JP3995072B2 - Ｃｐｐ構造スピンバルブヘッド - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自由側強磁性層と、第１境界面で自由側強磁性層に接触する非磁性中間層と、第２境界面で非磁性中間層に接触する固定側強磁性層とを備えるスピンバルブ膜に関し、特に、こういったスピンバルブ膜内で第１および第２境界面の鉛直方向に沿ってセンス電流を流通させるＣＰＰ（ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ−ｔｏ−ｔｈｅ−ｐｌａｎｅ）構造スピンバルブヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＰＰ構造磁気抵抗効果ヘッドでは、積層されるＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）膜の積層数が増加すればするほど、大きな抵抗変化量が得られる。周知の通り、抵抗変化量が大きければ、小さな電流値のセンス電流で２値の磁気情報は正確に読み取られることができる。特に、こういったＣＰＰ構造磁気抵抗効果ヘッドでは、コア幅の縮小に拘わらず大きな抵抗変化量は維持されることができる。ＣＰＰ構造磁気抵抗効果ヘッドは磁気記録の一層の高密度化に大いに貢献すると考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうして多数のＧＭＲ膜が積層されると、コア幅の縮小に伴い記録トラック密度は向上されることができても、線密度の向上すなわちビット長の短縮化は妨げられてしまう。磁気記録の高密度化は期待されるとおりに達成されることはできない。しかも、こういったＣＰＰ構造磁気抵抗効果ヘッドでは、自由側強磁性層の磁区を制御することが難しい。
【０００４】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、少ない積層数で確実に大きな抵抗変化量を得ることができるＣＰＰ構造スピンバルブヘッドを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１発明によれば、自由側強磁性層と、第１境界面で自由側強磁性層に接触する非磁性中間層と、第２境界面で非磁性中間層に接触する固定側強磁性層と、固定側強磁性層で非磁性中間層から隔てられる絶縁層とを備えることを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッドが提供される。
【０００６】
また、第２発明によれば、自由側強磁性層と、第１境界面で自由側強磁性層に接触する非磁性中間層と、第２境界面で非磁性中間層に接触する固定側強磁性層と、自由側強磁性層で非磁性中間層から隔てられる絶縁層とを備えることを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッドが提供される。
【０００７】
こういったＣＰＰ構造スピンバルブヘッドでは、外部から作用する磁界の向きに応じて自由側強磁性層の磁化方向は回転する。こうして自由側強磁性層の磁化方向が回転すると、スピンバルブヘッドの電気抵抗は大きく変化する。第１境界面や第２境界面の鉛直方向に沿ってセンス電流が流通すると、電気抵抗の変化に応じてセンス電流にはレベルの変化（例えば電圧変化）が出現する。
【０００８】
このとき、スピンバルブヘッドではセンス電流は絶縁層を突き抜ける。絶縁層に形成される微細な欠陥すなわちピンホールの働きで絶縁層をまたぐ電子の移動は実現されると考えられる。ピンホールに電流は集中する。その結果、こういったスピンバルブヘッドでは、電流の通過断面が縮小される際と同様に、自由側強磁性層で確立される磁化方向の反転に応じて大きな抵抗変化量が実現されることができる。こういったＣＰＰ構造スピンバルブヘッドは磁気記録の一層の高密度化に大いに貢献することができる。しかも、こういったスピンバルブヘッドでは、いわゆるトンネル接合磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子に比べて抵抗値は例えば１／１０程度といった具合に低減される。いわゆるサーマルノイズの発生は抑制されることができる。ただし、センス電流は少なくとも鉛直方向成分を備えればよい。
【０００９】
絶縁層は、少なくとも２種類の元素からなる化合物を含めばよい。このとき、化合物には、酸化物のほか、窒化物や炭化物、硼化物が含まれることができる。例えば絶縁層は１対の固定側強磁性層や１対の自由側強磁性層で挟み込まれてもよい。絶縁層の形成にあたっては、例えばスパッタリング法に基づく化合物の堆積が用いられてもよい。その他、固定側強磁性層や自由側強磁性層の表面に酸素や窒素といった反応性元素が結びつけられれば、絶縁層は形成されることができる。
【００１０】
さらに、第３発明によれば、自由側強磁性層と、第１境界面で自由側強磁性層に接触する非磁性中間層と、第２境界面で非磁性中間層に接触する固定側強磁性層と、固定側強磁性層で非磁性中間層から隔てられる第１絶縁層と、自由側強磁性層で非磁性中間層から隔てられる第２絶縁層とを備えることを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッドが提供される。
【００１１】
こういったＣＰＰ構造スピンバルブヘッドによれば、前述と同様に、絶縁層に形成される微細な欠陥すなわちピンホールの働きでピンホールに電流は集中する。その結果、こういったスピンバルブヘッドでは、電流の通過断面が縮小される際と同様に、自由側強磁性層で確立される磁化方向の反転に応じて大きな抵抗変化量が実現されることができる。しかも、このスピンバルブヘッドでは、１対の絶縁層の間でいわゆるスペキュラー散乱が達成されると考えられる。その結果、自由側強磁性層で確立される磁化方向に応じてさらに大きな抵抗変化量は実現されることができる。
【００１２】
なお、こういったＣＰＰ構造スピンバルブヘッドは、例えばハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）といった磁気記録媒体駆動装置に組み込まれて使用されればよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
【００１４】
図１は磁気記録媒体駆動装置の一具体例すなわちハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）１１の内部構造を概略的に示す。このＨＤＤ１１は、例えば平たい直方体の内部空間を区画する箱形の筐体本体１２を備える。収容空間には、記録媒体としての１枚以上の磁気ディスク１３が収容される。磁気ディスク１３はスピンドルモータ１４の回転軸に装着される。スピンドルモータ１４は、例えば７２００ｒｐｍや１００００ｒｐｍといった高速度で磁気ディスク１３を回転させることができる。筐体本体１２には、筐体本体１２との間で収容空間を密閉する蓋体すなわちカバー（図示せず）が結合される。
【００１５】
収容空間には、垂直方向に延びる支軸１５回りで揺動するキャリッジ１６がさらに収容される。このキャリッジ１６は、支軸１５から水平方向に延びる剛体の揺動アーム１７と、この揺動アーム１７の先端に取り付けられて揺動アーム１７から前方に延びる弾性サスペンション１８とを備える。周知の通り、弾性サスペンション１８の先端では、いわゆるジンバルばね（図示せず）の働きで浮上ヘッドスライダ１９は片持ち支持される。浮上ヘッドスライダ１９には、磁気ディスク１３の表面に向かって弾性サスペンション１８から押し付け力が作用する。磁気ディスク１３の回転に基づき磁気ディスク１３の表面で生成される気流の働きで浮上ヘッドスライダ１９には浮力が作用する。弾性サスペンション１８の押し付け力と浮力とのバランスで磁気ディスク１３の回転中に比較的に高い剛性で浮上ヘッドスライダ１９は浮上し続けることができる。
【００１６】
こうした浮上ヘッドスライダ１９の浮上中に、キャリッジ１６が支軸１５回りで揺動すると、浮上ヘッドスライダ１９は半径方向に磁気ディスク１３の表面を横切ることができる。こうした移動に基づき浮上ヘッドスライダ１９は磁気ディスク１３上の所望の記録トラックに位置決めされる。このとき、キャリッジ１６の揺動は例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）といったアクチュエータ２１の働きを通じて実現されればよい。周知の通り、複数枚の磁気ディスク１３が筐体本体１２内に組み込まれる場合には、隣接する磁気ディスク１３同士の間で１本の揺動アーム１７に対して２つの弾性サスペンション１８が搭載される。
【００１７】
図２は浮上ヘッドスライダ１９の一具体例を示す。この浮上ヘッドスライダ１９は、平たい直方体に形成されるＡｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ（アルチック）製のスライダ本体２２と、このスライダ本体２２の空気流出端に接合されて、読み出し書き込みヘッド２３を内蔵するＡｌ2 Ｏ3 （アルミナ）製のヘッド素子内蔵膜２４とを備える。スライダ本体２２およびヘッド素子内蔵膜２４には、磁気ディスク１３に対向する媒体対向面すなわち浮上面２５が規定される。磁気ディスク１３の回転に基づき生成される気流２６は浮上面２５に受け止められる。
【００１８】
浮上面２５には、空気流入端から空気流出端に向かって延びる２筋のレール２７が形成される。各レール２７の頂上面にはいわゆるＡＢＳ（空気軸受け面）２８が規定される。ＡＢＳ２８では気流２６の働きに応じて前述の浮力が生成される。ヘッド素子内蔵膜２４に埋め込まれた読み出し書き込みヘッド２３は、後述されるように、ＡＢＳ２８で露出する。なお、浮上ヘッドスライダ１９の形態はこういった形態に限られるものではない。
【００１９】
図３は浮上面２５の様子を詳細に示す。読み出し書き込みヘッド２３は、磁気ディスク１３から作用する磁界に応じて変化する抵抗に基づき２値情報を読み取るＣＰＰ構造スピンバルブヘッド素子３０と、導電コイルパターン（図示せず）で生起される磁界を利用して磁気ディスク１３に２値情報を書き込む誘導書き込みヘッド素子３１とを備える。スピンバルブヘッド素子３０は、例えばＦｅＮやＮｉＦｅといった材料から構成される下部シールド層３２の表面に形成される。下部シールド層３２は、例えば、前述のヘッド素子内蔵膜２４の下側半層を構成するＡｌ2 Ｏ3 （アルミナ）膜３３の表面に広がる。スピンバルブヘッド素子３０は、下部シールド層３２の表面に積層されるＡｌ2 Ｏ3 （アルミナ）膜といった非磁性層３４に埋め込まれる。
【００２０】
スピンバルブヘッド素子３０は、基礎層すなわち下部シールド層３２の表面に沿って広がる下側電極端子層３５を備える。この下側電極端子層３５は、例えばＡｕやＣｕといった導電性金属材料から形成されればよい。下側電極端子層３５の表面にはスピンバルブ膜３６が積層される。スピンバルブ膜３６の詳細は後述される。
【００２１】
このスピンバルブ膜３６は、同様に基礎層すなわち下部シールド層３２の表面に沿って広がる１対の磁区制御膜３７に挟み込まれる。磁区制御膜３７は例えばＣｏＣｒＰｔから構成されればよい。この磁区制御膜３７は、周知の通り、スピンバルブ膜３６を横切る１方向に沿って磁化方向を規定することができる。この磁区制御膜３７の働きで、スピンバルブ膜３６内では自由側強磁性層（ｆｒｅｅｌａｙｅｒ）の単磁区化は実現される。スピンバルブ膜３６および磁区制御膜３７は、下側電極端子層３５の表面に積層される絶縁層３８に埋め込まれる。絶縁層３８は例えばＡｌ2 Ｏ3 膜やＳｉＯ2 膜から構成されればよい。
【００２２】
絶縁層３８の表面には上部シールド層３９が広がる。この上部シールド層３９は、下部シールド層３２との間にスピンバルブ膜３６を挟み込む。上部シールド層３９は例えばＮｉＦｅから構成されればよい。スピンバルブ膜３６の表面には、絶縁層３８の合間から延びる上部シールド層３９が受け止められる。すなわち、こうしてスピンバルブ膜３６に接触する上部シールド層３９はスピンバルブヘッド素子３０の上側電極端子層として機能する。この上部シールド層３９および下側電極端子層３５の働きでスピンバルブ膜３６にはセンス電流が供給されることができる。上部シールド層３９と磁区制御膜３７とは絶縁層３８の働きで相互に隔離される。
【００２３】
以上のような上部シールド層３９は同時に誘導書き込みヘッド素子３１の下部磁極層として機能する。すなわち、上部シールド層３９の表面には非磁性ギャップ層４０が配置される。非磁性ギャップ層４０は例えばＡｌ2 Ｏ3 （アルミナ）で構成されればよい。上部シールド層３９には、この非磁性ギャップ層４０を挟んで上部磁極層４１が向き合う。上部磁極層４１は例えばＮｉＦｅから構成されればよい。周知の通り、導電コイルパターンで磁界が生起されると、非磁性ギャップ層４０の働きで、上部磁極層４１と上部シールド層３９とを行き交う磁束流は浮上面２５から漏れ出る。こうして漏れ出る磁束流によって記録磁界（ギャップ磁界）は形成される。
【００２４】
上部磁極層４１は、非磁性ギャップ層４０の表面に沿って広がるＡｌ2 Ｏ3 （アルミナ）膜４２に覆われる。このＡｌ2 Ｏ3 膜４２は前述のヘッド素子内蔵膜２４の上側半層を構成する。すなわち、Ａｌ2 Ｏ3 膜４２は前述のＡｌ2 Ｏ3 膜３３と協働してヘッド素子内臓膜２４を構成する。
【００２５】
ここで、本発明の第１実施形態に係るスピンバルブ膜３６の構造を詳細に説明する。このスピンバルブ膜３６は、図４に示されるように、逆積層構造のシングルスピンバルブ膜に構成される。すなわち、スピンバルブ膜３６は、下側電極端子層３５の表面に広がる下地層５１を備える。この下地層５１は、例えば下側電極端子層３５の表面に広がる膜厚５．０ｎｍ程度のＴａ層５１ａと、このＴａ層５１ａの表面に広がる膜厚２．０ｎｍ程度のＮｉＦｅ層５１ｂとで構成されればよい。下地層５１の表面には、例えば膜厚１５．０ｎｍ程度のＰｄＰｔＭｎ層で構成される反強磁性層（ｐｉｎｎｉｎｇ ｌａｙｅｒ）５２が重ね合わせられる。
【００２６】
反強磁性層５２の表面には固定側強磁性層（ｐｉｎｎｅｄ ｌａｙｅｒ）５３が積層される。この固定側強磁性層５３は、反強磁性層５２の表面に広がって、例えば表面で絶縁層５４を受け止める第１強磁性層５３ａと、絶縁層５４の表面に積層されて、第１強磁性層５３ａとの間に絶縁層５４を挟み込む第２強磁性層５４ｂとを備える。絶縁層５４は例えば第１強磁性層５３ａの酸化物膜で形成されればよい。第１強磁性層５３ａや第２強磁性層５３ｂは例えば膜厚２．０ｎｍ程度のＣｏＦｅＢ層で構成されればよい。
