JP2005141795A - 磁気抵抗効果装置およびその製造方法、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリならびにハードディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＲ素子を構成する膜の結晶性や配向性を向上させることによって、磁気抵抗効果装置の特性を向上させる。
【解決手段】磁気抵抗効果装置は、所定の間隔を開けて配置された第１のシールド層３および第２のシールド層８と、第１のシールド層３と第２のシールド層８との間に配置されたＭＲ素子５と、第１のシールド層３とＭＲ素子５との間に配置された下地層４とを備えている。下地層４、ＭＲ素子５および第２のシールド層８は第１のシールド層３に積層されている。下地層４は、下面が第１のシールド層３に直接接する第１の層４ａと、下面が第１の層４ａの上面に接すると共に、上面がＭＲ素子５に直接接する第２の層４ｂとを含んでいる。第１の層４ａの材料は、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｈｆ、Ｙのうちの少なくとも１種を含んでいる。第２の層４ｂの材料はＮｉおよびＣｒを含む合金である。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気的信号読み出しのための磁気抵抗効果素子を備えた磁気抵抗効果装置およびその製造方法、ならびに磁気抵抗効果装置を含む薄膜磁気ヘッド、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関する。

近年、ハード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、読み出し用の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ（Magnetoresistive）素子とも記す。）を有する再生ヘッドと書き込み用の誘導型電磁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用いられている。

ＭＲ素子としては、異方性磁気抵抗（Anisotropic Magnetoresistive）効果を用いたＡＭＲ素子や、巨大磁気抵抗（Giant Magnetoresistive）効果を用いたＧＭＲ素子や、トンネル磁気抵抗（Tunnel-type Magnetoresistive）効果を用いたＴＭＲ素子等がある。

再生ヘッドの特性としては、高感度および高出力であることが要求される。この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。このＧＭＲヘッドにおいて、ＧＭＲ素子は下部シールド層と上部シールド層との間に挿入されている。上下の各シールド層の材料としては、ＮｉＦｅ、ＦｅＡｌＳｉ等の金属磁性材料が用いられる。

従来のＧＭＲヘッドでは、磁気的信号検出用の電流（以下、センス電流という。）を、ＧＭＲ素子を構成する各膜の面に対して平行な方向に流す構造になっていた。このような構造は、ＣＩＰ（Current In Plane）構造と呼ばれる。このＣＩＰ構造のＧＭＲヘッドでは、ＧＭＲ素子と上下の各シールド層との間は絶縁膜によって絶縁される。そのため、ＣＩＰ構造のＧＭＲヘッドでは、線記録密度を高めるために上下のシールド層の間隔を短くしていくと、上記絶縁膜が薄くなり、ＧＭＲ素子とシールド層との間の絶縁を保つことが難しくなるという問題点があった。

そこで、センス電流を、ＧＭＲ素子を構成する各膜の面に対して垂直な方向に流す構造のＧＭＲヘッドも提案されている。このような構造は、ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造と呼ばれる。ＣＰＰ構造のＧＭＲヘッドでは、ＧＭＲ素子とシールド層との間を絶縁する必要がない。そのため、ＣＰＰ構造のＧＭＲヘッドでは、上述の問題は生じない。また、ＴＭＲ素子を用いたＴＭＲヘッドもＣＰＰ構造となる。

ところで、ＭＲ素子の特性は、ＭＲ素子を構成する膜の結晶性や配向性の影響を受ける。そのため、ＭＲ素子の下には、ＭＲ素子を構成する膜の結晶性や配向性を向上させるための下地層が設けられることが多い。ＣＰＰ構造のヘッドにおいて、この下地層を設ける場合には、金属磁性材料よりなる下部シールド層の上に、下地層を介して、ＭＲ素子を構成する膜が形成されることになる。

特許文献１および特許文献２には、それぞれＣＰＰ構造のＧＭＲヘッドが記載されている。特許文献１に記載されたＧＭＲヘッドでは、下部シールド層の上に、絶縁ギャップ層を介して、あるいは直接、導体層が形成され、この導体層の上にスピンバルブ型ＧＭＲ素子が形成されている。導体層の材料は、Ｒｈ、Ａｌ、Ａｕ、ＴａあるいはＡｇ、またはこれらの合金を含んでいる。

特許文献２に記載されたＧＭＲヘッドでは、下部シールド層の上に、下部金属層を介してスピンバルブ型ＧＭＲ素子が形成されている。下部金属層は、例えば、Ｔａ層と、その上に形成されたＮｉＦｅ層とで構成されている。

特表平１１−５０９９５６号公報 特開２００３−６０２６２号公報

特許文献１に記載されているように、ＣＰＰ構造のヘッドにおいて、下部シールド層の上に、Ｒｈ、Ａｌ、Ａｕ、Ｔａ、Ａｇ等よりなる１層の導体層を介して、ＭＲ素子を形成した場合には、ＭＲ素子を構成する膜として、結晶性や配向性に優れた膜を形成することが困難であった。これは、上記導体層の表面の濡れ性が悪いためと考えられる。

また、特許文献２に記載されているように、ＣＰＰ構造のヘッドにおいて、下部シールド層の上に、Ｔａ層とＮｉＦｅ層の２層構造の下部金属層を介してＭＲ素子を形成した場合には、ＭＲ素子を構成する膜として、結晶性や配向性に優れた膜を形成することが可能であった。しかし、この場合には、磁気抵抗変化率（以下、ＭＲ比という。）等のＭＲ素子の特性を向上させることが困難であった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、磁気抵抗効果素子を構成する膜の結晶性や配向性を向上させることによって、特性を向上させることができるようにした磁気抵抗効果装置およびその製造方法、ならびに磁気抵抗効果装置を含む薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置を提供することにある。

本発明の磁気抵抗効果装置は、所定の間隔を開けて配置された第１および第２のシールド層と、第１のシールド層と第２のシールド層との間に配置された磁気抵抗効果素子と、第１のシールド層と磁気抵抗効果素子との間に配置された下地層とを備えている。下地層、磁気抵抗効果素子および第２のシールド層は第１のシールド層に積層されている。下地層は、一方の面が第１のシールド層に直接、あるいは第１の導電層を介して接する第１の層と、一方の面が第１の層の他方の面に接すると共に、他方の面が磁気抵抗効果素子に直接、あるいは第２の導電層を介して接する第２の層とを含んでいる。第１の層の材料はＴａ（タンタル）、Ｔｉ（チタン）、Ｗ（タングステン）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｙ（イットリウム）のうちの少なくとも１種を含む。第２の層の材料はＮｉ（ニッケル）およびＣｒ（クロム）を含む合金である。

本発明の磁気抵抗効果装置では、第１のシールド層と磁気抵抗効果素子との間に配置された下地層が、上記の材料よりなる第１の層と第２の層とを含むことにより、磁気抵抗効果素子を構成する膜の結晶性や配向性が向上し、その結果、磁気抵抗効果装置の特性が向上する。

本発明の磁気抵抗効果装置において、第１の層の一方の面は第１のシールド層に直接接し、第２の層の他方の面は磁気抵抗効果素子に直接接し、第１のシールド層は、磁気抵抗効果素子に磁気的信号検出用の電流を流すために用いられるものであってもよい。

また、本発明の磁気抵抗効果装置において、第１の層の一方の面は第１の導電層を介して第１のシールド層に接し、第２の層の他方の面は磁気抵抗効果素子に直接接し、第１の導電層は、磁気抵抗効果素子に磁気的信号検出用の電流を流すために用いられるものであってもよい。

また、本発明の磁気抵抗効果装置において、第１の層の一方の面は第１のシールド層に直接接し、第２の層の他方の面は第２の導電層を介して磁気抵抗効果素子に接し、第２の導電層は、磁気抵抗効果素子に磁気的信号検出用の電流を流すために用いられるものであってもよい。

