などが挙げられる。
【０１０３】
なお、上記の「連結」とは、単に物理的に接触して連結されているだけでなく、物理的に接触して連結された上で磁気的に導通可能に連結されていることを意味している。
主磁極１５は、例えば、図６に示されるように全体として羽子板型の平面形状をなして構成されている。すなわち、主磁極１５は例えば、エアベアリング面７０から順に、そのエアベアリング面７０から後方に向かって延在し、記録媒体の記録トラック幅を規定する一定幅Ｗ１を有する先端部１５Ａと、その先端部１５Ａの後方に連結され、幅Ｗ１よりも大きな幅Ｗ４（Ｗ４＞Ｗ１）を有する後端部１５Ｂとを含んで構成されている。この主磁極１５の幅が先端部１５Ａ（幅Ｗ１）から後端部１５Ｂ（幅Ｗ４）へ拡がり始める位置は、薄膜ヘッドの記録性能を決定する重要な因子のうちの一つである「フレアポイントＦＰ」である。なお、主磁極１５は、その底部（基板側）からのみ磁極本体層１９と接触することにより磁気的に連結されていてもよい。
【０１０４】
先端部１５Ａは、主に、薄膜コイル２２において発生した記録用の磁束を記録媒体に向けて実質的に放出する部分であり、図６に示されるように、エアベアリング面７０に露出した露出面１５Ｍを有している。
【０１０５】
この露出面１５Ｍは、例えば、図７に示されるようにトレーリング側に位置する上端縁（一方の端縁）Ｅ１と、リーディング側に位置する下端縁（他方の端縁）Ｅ２と、２つの側端縁Ｓ１，Ｓ２とにより規定された平面形状を有している。具体的には、露出面１５Ｍは、例えば、トレーリング側からリーデング側に向かって次第に幅が狭まる台形形状を有している（Ｗ１＞Ｗ３）。先端部１５ＡのトレーリングエッジＴ１は、主磁極層４０のうちの実質的な記録箇所である。
【０１０６】
図６に示される後端部１５Ｂは、磁極本体層１９に収容された磁束を収容して先端部１５Ａへ供給する部分である。この後端部１５Ｂの幅は、例えば後方において一定（幅Ｗ４）であり、前方において先端部１５Ａに近づくにつれ幅Ｗ４から幅Ｗ１に次第に狭まっている。
【０１０７】
磁極本体層１９は、主要な磁束の収容部分として機能するものである。この磁極本体層１９は、例えば、エアベアリング面７０よりも後退した位置Ｐ１（第１の位置）から後方に向かって延在している。より具体的には、バックギャップ５０ＢＧにおいて、主磁極１５よりも後方まで延在しており、その厚さは、例えば０．４５μｍ程度とされる。特に、磁極本体層１９は、例えば、主磁極１５を構成している磁性材料よりも低い飽和磁束密度を有する磁性材料により構成されている。好適な具体例としては、鉄コバルトニッケル合金を例示することができる。
【０１０８】
磁極本体層１９は、例えば、図６に示されるように幅Ｗ４を有する矩形の平面形状を有している。特に、磁極本体層１９は、例えば、図５に示されるように絶縁層５０のうちの後述する補助絶縁層２０およびライトシールド層６０のうちの後述するＴＨ規定層１８とともに平坦化されている。すなわち、磁極本体層１９のうちのトレーリング側の端面は、補助絶縁層２０のうちのトレーリング側の端面およびＴＨ規定層１８のうちのトレーリング側の端面とともに平坦面ＨＭを構成している。
【０１０９】
絶縁層１６は、主磁極１５を周囲から電気的に分離するものである。この絶縁層１６は、例えば、アルミナなどの非磁性絶縁材料により構成されており、その厚さは、例えば０．２５μｍ程度とされる。
【０１１０】
ギャップ層１７は、主磁極層４０とライトシールド層６０とを磁気的に分離するためのギャップを構成するように形成されている。ギャップ層１７は、例えば、図５に示されるように磁極本体層１９の配設領域を除いて、主磁極１５に隣接しながらエアベアリング面７０から後方に向かって延在するように形成されている。特に、ギャップ層１７は、例えば、アルミナなどの非磁性絶縁材料やルテニウムなどの非磁性導電性材料により構成されており、その厚さは０．０３〜０．１μｍ程度に設定される。
【０１１１】
絶縁層５０は、薄膜磁気ヘッドの記録特性を決定する重要な因子のうちの一つであるスロートハイトＴＨを規定するとともに、薄膜コイル２２を被覆することにより周囲から電気的に分離するように形成される。絶縁層５０は、図５に示されるように、スロートハイトＴＨを実質的に規定するように形成された補助絶縁層２０（第１の絶縁層部分）と、薄膜コイル２２を実質的に被覆するように形成された主絶縁層２１（第２の絶縁層部分）とがこの順に積層された構造をなしている。つまり、リーディング側に補助絶縁層２０が配設され、トレーリング側に主絶縁層２１が配設された積層構造（２層構造）を有している。
補助絶縁層２０は、図５に示されるように、ギャップ層１７に隣接しながら、エアベアリング面７０よりも後退した位置、すなわち、エアベアリング面７０と位置Ｐ１との間の位置Ｐ２（第２の位置）から後方の位置Ｐ１まで延在している。そして、補助絶縁層２０は、位置Ｐ１において磁極本体層１９に隣接しているとともに、位置Ｐ２においてライトシールド層６０（後述するＴＨ規定層１８）に隣接するように形成されている。特に、本実施の形態において、補助絶縁層２０は、磁極本体層１９およびＴＨ規定層１８とともに平坦面ＨＭを構成している。
【０１１２】