【００２７】
固定側強磁性層５３の表面には、例えば膜厚２．８ｎｍ程度のＣｕで構成される非磁性中間層５５や、例えば膜厚２．０ｎｍ程度のＣｏＦｅＢ層で構成される自由側強磁性層（ｆｒｅｅ ｌａｙｅｒ）５６が順番に積層される。自由側強磁性層５６の表面には例えば膜厚５．０ｎｍ程度のＴａ層５７が積層される。Ｔａ層５７の表面には、例えば膜厚１０．０ｎｍ程度のＣｕ層や膜厚１０．０ｎｍ程度のＡｕ層といったキャップ層（図示せず）が順番に形成されてもよい。
【００２８】
こういったスピンバルブ膜３６では、相互に重ね合わせられる自由側強磁性層５６と非磁性中間層５５との間に第１境界面ＢＦは規定される。同様に、相互に重ね合わせられる固定側強磁性層５３と非磁性中間層５５との間に第２境界面ＢＳは規定される。絶縁層５４は、固定側強磁性層５３中の第２強磁性層５３ｂの介在で非磁性中間層５５から隔てられることができる。
【００２９】
磁気情報の読み出しにあたってスピンバルブヘッド素子３０が磁気ディスク１３の表面に向き合わせられると、スピンバルブ膜３６では、周知の通り、磁気ディスク１３から作用する磁界の向きに応じて自由側強磁性層５６の磁化方向は回転する。こうして自由側強磁性層５６の磁化方向が回転すると、スピンバルブ膜３６の電気抵抗は大きく変化する。したがって、上側シールド層３９および下側電極端子層３５からスピンバルブ膜３６にセンス電流が供給されると、電気抵抗の変化に応じて上側シールド層３９および下側電極端子層３５から取り出される電気信号のレベルは変化する。このレベルの変化に応じて２値情報は読み取られることができる。
【００３０】
このとき、スピンバルブヘッド素子３０では、上側シールド層３９および下側電極端子層３５の間を流れる電流は絶縁層５４を突き抜ける。図５に示されるように、絶縁層５４に形成される微細な欠陥すなわちピンホール５８の働きで絶縁層５４をまたぐ電子の移動は実現されると考えられる。ピンホール５８に電流は集中する。その結果、こういったスピンバルブヘッド素子３０では、電流の通過断面が縮小される際と同様に、自由側強磁性層５６で確立される磁化方向の反転に応じて大きな抵抗変化量が実現されることができる。小さな電流値のセンス電流で十分なレベルの変化すなわち電圧変化は検出されることができる。したがって、こういったＣＰＰ構造スピンバルブヘッド素子３０は磁気記録の一層の高密度化や消費電力の低減に大いに貢献することができる。しかも、こういったスピンバルブヘッド素子３０では、いわゆるトンネル接合磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子に比べて抵抗値は例えば１／１０程度といった具合に低減される。いわゆるサーマルノイズの発生は抑制されることができる。しかも、こういったスピンバルブヘッド素子３０では、スピンバルブ膜３６を挟み込む１対の磁区制御膜３７の働きで比較的に簡単に自由側強磁性層５６の磁区は制御されることができる。
【００３１】
次にスピンバルブヘッド素子３０の製造方法を簡単に説明する。周知の通り、アルチック製ウェハー（図示せず）の表面にはＡｌ2 Ｏ3 膜３３が成膜される。このＡｌ2 Ｏ3 膜３３上で下部シールド層３２は積層形成される。続いて、下部シールド層３２すなわち基礎層の表面には、図６に示されるように、膜厚１０．０ｎｍ程度のＡｕ膜６１が積層形成される。この積層にあたって例えばスパッタリング法が用いられればよい。Ａｕ膜６１は下側電極端子層３５の形状に象られる。続いてＡｕ膜６１の表面には、スピンバルブ膜３６と同一の層構造で構成される第１素材膜６２が積層される。この第１素材膜６２の形成工程の詳細は後述される。
【００３２】
図６に示されるように、続いて第１素材膜６２上には、規定の削り出し形状に象られたレジスト膜６３が形成される。例えばイオンミリング処理が実施されると、図７に示されるように、レジスト膜６３の周囲で第１素材膜６３は削り取られる。こうして第１素材膜６２は、規定の形状に象られた第２素材膜６４に削り出される。Ａｕ膜６１の表面には、削り出された第２素材膜６４を挟み込むＣｏＣｒＰｔ層６５が積層される。レジスト膜６３はＣｏＣｒＰｔ層６５の積層後に除去されればよい。こうして規定の形状に積層形成された第２素材膜６４およびＣｏＣｒＰｔ層６５は、周知の通り、第２素材膜６４を横切る１直線に沿って延びる長尺素材６６に削り出される。
【００３３】
図８に示されるように、続いてＡｕ膜６１上には絶縁材膜６７が積層形成される。絶縁材膜６７は長尺素材６６に完全に覆い被さる。絶縁材膜６７の表面にはレジスト膜６８が形成される。例えばＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）処理が実施されると、図９に示されるように、レジスト膜６８の周囲で絶縁材膜６７は削り取られる。こうして絶縁層３８は絶縁材膜６７から削り出される。絶縁層３８の合間でスピンバルブ膜３６の表面は露出する。その後、レジスト膜６８は除去される。
【００３４】
図１０に示されるように、絶縁層３８上にはＮｉＦｅ層６９がさらに積層される。この積層にあたって例えばスパッタリング法が用いられればよい。このＮｉＦｅ層６９の表面にはレジスト膜７１が形成される。このレジスト膜７１は上部シールド層３９の形状を象る。例えばＲＩＥ処理が実施されると、図１１に示されるように、レジスト膜７１の周囲でＮｉＦｅ層６９は削り取られる。こうして上部シールド層３９は削り出される。その後、レジスト膜７１は除去される。
【００３５】
こうして下側電極端子層３５、スピンバルブ膜３６、磁区制御膜３７、絶縁層３８および上部シールド層３９が形成されると、下部シールド層３２の表面にはＡｌ2 Ｏ3 膜３４が成膜される。下側電極端子層３５、スピンバルブ膜３６、磁区制御膜３７、絶縁層３８および上部シールド層３９はＡｌ2 Ｏ3 膜３４に埋め込まれる（例えば図３参照）。こうしたＡｌ2 Ｏ3 膜３４上に、周知の通り、誘導書き込みヘッド素子３１の非磁性ギャップ層４０や上部磁極層４１は順番に積層形成されていく。こういった積層に先立ってＡｌ2 Ｏ3 膜３４には平坦化研磨処理が実施されてもよい。この平坦化研磨処理が実施されると、上部シールド層３９の表面はＡｌ2 Ｏ3 膜３４の合間で露出することができる。
【００３６】
素材膜６３の形成にあたって、下側電極端子層３５の表面には、例えば図１２に示されるように、膜厚５．０ｎｍ程度のＴａ層７１、膜厚２．０ｎｍ程度のＮｉＦｅ層７２、膜厚１５．０ｎｍ程度のＰｄＰｔＭｎ層７３および膜厚２．０ｎｍ程度のＣｏＦｅＢ層７４が順番に積層形成される。こういった積層にあたっては真空チャンバ内で例えばスパッタリング法が実施されればよい。ＣｏＦｅＢ層７４の積層後にチャンバ内には例えば酸素ガスが導入される。その結果、ＣｏＦｅＢ層７４の表面は酸化する。この酸化反応でＣｏＦｅＢ層７４の表面には酸化物膜が形成される。その後、酸化物膜上には、膜厚２．０ｎｍ程度のＣｏＦｅＢ層、膜厚２．８ｎｍ程度のＣｕ層、膜厚２．０ｎｍ程度のＣｏＦｅＢ層および膜厚５．０ｎｍ程度のＴａ層が相次いで積層形成される。Ｔａ層の表面には、さらに、膜厚１０．０ｎｍ程度のＣｕ層や膜厚１０．０ｎｍ程度のＡｕ層が積層形成されてもよい。
【００３７】
こういったスピンバルブヘッド素子３０の製造方法では、スピンバルブ膜３６内に絶縁層５４を形成するにあたって、既存のスピンバルブ膜の形成過程でチャンバ内に酸素ガスが導入されればよい。既存の製造方法を流用しつつ比較的に簡単に絶縁層５４の形成は実現されることができる。既存の製造装置が利用されることができる。ただし、酸素ガスの導入に代えて酸素プラズマが用いられてもよい。
【００３８】
以上のようなスピンバルブ膜３６は、例えば図１３に示されるように、順積層構造のシングルスピンバルブ膜に構成されてもよい。すなわち、このスピンバルブ膜３６では、下地層５１の表面に、自由側強磁性層５６、非磁性中間層５５、固定側強磁性層５３、反強磁性層５２およびＴａ層５７が相次いで重ね合わせられる。前述と同様に、自由側強磁性層５６と非磁性中間層５５との間には第１境界面ＢＦが規定される。固定側強磁性層５３と非磁性中間層５５との間には第２境界面ＢＳが規定される。固定側強磁性層５３では第１および第２強磁性層５３ａ、５３ｂの間に絶縁層５４は挟み込まれる。絶縁層５４は第１強磁性層５３ａの介在で非磁性中間層５５から隔てられることができる。こういった絶縁層５４は、前述と同様に、第１強磁性層５３ａの表面に形成される酸化物膜で構成されればよい。
【００３９】
図１４は本発明の第２実施形態に係るスピンバルブ膜３６ａの構造を示す。このスピンバルブ膜３６ａでは、固定側強磁性層５３に積層フェリ構造膜が用いられる。この積層フェリ構造膜は、反強磁性層５２の表面に広がる第１強磁性層７５ａと、この第１強磁性層７５ａとの間に例えば膜厚０．８ｎｍ程度のＲｕ層７６を挟み込む第２強磁性層７５ｂとを備える。第２強磁性層７５ｂの表面には前述と同様に絶縁層５４が形成される。絶縁層５４の表面には第３強磁性層７５ｃがさらに積層される。こうして絶縁層５４は第３強磁性層７５ｃの介在で非磁性中間層５５から隔てられることができる。このとき、各強磁性層７５ａ〜７５ｃは例えば膜厚２．０ｎｍ程度のＣｏＦｅＢ層で構成されればよい。こうした積層フェリ構造膜の採用によれば、固定側強磁性層５３の磁化方向が強固に固定される結果、前述のスピンバルブ膜３６に比べてさらに大きな抵抗変化量は実現されることができる。その他、前述と同様な作用や機能を実現する構成には同一の参照符号が付与される。重複する説明は割愛される。
【００４０】
図１５は本発明の第３実施形態に係るスピンバルブ膜３６ｂの構造を示す。このスピンバルブ膜３６ｂでは、自由側強磁性層５６とＴａ層５７との間に絶縁層５４ｂは挟み込まれる。こういった絶縁層５４ｂは例えば酸化物膜で構成されればよい。絶縁層５４ｂは自由側強磁性層５６の介在で非磁性中間層５５から隔てられることができる。このとき、固定側強磁性層５３や自由側強磁性層５６の膜厚は各々例えば２．０ｎｍ程度に設定されればよい。こうしたスピンバルブ膜３６ｂによれば、前述のスピンバルブ膜３６、３６ａと同様に、自由側強磁性層５６で確立される磁化方向に応じて大きな抵抗変化量は実現されることができる。
【００４１】
酸化物膜は、例えば自由側強磁性層５６の表面に積層形成される膜厚２．０ｎｍ程度のＦｅ2 Ｏ3 層およびＡｌ2 Ｏ3 層で構成されればよい。こういった積層形成には例えばスパッタリング法が用いられればよい。その他、酸化物膜の形成にあたっては、前述と同様に、自由側強磁性層５６の成膜後にチャンバ内に酸素ガスが導入されてもよく、チャンバ内に酸素プラズマが導入されてもよい。こういった酸素ガスや酸素プラズマは例えば自由側強磁性層５６の表面で酸化反応を引き起こす。その結果、自由側強磁性層５６の表面には酸化物膜が形成される。こういった場合には、酸素ガスや酸素プラズマの導入に先立って、自由側強磁性層５６の表面に例えば膜厚２．０ｎｍ程度のＣｕ層および膜厚１．０ｎｍ程度のＴａ層といった被酸化層が成膜されてもよい。
【００４２】
この第３実施形態では、前述のスピンバルブ膜３６ａと同様に、固定側強磁性層５３に積層フェリ構造膜が用いられる。この積層フェリ構造膜は、反強磁性層５２の表面に広がる第１強磁性層７５ｄと、この第１強磁性層７５ｄとの間に例えば膜厚０．８ｎｍ程度のＲｕ層７６を挟み込む第２強磁性層７５ｅとを備える。第１強磁性層７５ｄは例えば膜厚２．０ｎｍ程度のＣｏＦｅＢ層で構成されればよい。その一方で、第２強磁性層７５ｅは例えば膜厚２．５ｎｍ程度のＣｏＦｅＢ層で構成されればよい。こうした積層フェリ構造膜の採用によれば、固定側強磁性層５３の磁化方向が強固に固定される結果、固定側強磁性層５３に単純にＣｏＦｅＢ層が採用される場合に比べて大きな抵抗変化量は実現されることができる。ただし、固定側強磁性層５３には必ずしも積層フェリ構造膜が用いられる必要はない。その他、前述と同様な作用や機能を実現する構成には同一の参照符号が付与される。重複する説明は割愛される。
【００４３】
この第３実施形態では、図１５から明らかなように、自由側強磁性層５６と絶縁層５４ｂとの間に結合遮断層すなわちＣｕ層７７が挟み込まれてもよい。後述されるように、こういったＣｕ層７７は自由側強磁性層５６の保磁力Ｈｃを十分に弱めることができる。また、絶縁層５４ｂは、例えば図１６に示されるように、自由側強磁性層５６中に形成されてもよい。こういった絶縁層５４ｂは、例えば第１および第２強磁性層５６ａ、５６ｂに挟み込まれる酸化物膜で構成されればよい。絶縁層５４ｂは第１強磁性層５６ａの介在で非磁性中間層５５から隔てられることができる。このとき、第１および第２強磁性層５６ａ、５６ｂの膜厚は各々２．０ｎｍ程度に設定されればよい。固定側強磁性層５３の膜厚は例えば２．０ｎｍ程度に設定されればよい。
【００４４】
図１７は本発明の第４実施形態に係るスピンバルブ膜３６ｃの構造を示す。このスピンバルブ膜３６ｃでは、前述のように固定側強磁性層５３中に形成される絶縁層５４に加えて、自由側強磁性層５６とＴａ層５７との間に絶縁層５４ｃが挟み込まれる。前述と同様に、絶縁層５４は固定側強磁性層５３中の第３強磁性層７９ｃの介在で非磁性中間層５５から隔てられることができる。その一方で、絶縁層５４ｃは自由側強磁性層５６の介在で非磁性中間層５５から隔てられることができる。こうしたスピンバルブ膜３６ｃによれば、前述のスピンバルブ膜３６、３６ａ、３６ｂと同様に、自由側強磁性層５６で確立される磁化方向に応じて大きな抵抗変化量は実現されることができる。その他、前述と同様な作用や機能を実現する構成には同一の参照符号が付与される。重複する説明は割愛される。ただし、前述と同様に、固定側強磁性層５３には必ずしも積層フェリ構造膜が用いられる必要はない。
【００４５】
絶縁層５４ｃは、前述の絶縁層５４ｂと同様に、例えば自由側強磁性層５６の表面に積層形成される膜厚２．０ｎｍ程度のＦｅ2 Ｏ3 層およびＡｌ2 Ｏ3 層で構成されればよい。こういった積層形成には例えばスパッタリング法が用いられればよい。その他、酸化物膜の形成にあたっては、前述と同様に、自由側強磁性層５６の成膜後にチャンバ内に酸素ガスが導入されてもよく、チャンバ内に酸素プラズマが導入されてもよい。こういった酸素ガスや酸素プラズマは例えば自由側強磁性層５６の表面で酸化反応を引き起こす。その結果、自由側強磁性層５６の表面には酸化物膜が形成される。こういった場合には、酸素ガスや酸素プラズマの導入に先立って、自由側強磁性層５６の表面に例えば膜厚２．０ｎｍ程度のＣｕ層および膜厚１．０ｎｍ程度のＴａ層といった被酸化層が成膜されてもよい。
【００４６】
