熱アシスト磁気ヘッド
【課題】導波路および半導体レーザ素子を高精度に位置決めする必要のない熱アシスト磁気ヘッドを提供する。
【解決手段】熱アシスト磁気ヘッド２１は、スライダ２２と光源ユニット２３とを備えている。光源ユニット２３は、半導体レーザダイオード４０を備えている。半導体レーザダイオード４０は、ｎ型（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐクラッド層およびｐ型（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐクラッド層と、これらのクラッド層に挟まれたｎ側Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓガイド層およびｐ側Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓガイド層と、これらのガイド層に挟まれた活性層とを含む。
【解決手段】熱アシスト磁気ヘッド２１は、スライダ２２と光源ユニット２３とを備えている。光源ユニット２３は、半導体レーザダイオード４０を備えている。半導体レーザダイオード４０は、ｎ型（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐクラッド層およびｐ型（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐクラッド層と、これらのクラッド層に挟まれたｎ側Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓガイド層およびｐ側Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓガイド層と、これらのガイド層に挟まれた活性層とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、熱アシスト磁気記録方式により信号の書き込みを行う熱アシスト磁気ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスク装置の高記録密度化に伴い、薄膜磁気ヘッドのさらなる性能の向上が要求されている。薄膜磁気ヘッドの一例は複合型薄膜磁気ヘッドであり、広く用いられている。複合型薄膜磁気ヘッドは、磁気抵抗（ＭＲ）効果素子等の磁気検出素子と、電磁コイル素子等の磁気記録素子とを積層した構造を有している。磁気検出素子および磁気記録素子によって、磁気記録媒体である磁気ディスクにデータ信号が読み書きされる。
【０００３】
一般に、磁気記録媒体は、磁性微粒子が集合した不連続体であり、それぞれの磁性微粒子は単磁区構造をとる。１つの記録ビットは、複数の磁性微粒子から構成されている。従って、記録密度を高めるためには、磁性微粒子を小さくして、記録ビットの境界の凹凸を減少させなければならない。しかし、磁性微粒子を小さくすると、体積減少に伴う磁化の熱安定性の低下が問題となる。
【０００４】
磁化の熱安定性の目安は、ＫＵ・Ｖ／ｋＢ・Ｔで与えられる。ここで、ＫＵは磁性微粒子の磁気異方性エネルギー、Ｖは１つの磁性微粒子の体積、ｋＢはボルツマン定数、Ｔは絶対温度である。磁性微粒子の体積Ｖを小さくすれば、ＫＵＶ／ｋＢＴが小さくなって熱安定性が損なわれる。この問題への対策として、同時に磁気異方性エネルギーＫＵを大きくすることが考えられるが、このＫＵの増加は、記録媒体の保磁力の増加をもたらす。これに対して、磁気ヘッドによる書き込み磁界強度は、ヘッド内の磁極を構成する軟磁性材料の飽和磁束密度でほぼ決定されてしまう。従って、保磁力が、この書き込み磁界強度の限界から決まる許容値を超えると書き込みが不可能となってしまう。
【０００５】
このような磁化の熱安定性の問題を解決する方法として、磁気異方性エネルギーＫＵの大きな磁性材料を用いる一方で、書き込み磁界印加の直前に記録媒体に熱を加えることによって、保磁力を小さくして書き込みを行う、いわゆる熱アシスト磁気記録方式が提案されている。この方式は、磁気ドミネント記録方式と光ドミネント記録方式とに大別される。磁気ドミネント記録方式においては、書き込みの主体は電磁コイル素子であり、光の放射径はトラック幅（記録幅）に比べて大きくなっている。一方、光ドミネント記録方式においては、書き込みの主体は光放射部であり、光の放射径はトラック幅（記録幅）とほぼ同じとなっている。すなわち、磁気ドミネント記録方式は、空間分解能を磁界に持たせているのに対し、光ドミネント記録方式は、空間分解能を光に持たせている。
【０００６】
このような熱アシスト磁気ヘッド記録装置として、特許文献１〜７および非特許文献１には、磁界を発生する磁気記録素子を備えたスライダとは離れた位置に半導体レーザ等の光源を設け、この光源からの光を光ファイバやレンズ等を介してスライダの媒体対向面まで導く構造が開示されている。
また、特許文献８〜１１および非特許文献２には、スライダの側面に磁気記録素子と光源とを集積した熱アシスト磁気ヘッドや、スライダの媒体対向面に磁気記録素子と光源とを集積した熱アシスト磁気ヘッドが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開ＷＯ９２／０２９３１号パンフレット（特表平６−５００１９４号公報）
【特許文献２】国際公開ＷＯ９８／０９２８４号パンフレット（特表２００２−５１１１７６号公報）
【特許文献３】特開平１０−１６２４４４号公報
【特許文献４】国際公開ＷＯ９９／５３４８２号パンフレット（特表２００２−５１２７２５号公報）
【特許文献５】特開２０００−１７３０９３号公報
【特許文献６】特開２００２−２９８３０２号公報
【特許文献７】特開２００１−２５５２５４号公報
【特許文献８】特開２００１−２８３４０４号公報
【特許文献９】特開２００１−３２５７５６号公報
【特許文献１０】特開２００４−１５８０６７号公報
【特許文献１１】特開２００４−３０３２９９号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Shintaro Miyanishi他著 ”Near-field Assisted Magnetic Recording” IEEE TRANSACTIONS ONMAGNETICS、２００５年、第４１巻、第１０号、ｐ．２８１７−２８２１
【非特許文献２】庄野敬二、押木満雅著 「熱アシスト磁気記録の現状と課題」 日本応用磁気学会誌、２００５年、第２９巻、第１号、ｐ．５−１３
【非特許文献３】H.C.Casey Jr.,D.D.Sell,and M.B.Panish, “Refractive index of AlxGa1-xAs between 1.2 and 1.8 eV”, Applied Physics Letters, Vol.24,No.2,63-65 (1974)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、スライダから遠く離れた場所に光源を配置すると、光を導くために光ファイバ、レンズ、ミラー等を長い距離にわたって使用せざるを得ない。そのため、光の伝搬効率が大幅に低下するという問題や、装置全体の構造が複雑になるという問題が生じる。
また、スライダの側面に磁気記録素子に加えて光源を集積すると、磁気記録素子の歩留まりと光源の歩留まりとの相乗作用により、熱アシスト磁気ヘッドの歩留まりが大きく低下しやすい。
【００１０】
例えば、光源の一例である半導体レーザダイオードチップにおいては、チップが受ける応力により、出力、レーザ光の広がり角、寿命等の特性が大きく変わる。したがって、チップを基板等にマウントした後にチップの特性試験を行う必要がある。その結果、ヘッド全体の製造歩留まりに対して、磁気ヘッド部分の歩留まりと半導体レーザダイオード部分の歩留まりとの両方が積算的に影響し、ヘッド全体の歩留まりが著しく低下してしまう。
【００１１】
さらに、スライダの媒体対向面に磁気記録素子と光源とを集積した場合も上述と同様の歩留まりの問題が生ずる。その上、この方法では、従来磁気記録素子や磁気検出素子を形成していたスライダの側面とは異なる媒体対向面に磁気記録素子や磁気検出素子を形成することになる。そのため、従来の、例えば、垂直通電型巨大磁気抵抗（ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）−ＧＭＲ（Giant Magneto Resistance））効果素子等の磁気検出素子や、垂直磁気記録用の電磁コイルを備えた磁気記録素子の製造方法の適用が困難である。したがって、十分な性能を備えた熱アシスト磁気ヘッドの製造が非常に困難となる。
【００１２】
そこで、スライダの側面に磁気記録素子とともに導波路を形成し、スライダの近くに半導体レーザダイオードを配置し、この半導体レーザダイオードの出力光を導波路に導入するようにした熱アシスト磁気ヘッドが既に開発されている。半導体レーザダイオードは、その光出射端面が導波路の光入射端面に対向する状態で、スライダに取り付けられる。
しかしながら、このような熱アシスト磁気ヘッドに用いられる半導体レーザ素子の光出力はさほど大きくないため、半導体レーザダイオードと導波路との結合効率を高くしなければ、記録媒体を十分に加熱することができなくなる。そこで、導波路の光入射端面への光の入射角が０°となるように、半導体レーザダイオードおよび導波路を高精度に位置決めする必要がある。そのため、熱アシスト磁気ヘッドの組み立てに時間がかかり、生産効率が悪いという問題がある。
【００１３】
この発明の目的は、導波路および半導体レーザ素子を高精度に位置決めする必要のない熱アシスト磁気ヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明の熱アシスト磁気ヘッドは、記録媒体に対向する磁気ヘッド部を有するスライダと、ＴＭモードで発振し、媒体加熱用の光を発生する半導体レーザ素子と、前記磁気ヘッド部に設けられ、磁気記録用の磁界を発生する磁気記録素子と、前記磁気ヘッド部に設けられ、前記半導体レーザ素子の光出射端面に対向する光入射端面を有し、前記半導体レーザ素子からの光を前記記録媒体表面に導くための導波路とを含んでいる。
【００１５】