上記の「位置Ｐ２」は、絶縁層５０の最前端位置（エアベアリング面７０に最も近い位置）に相当している。すなわち、スロートハイトＴＨを規定するための「スロートハイトゼロ位置ＴＰ」である。そのスロートハイトＴＨは、エアベアリング面７０とスロートハイトゼロ位置ＴＰとの間の距離である。この補助絶縁層２０は、例えば、アルミナ等の非磁性絶縁材料により構成されている。なお、図５および図６に示される実施形態では、スロートハイトゼロ位置ＴＰがフレアポイントＦＰに一致している場合が示されている。
【０１１３】
主絶縁層２１は、図５に示されるように、補助絶縁層２０のうちの平坦面ＨＭに隣接しながら、位置Ｐ１と位置Ｐ２との間の位置Ｐ３（第３の位置）から後方に向かって延在している。より具体的にはバックギャップ５０ＢＧを塞がないように延在しており、主絶縁層２１は、補助絶縁層２０よりも後退している。この主絶縁層２１は、例えば図５に示されるように補助絶縁層２０のうちの平坦面ＨＭ上に薄膜コイル２２の下地として配設された主絶縁層部分２１Ａと、薄膜コイル２２およびその周辺の主絶縁層部分２１Ａを被覆するように配設された主絶縁層部分２１Ｂと、を含んで構成されている。
【０１１４】
主絶縁層部分２１Ａは、例えば、アルミナなどの非磁性材料により構成されており、その厚さは例えば０．２μｍ程度とされる。
【０１１５】
主絶縁層部分２１Ｂは、例えば、加熱時に流動性を示すフォトレジストやスピンオングラス（ＳＯＧ）などの非磁性絶縁性材料から構成される。この主絶縁層部分２１Ｂの端縁近傍部分は、その端縁に向けて落ち込むように丸みを帯びた斜面を構成している。
【０１１６】
薄膜コイル２２は、記録用の磁束を発生させるために形成されている。薄膜コイル２２は、例えば、前述した薄膜コイル１０において電流が流される方向と逆方向に電流が流れるように操作される。
【０１１７】
ライトシールド層６０は、主磁極層４０から放出された記録用の磁束の広がり成分を取り込むことにより、その磁束の広がりを抑制するように作用する。このライトシールド層６０は、主磁極層４０および薄膜コイル２２のトレーリング側に配設されており、エアベアリング面７０から後方に向かって延在することにより、そのエアベアリング面７０に近い側においてギャップ膜１７により磁極層２０から隔てられるとともに、遠い側においてバックギャップ５０ＢＧを通じて磁性層４０に連結されている。
【０１１８】
本実施形態におけるライトシールド層６０は、互いに別体をなすＴＨ規定層１８（第１の磁気遮蔽層部分）およびヨーク層２３（第２の磁気遮蔽部分）と含み、これらのＴＨ規定層１８およびヨーク層２３が互いに連結された構造を有している。なお、ライトシールド層６０は、図示のごとく連結構造に限定されることなく一体化物であってもよい。
【０１１９】
ＴＨ規定層１８は、磁極から直接放出される磁束のうち、余分な磁束を取り込む主要な磁束の取り込み口として機能するものである。このＴＨ規定層１８は、例えば、図５に示したようにギャップ層１７に隣接しながら、エアベアリング面７０から後方の位置、より具体的には位置Ｐ１よりも前方の位置Ｐ２まで延在しており、その位置Ｐ２において絶縁層５０のうちの補助絶縁層２０に隣接している。
【０１２０】
ＴＨ規定層１８は、例えば、パーマロイまたは鉄系合金などの高飽和磁束密度を有する磁性材料により構成されており、図６に示されるように主磁極層４０の幅Ｗ４よりも大きな幅Ｗ５（Ｗ５＞Ｗ４）を有する矩形状の平面形状をなしている。特に、ＴＨ規定層１８は、例えば、上記したように、磁極本体層１９および補助絶縁層２０とともに、平坦面ＨＭを構成している。すなわち、ＴＨ規定層１８のうちのトレーリング側の端面は、磁極本体層１９のうちのトレーリング側の端面および補助絶縁層２０のうちのトレーリング側の端面の双方のともに平坦面ＨＭを構成している。上述したように、ＴＨ規定層１８が位置Ｐ２において補助絶縁層２０に隣接していることから、そのＴＨ規定層１８は、絶縁層５０の最前端位置（スロートハイトゼロ位置ＴＰ）を規定することにより、実質的にスロートハイトＴＨを規定する役割を担っている。
【０１２１】
ヨーク層２３は、ＴＨ規定層１８から取り込まれた磁束の流路として機能するように構成されている。さらには、媒体の裏打ち層から磁束が戻るリターンヨークとしても機能するように構成されている。ヨーク層２３は、例えば図５に示されるように、ＴＨ規定層１８に乗り上げながら、エアベアリング面７０から絶縁層５０上を経由して少なくともバックギャップ５０ＢＧまで延在している。すなわち、ヨーク層２３は、前方においてＴＨ規定層１８に乗り上げることにより連結されているとともに、後方においてはバックギャップ５０ＢＧを通じて、主磁極層４０に隣接することによって連結されている。
【０１２２】
本実施例においてヨーク層２３は、例えば、バックギャップ５０ＢＧにおいて主磁極層４０に連結されつつ、そのバックギャップ５０ＢＧよりも後方まで延在している。このようなヨーク層２３は、例えば、ＴＨ規定層１８を構成している磁性材料と同様の磁性材料により構成されとともに、図６に示されるように、幅Ｗ５を有する矩形状の平面形状を有している。
【０１２３】
