磁阻效应元件、薄膜磁头、磁头万向节组件和硬盘装置

摘要

本发明是一种具有间隔层、夹持上述间隔层而层叠形成的磁化固定层和自由层的，在层叠方向施加读出电流的CPP(Current Perpendicularto Plane：电流垂直于平面)结构的巨磁阻效应元件(CPP－GMR元件)，由于上述自由层具有使磁化方向随外部磁场变化的功能，上述间隔层具有由非磁性金属材料形成的第1非磁性金属层和第2非磁性金属层以及在所述第1非磁性金属层与第2非磁性金属层之间形成的半导体层，上述半导体层是n型的氧化物半导体，上述第1非磁性金属层是在成膜顺序比上述第2非磁性金属层先成膜的膜，在该第1非磁性金属层与上述半导体层之间，形成防氧化层，上述防氧化层由在与上述半导体层的接合中不生成肖特基势垒(Schottoky barrier)的材料形成，故在不使磁头噪声增大，得到高的MR特性的同时，得到抑制元件面电阻率(AR)的分散性，使膜特性的可靠性得到格外提高的极其优异的效果。

说明书

技术领域

本发明涉及将磁记录介质等的磁场强度作为信号读取的磁阻效应元件、包括该磁阻效应元件的薄膜磁头、以及包含该薄膜磁头的磁头万向节组件(head gimbal assembly)和硬盘装置。

背景技术

近年来，伴随硬盘装置面记录密度的提高，要求提高薄膜磁头性能。作为薄膜磁头，广泛地使用在基板上层叠了具有读出专用的磁阻效应元件(以下有时简称为MR(Magneto-resistive)元件)的再生磁头和具有写入专用的感应型磁变换元件(誘導型磁気变換素子)的记录头的结构的复合型薄膜磁头。

作为MR元件，可举出应用了各向异性磁阻(AnisotropicMagneto-resistive)效应的AMR元件、应用了巨磁阻(Giant Magneto-resistive)效应的GMR元件和应用了隧道磁阻(Tunnel-type Magneto-resistive)效应的TMR元件等。

作为再生磁头的特性，尤其要求高灵敏度和高输出。作为满足这样的要求的再生磁头，使用了旋阀(spin valve)型GMR元件的GMR头已经批量生产。另外，近年来随着面记录密度的进一步提高，也正在进行使用了TMR元件的再生磁头的批量生产。

旋阀型GMR元件一般来说具有非磁性层、在该非磁性层的一个面上形成的自由层(フリ-)、在非磁性层的另一个面上形成的磁化固定层和在磁化固定层的与非磁性层相反一侧上形成的钉住层(ピンニング)(一般称反铁磁性层)。自由层是磁化方向随来自外部的信号磁场而变化的层，磁化固定层是在来自钉住层(反铁磁性层)的磁场作用下磁化方向被固定的层。

对于现有的GMR磁头，在与构成GMR元件的各层的面平行的方向流过磁信号检测用电流(所谓读出电流(センス電流))的结构，即CIP(Current In Plane：电流在平面内)结构是主流(CIP-GMR元件)。与此相对，在与构成GMR元件的各层的面垂直的方向(层叠方向)流过读出电流的结构，即CPP(Current Perpendicular to Plane：电流垂直于平面)结构的GMR元件(CPP-GMR元件)作为下一代的元件其开发也正在取得进展。

如果只按照流过电流的方向进行分类，则上述的TMR元件也属于CPP结构的范畴。然而，TMR元件的叠层膜结构和检测原理与CPP-GMR元件的叠层膜结构和检测原理不同。即，TMR元件一般具有自由层、磁化固定层、配置在它们之间的隧道阻挡层( トンネルバリア)和配置在与磁化固定层的与隧道阻挡层相接的面相反一侧的面上的反铁磁性层。隧道阻挡层是因隧道效应而在保存了自旋的状态下电子可通过的非磁性绝缘层。除此以外的层，例如自由层、磁化固定层和反铁磁性层可以说与用于旋阀型GMR元件的层基本上相同。

可是，在将TMR元件用于再生磁头的情况下，要求TMR元件低电阻化。其理由如下。也就是说，在磁盘装置中，要求提高记录密度和提高数据传送速率，随之要求再生磁头的高频响应特性良好。可是，如果TMR元件的电阻值大，则TMR元件和在与之连接的电路中所发生的寄生电容增大，再生磁头的高频响应特性降低。因此，对TMR元件必然要求元件的低电阻化。

一般来说，为使TMR元件低电阻化，减小隧道阻挡层的厚度是有效的。然而，如过度减小隧道阻挡层的厚度，则因在隧道阻挡层内产生很多针孔而发生TMR元件的寿命缩短，因在自由层与磁化固定层之间产生磁耦合而造成噪声的增大和MR比的降低这样的TMR元件的特性劣化等问题。在此，将再生磁头中发生的噪声称为磁头噪声。使用TMR元件的再生磁头的磁头噪声包含在使用GMR元件的再生磁头中不发生的噪声成分即散粒噪声。因此，使用TMR元件的再生磁头存在磁头噪声大的问题。

另一方面，在CPP-GMR元件存在得不到足够大的MR比的问题。其原因被认为是在非磁性导电层与磁性层的界面上或非磁性导电层中自旋极化电子被散射的缘故。

另外，在CPP-GMR元件中，由于电阻值小，故电阻变化量也减小。因此，为了使用CPP-GMR元件得到大的再生输出(再生出力)，必须增大施加在元件上的电压。但是，如增大施加在元件上的电压，则发生以下问题。即，在CPP-GMR元件中，在与各层的面垂直的方向上流过电流。于是，从自由层向磁化固定层、或从磁化固定层向自由层注入自旋极化电子。该自旋极化电子在自由层或磁化固定层中发生使这些磁化旋转的转矩(以下称为自旋转矩)。该自旋转矩的大小与电流密度成比例。如增大施加在CPP-GMR元件上的电压，则电流密度增加，其结果是，自旋转矩增大。如自旋转矩增大，则发生磁化固定层磁化方向改变的问题。

为了解决这样的问题，本发明申请人作为特愿2006-275972提出了抑制噪声，且可在抑制自旋转矩的影响的同时得到大的MR比的CPP-GMR元件的发明。

即，作为优选方案，使夹在自由层与磁化固定层之间的间隔层(spacer layer)的结构例如为Cu/ZnO/Cu，同时规定磁阻效应元件的面电阻率(AR：Area Resistivity)和间隔层的电导率在规定的范围内。