前記半導体レーザ素子は、ｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層と、前記ｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層に挟まれたｐ側ガイド層およびｎ側ガイド層と、前記ｐ側ガイド層およびｎ側ガイド層に挟まれ、少なくとも1つの量子井戸層を含む活性層とを備えている。前記ｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層は、それぞれ（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ層（０≦ｘ１≦１）からなる。前記ｐ側ガイド層およびｎ側ガイド層は、それぞれＡｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓ層（０≦ｘ２≦１）からなり、前記量子井戸層は、ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層（０≦ｘ３≦１，０≦ｙ≦０．３）からなる。そして、前記ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層は、Ａｓの組成（１−ｘ３）に対するＰの組成Ｘ３の比Ｘ３／（１−Ｘ３）が、１／４以下を満たす組成を有している。
【００１６】
半導体レーザ素子の光出射端面から出射された光は、導波路にその光入射端面から導入され、導波路を通って、記録媒体表面に照射される。これにより、記録媒体表面が加熱される。
この半導体レーザ素子はＴＭ（Tranverse Magnetic）モードで発振するので、当該半導体レーザ素子の出力光は光伝搬方向に対して電界方向が平行となるＴＭ波となる。ＴＭ波では、光入射面への入射角の絶対値が０°より増加すると反射率が徐々に減少していき、所定値に達すると反射率が零となる。反射率が零になる入射角は、「ブリュースター角」と呼ばれる。入射角の絶対値が「ブリュースター角」に対応する値から９０°までの間では、入射角の絶対値が増加するにしたがって反射率も増加する。そして、入射角の絶対値が９０°のときに、反射率が最大となる。
【００１７】
上記構成では、半導体レーザ素子はＴＭモードで発振するので、半導体レーザ素子の出力光がＴＭ波となる。このため、導波路の光入射端面への光の入射角が０°から少しずれたとしても、光入射端面の反射率が減少するので、半導体レーザ素子と導波路との結合効率は低下しない。この結果、導波路および半導体レーザ素子を高精度で位置決めする必要がなくなる。これにより、半導体レーザ素子と導波路との結合効率を犠牲にすることなく、熱アシスト磁気ヘッドの生産効率を向上させることができるようになる。
【００１８】
量子井戸層がＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層のように砒素系化合物半導体からなる半導体レーザ素子において、ガイド層をたとえば燐系化合物半導体であるＩｎＧａＡｌＰによって形成したとすると、量子井戸層の屈折率とガイド層の屈折率との差が大きくなりすぎるおそれがある。そうすると、光閉じ込め効果が過度に大きくなるから、レーザ共振器端面部分での光密度が大きくなる。この結果、端面光学損傷（ＣＯＤ：Catastrophic Optical Damage）が起こりやすくなる。
【００１９】
端面光学損傷とは、半導体レーザを高出力で動作させるために、注入電流を増加させていった場合に、自らの光出力によってレーザ共振器端面が破壊される現象をいう。端面光学損傷は、高出力化を制限する要因となっている。
端面の光学損傷は、次のようにして生ずる。半導体レーザの端面（劈開面）には、多くの界面準位が存在している。電子と正孔がこの界面準位を介して非発光再結合すると、再結合に伴って放出されるエネルギーは熱となる。半導体では、温度が上がるにしたがってそのエネルギーギャップは狭くなるので、放出された熱で暖められた端面のエネルギーギャップが狭くなる。半導体レーザの内部で電子と正孔とが再結合してできた誘導放出光は、端面のエネルギーギャップが狭いため、そこで吸収されて再び熱となり、さらに端面のエネルギーギャップを狭くする。この繰り返しにより、急速に端面が高温になり、溶融して発振が停止する。
【００２０】
この発明の構成では、量子井戸層が砒素系化合物半導体であるＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層からなり、ｐ側ガイド層およびｎ側ガイド層はそれぞれ砒素系化合物半導体であるＡｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓ層（０≦ｘ２≦１）からなる。このため、燐系化合物半導体であるＩｎＧａＡｌＰによってガイド層を形成する場合に比べて、ガイド層と量子井戸層との屈折率差を小さくすることができる。この結果、光閉じ込め効果が過度に大きくなるのを防止でき、レーザ共振器端面部分での光密度を低下させることができる。これにより、端面光学損傷を抑制できるので、高出力化が可能となる。この結果、導波路と半導体レーザ素子との結合効率が多少悪くても、導波路に導かれる光の出力を一定以上に保つことができる。したがって、導波路および半導体レーザ素子を高精度に位置決めする必要がなくなる。これにより、熱アシスト磁気ヘッドの生産効率を向上させることができる。
【００２１】
さらに、ｐ側ガイド層およびｎ側ガイド層を形成しているＡｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓ（０≦ｘ２≦１）層は、バンドギャップの調整幅が大きいため、出射ビームの設計が容易である。たとえば、横断面の縦横比が１に近い光ビーム、すなわち、横断面が円に近い光ビームを出力させることが可能となる。
また、前記構成では、量子井戸層は、ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層（０≦ｘ３≦１，０≦ｙ≦０．３）からなる。ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３は、量子井戸層として用いられる他の材料、たとえば、ＩｎＧａＰに比べて、バンドギャップが小さい。このため、クラッド層と活性層との間のバンドギャップ差を大きくすることができる。これにより、温度特性の良い、すなわち、温度が変化したときにしきい値電流や動作電流の変動が少ない半導体レーザ素子を備えた熱アシスト磁気ヘッドを実現することができる。
【００２２】
また、この発明の構成では、前記ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層は、Ａｓの組成（１−ｘ３）に対するＰの組成Ｘ３の比Ｘ３／（１−Ｘ３）が、１／４以下を満たす組成を有している。この理由は、Ａｓの組成（１−ｘ３）に対するＰの組成Ｘ３の比Ｘ３／（１−Ｘ３）が１／４より大きくては、Ｐ組成の増大により、量子井戸層に生じる引っ張り歪が増大し、クラックやリーク電流が発生するおそれがあるからである。
【００２３】
量子井戸層がＡｌＧａＡｓＰ層からなる半導体レーザ素子においては、クラッド層はＡｌＧａＡｓ層で形成されるのが一般的である。この発明の構成では、量子井戸層が、ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層で形成されているのに対し、クラッド層は（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ層で形成されている。このため、クラッド層と活性層との間のバンドギャップ差を大きくすることができるから、半導体レーザ素子の温度特性を向上できる。また、次に詳しく説明するように、亜鉛を拡散させやすくなるため、半導体レーザ素子に端面窓構造を作製するのが容易となる。
【００２４】
端面光学損傷（ＣＯＤ）を抑制するために、レーザ共振器端面部分に亜鉛などの不純物を拡散して、活性層のバンドギャップを拡大する端面窓構造を作製することが考えられる。このような端面窓構造を作製するために、亜鉛等の不純物を拡散する場合、不純物を拡散すべき領域が燐を含んでいれば拡散速度が速くなる。
前述したように、この発明の構成では、ｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層は、それぞれ燐を含む（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ層からなる。したがって、亜鉛等の不純物を拡散させやすいので、端面窓構造の作製が容易である。これにより、高出力化に適した半導体レーザ素子を備えた熱アシスト磁気ヘッドを実現することができる。また、（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））の組成に対するＩｎの組成の比を、０．４９／０．５１としているので、ｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層は、ＧａＡｓ基板と格子整合するため、高品質の結晶を得ることができる。この結果、信頼性の高い半導体レーザ素子を備えた熱アシスト磁気ヘッドが得られる。
【００２５】
前記半導体レーザ素子は、具体的には、前記Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓ層が、ｘ２≧０．４を満たす組成を有していることが好ましい。この理由は、ｘ２が０．４より小さいと、レーザ共振器端面部分に端面窓構造を作製したとしても、端面部分での活性層のバンドギャップを十分に拡大することができなくなるからである。
この点について、より詳しく説明する。レーザ共振器端面部分に端面窓構造を作製すると、端面部分での活性層のバンドギャップは、ガイド層のバンドギャップと量子井戸層のバンドギャップとの平均値となる。したがって、端面窓構造を作製することによって端面部分での活性層のバンドギャップを十分に拡大するためには、ガイド層のバンドギャップが所定値（具体的には、１．８ｅＶ）以上であることが必要となる。一方、ガイド層を形成しているＡｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓ層のバンドギャップは、Ａｌの組成Ｘ２が大きいほど、大きくなる。そして、Ａｌ組成ｘ２を０．４以上とすることにより、ガイド層のバンドギャップを前記所定値以上とすることができる。
【００２６】