特に、この第４実施形態に係るスピンバルブ膜３６ｃでは、例えば図１８に示されるように、１対の絶縁層５４、５４ｃの間でいわゆるスペキュラー散乱が実現されると考えられる。その結果、後述されるように、自由側強磁性層５６で確立される磁化方向に応じてさらに大きな抵抗変化量は達成されることができる。なお、この第４実施形態では、例えば図１９に示されるように、自由側強磁性層５６と絶縁層５４ｃとの間に前述の結合遮断層すなわちＣｕ層７７が挟み込まれてもよい。
【００４７】
図２０は本発明の第５実施形態に係るスピンバルブ膜３６ｄの構造を示す。このスピンバルブ膜３６ｄはいわゆるデュアルスピンバルブ膜に構成される。すなわち、このスピンバルブ膜３６ｄでは、前述と同様に、下地層５１、反強磁性層５２、絶縁層５４を挟み込む固定側強磁性層５３、非磁性中間層５５および自由側強磁性層５６が順番に積み上げられる。絶縁層５４は固定側強磁性層５３中の第３強磁性層７９ｃの介在で非磁性中間層５５から隔てられることができる。
【００４８】
しかも、この自由側強磁性層５６上には、非磁性中簡層７８、固定側強磁性層７９、反強磁性層８０およびＴａ層５７が順番に重ね合わせられる。自由側強磁性層５６と非磁性中間層７８との間には、前述と同様に第１境界面ＢＦが規定される。その一方で、固定側強磁性層７９と非磁性中間層７８との間には第２境界面ＢＳが規定される。前述と同様な作用や機能を実現する構成には同一の参照符号が付与される。重複する説明は割愛される。
【００４９】
この第５実施形態では、前述と同様に、固定側強磁性層７９に積層フェリ構造膜が用いられる。この積層フェリ構造膜は、非磁性中間層７８の表面に広がって、例えば表面で絶縁層５４ｄを受け止める第１強磁性層７９ａと、絶縁層５４ｄの表面に積層されて、第１強磁性層７９ａとの間に絶縁層５４ｄを挟み込む第２強磁性層７９ｂとを備える。こうして絶縁層５４ｄは第１強磁性層７９ａの介在で非磁性中間層７８から隔てられることができる。このとき、絶縁層５４ｄは例えば第１強磁性層７９ａの酸化物膜で形成されればよい。第２強磁性層７９ｂの表面には例えば膜厚０．８ｎｍ程度のＲｕ層７６が積層される。Ｒｕ層７６の表面には第３強磁性層７９ｃがさらに積層される。各強磁性層７９ａ〜７９ｃは例えば膜厚２．０ｎｍ程度のＣｏＦｅＢ層で構成されればよい。その他、非磁性中間層７８や反強磁性層８０は前述の非磁性中間層５５や反強磁性層５２と同様に構成されればよい。
【００５０】
こうしたスピンバルブ膜３６ｄによれば、前述のスピンバルブ膜３６、３６ａ〜３６ｃと同様に、自由側強磁性層５６で確立される磁化方向に応じて大きな抵抗変化量は実現されることができる。ただし、前述と同様に、固定側強磁性層５３、７９には必ずしも積層フェリ構造膜が用いられる必要はない。
【００５１】
図２１は本発明の第６実施形態に係るスピンバルブ膜３６ｅの構造を示す。このスピンバルブ膜３６ｅでは、前述の第５実施形態に係るスピンバルブ膜３６ｄで自由側強磁性層５６中にさらに絶縁層５４ｅが形成される。こういった絶縁層５４ｅは例えば酸化物膜で構成されればよい。絶縁層５４ｅは各強磁性層５６ａ、５６ｂの介在で各非磁性中間層５５、７８から隔てられることができる。このとき、強磁性層５６ａ、５６ｂの膜厚は各々２．０ｎｍ程度に設定されればよい。その他、前述と同様な作用や機能を実現する構成には同一の参照符号が付与される。重複する説明は割愛される。ただし、前述と同様に、固定側強磁性層５３、７９には必ずしも積層フェリ構造膜が用いられる必要はない。
【００５２】
こうしたスピンバルブ膜３６ｅによれば、前述のスピンバルブ膜３６、３６ａ〜３６ｄと同様に、自由側強磁性層５６で確立される磁化方向に応じて大きな抵抗変化量は実現されることができる。特に、このスピンバルブ膜３６ｅでは、前述と同様に、絶縁層５４ｄ、５４ｅの間や、絶縁層５４ｅ、５４の間でいわゆるスペキュラー散乱が達成されると考えられる。その結果、後述されるように、自由側強磁性層５６で確立される磁化方向に応じてさらに大きな抵抗変化量は達成されることができる。
【００５３】
酸化物膜は、例えば第１強磁性層５６ａの表面に積層形成される膜厚２．０ｎｍ程度のＦｅ2 Ｏ3 層およびＡｌ2 Ｏ3 層で構成されればよい。こういった積層形成には例えばスパッタリング法が用いられればよい。その他、酸化物膜の形成にあたっては、前述と同様に、第１強磁性層５６ａの成膜後にチャンバ内に酸素ガスが導入されてもよく、チャンバ内に酸素プラズマが導入されてもよい。こういった酸素ガスや酸素プラズマは例えば第１強磁性層５６ａの表面で酸化反応を引き起こす。その結果、第１強磁性層５６ａの表面には酸化物膜が形成される。こういった場合には、酸素ガスや酸素プラズマの導入に先立って、第１強磁性層５６ａの表面に例えば膜厚２．０ｎｍ程度のＣｕ層および膜厚１．０ｎｍ程度のＴａ層といった被酸化層が成膜されてもよい。
【００５４】
さらにまた、この第６実施形態では、図２２に示されるように、自由側強磁性層５６中で各強磁性層５６ａ、５６ｂと絶縁層５４ｅとの間にそれぞれ結合遮断層すなわちＣｕ層７７が挟み込まれてもよい。その他、図２２では、前述と同様な作用や機能を実現する構成には同一の参照符号が付与される。重複する説明は割愛される。ただし、前述と同様に、固定側強磁性層５３、７９には必ずしも積層フェリ構造膜が用いられる必要はない。
【００５５】
図２３は本発明の第７実施形態に係るスピンバルブ膜３６ｆの構造を示す。このスピンバルブ膜３６ｆは、上下１対のスピンバルブ膜で反強磁性層を共有するデュアルスピンバルブ膜に構成される。すなわち、下地層５１の表面に、自由側強磁性層５６、非磁性中間層５５、固定側強磁性層５３および反強磁性層５２が相次いで重ね合わせられる。自由側強磁性層５６中には絶縁層５４ｆが形成される。こういった絶縁層５４ｆは、例えば第１および第２強磁性層５６ａ、５６ｂに挟み込まれる酸化物膜で構成されればよい。絶縁層５４ｆは第２強磁性層５６ｂの介在で非磁性中間層５５から隔てられることができる。このとき、第１および第２強磁性層５６ａ、５６ｂの膜厚は各々２．０ｎｍ程度に設定されればよい。
【００５６】
固定側強磁性層５３には積層フェリ構造膜が用いられる。この積層フェリ構造膜は、非磁性中間層５５の表面に広がる第１強磁性層７５ｄと、この第１強磁性層７５ｄとの間に例えば膜厚０．８ｎｍ程度のＲｕ層７６を挟み込む第２強磁性層７５ｅとを備えればよい。第１強磁性層７５ｄは例えば膜厚２．５ｎｍ程度のＣｏＦｅＢ層で構成されればよい。その一方で、第２強磁性層７５ｅは例えば膜厚２．０ｎｍ程度のＣｏＦｅＢ層で構成されればよい。ただし、前述と同様に、固定側強磁性層５３には必ずしも積層フェリ構造膜が用いられる必要はない。その他、前述と同様な作用や機能を実現する構成には同一の参照符号が付与される。重複する説明は割愛される。
【００５７】
このスピンバルブ膜３６ｆでは、反強磁性層５２上に、固定側強磁性層８３、非磁性中間層８４、自由側強磁性層８５およびＴａ層５７が順番に積み上げられる。前述と同様に、自由側強磁性層８５と非磁性中間層８４との間には第１境界面ＢＦが規定される。固定側強磁性層８３と非磁性中間層８４との間に第２境界面ＢＳが規定される。
【００５８】
自由側強磁性層８５とＴａ層５７との間には絶縁層５４ｇが挟み込まれる。こういった絶縁層５４ｇは、前述と同様に、膜厚２．０ｎｍ程度のＦｅ2 Ｏ3 層で構成されればよい。Ｆｅ2 Ｏ3 層は例えばスパッタリング法で積層形成されればよい。こうして絶縁層５４ｇは自由側強磁性層８５の介在で非磁性中間層８４から隔てられることができる。このとき、自由側強磁性層８５の膜厚は例えば２．０ｎｍ程度に設定されればよい。非磁性中間層８４は前述の非磁性中間層５５と同様に構成されればよい。
【００５９】
このとき、固定側強磁性層８３には積層フェリ構造膜が用いられる。この積層フェリ構造膜は、反強磁性層５２の表面に広がる第１強磁性層７５ｄと、この第１強磁性層７５ｄとの間に例えば膜厚０．８ｎｍ程度のＲｕ層７６を挟み込む第２強磁性層７５ｅとを備えればよい。第１強磁性層７５ｄは例えば膜厚２．０ｎｍ程度のＣｏＦｅＢ層で構成されればよい。その一方で、第２強磁性層７５ｅは例えば膜厚２．５ｎｍ程度のＣｏＦｅＢ層で構成されればよい。ただし、前述と同様に、固定側強磁性層８３には必ずしも積層フェリ構造膜が用いられる必要はない。こうしたスピンバルブ膜３６ｆによれば、前述のスピンバルブ膜３６、３６ａ〜３６ｅと同様に、自由側強磁性層５６、８５で確立される磁化方向に応じて大きな抵抗変化量は実現されることができる。
【００６０】
以上のようなＣＰＰ構造スピンバルブヘッド素子３０で抵抗変化量は実測された。この実測にあたって１６種類のスピンバルブ膜は用意された。試料（ａ１）に係るスピンバルブヘッド素子には、図４に示されるように、前述の第１実施形態に係るスピンバルブ膜３６が組み込まれた。試料（ｂ１）に係るスピンバルブヘッド素子には、図１４に示されるように、前述の第２実施形態に係るスピンバルブ膜３６ａが組み込まれた。
【００６１】
試料（ｃ１）〜（ｃ４）に係るスピンバルブヘッド素子には前述の第３実施形態に係るスピンバルブ膜３６ｂが組み込まれた。ただし、試料（ｃ１）では、図１５に示されるように、絶縁層５４ｂの形成にあたって、自由側強磁性層５６の表面にはスパッタリング法でＦｅ2 Ｏ3 層およびＡｌ2 Ｏ3 層が積層された。また、試料（ｃ２）では、絶縁層５４ｂの形成にあたって自由側強磁性層５６の表面は酸素ガスに曝された。さらに、試料（ｃ３）では、絶縁層５４ｂの形成にあたって自由側強磁性層５６の表面は酸素プラズマに曝された。いずれの場合にも自由側強磁性層５６と絶縁層５４ｂとの間にＣｕ層７７は挟み込まれなかった。さらにまた、試料（ｃ４）では、図１６に示されるように、絶縁層５４ｂは自由側強磁性層５６中に埋め込まれた。この絶縁層５４ｂの形成にあたって、第１強磁性層５６ａの表面にはスパッタリング法でＦｅ2 Ｏ3 層およびＡｌ2 Ｏ3 層が積層された。
【００６２】
試料（ｄ１）〜（ｄ４）に係るスピンバルブヘッド素子には前述の第４実施形態に係るスピンバルブ膜３６ｃが組み込まれた。ただし、試料（ｄ１）では、図１７に示されるように、絶縁層５４ｃの形成にあたって、自由側強磁性層５６の表面にはスパッタリング法でＦｅ2 Ｏ3 層およびＡｌ2 Ｏ3 層が積層された。また、試料（ｄ２）では、絶縁層５４ｃの形成にあたって自由側強磁性層５６の表面は酸素ガスに曝された。さらに、試料（ｄ３）では、絶縁層５４ｃの形成にあたって自由側強磁性層５６の表面は酸素プラズマに曝された。いずれの場合にも自由側強磁性層５６と絶縁層５４ｃとの間にＣｕ層７７は挟み込まれなかった。さらにまた、試料（ｄ４）では、図１９に示されるように、自由側強磁性層５６と絶縁層５４ｃとの間に結合遮断層すなわちＣｕ層７７が挟み込まれた。このとき、絶縁層５４ｃの形成にあたって、Ｃｕ層７７上にはスパッタリング法でＦｅ2 Ｏ3 層およびＡｌ2 Ｏ3 層が積層された。
【００６３】
さらにまた、試料（ｅ１）に係るスピンバルブヘッド素子には、図２０に示されるように、前述の第５実施形態に係るスピンバルブ膜３６ｄが組み込まれた。同様に、試料（ｆ１）〜（ｆ４）に係るスピンバルブヘッド素子には前述の第６実施形態に係るスピンバルブ膜３６ｅが組み込まれた。ただし、試料（ｆ１）では、図２１に示されるように、絶縁層５４ｅの形成にあたって、強磁性層５６ａの表面にはスパッタリング法でＦｅ2 Ｏ3 層およびＡｌ2 Ｏ3 層が積層された。また、試料（ｆ２）では、絶縁層５４ｅの形成にあたって強磁性層５６ａの表面は酸素ガスに曝された。さらに、試料（ｆ３）では、絶縁層５４ｅの形成にあたって強磁性層５６ａの表面は酸素プラズマに曝された。いずれの場合にも強磁性層５６ａ、５６ｂと絶縁層５４ｅとの間にＣｕ層７７は挟み込まれなかった。さらにまた、試料（ｆ４）では、図２２に示されるように、各強磁性層５６ａ、５６ｂと絶縁層５４ｅとの間に結合遮断層すなわちＣｕ層７７が挟み込まれた。このとき、絶縁層５４ｅの形成にあたって、Ｃｕ層７７上にはスパッタリング法でＦｅ2 Ｏ3 層およびＡｌ2 Ｏ3 層が積層された。加えて、試料（ｇ１）に係るスピンバルブヘッド素子には、図２３に示されるように、前述の第７実施形態に係るスピンバルブ膜３６ｆが組み込まれた。
【００６４】
この実測では４種類の比較例が用意された。試料（ａ０）に係るスピンバルブヘッド素子では前述の試料（ａ１）から絶縁層５４が取り除かれた。固定側強磁性層５３の膜厚は４．５ｎｍに設定された。試料（ｂ０）に係るスピンバルブヘッド素子では前述の試料（ｂ１）から絶縁層５４が取り除かれた。このとき、非磁性中間層５５に接触する強磁性層の膜厚は２．５μｍに設定された。試料（ｅ０）に係るスピンバルブヘッド素子では前述の試料（ｅ１）から絶縁層５４、５４ｄが取り除かれた。非磁性中間層５５、７８に接触する強磁性層の膜厚は各々２．５μｍに設定された。さらに、試料（ｇ０）に係るスピンバルブヘッド素子では前述の試料（ｇ１）から絶縁層５４ｆ、５４ｇが取り除かれた。こうした実測の結果、［表１］〜［表４］が得られた。
【００６５】
【表１】
【００６６】
【表２】
【００６７】
【表３】
【００６８】
【表４】
【００６９】
［表１］〜［表４］から明らかなように、絶縁層が除かれた試料（ａ０）、（ｂ０）、（ｅ０）および（ｇ０）に比べて試料（ａ１）、（ｂ１）、（ｃ１）〜（ｃ４）、（ｅ１）、（ｆ１）〜（ｆ４）および（ｇ１）では大幅に素子サイズ１．０μｍ2 時の抵抗変化量△Ｒは増大した。その結果、絶縁層５４、５４ｂ〜５４ｇの挿入に基づきスピンバルブヘッド素子３０の抵抗変化量△Ｒは増大することが確認された。特に、試料（ｃ１）、（ｃ４）、（ｄ１）、（ｄ４）、（ｆ１）および（ｆ４）のように、スパッタリング法を用いてＦｅ2 Ｏ3 層およびＡｌ2 Ｏ3 層といった酸化物膜が形成されたスピンバルブヘッド素子３０では、酸素ガスの導入や酸素プラズマに基づき酸化物膜が形成されたスピンバルブヘッド素子に比べて著しく大きな抵抗変化量ΔＲは達成された。しかも、試料（ｄ１）〜（ｄ４）および試料（ｆ１）〜（ｆ４）から明らかなように、固定側強磁性層５３、７９中の強磁性層５３ｂ、７９ａで非磁性中間層５５、７８から隔てられた絶縁層５４、５４ｄと、自由側強磁性層５６、５６ａ、５６ｂで非磁性中間層５５、７８から隔てられた絶縁層５４ｃ、５４ｅとを同時に備えるスピンバルブヘッド素子３０では著しく抵抗変化量△Ｒが増大することが確認された。
【００７０】
さらに、発明者は前述の試料（ｂ１）で酸化時間すなわち酸素ガスの導入持続時間と１μｍ2 時の抵抗値Ｒや抵抗変化量ΔＲとの関係を検証した。このとき、酸素の導入量は０．２［ｓｃｃｍ］に設定された。図２４（ａ）および（ｂ）に示されるように、酸化時間が１００［ｓ］を超えると高い抵抗変化量△ＲやＭＲ比は実現されることが確認された。