また、本発明の磁気抵抗効果装置において、磁気抵抗効果素子は、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子であってもよいし、トンネル磁気抵抗効果を用いるものであってもよい。

本発明の磁気抵抗効果装置の製造方法は、所定の間隔を開けて配置された第１および第２のシールド層と、第１のシールド層と第２のシールド層との間に配置された磁気抵抗効果素子と、第１のシールド層と磁気抵抗効果素子との間に配置された下地層とを備えた磁気抵抗効果装置を製造する方法である。下地層は、一方の面が第１のシールド層に直接、あるいは第１の導電層を介して接する第１の層と、一方の面が第１の層の他方の面に接すると共に、他方の面が磁気抵抗効果素子に直接、あるいは第２の導電層を介して接する第２の層とを含むものである。

本発明の磁気抵抗効果装置の製造方法は、第１のシールド層を形成する工程と、第１のシールド層の上に、直接、あるいは第１の導電層を介して下地層の第１の層を形成する工程と、第１の層の上に第２の層を形成する工程と、第２の層の上に、直接、あるいは第２の導電層を介して磁気抵抗効果素子を形成する工程と、磁気抵抗効果素子の上に第２のシールド層を形成する工程とを備えている。第１の層の材料はＴａ，Ｔｉ，Ｗ，Ｈｆ，Ｙのうちの少なくとも１種を含み、第２の層の材料はＮｉおよびＣｒを含む合金である。

本発明の磁気抵抗効果装置の製造方法において、第１の層は、第１のシールド層の上に直接形成され、第１の層、第２の層および磁気抵抗効果素子は、同一の薄膜形成方法により連続的に形成され、第１のシールド層は、磁気抵抗効果素子に磁気的信号検出用の電流を流すために用いられるものであってもよい。

また、本発明の磁気抵抗効果装置の製造方法において、第１の層は、第１のシールド層の上に第１の導電層を介して形成され、第１の層、第２の層および磁気抵抗効果素子は、同一の薄膜形成方法により連続的に形成され、第１の導電層は、磁気抵抗効果素子に磁気的信号検出用の電流を流すために用いられるものであってもよい。

また、本発明の磁気抵抗効果装置の製造方法において、第１の層は、第１のシールド層の上に直接形成され、磁気抵抗効果素子は、第２の層の上に第２の導電層を介して形成され、第１の層、第２の層、第２の導電層および磁気抵抗効果素子は、同一の薄膜形成方法により連続的に形成され、第２の導電層は、磁気抵抗効果素子に磁気的信号検出用の電流を流すために用いられるものであってもよい。

また、本発明の磁気抵抗効果装置の製造方法において、磁気抵抗効果素子は、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子であってもよいし、トンネル磁気抵抗効果を用いるものであってもよい。

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、記録媒体からの信号磁界を検出するために媒体対向面の近傍に配置された本発明の磁気抵抗効果装置とを備えたものである。

本発明のヘッドジンバルアセンブリは、本発明の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、スライダを弾性的に支持するサスペンションとを備えたものである。

本発明のハードディスク装置は、本発明の薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される円盤状の記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを支持すると共に記録媒体に対して位置決めする位置決め装置とを備えたものである。

本発明の磁気抵抗効果装置またはその製造方法、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリあるいはハードディスク装置では、第１のシールド層と磁気抵抗効果素子との間に配置された下地層が、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｈｆ、Ｙのうちの少なくとも１種を含む材料よりなる第１の層と、ＮｉおよびＣｒを含む合金よりなる第２の層とを含んでいる。これにより、本発明によれば、磁気抵抗効果素子を構成する膜の結晶性や配向性が向上し、その結果、磁気抵抗効果装置の特性が向上するという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
始めに、図４および図５を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成および製造方法の概略について説明する。図４は薄膜磁気ヘッドのエアベアリング面および基板に垂直な断面を示す断面図、図５は薄膜磁気ヘッドの磁極部分のエアベアリング面に平行な断面を示す断面図である。

本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法では、まず、アルティック（Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ）等のセラミック材料よりなる基板１の上に、スパッタリング法等によって、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等の絶縁材料よりなる絶縁層２を、例えば１〜５μｍの厚さに形成する。次に、絶縁層２の上に、めっき法等によって、ＮｉＦｅ、ＦｅＡｌＳｉ等の磁性材料よりなる再生ヘッド用の第１のシールド層３を、所定のパターンに形成する。次に、図示しないが、全体に、例えばアルミナよりなる絶縁層を形成する。次に、例えば化学機械研磨（以下、ＣＭＰという。）によって、第１のシールド層３が露出するまで絶縁層を研磨して、第１のシールド層３および絶縁層の上面を平坦化する。

次に、第１のシールド層３の上に、再生用のＭＲ素子５と、このＭＲ素子５の２つの側部に隣接するように配置される２つのバイアス磁界印加層１８と、ＭＲ素子５およびバイアス磁界印加層１８の周囲に配置される絶縁層７とを形成する。絶縁層７は、アルミナ等の絶縁材料によって形成される。

次に、ＭＲ素子５、バイアス磁界印加層１８および絶縁層７の上に、磁性材料からなり、記録ヘッドの下部磁極層を兼ねた再生ヘッドの第２のシールド層８を形成する。なお、第２のシールド層８に用いる磁性材料は、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＦｅＮ等の軟磁性材料である。第２のシールド層８は、例えばめっき法またはスパッタリング法によって形成される。なお、第２のシールド層８の代わりに、第２のシールド層と、この第２のシールド層の上にスパッタリング法等によって形成されたアルミナ等の非磁性材料よりなる分離層と、この分離層の上に形成された下部磁極層とを設けてもよい。

次に、第２のシールド層８の上に、スパッタリング法等によって、アルミナ等の絶縁材料よりなる記録ギャップ層９を、例えば５０〜３００ｎｍの厚さに形成する。次に、磁路形成のために、後述する薄膜コイルの中心部分において、記録ギャップ層９を部分的にエッチングしてコンタクトホール９ａを形成する。

次に、記録ギャップ層９の上に、例えば銅（Ｃｕ）よりなる薄膜コイルの第１層部分１０を、例えば２〜３μｍの厚さに形成する。なお、図４において、符号１０ａは、第１層部分１０のうち、後述する薄膜コイルの第２層部分１５に接続される接続部を表している。第１層部分１０は、コンタクトホール９ａの周囲に巻回される。

次に、薄膜コイルの第１層部分１０およびその周辺の記録ギャップ層９を覆うように、フォトレジスト等の、加熱時に流動性を有する有機絶縁材料よりなる絶縁層１１を所定のパターンに形成する。次に、絶縁層１１の表面を平坦にするために所定の温度で熱処理する。この熱処理により、絶縁層１１の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となる。

次に、絶縁層１１のうちの後述するエアベアリング面２０側の斜面部分からエアベアリング面２０側にかけての領域において、記録ギャップ層９および絶縁層１１の上に、記録ヘッド用の磁性材料によって、上部磁極層１２のトラック幅規定層１２ａを形成する。上部磁極層１２は、このトラック幅規定層１２ａと、後述する連結部分層１２ｂおよびヨーク部分層１２ｃとで構成される。

トラック幅規定層１２ａは、記録ギャップ層９の上に形成され、上部磁極層１２の磁極部分となる先端部と、絶縁層１１のエアベアリング面２０側の斜面部分の上に形成され、ヨーク部分層１２ｃに接続される接続部とを有している。先端部の幅は記録トラック幅と等しくなっている。接続部の幅は、先端部の幅よりも大きくなっている。