按照该提案，如上所述，通过将间隔层形成例如Cu/ZnO/Cu的三层结构，以抑制噪声，并且在抑制自旋转矩的影响的同时得到大的MR比。

本申请的发明是进一步改进了特愿2006-275972的发明，其方案主旨如下。

即，在特愿2006-275972的提案中，在通常的工艺条件下，作为半导体层的ZnO层，缺氧(酸素欠損)的情况多，并且由本申请人的实验可知，该缺氧状态在晶片内不均匀。该缺氧的不均一性有可能成为产生各元件中的电阻值和MR变化率的不均一性的原因。

作为防止缺氧或消除缺氧的不均一性的方法，想出对作为半导体层的ZnO层的表面积极地进行氧化处理的方法，并在实验上作了尝试。

然而，如在实际上尝试进行氧化处理的实验，则可知ZnO层表面的氧化处理要求严格的工艺控制，制造条件的些许波动均有可能造成下部的Cu层及更下的磁性层的氧化。而且，如这发生样的过度氧化状态，则有可能产生元件的特性劣化，即GMR元件的MR比降低等问题。

在这样的实际状况下，希望提出一种对元件的特性没有不良影响，可防止晶片内的缺氧并消除缺氧的分散性，而且可防止位于半导体层下面的层氧化的新的间隔层结构的提案(即在不使磁头噪声增大，得到高MR特性的同时，抑制元件面电阻率(AR)的分散性，使膜特性的可靠性大大提高的间隔层结构的提案)。

要说明的是，作为公知的现有技术，作为与本申请的发明最有关的文献，可举出作为上述专利文献1而引用的特开2003-8102号。在该文献中，公开了一种CPP-GMR元件，该CPP-GMR元件包括：固定了磁化方向的磁化固定层；磁化方向随外部磁场变化的磁化自由层；设置在磁化固定层与磁化自由层之间的非磁性金属中间层；以及设置在磁化固定层与磁化自由层之间、由传导载流子(伝導キヤリア)数为1022个/cm³以下的材料构成的电阻调节层。在该文献中，公开了作为电阻调节层的材料之一的半导体，但没有关于本申请发明的结构的任何暗示。

发明内容

为了解决上述课题，本发明是一种具有间隔层(spacer layer)、以夹持上述间隔层的方式层叠形成的磁化固定层和自由层的、在层叠方向施加读出电流的CPP(Current Perpendicular to Plane：电流垂直于平面)结构的巨磁阻效应元件(CPP-GMR元件)，上述自由层以磁化方向随外部磁场变化的方式发挥功能；上述间隔层具有由非磁性金属材料形成的第1非磁性金属层和第2非磁性金属层、以及在所述第1非磁性金属层与第2非磁性金属层之间形成的半导体层，上述半导体层是n型的氧化物半导体，上述第1非磁性金属层是在成膜顺序上比上述第2非磁性金属层先成膜的膜，在该第1非磁性金属层与上述半导体层之间，形成防氧化层，上述防氧化层由在与上述半导体层的接合时不生成肖特基势垒(Schottoky barrier)的材料形成。

另外，作为本发明的优选方式，构成上述防氧化层的材料的功函数(work function)的值比构成上述第1非磁性金属层的材料的功函数的值小。

另外，作为本发明的优选方式，上述第1非磁性金属层是Cu，上述防氧化层的构成为：选自Ru、In、以Ru为主成分的合金和以In为主成分的合金中的至少1种。

另外，作为本发明的优选方式，上述第1非磁性金属层和上述第2非磁性金属层分别是Cu，上述半导体层是ZnO，上述防氧化层的构成为：选自Ru、In、以Ru为主成分的合金和以In为主成分的合金中的至少1种。 

另外，作为本发明的优选方式，上述防氧化层的膜厚为0.5nm～1.5nm。

另外，作为本发明的优选方式，磁阻效应元件的面电阻率为0.1～0.3Ω·μm²。

本发明是上述磁阻效应元件的制造方法，该方法在形成上述间隔层时，在依次将第1非磁性金属层、防氧化层和半导体层溅射成膜形成3层叠层体后，进行半导体层的表面氧化处理，然后，将第2非磁性金属层溅射成膜。

本发明是上述磁阻效应元件的制造方法，该方法在形成上述间隔层时，在依次将包含Cu的第1非磁性金属层、防氧化层和包含ZnO的半导体层溅射成膜形成3层叠层体后，进行ZnO半导体层的表面氧化处理，然后，将包含Cu的第2非磁性金属层溅射成膜。

另外，作为本发明磁阻效应元件的制造方法的优选方式，在进行上述半导体层的表面氧化处理后，在真空中进行热处理，然后将第2非磁性金属层溅射成膜。

本发明的薄膜磁头包括：与记录介质相向的介质相向面、为了检测来自上述记录介质的信号磁场而配置在上述介质相向面附近的上述磁阻效应元件、和用于在上述磁阻效应元件的层叠方向流过电流的一对电极。

本发明的磁头万向节组件包括：包含上述薄膜磁头的、与记录介质相向地配置的滑块；和弹性地支持上述滑块的悬架(suspension)。

本发明的硬盘装置包括：包含上述薄膜磁头的、与记录介质相向地配置的滑块；和在支持上述滑块的同时相对于上述记录介质定位的定位装置。

本发明是一种具有间隔层、夹持上述间隔层而层叠形成的磁化固定层和自由层的、在其层叠方向施加读出电流的CPP(Current Perpendicularto Plane：电流垂直于平面)结构的巨磁阻效应元件(CPP-GMR元件)，由于上述自由层具有使磁化方向随外部磁场变化的功能，上述间隔层具有由非磁性金属材料形成的第1非磁性金属层和第2非磁性金属层以及在所述第1非磁性金属层与第2非磁性金属层之间形成的半导体层，上述半导体层是n型的氧化物半导体，上述第1非磁性金属层是在成膜顺序上比上述第2非磁性金属层先成膜的膜，在该第1非磁性金属层与上述半导体层之间，形成防氧化层，上述防氧化层由在与上述半导体层的接合时不生成肖特基势垒(Schottoky barrier)的材料形成，故在不使磁头噪声增大、得到高的MR特性的同时，得到抑制元件面电阻率(AR)的分散性，使膜特性的可靠性得到大大提高的极其优异的效果。