半導体レーザ素子の実装空間に制限がある場合には、ＴＭモード発振が要求されることもある。このような場合、前記半導体レーザ素子は、具体的には、前記ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層は、Ａｓの組成（１−ｘ３）に対するＰの組成Ｘ３の比Ｘ３／（１−Ｘ３）が、１／９以上１／４以下を満たす組成を有していることが好ましい。この構成により、活性層に引っ張り歪が生じることになり、ＴＥモード（Tranverse Electric）よりもＴＭ（Tranverse Magnetic）モードの比率（強度比）を高くすることができる。量子井戸層の格子定数が小さいほど、量子井戸層に大きな引っ張り歪を生じさせることができる。量子井戸層を形成しているＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層の格子定数は、Ａｓの組成に対するＰの組成の比が大きいほど小さくなる。
【００２７】
Ａｓの組成に対するＰの組成の比が１／９以上が好ましい理由は、その比が１／９未満では、量子井戸層に生じる引っ張り歪が不十分であるために、ＴＥモードよりもＴＭモードの比率を大きくすることが困難であるからである。一方、Ａｓの組成に対するＰの組成の比が１／４以下が好ましい理由は、前述したように、その比が１／４より大きくては、Ｐ組成の増大により、量子井戸層に生じる引っ張り歪が増大し、クラックやリーク電流が発生するおそれがあるからである。
【００２８】
ＴＥモード発振が要求される場合には、ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層のＰ組成を減らせばよい。その場合には、製造上はＰ組成を零にすることが好ましい。
また、寿命の観点からは量子井戸層はＡｌを含んでいない方が好ましい。つまり、寿命の観点からは、ｙ＝０であることが好ましい。
また、前記半導体レーザ素子は、具体的には、発振波長が７７０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下であり、かつ前記量子井戸層の膜厚が９ｎｍ以上１４ｎｍ以下であることが好ましい。半導体レーザ素子をＴＭモードで発振させるためには、活性層を厚くしてＴＥモードとＴＭモードの相対発振しきい値電流を小さくすればよいからである。前記量子井戸層のＡｌの組成（ｙ）が０のときには、発振波長が７７０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下の範囲でＴＭモードとなる。
【００２９】
さらに、半導体レーザ素子の発振波長が７７０ｎｍ以上であることが好ましい理由は、発振波長が７７０ｎｍより短いと導波路での光の吸収が大きくなるからである。半導体レーザ素子の発振波長が８３０ｎｍ以下であることが好ましい理由は、発振波長が８３０ｎｍより長いと分子振動による光吸収が生じる上に、導波路のサイズが大きくなるからである。大きな導波路の製造には時間がかかるから、生産効率が悪くなる。
【００３０】
また、前記半導体レーザ素子は、具体的には、レーザ共振器の端面部分に、前記活性層のバンドギャップを拡大する端面窓構造が形成されていることが好ましい。レーザ共振器の端面部分に端面窓構造が形成されると、その端面部分において、活性層のバンドギャップを拡大させることができる。このため、内部で電子と正孔が再結合してできた誘導放出光がレーザ共振器の端面部分で吸収されにくくなるから、発熱を抑制できる。これにより、端面光学損傷を抑制できるので、高出力化が可能となる。
【００３１】
端面窓構造は、レーザ共振器の端面部分に例えばＺｎを選択的に拡散することによって形成することが、量産性の観点から好ましい。レーザ共振器の端面部分に別の材料（例えばクラッド層と同じ材料）を埋め込んだり、端面部分のみ活性層を薄くしたりする方法等を用いて、端面窓構造を形成してもよい。
この発明の一実施形態では、前記半導体レーザ素子の厚さ方向が前記導波路の厚さ方向に一致するように、前記導波路および前記半導体レーザ素子が配置されており、前記半導体レーザ素子の光出射端面における光ビームの横断面形状が、前記半導体レーザ素子の厚さ方向が短軸方向となる楕円形状である。半導体レーザ素子の出力光はＴＭ波であるので、半導体レーザ素子の出力光は、光ビームの横断面形状の短軸方向に偏光した光となる。したがって、導波路の厚さが薄くても、導波路の厚さ方向に偏光した光を効率よく導波路に導入できる。
【００３２】
前記半導体レーザ素子の光出射端面と前記導波路の光入射端面との間の距離が５μｍ以下であることが好ましい。半導体レーザ素子の光出射端面と前記導波路の光入射端面との間の距離が５μｍ以下であると、半導体レーザ素子の光出射端面と導波路の光入射端面との間の距離が短いため、導波路の光入射端面に入射される光ビームの形状は、半導体レーザ素子の光出射端面から出射される光ビームの形状と同様に半導体レーザ素子の厚さ方向が短軸方向となる楕円形状となるからである。
【００３３】
前記半導体レーザ素子の出力光の前記導波路の光入射端面への入射角がブリュースター角となるように、前記導波路および前記半導体レーザ素子が配置されていてもよい。この構成によれば、半導体レーザ素子の出力光の導波路の光入射端面での反射率が零となるので、半導体レーザ素子と導波路との結合効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の一実施形態に係る熱アシスト磁気ヘッドを備えたハードディスク装置の構成とＨＧＡ（ヘッドジンバルアセンブリ）の構成とを概略的に示す斜視図である。
【図２】ＨＧＡの先端部分を示す拡大斜視図である。
【図３】熱アシスト磁気ヘッドの構成を概略的に示す斜視図である。
【図４】熱アシスト磁気ヘッドの媒体対向面に垂直な断面図である。
【図５】媒体対向面から見た熱アシスト磁気ヘッドの概略図である。
【図６】熱アシスト磁気ヘッドの導波路および近接場光発生部を示す斜視図である。
【図７】半導体レーザダイオードの構成を説明するための平面図である。
【図８】図７のVIII−VIII線に沿う断面図である。
【図９】図７のIX−IX線に沿う断面図である。
【図１０】半導体レーザダイオードの活性層の構成を説明するための図解的な断面図である。
【図１１】クラッド層、ガイド層および活性層のバンドギャップを説明するためのエネルギーバンド図であって、図１１Ａは本実施形態のバンドギャップを示すエネルギーバンド図であり、図１１Ｂはガイド層がＩｎＧａＡｌＰからなる場合のバンドギャップを示すエネルギーバンド図である。
【図１２】クラッド層、ガイド層および活性層のバンドギャップを説明するためのエネルギーバンド図であって、図１２（ａ）は共振器端面部間の中央部の各層のバンドギャップを示すエネルギーバンド図であり、図１２（ｂ）は共振器端面部に形成された端面窓構造における各層のバンドギャップを示すエネルギーバンド図である。
【図１３】半導体レーザダイオードの製造工程を示す断面図である。
【図１４】半導体レーザダイオードの製造工程を示す断面図である。
【図１５】半導体レーザダイオードの製造工程を示す断面図である。
【図１６】半導体レーザダイオードの製造工程を示す断面図である。
【図１７】半導体レーザダイオードの光出射端面近傍の光ビームの横断面形状を示す部分拡大断面図である。
【図１８】ＴＭ波およびＴＥ波それぞれの入射角に対する反射率の特性を説明するためのグラフである。
【図１９】導波路の光入射端面への光の入射角がブリュースター角となるように、半導体レーザダイオードおよび導波路を配置した例を示す部分断面図である。
【図２０】導波路および近接場光発生部の製造方法を説明するための工程図である。
【図２１】熱アシスト磁気ヘッドの製造方法を説明するための工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照してより詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る熱アシスト磁気ヘッドを備えたハードディスク装置の構成（図１（ａ））とＨＧＡ（ヘッドジンバルアセンブリ）の構成（図１（ｂ））とを概略的に示す斜視図である。図２は、図１の熱アシスト磁気ヘッド２１の近傍の拡大斜視図である。ここで、ＨＧＡの斜視図（図１（ｂ））においては、ＨＧＡの磁気ディスク表面に対向する側を上向きにしてＨＧＡが表されている。
【００３６】
［ハードディスク装置］
図１（ａ）に示すように、ハードディスク装置１は、スピンドルモータ１１の回転軸の回りを回転する複数の磁気記録媒体である磁気ディスク１０と、熱アシスト磁気ヘッド２１をトラック上に位置決めするためのアセンブリキャリッジ装置１２と、熱アシスト磁気ヘッド２１の書き込みおよび読み出し動作を制御するとともに、熱アシスト磁気記録用の光を発生する半導体レーザダイオードを制御するための記録再生および発光制御回路（制御回路）１３とを備えている。
【００３７】
アセンブリキャリッジ装置１２は、複数の駆動アーム１４を備えている。これらの駆動アーム１４は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１５によってピボットベアリング軸１６を中心にして揺動可能であり、この軸１６に沿う方向にスタックされている。各駆動アーム１４の先端部には、ＨＧＡ１７が取り付けられている。各ＨＧＡ１７には、熱アシスト磁気ヘッド２１が、各磁気ディスク１０の表面に対向するように設けられている。熱アシスト磁気ヘッド２１における磁気ディスク１０の表面に対向する面が、熱アシスト磁気ヘッド２１の媒体対向面Ｓ（エアベアリング面とも呼ばれる）である。なお、磁気ディスク１０、駆動アーム１４、ＨＧＡ１７および熱アシスト磁気ヘッド２１は、単数であってもよい。
【００３８】
［ＨＧＡ］
ＨＧＡ１７は、図１（ｂ）に示すように、サスペンション２０の先端部に熱アシスト磁気ヘッド２１を固着し、さらにその熱アシスト磁気ヘッド２１の端子電極に配線部材２０３の一端を電気的に接続して構成されている。サスペンション２０は、ロードビーム２００と、このロードビーム２００上に固着された弾性を有するフレクシャ２０１と、フレックシャ２０１の先端に板ばね状に形成されたタング部２０４と、ロードビーム２００の基部に設けられたベースプレート２０２と、フレクシャ２０１上に設けられており、リード導体およびその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材２０３とを含む。
【００３９】
配線部材２０３は、図２に示すように、記録信号用の一対の電極パッド２３７，２３７と、読出信号用の一対の電極パッド２３８，２３８と、光源駆動用の一対の電極パッド２４７，２４８とを有している。