トラック幅規定層１２ａを形成する際には、同時に、コンタクトホール９ａの上に磁性材料よりなる連結部分層１２ｂを形成すると共に、接続部１０ａの上に磁性材料よりなる接続層１３を形成する。連結部分層１２ｂは、上部磁極層１２のうち、第２のシールド層８に磁気的に連結される部分を構成する。

次に、磁極トリミングを行う。すなわち、トラック幅規定層１２ａの周辺領域において、トラック幅規定層１２ａをマスクとして、記録ギャップ層９および第２のシールド層８の磁極部分における記録ギャップ層９側の少なくとも一部をエッチングする。これにより、図５に示したように、上部磁極層１２の磁極部分、記録ギャップ層９および第２のシールド層８の磁極部分の少なくとも一部の各幅が揃えられたトリム（Trim）構造が形成される。このトリム構造によれば、記録ギャップ層９の近傍における磁束の広がりによる実効的なトラック幅の増加を防止することができる。

次に、全体に、アルミナ等の無機絶縁材料よりなる絶縁層１４を、例えば３〜４μｍの厚さに形成する。次に、この絶縁層１４を、例えばＣＭＰによって、トラック幅規定層１２ａ、連結部分層１２ｂおよび接続層１３の表面に至るまで研磨して平坦化する。

次に、平坦化された絶縁層１４の上に、例えば銅（Ｃｕ）よりなる薄膜コイルの第２層部分１５を、例えば２〜３μｍの厚さに形成する。なお、図４において、符号１５ａは、第２層部分１５のうち、接続層１３を介して薄膜コイルの第１層部分１０の接続部１０ａに接続される接続部を表している。第２層部分１５は、連結部分層１２ｂの周囲に巻回される。

次に、薄膜コイルの第２層部分１５およびその周辺の絶縁層１４を覆うように、フォトレジスト等の、加熱時に流動性を有する有機絶縁材料よりなる絶縁層１６を所定のパターンに形成する。次に、絶縁層１６の表面を平坦にするために所定の温度で熱処理する。この熱処理により、絶縁層１６の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となる。

次に、トラック幅規定層１２ａ、絶縁層１４，１６および連結部分層１２ｂの上に、パーマロイ等の記録ヘッド用の磁性材料によって、上部磁極層１２のヨーク部分を構成するヨーク部分層１２ｃを形成する。ヨーク部分層１２ｃのエアベアリング面２０側の端部は、エアベアリング面２０から離れた位置に配置されている。また、ヨーク部分層１２ｃは、連結部分層１２ｂを介して第２のシールド層８に接続されている。

次に、全体を覆うように、例えばアルミナよりなるオーバーコート層１７を形成する。最後に、上記各層を含むスライダの機械加工を行って、記録ヘッドおよび再生ヘッドを含む薄膜磁気ヘッドのエアベアリング面２０を形成して、薄膜磁気ヘッドが完成する。

このようにして製造される薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面としてのエアベアリング面２０と再生ヘッドと記録ヘッドとを備えている。再生ヘッドの構成については、後で詳しく説明する。

記録ヘッドは、エアベアリング面２０側において互いに対向する磁極部分を含むと共に、互いに磁気的に連結された下部磁極層（第２のシールド層８）および上部磁極層１２と、この下部磁極層の磁極部分と上部磁極層１２の磁極部分との間に設けられた記録ギャップ層９と、少なくとも一部が下部磁極層および上部磁極層１２の間に、これらに対して絶縁された状態で配設された薄膜コイル１０，１５とを有している。この薄膜磁気ヘッドでは、図４に示したように、エアベアリング面２０から、絶縁層１１のエアベアリング面２０側の端部までの長さが、スロートハイトＴＨとなる。なお、スロートハイトとは、エアベアリング面２０から、２つの磁極層の間隔が開き始める位置までの長さ（高さ）をいう。

次に、図１ないし図３を参照して、本実施の形態における再生ヘッド、すなわち本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置の構成について詳しく説明する。図１は磁気抵抗効果装置のエアベアリング面に平行な断面を示す断面図である。図２はＭＲ素子の層の構成の一例を示す断面図である。図３はＭＲ素子の層の構成の他の例を示す断面図である。

図１に示したように、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置は、所定の間隔を開けて配置された第１のシールド層３および第２のシールド層８と、第１のシールド層３と第２のシールド層８との間に配置されたＭＲ素子５と、第１のシールド層３とＭＲ素子５との間に配置された下地層４とを備えている。下地層４、ＭＲ素子５および第２のシールド層８は第１のシールド層３に積層されている。

磁気抵抗効果装置は、更に、ＭＲ素子５の２つの側部に隣接するように配置され、ＭＲ素子５に対してバイアス磁界を印加する２つのバイアス磁界印加層１８と、ＭＲ素子５およびバイアス磁界印加層１８の周囲に配置された絶縁層７とを備えている。バイアス磁界印加層１８は、硬磁性層（ハードマグネット）や、強磁性層と反強磁性層との積層体等を用いて構成される。絶縁層７は、絶縁膜７ａ，７ｂを有している。絶縁膜７ａは、第１のシールド層３、下地層４およびＭＲ素子５と、バイアス磁界印加層１８との間に介在して、これらの間を絶縁する。絶縁膜７ｂは、バイアス磁界印加層１８と第２のシールド層８との間に介在して、これらの間を絶縁する。

ＭＲ素子５は、例えば、スピンバルブ型ＧＭＲ素子またはトンネル磁気抵抗効果を用いるＴＭＲ素子である。ＭＲ素子５は、外部磁界、すなわち記録媒体からの信号磁界に応じて抵抗値が変化する。第１および第２のシールド層３，８は、ＭＲ素子５に磁気的信号検出用の電流であるセンス電流を流すために用いられる。センス電流は、ＭＲ素子５を構成する各膜の面に対して垂直な方向に流れる。ＭＲ素子５の抵抗値はセンス電流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。

下地層４は、一方の面（下面）が第１のシールド層３に直接接する第１の層４ａと、一方の面（下面）が第１の層４ａの他方の面（上面）に接すると共に、他方の面（上面）がＭＲ素子５に直接接する第２の層４ｂとを含んでいる。第１の層４ａの材料は、Ｔａ，Ｔｉ，Ｗ，Ｈｆ，Ｙのうちの少なくとも１種を含んでいる。第２の層４ｂの材料は、ＮｉおよびＣｒを含む合金である。第２の層４ｂの材料は、ＮｉおよびＣｒの他に、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｖ、Ｈｆのうちの少なくとも１種を含んでいてもよい。

図２は、ＭＲ素子５としてスピンバルブ型ＧＭＲ素子を用いたときのＭＲ素子５の層の構成の一例を示している。このＭＲ素子５は、下地層４の上に順に積層された反強磁性層２１、ピンド層２２、非磁性導電層２３、フリー層２４および保護層２５を有している。ピンド層２２は磁化の方向が固定された層であり、反強磁性層２１はピンド層２２における磁化の方向を固定する層である。フリー層２４は、軟磁性層からなり、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る。

反強磁性層２１の厚さは、例えば５〜３０ｎｍである。反強磁性層２１は、例えば、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｉｒ、ＣｒおよびＦｅからなる群のうちの少なくとも１種Ｍ_IIと、Ｍｎとを含む反強磁性材料により構成されている。このうちＭｎの含有量は３５原子％以上９５原子％以下、その他の元素Ｍ_IIの含有量は５原子％以上６５原子％以下であることが好ましい。この反強磁性材料には、熱処理しなくても反強磁性を示し、強磁性材料との間に交換結合磁界を誘起する非熱処理系反強磁性材料と、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。この反強磁性層２１は、そのどちらにより構成されていてもよい。

なお、非熱処理系反強磁性材料にはγ相を有するＭｎ合金等があり、具体的には、ＲｕＲｈＭｎ、ＦｅＭｎあるいはＩｒＭｎ等がある。熱処理系反強磁性材料には規則結晶構造を有するＭｎ合金等があり、具体的には、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎおよびＰｔＲｈＭｎ等がある。

ピンド層２２では、反強磁性層２１との界面における交換結合により、磁化の向きが固定されている。ピンド層２２は、例えば、反強磁性層２１側から順に、第１の強磁性層、結合層および第２の強磁性層を、この順に積層した構造を有している。第１の強磁性層および第２の強磁性層は、例えば、ＣｏおよびＦｅからなる群のうちの少なくともＣｏを含む強磁性材料により構成されている。特に、この強磁性材料の（１１１）面は積層方向に配向していることが好ましい。２つの強磁性層を合わせた厚さは、例えば１．５〜５ｎｍである。２つの強磁性層は、反強磁性結合し、磁化の方向が互いに逆方向に固定されている。

ピンド層２２における結合層の厚さは、例えば０．２〜１．２ｎｍである。結合層は、例えば、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、ＣｒおよびＺｒからなる群のうち少なくとも１種を含む非磁性材料により構成されている。この結合層は、第１および第２の強磁性層の間に反強磁性交換結合を生じさせ、第１の強磁性層の磁化と第２の強磁性層の磁化とを互いに逆方向に固定するためのものである。なお、第１の強磁性層の磁化と第２の強磁性層の磁化が互いに逆方向というのは、これら２つの磁化の方向が互いに１８０°異なる場合のみならず、２つの磁化の方向が１８０°±２０°異なる場合を含む。

ピンド層２２における第２の強磁性層は、その内側において、磁性を有し、他の部分よりも電気抵抗が大きい強磁性層内高抵抗層を有していてもよい。この強磁性層内高抵抗層は、電子の少なくとも一部を反射して電子の移動を制限することにより、ＭＲ素子５の抵抗変化率を大きくするためのものである。強磁性層内高抵抗層の厚さは０．３〜１ｎｍが好ましい。強磁性層内高抵抗層は、酸化物、窒化物および酸化窒化物のうちの少なくとも１種を含むことが好ましい。それは、磁気的に安定であり、出力変動を小さくすることができるからである。また、強磁性層内高抵抗層は、第２の強磁性層の他の部分を構成する材料の一部を酸化、窒化または酸化および窒化することによって形成してもよい。

非磁性導電層２３の厚さは、例えば１．０〜３．０ｎｍである。非磁性導電層２３は、例えば、Ｃｕ、ＡｕおよびＡｇからなる群のうち少なくとも１種を８０重量％以上含む非磁性の導電性材料により構成されている。

フリー層２４の厚さは、例えば１．０〜８．０ｎｍである。フリー層２４は、単層で構成されていてもよいし、２つ以上の層によって構成されていてもよい。ここでは、フリー層２４が２つの軟磁性層で構成される場合の例を挙げる。２つの軟磁性層のうち、非磁性導電層２３側の層を第１の軟磁性層と呼び、保護層２５側の層を第２の軟磁性層と呼ぶ。

第１の軟磁性層の厚さは、例えば０．５〜３ｎｍである。第１の軟磁性層は、例えば、Ｎｉ、ＣｏおよびＦｅからなる群のうちの少なくともＣｏを含む磁性材料により構成されている。具体的には、第１の軟磁性層は、（１１１）面が積層方向に配向しているＣｏ_xＦｅ_yＮｉ_100-(x+y)により構成されることが好ましい。式中、ｘ，ｙはそれぞれ原子％で７０≦ｘ≦１００、０≦ｙ≦２５の範囲内である。

第２の軟磁性層の厚さは、例えば０．５〜８ｎｍである。第２の軟磁性層は、例えば、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｒｈ、ＭｏおよびＮｂからなる群のうち少なくともＮｉを含む磁性材料により構成されている。具体的には、第２の軟磁性層は、［Ｎｉ_xＣｏ_yＦｅ_100-(x+y)］_100-ZＭ_IZにより構成されることが好ましい。式中、Ｍ_Iは、Ｔａ、Ｃｒ、Ｒｈ、ＭｏおよびＮｂのうち少なくとも１種を表し、ｘ、ｙ、ｚはそれぞれ原子％で７５≦ｘ≦９０、０≦ｙ≦１５、０≦ｚ≦１５の範囲内である。

保護層２５の厚さは、例えば０．５〜１０ｎｍである。保護層２５の材料としては、例えばＴａが用いられる。また、保護層２５は、Ｔａ層、Ｒｕ層等の組み合わせの２積層構造や、Ｔａ層、Ｒｕ層、Ｔａ層等の組み合わせの３積層構造としてもよい。

フリー層２４と保護層２５との間には、Ｃｕ層等の非磁性導電層が設けられていてもよい。この非磁性導電層は、フリー層２４を通過した電子を、非磁性導電層と保護層２５との界面で反射させて、ＭＲ素子５の抵抗変化率を大きくすると共に特性の安定性を向上させるためのものである。

図３は、ＭＲ素子５としてＴＭＲ素子を用いたときのＭＲ素子５の層の構成の一例を示している。このＭＲ素子５は、図２に示したＭＲ素子５における非磁性導電層２３の代わりに、非磁性絶縁層よりなるトンネルバリア層２６が設けられた構成になっている。このトンネルバリア層２６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層である。トンネルバリア層２６の厚さは、例えば０．５〜２ｎｍである。トンネルバリア層２６の材料としては、例えばＡｌ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、ＧｄＯ、ＭｇＯ、Ｔａ₂Ｏ₅、ＭｏＯ₂、ＴｉＯ₂またはＷＯ₂が用いられる。図３に示したＭＲ素子５のその他の構成は、図２に示したＭＲ素子５と同様である。

なお、ＭＲ素子５の層の構成は、図２または図３に示した構成と上下が逆の構成であってもよい。

次に、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置の製造方法について説明する。この磁気抵抗効果装置の製造方法では、まず、絶縁層２の上に、めっき法等によって、所定のパターンの第１のシールド層３を形成する。次に、図示しないが、全体に、例えばアルミナよりなる絶縁層を形成する。次に、例えばＣＭＰによって、第１のシールド層３が露出するまで絶縁層を研磨して、第１のシールド層３および絶縁層の上面を平坦化する。この時点で、第１のシールド層３の上面が大気に暴露されることにより、第１のシールド層３の上面近傍には薄い酸化膜が形成される。次に、例えば逆スパッタリング法（スパッタエッチング法）により、第１のシールド層３の上面近傍の酸化膜を除去する。次に、同一の薄膜形成方法、例えばスパッタリング法により、第１のシールド層３の上に、第１の層４ａ、第２の層４ｂおよびＭＲ素子５を連続的に形成する。また、第１のシールド層３の上面近傍の酸化膜の除去と、第１の層４ａ、第２の層４ｂおよびＭＲ素子５の形成は、途中で大気に暴露されることなく、真空中で行なわれる。

次に、下地層４およびＭＲ素子５をエッチングによってパターニングする。次に、例えばスパッタリング法によって、絶縁膜７ａ、バイアス磁界印加層１８、絶縁膜７ｂを順に形成する。次に、ＭＲ素子５および絶縁膜７ｂの上に、例えばめっき法またはスパッタリング法によって、第２のシールド層８を形成する。

次に、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置および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、再生ヘッドである磁気抵抗効果装置によって、記録媒体に記録されている情報を再生する。

再生ヘッドにおいて、バイアス磁界印加層１８によるバイアス磁界の方向は、エアベアリング面２０に垂直な方向と直交している。ＭＲ素子５において、信号磁界がない状態では、フリー層２４の磁化の方向は、バイアス磁界の方向に揃えられている。一方、ピンド層２２の磁化の方向は、エアベアリング面２０に垂直な方向に固定されている。