附图说明

图1是主要表示本发明实施方式的再生磁头的与介质相向面平行的剖面的剖面图。

图2是用于说明本发明的一种优选实施方式的薄膜磁头结构的图，是表示与薄膜磁头的介质相向面和基板垂直的剖面的剖面图。

图3是用于说明本发明的一种优选实施方式的薄膜磁头结构的图，是表示与薄膜磁头的磁极部分的介质相向面平行的剖面的剖面图。

图4是本发明的一种实施方式的磁头万向节组件所含的滑块的透视图。

图5是包含本发明一种实施方式的磁头万向节组件的磁头臂组件的透视图。

图6是本发明的一种实施方式的硬盘装置的主要部分的说明图。

图7是本发明的一种实施方式的硬盘装置的平面图。

图8是将本发明元件样品1的GMR变化率(％)与元件的面电阻率AR(Ω·μm²)的数据组作图得到的图。

图9是将本发明元件样品2的GMR变化率(％)与元件的面电阻率AR(Ω·μm²)的数据组作图得到的图。

图10是将比较元件样品1的GMR变化率(％)与元件的面电阻率AR(Ω·μm²)的数据组作图得到的图。

图11是将比较元件样品2的GMR变化率(％)与元件的面电阻率AR(Ω·μm²)的数据组作图得到的图。

图12是表示本发明元件样品的磁头噪声与频率f(MHz)的关系的图。以及

图13是表示比较例元件样品的磁头噪声与频率f(MHz)的关系的图。

具体实施方式

以下，详细地说明用于实施本发明的优选方式。

图1是示意性地示出本发明的实施方式中的再生磁头的ABS(AirBearing Surface)，特别是作为本发明的要部的CPP结构的巨磁阻效应元件(CPP-GMR元件)的ABS的图。ABS相当于再生磁头与记录介质相向的面(以下也称为介质相向面)，但本发明所述的ABS包含直至可清晰地观察元件的层叠结构的位置的剖面，例如，位于严格意义上的介质相向面上的DLC等的保护层(覆盖元件的保护层)可根据需要考虑予以省略。

图2是用于说明本发明的一种优选实施方式的薄膜磁头的结构的图，是表示与薄膜磁头的ABS和基板垂直的剖面的图。

图3是用于说明本发明的一种优选实施方式的薄膜磁头的结构的图，特别是表示与薄膜磁头的磁极部分的ABS平行的剖面的图。

图4是表示本发明的一种实施方式的磁头万向节组件所包含的滑块的透视图。图5是表示包含本发明的一种实施方式的磁头万向节组件的磁头臂组件的透视图。图6是表示本发明的一种实施方式的硬盘装置的主要部分的说明图。图7是表示本发明的一种实施方式的硬盘装置的平面图。

[CPP结构的巨磁阻效应元件(CPP-GMR元件)]

参照图1，详细地说明具有本发明的CPP结构的巨磁阻效应元件(CPP-GMR元件)的再生磁头的结构。

如上所述，图1是再生磁头的相当于与介质相向面平行的剖面的剖面图。

如图1所示，本实施方式的再生磁头具有：隔开规定的间隔在图面的上下相向配置的第1屏蔽层3和第2屏蔽层8；配置在所述第1屏蔽层3与第2屏蔽层8之间的巨磁阻效应元件5(以下简称为“GMR元件5”)；覆盖GMR元件5的2个侧部和沿着该侧部的第1屏蔽层3上面的一部分的绝缘膜4；以及隔着绝缘膜4与GMR元件5的2个侧部邻接的2个偏置磁场施加层(バイアス磁界印加)6。

本实施方式中的第1屏蔽层3和第2屏蔽层8兼具磁屏蔽的作用和作为一对电极的作用。也就是说，除了磁屏蔽功能外，还具有作为在与构成GMR元件5的各层的面交差的方向、例如与构成GMR元件的各层的面垂直的方向(层叠方向)对GMR元件流过读出电流的一对电极的功能。

要说明的是，也可在第1屏蔽层3和第2屏蔽层8之外，在GMR元件的上下另外形成一对电极。

本发明的再生磁头具有作为本发明的主要部分的CPP结构的GMR元件5。

对本发明的CPP结构的GMR元件5，如果按大的概念进行区分来说明其结构，则如图1所示，具有间隔层40、以夹持该间隔层40的方式层叠形成的磁化固定层30和自由层50。在GMR元件5的层叠方向施加读出电流，使之发挥元件功能。也就是说，是CPP(CurrentPerpendicular to Plane：电流垂直于平面)结构的GMR元件5。

自由层50是磁化方向随外部磁场，即来自记录介质的信号磁场变化的层，磁化固定层30是磁化方向通过反铁磁性层22的作用而固定的层。在图1中，示出了在底侧(第1屏蔽层3侧)形成反铁磁性层22的实施方式，但也可采取在顶侧(第2屏蔽层8侧)形成反铁磁性层22，并交换自由层50和磁化固定层30的位置的实施方式。

(磁化固定层30的说明)

本发明的磁化固定层30形成在发挥钉住作用(ピンニング作用)的反铁磁性层22上，所述反铁磁性层22隔着在第1屏蔽层3上所形成的基底层21而形成。

作为优选方式，磁化固定层30具有从反铁磁性层22侧起依次层叠外层31、非磁性中间层32和内层33的结构，即构成所谓合成钉住层(synthetic pinned layer)。

外层31和内层33例如具有包含铁磁性材料的铁磁性层而构成，其中所述铁磁性材料含有Co、Fe。外层31和内层33呈反铁磁性耦合，以磁化方向互为反方向的方式被固定。

外层31和内层33例如优选为Co₇₀Fe₃₀(原子％)的合金层。外层31的厚度优选为3～7nm左右，内层33的厚度优选为3～10nm左右。另外，内层33也可包含霍斯勒合金层。

非磁性中间层32例如由包含选自Ru、Rh、Ir、Re、Cr、Zr、Cu中的至少1种的非磁性材料构成。非磁性中间层32的厚度例如为0.35～1.0nm左右。非磁性中间层32的设置是为了将内层33的磁化与外层31的磁化固定成互为逆方向。所谓“磁化互为逆方向”，不应仅狭义地解释为这2个磁化互相相差180°的情形，也包含相差180°±20°的情形。

(自由层50的说明)

自由层50是磁化方向随外部磁场，即来自记录介质的信号磁场而变化的层，由矫顽力小的铁磁性层(软磁性层)构成。自由层50的厚度例如为2～10nm左右。也可以仅由单层构成，但也可以是包含层叠了的多个铁磁性层的多层膜。另外，自由层50也可以包含霍斯勒合金层。

如图1所示，在这样的自由层50上例如形成包含Ta、Ru层的保护层26。其厚度为0.5～20nm左右。

(间隔层40的说明)