【００７１】
さらにまた、発明者は前述の試料（ｃ１）で絶縁層５４ｂの膜厚と１μｍ2 時の抵抗値Ｒや抵抗変化量ΔＲとの関係を検証した。図２５（ａ）および（ｂ）に示されるように、絶縁層５４ｂの膜厚が３．０ｎｍに設定されると、抵抗変化量△ＲやＭＲ比は最大値を示すことが確認された。
【００７２】
さらにまた、発明者は前述の試料（ｃ２）で酸化時間すなわち酸素ガスの導入持続時間と１μｍ2 時の抵抗値Ｒや抵抗変化量ΔＲとの関係を検証した。このとき、酸素の導入量は０．２［ｓｃｃｍ］に設定された。図２６（ａ）および（ｂ）に示されるように、酸化時間が１００［ｓ］を超えると高い抵抗変化量△ＲやＭＲ比は実現されることが確認された。
【００７３】
さらにまた、発明者は前述の試料（ｃ３）で酸化時間すなわち酸素プラズマの適用持続時間と１μｍ2 時の抵抗値Ｒや抵抗変化量ΔＲとの関係を検証した。このとき、酸素圧は１．０［Ｐａ］に設定された。図２７（ａ）および（ｂ）に示されるように、酸化時間が３００［ｓ］を超えると高い抵抗変化量△Ｒは達成されることが確認された。酸化時間が３００［ｓ］に設定されると、ＭＲ比は最大値を示すことが確認された。
【００７４】
さらにまた、発明者は前述の試料（ｄ１）で絶縁層５４ｃの膜厚と１μｍ2 時の抵抗値Ｒや抵抗変化量ΔＲとの関係を検証した。図２８（ａ）および（ｂ）に示されるように、絶縁層５４ｃの膜厚が３．０ｎｍに設定されると、抵抗変化量△ＲやＭＲ比は最大値を示すことが確認された。
【００７５】
さらにまた、発明者は前述の試料（ｄ２）で自由側強磁性層５６の酸化時間すなわち酸素ガスの導入持続時間と１μｍ2 時の抵抗値Ｒや抵抗変化量ΔＲとの関係を検証した。このとき、酸素の導入量は０．２［ｓｃｃｍ］に設定された。図２９（ａ）および（ｂ）に示されるように、酸化時間が１００［ｓ］を超えると高い抵抗変化量△ＲやＭＲ比は実現されることが確認された。
【００７６】
さらにまた、発明者は前述の試料（ｄ３）で自由側強磁性層５６の酸化時間すなわち酸素プラズマの適用持続時間と１μｍ2 時の抵抗値Ｒや抵抗変化量ΔＲとの関係を検証した。このとき、酸素圧は１．０［Ｐａ］に設定された。図３０（ａ）および（ｂ）に示されるように、酸化時間が３００［ｓ］を超えると高い抵抗変化量△Ｒは達成されることが確認された。酸化時間が３００［ｓ］に設定されると、ＭＲ比は最大値を示すことが確認された。
【００７７】
さらに、発明者は前述の試料（ｄ４）で結合遮断層すなわちＣｕ層７７の膜厚と抵抗変化量△Ｒとの関係を検証した。その結果、図３１（ａ）から明らかなように、ＣＰＰ構造スピンバルブヘッド素子３０では、Ｃｕ層７７の膜厚に拘わらず一定の抵抗変化量△Ｒは達成されることが確認された。しかも、Ｃｕ層７７の膜厚が１．０ｎｍを超えると、自由側強磁性層５６の保磁力Ｈｃは著しく低下することが確認された。結合遮断層すなわちＣｕ層７７の効果は実証された。特に、Ｃｕ層７７の膜厚は２．０ｎｍ以上に設定されることが望まれる。
【００７８】
その一方で、例えば図３１（ｂ）に示されるように、いわゆるＣＩＰ（ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｎ−ｔｈｅ−ｐｌａｎｅ）構造スピンバルブヘッド素子では、結合遮断層すなわちＣｕ層の膜厚が増大するにつれて抵抗変化量△Ｒは減少してしまう。このＣＩＰ構造スピンバルブヘッド素子では、周知の通り、例えば前述の下部シールド層３２上に積層される非磁性層の表面に沿って両側からスピンバルブ膜３６ｃを挟み込む１対の電極端子や磁区制御膜からスピンバルブ膜３６ｃに電流は供給された。
【００７９】
さらにまた、発明者は前述の試料（ｆ１）で絶縁層５４ｅの膜厚と１μｍ2 時の抵抗値Ｒや抵抗変化量ΔＲとの関係を検証した。図３２（ａ）および（ｂ）に示されるように、絶縁層５４ｅの膜厚が３．０ｎｍに設定されると、抵抗変化量△ＲやＭＲ比は最大値を示すことが確認された。
【００８０】
さらにまた、発明者は前述の試料（ｆ３）で強磁性層５６ａの酸化時間すなわち酸素プラズマの適用持続時間と１μｍ2 時の抵抗値Ｒや抵抗変化量ΔＲとの関係を検証した。このとき、酸素圧は１．０［Ｐａ］に設定された。図３３（ａ）および（ｂ）に示されるように、酸化時間が３００［ｓ］に設定されると、抵抗変化量△ＲおよびＭＲ比はは最大値を示すことが確認された。
【００８１】
なお、以上のような絶縁層５４、５４ｂ〜５４ｇは、少なくとも２種類以上の元素からなる化合物を含めばよい。こういった化合物には、前述の酸化物のほか、窒化物や炭化物、硼化物が含まれることができる。
【００８２】
（付記１） 自由側強磁性層と、第１境界面で自由側強磁性層に接触する非磁性中間層と、第２境界面で非磁性中間層に接触する固定側強磁性層と、固定側強磁性層で非磁性中間層から隔てられる絶縁層とを備えることを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
【００８３】
（付記２） 付記１に記載のＣＰＰ構造スピンバルブヘッドにおいて、前記絶縁層は、少なくとも２種類の元素からなる化合物を含むことを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
【００８４】
（付記３） 付記２に記載のＣＰＰ構造スピンバルブヘッドにおいて、前記化合物は酸化物であることを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
【００８５】
（付記４） 付記１に記載のＣＰＰ構造スピンバルブヘッドにおいて、前記絶縁層は１対の固定側強磁性層で挟み込まれることを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
【００８６】
（付記５） 自由側強磁性層と、第１境界面で自由側強磁性層に接触する非磁性中間層と、第２境界面で非磁性中間層に接触する固定側強磁性層と、自由側強磁性層で非磁性中間層から隔てられる絶縁層とを備えることを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
【００８７】
（付記６） 付記５に記載のＣＰＰ構造スピンバルブヘッドにおいて、前記絶縁層は、少なくとも２種類の元素からなる化合物を含むことを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
【００８８】
（付記７） 付記６に記載のＣＰＰ構造スピンバルブヘッドにおいて、前記化合物は酸化物であることを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
【００８９】
（付記８） 付記５に記載のＣＰＰ構造スピンバルブヘッドにおいて、前記絶縁層は１対の自由側強磁性層で挟み込まれることを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
【００９０】
（付記９） 付記５に記載のＣＰＰ構造スピンバルブヘッドにおいて、前記固定側強磁性層で前記非磁性中間層から隔てられる絶縁層をさらに備えることを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
【００９１】
（付記１０） 付記９に記載のＣＰＰ構造スピンバルブヘッドにおいて、前記絶縁層は、少なくとも２種類の元素からなる化合物を含むことを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
【００９２】
（付記１１） 付記１０に記載のＣＰＰ構造スピンバルブヘッドにおいて、前記化合物は酸化物であることを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
【００９３】
（付記１２） 付記９に記載のＣＰＰ構造スピンバルブヘッドにおいて、前記絶縁層は１対の固定側強磁性層で挟み込まれることを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
【００９４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、既存のスピンバルブ膜と同様な積層数で確実に大きな抵抗変化量は達成されることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）の構造を概略的に示す平面図である。
【図２】 一具体例に係る浮上ヘッドスライダの構造を概略的に示す拡大斜視図である。
【図３】 浮上面で観察される読み出し書き込みヘッドの様子を示す拡大正面図である。
【図４】 本発明の第１実施形態に係るスピンバルブ膜の構造を示す拡大側面図である。
【図５】 絶縁層の働きを示す概念図である。
【図６】 スピンバルブヘッド素子の製造方法に含まれる１工程を示す部分断面図である。
【図７】 スピンバルブヘッド素子の製造方法に含まれる１工程を示す部分断面図である。
【図８】 スピンバルブヘッド素子の製造方法に含まれる１工程を示す部分断面図である。
【図９】 スピンバルブヘッド素子の製造方法に含まれる１工程を示す部分断面図である。
【図１０】 スピンバルブヘッド素子の製造方法に含まれる１工程を示す部分断面図である。
【図１１】 スピンバルブヘッド素子の製造方法に含まれる１工程を示す部分断面図である。
【図１２】 スピンバルブ膜に組み込まれる絶縁層の形成工程を概略的に示す拡大部分断面図である。
【図１３】 第１実施形態の一変形例に係るスピンバルブ膜の構造を示す拡大側面図である。
【図１４】 本発明の第２実施形態に係るスピンバルブ膜の構造を示す拡大側面図である。
【図１５】 本発明の第３実施形態に係るスピンバルブ膜の構造を示す拡大側面図である。
【図１６】 第３実施形態の一変形例に係るスピンバルブ膜の構造を示す拡大側面図である。
【図１７】 本発明の第４実施形態に係るスピンバルブ膜の構造を示す拡大側面図である。
【図１８】 スペキュラー拡散の原理を示す概念図である。
【図１９】 第４実施形態の一変形例に係るスピンバルブ膜の構造を示す拡大側面図である。
【図２０】 本発明の第５実施形態に係るスピンバルブ膜の構造を示す拡大側面図である。
【図２１】 本発明の第６実施形態に係るスピンバルブ膜の構造を示す拡大側面図である。
【図２２】 第６実施形態の一変形例に係るスピンバルブ膜の構造を示す拡大側面図である。
【図２３】 本発明の第７実施形態に係るスピンバルブ膜の構造を示す拡大側面図である。
【図２４】 試料（ｂ１）に係るスピンバルブヘッド素子で、（ａ）酸素雰囲気下の酸化時間と抵抗値および抵抗変化量との関係、および（ｂ）酸素雰囲気下の酸化時間とＭＲ比との関係を示すグラフである。
【図２５】 試料（ｃ１）に係るスピンバルブヘッド素子で、（ａ）絶縁層の膜厚と抵抗値および抵抗変化量との関係、および（ｂ）絶縁層の膜厚とＭＲ比との関係を示すグラフである。
【図２６】 試料（ｃ２）に係るスピンバルブヘッド素子で、（ａ）酸素雰囲気下の酸化時間と抵抗値および抵抗変化量との関係、および（ｂ）酸素雰囲気下の酸化時間とＭＲ比との関係を示すグラフである。
【図２７】 試料（ｃ３）に係るスピンバルブヘッド素子で、（ａ）酸素プラズマに基づく酸化時間と抵抗値および抵抗変化量との関係、および（ｂ）酸素プラズマに基づく酸化時間とＭＲ比との関係を示すグラフである。
【図２８】 試料（ｄ１）に係るスピンバルブヘッド素子で、（ａ）自由側強磁性層上に形成される絶縁層の膜厚と抵抗値および抵抗変化量との関係、および（ｂ）同じく絶縁層の膜厚とＭＲ比との関係を示すグラフである。
【図２９】 試料（ｄ２）に係るスピンバルブヘッド素子で、（ａ）自由側強磁性層の酸化時間と抵抗値および抵抗変化量との関係、および（ｂ）自由側強磁性層の酸化時間とＭＲ比との関係を示すグラフである。
【図３０】 試料（ｄ３）に係るスピンバルブヘッド素子で、（ａ）酸素プラズマに基づく自由側強磁性層の酸化時間と抵抗値および抵抗変化量との関係、および（ｂ）酸素プラズマに基づく自由側強磁性層の酸化時間とＭＲ比との関係を示すグラフである。
【図３１】 試料（ｄ４）に係るスピンバルブヘッド素子で、結合遮断層の膜厚と、抵抗変化量および自由側強磁性層の保磁力との関係を示すグラフである。
【図３２】 試料（ｆ１）に係るスピンバルブヘッド素子で、（ａ）自由側強磁性層上に形成される絶縁層の膜厚と抵抗値および抵抗変化量との関係、および（ｂ）同じく絶縁層の膜厚とＭＲ比との関係を示すグラフである。
【図３３】 試料（ｆ３）に係るスピンバルブヘッド素子で、（ａ）酸素プラズマに基づく自由側強磁性層の酸化時間と抵抗値および抵抗変化量との関係、および（ｂ）酸素プラズマに基づく自由側強磁性層の酸化時間とＭＲ比との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
３１ ＣＰＰ構造スピンバルブヘッド、３６，３６ａ〜３６ｈ スピンバルブ膜、５３ 固定側強磁性層、５４，５４ｂ〜５４ｇ 絶縁層、５５ 非磁性中間層、５６ 自由側強磁性層、７８ 非磁性中間層、７９ 固定側強磁性層、８３固定側強磁性層、８４ 非磁性中間層、８５ 自由側強磁性層、ＢＦ 第１境界面、ＢＳ 第２境界面。
【発明の属する技術分野】
本発明は、自由側強磁性層と、第１境界面で自由側強磁性層に接触する非磁性中間層と、第２境界面で非磁性中間層に接触する固定側強磁性層とを備えるスピンバルブ膜に関し、特に、こういったスピンバルブ膜内で第１および第２境界面の鉛直方向に沿ってセンス電流を流通させるＣＰＰ（ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ−ｔｏ−ｔｈｅ−ｐｌａｎｅ）構造スピンバルブヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＣＰＰ構造磁気抵抗効果ヘッドでは、積層されるＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）膜の積層数が増加すればするほど、大きな抵抗変化量が得られる。周知の通り、抵抗変化量が大きければ、小さな電流値のセンス電流で２値の磁気情報は正確に読み取られることができる。特に、こういったＣＰＰ構造磁気抵抗効果ヘッドでは、コア幅の縮小に拘わらず大きな抵抗変化量は維持されることができる。ＣＰＰ構造磁気抵抗効果ヘッドは磁気記録の一層の高密度化に大いに貢献すると考えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうして多数のＧＭＲ膜が積層されると、コア幅の縮小に伴い記録トラック密度は向上されることができても、線密度の向上すなわちビット長の短縮化は妨げられてしまう。磁気記録の高密度化は期待されるとおりに達成されることはできない。しかも、こういったＣＰＰ構造磁気抵抗効果ヘッドでは、自由側強磁性層の磁区を制御することが難しい。