上述してきたような薄膜磁気ヘッドでは、例えば、図５に示されるように、記録性能を確保するために、特定の構成要素に基づいて規定される一定の寸法を適正化することが望ましい。具体的には、エアベアリング面７０に対する補助磁極１９の後退距離、すなわちエアベアリング面７０と位置Ｐ１との間の距離Ｌ１は、０．８〜７．１μｍとすることが望ましい。また、エアベアリング面７０に対する主絶縁層２１の後退距離、すなわちエアベアリング面７０と位置Ｐ３との間の距離Ｌ３は、ＴＨ規定層１８の長さ、すなわちエアベアリング面７０と位置Ｐ２との間の距離Ｌ２よりも大きくなっている（Ｌ３＞Ｌ２）。この距離Ｌ３が距離Ｌ２よりも大きい構造的関係に基づき、ライトシールド層６０では、ヨーク層２３のうちのＴＨ規定層１８に隣接する部分の長さ（すなわち距離Ｌ３）が、ＴＨ規定層の長さ（すなわち距離Ｌ２）よりも大きくなっている。すなわち、ライトシールド層６０においてＴＨ規定層１８を経由してヨーク層２３へ磁束が取り込まれた際に、その磁束がライトシールド層６０内を流れる磁路が段階的に拡張されている。
【０１２４】
なお、上述してきた薄膜磁気ヘッドの全体構造は、記載された構造に限定されるものではなく、種々のモディファイが可能である。
【０１２５】
このような薄膜磁気ヘッドは、主に、めっき処理またはスパッタリングに代表される成膜技術、フォトリソグラフィ処理に代表されるパターニング技術、ならびにドライエッチングまたはウエットエッチングに代表されるエッチング技術などを含む既存の薄膜プロセスを使用して、各要素を順次形成して積層させることにより製造される。
【０１２６】
（薄膜磁気ヘッドの作用の一例の説明） 
次に、上述した本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの作用について説明する。薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって記録媒体に情報を記録し、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生する。
【０１２７】
再生ヘッドにおいて、バイアス磁界印加層１０６によるバイアス磁界の方向は、媒体対向面７０（ＡＢＳ７０）に垂直な方向と直交している。ＣＰＰ−ＧＭＲ素子５００において、信号磁界がない状態では、フリー層１５０の磁化の方向は、バイアス磁界の方向に揃えられている。磁化固定層１３０の磁化の方向は、媒体対向面７０（ＡＢＳ７０）に垂直な方向に固定されている。
【０１２８】
ＣＰＰ−ＧＭＲ素子５００では、記録媒体からの信号磁界に応じてフリー層１５０の磁化の方向が変化し、これにより、フリー層１５０の磁化の方向と磁化固定層１３０の磁化の方向との間の相対角度が変化し、その結果、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子５００の抵抗値が変化する。ＣＰＰ−ＧＭＲ素子５００の抵抗値は、第１および第２のシールド層３，５によって、ＭＲ素子にセンス電流を流したときの２つの電極層３，５間の電位差より求めることができる。このようにして、再生ヘッドによって、記録媒体に記録されている情報を再生することができる。
【０１２９】
（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の説明）
次いで、上述してきた薄膜ヘッドが搭載されて使用されるヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置の一例について説明する。
【０１３０】
まず、図８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。ハードディスク装置において、スライダ２１０は、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る。このスライダ２１０は、主に基板およびオーバーコートからなる基体２１１を備えている。
【０１３１】
基体２１１は、ほぼ六面体形状をなしている。基体２１１の六面のうちの一面は、ハードディスクに対向するようになっている。この一面には、媒体対向面３０が形成されている。
【０１３２】
ハードディスクが図８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、図８におけるｙ方向の下方に揚力が生じる。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。なお、図８におけるｘ方向は、ハードディスクのトラック横断方向である。
【０１３３】
スライダ２１０の空気流出側の端部（図８における左下の端部）の近傍には、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドが形成されている。
【０１３４】
次に、図９を参照して、本実施の形態に係る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、このスライダ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、このロードビーム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。