在图1所示的方式中，本发明的间隔层40具有第1非磁性金属层41和第2非磁性金属层43，以及在所述第1和第2非磁性金属层41、43之间形成的半导体层42。

第1非磁性金属层41是在成膜顺序上比第2非磁性金属层43先成膜的膜，在本发明中，在第1非磁性金属层41与半导体层42之间，还以插入形态形成防氧化层45。

本发明中所用的防氧化层45必须由在与半导体层42的接合、特别是接合界面不生成肖特基势垒(Schottoky barrier)的材料形成。如果在作为半导体的半导体层42与作为金属的第1非磁性金属层41的界面存在肖特基势垒，则产生磁头噪声增大的问题。

为了不形成肖特基势垒，构成防氧化层45的材料的功函数(workfunction)的值比构成第1非磁性金属层41的材料的功函数的值小。

“功函数”被定义为从金属或半导体的晶体表面取出1个电子到表面的近外侧(すぐ外側)所需的最小能量。

[本发明的间隔层40的具体结构]

以下详细地说明本发明的间隔层40的具体结构。

(第1非磁性金属层4 1和第2非磁性金属层43)

第1非磁性金属层41和第2非磁性金属层43分别由Cu构成。其厚度为0.3～2.0nm，优选为0.5～1.0nm。该值如果小于0.3nm，则MR比下降。认为这是因为如第1和第2非磁性金属层的厚度过小，则第1和第2非磁性金属层不连续生长，而是呈岛状，其结果是，容易发生自旋极化电子的散射。

这样的第1非磁性金属层41和第2非磁性金属层43的单面(跟与防氧化层45、半导体层42相接的一侧相反的面)与作为上述铁磁性层的磁化固定层30和自由层50相接，但为了生成进行了自旋极化的传导电子，第1非磁性金属层41和第2非磁性金属层43必须由Cu构成，并且在界面上无杂质介入。要说明的是，在本实施方式中，图1所示为第1非磁性金属层4 1位于磁化固定层30侧、第2非磁性金属层43位于自由层50侧的情况。

在本发明中，第1非磁性金属层41被定义为在成膜顺序上比第2非磁性金属层43先成膜的膜。从而，如图1所示，在反铁磁性层22位于底侧的元件形态(所谓反铁磁性层底型)下，第1非磁性金属层41成为与磁化固定层30相接的形态。与该形态相反，在反铁磁性层22位于顶侧的元件形态(未图示，为所谓反铁磁性层顶型)下，第1非磁性金属层41成为与自由层相接的形态。

(半导体层42)

半导体层42以包含选自氧化物半导体，即ZnO、TiO、SnO₂、Ga₂O₃、InO中的1种的n型半导体的形态构成。更优选为ZnO。

半导体层42在由ZnO构成的情况下，其厚度为1.2～2.0nm左右。

(防氧化层45)

优选防氧化层45由难以被氧化的材料构成，但如上所述，为了不形成肖特基势垒，构成防氧化层45的材料的功函数(work function)的值比构成第1非磁性金属层41的材料的功函数的值小。

根据这样的观点，在第1非磁性金属层41为Cu的情况下，防氧化层由选自Ru、In、以Ru为主成分的合金和以In为主成分的合金中的至少1种构成。由于这样的材料例如在ZnO半导体层界面，即使能量状态伴随ZnO的微妙结构变化而变化，也能以宽的裕量(margin)防止肖特基势垒的生成，因而优选。例如，据推测，在Cu/ZnO界面之所以不形成肖特基势垒，是因为Cu的功函数比ZnO小，另据推测，是因为Ru或In的功函数与Cu的功函数相近或较小的缘故，关于本发明的防氧化层，可由后述的实验确认其效果。要说明的是，根据在ZnO界面处不生成肖特基势垒的条件，可将一般用作防氧化层的Au、Pt除外。

作为本发明的防氧化层的以Ru为主成分的合金，可举出RuCu、RuPd、RuAu等。

另外，作为本发明的防氧化层的以In为主成分的合金，可举出InPd、InAu等。在本发明中，“为主成分的合金”的表述是指既具有抗氧化功能，又不形成肖特基势垒的合金组成的范围的合金。从而，包含大量Ru、In以外的其它元素作为合金成分，且丧失本来的作为防氧化层45的功能的情况下，应予以排除。

这样的防氧化层45的膜厚为0.5nm～1.5nm，更优选为0.8nm～1.2nm。该值如果小于0.5nm，则不能充分地发挥作为本来的防氧化层45的功能。另外，该值如超过1.5nm，则MR比降低，在发生这样的特性劣化的不良情形的同时，导电隙(リ-ドギヤツプ)有加宽的趋势，因而不优选。

包含这样的结构的间隔层40的电导率在133～432(S/cm)，优选在200～350(S/cm)的范围。间隔层40的电导率被定义为间隔层40的电阻率(Ω·cm)的倒数。

在本发明的磁阻效应元件的制造方法中，在形成上述间隔层40时，在依次将第1非磁性金属层41、防氧化层45、包含氧化物半导体的半导体层42溅射成膜形成3层叠层体后，进行半导体层42的表面氧化处理，然后，将第2非磁性金属层43溅射成膜，形成间隔层40。

作为更优选的具体方式，在形成间隔层40时，在依次将包含Cu的第1非磁性金属层41、防氧化层45和包含ZnO的半导体层42溅射成膜形成3层叠层体后，进行ZnO半导体层42的表面氧化处理，然后在真空中进行热处理操作，然后，将包含Cu的第2非磁性金属层溅射成膜，形成间隔层40。通过进行ZnO半导体层42的表面氧化处理，缺氧消失，形成均匀组成的ZnO半导体层42，实现了元件特性(例如，RA或MR比)的均匀化。

半导体层42的表面氧化处理具体地说进行自然氧化法处理或等离子体氧化法、自由基氧化法处理即可。

另外，作为本发明中更优选的制法的方式，优选在进行了如上所述的半导体层的表面氧化处理后，在真空中进行热处理操作，然后，将第2非磁性金属层溅射成膜。通过在真空中进行热处理操作，可除去多余的氧等，进而实现元件特性(例如，RA或MR比)的均匀化。要说明的是，多余的氧因防氧化层的存在，并不扩散到半导体层的下部，而是全部释放到真空室内。

所谓“在真空中的热处理操作”，是指真空度为10^-8～10^-5Pa、处理温度为150～250℃的操作条件，通常在真空室内进行操作。

要说明的是，上述的间隔层通常在成膜后进行规定的热处理。这是为了使半导体层结晶，以实现膜的低电阻化。所谓成膜后，包含半导体层成膜后的含义和元件整体成膜后的含义两方面。通常，在元件整体成膜后进行热处理。

(反铁磁性层22的说明)