【０００４】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、少ない積層数で確実に大きな抵抗変化量を得ることができるＣＰＰ構造スピンバルブヘッドを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１発明によれば、自由側強磁性層と、第１境界面で自由側強磁性層に接触する非磁性中間層と、第２境界面で非磁性中間層に接触する固定側強磁性層と、固定側強磁性層で非磁性中間層から隔てられる絶縁層とを備えることを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッドが提供される。
【０００６】
また、第２発明によれば、自由側強磁性層と、第１境界面で自由側強磁性層に接触する非磁性中間層と、第２境界面で非磁性中間層に接触する固定側強磁性層と、自由側強磁性層で非磁性中間層から隔てられる絶縁層とを備えることを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッドが提供される。
【０００７】
こういったＣＰＰ構造スピンバルブヘッドでは、外部から作用する磁界の向きに応じて自由側強磁性層の磁化方向は回転する。こうして自由側強磁性層の磁化方向が回転すると、スピンバルブヘッドの電気抵抗は大きく変化する。第１境界面や第２境界面の鉛直方向に沿ってセンス電流が流通すると、電気抵抗の変化に応じてセンス電流にはレベルの変化（例えば電圧変化）が出現する。
【０００８】
このとき、スピンバルブヘッドではセンス電流は絶縁層を突き抜ける。絶縁層に形成される微細な欠陥すなわちピンホールの働きで絶縁層をまたぐ電子の移動は実現されると考えられる。ピンホールに電流は集中する。その結果、こういったスピンバルブヘッドでは、電流の通過断面が縮小される際と同様に、自由側強磁性層で確立される磁化方向の反転に応じて大きな抵抗変化量が実現されることができる。こういったＣＰＰ構造スピンバルブヘッドは磁気記録の一層の高密度化に大いに貢献することができる。しかも、こういったスピンバルブヘッドでは、いわゆるトンネル接合磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子に比べて抵抗値は例えば１／１０程度といった具合に低減される。いわゆるサーマルノイズの発生は抑制されることができる。ただし、センス電流は少なくとも鉛直方向成分を備えればよい。
【０００９】
絶縁層は、少なくとも２種類の元素からなる化合物を含めばよい。このとき、化合物には、酸化物のほか、窒化物や炭化物、硼化物が含まれることができる。例えば絶縁層は１対の固定側強磁性層や１対の自由側強磁性層で挟み込まれてもよい。絶縁層の形成にあたっては、例えばスパッタリング法に基づく化合物の堆積が用いられてもよい。その他、固定側強磁性層や自由側強磁性層の表面に酸素や窒素といった反応性元素が結びつけられれば、絶縁層は形成されることができる。
【００１０】
さらに、第３発明によれば、自由側強磁性層と、第１境界面で自由側強磁性層に接触する非磁性中間層と、第２境界面で非磁性中間層に接触する固定側強磁性層と、固定側強磁性層で非磁性中間層から隔てられる第１絶縁層と、自由側強磁性層で非磁性中間層から隔てられる第２絶縁層とを備えることを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッドが提供される。
【００１１】
こういったＣＰＰ構造スピンバルブヘッドによれば、前述と同様に、絶縁層に形成される微細な欠陥すなわちピンホールの働きでピンホールに電流は集中する。その結果、こういったスピンバルブヘッドでは、電流の通過断面が縮小される際と同様に、自由側強磁性層で確立される磁化方向の反転に応じて大きな抵抗変化量が実現されることができる。しかも、このスピンバルブヘッドでは、１対の絶縁層の間でいわゆるスペキュラー散乱が達成されると考えられる。その結果、自由側強磁性層で確立される磁化方向に応じてさらに大きな抵抗変化量は実現されることができる。
【００１２】
なお、こういったＣＰＰ構造スピンバルブヘッドは、例えばハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）といった磁気記録媒体駆動装置に組み込まれて使用されればよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
【００１４】
図１は磁気記録媒体駆動装置の一具体例すなわちハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）１１の内部構造を概略的に示す。このＨＤＤ１１は、例えば平たい直方体の内部空間を区画する箱形の筐体本体１２を備える。収容空間には、記録媒体としての１枚以上の磁気ディスク１３が収容される。磁気ディスク１３はスピンドルモータ１４の回転軸に装着される。スピンドルモータ１４は、例えば７２００ｒｐｍや１００００ｒｐｍといった高速度で磁気ディスク１３を回転させることができる。筐体本体１２には、筐体本体１２との間で収容空間を密閉する蓋体すなわちカバー（図示せず）が結合される。
【００１５】
収容空間には、垂直方向に延びる支軸１５回りで揺動するキャリッジ１６がさらに収容される。このキャリッジ１６は、支軸１５から水平方向に延びる剛体の揺動アーム１７と、この揺動アーム１７の先端に取り付けられて揺動アーム１７から前方に延びる弾性サスペンション１８とを備える。周知の通り、弾性サスペンション１８の先端では、いわゆるジンバルばね（図示せず）の働きで浮上ヘッドスライダ１９は片持ち支持される。浮上ヘッドスライダ１９には、磁気ディスク１３の表面に向かって弾性サスペンション１８から押し付け力が作用する。磁気ディスク１３の回転に基づき磁気ディスク１３の表面で生成される気流の働きで浮上ヘッドスライダ１９には浮力が作用する。弾性サスペンション１８の押し付け力と浮力とのバランスで磁気ディスク１３の回転中に比較的に高い剛性で浮上ヘッドスライダ１９は浮上し続けることができる。
【００１６】
こうした浮上ヘッドスライダ１９の浮上中に、キャリッジ１６が支軸１５回りで揺動すると、浮上ヘッドスライダ１９は半径方向に磁気ディスク１３の表面を横切ることができる。こうした移動に基づき浮上ヘッドスライダ１９は磁気ディスク１３上の所望の記録トラックに位置決めされる。このとき、キャリッジ１６の揺動は例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）といったアクチュエータ２１の働きを通じて実現されればよい。周知の通り、複数枚の磁気ディスク１３が筐体本体１２内に組み込まれる場合には、隣接する磁気ディスク１３同士の間で１本の揺動アーム１７に対して２つの弾性サスペンション１８が搭載される。
【００１７】
図２は浮上ヘッドスライダ１９の一具体例を示す。この浮上ヘッドスライダ１９は、平たい直方体に形成されるＡｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ（アルチック）製のスライダ本体２２と、このスライダ本体２２の空気流出端に接合されて、読み出し書き込みヘッド２３を内蔵するＡｌ2 Ｏ3 （アルミナ）製のヘッド素子内蔵膜２４とを備える。スライダ本体２２およびヘッド素子内蔵膜２４には、磁気ディスク１３に対向する媒体対向面すなわち浮上面２５が規定される。磁気ディスク１３の回転に基づき生成される気流２６は浮上面２５に受け止められる。
【００１８】
浮上面２５には、空気流入端から空気流出端に向かって延びる２筋のレール２７が形成される。各レール２７の頂上面にはいわゆるＡＢＳ（空気軸受け面）２８が規定される。ＡＢＳ２８では気流２６の働きに応じて前述の浮力が生成される。ヘッド素子内蔵膜２４に埋め込まれた読み出し書き込みヘッド２３は、後述されるように、ＡＢＳ２８で露出する。なお、浮上ヘッドスライダ１９の形態はこういった形態に限られるものではない。
【００１９】
図３は浮上面２５の様子を詳細に示す。読み出し書き込みヘッド２３は、磁気ディスク１３から作用する磁界に応じて変化する抵抗に基づき２値情報を読み取るＣＰＰ構造スピンバルブヘッド素子３０と、導電コイルパターン（図示せず）で生起される磁界を利用して磁気ディスク１３に２値情報を書き込む誘導書き込みヘッド素子３１とを備える。スピンバルブヘッド素子３０は、例えばＦｅＮやＮｉＦｅといった材料から構成される下部シールド層３２の表面に形成される。下部シールド層３２は、例えば、前述のヘッド素子内蔵膜２４の下側半層を構成するＡｌ2 Ｏ3 （アルミナ）膜３３の表面に広がる。スピンバルブヘッド素子３０は、下部シールド層３２の表面に積層されるＡｌ2 Ｏ3 （アルミナ）膜といった非磁性層３４に埋め込まれる。
【００２０】
スピンバルブヘッド素子３０は、基礎層すなわち下部シールド層３２の表面に沿って広がる下側電極端子層３５を備える。この下側電極端子層３５は、例えばＡｕやＣｕといった導電性金属材料から形成されればよい。下側電極端子層３５の表面にはスピンバルブ膜３６が積層される。スピンバルブ膜３６の詳細は後述される。
【００２１】
このスピンバルブ膜３６は、同様に基礎層すなわち下部シールド層３２の表面に沿って広がる１対の磁区制御膜３７に挟み込まれる。磁区制御膜３７は例えばＣｏＣｒＰｔから構成されればよい。この磁区制御膜３７は、周知の通り、スピンバルブ膜３６を横切る１方向に沿って磁化方向を規定することができる。この磁区制御膜３７の働きで、スピンバルブ膜３６内では自由側強磁性層（ｆｒｅｅｌａｙｅｒ）の単磁区化は実現される。スピンバルブ膜３６および磁区制御膜３７は、下側電極端子層３５の表面に積層される絶縁層３８に埋め込まれる。絶縁層３８は例えばＡｌ2 Ｏ3 膜やＳｉＯ2 膜から構成されればよい。
【００２２】
絶縁層３８の表面には上部シールド層３９が広がる。この上部シールド層３９は、下部シールド層３２との間にスピンバルブ膜３６を挟み込む。上部シールド層３９は例えばＮｉＦｅから構成されればよい。スピンバルブ膜３６の表面には、絶縁層３８の合間から延びる上部シールド層３９が受け止められる。すなわち、こうしてスピンバルブ膜３６に接触する上部シールド層３９はスピンバルブヘッド素子３０の上側電極端子層として機能する。この上部シールド層３９および下側電極端子層３５の働きでスピンバルブ膜３６にはセンス電流が供給されることができる。上部シールド層３９と磁区制御膜３７とは絶縁層３８の働きで相互に隔離される。
【００２３】
以上のような上部シールド層３９は同時に誘導書き込みヘッド素子３１の下部磁極層として機能する。すなわち、上部シールド層３９の表面には非磁性ギャップ層４０が配置される。非磁性ギャップ層４０は例えばＡｌ2 Ｏ3 （アルミナ）で構成されればよい。上部シールド層３９には、この非磁性ギャップ層４０を挟んで上部磁極層４１が向き合う。上部磁極層４１は例えばＮｉＦｅから構成されればよい。周知の通り、導電コイルパターンで磁界が生起されると、非磁性ギャップ層４０の働きで、上部磁極層４１と上部シールド層３９とを行き交う磁束流は浮上面２５から漏れ出る。こうして漏れ出る磁束流によって記録磁界（ギャップ磁界）は形成される。
【００２４】
上部磁極層４１は、非磁性ギャップ層４０の表面に沿って広がるＡｌ2 Ｏ3 （アルミナ）膜４２に覆われる。このＡｌ2 Ｏ3 膜４２は前述のヘッド素子内蔵膜２４の上側半層を構成する。すなわち、Ａｌ2 Ｏ3 膜４２は前述のＡｌ2 Ｏ3 膜３３と協働してヘッド素子内臓膜２４を構成する。
【００２５】
ここで、本発明の第１実施形態に係るスピンバルブ膜３６の構造を詳細に説明する。このスピンバルブ膜３６は、図４に示されるように、逆積層構造のシングルスピンバルブ膜に構成される。すなわち、スピンバルブ膜３６は、下側電極端子層３５の表面に広がる下地層５１を備える。この下地層５１は、例えば下側電極端子層３５の表面に広がる膜厚５．０ｎｍ程度のＴａ層５１ａと、このＴａ層５１ａの表面に広がる膜厚２．０ｎｍ程度のＮｉＦｅ層５１ｂとで構成されればよい。下地層５１の表面には、例えば膜厚１５．０ｎｍ程度のＰｄＰｔＭｎ層で構成される反強磁性層（ｐｉｎｎｉｎｇ ｌａｙｅｒ）５２が重ね合わせられる。
【００２６】
反強磁性層５２の表面には固定側強磁性層（ｐｉｎｎｅｄ ｌａｙｅｒ）５３が積層される。この固定側強磁性層５３は、反強磁性層５２の表面に広がって、例えば表面で絶縁層５４を受け止める第１強磁性層５３ａと、絶縁層５４の表面に積層されて、第１強磁性層５３ａとの間に絶縁層５４を挟み込む第２強磁性層５４ｂとを備える。絶縁層５４は例えば第１強磁性層５３ａの酸化物膜で形成されればよい。第１強磁性層５３ａや第２強磁性層５３ｂは例えば膜厚２．０ｎｍ程度のＣｏＦｅＢ層で構成されればよい。
【００２７】
固定側強磁性層５３の表面には、例えば膜厚２．８ｎｍ程度のＣｕで構成される非磁性中間層５５や、例えば膜厚２．０ｎｍ程度のＣｏＦｅＢ層で構成される自由側強磁性層（ｆｒｅｅ ｌａｙｅｒ）５６が順番に積層される。自由側強磁性層５６の表面には例えば膜厚５．０ｎｍ程度のＴａ層５７が積層される。Ｔａ層５７の表面には、例えば膜厚１０．０ｎｍ程度のＣｕ層や膜厚１０．０ｎｍ程度のＡｕ層といったキャップ層（図示せず）が順番に形成されてもよい。
【００２８】
こういったスピンバルブ膜３６では、相互に重ね合わせられる自由側強磁性層５６と非磁性中間層５５との間に第１境界面ＢＦは規定される。同様に、相互に重ね合わせられる固定側強磁性層５３と非磁性中間層５５との間に第２境界面ＢＳは規定される。絶縁層５４は、固定側強磁性層５３中の第２強磁性層５３ｂの介在で非磁性中間層５５から隔てられることができる。
【００２９】
磁気情報の読み出しにあたってスピンバルブヘッド素子３０が磁気ディスク１３の表面に向き合わせられると、スピンバルブ膜３６では、周知の通り、磁気ディスク１３から作用する磁界の向きに応じて自由側強磁性層５６の磁化方向は回転する。こうして自由側強磁性層５６の磁化方向が回転すると、スピンバルブ膜３６の電気抵抗は大きく変化する。したがって、上側シールド層３９および下側電極端子層３５からスピンバルブ膜３６にセンス電流が供給されると、電気抵抗の変化に応じて上側シールド層３９および下側電極端子層３５から取り出される電気信号のレベルは変化する。このレベルの変化に応じて２値情報は読み取られることができる。