ＭＲ素子５では、記録媒体からの信号磁界に応じてフリー層２４の磁化の方向が変化し、これにより、フリー層２４の磁化の方向とピンド層２２の磁化の方向との間の相対角度が変化し、その結果、ＭＲ素子５の抵抗値が変化する。ＭＲ素子５の抵抗値は、第１および第２のシールド層３，８によってＭＲ素子５にセンス電流を流したときのシールド層３，８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。

次に、本実施の形態における下地層４の特徴について説明する。前述のように、本実施の形態では、下地層４は、一方の面（下面）が第１のシールド層３に直接接する第１の層４ａと、一方の面（下面）が第１の層４ａの他方の面（上面）に接すると共に、他方の面（上面）がＭＲ素子５に直接接する第２の層４ｂとを含んでいる。第１の層４ａの材料は、Ｔａ，Ｔｉ，Ｗ，Ｈｆ，Ｙのうちの少なくとも１種を含む。第２の層４ｂの材料はＮｉＣｒを含んでいる。これにより、ＭＲ素子５を構成する膜の結晶性や配向性が向上し、その結果、磁気抵抗効果装置の特性が向上する。

次に、上記の下地層４の特徴に基づく効果を確かめるために行なった実験の結果について説明する。まず、第１の実験について説明する。第１の実験では、ＭＲ素子５の下地が、ＭＲ素子５を構成する膜の結晶性および配向性に与える影響について調べた。

第１の実験では、ＭＲ素子５としてスピンバルブ型ＧＭＲ素子を用いた。このＭＲ素子５の層の構成は、以下の通りである。反強磁性層２１は厚さ１３ｎｍのＰｔＭｎ層とした。ピンド層２２は、第１の強磁性層としての厚さ１．５ｎｍのＣｏＦｅ層、結合層としての厚さ０．８ｎｍのＲｕ層、第２の強磁性層としての厚さ１．５ｎｍの２つのＣｏＦｅ層を、この順に積層した構造とした。第２の強磁性層において、厚さ１．５ｎｍの２つのＣｏＦｅ層の間には、強磁性層内高抵抗層として、ＣｏＦｅ層の一部を酸化させてなる酸化層が形成されている。また、非磁性導電層２３は厚さ２．３ｎｍのＣｕ層とし、フリー層２４は、厚さ３ｎｍのＣｏＦｅ層とした。保護層２５は厚さ０．８ｎｍのＴａ層とした。フリー層２４と保護層２５との間には、厚さ０．５ｎｍの非磁性導電層であるＣｕ層が設けられている。

第１の実験では、以下の４つの磁気抵抗効果装置の試料を作製した。そのうちの２つは、本実施の形態の実施例の試料であり、残りの２つは比較例の試料である。第１および第２の実施例の試料は、第１のシールド層３の上に下地層４を介してＭＲ素子５を形成したものである。第１の実施例の試料では、下地層４は、厚さ０．５ｎｍのＴａ層よりなる第１の層４ａと、厚さ５ｎｍのＮｉＣｒ層よりなる第２の層４ｂとを有している。第２の実施例の試料では、下地層４は、厚さ３ｎｍのＴａ層よりなる第１の層４ａと、厚さ５ｎｍのＮｉＣｒ層よりなる第２の層４ｂとを有している。第１の比較例の試料は、第１のシールド層３の上に、厚さ５ｎｍのＮｉＣｒ層のみを介してＭＲ素子５を形成したものである。第２の比較例の試料は、第１のシールド層３の上に、厚さ３ｎｍのＴａ層を形成し、その上に、厚さ２ｎｍのＮｉＦｅ層を形成し、その上にＭＲ素子５を形成したものである。なお、いずれの試料においても、第１のシールド層３は、ＮｉＦｅよりなる。また、いずれの試料においても、第１のシールド層３の上面近傍に形成される酸化膜を除去した後に、その上の層を連続的に形成した。

上記の４つの試料について、θ−２θ法を用いてＭＲ素子５のＸ線回折強度を測定した結果を図１０に示す。図１０において、横軸は２θ（°）、縦軸はＸ線回折強度を表している。θはブラッグ角度である。Ｘ線回折強度は、１秒あたりのＸ線のカウント数で表している。図１０において、符号５１は第１の実施例の試料のＸ線回折強度を示し、符号５２は第２の実施例の試料のＸ線回折強度を示し、符号６１は第１の比較例の試料のＸ線回折強度を示し、符号６２は第２の比較例の試料のＸ線回折強度を示している。

図１０に示した各試料のＸ線回折強度は、２θが４０°の近傍において第１のピークを有し、２θが４４°の近傍において第２のピークを有している。第１のピークは、反強磁性層２１の（１１１）面における反射に対応する。第２のピークは、ピンド層２２、非磁性導電層２３およびフリー層２４からなる多層膜中の（１１１）面における反射に対応する。

以下の表に、４つの試料毎に、第１のピークにおけるピーク強度（カウント／秒）および配向角（°）を示す。ここで言う配向角とは、法線方向が膜面に垂直な方向となる（１１１）面での反射による回折線のピークの分布の広がりの度合いを表す。ここでは、配向角を、ロッキングカーブの半値幅で表す。ロッキングカーブとは、結晶面に一定方向から単色Ｘ線をあて、ブラッグ条件を満たす方位付近で結晶を回転したときの回折線の強度分布曲線を言う。

また、次の表に、４つの試料毎に、第２のピークにおけるピーク強度および配向角を示す。

ＭＲ素子５を構成する各膜の結晶性および配向性が高いほど、ピーク強度は大きくなり、配向角は小さくなる。図１０および上記の２つの表から分かるように、第１のシールド層３の上にＮｉＣｒ層のみを介してＭＲ素子５が形成された第１の比較例の試料では、ＭＲ素子５を構成する各膜の結晶性および配向性が低い。これに対し、第１のシールド層３の上にＴａ層とＮｉＣｒ層を介してＭＲ素子５が形成された第１および第２の実施例の各試料では、ＭＲ素子５を構成する各膜の結晶性および配向性が高い。また、第１のシールド層３の上にＴａ層とＮｉＦｅ層を介してＭＲ素子５が形成された第２の比較例の試料においても、ＭＲ素子５を構成する各膜の結晶性および配向性が高い。しかしながら、後で説明するように、第２の比較例の試料では、ＭＲ比等のＭＲ素子５の特性を向上させることが困難である。

次に、第２の実験について説明する。第２の実験では、ＭＲ素子５の下地が、ＭＲ素子５の特性に与える影響について調べた。第２の実験で使用したＭＲ素子５の構成は、第１の実験と同様である。第２の実験では、下地層４の第２の層４ｂを厚さ５ｎｍのＮｉＣｒ層とした７つの磁気抵抗効果装置の試料を作製した。７つの試料のうちの１つは、第１の層４ａを有しておらず、第１の実験における第１の比較例の試料と同じものである。他の６つの試料では、第１の層４ａはＴａ層になっている。この６つの試料における第１の層４ａの厚さは、０．１ｎｍ、０．３ｎｍ、０．５ｎｍ、１ｎｍ、３ｎｍ、５ｎｍである。下記の表は、上記の７つの試料におけるＭＲ素子５の特性を、第１の実験における第２の比較例の試料と比較して示したものである。

上記の表に記載したＭＲ比の値は、第２の比較例の試料の実際のＭＲ比に対する各試料における実際のＭＲ比の比で表している。第１の層４ａの厚さが０．３ｎｍ以上の試料では、第１の層４ａを有しない試料および第２の比較例の試料に比べて、ＭＲ比が大きくなっている。