ＨＧＡ１７におけるサスペンションの構造は、以上述べた構造に限定されるものではない。また、図示されていないが、サスペンション２０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップを装着してもよい。
【００４０】
［熱アシスト磁気ヘッド］
図２〜図４に示すように、熱アシスト磁気ヘッド２１は、スライダ２２と、光源ユニット２３とを備えている。光源ユニット２３は、ＴＭモードで発振し、磁気ディスク１０を加熱するための光を発生する半導体レーザダイオード４０と、半導体レーザダイオード４０を支持する光源支持基板２３０とを備えている。光源支持基板２３０の接着面２３００は、スライダ基板２２０の背面２２０１に接合されている。スライダ基板２２０の背面２２０１は、スライダ２２の媒体対向面Ｓとは反対側の面である。また、光源支持基板２３０の底面２３０１がフレクシャ２０１のタング部２０４に、例えば、エポキシ樹脂等の接着剤により接着されている。
【００４１】
［スライダ］
スライダ２２は、スライダ基板２２０およびデータ信号の書き込みおよび読み出しを行う磁気ヘッド部３２を備えている。スライダ基板２２０は、直方体状であり、適切な浮上量を得るように加工された媒体対向面Ｓを有する。スライダ基板２２０は導電性のアルティック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等から形成されている。
【００４２】
磁気ヘッド部３２は、スライダ基板２２０の媒体対向面Ｓに対して略垂直な側面である集積面２２０２に形成されている。磁気ヘッド部３２は、磁気情報を検出する磁気検出素子としてのＭＲ効果素子３３と、磁界の生成により磁気情報を書き込む垂直（面内でも良い）磁気記録素子としての電磁コイル素子３４と、ＭＲ効果素子３３および電磁コイル素子３４の間を通して設けられている導波路３５と、磁気ディスクの記録層部分を加熱するための近接場光を発生させる近接場光発生部３６と、これらを覆うように集積面２２０２上に形成された絶縁層３８と、絶縁層３８の表面から露出した複数の電極パッドとを備えている。複数の電極パッドは、ＭＲ効果素子３３に接続されている一対の信号端子用の電極パッド３７１，３７１と、電磁コイル素子３４に接続されている一対の信号端子用の電極パッド３７３，３７３と、スライダ基板２２０と電気的に接続されているグランド用の電極パッド３７５とを含む。ＭＲ効果素子３３、電磁コイル素子３４および近接場光発生部３６の各端面は、媒体対向面Ｓに露出している。つまり、これらの端面は、記録媒体１０に対向している。
【００４３】
図４は、熱アシスト磁気ヘッド２１の磁気ヘッド部近傍の断面図である。ＭＲ効果素子３３は、ＭＲ積層体３３２と、このＭＲ積層体３３２を挟む位置に配置されている下部シールド層３３０および上部シールド層３３４とを含む。下部シールド層３３０および上部シールド層３３４は、たとえば、フレームめっき法を含むパターンめっき法等によって形成された厚さ０.５〜３μｍ程度のＮｉＦｅ，ＣｏＦｅＮｉ，ＣｏＦｅ，ＦｅＮ，ＦｅＺｒＮ等の磁性材料で構成することができる。上下部シールド層３３４，３３０は、ＭＲ積層体３３２がノイズとなる外部磁界の影響を受けることを防止する。
【００４４】
ＭＲ積層体３３２は、磁気抵抗効果膜を含み、非常に高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感受する。磁気抵抗効果膜としては、面内通電型（ＣＩＰ：Current In Plane）巨大磁気抵抗（ＧＭＲ：Giant Magneto Resistance）多層膜、垂直通電型（ＣＰＰ：Current Perpendicular to Plane）ＧＭＲ多層膜、およびトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ：Tunnel Magneto Resistance）多層膜等を例示できる。
【００４５】
ＭＲ積層体３３２は、たとえばＴＭＲ多層膜を含む場合、反強磁性層と、磁化固定層と、トンネルバリア層と、磁化自由層とが順次積層された構造を有している。反強磁性層は、たとえばＩｒＭｎ，ＰｔＭｎ，ＮｉＭｎまたはＲｕＲｈＭｎ等からなる厚さ５〜１５ｎｍ程度の層である。磁化固定層は、たとえば強磁性材料であるＣｏＦｅ等、またはＲｕ等の非磁性金属層を挟んだ２層のＣｏＦｅ等から構成され、反強磁性層によって磁化方向が固定されている層である。トンネルバリア層は、たとえばＡｌ，ＡｌＣｕ等からなる厚さ０.５〜１．０ｎｍ程度の金属膜が真空装置内に導入された酸素によってまたは自然酸化によって酸化された非磁性誘電材料からなる層である。磁化自由層は、たとえば強磁性材料である厚さ１ｎｍ程度のＣｏＦｅ等と厚さ３〜４ｎｍ程度のＮｉＦｅ等との２層膜から構成され、トンネルバリア層を介して磁化固定層との間でトンネル交換結合をなす層である。
【００４６】
ＭＲ効果素子３３と導波路３５との間には、下部シールド層３３０と同様の材料からなる素子間シールド層３９０が形成されている。素子間シールド層３９０は、ＭＲ効果素子３３を、電磁コイル素子３４より発生する磁界から遮断して、読み出しの際の外来ノイズを防止する。また、素子間シールド層３９０と導波路３５との間に、さらに、バッキングコイル部が形成されていてもよい。バッキングコイル部は、電磁コイル素子３４から発生してＭＲ効果素子３３の上下部電極層を経由する磁束ループを打ち消す磁束を発生させて、磁気ディスクへの不要な書き込みまたは消去動作である広域隣接トラック消去（ＷＡＴＥ）現象の抑制を図るものである。
【００４７】
ＭＲ積層体３３２の媒体対向面Ｓとは反対側において、シールド層３３０，３３４間には、アルミナ等から形成された絶縁層３８が形成されている。この絶縁層３８は、さらに、シールド層３３０，３３４，３９０の媒体対向面Ｓとは反対側と、下部シールド層３３０とスライダ基板２２０との間と、素子間シールド層３９０と導波路３５との間に延びている。
【００４８】
なお、ＭＲ積層体３３２がＣＩＰ−ＧＭＲ多層膜を含む場合、上下部シールド層３３４，３３０の各々とＭＲ積層体３３２との間に、アルミナ等により形成された絶縁用の上下部シールドギャップ層がそれぞれ設けられる。さらに、図示は省略するが、ＭＲ積層体３３２にセンス電流を供給して再生出力を取り出すためのＭＲリード導体層が形成される。一方、ＭＲ積層体３３２がＣＰＰ−ＧＭＲ多層膜またはＴＭＲ多層膜を含む場合、上下部シールド層３３４，３３０はそれぞれ上下部の電極層としても機能する。この場合、上下部シールドギャップ層とＭＲリード導体層とは不要であり、省略される。
【００４９】
ＭＲ積層体３３２のトラック幅方向の両側には、図示は省略するが、磁区の安定化用の縦バイアス磁界を印加するためのハードバイアス層が形成される。ハードバイアス層は、ＣｏＴａ，ＣｏＣｒＰｔ，ＣｏＰｔ等の強磁性材料からなる
電磁コイル素子３４は、垂直磁気記録用が好ましく、図４に示すように、主磁極層３４０と、ギャップ層３４１ａと、コイル絶縁層３４１ｂと、コイル層３４２と、補助磁極層３４４とを備えている。
【００５０】
主磁極層３４０は、コイル層３４２によって誘導された磁束を、書き込みがなされる磁気ディスク（媒体）の記録層まで収束させながら導くための導磁路である。主磁極層３４０の媒体対向面Ｓ側の端部のトラック幅方向（図４の奥行き方向）の幅および積層方向（図４の左右方向）の厚みは、他の部分に比べて小さくすることが好ましい。この結果、高記録密度化に対応した微細で強い書き込み磁界を発生可能となる。具体的には、たとえば、磁気ヘッド部３２を媒体対向面Ｓ側から見た図５に示すように、リーディング側、すなわち、スライダ基板２２０側の辺の長さがトレーリング側の辺の長さよりも短い逆台形となるように、媒体対向面Ｓ側の主磁極層３４０の先端を先細にすることが好ましい。すなわち、主磁極層３４０の媒体対向面Ｓ側の端面には、ロータリーアクチュエータでの駆動により発生するスキュー角の影響によって隣接トラックに不要な書き込み等を及ぼさないように、ベベル角θが付けられている。ベベル角θの大きさは、たとえば、１５°程度である。実際に、書き込み磁界が主に発生するのは、トレーリング側の長辺近傍であり、磁気ドミナントの場合にはこの長辺の長さによって書き込みトラックの幅が決定される。
【００５１】
主磁極層３４０は、例えば、媒体対向面Ｓ側の端部での全厚が約０.０１〜約０.５μｍであって、この端部以外での全厚が約０.５〜約３.０μｍに形成されていることが好ましい。より具体的には、主磁極層３４０は、たとえばフレームめっき法、スパッタリング法等を用いて形成されたＮｉ、ＦｅおよびＣｏのうちいずれか２つもしくは３つからなる合金、またはこれらを主成分として所定の元素が添加された合金等から構成されていることが好ましい。トラック幅は、たとえば、１００ｎｍとすることができる。
【００５２】
図４に示すように、補助磁極層３４４の媒体対向面Ｓ側の端部は、補助磁極層３４４の他の部分よりも層断面が広いトレーリングシールド部を形成している。補助磁極層３４４は、アルミナ等の絶縁材料により形成されたギャップ層３４１ａおよびコイル絶縁層３４１ｂを介して主磁極層３４０の媒体対向面Ｓ側の端部と対向している。このような補助磁極層３４４を設けることによって、媒体対向面Ｓ近傍における補助磁極層３４４と主磁極層３４０との間において磁界勾配がより急峻になる。この結果、信号出力のジッタが小さくなるので、読み出し時のエラーレートを小さくすることができる。
【００５３】
補助磁極層３４４は、たとえば、厚さ約０.５〜約５μｍに形成されている。補助磁極層３４４は、たとえばフレームめっき法、スパッタリング法等を用いて形成されたＮｉ、ＦｅおよびＣｏのうちいずれか２つもしくは３つからなる合金、またはこれらを主成分として所定の元素が添加された合金等から構成されている。
ギャップ層３４１ａは、コイル層３４２と主磁極層３４０とを離間しており、たとえば、厚さ約０.０１〜約０.５μｍに形成されている。ギャップ層３４１ａは、たとえばスパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いて形成されたＡｌ２Ｏ３またはＤＬＣ等から構成されている。
【００５４】
コイル層３４２は、たとえば、厚さ約０.５〜約３μｍに形成されている。コイル層３４２は、たとえばフレームめっき法等を用いて形成されたＣｕ等から構成されている。主磁極層３４０の後端と補助磁極層３４４の媒体対向面Ｓから離れた部分とが結合されており、コイル層３４２はこの結合部分を取り囲むように形成されている。