【００３０】
このとき、スピンバルブヘッド素子３０では、上側シールド層３９および下側電極端子層３５の間を流れる電流は絶縁層５４を突き抜ける。図５に示されるように、絶縁層５４に形成される微細な欠陥すなわちピンホール５８の働きで絶縁層５４をまたぐ電子の移動は実現されると考えられる。ピンホール５８に電流は集中する。その結果、こういったスピンバルブヘッド素子３０では、電流の通過断面が縮小される際と同様に、自由側強磁性層５６で確立される磁化方向の反転に応じて大きな抵抗変化量が実現されることができる。小さな電流値のセンス電流で十分なレベルの変化すなわち電圧変化は検出されることができる。したがって、こういったＣＰＰ構造スピンバルブヘッド素子３０は磁気記録の一層の高密度化や消費電力の低減に大いに貢献することができる。しかも、こういったスピンバルブヘッド素子３０では、いわゆるトンネル接合磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子に比べて抵抗値は例えば１／１０程度といった具合に低減される。いわゆるサーマルノイズの発生は抑制されることができる。しかも、こういったスピンバルブヘッド素子３０では、スピンバルブ膜３６を挟み込む１対の磁区制御膜３７の働きで比較的に簡単に自由側強磁性層５６の磁区は制御されることができる。
【００３１】
次にスピンバルブヘッド素子３０の製造方法を簡単に説明する。周知の通り、アルチック製ウェハー（図示せず）の表面にはＡｌ2 Ｏ3 膜３３が成膜される。このＡｌ2 Ｏ3 膜３３上で下部シールド層３２は積層形成される。続いて、下部シールド層３２すなわち基礎層の表面には、図６に示されるように、膜厚１０．０ｎｍ程度のＡｕ膜６１が積層形成される。この積層にあたって例えばスパッタリング法が用いられればよい。Ａｕ膜６１は下側電極端子層３５の形状に象られる。続いてＡｕ膜６１の表面には、スピンバルブ膜３６と同一の層構造で構成される第１素材膜６２が積層される。この第１素材膜６２の形成工程の詳細は後述される。
【００３２】
図６に示されるように、続いて第１素材膜６２上には、規定の削り出し形状に象られたレジスト膜６３が形成される。例えばイオンミリング処理が実施されると、図７に示されるように、レジスト膜６３の周囲で第１素材膜６３は削り取られる。こうして第１素材膜６２は、規定の形状に象られた第２素材膜６４に削り出される。Ａｕ膜６１の表面には、削り出された第２素材膜６４を挟み込むＣｏＣｒＰｔ層６５が積層される。レジスト膜６３はＣｏＣｒＰｔ層６５の積層後に除去されればよい。こうして規定の形状に積層形成された第２素材膜６４およびＣｏＣｒＰｔ層６５は、周知の通り、第２素材膜６４を横切る１直線に沿って延びる長尺素材６６に削り出される。
【００３３】
図８に示されるように、続いてＡｕ膜６１上には絶縁材膜６７が積層形成される。絶縁材膜６７は長尺素材６６に完全に覆い被さる。絶縁材膜６７の表面にはレジスト膜６８が形成される。例えばＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）処理が実施されると、図９に示されるように、レジスト膜６８の周囲で絶縁材膜６７は削り取られる。こうして絶縁層３８は絶縁材膜６７から削り出される。絶縁層３８の合間でスピンバルブ膜３６の表面は露出する。その後、レジスト膜６８は除去される。
【００３４】
図１０に示されるように、絶縁層３８上にはＮｉＦｅ層６９がさらに積層される。この積層にあたって例えばスパッタリング法が用いられればよい。このＮｉＦｅ層６９の表面にはレジスト膜７１が形成される。このレジスト膜７１は上部シールド層３９の形状を象る。例えばＲＩＥ処理が実施されると、図１１に示されるように、レジスト膜７１の周囲でＮｉＦｅ層６９は削り取られる。こうして上部シールド層３９は削り出される。その後、レジスト膜７１は除去される。
【００３５】
こうして下側電極端子層３５、スピンバルブ膜３６、磁区制御膜３７、絶縁層３８および上部シールド層３９が形成されると、下部シールド層３２の表面にはＡｌ2 Ｏ3 膜３４が成膜される。下側電極端子層３５、スピンバルブ膜３６、磁区制御膜３７、絶縁層３８および上部シールド層３９はＡｌ2 Ｏ3 膜３４に埋め込まれる（例えば図３参照）。こうしたＡｌ2 Ｏ3 膜３４上に、周知の通り、誘導書き込みヘッド素子３１の非磁性ギャップ層４０や上部磁極層４１は順番に積層形成されていく。こういった積層に先立ってＡｌ2 Ｏ3 膜３４には平坦化研磨処理が実施されてもよい。この平坦化研磨処理が実施されると、上部シールド層３９の表面はＡｌ2 Ｏ3 膜３４の合間で露出することができる。
【００３６】
素材膜６３の形成にあたって、下側電極端子層３５の表面には、例えば図１２に示されるように、膜厚５．０ｎｍ程度のＴａ層７１、膜厚２．０ｎｍ程度のＮｉＦｅ層７２、膜厚１５．０ｎｍ程度のＰｄＰｔＭｎ層７３および膜厚２．０ｎｍ程度のＣｏＦｅＢ層７４が順番に積層形成される。こういった積層にあたっては真空チャンバ内で例えばスパッタリング法が実施されればよい。ＣｏＦｅＢ層７４の積層後にチャンバ内には例えば酸素ガスが導入される。その結果、ＣｏＦｅＢ層７４の表面は酸化する。この酸化反応でＣｏＦｅＢ層７４の表面には酸化物膜が形成される。その後、酸化物膜上には、膜厚２．０ｎｍ程度のＣｏＦｅＢ層、膜厚２．８ｎｍ程度のＣｕ層、膜厚２．０ｎｍ程度のＣｏＦｅＢ層および膜厚５．０ｎｍ程度のＴａ層が相次いで積層形成される。Ｔａ層の表面には、さらに、膜厚１０．０ｎｍ程度のＣｕ層や膜厚１０．０ｎｍ程度のＡｕ層が積層形成されてもよい。
【００３７】
こういったスピンバルブヘッド素子３０の製造方法では、スピンバルブ膜３６内に絶縁層５４を形成するにあたって、既存のスピンバルブ膜の形成過程でチャンバ内に酸素ガスが導入されればよい。既存の製造方法を流用しつつ比較的に簡単に絶縁層５４の形成は実現されることができる。既存の製造装置が利用されることができる。ただし、酸素ガスの導入に代えて酸素プラズマが用いられてもよい。
【００３８】
以上のようなスピンバルブ膜３６は、例えば図１３に示されるように、順積層構造のシングルスピンバルブ膜に構成されてもよい。すなわち、このスピンバルブ膜３６では、下地層５１の表面に、自由側強磁性層５６、非磁性中間層５５、固定側強磁性層５３、反強磁性層５２およびＴａ層５７が相次いで重ね合わせられる。前述と同様に、自由側強磁性層５６と非磁性中間層５５との間には第１境界面ＢＦが規定される。固定側強磁性層５３と非磁性中間層５５との間には第２境界面ＢＳが規定される。固定側強磁性層５３では第１および第２強磁性層５３ａ、５３ｂの間に絶縁層５４は挟み込まれる。絶縁層５４は第１強磁性層５３ａの介在で非磁性中間層５５から隔てられることができる。こういった絶縁層５４は、前述と同様に、第１強磁性層５３ａの表面に形成される酸化物膜で構成されればよい。
【００３９】
図１４は本発明の第２実施形態に係るスピンバルブ膜３６ａの構造を示す。このスピンバルブ膜３６ａでは、固定側強磁性層５３に積層フェリ構造膜が用いられる。この積層フェリ構造膜は、反強磁性層５２の表面に広がる第１強磁性層７５ａと、この第１強磁性層７５ａとの間に例えば膜厚０．８ｎｍ程度のＲｕ層７６を挟み込む第２強磁性層７５ｂとを備える。第２強磁性層７５ｂの表面には前述と同様に絶縁層５４が形成される。絶縁層５４の表面には第３強磁性層７５ｃがさらに積層される。こうして絶縁層５４は第３強磁性層７５ｃの介在で非磁性中間層５５から隔てられることができる。このとき、各強磁性層７５ａ〜７５ｃは例えば膜厚２．０ｎｍ程度のＣｏＦｅＢ層で構成されればよい。こうした積層フェリ構造膜の採用によれば、固定側強磁性層５３の磁化方向が強固に固定される結果、前述のスピンバルブ膜３６に比べてさらに大きな抵抗変化量は実現されることができる。その他、前述と同様な作用や機能を実現する構成には同一の参照符号が付与される。重複する説明は割愛される。
【００４０】
図１５は本発明の第３実施形態に係るスピンバルブ膜３６ｂの構造を示す。このスピンバルブ膜３６ｂでは、自由側強磁性層５６とＴａ層５７との間に絶縁層５４ｂは挟み込まれる。こういった絶縁層５４ｂは例えば酸化物膜で構成されればよい。絶縁層５４ｂは自由側強磁性層５６の介在で非磁性中間層５５から隔てられることができる。このとき、固定側強磁性層５３や自由側強磁性層５６の膜厚は各々例えば２．０ｎｍ程度に設定されればよい。こうしたスピンバルブ膜３６ｂによれば、前述のスピンバルブ膜３６、３６ａと同様に、自由側強磁性層５６で確立される磁化方向に応じて大きな抵抗変化量は実現されることができる。
【００４１】
酸化物膜は、例えば自由側強磁性層５６の表面に積層形成される膜厚２．０ｎｍ程度のＦｅ2 Ｏ3 層およびＡｌ2 Ｏ3 層で構成されればよい。こういった積層形成には例えばスパッタリング法が用いられればよい。その他、酸化物膜の形成にあたっては、前述と同様に、自由側強磁性層５６の成膜後にチャンバ内に酸素ガスが導入されてもよく、チャンバ内に酸素プラズマが導入されてもよい。こういった酸素ガスや酸素プラズマは例えば自由側強磁性層５６の表面で酸化反応を引き起こす。その結果、自由側強磁性層５６の表面には酸化物膜が形成される。こういった場合には、酸素ガスや酸素プラズマの導入に先立って、自由側強磁性層５６の表面に例えば膜厚２．０ｎｍ程度のＣｕ層および膜厚１．０ｎｍ程度のＴａ層といった被酸化層が成膜されてもよい。
【００４２】
この第３実施形態では、前述のスピンバルブ膜３６ａと同様に、固定側強磁性層５３に積層フェリ構造膜が用いられる。この積層フェリ構造膜は、反強磁性層５２の表面に広がる第１強磁性層７５ｄと、この第１強磁性層７５ｄとの間に例えば膜厚０．８ｎｍ程度のＲｕ層７６を挟み込む第２強磁性層７５ｅとを備える。第１強磁性層７５ｄは例えば膜厚２．０ｎｍ程度のＣｏＦｅＢ層で構成されればよい。その一方で、第２強磁性層７５ｅは例えば膜厚２．５ｎｍ程度のＣｏＦｅＢ層で構成されればよい。こうした積層フェリ構造膜の採用によれば、固定側強磁性層５３の磁化方向が強固に固定される結果、固定側強磁性層５３に単純にＣｏＦｅＢ層が採用される場合に比べて大きな抵抗変化量は実現されることができる。ただし、固定側強磁性層５３には必ずしも積層フェリ構造膜が用いられる必要はない。その他、前述と同様な作用や機能を実現する構成には同一の参照符号が付与される。重複する説明は割愛される。
【００４３】
この第３実施形態では、図１５から明らかなように、自由側強磁性層５６と絶縁層５４ｂとの間に結合遮断層すなわちＣｕ層７７が挟み込まれてもよい。後述されるように、こういったＣｕ層７７は自由側強磁性層５６の保磁力Ｈｃを十分に弱めることができる。また、絶縁層５４ｂは、例えば図１６に示されるように、自由側強磁性層５６中に形成されてもよい。こういった絶縁層５４ｂは、例えば第１および第２強磁性層５６ａ、５６ｂに挟み込まれる酸化物膜で構成されればよい。絶縁層５４ｂは第１強磁性層５６ａの介在で非磁性中間層５５から隔てられることができる。このとき、第１および第２強磁性層５６ａ、５６ｂの膜厚は各々２．０ｎｍ程度に設定されればよい。固定側強磁性層５３の膜厚は例えば２．０ｎｍ程度に設定されればよい。
【００４４】
図１７は本発明の第４実施形態に係るスピンバルブ膜３６ｃの構造を示す。このスピンバルブ膜３６ｃでは、前述のように固定側強磁性層５３中に形成される絶縁層５４に加えて、自由側強磁性層５６とＴａ層５７との間に絶縁層５４ｃが挟み込まれる。前述と同様に、絶縁層５４は固定側強磁性層５３中の第３強磁性層７９ｃの介在で非磁性中間層５５から隔てられることができる。その一方で、絶縁層５４ｃは自由側強磁性層５６の介在で非磁性中間層５５から隔てられることができる。こうしたスピンバルブ膜３６ｃによれば、前述のスピンバルブ膜３６、３６ａ、３６ｂと同様に、自由側強磁性層５６で確立される磁化方向に応じて大きな抵抗変化量は実現されることができる。その他、前述と同様な作用や機能を実現する構成には同一の参照符号が付与される。重複する説明は割愛される。ただし、前述と同様に、固定側強磁性層５３には必ずしも積層フェリ構造膜が用いられる必要はない。
【００４５】
絶縁層５４ｃは、前述の絶縁層５４ｂと同様に、例えば自由側強磁性層５６の表面に積層形成される膜厚２．０ｎｍ程度のＦｅ2 Ｏ3 層およびＡｌ2 Ｏ3 層で構成されればよい。こういった積層形成には例えばスパッタリング法が用いられればよい。その他、酸化物膜の形成にあたっては、前述と同様に、自由側強磁性層５６の成膜後にチャンバ内に酸素ガスが導入されてもよく、チャンバ内に酸素プラズマが導入されてもよい。こういった酸素ガスや酸素プラズマは例えば自由側強磁性層５６の表面で酸化反応を引き起こす。その結果、自由側強磁性層５６の表面には酸化物膜が形成される。こういった場合には、酸素ガスや酸素プラズマの導入に先立って、自由側強磁性層５６の表面に例えば膜厚２．０ｎｍ程度のＣｕ層および膜厚１．０ｎｍ程度のＴａ層といった被酸化層が成膜されてもよい。
【００４６】
特に、この第４実施形態に係るスピンバルブ膜３６ｃでは、例えば図１８に示されるように、１対の絶縁層５４、５４ｃの間でいわゆるスペキュラー散乱が実現されると考えられる。その結果、後述されるように、自由側強磁性層５６で確立される磁化方向に応じてさらに大きな抵抗変化量は達成されることができる。なお、この第４実施形態では、例えば図１９に示されるように、自由側強磁性層５６と絶縁層５４ｃとの間に前述の結合遮断層すなわちＣｕ層７７が挟み込まれてもよい。
【００４７】
図２０は本発明の第５実施形態に係るスピンバルブ膜３６ｄの構造を示す。このスピンバルブ膜３６ｄはいわゆるデュアルスピンバルブ膜に構成される。すなわち、このスピンバルブ膜３６ｄでは、前述と同様に、下地層５１、反強磁性層５２、絶縁層５４を挟み込む固定側強磁性層５３、非磁性中間層５５および自由側強磁性層５６が順番に積み上げられる。絶縁層５４は固定側強磁性層５３中の第３強磁性層７９ｃの介在で非磁性中間層５５から隔てられることができる。
【００４８】
しかも、この自由側強磁性層５６上には、非磁性中簡層７８、固定側強磁性層７９、反強磁性層８０およびＴａ層５７が順番に重ね合わせられる。自由側強磁性層５６と非磁性中間層７８との間には、前述と同様に第１境界面ＢＦが規定される。その一方で、固定側強磁性層７９と非磁性中間層７８との間には第２境界面ＢＳが規定される。前述と同様な作用や機能を実現する構成には同一の参照符号が付与される。重複する説明は割愛される。