Ｈｋは、フリー層２４の異方性磁界に対応するパラメータである。第２の実験では、Ｈｋを、以下のようにして、フリー層２４の磁化反転を示すマイナーループから求めている。図１１は、フリー層２４の磁化反転を示すマイナーループを、直線で近似して表している。図１１において、横軸はＭＲ素子に印加される磁界を表し、縦軸はＭＲ素子の抵抗値を表している。また、符号ＯはＭＲ素子の最小抵抗値を表し、符号ＱはＭＲ素子の最大抵抗値を表している。直線ＰＲは、最小抵抗値と最大抵抗値の平均値を示している。また、直線ＰＲとマイナーループの２つの交点のうち、磁界が大きい方に対応する点を符号Ｍで表し、磁界が小さい方に対応する点を符号Ｎで表している。また、マイナーループにおいて、ＭＲ素子の抵抗値が最大抵抗値Ｑとなるときの最大磁界に対応する点を符号Ｍ´で表し、ＭＲ素子の抵抗値が最大抵抗値Ｑとなるときの最小磁界に対応する点を符号Ｎ´で表している。また、マイナーループにおいて、ＭＲ素子の抵抗値が最小抵抗値Ｏとなるときの最大磁界に対応する点を符号Ｍ”で表し、ＭＲ素子の抵抗値が最小抵抗値Ｏとなるときの最小磁界に対応する点を符号Ｎ”で表している。

ここで、点Ｍ，Ｎ間の中点における磁界をＨｉｎとする。また、点Ｍ´，Ｎ´，Ｍ”，Ｎ”における磁界を、それぞれ、Ｈ（Ｍ´），Ｈ（Ｎ´），Ｈ（Ｍ”），Ｈ（Ｎ”）とする。第２の実験におけるＨｋは、以下の式で表される。

Ｈｋ＝［｛Ｈ（Ｍ´）−Ｈｉｎ｝＋｛Ｈ（Ｎ´）−Ｈｉｎ｝＋｛Ｈｉｎ−Ｈ（Ｍ”）｝＋｛Ｈｉｎ−Ｈ（Ｎ”）］／４

上記の表に記載したＨｋの値は、各試料における実際のＨｋと第２の比較例の試料の実際のＨｋとの差で表している。Ｈｋの値が小さいほど、フリー層２４の感度が高いと言える。第１の層４ａを有する試料では、第１の層４ａを有しない試料および第２の比較例の試料に比べて、Ｈｋの値が小さくなっている。

Ｈｅｘは、ピンド層２２の交換結合磁界を表している。第２の実験では、Ｈｅｘを、以下のようにして、ピンド層２２の磁化反転を示す履歴曲線から求めている。図１２は、ピンド層２２の磁化反転を示す履歴曲線を表している。図１２において、横軸はＭＲ素子に印加される磁界を表し、縦軸はＭＲ素子の抵抗値を表している。また、符号ＯはＭＲ素子の最小抵抗値を表し、符号ＱはＭＲ素子の最大抵抗値を表している。直線ＰＲは、最小抵抗値と最大抵抗値の平均値を示している。図１２において、右側のループがピンド層２２の磁化反転を表している。このループと直線ＰＲの２つの交点のうち、磁界が大きい方に対応する点を符号ｍで表し、磁界が小さい方に対応する点を符号ｎで表す。点ｍ，ｎ間の中点における磁界をＨｅｘとする。

上記の表に記載したＨｅｘの値は、第２の比較例の試料の実際のＨｅｘに対する各試料における実際のＨｅｘの比で表している。Ｈｅｘは、外部磁界に対するピンド層２２の耐性を表している。Ｈｅｘの値が大きいほど、ＭＲ素子の信頼性および出力が向上する。第１の層４ａの厚さが０．３ｎｍ以上の試料では、第１の層４ａを有しない試料および第２の比較例の試料に比べて、Ｈｅｘが大きくなっている。

第２の実験の結果から分かるように、第１のシールド層３の上にＴａ層とＮｉＣｒ層を介してＭＲ素子５を形成した場合には、第１のシールド層３の上にＴａ層とＮｉＦｅ層を介してＭＲ素子５を形成した場合に比べて、ＭＲ比が増加し、Ｈｋが減少し、Ｈｅｘが増加する。すなわち、ＭＲ素子５の特性が向上する。

なお、第１および第２の実験では、第１の層４ａの材料をＴａとし、第２の層４ｂの材料をＮｉＣｒとした。しかし、第１の層４ａの材料がＴｉ、Ｗ、Ｈｆ、Ｙのうちの少なくとも１種を含む場合や、第２の層４ｂの材料がＮｉおよびＣｒの他に、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｖ、Ｈｆのうちの少なくとも１種を含む場合にも、上記の実験結果と同様の結果が得られる。

ところで、本実施の形態における下地層４の構成は、金属磁性材料よりなるシールド層の上にＭＲ素子が配置されるＣＰＰ構造の再生ヘッドにおいて効果を発揮する。しかし、本実施の形態における下地層４の構成は、絶縁膜の上にＭＲ素子が配置されるＣＩＰ構造の再生ヘッドでは効果を発揮しない。以下、このことを示す第３の実験について説明する。

第３の実験では、厚さ４０ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃層の上に下地層を介してＭＲ素子を形成した。ＭＲ素子の層の構成は、以下の通りである。下地層の上に配置される反強磁性層は、厚さ１５ｎｍのＰｔＭｎ層とした。反強磁性層の上に配置されるピンド層は、厚さ１．５ｎｍのＣｏＦｅ層、厚さ０．８ｎｍのＲｕ層、厚さ２．５ｎｍのＣｏＦｅ層を、この順に積層した構造とした。非磁性導電層は厚さ２．４ｎｍのＣｕ層とした。フリー層は、厚さ１ｎｍのＣｏＦｅ層と厚さ３ｎｍのＮｉＦｅ層を積層した構造とした。保護層は厚さ２ｎｍのＴａ層とした。

第３の実験における下地層は、厚さ５ｎｍのＮｉＣｒ層のみからなるもの、あるいはＴａ層と、その上に配置された厚さ５ｎｍのＮｉＣｒ層からなるものである。第３の実験では、５つの磁気抵抗効果装置の試料を作製した。５つの試料のうちの１つは、下地層がＮｉＣｒ層のみからなるものである。他の４つの試料は、下地層がＴａ層とＮｉＣｒ層からなるものである。この４つの試料におけるＴａ層の厚さは、１ｎｍ、１．５ｎｍ、２．０ｎｍ、３．０ｎｍである。これら５つの試料におけるＭＲ素子の特性を、以下の表に示す。

上記の表から分かるように、ＣＩＰ構造の再生ヘッドでは、Ｔａ層とＮｉＣｒ層からなる下地層を用いると、ＮｉＣｒ層のみからなる下地層を用いた場合に比べて、ＭＲ比、抵抗変化量およびＨｅｘが減少する。すなわち、ＭＲ素子の特性が劣化する。

以下、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について説明する。まず、図６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、主に図４における基板１およびオーバーコート層１７からなる基体２１１を備えている。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、エアベアリング面２０が形成されている。ハードディスクが図６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６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６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。スライダ２１０の空気流出側の端部（図６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１００が形成されている。

次に、図７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。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。

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。

図７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。

次に、図８および図９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。図８はハードディスク装置の要部を示す説明図、図９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。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。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。

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。

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。

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。

［第２の実施の形態］
次に、図１３を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る磁気抵抗効果装置の構成について説明する。図１３は、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置のエアベアリング面に平行な断面を示す断面図である。本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置は、第１の実施の形態と同様に、所定の間隔を開けて配置された第１のシールド層３および第２のシールド層８と、第１のシールド層３と第２のシールド層８との間に配置されたＭＲ素子５と、第１のシールド層３とＭＲ素子５との間に配置された下地層４とを備えている。本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置は、更に、第１のシールド層３と下地層４との間に配置された導電層３１と、ＭＲ素子５と第２のシールド層８との間に配置された導電層３２とを備えている。導電層３１、下地層４、ＭＲ素子５、導電層３２および第２のシールド層８は第１のシールド層３に積層されている。導電層３１は本発明における第１の導電層に対応する。導電層３１，３２は、ＭＲ素子５にセンス電流を流すために用いられる。第１の実施の形態と同様に、ＭＲ素子５は、例えば、スピンバルブ型ＧＭＲ素子またはトンネル磁気抵抗効果を用いるＴＭＲ素子である。