反铁磁性层22如上所述通过与磁化固定层30的交换耦合(交換結合)，起着固定磁化固定层30的磁化方向的作用。

反铁磁性层22由含有元素M’和Mn的反铁磁性材料构成，所述元素M’包含选自Pt、Ru、Rh、Pd、Ni、Cu、Ir、Cr和Fe中的至少1种。Mn的含量优选为35～95原子％。在反铁磁性材料中，具有：(1)即使不进行热处理也呈现反铁磁性并与铁磁性材料之间诱发交换耦合磁场的非热处理系反铁磁性材料；以及(2)通过热处理呈现反铁磁性的热处理系反铁磁性材料。在本发明中，采用(1)、(2)中的任何一种类型均可。作为非热处理系反铁磁性材料，可例示出RuRhMn、FeMn、IrMn等。作为热处理系反铁磁性材料，可例示出PtMn、NiMn、PtRhMn等。

反铁磁性层22的厚度为5～30nm左右。

要说明的是，作为用于固定磁化固定层30的磁化方向的层，也可设置包含CoPt等的硬磁性材料的硬磁性层代替上述反铁磁性层。

另外，在反磁性层22的下方所形成的基底层21是用于提高在其上所形成的各层的结晶性、取向性的层，特别是为了使反铁磁性层22与磁化固定层30的交换耦合变得良好而设置。作为这样的基底层21，例如采用Ta层与NiCr层的叠层体。基底层21的厚度例如为2～6nm左右。

本发明的磁阻效应元件5(CPP-GMR元件5)的面电阻率(AR：Area Resistivity)在0.1～0.3Ω·μm²的范围，优选在0.12～0.3Ω·μm²的范围，更优选在0.14～0.28Ω·μm²的范围。而如在0.1～0.3Ω·μm²的范围以外，则难以在抑制噪声，并且抑制自旋转矩的影响的同时得到大的MR比。

成为面电阻率AR的测定对象的元件(CPP-GMR元件)如图1所示，是基底层21、反铁磁性层22、磁化固定层30、间隔层40、自由层50和保护层26的叠层体。

进而，作为构成图1所示的绝缘层4的材料，例如采用氧化铝。作为偏置磁场施加层6，例如，采用硬磁性层(硬磁铁)、铁磁性层与反铁磁性层的叠层体，具体地说，可例示出CoPt、CoCrPt。

上述本发明实施方式的CPP结构的巨磁阻效应元件(CPP-GMR元件)例如可用溅射法等真空成膜法形成。另外，可根据需要实施成膜后的热处理。

(薄膜磁头整体结构的说明)

接着，说明包括上述磁阻效应元件而成的薄膜磁头的整体结构。如上所述，图2和图3是用于说明本发明的一种优选实施方式的薄膜磁头结构的图，图2示出了与薄膜磁头的ABS和基板垂直的剖面。图3示出了与薄膜磁头的磁极部分的ABS平行的剖面。

对薄膜磁头的整体结构，通过沿着其制造工序说明能够更容易理解其结构。因此，以下，按照制造工序来说明薄膜磁头的整体结构。

首先，在包含AlTiC(アルテイツク，Al₂O₃·TiC)等陶瓷材料的基板1上通过溅射法等形成包含氧化铝(Al₂O₃)、二氧化硅(SiO₂)等绝缘材料的绝缘层2。厚度例如为0.5～20μm左右。

接着，在该绝缘层2上，形成包含磁性材料的再生磁头用下部屏蔽层3。其厚度例如为0.1～5μm左右。作为用于这样的下部屏蔽层3的磁性材料，例如可举出FeAlSi、NiFe、CoFe、CoFeNi、FeN、FeZrN、FeTaN、CoZrNb、CoZrTa等。下部屏蔽层3通过溅射法、镀覆法等形成。

接着，在下部屏蔽层3上形成再生用CPP-GMR元件5。

在图面上虽然没有示出，接着形成绝缘膜，以覆盖MR元件的2个侧部和第1屏蔽层3的上面。绝缘膜由氧化铝等绝缘材料形成。

接着，形成2个偏置磁场施加层6，使之隔着绝缘膜与MR元件5的2个侧部邻接。接着，以配置在CPP-GMR元件5和偏置磁场施加层6的周围的方式形成绝缘膜7。绝缘膜7由氧化铝等绝缘材料形成。

接着，在CPP-GMR元件5、偏置磁场施加层6和绝缘层7上，形成包含磁性材料的再生磁头用第2屏蔽层8。第2屏蔽层8例如通过镀覆法、溅射法形成。

接着，在上部屏蔽层8上，通过溅射法等形成包含氧化铝等绝缘材料的分离层18。接着，在该分离层18上，例如通过镀覆法、溅射法形成包含磁性材料的记录头用下部磁极层19。作为用于第2屏蔽层8和下部磁极层19的磁性材料，可举出NiFe、CoFe、CoFeNi、FeN等软磁性材料。要说明的是，也可设置兼作下部电极层的第2屏蔽层，以代替第2屏蔽层8、分离层18和下部磁极层19的叠层体。

接着，在下部磁极层19上通过溅射法等形成包含氧化铝等非磁性材料的记录隙层(記録ギヤツプ)9。厚度为50～300nm左右。

接着，为了形成磁路，在后述的薄膜线圈的中心部，部分地刻蚀记录隙层9，以形成接触孔9a。

接着，在记录隙层9上，以例如2～3μm的厚度形成例如包含铜(Cu)的薄膜线圈的第1层部分10。要说明的是，在图2中，符号10a表示第1层部分10中与后述的薄膜线圈第2层部分15连接的连接部。第1层部分10围绕在接触孔9a的周围。

接着，按规定的图案形成包含光致抗蚀剂等在加热时有流动性的有机材料的绝缘层11，以覆盖薄膜线圈第1层部分10及其周边的记录隙层9。

接着，为了使绝缘层11的表面平坦，在规定的温度下进行热处理。通过该热处理，绝缘层11的外周和内周的各边缘部分形成圆化(rounded)的斜面形状。

接着，在绝缘层11中的从后述的介质相向面20侧的斜面部分到介质相向面20侧的区域，在记录隙层9和绝缘层11上，用记录头用磁性材料形成上部磁极层12的磁道宽度规定层(track width-setting layer)12a。上部磁极层12由该磁道宽度规定层12a、后述的连结部分层12b和磁轭部分层(yoke portion layer)12c构成。

磁道宽度规定层12a具有：形成在记录隙层9上、成为上部磁极层12的磁极部分的前端部(先端部)；以及在绝缘层11的介质相向面20侧的斜面部分上形成、与磁轭部分层12c连接的连接部。前端部的宽度与记录磁道宽度相等。连接部的宽度大于前端部的宽度。