【００４９】
この第５実施形態では、前述と同様に、固定側強磁性層７９に積層フェリ構造膜が用いられる。この積層フェリ構造膜は、非磁性中間層７８の表面に広がって、例えば表面で絶縁層５４ｄを受け止める第１強磁性層７９ａと、絶縁層５４ｄの表面に積層されて、第１強磁性層７９ａとの間に絶縁層５４ｄを挟み込む第２強磁性層７９ｂとを備える。こうして絶縁層５４ｄは第１強磁性層７９ａの介在で非磁性中間層７８から隔てられることができる。このとき、絶縁層５４ｄは例えば第１強磁性層７９ａの酸化物膜で形成されればよい。第２強磁性層７９ｂの表面には例えば膜厚０．８ｎｍ程度のＲｕ層７６が積層される。Ｒｕ層７６の表面には第３強磁性層７９ｃがさらに積層される。各強磁性層７９ａ〜７９ｃは例えば膜厚２．０ｎｍ程度のＣｏＦｅＢ層で構成されればよい。その他、非磁性中間層７８や反強磁性層８０は前述の非磁性中間層５５や反強磁性層５２と同様に構成されればよい。
【００５０】
こうしたスピンバルブ膜３６ｄによれば、前述のスピンバルブ膜３６、３６ａ〜３６ｃと同様に、自由側強磁性層５６で確立される磁化方向に応じて大きな抵抗変化量は実現されることができる。ただし、前述と同様に、固定側強磁性層５３、７９には必ずしも積層フェリ構造膜が用いられる必要はない。
【００５１】
図２１は本発明の第６実施形態に係るスピンバルブ膜３６ｅの構造を示す。このスピンバルブ膜３６ｅでは、前述の第５実施形態に係るスピンバルブ膜３６ｄで自由側強磁性層５６中にさらに絶縁層５４ｅが形成される。こういった絶縁層５４ｅは例えば酸化物膜で構成されればよい。絶縁層５４ｅは各強磁性層５６ａ、５６ｂの介在で各非磁性中間層５５、７８から隔てられることができる。このとき、強磁性層５６ａ、５６ｂの膜厚は各々２．０ｎｍ程度に設定されればよい。その他、前述と同様な作用や機能を実現する構成には同一の参照符号が付与される。重複する説明は割愛される。ただし、前述と同様に、固定側強磁性層５３、７９には必ずしも積層フェリ構造膜が用いられる必要はない。
【００５２】
こうしたスピンバルブ膜３６ｅによれば、前述のスピンバルブ膜３６、３６ａ〜３６ｄと同様に、自由側強磁性層５６で確立される磁化方向に応じて大きな抵抗変化量は実現されることができる。特に、このスピンバルブ膜３６ｅでは、前述と同様に、絶縁層５４ｄ、５４ｅの間や、絶縁層５４ｅ、５４の間でいわゆるスペキュラー散乱が達成されると考えられる。その結果、後述されるように、自由側強磁性層５６で確立される磁化方向に応じてさらに大きな抵抗変化量は達成されることができる。
【００５３】
酸化物膜は、例えば第１強磁性層５６ａの表面に積層形成される膜厚２．０ｎｍ程度のＦｅ2 Ｏ3 層およびＡｌ2 Ｏ3 層で構成されればよい。こういった積層形成には例えばスパッタリング法が用いられればよい。その他、酸化物膜の形成にあたっては、前述と同様に、第１強磁性層５６ａの成膜後にチャンバ内に酸素ガスが導入されてもよく、チャンバ内に酸素プラズマが導入されてもよい。こういった酸素ガスや酸素プラズマは例えば第１強磁性層５６ａの表面で酸化反応を引き起こす。その結果、第１強磁性層５６ａの表面には酸化物膜が形成される。こういった場合には、酸素ガスや酸素プラズマの導入に先立って、第１強磁性層５６ａの表面に例えば膜厚２．０ｎｍ程度のＣｕ層および膜厚１．０ｎｍ程度のＴａ層といった被酸化層が成膜されてもよい。
【００５４】
さらにまた、この第６実施形態では、図２２に示されるように、自由側強磁性層５６中で各強磁性層５６ａ、５６ｂと絶縁層５４ｅとの間にそれぞれ結合遮断層すなわちＣｕ層７７が挟み込まれてもよい。その他、図２２では、前述と同様な作用や機能を実現する構成には同一の参照符号が付与される。重複する説明は割愛される。ただし、前述と同様に、固定側強磁性層５３、７９には必ずしも積層フェリ構造膜が用いられる必要はない。
【００５５】
図２３は本発明の第７実施形態に係るスピンバルブ膜３６ｆの構造を示す。このスピンバルブ膜３６ｆは、上下１対のスピンバルブ膜で反強磁性層を共有するデュアルスピンバルブ膜に構成される。すなわち、下地層５１の表面に、自由側強磁性層５６、非磁性中間層５５、固定側強磁性層５３および反強磁性層５２が相次いで重ね合わせられる。自由側強磁性層５６中には絶縁層５４ｆが形成される。こういった絶縁層５４ｆは、例えば第１および第２強磁性層５６ａ、５６ｂに挟み込まれる酸化物膜で構成されればよい。絶縁層５４ｆは第２強磁性層５６ｂの介在で非磁性中間層５５から隔てられることができる。このとき、第１および第２強磁性層５６ａ、５６ｂの膜厚は各々２．０ｎｍ程度に設定されればよい。
【００５６】
固定側強磁性層５３には積層フェリ構造膜が用いられる。この積層フェリ構造膜は、非磁性中間層５５の表面に広がる第１強磁性層７５ｄと、この第１強磁性層７５ｄとの間に例えば膜厚０．８ｎｍ程度のＲｕ層７６を挟み込む第２強磁性層７５ｅとを備えればよい。第１強磁性層７５ｄは例えば膜厚２．５ｎｍ程度のＣｏＦｅＢ層で構成されればよい。その一方で、第２強磁性層７５ｅは例えば膜厚２．０ｎｍ程度のＣｏＦｅＢ層で構成されればよい。ただし、前述と同様に、固定側強磁性層５３には必ずしも積層フェリ構造膜が用いられる必要はない。その他、前述と同様な作用や機能を実現する構成には同一の参照符号が付与される。重複する説明は割愛される。
【００５７】
このスピンバルブ膜３６ｆでは、反強磁性層５２上に、固定側強磁性層８３、非磁性中間層８４、自由側強磁性層８５およびＴａ層５７が順番に積み上げられる。前述と同様に、自由側強磁性層８５と非磁性中間層８４との間には第１境界面ＢＦが規定される。固定側強磁性層８３と非磁性中間層８４との間に第２境界面ＢＳが規定される。
【００５８】
自由側強磁性層８５とＴａ層５７との間には絶縁層５４ｇが挟み込まれる。こういった絶縁層５４ｇは、前述と同様に、膜厚２．０ｎｍ程度のＦｅ2 Ｏ3 層で構成されればよい。Ｆｅ2 Ｏ3 層は例えばスパッタリング法で積層形成されればよい。こうして絶縁層５４ｇは自由側強磁性層８５の介在で非磁性中間層８４から隔てられることができる。このとき、自由側強磁性層８５の膜厚は例えば２．０ｎｍ程度に設定されればよい。非磁性中間層８４は前述の非磁性中間層５５と同様に構成されればよい。
【００５９】
このとき、固定側強磁性層８３には積層フェリ構造膜が用いられる。この積層フェリ構造膜は、反強磁性層５２の表面に広がる第１強磁性層７５ｄと、この第１強磁性層７５ｄとの間に例えば膜厚０．８ｎｍ程度のＲｕ層７６を挟み込む第２強磁性層７５ｅとを備えればよい。第１強磁性層７５ｄは例えば膜厚２．０ｎｍ程度のＣｏＦｅＢ層で構成されればよい。その一方で、第２強磁性層７５ｅは例えば膜厚２．５ｎｍ程度のＣｏＦｅＢ層で構成されればよい。ただし、前述と同様に、固定側強磁性層８３には必ずしも積層フェリ構造膜が用いられる必要はない。こうしたスピンバルブ膜３６ｆによれば、前述のスピンバルブ膜３６、３６ａ〜３６ｅと同様に、自由側強磁性層５６、８５で確立される磁化方向に応じて大きな抵抗変化量は実現されることができる。
【００６０】
以上のようなＣＰＰ構造スピンバルブヘッド素子３０で抵抗変化量は実測された。この実測にあたって１６種類のスピンバルブ膜は用意された。試料（ａ１）に係るスピンバルブヘッド素子には、図４に示されるように、前述の第１実施形態に係るスピンバルブ膜３６が組み込まれた。試料（ｂ１）に係るスピンバルブヘッド素子には、図１４に示されるように、前述の第２実施形態に係るスピンバルブ膜３６ａが組み込まれた。
【００６１】
試料（ｃ１）〜（ｃ４）に係るスピンバルブヘッド素子には前述の第３実施形態に係るスピンバルブ膜３６ｂが組み込まれた。ただし、試料（ｃ１）では、図１５に示されるように、絶縁層５４ｂの形成にあたって、自由側強磁性層５６の表面にはスパッタリング法でＦｅ2 Ｏ3 層およびＡｌ2 Ｏ3 層が積層された。また、試料（ｃ２）では、絶縁層５４ｂの形成にあたって自由側強磁性層５６の表面は酸素ガスに曝された。さらに、試料（ｃ３）では、絶縁層５４ｂの形成にあたって自由側強磁性層５６の表面は酸素プラズマに曝された。いずれの場合にも自由側強磁性層５６と絶縁層５４ｂとの間にＣｕ層７７は挟み込まれなかった。さらにまた、試料（ｃ４）では、図１６に示されるように、絶縁層５４ｂは自由側強磁性層５６中に埋め込まれた。この絶縁層５４ｂの形成にあたって、第１強磁性層５６ａの表面にはスパッタリング法でＦｅ2 Ｏ3 層およびＡｌ2 Ｏ3 層が積層された。
【００６２】
試料（ｄ１）〜（ｄ４）に係るスピンバルブヘッド素子には前述の第４実施形態に係るスピンバルブ膜３６ｃが組み込まれた。ただし、試料（ｄ１）では、図１７に示されるように、絶縁層５４ｃの形成にあたって、自由側強磁性層５６の表面にはスパッタリング法でＦｅ2 Ｏ3 層およびＡｌ2 Ｏ3 層が積層された。また、試料（ｄ２）では、絶縁層５４ｃの形成にあたって自由側強磁性層５６の表面は酸素ガスに曝された。さらに、試料（ｄ３）では、絶縁層５４ｃの形成にあたって自由側強磁性層５６の表面は酸素プラズマに曝された。いずれの場合にも自由側強磁性層５６と絶縁層５４ｃとの間にＣｕ層７７は挟み込まれなかった。さらにまた、試料（ｄ４）では、図１９に示されるように、自由側強磁性層５６と絶縁層５４ｃとの間に結合遮断層すなわちＣｕ層７７が挟み込まれた。このとき、絶縁層５４ｃの形成にあたって、Ｃｕ層７７上にはスパッタリング法でＦｅ2 Ｏ3 層およびＡｌ2 Ｏ3 層が積層された。
【００６３】
さらにまた、試料（ｅ１）に係るスピンバルブヘッド素子には、図２０に示されるように、前述の第５実施形態に係るスピンバルブ膜３６ｄが組み込まれた。同様に、試料（ｆ１）〜（ｆ４）に係るスピンバルブヘッド素子には前述の第６実施形態に係るスピンバルブ膜３６ｅが組み込まれた。ただし、試料（ｆ１）では、図２１に示されるように、絶縁層５４ｅの形成にあたって、強磁性層５６ａの表面にはスパッタリング法でＦｅ2 Ｏ3 層およびＡｌ2 Ｏ3 層が積層された。また、試料（ｆ２）では、絶縁層５４ｅの形成にあたって強磁性層５６ａの表面は酸素ガスに曝された。さらに、試料（ｆ３）では、絶縁層５４ｅの形成にあたって強磁性層５６ａの表面は酸素プラズマに曝された。いずれの場合にも強磁性層５６ａ、５６ｂと絶縁層５４ｅとの間にＣｕ層７７は挟み込まれなかった。さらにまた、試料（ｆ４）では、図２２に示されるように、各強磁性層５６ａ、５６ｂと絶縁層５４ｅとの間に結合遮断層すなわちＣｕ層７７が挟み込まれた。このとき、絶縁層５４ｅの形成にあたって、Ｃｕ層７７上にはスパッタリング法でＦｅ2 Ｏ3 層およびＡｌ2 Ｏ3 層が積層された。加えて、試料（ｇ１）に係るスピンバルブヘッド素子には、図２３に示されるように、前述の第７実施形態に係るスピンバルブ膜３６ｆが組み込まれた。
【００６４】
この実測では４種類の比較例が用意された。試料（ａ０）に係るスピンバルブヘッド素子では前述の試料（ａ１）から絶縁層５４が取り除かれた。固定側強磁性層５３の膜厚は４．５ｎｍに設定された。試料（ｂ０）に係るスピンバルブヘッド素子では前述の試料（ｂ１）から絶縁層５４が取り除かれた。このとき、非磁性中間層５５に接触する強磁性層の膜厚は２．５μｍに設定された。試料（ｅ０）に係るスピンバルブヘッド素子では前述の試料（ｅ１）から絶縁層５４、５４ｄが取り除かれた。非磁性中間層５５、７８に接触する強磁性層の膜厚は各々２．５μｍに設定された。さらに、試料（ｇ０）に係るスピンバルブヘッド素子では前述の試料（ｇ１）から絶縁層５４ｆ、５４ｇが取り除かれた。こうした実測の結果、［表１］〜［表４］が得られた。
【００６５】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
［表１］〜［表４］から明らかなように、絶縁層が除かれた試料（ａ０）、（ｂ０）、（ｅ０）および（ｇ０）に比べて試料（ａ１）、（ｂ１）、（ｃ１）〜（ｃ４）、（ｅ１）、（ｆ１）〜（ｆ４）および（ｇ１）では大幅に素子サイズ１．０μｍ2 時の抵抗変化量△Ｒは増大した。その結果、絶縁層５４、５４ｂ〜５４ｇの挿入に基づきスピンバルブヘッド素子３０の抵抗変化量△Ｒは増大することが確認された。特に、試料（ｃ１）、（ｃ４）、（ｄ１）、（ｄ４）、（ｆ１）および（ｆ４）のように、スパッタリング法を用いてＦｅ2 Ｏ3 層およびＡｌ2 Ｏ3 層といった酸化物膜が形成されたスピンバルブヘッド素子３０では、酸素ガスの導入や酸素プラズマに基づき酸化物膜が形成されたスピンバルブヘッド素子に比べて著しく大きな抵抗変化量ΔＲは達成された。しかも、試料（ｄ１）〜（ｄ４）および試料（ｆ１）〜（ｆ４）から明らかなように、固定側強磁性層５３、７９中の強磁性層５３ｂ、７９ａで非磁性中間層５５、７８から隔てられた絶縁層５４、５４ｄと、自由側強磁性層５６、５６ａ、５６ｂで非磁性中間層５５、７８から隔てられた絶縁層５４ｃ、５４ｅとを同時に備えるスピンバルブヘッド素子３０では著しく抵抗変化量△Ｒが増大することが確認された。
【００７０】
さらに、発明者は前述の試料（ｂ１）で酸化時間すなわち酸素ガスの導入持続時間と１μｍ2 時の抵抗値Ｒや抵抗変化量ΔＲとの関係を検証した。このとき、酸素の導入量は０．２［ｓｃｃｍ］に設定された。図２４（ａ）および（ｂ）に示されるように、酸化時間が１００［ｓ］を超えると高い抵抗変化量△ＲやＭＲ比は実現されることが確認された。
【００７１】
さらにまた、発明者は前述の試料（ｃ１）で絶縁層５４ｂの膜厚と１μｍ2 時の抵抗値Ｒや抵抗変化量ΔＲとの関係を検証した。図２５（ａ）および（ｂ）に示されるように、絶縁層５４ｂの膜厚が３．０ｎｍに設定されると、抵抗変化量△ＲやＭＲ比は最大値を示すことが確認された。
【００７２】
さらにまた、発明者は前述の試料（ｃ２）で酸化時間すなわち酸素ガスの導入持続時間と１μｍ2 時の抵抗値Ｒや抵抗変化量ΔＲとの関係を検証した。このとき、酸素の導入量は０．２［ｓｃｃｍ］に設定された。図２６（ａ）および（ｂ）に示されるように、酸化時間が１００［ｓ］を超えると高い抵抗変化量△ＲやＭＲ比は実現されることが確認された。
【００７３】
さらにまた、発明者は前述の試料（ｃ３）で酸化時間すなわち酸素プラズマの適用持続時間と１μｍ2 時の抵抗値Ｒや抵抗変化量ΔＲとの関係を検証した。このとき、酸素圧は１．０［Ｐａ］に設定された。図２７（ａ）および（ｂ）に示されるように、酸化時間が３００［ｓ］を超えると高い抵抗変化量△Ｒは達成されることが確認された。酸化時間が３００［ｓ］に設定されると、ＭＲ比は最大値を示すことが確認された。
【００７４】