コイル絶縁層３４１ｂは、コイル層３４２と補助磁極層３４４とを離間し、たとえば、厚さ約０.１〜約５μｍの熱硬化されたアルミナやレジスト層等の電気絶縁材料から構成されている。
【００５５】
導波路３５は、ＭＲ効果素子３３と電磁コイル素子３４との間に位置していて集積面２２０２と平行に延びている。導波路３５は、磁気ヘッド部３２の媒体体対向面Ｓから、磁気ヘッド部３２の媒体対向面Ｓとは反対側の面３２ａまで延びており、図６に示すように、矩形の板状に形成されている。導波路３５は、ともに媒体対向面Ｓに対して垂直に形成された、トラック幅方向において対向する２つの側面３５１ａ，３５１ｂと、集積面２２０２と平行な上面３５２ａおよび下面３５２ｂとを有している。導波路３５は、さらに、媒体対向面Ｓを形成する光出射端面３５３と、光出射端面３５３とは反対側の光入射端面３５４とを有している。導波路３５の上面３５２ａ、下面３５２ｂ、および２つの側面３５１ａ、３５１ｂは、絶縁層３８と接している。絶縁層３８は、導波路３５よりも屈折率が小さく、導波路３５に対するクラッドとして機能する。
【００５６】
上面３５２ａおよび下面３５２ｂの間隔が導波路３５の厚みである。導波路３５の厚さ方向とは、導波路３５を形成（製造）する際に材料が積層される方向と平行な方向をいい、上下面３５２ａ，３５２ｂに直交する方向となる。
この導波路３５は、光入射端面３５４から入射した光を、この両側面３５１ａ、３５１ｂ、上面３５２ａおよび下面３５２ｂで反射させつつ、媒体対向面Ｓ側の端面である光出射端面３５３に導くことが可能となっている。導波路３５の図６におけるトラック幅方向の幅Ｗ３５は例えば、１〜２００μｍとすることができ、厚みＴ３５は例えば２〜１０μｍとすることができ、高さＨ３５は１０〜３００μｍとすることができる。
【００５７】
導波路３５は、何れの部分においても、絶縁層３８を形成する材料よりも高い屈折率ｎを有する、例えばスパッタリング法等を用いて形成された誘電材料から構成されている。例えば、絶縁層３８が、ＳｉＯ２（ｎ＝１.５）から形成されている場合、導波路３５は、Ａｌ２Ｏ３（ｎ＝１.６３）から形成されていてもよい。さらに、絶縁層３８が、Ａｌ２Ｏ３（ｎ＝１.６３）から形成されている場合、導波路３５は、Ｔａ２Ｏ５（ｎ＝２.１６），Ｎｂ２Ｏ５（ｎ＝２.３３），ＴｉＯ（ｎ＝２.３〜２.５５）またはＴｉＯ２（ｎ＝２.３〜２.５５）から形成されていてもよい。導波路３５をこのような材料で構成することによって、材料そのものが有する良好な光学特性によるだけではなく、界面での全反射条件が整うことによって、レーザ光の伝搬損失が小さくなり、近接場光の発生効率が向上する。
【００５８】
近接場光発生部３６は、図２、図４、図５および図６に示すように、導波路３５の光出射端面３５３のほぼ中央に配置されている板状部材である。図４および図６に示すように、近接場光発生部３６は、その端面が媒体対向面Ｓに露出するように導波路３５の光出射端面３５３に埋設されている。図５に示すように、近接場光発生部３６は、媒体対向面Ｓから見て三角形状を呈し、導電材料により形成されている。三角形の底辺３６ｄは、スライダ基板２２０の集積面２２０２と平行、すなわち、トラック幅方向と平行に配置されている。底辺３６ｄと向き合う頂点３６ｃは、底辺３６ｄよりも電磁コイル素子３４の主磁極層３４０側に配置されている。具体的には、頂点３６ｃは、主磁極層３４０のリーディング側エッジと対向するように配置されている。近接場光発生部３６は、好ましくは、媒体対向面Ｓから見たときに、底辺３６ｄの両端の２つの底角がいずれも同じとされた二等辺三角形である。
【００５９】
近接場光発生部３６は、Ａｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，ＲｈもしくはＩｒ、またはこれらのうちのいくつかの組合せからなる合金から形成されていることが好ましい。
図５において、頂点３６ｃの曲率半径は５ｎｍ〜１００ｎｍとすることが好ましい。三角形の高さＨ３６は、入射されるレーザ光の波長よりも十分に小さく、２０ｎｍ〜４００ｎｍとすることが好ましい。底辺３６ｄの幅３６Ｗは、入射されるレーザ光の波長よりも十分に小さく、２０ｎｍ〜４００ｎｍとすることが好ましい。図６における近接場光発生部３６の厚みＴ３６は１０ｎｍ〜１００ｎｍとすることが好ましい。
【００６０】
このような近接場光発生部３６が導波路３５の光出射端面３５３に設けられていると、近接場光発生部３６の頂点３６ｃ近傍に電界が集中して頂点３６ｃ近傍から媒体に向かって近接場光が発生する。
図２に示すように、電極パッド３７１，３７１がそれぞれフレクシャ２０１の電極パッド２３７，２３７にボンディングワイヤにより電気的に接続され、電極パッド３７３，３７３がそれぞれフレクシャ２０１の電極パッド２３８，２３８にボンディングワイヤにより接続されている。これにより、電磁コイル素子およびＭＲ効果素子の駆動が可能となっている。また、図４のビアホール３７５ａによりスライダ基板２２０と電気的に接続された電極パッド３７５が、図２に示すように、フレクシャ２０１の電極パッド２４７とボンディングワイヤにより接続されている。これにより、スライダ基板２２０の電位を、電極パッド２４７により、たとえばグラウンド電位に制御できる。
【００６１】
［光源ユニット］
熱アシスト磁気ヘッド２１の光源ユニット２３の構成要素について説明する。図２〜図４に示すように、光源ユニット２３は、光源支持基板２３０と、半導体レーザダイオード（光源）４０とを備えている。
光源支持基板２３０はアルティック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等からなる基板であり、スライダ基板２２０の背面２２０１に接着されている接着面２３００を有している。図４に示すように、接着面２３００にはアルミナ等の断熱層２３０ａが形成されている。この接着面２３００を底面とした際の一つの側面である素子形成面２３０２上に、アルミナ等の絶縁材料から形成された絶縁層４１が設けられている。この絶縁層４１の上に電極パッド４７，４８が形成されている（図２参照）。そして、一方の電極パッド４７上に半導体レーザダイオード４０が固定されている。
【００６２】
詳しくは、図２および図３に示すように、電極パッド４７，４８は、絶縁層４１の表面４１１にレーザ駆動用電極パッドとして形成されている。表面４１１は、媒体対向面Ｓと交差する面、言い換えると、スライダ基板２２０の集積面２２０２と平行な面である。電極パッド４７は、図４に示すように、絶縁層４１内に設けられたビアホール４７ａにより光源支持基板２３０と電気的に接続されている。また、電極パッド４７は、半導体レーザダイオード４０の駆動時に発生する熱をビアホール４７ａを介して光源支持基板２３０側へ逃がすためのヒートシンクとしても機能する。
【００６３】
電極パッド４７は、図２に示すように、絶縁層４１の表面４１１の中央部にトラック幅方向に延びて形成されている。一方、電極パッド４８は、電極パッド４７からトラック幅方向に離間した位置に形成されている。各電極パッド４７，４８は、フレクシャ２０１との半田リフローによる接続のために、さらに、フレクシャ２０１側に向かって延びている。
【００６４】
電極パッド４７，４８は、それぞれ、フレクシャ２０１の電極パッド２４７，２４８とリフロー半田により電気的に接続されており、これにより半導体レーザダイオード４０の駆動が可能となっている。また、電極パッド４７は上述のように光源支持基板２３０と電気的に接続されているため、電極パッド２４７により光源支持基板２３０の電位をたとえばグラウンド電位に制御することが可能となっている。
【００６５】
電極パッド４７，４８は、たとえば、厚さ１０ｎｍ程度のＴａ，Ｔｉ等からなる下地層を介して形成された、厚さ１〜３μｍ程度の、たとえば真空蒸着法やスパッタリング法等を用いて形成されたＡｕ，Ｃｕ等の層から形成することができる。そして、半導体レーザダイオード４０は、Ａｕ−Ｓｎ等の導電性の半田材料からなる半田層４２（図４参照）により、電極パッド４７に電気的に接続されている。
【００６６】
図７は、半導体レーザダイオード４０の構成を説明するための平面図であり、図８は図７のVIII-VIII線に沿う断面図であり、図９は図７のIX-IX線に沿う断面図である。
この半導体レーザダイオード４０は、基板１０１と、基板１０１上に結晶成長によって形成された半導体積層構造１０２と、基板の裏面（半導体積層構造１０２と反対側の表面）に接触するように形成されたｎ型電極１０３と、半導体積層構造１０２の表面に接触するように形成されたｐ型電極１０４を備えたファブリぺロー型のものである。
【００６７】
基板１０１は、この実施形態では、ＧａＡｓ単結晶基板で構成されている。ＧａＡｓ基板１０１の表面の面方位は、（１００）面に対して、１０°のオフ角を有している。半導体積層構造１０２を形成する各層は、基板１０１に対してエピタキシャル成長されている。エピタキシャル成長とは、下地層からの格子の連続性を保った状態での結晶成長をいう。下地層との格子不整合は、結晶成長される層の格子の歪によって吸収され、下地層との界面での格子の連続性が保たれる。
【００６８】
半導体積層構造１０２は、活性層１１０と、ｎ型半導体層１１１と、ｐ型半導体層１１２と、ｎ側ガイド層１１５と、ｐ側ガイド層１１６とを備えている。ｎ型半導体層１１１は活性層１１０に対して基板１０１側に配置されており、ｐ型半導体層１１２は活性層１１０に対してｐ型電極１０４側に配置されている。ｎ側ガイド層１１５はｎ型半導体層１１１と活性層１１０との間に配置され、ｐ側ガイド層１１６は活性層１１０とｐ型半導体層１１２との間に配置されている。こうして、ダブルヘテロ接合が形成されている。活性層１１０には、ｎ型半導体層１１１からｎ側ガイド層１１５を介して電子が注入され、ｐ型半導体層１１２からｐ側ガイド層１１６を介して正孔が注入される。これらが活性層１１０で再結合することにより、光が発生するようになっている。
【００６９】
ｎ型半導体層１１１は、基板１０１側から順に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１１３（たとえば１００ｎｍ厚）およびｎ型（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐクラッド層（０≦ｘ１≦１）１１４（たとえば３０００ｎｍ厚）を積層して構成されている。一方、ｐ型半導体層１１２は、ｐ型ガイド層１１６上に、ｐ型（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐクラッド層（０≦ｘ１≦１）１１７（たとえば１６００ｎｍ厚）、ｐ型ＩｎＧａＰバンド不連続緩和層１１８（たとえば５０ｎｍ厚）およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１９（たとえば３００ｎｍ厚）を積層して構成されている。