在形成磁道宽度规定层12a时，在接触孔9a上同时形成包含磁性材料的连结部分层12b，与此同时，在连接部10a上形成包含磁性材料的连接层13。连结部分层12b构成上部磁极层12中的与上部屏蔽层8磁连结的部分。

接着，进行磁极修整(磁極トリミング)。即，在磁道宽度规定层12a的周边区域，以磁道宽度规定层12a为掩模，刻蚀记录隙层9和上部屏蔽层8的磁极部分的记录隙层9侧的至少一部分。由此，如图3所示，形成使上部磁极层12的磁极部分、记录隙层9和上部屏蔽层8的磁极部分的至少一部分的各宽度一致的修整(Trim)结构。通过该修整结构，可防止记录隙层9附近的因磁通量的展宽而造成有效磁道宽度的增加。

接着，在整体上，以例如3～4μm的厚度形成包含氧化铝等无机绝缘材料的绝缘层14。

接着，用例如化学机械研磨将该绝缘层14研磨至磁道宽度规定层12a、连结部分层12b、连接层13的表面，使之平坦化。

接着，在平坦化了的绝缘层14上，以例如2～3μm的厚度形成例如包含铜(Cu)的薄膜线圈的第2层部分15。要说明的是，在图2中，符号15a表示第2层部分15中通过连接层13与薄膜线圈的第1层部分10的连接部10a连接的连接部。第2层部分15围绕在连结部分层12b的周围。

接着，按规定的图案形成包含光致抗蚀剂等在加热时有流动性的有机材料的绝缘层16，以覆盖薄膜线圈的第2层部分15及其周边的绝缘层14。

接着，为了使绝缘层16的表面平坦，在规定的温度下进行热处理。通过该热处理，绝缘层16的外周和内周的各边缘部分形成圆化的斜面形状。

接着，在磁道宽度规定层12a、绝缘层14、16和连结部分层12b上，用坡莫合金等记录头用磁性材料形成构成上部磁性层12的磁轭部分的磁轭部分层12c。磁轭部分层12c的介质相向面20侧的端部被配置在远离介质相向面20的位置。另外，磁轭部分层12c经连结部分层12b与下部磁极层19连接。

接着，形成包含例如氧化铝的外覆盖层(overcoat layer)17，以覆盖整体。最后，进行包含上述各层的滑块的机械加工，形成包含记录头和再生磁头的薄膜头的介质相向面20，完成薄膜磁头。

如此制造的薄膜磁头包括与记录介质相向的介质相向面20、上述的再生磁头和记录头(感应型磁变换元件)。

记录头具有：在介质相向面20侧包含互相相向的磁极部分、同时相互磁连结的下部磁极层19和上部磁极层12；在该下部磁极层19的磁极部分与上部磁极层12的磁极部分之间设置的记录隙层9；以及至少一部分在下部磁极层19与上部磁极层12之间，在对这些层绝缘的状态下配置的薄膜线圈10、15。

在这样的薄膜磁头中，如图2所示，从介质相向面20到绝缘层11的介质相向面侧的端部的长度为喉部高度(throat height)(在图面上，用符号TH表示)。要说明的是，所谓喉部高度，是指从介质相向面20到2个磁极层的间隔开始分开的位置的长度(高度)。

(薄膜磁头作用的说明)

接着，说明本实施方式的薄膜磁头的作用。薄膜磁头由记录头将信息记录到记录介质中，由再生磁头使记录到记录介质中的信息再现。

在再生磁头中，偏置磁场施加层6的偏置磁场的方向与垂直于介质相向面20的方向正交。在CPP-GMR元件5中，在无信号磁场的状态下，自由层50的磁化方向与偏置磁场的方向一致。磁化固定层30的磁化方向被固定在与介质相向面20垂直的方向。

在CPP-GMR元件5中，自由层50的磁化方向随来自记录介质的信号磁场而变化，由此，自由层50的磁化方向与磁化固定层30的磁化方向之间的相对角度发生变化，其结果是，CPP-GMR元件5的电阻值发生变化。CPP-GMR元件5的电阻值可利用第1和第2屏蔽层3、8，从读出电流流过MR元件时的2个电极层3、8之间的电位差求得。这样一来，可由再生磁头使记录到记录介质中的信息再现。

(关于磁头万向节组件和硬盘装置的说明)

以下，说明本实施方式的磁头万向节组件和硬盘装置。

首先，参照图4，说明磁头万向节组件中所包含的滑块210。在硬盘装置中，滑块210以与作为被旋转驱动的圆盘状记录介质的硬盘相向的方式配置。该滑块210包括基体211，所述基体211主要由图2中的基板1和外覆盖层17构成。

基体211大致呈六面体形状。基体211的六个面之中的一个面与硬盘相向。在这一个面上形成介质相向面20。

硬盘若在图4中的z方向旋转，则凭借通过硬盘与滑块210之间的空气流，对于滑块210，产生向图4的y方向的下方升力。滑块210在该升力作用下从硬盘的表面浮起。图4中的x方向是硬盘的磁道横截方向。

在滑块210的空气流出侧的端部(图4中左下的端部)附近，形成本实施方式的薄膜磁头100。

接着，参照图5，说明本实施方式的磁头万向节组件220。磁头万向节组件220包括滑块210和弹性地支持该滑块210的悬架221。悬架221例如具有：由不锈钢形成的弹簧片状(板ばね状)的载荷梁(load beam)222；在设置于该载荷梁222的一个端部的同时，与滑块210结合并给予滑块210适度的自由度的薄片(フレクツヤ)223；以及设置于载荷梁222的另一端部的基板224。

基板224被安装在用于使滑块210沿硬盘262的磁道横截方向x移动的传动装置的臂230上。传动装置具有臂230和驱动该臂230的音圈马达。在薄片223上，在安装滑块210的部分，设置用于使滑块210的姿势保持恒定的万向节部。

磁头万向节组件220被安装在传动装置的臂230上。在1个臂230上安装磁头万向节组件220的被称为磁头臂组件(head arm assembly)。另外，在具有多个臂的托架(carriage)的各臂上安装磁头万向节组件220的被称为磁头堆叠组件(head stack assembly)。

图5示出了磁头臂组件的一例。在该磁头臂组件中，磁头万向节组件220被安装在臂230的一个端部上。成为音圈马达的一部分的线圈231被安装在臂230的另一端部上。在臂230的中间部，设置被安装在用于旋转自如地对臂230进行支持的轴234上的轴承部233。