【０１３５】
ベースプレート２２４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に移動させるためのアクチュエータのアーム２３０に取り付けられるようになっている。アクチュエータは、アーム２３０と、このアーム２３０を駆動するボイスコイルモータとを有している。フレクシャ２２３において、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。
【０１３６】
ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、アクチュエータのアーム２３０に取り付けられる。１つのアーム２３０にヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドアームアセンブリと呼ばれる。また、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を取り付けたものはヘッドスタックアセンブリと呼ばれる。
【０１３７】
図９は、ヘッドアームアセンブリの一例を示している。このヘッドアームアセンブリでは、アーム２３０の一端部にヘッドジンバルアセンブリ２２０が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ための軸２３４に取り付けられる軸受け部２３３が設けられている。
【０１３８】
次に図１０および図１１を参照して、ヘッドスタックアセンブリの一例と本実施の形態に係るハードディスク装置について説明する。
【０１３９】
図１０はハードディスク装置の要部を示す説明図、図１１はハードディスク装置の平面図である。
【０１４０】
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。複数のアーム２５２には、複数の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においてアーム２５２とは反対側には、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。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る。
【０１４１】
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。各ハードディスク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が配置される。また、ボイスコイルモータは、ヘッドスタックアセンブリ２５０のコイル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。
【０１４２】
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を支持すると共にハードディスク２６２に対して位置決めする。
【０１４３】
本実施の形態に係るハードディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向に移動させて、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に含まれる薄膜磁気ヘッドは、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。
【０１４４】
本実施の形態に係るヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置は、前述の本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドと同様の効果を奏する。
【０１４５】
また、実施の形態では、基体側に再生ヘッド部を形成し、その上に、垂直記録ヘッド部を積層した構造の薄膜磁気ヘッドについて説明したが、この積層順序を逆にしてもよい。また、再生専用の薄膜ヘッドとして用いる場合には、再生ヘッド部だけを備えた構成としてもよい。
【実施例】
【０１４６】
上述してきたＣＰＰ−ＧＭＲ素子５００の発明を、以下に示す具体的実験例によりさらに詳細に説明する。
〔実験例Ｉ〕
ＮｉＦｅからなる下部電極層３の上に、下記表１に示される、Ｃｕ（１４１）／半導体酸化物層（１４２）／Ｃｕ（１４３）の３層構造のスペーサー層１４０を有するＣＰＰ−ＧＭＲ素子部を、スパッタ法にて順次成膜して準備した。（なお、Ｃｕ（１４１）／半導体酸化物層（１４２）／Ｚｎ（１４３）の３層構造のスペーサー層１４０の場合においても、下記に示す本願の効果と同等な効果が発現することが確認されている。）
【０１４７】
【表１】
0004883053.tif 000002
【０１４８】
なお、具体的なサンプルの作製に際しては、表１中の素子部を成膜した後、半導体酸化物層１４２を結晶化させて抵抗を下げるために、２７０℃、３時間の熱処理を行なった。
【０１４９】