さらにまた、発明者は前述の試料（ｄ１）で絶縁層５４ｃの膜厚と１μｍ2 時の抵抗値Ｒや抵抗変化量ΔＲとの関係を検証した。図２８（ａ）および（ｂ）に示されるように、絶縁層５４ｃの膜厚が３．０ｎｍに設定されると、抵抗変化量△ＲやＭＲ比は最大値を示すことが確認された。
【００７５】
さらにまた、発明者は前述の試料（ｄ２）で自由側強磁性層５６の酸化時間すなわち酸素ガスの導入持続時間と１μｍ2 時の抵抗値Ｒや抵抗変化量ΔＲとの関係を検証した。このとき、酸素の導入量は０．２［ｓｃｃｍ］に設定された。図２９（ａ）および（ｂ）に示されるように、酸化時間が１００［ｓ］を超えると高い抵抗変化量△ＲやＭＲ比は実現されることが確認された。
【００７６】
さらにまた、発明者は前述の試料（ｄ３）で自由側強磁性層５６の酸化時間すなわち酸素プラズマの適用持続時間と１μｍ2 時の抵抗値Ｒや抵抗変化量ΔＲとの関係を検証した。このとき、酸素圧は１．０［Ｐａ］に設定された。図３０（ａ）および（ｂ）に示されるように、酸化時間が３００［ｓ］を超えると高い抵抗変化量△Ｒは達成されることが確認された。酸化時間が３００［ｓ］に設定されると、ＭＲ比は最大値を示すことが確認された。
【００７７】
さらに、発明者は前述の試料（ｄ４）で結合遮断層すなわちＣｕ層７７の膜厚と抵抗変化量△Ｒとの関係を検証した。その結果、図３１（ａ）から明らかなように、ＣＰＰ構造スピンバルブヘッド素子３０では、Ｃｕ層７７の膜厚に拘わらず一定の抵抗変化量△Ｒは達成されることが確認された。しかも、Ｃｕ層７７の膜厚が１．０ｎｍを超えると、自由側強磁性層５６の保磁力Ｈｃは著しく低下することが確認された。結合遮断層すなわちＣｕ層７７の効果は実証された。特に、Ｃｕ層７７の膜厚は２．０ｎｍ以上に設定されることが望まれる。
【００７８】
その一方で、例えば図３１（ｂ）に示されるように、いわゆるＣＩＰ（ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｎ−ｔｈｅ−ｐｌａｎｅ）構造スピンバルブヘッド素子では、結合遮断層すなわちＣｕ層の膜厚が増大するにつれて抵抗変化量△Ｒは減少してしまう。このＣＩＰ構造スピンバルブヘッド素子では、周知の通り、例えば前述の下部シールド層３２上に積層される非磁性層の表面に沿って両側からスピンバルブ膜３６ｃを挟み込む１対の電極端子や磁区制御膜からスピンバルブ膜３６ｃに電流は供給された。
【００７９】
さらにまた、発明者は前述の試料（ｆ１）で絶縁層５４ｅの膜厚と１μｍ2 時の抵抗値Ｒや抵抗変化量ΔＲとの関係を検証した。図３２（ａ）および（ｂ）に示されるように、絶縁層５４ｅの膜厚が３．０ｎｍに設定されると、抵抗変化量△ＲやＭＲ比は最大値を示すことが確認された。
【００８０】
さらにまた、発明者は前述の試料（ｆ３）で強磁性層５６ａの酸化時間すなわち酸素プラズマの適用持続時間と１μｍ2 時の抵抗値Ｒや抵抗変化量ΔＲとの関係を検証した。このとき、酸素圧は１．０［Ｐａ］に設定された。図３３（ａ）および（ｂ）に示されるように、酸化時間が３００［ｓ］に設定されると、抵抗変化量△ＲおよびＭＲ比はは最大値を示すことが確認された。
【００８１】
なお、以上のような絶縁層５４、５４ｂ〜５４ｇは、少なくとも２種類以上の元素からなる化合物を含めばよい。こういった化合物には、前述の酸化物のほか、窒化物や炭化物、硼化物が含まれることができる。
【００８２】
（付記１） 自由側強磁性層と、第１境界面で自由側強磁性層に接触する非磁性中間層と、第２境界面で非磁性中間層に接触する固定側強磁性層と、固定側強磁性層で非磁性中間層から隔てられる絶縁層とを備えることを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
【００８３】
（付記２） 付記１に記載のＣＰＰ構造スピンバルブヘッドにおいて、前記絶縁層は、少なくとも２種類の元素からなる化合物を含むことを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
【００８４】
（付記３） 付記２に記載のＣＰＰ構造スピンバルブヘッドにおいて、前記化合物は酸化物であることを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
【００８５】
（付記４） 付記１に記載のＣＰＰ構造スピンバルブヘッドにおいて、前記絶縁層は１対の固定側強磁性層で挟み込まれることを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
【００８６】
（付記５） 自由側強磁性層と、第１境界面で自由側強磁性層に接触する非磁性中間層と、第２境界面で非磁性中間層に接触する固定側強磁性層と、自由側強磁性層で非磁性中間層から隔てられる絶縁層とを備えることを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
【００８７】
（付記６） 付記５に記載のＣＰＰ構造スピンバルブヘッドにおいて、前記絶縁層は、少なくとも２種類の元素からなる化合物を含むことを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
【００８８】
（付記７） 付記６に記載のＣＰＰ構造スピンバルブヘッドにおいて、前記化合物は酸化物であることを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
【００８９】
（付記８） 付記５に記載のＣＰＰ構造スピンバルブヘッドにおいて、前記絶縁層は１対の自由側強磁性層で挟み込まれることを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
【００９０】
（付記９） 付記５に記載のＣＰＰ構造スピンバルブヘッドにおいて、前記固定側強磁性層で前記非磁性中間層から隔てられる絶縁層をさらに備えることを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
【００９１】
（付記１０） 付記９に記載のＣＰＰ構造スピンバルブヘッドにおいて、前記絶縁層は、少なくとも２種類の元素からなる化合物を含むことを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
【００９２】
（付記１１） 付記１０に記載のＣＰＰ構造スピンバルブヘッドにおいて、前記化合物は酸化物であることを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
【００９３】
（付記１２） 付記９に記載のＣＰＰ構造スピンバルブヘッドにおいて、前記絶縁層は１対の固定側強磁性層で挟み込まれることを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
【００９４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、既存のスピンバルブ膜と同様な積層数で確実に大きな抵抗変化量は達成されることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）の構造を概略的に示す平面図である。
【図２】 一具体例に係る浮上ヘッドスライダの構造を概略的に示す拡大斜視図である。
【図３】 浮上面で観察される読み出し書き込みヘッドの様子を示す拡大正面図である。
【図４】 本発明の第１実施形態に係るスピンバルブ膜の構造を示す拡大側面図である。
【図５】 絶縁層の働きを示す概念図である。
【図６】 スピンバルブヘッド素子の製造方法に含まれる１工程を示す部分断面図である。
【図７】 スピンバルブヘッド素子の製造方法に含まれる１工程を示す部分断面図である。
【図８】 スピンバルブヘッド素子の製造方法に含まれる１工程を示す部分断面図である。
【図９】 スピンバルブヘッド素子の製造方法に含まれる１工程を示す部分断面図である。
【図１０】 スピンバルブヘッド素子の製造方法に含まれる１工程を示す部分断面図である。
【図１１】 スピンバルブヘッド素子の製造方法に含まれる１工程を示す部分断面図である。
【図１２】 スピンバルブ膜に組み込まれる絶縁層の形成工程を概略的に示す拡大部分断面図である。
【図１３】 第１実施形態の一変形例に係るスピンバルブ膜の構造を示す拡大側面図である。
【図１４】 本発明の第２実施形態に係るスピンバルブ膜の構造を示す拡大側面図である。
【図１５】 本発明の第３実施形態に係るスピンバルブ膜の構造を示す拡大側面図である。
【図１６】 第３実施形態の一変形例に係るスピンバルブ膜の構造を示す拡大側面図である。
【図１７】 本発明の第４実施形態に係るスピンバルブ膜の構造を示す拡大側面図である。
【図１８】 スペキュラー拡散の原理を示す概念図である。
【図１９】 第４実施形態の一変形例に係るスピンバルブ膜の構造を示す拡大側面図である。
【図２０】 本発明の第５実施形態に係るスピンバルブ膜の構造を示す拡大側面図である。
【図２１】 本発明の第６実施形態に係るスピンバルブ膜の構造を示す拡大側面図である。
【図２２】 第６実施形態の一変形例に係るスピンバルブ膜の構造を示す拡大側面図である。
【図２３】 本発明の第７実施形態に係るスピンバルブ膜の構造を示す拡大側面図である。
【図２４】 試料（ｂ１）に係るスピンバルブヘッド素子で、（ａ）酸素雰囲気下の酸化時間と抵抗値および抵抗変化量との関係、および（ｂ）酸素雰囲気下の酸化時間とＭＲ比との関係を示すグラフである。
【図２５】 試料（ｃ１）に係るスピンバルブヘッド素子で、（ａ）絶縁層の膜厚と抵抗値および抵抗変化量との関係、および（ｂ）絶縁層の膜厚とＭＲ比との関係を示すグラフである。
【図２６】 試料（ｃ２）に係るスピンバルブヘッド素子で、（ａ）酸素雰囲気下の酸化時間と抵抗値および抵抗変化量との関係、および（ｂ）酸素雰囲気下の酸化時間とＭＲ比との関係を示すグラフである。
【図２７】 試料（ｃ３）に係るスピンバルブヘッド素子で、（ａ）酸素プラズマに基づく酸化時間と抵抗値および抵抗変化量との関係、および（ｂ）酸素プラズマに基づく酸化時間とＭＲ比との関係を示すグラフである。
【図２８】 試料（ｄ１）に係るスピンバルブヘッド素子で、（ａ）自由側強磁性層上に形成される絶縁層の膜厚と抵抗値および抵抗変化量との関係、および（ｂ）同じく絶縁層の膜厚とＭＲ比との関係を示すグラフである。
【図２９】 試料（ｄ２）に係るスピンバルブヘッド素子で、（ａ）自由側強磁性層の酸化時間と抵抗値および抵抗変化量との関係、および（ｂ）自由側強磁性層の酸化時間とＭＲ比との関係を示すグラフである。
【図３０】 試料（ｄ３）に係るスピンバルブヘッド素子で、（ａ）酸素プラズマに基づく自由側強磁性層の酸化時間と抵抗値および抵抗変化量との関係、および（ｂ）酸素プラズマに基づく自由側強磁性層の酸化時間とＭＲ比との関係を示すグラフである。
【図３１】 試料（ｄ４）に係るスピンバルブヘッド素子で、結合遮断層の膜厚と、抵抗変化量および自由側強磁性層の保磁力との関係を示すグラフである。
【図３２】 試料（ｆ１）に係るスピンバルブヘッド素子で、（ａ）自由側強磁性層上に形成される絶縁層の膜厚と抵抗値および抵抗変化量との関係、および（ｂ）同じく絶縁層の膜厚とＭＲ比との関係を示すグラフである。
【図３３】 試料（ｆ３）に係るスピンバルブヘッド素子で、（ａ）酸素プラズマに基づく自由側強磁性層の酸化時間と抵抗値および抵抗変化量との関係、および（ｂ）酸素プラズマに基づく自由側強磁性層の酸化時間とＭＲ比との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
３１ ＣＰＰ構造スピンバルブヘッド、３６，３６ａ〜３６ｈ スピンバルブ膜、５３ 固定側強磁性層、５４，５４ｂ〜５４ｇ 絶縁層、５５ 非磁性中間層、５６ 自由側強磁性層、７８ 非磁性中間層、７９ 固定側強磁性層、８３固定側強磁性層、８４ 非磁性中間層、８５ 自由側強磁性層、ＢＦ 第１境界面、ＢＳ 第２境界面。
Claims (9)
- 自由側強磁性層と、第１境界面で自由側強磁性層に接触する導電性の
非磁性中間層と、第２境界面で非磁性中間層に接触する固定側強磁性層と、固定側強磁性層で非磁性中間層から隔てられ、ピンホールを有する絶縁層とを備え、センス電流は、絶縁層のピンホールを通り抜けつつ第１および第２境界面の鉛直方向に流通することを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。 - 請求項１に記載のＣＰＰ構造スピンバルブヘッドにおいて、前記絶縁層は、少なくとも２種類の元素からなる化合物を含むことを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
- 請求項２に記載のＣＰＰ構造スピンバルブヘッドにおいて、前記化合物は酸化物であることを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
- 請求項１に記載のＣＰＰ構造スピンバルブヘッドにおいて、前記絶縁層は１対の固定側強磁性層で挟み込まれることを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
- 自由側強磁性層と、第１境界面で自由側強磁性層に接触する導電性の非磁性中間層と、第２境界面で非磁性中間層に接触する固定側強磁性層と、自由側強磁性層で非磁性中間層から隔てられ、ピンホールを有する絶縁層とを備え、センス電流は、絶縁層のピンホールを通り抜けつつ第１および第２境界面の鉛直方向に流通することを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
- 請求項５に記載のＣＰＰ構造スピンバルブヘッドにおいて、前記絶縁層は、少なくとも２種類の元素からなる化合物を含むことを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
- 請求項６に記載のＣＰＰ構造スピンバルブヘッドにおいて、前記化合物は酸化物であることを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
- 請求項５に記載のＣＰＰ構造スピンバルブヘッドにおいて、前記絶縁層は１対の自由側強磁性層で挟み込まれることを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
- 請求項５に記載のＣＰＰ構造スピンバルブヘッドにおいて、前記固定側強磁性層で前記非磁性中間層から隔てられる絶縁層をさらに備えることを特徴とするＣＰＰ構造スピンバルブヘッド。
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