第１の実施の形態と同様に、下地層４は、第１の層４ａと第２の層４ｂとを有している。本実施の形態では、第１の層４ａの下面は導電層３１を介して第１のシールド層３に接し、第２の層４ｂの下面は第１の層４ａの上面に接し、第２の層４ｂの上面はＭＲ素子５に直接接している。第１の層４ａと第２の層４ｂの各材料は、第１の実施の形態と同様である。

本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置は、第１の実施の形態と同様に、更に、ＭＲ素子５の２つの側部に隣接するように配置され、ＭＲ素子５に対してバイアス磁界を印加する２つのバイアス磁界印加層１８と、ＭＲ素子５およびバイアス磁界印加層１８の周囲に配置された絶縁層７とを備えている。絶縁層７は、絶縁膜７ａ，７ｂを有している。絶縁膜７ａは、第１のシールド層３、導電層３１、下地層４およびＭＲ素子５と、バイアス磁界印加層１８との間に介在して、これらの間を絶縁する。絶縁膜７ｂは、バイアス磁界印加層１８と第２のシールド層８との間に介在して、これらの間を絶縁する。

次に、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置の製造方法について説明する。この磁気抵抗効果装置の製造方法では、まず、絶縁層２の上に、めっき法等によって、所定のパターンの第１のシールド層３を形成する。次に、図示しないが、全体に、例えばアルミナよりなる絶縁層を形成する。次に、例えばＣＭＰによって、第１のシールド層３が露出するまで絶縁層を研磨して、第１のシールド層３および絶縁層の上面を平坦化する。次に、例えばめっき法またはスパッタリング法によって、第１のシールド層３の上に導電層３１を形成する。この後、導電層３１の上面が大気に暴露されることにより、導電層３１の上面近傍には薄い酸化膜が形成される。次に、例えば逆スパッタリング法（スパッタエッチング法）により、導電層３１の上面近傍の酸化膜を除去する。次に、同一の薄膜形成方法、例えばスパッタリング法により、導電層３１の上に、第１の層４ａ、第２の層４ｂおよびＭＲ素子５を連続的に形成する。また、導電層３１の上面近傍の酸化膜の除去と、第１の層４ａ、第２の層４ｂおよびＭＲ素子５の形成は、途中で大気に暴露されることなく、真空中で行なわれる。次に、例えばめっき法またはスパッタリング法によって、ＭＲ素子５の上に導電層３２を形成する。

次に、導電層３１、下地層４、ＭＲ素子５および導電層３２をエッチングによってパターニングする。次に、例えばスパッタリング法によって、絶縁膜７ａ、バイアス磁界印加層１８、絶縁膜７ｂを順に形成する。次に、導電層３２および絶縁膜７ｂの上に、例えばめっき法またはスパッタリング法によって、第２のシールド層８を形成する。

本実施の形態では、下地層４は、一方の面（下面）が導電層３１を介して第１のシールド層３に接する第１の層４ａと、一方の面（下面）が第１の層４ａの他方の面（上面）に接すると共に、他方の面（上面）がＭＲ素子５に直接接する第２の層４ｂとを含んでいる。第１の層４ａの材料は、Ｔａ，Ｔｉ，Ｗ，Ｈｆ，Ｙのうちの少なくとも１種を含む。第２の層４ｂの材料はＮｉＣｒを含んでいる。これにより、ＭＲ素子５を構成する膜の結晶性や配向性が向上し、その結果、磁気抵抗効果装置の特性が向上する。

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。

［第３の実施の形態］
次に、図１４を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る磁気抵抗効果装置の構成について説明する。図１４は、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置のエアベアリング面に平行な断面を示す断面図である。本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置は、第１の実施の形態と同様に、所定の間隔を開けて配置された第１のシールド層３および第２のシールド層８と、第１のシールド層３と第２のシールド層８との間に配置されたＭＲ素子５と、第１のシールド層３とＭＲ素子５との間に配置された下地層４とを備えている。本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置は、更に、下地層４とＭＲ素子５との間に配置された導電層３３と、ＭＲ素子５と第２のシールド層８との間に配置された導電層３２とを備えている。下地層４、導電層３３、ＭＲ素子５、導電層３２および第２のシールド層８は第１のシールド層３に積層されている。導電層３３は本発明における第２の導電層に対応する。導電層３３，３２は、ＭＲ素子５にセンス電流を流すために用いられる。第１の実施の形態と同様に、ＭＲ素子５は、例えば、スピンバルブ型ＧＭＲ素子またはトンネル磁気抵抗効果を用いるＴＭＲ素子である。

第１の実施の形態と同様に、下地層４は、第１の層４ａと第２の層４ｂとを有している。本実施の形態では、第１の層４ａの下面は第１のシールド層３に直接接し、第２の層４ｂの下面は第１の層４ａの上面に接し、第２の層４ｂの上面は導電層３３を介してＭＲ素子５に接している。第１の層４ａと第２の層４ｂの各材料は、第１の実施の形態と同様である。

本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置は、第１の実施の形態と同様に、更に、ＭＲ素子５の２つの側部に隣接するように配置され、ＭＲ素子５に対してバイアス磁界を印加する２つのバイアス磁界印加層１８と、ＭＲ素子５およびバイアス磁界印加層１８の周囲に配置された絶縁層７とを備えている。絶縁層７は、絶縁膜７ａ，７ｂを有している。絶縁膜７ａは、第１のシールド層３、下地層４および導電層３３およびＭＲ素子５と、バイアス磁界印加層１８との間に介在して、これらの間を絶縁する。絶縁膜７ｂは、バイアス磁界印加層１８と第２のシールド層８との間に介在して、これらの間を絶縁する。

次に、本実施の形態に係る磁気抵抗効果装置の製造方法について説明する。この磁気抵抗効果装置の製造方法では、まず、絶縁層２の上に、めっき法等によって、所定のパターンの第１のシールド層３を形成する。次に、図示しないが、全体に、例えばアルミナよりなる絶縁層を形成する。次に、例えばＣＭＰによって、第１のシールド層３が露出するまで絶縁層を研磨して、第１のシールド層３および絶縁層の上面を平坦化する。この時点で、第１のシールド層３の上面が大気に暴露されることにより、第１のシールド層３の上面近傍には薄い酸化膜が形成される。次に、例えば逆スパッタリング法（スパッタエッチング法）により、第１のシールド層３の上面近傍の酸化膜を除去する。次に、同一の薄膜形成方法、例えばスパッタリング法により、第１のシールド層３の上に、第１の層４ａ、第２の層４ｂ、導電層３３およびＭＲ素子５を連続的に形成する。また、第１のシールド層３の上面近傍の酸化膜の除去と、第１の層４ａ、第２の層４ｂ、導電層３３およびＭＲ素子５の形成は、途中で大気に暴露されることなく、真空中で行なわれる。次に、例えばめっき法またはスパッタリング法によって、ＭＲ素子５の上に導電層３２を形成する。

次に、下地層４、導電層３３、ＭＲ素子５および導電層３２をエッチングによってパターニングする。次に、例えばスパッタリング法によって、絶縁膜７ａ、バイアス磁界印加層１８、絶縁膜７ｂを順に形成する。次に、導電層３２および絶縁膜７ｂの上に、例えばめっき法またはスパッタリング法によって、第２のシールド層８を形成する。