ついで、上記素子部を１００×１００ｎｍの柱状に加工し、その側面に厚さ３ｎｍの窒素元素を含有する界面保護層１０５を形成した後、絶縁機能を確実にするために界面保護層１０５の上にＡｌ2Ｏ3からなる絶縁層１０４を厚み約３０ｎｍほど被せ、素子の上部にＮｉＦｅからなる上部電極層５を形成することによって、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子サンプル５００を作製した。
【０１５０】
半導体酸化物層１４２としては、表１中にも示されているように、ＺｎＯ、Ｉｎ2Ｏ3、およびＳｎＯ2をそれぞれ用いた。界面保護層１０５としては、ＳｉＯＮ、ＡｌＯＮ、およびＢＯＮをそれぞれ用いた。また、サンプル作製に際しては、窒素Ｎ濃度（陰イオン中の原子％）を種々変えてサンプル作製を行なった。
【０１５１】
このようにして作製した各素子サンプル５００について、規格化抵抗Ｒａｎを下記の要領で求めた。
【０１５２】
規格化抵抗Ｒａｎ 
各素子サンプルに対して、絶縁層１０４を形成してサンプル作製後の初期状態での素子の抵抗を測定し、この値を初期の素子抵抗Ｒ１とする。
【０１５３】
次いで、２７０℃、３時間のアニ−ルを行なった後の素子の抵抗を測定し、この測定値を熱処理後の素子抵抗Ｒ２とする。
規格化抵抗Ｒａｎは、下記式（１）で定義される。
【０１５４】
Ｒａｎ＝Ｒ２／Ｒ１    …式（１）
【０１５５】
Ｒａｎの値が１に近いほど、耐熱性に優れ、熱に対して安定していることを意味する。
半導体酸化物層１４２としてＺｎＯ、Ｉｎ2Ｏ3、およびＳｎＯ2をそれぞれ用い、界面保護層１０５としてＳｉＯＮを用いたＣＰＰ−ＧＭＲ素子において、界面保護層１０５の窒素原子％を変化させた場合のＲａｎ値の変化の状況を、図１２のグラフに示した。
【０１５６】
図１２のグラフにおいて、縦軸は規格化抵抗Ｒａｎの値を示し、横軸は界面保護層１０５を構成する陰イオンの中（つまり、Ｎ＋Ｏ）での窒素原子の含有率（原子％）を示している。各パラメータは半導体酸化物層１４２としてのＺｎＯ、Ｉｎ2Ｏ3、およびＳｎＯ2である。
【０１５７】
図１２に示されるグラフの結果より、半導体酸化物層１４２の材料に係わることなく、界面保護層１０５を構成する陰イオンの中での窒素原子の含有率が、１０原子％以上であれば、抵抗変動は５％以内に収まることが分る。抵抗変動が５％以内であれば、加工プロセス上の熱や応力による、素子の特性の変動や、経時劣化を抑制することができる。これについては、後に詳しく述べることとする。
【０１５８】
同様な手法によって、界面保護層１０５として、ＡｌＯＮおよびＢＯＮをそれぞれ使用した素子についての実験結果を、図１３および図１４にそれぞれ示す。
【０１５９】
図１３および図１４のグラフに示される結果より、半導体酸化物層１４２の材料に係わることなく、界面保護層１０５を構成する陰イオンの中での窒素原子の含有率が、１０原子％以上であれば、抵抗変動は低く抑えられていることが分る。
【０１６０】
〔実験例ＩＩ〕
上記実験例Ｉで見られた熱安定性が何に起因して、半導体酸化物層１４２の端部の界面でどのような現象が生じているかを調べるために、以下に示すような実験を行なった。
【０１６１】
（実験ＩＩ−１）
実際の素子の状態では、半導体酸化物層１４２と界面保護層１０５とが接触する領域（面積）は非常に小さく、そのままでの直接観察はできない。そのため、ＺｎＯからなる半導体酸化物層１４２を成膜した後、この上にＳｉＮからなる界面保護層１０５を成膜した２層の積層膜サンプルを作製し、上層のＳｉＮ層側からＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectroscopy）測定を行い、積層膜の深さ方向の元素濃度プロファイルを測定した。
【０１６２】
結果を図１５のグラフに示した。図１５のグラフにおいて、縦軸は規格化元素濃度の値を示し、横軸は積層膜（ＺｎＯ（下層）／ＳｉＮ（上層））の上層からの深さ（ｎｍ）を示している。規格化元素濃度とは、ＳＩＭＳ測定において、元素毎に検出強度が異なることを考慮し、各元素における検出波形の最大値を１、最小値を０として規格化した値である。
【０１６３】
図１５のグラフに示されるように、ＳＩＭＳ測定はＺｎ、Ｏ、Ｓｉ、およびＮの４つの元素に行い、全てのProfileについて規格化を行なった。測定初期においては、上部に位置するＳｉＮの成分であるＳｉと、Ｎがそれぞれ検出され、ＺｎとＯは検出されていない。イオンミリングがＳｉＮ／ＺｎＯ界面に到達すると、ＺｎとＯが検出され始めるのであるが、Ｚｎの方がＯよりもわずかに早く検出される（厚さに換算して０．５ｎｍ相当となる）。それと同時に、ＳｉとＮの検出量が減少するのであるが、Ｓｉの方がＮよりも早く減少を始め、ＮがＳｉよりも膜の奥深くに浸透している結果となっている。
【０１６４】
これらの結果を総合的に勘案して、界面付近での現象を考察すると、ＳｉＮ／ＺｎＯ界面に０．５ｎｍ程度のＺｎＮが形成されていると思われる。
【０１６５】
（比較サンプル作製による上記考察の確認実験）
このような考察を確実なものとするために、比較サンプルとして、ＺｎＯからなる半導体酸化物層１４２を成膜した後、この上にＳｉ層を成膜した２層の積層膜サンプルを作製し、上層のＳｉ層側からＳＩＭＳ（Secondary Ion Mass Spectroscopy）測定を行い、積層膜の深さ方向の元素濃度プロファイルを測定した。