【００７０】
ｎ型ＧａＡｓバッファ層１１３は、ＧａＡｓ基板１０１とｎ型（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐクラッド層１１４との接着性を高めるために設けられた層である。ｎ型ＧａＡｓバッファ層１１３は、ＧａＡｓにたとえばｎ型ドーパントとしてのＳｉをドープすることによって、ｎ型半導体層とされている。
ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１９は、ｐ型電極１０４とオーミックコンタクトをとるための低抵抗層である。ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１９は、ＧａＡｓにたとえばｐ型ドーパントとしてのＺｎをドープすることによって、ｐ型半導体層とされている。
【００７１】
ｎ型クラッド層１１４と、ｐ型クラッド層１１７とは、活性層１１０からの光をそれらの間に閉じ込める光閉じ込め効果を生じるものである。ｎ型（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐクラッド層１１４は、（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐにたとえばｎ型ドーパントとしてのＳｉをドープすることによって、ｎ型半導体層とされている。ｐ型（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐクラッド層１１７は、（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐにたとえばｐ型ドーパントとしてのＺｎをドープすることによって、ｐ型半導体層とされている。ｎ型（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐクラッド層１１４は、ｎ側ガイド層１１５よりもバンドギャップが広く、ｐ型（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐクラッド層１１７は、ｐ側ガイド層１１６よりもバンドギャップが広い。これにより、良好な光閉じ込めおよびキャリア閉じ込めを行うことができ、高効率の半導体レーザダイオードを実現できる。
【００７２】
高出力化を可能とするためには、端面光学損傷を抑制することが重要である。そこで、後述するように、レーザ共振器端面部分に亜鉛などの不純物を拡散することにより、活性層１１０のバンドギャップを拡大する端面窓構造１４０を作製することが好ましい。端面窓構造１４０を作製するために、亜鉛等の不純物を拡散する場合、不純物を拡散すべき領域が燐を含んでいれば拡散速度が速い。この実施形態では、ｎ型クラッド層１１４およびｐ型クラッド層１１７は、それぞれ燐を含む（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ層からなる。したがって、亜鉛等の不純物を拡散させやすいので、端面窓構造１４０の作製が容易である。これにより、高出力化に適した半導体レーザダイオードを実現できる。
【００７３】
また、この実施形態におけるｎ型クラッド層１１４およびｐ型クラッド層１１７は、（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））の組成に対するＩｎの組成の比を、０．４９／０．５１としているので、ＧａＡｓ基板１０１と格子整合するため、高品質の結晶を得ることができる。この結果、信頼性の高い半導体レーザ素子が得られる。
ｎ側ガイド層１１５は、Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓ（０≦ｘ２≦１）層（たとえば５０ｎｍ厚）からなり、ｎ型半導体層１１１上に積層されることにより構成されている。ｐ側ガイド層１１６は、Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓ（０≦ｘ２≦１）層（たとえば５０ｎｍ厚）からなり、活性層１１０上に積層されることにより構成されている。
【００７４】
ｎ側Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓガイド層１１５およびｐ側Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓガイド層１１６は、活性層１１０に光閉じ込め効果を生じる半導体層であり、かつ、クラッド層１１４，１１７とともに、活性層１１０へのキャリア閉じ込め構造を形成している。これにより、活性層１１０における電子および正孔の再結合の効率が高められるようになっている。
【００７５】
Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓの屈折率は、Ａｌの組成ｘ２に応じて変化する。たとえば、入射光のエネルギー（フォトンエネルギー）が１．３８ｅＶであるとすると、ｘ２＝０の場合の屈折率（ＧａＡｓの屈折率）は、３．５９０となり、ｘ２＝１の場合の屈折率（ＡｌＡｓの屈折率）は、２．９７１となる（前記非特許文献３参照）。したがって、ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ａｓでは、屈折率の調整幅が広い。
【００７６】
ｎ側ガイド層１１５およびｐ側ガイド層１１６を形成しているＡｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓ（０≦ｘ２≦１）は、前述したように、バンドギャップ（屈折率）の調整幅が大きいため、出射ビームの設計が容易である。たとえば、横断面の縦横比が１に近い光ビーム、すなわち、横断面が円に近い形状の光ビームを出力させることが可能となる。
ガイド層１１５，１１６を形成しているＡｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓ層は、ｘ２≧０．４を満たす組成を有していることが好ましい。この理由は、ｘ２が０．４より小さいと、レーザ共振器端面部分に端面窓構造を作製したとしても、端面部分での活性層のバンドギャップを十分に拡大することができなくなるからである。これについての詳細は、後述する。
【００７７】
活性層１１０は、たとえば、ＡｌＧａＡｓＰを含む多重量子井戸（ＭＱＷ：multiple-quantum well）構造を有しており、電子と正孔とが再結合することにより光が発生し、その発生した光を増幅させるための層である。
活性層１１０は、この実施形態では、図１０に示すように、アンドープのＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層（０≦ｘ３≦１，０≦ｙ≦０．３）からなる量子井戸（well）層（たとえば１３ｎｍ厚）１９１とアンドープのＡｌｘ４Ｇａ（１−ｘ４）Ａｓ層（０≦ｘ４≦１）層からなる障壁(barrier）層（たとえば７ｎｍ厚）１９２とを交互に複数周期繰り返し積層して構成された多重量子井戸構造を有している。無歪の状態でのＡｌＧａＡｓＰ層の格子定数はＧａＡｓ基板１０１の格子定数より小さいので、ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓｘ３Ｐ（１−ｘ３）層からなる量子井戸層１９１には引っ張り応力（引っ張り歪）が生じている。これにより、半導体レーザダイオード４０は、ＴＭモードで発振することが可能となる。なお、ＴＭモードの出力光は、光伝搬方向に対して磁界方向が垂直（光伝搬方向に対して電界方向が平行）となるＴＭ波となる。
【００７８】
量子井戸層１９１の膜厚は、９ｎｍ以上１４ｎｍ以下であることが好ましい。ＴＭモードで発振させるためには、活性層を厚くしてＴＥモードとＴＭモードの相対発振しきい値電流を小さくすればよいからである。
半導体レーザダイオード４０をＴＥモード発振させる場合には、量子井戸層１９１のＰ組成を小さくすればよい。その場合には、製造上は、Ｐ組成を零にすることが好ましい。
【００７９】
量子井戸層１９１を形成しているＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３は、量子井戸層として用いられる他の材料、たとえば、ＩｎＧａＰに比べて、バンドギャップが小さい。このため、クラッド層１１４，１１７と活性層１１０との間のバンドギャップ差を大きくすることができる。これにより、温度特性の良い、すなわち、温度が変化したときにしきい値電流や動作電流の変動が少ない半導体レーザダイオードを実現できる。
【００８０】
量子井戸層１９１を形成しているＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層は、Ａｓの組成（１−ｘ３）に対するＰの組成Ｘ３の比Ｘ３／（１−Ｘ３）が、１／４以下を満たす組成を有していることが好ましい。この理由は、その比が１／４より大きくては、Ｐ組成の増大により、量子井戸層１９１に生じる引っ張り歪が増大し、クラックやリーク電流が発生するおそれがあるからである。
【００８１】
さらに、ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層は、Ａｓの組成（１−ｘ３）に対するＰの組成Ｘ３の比Ｘ３／（１−Ｘ３）が、１／９以上を満たす組成を有していることが好ましい。この理由は、ＴＥモードよりもＴＭモードの比率（強度比）を高くするためである。半導体レーザダイオード４０をＴＭモードで発振させるためには、量子井戸層１９１に引っ張り歪が生じることが必要である。量子井戸層１９１の格子定数が小さいほど、量子井戸層１９１に大きな引っ張り歪を生じさせることができる。量子井戸層１９１を形成しているＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層の格子定数は、Ａｓの組成に対するＰの組成の比が大きいほど小さくなる。
【００８２】