接着，参照图6和图7，说明磁头堆叠组件的一例和本实施方式的硬盘装置。

图6是表示硬盘装置的主要部分的说明图，图7是表示硬盘装置的平面图。

磁头堆叠组件250具有托架251，该托架251具有多个臂252。在多个臂252上，安装多个磁头万向节组件220，使之相互空出间隔并沿垂直方向排列。在托架251上，在与臂252相反的一侧，安装成为音圈马达的一部分的线圈253。磁头堆叠组件250被组装在硬盘装置上。

硬盘装置具有被安装在主轴电动机261上的多片硬盘262。各硬盘262配置2个滑块210，使之相向地夹持硬盘262。另外，音圈马达具有在以夹持磁头堆叠组件250的线圈253的相向位置处配置的永久磁铁263。

除滑块210以外的磁头堆叠组件250和传动装置在与本发明的定位装置对应地支持滑块210的同时，还相对于硬盘262进行定位。

在本实施方式的硬盘装置中，由传动装置使滑块210沿硬盘262的磁道横截方向移动，将滑块210相对于硬盘262定位。滑块210中所包含的薄膜磁头由记录头将信息记录到硬盘262中，由再生磁头使记录到硬盘262中的信息再现。

本实施方式的磁头万向节组件和硬盘装置可发挥与上述的本实施方式的薄膜磁头同样的效果。

另外，在实施方式中，已说明了在基本侧形成再生磁头并在其上层叠了记录头的结构的薄膜磁头，但也可将该层叠顺序反过来。另外，在作为读取专用而使用的情况下，也可采取使薄膜磁头仅包括再生磁头的结构。

另外，本发明的主要部分并不限于磁头，也可作为用于检测磁场的薄膜磁场传感器使用。

实施例

用以下所示具体实施例更详细地说明上述CPP-GMR元件的发明。

[实验例I]

制作包含下表1所示叠层结构的本发明的CPP-GMR元件样品。

表1

叠层结构    层的构成材料  厚度(nm)保护层    Ru    2.0自由层    Co70Fe30    4.0间隔层  第2非磁性金属层    Cu    0.7  半导体层    ZnO    1.2  防氧化层    Ru    0.5  第1非磁性金属层    Cu    0.5磁化固定层  内层    Co70Fe30    3.5  非磁性中间层    Ru    0.7  外层    Co70Fe30    3.0反铁磁性层    IrMn    5.0基底层    NiCr    4.0

(本发明元件样品1)

在制造间隔层时，在磁化固定层上，以厚度0.5nm将第1非磁性金属层Cu溅射成膜，接着，以厚度0.5nm将Ru防氧化层溅射成膜，接着，以1.2nm的厚度将作为半导体层的ZnO层成膜。在此，由于Zn单体通过溅射不能形成，因此用ZnO的靶将ZnO层溅射成膜。ZnO的靶尽量采用不缺氧的靶。

接着，出于使作为半导体层的ZnO层的缺氧完全消除的目的，进行了ZnO表面的氧化处理。氧化处理通过等离子体氧化法进行。氧化处理具体条件为：输出(Power)25W、O₂流量(O₂flow)0.5sccm、氧化时间30秒。

在该氧化处理后，以厚度0.7nm将第2非磁性金属层Cu溅射成膜。

进一步，形成自由层、保护层，制作包含上表1所示叠层结构的本发明元件样品1。

(本发明元件样品2)

在制造间隔层时，在磁化固定层上，以厚度0.5nm将第1非磁性金属层Cu溅射成膜，接着，以厚度0.5nm将Ru防氧化层溅射成膜，接着，以1.2nm的厚度将作为半导体层的ZnO层成膜。在此，由于Zn单体通过溅射不能形成，用ZnO的靶将ZnO层溅射成膜。ZnO的靶尽量采用不缺氧的靶。

接着，出于完全消除作为半导体层的ZnO层的缺氧的目的，进行了ZnO表面的氧化处理。氧化处理通过等离子体氧化法进行。在具体的条件为输出(Power)25W、O₂流量(O₂flow)0.5sccm、氧化时间30秒下进行。

在该氧化处理后，为了除去ZnO层的多余的氧，在真空中进行热处理操作。在真空中的热处理操作采用配置在基板背面的加热器进行。在具体的条件为真空度10^-6pa、温度200℃、处理时间20分钟下进行。

在该热处理操作后，以厚度0.7nm将第2非磁性金属层Cu溅射成膜。

进一步，形成自由层、保护层，制作包含表1所示叠层结构的本发明元件样品2。

(比较元件样品1)

在上述本发明1的元件样品1中，未设置构成间隔(spacer)的防氧化层(未设置表1中所述的防氧化层)。进而，在形成ZnO半导体层后，不进行氧化处理。除此以外，与本发明1的元件样品1同样操作，制作了比较元件样品1。

即，在制造间隔层时，在磁化固定层上，以厚度0.5nm将第1非磁性金属层Cu溅射成膜，接着，以1.2nm的厚度将作为半导体层的ZnO层成膜，接着，在ZnO层上以厚度0.7nm将第2非磁性金属层Cu溅射成膜。要说明的是，由于Zn单体通过溅射不能形成，用ZnO的靶将ZnO层溅射成膜。ZnO的靶尽量采用不缺氧的靶。

(比较元件样品2)

在上述本发明1的元件样品1中，未设置构成间隔(spacer)的防氧化层(未设置表1中所述的防氧化层)。除此以外，与本发明1的元件样品1同样操作，制作了比较元件样品1。

即，在制造间隔层时，在磁化固定层上以厚度0.5nm将第1非磁性金属层Cu溅射成膜，接着以1.2nm的厚度将作为半导体层的ZnO层成膜。在此，由于Zn单体通过溅射不能形成，用ZnO的靶将ZnO层溅射成膜。ZnO的靶尽量采用不缺氧的靶。

接着，出于消除作为半导体层的ZnO层的缺氧的目的，进行了ZnO表面的氧化处理。氧化处理通过等离子体氧化法进行。在具体的条件为输出(Power)25W、O₂流量(O₂flow)0.5sccm、氧化时间30秒下进行。

在该氧化处理后，以厚度0.7nm将第2非磁性金属层Cu溅射成膜。

对于这样的4种CPP-GMR元件样品，按下述要领分别求出(1)GMR变化率，以及(2)元件的面电阻率AR(Ω·μm²)。

(1)GMR变化率(％)

用通常的直流4端子法测定GMR变化率。GMR变化率是用％表示以电阻值R除电阻的变化量ΔR所得的值(ΔR/R)。

要说明的是，样品数为100个。

(2)元件的面电阻率AR(Ω·μm²)