【０１６６】
比較となる結果を図１６のグラフに示した。図１６のグラフにおいて、縦軸は規格化元素濃度の値を示し、横軸は積層膜（ＺｎＯ（下層）／Ｓｉ（上層））の上層からの深さ（ｎｍ）を示している。図１６のグラフに示されるように上層がＳｉのみから構成され、Ｎが存在しないために、ＺｎとＯの出現位置が同じになっていることが分る。界面付近までＺｎＯであることが示唆される。
【０１６７】
（実験ＩＩ−２）
上記実験ＩＩ−１で用いたＳｉＮを、素子抵抗変動Ｒａｎが０．９５以上であったＳｉＯＮ（Ｎ／（Ｎ＋Ｏ）＝１０ａｔ％）に変えた積層膜サンプルを作製して、上記実験ＩＩ−１と同じ要領でＳＩＭＳ測定実験を行なった。
【０１６８】
その結果を図１７のグラフに示した。図１７のグラフより、当該積層膜のProfileは、ＺｎＯ／ＳｉＮのものと同様であり、やはり界面にＺｎＮが形成されていることが示唆される。
【０１６９】
ＺｎＮはＺｎＯに比べ、共有結合性の高い物質であり、安定である。このＺｎＮが、ＺｎＯ／ＳｉＯＮ（ＳｉＮ）界面に形成されることにより、ＺｎＯと外界との酸素拡散を抑止できたものと推測される。なお、ＺｎＮ自体、半導体に分類される材料であり、ＺｎＮそのものを絶縁層として用いることは確実な絶縁性構築の観点から困難である。それゆえ、本願の発明のごとく、従来の絶縁層１０４の使用はそのままとし、絶縁層１０４と半導体酸化物層１４２との間に界面保護層１０５を介在させる構成は、非常に有用な構成である。
【０１７０】
（実験ＩＩ−３）
上記実験ＩＩ−１で用いたＳｉＮを、素子抵抗変動Ｒａｎが０．９５以上であったＡｌＯＮ（Ｎ／（Ｎ＋Ｏ）＝１０ａｔ％）に変えた積層膜サンプルを作製して、上記実験ＩＩ−１と同じ要領でＳＩＭＳ測定実験を行なった。
【０１７１】
その結果を図１８のグラフに示した。図１８のグラフより、当該積層膜のProfileは、ＺｎＯ／ＳｉＮのものと同様であり、やはり界面にＺｎＮが形成されていることが示唆される。
【０１７２】
（実験ＩＩ−４）
上記実験ＩＩ−１で用いたＳｉＮを、素子抵抗変動Ｒａｎが０．９５以上であったＢＯＮ（Ｎ／（Ｎ＋Ｏ）＝１０ａｔ％）に変えた積層膜サンプルを作製して、上記実験ＩＩ−１と同じ要領でＳＩＭＳ測定実験を行なった。
【０１７３】
その結果を図１９のグラフに示した。図１９のグラフより、当該積層膜のProfileは、ＺｎＯ／ＳｉＮのものと同様であり、やはり界面にＺｎＮが形成されていることが示唆される。
【０１７４】
（実験ＩＩ−５）
上記実験ＩＩ−１で用いたＳｉＮを、素子抵抗変動Ｒａｎが０．９５以上であったＳｉＯＮ（Ｎ／（Ｎ＋Ｏ）＝１０ａｔ％）に変えるとともに、上記実験ＩＩ−１で用いたＺｎＯを、Ｉｎ2Ｏ3に変えた積層膜サンプルを作製して、上記実験ＩＩ−１と同じ要領でＳＩＭＳ測定実験を行なった。
【０１７５】
その結果を図２０のグラフに示した。図２０のグラフより、当該積層膜のProfileは、ＺｎＯ／ＳｉＮのものと同様であり、やはり界面にＩｎＮが形成されていることが示唆される。
【０１７６】
（実験ＩＩ−６）
上記実験ＩＩ−１で用いたＳｉＮを、素子抵抗変動Ｒａｎが０．９５以上であったＳｉＯＮ（Ｎ／（Ｎ＋Ｏ）＝１０ａｔ％）に変えるとともに、上記実験ＩＩ−１で用いたＺｎＯを、ＳｎＯ2に変えた積層膜サンプルを作製して、上記実験ＩＩ−１と同じ要領でＳＩＭＳ測定実験を行なった。
【０１７７】
その結果を図２１のグラフに示した。図２１のグラフより、当該積層膜のProfileは、ＺｎＯ／ＳｉＮのものと同様であり、やはり界面にＳｎＮが形成されていることが示唆される。
【０１７８】
〔実験例ＩＩＩ〕
Ｎを含む界面保護層１０５の必要膜厚を求めるために、以下に示すような実験を行なった。
【０１７９】
上記実験例Ｉに準じてＣＰＰ−ＧＭＲ素子サンプルを作製するに際し、窒素元素を含有する界面保護層１０５の厚さを、０．３ｎｍ、０．５ｎｍ、１．０ｎｍ、３．０ｎｍと変化させた。このような界面保護層１０５の上に形成されるＡｌ2Ｏ3絶縁層１０４の厚さは３ｎｍで一定とした。
【０１８０】
（実験ＩＩＩ−１）
界面保護層１０５をＳｉＯＮ（Ｎ／（Ｎ＋Ｏ）＝１０ａｔ％）とした場合の実験結果を図２２のグラフに示した。
【０１８１】
図２２のグラフにおいて、縦軸は規格化抵抗Ｒａｎの値を示し、横軸は界面保護層１０５であるＳｉＯＮの厚さ（ｎｍ）である。各パラメータは半導体酸化物層１４２としてのＺｎＯ、Ｉｎ2Ｏ3、およびＳｎＯ2である。
【０１８２】
（実験ＩＩＩ−２）
界面保護層１０５をＡｌＯＮ（Ｎ／（Ｎ＋Ｏ）＝１０ａｔ％）とした場合の実験結果を図２３のグラフに示した。
【０１８３】
図２３のグラフにおいて、縦軸は規格化抵抗Ｒａｎの値を示し、横軸は界面保護層１０５であるＡｌＯＮの厚さ（ｎｍ）である。各パラメータは半導体酸化物層１４２としてのＺｎＯ、Ｉｎ2Ｏ3、およびＳｎＯ2である。
【０１８４】
（実験ＩＩＩ−３）
界面保護層１０５をＢＯＮ（Ｎ／（Ｎ＋Ｏ）＝１０ａｔ％）とした場合の実験結果を図２４のグラフに示した。
【０１８５】
図２４のグラフにおいて、縦軸は規格化抵抗Ｒａｎの値を示し、横軸は界面保護層１０５であるＢＯＮの厚さ（ｎｍ）である。各パラメータは半導体酸化物層１４２としてのＺｎＯ、Ｉｎ2Ｏ3、およびＳｎＯ2である。