図９に示すように、ｐ型半導体層１１２内の、ｐ型クラッド層１１７、ｐ型バンド不連続緩和層１１８およびｐ型コンタクト層１１９は、その一部が除去されることによって、リッジストライプ１３０を形成している。より具体的には、ｐ型クラッド層１１７、ｐ型バンド不連続緩和層１１８およびｐ型コンタクト層１１９の一部がエッチング除去され、横断面視がほぼ矩形のリッジストライプ１３０が形成されている。
【００８３】
ｐ型コンタクト層１１９の側面、ｐ型バンド不連続緩和層１１８の露出面および（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐクラッド層１１７の露出面は、電流ブロック層１０６によって覆われている。
半導体積層構造１０２は、リッジストライプ１３０の長手方向両端における劈開面により形成された一対の端面（劈開面）１３１，１３２を有している。この一対の端面１３１，１３２は、互いに平行である。こうして、ｎ側ガイド層１１５、活性層１１０およびｐ側ガイド層１１６によって、前記一対の端面１３１，１３２を共振器端面とするファブリペロー共振器が形成されている。すなわち、活性層１１０で発生した光は、共振器端面１３１，１３２の間を往復しながら、誘導放出によって増幅される。そして、増幅された光の一部が、共振器端面１３１，１３２からレーザ光として素子外に取り出される。
【００８４】
共振器長は、たとえば、２００μｍ以上６００μｍ以下であり、この実施形態では３５０μｍである。また、この半導体レーザダイオード４０のチップ幅は、たとえば、５０μｍ以上２５０μｍ以下であり、この実施形態では、１３５μｍである。また、チップ厚は、たとえば、３０μｍ以上１５０μｍ以下であり、この実施形態では、６５μｍである。
ｎ型電極１０３は、たとえばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ｔｉ／Ａｕ合金からなり、そのＡｕＧｅ側が基板１０１側に配されるように、基板１０１にオーミック接合されている。ｐ型電極１０４は、ｐ型コンタクト層１１９および電流ブロック層１０６の露出面を覆うように、形成されている。ｐ型電極１０４は、たとえばＴｉ／Ａｕ合金からなり、そのＴｉ側がｐ型コンタクト層１１９に配されるように、ｐ型コンタクト層１１９にオーミック接合されている。
【００８５】
図７および図８に示すように、共振器の端面部分には、活性層１１０のバンドギャップを拡大する端面窓構造１４０が形成されている。この端面窓構造１４０は、たとえば、共振器の端面部分に亜鉛（Ｚｎ）を拡散することによって形成される。
このような構成によって、ｎ型電極１０３およびｐ型電極１０４を電源に接続し、ｎ型半導体層１１１およびｐ型半導体層１１２から電子および正孔を活性層１１０に注入することによって、この活性層１１０内での電子および正孔の再結合を生じさせ、たとえば、発振波長が７７０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下の光を発生させることができる。この光は、共振器端面１３１，１３２の間をガイド層１１５，１１６に沿って往復しながら、誘導放出によって増幅される。そして、レーザ出射端面である共振器端面１３１から、より多くのレーザ出力が外部に取り出されることになる。
【００８６】
図１１Ａは、クラッド層１１４，１１７、ガイド層１１５，１１６ならびに活性層１１０の各層のバンドギャップを説明するためのエネルギーバンド図である。図１１Ｂは、ガイド層を燐系化合物半導体であるＩｎＧａＡｌＰで形成した場合の、各層のバンドギャップを説明するためのエネルギーバンド図である。
この実施形態の半導体レーザダイオード４０では、活性層１１０内の量子井戸層１９１は、砒素系化合物半導体であるＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層（０≦ｘ３≦１，０≦ｙ≦０．３）からなる。この実施形態の半導体レーザダイオード４０では、クラッド層１１４，１１７は、燐系化合物半導体（（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ（０．５≦ｘ１≦１））で形成されている一方、ガイド層１１５，１１６は、燐系化合物半導体ではなく、砒素系化合物半導体（Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓ（０≦ｘ２≦１））で形成されている。
【００８７】
図１１Ａおよび図１１Ｂに対比して示すように、砒素系化合物半導体であるＡｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓによってガイド層１１５，１１６を形成した場合（図１１Ａ）には、燐系化合物半導体であるＩｎＧａＡｌＰによってガイド層を形成した場合（図１１Ｂ）に比べて、ガイド層１１５，１１６のバンドギャップＥｕを小さくすることができる。したがって、本実施形態による半導体レーザダイオード４０では、ガイド層１１５，１１６のバンドギャップＥｕと量子井戸層１９１のバンドギャップＥｇとの差（Ｅｕ−Ｅｇ）を小さくすることができる。
【００８８】
一般的に、半導体の場合、バンドギャップ差が小さくなるほど屈折率差が小さくなるので、光閉じ込め効果が過度に大きくなるのを防止でき、レーザ共振器端面部分での光密度を緩和することができる。これにより、端面光学損傷を抑制できるので、高出力化が可能となる。また、Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓガイド層１１５，１１６は、ＩｎＧａＡｌＰからなるガイド層よりも熱伝導率が高いので、熱を効率よく逃がすことができるという利点もある。これによっても、半導体レーザダイオード４０の制御を安定化できる上、端面光学損傷の抑制に寄与できる。
【００８９】
図１２（ａ）は、共振器端面部間の中央部の各層のバンドギャップを示すエネルギーバンド図である。図１２（ｂ）は共振器端面部に形成された端面窓構造におけるバンドギャップを示すエネルギーバンド図である。
前記実施形態では、共振器の端面部分には、活性層１１０のバンドギャップを拡大する端面窓構造１４０が形成されている。したがって、図１２（ｂ）に示すように、共振器の端面部分では、活性層１１０のバンドギャップＥｇは、共振器中央部の活性層１１０のバンドギャップＥｇ（図１２（ａ）参照）とガイド層１１５，１１６（障壁層１９２）のバンドギャップＥｕ（図１２（ａ）参照）との平均値となる。つまり、共振器の端面部分では、それらの中間部分に比べて、活性層１１０のバンドキャップＥｇが大きくなる。このため、内部で電子と正孔が再結合してできた誘導放出光が共振器の端面部分で吸収されにくくなるから、発熱が抑制される。これにより、端面光学損傷の発生を抑制できるので、高出力化が可能となる。
【００９０】
ガイド層１１５，１１６を形成しているＡｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓ層が、ｘ２≧０．４を満たす組成を有していることが好ましい理由について詳しく説明する。レーザ共振器端面部分に端面窓構造１４０を作製すると、端面部分での活性層１１０のバンドギャップは、ガイド層１１５，１１６のバンドギャップと量子井戸層１９１のバンドギャップとの平均値となる。したがって、端面窓構造１４０を作製することによって端面部分での活性層１１０のバンドギャップを十分に拡大するためには、ガイド層１１５，１１６のバンドギャップが所定値（具体的には、１．８ｅＶ程度）以上であることが必要となる。一方、ガイド層１１５，１１６を形成しているＡｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓ層のバンドギャップは、それに含まれるＡｌの組成が多いほど、すなち、Ｘ２が大きいほど、大きくなる。そして、ｘ２を０．４以上とすることによって、ガイド層１１５，１１６のバンドギャップを前記所定値以上とすることができる。
【００９１】
以上に説明したように、前記半導体レーザダイオード４０では、高出力化が可能となる。この結果、導波路３５と半導体レーザダイオード４０との結合効率が多少悪くても、導波路３５に導かれる光の出力を一定以上に保つことができる。したがって、導波路３５および半導体レーザダイオード４０を高精度に位置決めする必要がなくなる。これにより、熱アシスト磁気ヘッド２１の生産効率を向上させることができる。
【００９２】
図１３〜図１６は、図７〜図９に示す半導体レーザダイオード４０の製造方法を示す横断面図である。
まず、図１３に示すように、ＧａＡｓ基板１０１上に、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）によって、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１１３、ｎ型（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐクラッド層１１４、ｎ側Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓガイド層１１５、活性層１１０、ｐ側Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓガイド層１１６、ｐ型（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐクラッド層１１７、ｐ型ＩｎＧａＰバンド不連続緩和層１１８およびＰ型ＧａＡｓコンタクト層１１９を順に成長させる。なお、活性層１１０は、ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層からなる量子井戸層１９１と、Ａｌｘ４Ｇａ（１−ｘ４）Ａｓ層からなる障壁層１９２とを交互に複数周期繰り返し成長させることによって形成される。
【００９３】
次に、半導体レーザダイオード４０の端面近傍に相当する領域に、ＺｎＯ（酸化亜鉛）をパターニングする。そして、たとえば、５００〜６５０°Ｃで約８時間、アニール処理を行うことにより、半導体レーザダイオード４０の端面近傍に相当する領域にＺｎを拡散させる。この際、図８に破線で示すように、Ｚｎの拡散が活性層１１０およびｎ側ガイド層１１５を通り越して、ｎ型クラッド層１１４まで達するように、アニール処理を行なう。これにより、半導体レーザダイオード４０の端面近傍に相当する領域に、端面窓構造１４０が形成される。
【００９４】