本実施の形態では、下地層４は、一方の面（下面）が第１のシールド層３に直接接する第１の層４ａと、一方の面（下面）が第１の層４ａの他方の面（上面）に接すると共に、他方の面（上面）が導電層３３を介してＭＲ素子５に接する第２の層４ｂとを含んでいる。第１の層４ａの材料は、Ｔａ，Ｔｉ，Ｗ，Ｈｆ，Ｙのうちの少なくとも１種を含む。第２の層４ｂの材料はＮｉＣｒを含んでいる。これにより、下地層４上に形成される導電層３３の結晶性や配向性が向上する。その結果、導電層３３上に形成される、ＭＲ素子５を構成する膜の結晶性や配向性が向上し、磁気抵抗効果装置の特性が向上する。

本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、実施の形態では、基体側に再生ヘッドを形成し、その上に、記録ヘッド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、読み取り専用として用いる場合には、薄膜磁気ヘッドを、再生ヘッドだけを備えた構成としてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る磁気抵抗効果装置のエアベアリング面に平行な断面を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態におけるＭＲ素子の層の構成の一例を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態におけるＭＲ素子の層の構成の他の例を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドのエアベアリング面および基板に垂直な断面を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの磁極部分のエアベアリング面に平行な断面を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係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。 本発明の第１の実施の形態に係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。 本発明の第１の実施の形態に係るハードディスク装置の要部を説明するための説明図である。 本発明の第１の実施の形態に係るハードディスク装置の平面図である。 本発明の第１の実施の形態における下地層の特徴に基づく効果を示す特性図である。 ＭＲ素子のフリー層の磁化反転を示すマイナーループを表した説明図である。 ＭＲ素子のピンド層の磁化反転を示す履歴曲線を表した説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る磁気抵抗効果装置のエアベアリング面に平行な断面を示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る磁気抵抗効果装置のエアベアリング面に平行な断面を示す断面図である。

符号の説明

１…基板、２…絶縁層、３…第１のシールド層、４…下地層、４ａ…第１の層、４ｂ…第２の層、５…ＭＲ素子、７…絶縁層、７ａ，７ｂ…絶縁膜、８…第２のシールド層、９…記録ギャップ層、１０…薄膜コイルの第１層部分、１２…上部磁極層、１５…薄膜コイルの第２層部分、１７…オーバーコート層、１８…バイアス磁界印加層、２０…エアベアリング面、２１…反強磁性層、２２…ピンド層、２３…非磁性導電層、２４…フリー層。

Claims (15)

1. 所定の間隔を開けて配置された第１および第２のシールド層と、
   前記第１のシールド層と第２のシールド層との間に配置された磁気抵抗効果素子と、
   前記第１のシールド層と磁気抵抗効果素子との間に配置された下地層とを備え、
   前記下地層、磁気抵抗効果素子および第２のシールド層は前記第１のシールド層に積層された磁気抵抗効果装置であって、
   前記下地層は、一方の面が前記第１のシールド層に直接、あるいは第１の導電層を介して接する第１の層と、一方の面が前記第１の層の他方の面に接すると共に、他方の面が前記磁気抵抗効果素子に直接、あるいは第２の導電層を介して接する第２の層とを含み、
   前記第１の層の材料はＴａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｈｆ、Ｙのうちの少なくとも１種を含み、
   前記第２の層の材料はＮｉおよびＣｒを含む合金であることを特徴とする磁気抵抗効果装置。
2. 前記第１の層の一方の面は前記第１のシールド層に直接接し、前記第２の層の他方の面は前記磁気抵抗効果素子に直接接し、
   前記第１のシールド層は、前記磁気抵抗効果素子に磁気的信号検出用の電流を流すために用いられるものであることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果装置。
3. 前記第１の層の一方の面は前記第１の導電層を介して前記第１のシールド層に接し、前記第２の層の他方の面は前記磁気抵抗効果素子に直接接し、
   前記第１の導電層は、前記磁気抵抗効果素子に磁気的信号検出用の電流を流すために用いられるものであることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果装置。
4. 前記第１の層の一方の面は前記第１のシールド層に直接接し、前記第２の層の他方の面は前記第２の導電層を介して前記磁気抵抗効果素子に接し、
   前記第２の導電層は、前記磁気抵抗効果素子に磁気的信号検出用の電流を流すために用いられるものであることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果装置。
5. 前記磁気抵抗効果素子は、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気抵抗効果装置。
6. 前記磁気抵抗効果素子は、トンネル磁気抵抗効果を用いるものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気抵抗効果装置。
7. 所定の間隔を開けて配置された第１および第２のシールド層と、
   前記第１のシールド層と第２のシールド層との間に配置された磁気抵抗効果素子と、
   前記第１のシールド層と磁気抵抗効果素子との間に配置された下地層とを備え、
   前記下地層は、一方の面が前記第１のシールド層に直接、あるいは第１の導電層を介して接する第１の層と、一方の面が前記第１の層の他方の面に接すると共に、他方の面が前記磁気抵抗効果素子に直接、あるいは第２の導電層を介して接する第２の層とを含む磁気抵抗効果装置を製造する方法であって、
   前記第１のシールド層を形成する工程と、
   前記第１のシールド層の上に、直接、あるいは第１の導電層を介して前記下地層の第１の層を形成する工程と、
   前記第１の層の上に前記第２の層を形成する工程と、
   前記第２の層の上に、直接、あるいは第２の導電層を介して前記磁気抵抗効果素子を形成する工程と、
   前記磁気抵抗効果素子の上に前記第２のシールド層を形成する工程とを備え、
   前記第１の層の材料はＴａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｈｆ、Ｙのうちの少なくとも１種を含み、
   前記第２の層の材料はＮｉおよびＣｒを含む合金であることを特徴とする磁気抵抗効果装置の製造方法。
8. 前記第１の層は、前記第１のシールド層の上に直接形成され、
   前記第１の層、第２の層および磁気抵抗効果素子は、同一の薄膜形成方法により連続的に形成され、
   前記第１のシールド層は、前記磁気抵抗効果素子に磁気的信号検出用の電流を流すために用いられるものであることを特徴とする請求項７記載の磁気抵抗効果装置の製造方法。
9. 前記第１の層は、前記第１のシールド層の上に第１の導電層を介して形成され、
   前記第１の層、第２の層および磁気抵抗効果素子は、同一の薄膜形成方法により連続的に形成され、
   前記第１の導電層は、前記磁気抵抗効果素子に磁気的信号検出用の電流を流すために用いられるものであることを特徴とする請求項７記載の磁気抵抗効果装置の製造方法。
10. 前記第１の層は、前記第１のシールド層の上に直接形成され、
    前記磁気抵抗効果素子は、前記第２の層の上に第２の導電層を介して形成され、
    前記第１の層、第２の層、第２の導電層および磁気抵抗効果素子は、同一の薄膜形成方法により連続的に形成され、
    前記第２の導電層は、前記磁気抵抗効果素子に磁気的信号検出用の電流を流すために用いられるものであることを特徴とする請求項７記載の磁気抵抗効果装置の製造方法。
11. 前記磁気抵抗効果素子は、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれかに記載の磁気抵抗効果装置の製造方法。
12. 前記磁気抵抗効果素子は、トンネル磁気抵抗効果を用いるものであることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれかに記載の磁気抵抗効果装置の製造方法。
13. 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６のいずれかに記載の磁気抵抗効果装置と
    を備えたことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
14. 請求項１３記載の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
    を備えたことを特徴とするヘッドジンバルアセンブリ。
15. 請求項１３記載の薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される円盤状の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共に前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置と
    を備えたことを特徴とするハードディスク装置。
    

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