【０１８６】
図２２〜図２４のグラフに示される結果より、界面保護層１０５の厚さは０．３ｎｍ以上必要とされることが分る。
【０１８７】
〔実験例ＩＶ〕
実験例Ｉにおける３層からなるスペーサー層１４０を、半導体酸化物層１４２の１層のみからなるスペーサー層１４０に変えて実験を行なった。
【０１８８】
すなわち、ＮｉＦｅからなる下部電極層３の上に、下記表２に示される、半導体酸化物層１４２のみからなるスペーサー層１４０を有するＣＰＰ−ＧＭＲ素子部を、スパッタ法にて順次成膜して準備した。
【０１８９】
【表２】
0004883053.tif 000003
【０１９０】
なお、具体的なサンプルの作製に際しては、表２中の素子部を成膜した後、半導体酸化物層１４２であるＺｎＯを結晶化させて抵抗を下げるために、２７０℃、３時間の熱処理を行なった。
【０１９１】
ついで、上記素子部を１００×１００ｎｍの柱状に加工し、その側面に厚さ３ｎｍの窒素元素を含有する界面保護層１０５であるＳｉＯＮを形成した後、絶縁機能を確実にするために界面保護層１０５の上にＡｌ2Ｏ3からなる絶縁層１０４を３ｎｍ厚さほど被せ、素子の上部にＮｉＦｅからなる上部電極層５を形成することによって、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子サンプル５００を作製した。
【０１９２】
また、サンプル作製に際しては、窒素濃度（陰イオン中の原子％）を種々変えてサンプル作製を行なった。
【０１９３】
このようにして作製した各素子サンプルについて、規格化抵抗Ｒａｎを求めた。
【０１９４】
上述したように半導体酸化物層１４２としてＺｎＯを用い、界面保護層１０５としてＳｉＯＮを用いたＣＰＰ−ＧＭＲ素子において、界面保護層１０５であるＳｉＯＮの窒素原子％を変化させた場合のＲａｎ値の変化の状況を、図２５のグラフに示した。図２５のグラフにおいて、縦軸は規格化抵抗Ｒａｎの値を示し、横軸は界面保護層１０５を構成する陰イオンの中（つまり、Ｎ＋Ｏ）での窒素原子の含有率（原子％）を示している。
【０１９５】
図２５に示されるグラフの結果より、界面保護層１０５を構成する陰イオンの中での窒素原子の含有率が、１０原子％以上であれば、抵抗変動は５％以内に収まることが分る。抵抗変動が５％以内であれば、加工プロセス上の熱や応力による、素子の特性の変動や、経時劣化を抑制することができる。
【０１９６】
（抵抗変動Ｒａｎの値が０．９５以上である必要性について）
上述したアニール後の抵抗変動Ｒａｎの値が０．９５以上（抵抗変動が５％以内と同義）である必要性は、以下の事例に基づく。
【０１９７】
すなわち、図１２に示されるようなＳｉＯＮ界面保護層１０５、ＺｎＯ半導体酸化物層１４２を備える素子において、出力変動の経時変化を確認するための加速試験を行なった。この加速試験は、温度１２０℃、電流６ｍＡの高温・大電流通電の条件下で行なわれ、この条件のもと、１００時間の出力変動を１０％以下に抑制できれば、製品化された際に、３年間の性能保証がなされる（規格化出力＞０．９０）。
【０１９８】
加速試験時の出力変動の経時変化を図２６に示した。図２６のグラフにおける縦軸は規格化出力、横軸は加速試験時間（Ｈｒｓ）、パラメータは、ＳｉＯＮ界面保護層１０５のＮ含有率（原子％）である。
【０１９９】
結論として、アニール後の抵抗変動が５％よりも大きいＮ＝５ａｔ％の界面保護層１０５を備える素子、およびＮ＝０ａｔ％の界面保護層１０５を備える素子において、それぞれ、１０％以上の出力変動が確認された。この事により、アニール後の抵抗変動Ｒａｎの値は、５％以内に抑えられる必要があると考えられる。
【０２００】
上述してきた実験結果より、本発明の効果は明らかである。すなわち、本発明は、スペーサー層と、前記スペーサー層を挟むようにして積層形成される第１の強磁性層および第２の強磁性層を有し、この積層方向にセンス電流が印加されてなるＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造の巨大磁気抵抗効果素子（ＣＰＰ−ＧＭＲ素子）であって、第１の強磁性層および第２の強磁性層は、双方の層の磁化の向きがなす角度が、外部磁界に応じて相対的に変化するように機能しており、前記スペーサー層は、半導体酸化物層を含み、前記スペーサー層の全部または一部を構成する半導体酸化物層が、絶縁層１０４と接する箇所において、窒素元素を含有する界面保護層が介在されるように構成されているので、半導体酸化物層１４２との界面保護層１０５との接合表面に共有結合性の高い窒化物が形成され、半導体酸化物層から絶縁層１０４側への酸素の移動が抑制され、加工プロセス上の熱や応力が素子に付与されても、素子特性の変動や劣化が抑制される。
【産業上の利用可能性】
【０２０１】
本発明の産業上の利用可能性として、本発明は、磁気記録媒体等の磁界強度を信号として読み取るための磁気抵抗効果素子を備える磁気ディスク装置の産業に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０２０２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態における主として再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。