用直流4端子法对元件进行测定，求出单位面积的电阻值。样品数为100个。

将所得到的GMR变化率(％)与元件的面电阻率AR(Ω·μm²)作图，示于图8～图11。

图8是示出了本发明元件样品1的数据组(样品数为100个)的图，图9是示出了本发明元件样品2的数据组(样品数为100个)的图，图10是示出了比较元件样品1的数据组(样品数为100个)的图，图11是示出了比较元件样品2的数据组(样品数为100个)的图。

从图8所示的结果可知，可通过使用抗氧化膜，对ZnO层进行适当的氧化处理，面电阻率AR(Ω·μm²)的分散性减轻。此时表示元件电阻的分散度的RAσ值为0.012。

从图9所示的结果可知，可通过使用抗氧化膜，对ZnO层进行适当的氧化处理和其后的热处理，面电阻率AR(Ω·μm²)的分散性进一步降低。此时表示元件电阻的分散度的RAσ值为0.010。

在图10所示的比较例的情况下，发生ZnO的缺氧状态，表示分散度的RAσ值为0.015。

可知在图11所示的比较例的情况下，通过ZnO的氧化处理，大概是发生了元件膜的劣化的缘故，GMR变化率降低。此时表示元件电阻分散度的RAσ值为0.013。

[实验例II]

对于含有上表1所示叠层结构的本发明CPP-GMR元件样品(由Ru构成防氧化层的情况)和包含下表2所示叠层结构的比较例CPP-GMR元件样品(由Au构成防氧化层的情况)，在对双方的样品考察磁头噪声(μVrms/Hz)的同时，还实际测量了磁头噪声(μVrms/Hz)。要说明的是，本实验的元件尺寸为200nmφ。

表2

  叠层结构  层的构成材料  厚度(nm)  保护层    Ru    2.0  自由层    Co70Fe30    4.0  间隔层  第2非磁性金属层    Cu    0.7  半导体层    Zn0    1.2  防氧化层    Au    0.5  第1非磁性金属层    Cu    0.5  磁化固定层  内层    Co70Fe30    3.5  非磁性中间层    Ru    0.7  外层    Co70Fe30    3.0  反铁磁性层    IrMn    5.0  基底层    NiCr    4.0

磁头噪声(μVrms/Hz)的测定

该磁头噪声在对元件通以44mA的电流并对磁头施加6kOe的磁场的状态下进行测定。用频谱分析仪分析了元件部的电压(噪声)。

在此对磁头噪声进行以下说明。

在作为磁头噪声对噪声的成分进行了分类的情况下，存在2种噪声，即作为热噪声的约翰逊噪声(Vj)和作为量子噪声的散粒噪声(Vs)。

在此，约翰逊噪声(Vj)被表示为

约翰逊噪声(Vj)＝(4K_BTΔfR)^1/2    …式(1)

式中，K_B为玻耳兹曼常数，T为元件温度，Δf为频带(带域)，R为电阻值。

另外，散粒噪声(Vs)被表示为

散粒噪声(Vs)＝(2eIΔf)^1/2·R  …式(2)

式中，e为电子的电荷，I为电流，Δf为频带，R为电阻值。

(对表1所示本发明的元件样品的考察)

对于上表1所示本发明元件的结构，分别用上述各式(1)、(2)，从元件的电阻值和所施加的电流量算出约翰逊噪声(Vj)和散粒噪声(Vs)。

结果示于图12。在图12中，线(1a)是用上式(1)从元件的电阻值求得的约翰逊噪声(Vj)的推定线值。线(2a)是用上式(2)从元件的电阻值求得的散粒噪声(Vs)的推定线值。要说明的是，关于噪声的大小，散粒噪声(Vs)比约翰逊噪声(Vj)大。

如图12所示，在上表1所示的本发明的元件样品中实际得到的磁头噪声的频谱(用图12的波浪线P表示)在约翰逊噪声(Vj)位置处发生，在该元件样品的情况下可知，只发生约翰逊噪声，而不发生散粒噪声。元件的电阻为3.7Ω。

在约翰逊噪声的情况下，由于进行欧姆传导，在形成磁头的情况下，S/N值形成压倒性的有利倾向。

(对表2所示比较例的元件样品的考察)

对于上表2所示本发明的元件的结构(防氧化层Au)，分别用上述各式(1)、(2)，从元件的电阻值算出约翰逊噪声(Vj)和散粒噪声(Vs)。

结果示于图13。在图13中，线(1b)是用上式(1)从元件的电阻值求得的约翰逊噪声(Vj)的推定线值。线(2b)是用上式(2)从元件的电阻值求得的散粒噪声(Vs)的推定线值。要说明的是，关于噪声的大小，散粒噪声(Vs)比约翰逊噪声(Vj)大。

如图1 3所示，在上表2所示的比较例的元件样品中实际得到的磁头噪声的频谱(用图1 3的波浪线P表示)在散粒噪声(Vs)位置处发生，可知在该比较例的元件样品的情况下，只发生散粒噪声，没有发生约翰逊噪声。同时，因在接合界面生成肖特基(Schottoky)，元件的电阻值增大至6.4Ω。

在散粒噪声的情况下，由于进行隧道传导(トンネル伝導)，即使增大MR比，噪声成分也增大，在考虑到S/N的情况下，这是不利的状况。

从上述的实验结果可知，防氧化层与ZnO的界面状态根据防氧化层选择什么层而发生变化，有时形成肖特基结(ツヨツトキ-接合)。另外，根据半导体材料的选择，有时即使是采用Au作为抗氧化剂的情形也不形成肖特基结。

从上述一系列的实验结果可知本发明的效果。即，本发明是一种具有间隔层、夹持上述间隔层而层叠形成的磁化固定层和自由层的、在层叠方向施加读出电流而成的CPP(Current Perpendicular to Plane：电流垂直于平面)结构的巨磁阻效应元件(CPP-GMR元件)，由于上述自由层以磁化方向随外部磁场变化的方式发挥功能，上述间隔层具有由非磁性金属材料形成的第1非磁性金属层和第2非磁性金属层以及在所述第1非磁性金属层与第2非磁性金属层之间形成的半导体层，上述半导体层是n型的氧化物半导体，上述第1非磁性金属层是在成膜顺序上比上述第2非磁性金属层先成膜的膜，在该第1非磁性金属层与上述半导体层之间，形成防氧化层，上述防氧化层由在与上述半导体层接合时不生成肖特基势垒的材料形成，故在不使磁头噪声增大，得到高的MR特性的同时，得到抑制元件面电阻率(AR)的分散性，使膜特性的可靠性得到格外提高的极其优异的效果。

作为本发明的产业实用性，可用于包括用于读取磁记录介质等的磁场强度作为信号的磁阻效应元件的硬盘装置产业。