【図２】図２は、図１のＡ１−Ａ１断面矢視図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態における主として再生ヘッドの媒体対向面に平行な断面を示す断面図である。
【図４】図４は、図３のＡ２−Ａ２断面矢視図である。
【図５】図５Ａは、いわゆるエアベアリング面（ＡＢＳ）に平行な薄膜磁気ヘッドの断面図を示したものであり、図５Ｂは、エアベアリング面に直交する薄膜磁気ヘッドの断面図を示したものである。
【図６】図６は、書き込みヘッドの磁極層近傍の拡大斜視図である。
【図７】図７は、エアベアリング面における主磁極の先端部の形態を示した図面である。
【図８】図８は、本発明の一実施の形態における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９】図９は、本発明の一実施の形態における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１０】図１０は、本発明の一実施の形態におけるハードディスク装置の要部を示す説明図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施の形態におけるハードディスク装置の平面図である。
【図１２】図１２は、素子サンプルを熱処理した後における、規格化抵抗Ｒａｎと、ＳｉＯＮ界面保護層の窒素含有率との関係を示すグラフである。
【図１３】図１３は、素子サンプルを熱処理した後における、規格化抵抗Ｒａｎと、ＡｌＯＮ界面保護層の窒素含有率との関係を示すグラフである。
【図１４】図１４は、素子サンプルを熱処理した後における、規格化抵抗Ｒａｎと、ＢＯＮ界面保護層の窒素含有率との関係を示すグラフである。
【図１５】図１５は、ＺｎＯ／ＳｉＮ界面のＳＩＭＳ  Profile を示すグラフである。
【図１６】図１６は、ＺｎＯ／Ｓｉ界面のＳＩＭＳ  Profile を示すグラフである。
【図１７】図１７は、ＺｎＯ／ＳｉＯＮ界面のＳＩＭＳ  Profile を示すグラフである。
【図１８】図１８は、ＺｎＯ／ＡｌＯＮ界面のＳＩＭＳ  Profile を示すグラフである。
【図１９】図１９は、ＺｎＯ／ＢＯＮ界面のＳＩＭＳ  Profile を示すグラフである。
【図２０】図２０は、Ｉｎ2Ｏ3／ＳｉＯＮ界面のＳＩＭＳ  Profile を示すグラフである。
【図２１】図２１は、ＳｎＯ2／ＳｉＯＮ界面のＳＩＭＳ  Profile を示すグラフである。
【図２２】図２２は、抵抗変化に及ぼすＳｉＯＮ厚さ依存性を示すグラフである。
【図２３】図２３は、抵抗変化に及ぼすＡｌＯＮ厚さ依存性を示すグラフである。
【図２４】図２４は、抵抗変化に及ぼすＢＯＮ厚さ依存性を示すグラフである。
【図２５】図２５は、半導体酸化物層のみからなるスペーサー層を備える素子サンプルを熱処理した後における、規格化抵抗Ｒａｎと、ＳｉＯＮ界面保護層の窒素含有率との関係を示すグラフである。
【図２６】図２６は、加速試験時の出力変動の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【０２０３】
１０４…絶縁層
１０５…界面保護層
１３０…第１の強磁性層
１４０…スペーサー層
１５０…第２の強磁性層
５００…巨大磁気抵抗効果素子
【図１】
0004883053.tif 000004
【図２】
0004883053.tif 000005
【図３】
0004883053.tif 000006
【図４】
0004883053.tif 000007
【図５】
0004883053.tif 000008
【図６】
0004883053.tif 000009
【図７】
0004883053.tif 000010
【図８】
0004883053.tif 000011
【図９】
0004883053.tif 000012
【図１０】
0004883053.tif 000013
【図１１】
0004883053.tif 000014
【図１２】
0004883053.tif 000015
【図１３】
0004883053.tif 000016
【図１４】
0004883053.tif 000017
【図１５】
0004883053.tif 000018
【図１６】
0004883053.tif 000019
【図１７】
0004883053.tif 000020
【図１８】
0004883053.tif 000021
【図１９】
0004883053.tif 000022
【図２０】
0004883053.tif 000023
【図２１】
0004883053.tif 000024
【図２２】
0004883053.tif 000025
【図２３】
0004883053.tif 000026
【図２４】
0004883053.tif 000027
【図２５】
0004883053.tif 000028
【図２６】
0004883053.tif 000029