次に、ＺｎＯ層除去する。それから、図１４に示すように、ストライプ状の絶縁膜をマスク１５４として、エッチングにより、Ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１９、ＩｎＧａＰバンド不連続緩和層１１８およびｐ型（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐクラッド層１１７の一部を除去する。そうすると、図１５に示すように、頂面にマスク層１５４が積層されたリッジストライプ１３０が形成される。
【００９５】
次に、図１６に示すように、表面に電流ブロック層１０６を成膜させる。このとき、マスク層１５４がマスクとして機能する。そのため、リッジストライプ１３０の頂面は電流ブロック層１０６によって覆われない。
この後、マスク層１５４を除去する。そして、電流ブロック層１０６およびＰ型ＧａＡｓコンタクト層１１９の露出面を覆うように、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１９にオーミック接触するｐ型電極１０４が形成される。また、ＧａＡｓ基板１０１にオーミック接触するｎ型電極１０３が形成される。
【００９６】
前述の実施形態では、量子井戸層が複数個設けられた多重量子井戸構造の活性層を有する素子について説明したが、活性層の構造は、量子井戸層が１個の量子井戸構造としてもよい。
このような半導体レーザダイオード４０は、厚さ方向に電圧が印加されることにより、光出射端面（共振器端面）１３１からレーザ光を出射する。放射されるレーザ光の発振波長は、７７０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下の範囲内であることが好ましい。半導体レーザ素子の発振波長が７７０ｎｍ以上であることが好ましい理由は、発振波長が７７０ｎｍより短いと導波路での光の吸収が大きくなるからである。半導体レーザ素子の発振波長が８３０ｎｍ以下であることが好ましい理由は、発振波長が８３０ｎｍより長いと分子振動による光吸収が大きくなる上に、導波路のサイズ（特に厚さ方向のサイズ）が大きくなり、導波路の製造に時間がかかるからである。
【００９７】
この半導体レーザダイオード４０の駆動においては、ハードディスク装置内の電源が使用可能である。実際、ハードディスク装置は、通常、例えば２Ｖ程度の電圧を発生する電源を備えており、レーザ発振動作には十分の電圧を供給できる。また、半導体レーザダイオード４０の消費電力も、例えば、数十ｍＷ程度であり、ハードディスク装置内の電源で十分に賄うことができる。
【００９８】
半導体レーザダイオード４０のｎ型電極１０３は、図４に示されているように、Ａｕ−Ｓｎ等の半田層４２により電極パッド４７に固定されている。より具体的には、半導体レーザダイオード４０の光出射端面１３１が図４の下向き、すなわち、光出射端面１３１が接着面２３００と平行になるように、半導体レーザダイオード４０が光源支持基板２３０に固定されている。実際の半導体レーザダイオード４０の固定においては、たとえば、電極パッド４７の表面に厚さ０.７〜１μｍ程度のＡｕ−Ｓｎ合金の蒸着膜を成膜し、半導体レーザダイオード４０をのせた後、熱風ブロア下でホットプレート等による２００〜３００℃程度までの加熱を行って固定すればよい。また、図２に示すように、電極パッド４８と半導体レーザダイオード４０のｐ型電極１０４とがボンディングワイヤにより電気的に接続されている。なお、電極パッド４７と接続される電極は、ｐ型電極１０４でもかまわない。その場合には、ｎ型電極１０３が電極パッド４８にボンディングワイヤにより接続される。
【００９９】
ここで、上述したＡｕ−Ｓｎ合金による半田付けをする場合、光源ユニット２３を例えば３００℃前後の高温に加熱することになるが、この実施形態によれば、この光源ユニット２３がスライダ２２とは別に製造されるため、スライダ２２内の磁気ヘッド部３２がこの高温の悪影響を受けずに済む。
そして、上述のスライダ２２の背面２２０１と光源ユニット２３の接着面２３００とが、図４に示すように、例えば、ＵＶ硬化型接着剤等の接着剤層４４により接着されている。導体レーザダイオード４０および導波路３５は、半導体レーザダイオード４０の光出射端面１３１が導波路３５の光入射端面３５４と対向し、かつ半導体レーザダイオード４０の厚さ方向と導波路３５の厚さ方向とが一致するように配置されている。
【０１００】
図１７は、半導体レーザダイオード４０の光出射端面近傍の光ビームの横断面形状を示す断面図である。半導体レーザダイオード４０の光出射端面近傍の光ビーム１５０の横断面形状は、半導体レーザダイオード４０の厚さ方向が短軸方向となる、横長の楕円形状となる。この半導体レーザダイオード４０はＴＭモードで発振するため、その出力光は、光ビーム１５０の横断面形状の短軸方向に偏光した光となる。
【０１０１】
また、組立て精度を考えると、半導体レーザダイオード４０の光出射端面１３１と導波路３５の光入射端面３５４との間の距離は、１μｍ以上であると良い。半導体レーザダイオード４０の光出射端面１３１と導波路３５の光入射端面３５４との間の距離は、１μｍ以上で５μｍであることが好ましく、１μｍ以上で３μｍ以下であることが更に好ましい。半導体レーザダイオード４０の光出射端面１３１と導波路３５の光入射端面３５４との間の距離が５μｍ以下であると、半導体レーザダイオード４０の光出射端面１３１と導波路３５の光入射端面３５４との間の距離が短いため、導波路の光入射端面に入射される光ビームの形状は、半導体レーザダイオード４０の光出射端面１３１から出射される光ビームの形状と同様に半導体ダイオード４０の厚さ方向が短軸方向となる楕円形状となるからである。そして、半導体レーザダイオード４０の厚さ方向と導波路３５の厚さ方向とは一致しているので、導波路３５の厚さが薄くても、導波路３５の厚さ方向に偏光した光を効率よく導波路３５に導入できる。
【０１０２】
記録媒体１０を加熱するための光を発生する半導体レーザダイオードとして、ＴＥモードで発振する半導体レーザダイオードを用いるとすれば、その半導体レーザダイオードの厚さ方向を、導波路３５の厚さ方向に対して直交させることが好ましい。このように半導体レーザダイオードを配置すると、当該半導体レーザダイオードの出力光（ＴＥ波）の電界方向を導波路３５の厚さ方向に一致させることができるからである。しかしながら、このような配置では、半導体レーザダイオードの光出射端面近傍の光ビームの横断面形状は、導波路３５の厚さ方向が長軸方向となる楕円形状となる。このような形状の光ビームを導波路３５に効率よく導入するためには、導波路３５の厚みを大きくする必要があるから、導波路３５の作製のためのプロセス時間が長くなる。
【０１０３】
図１８は、ＴＭ波およびＴＥ波の入射角に対する反射率特性を示すグラフである。
ＴＥ（Tranverse Electric）モードで発振する半導体レーザダイオードにおいては、その出力光は電界方向が光の伝搬方向に垂直な方向、すなわち、半導体レーザダイオードの厚さ方向に垂直な方向であるＴＥ波となる。ＴＥ波では、図１８に示すように、光入射面への入射角の絶対値が０°から大きくなるにしたがって反射率が増加し、入射角の絶対値が９０°になると反射率が最大値となる。
【０１０４】
これに対して、本実施形態のようにＴＭ（Tranverse Magnetic）モードで発振する半導体レーザダイオード４０においては、その出力光は電界方向が光の伝搬方向に平行な方向、すなわち、半導体レーザダイオード４０の厚さ方向に平行な方向であるＴＭ波となる。前記半導体レーザダイオード４０から出力されるＴＭ波では、図１８に示すように、光入射面への入射角の絶対値が０°より増加すると反射率が徐々に減少していき、入射角の絶対値が所定値（たとえば５８°〜６９°程度）になると反射率が零となる。反射率が零になる入射角θＢは、「ブリュースター角」と呼ばれる。入射角の絶対値が「ブリュースター角」に対応する値から９０°までの間では、入射角の絶対値が増加するにしたがって反射率も増加する。そして、入射角の絶対値が９０°のときに、反射率が最大となる。
【０１０５】
記録媒体１０を加熱するための光を発生する半導体レーザダイオードとして、ＴＥモードで発振する半導体レーザダイオードを用いた場合には、導波路３５の光入射端面３５４への光の入射角が０°からずれると反射率が大きくなるため、半導体レーザダイオードと導波路３５との結合効率が低下する。このため、半導体レーザダイオードおよび導波路３５の位置決めに高い精度が要求される。その結果、熱アシスト磁気ヘッドの生産効率を上げることが困難となる。
【０１０６】
本実施形態では、記録媒体１０を加熱するための光を発生する半導体レーザダイオードとして、ＴＭモードで発振する半導体レーザダイオード４０が用いられている。したがって、本実施形態では、導波路３５の光入射端面３５４への光の入射角が０°から少しずれたとしても反射率が減少するので、半導体レーザダイオード４０と導波路３５との結合効率は低下しない。そのため、導波路３５および半導体レーザダイオード４０を高精度で位置決めする必要がなくなる。具体的には、光源支持基板２３０を半導体レーザダイオード４０に取り付ける際の両者の位置決めおよびスライダ２２を光源ユニット２３に取り付ける際の両者の位置決めに、高い精度が要求されなくなる。これにより、結合効率を犠牲にすることなく、熱アシスト磁気ヘッド２１の生産効率を向上させることができるようになる。
【０１０７】
なお、図１９に示すように、半導体レーザダイオード４０の出力光の、導波路３５の光入射端面３５４への入射角θがブリュースター角となるように、半導体レーザダイオード４０および導波路３５を配置するようしてもよい。具体的には、光源支持基板２３０の接着面２３００を底面とした際の一つの側面である素子形成面２３０２が、光源支持基板２３０の接着面２３００を底面とした際の上面２３０１側にいくほど、導波路３５から離れるような傾斜面に形成されている。この素子形成面２３０２上に絶縁層４１が設けられている。この絶縁層４１の上に電極パッド４７，４８が形成されている。一方の電極パッド４７上に半田層４２を介して半導体レーザダイオード４０が固定されている。光源支持基板２３０の接着面２３００と素子形成面２３０２とのなす角（傾斜角）は、半導体レーザダイオード４０からの出力光の導波路３５に対する入射角θがブリュースター角θＢとなるような角度に設定されている。このようにすると、半導体レーザダイオード４０の出力光の導波路３５の光入射端面３５４での反射率が零となるので、半導体レーザダイオード４０と導波路３５との結合効率を高めることができる。
【０１０８】
なお、半導体レーザダイオード４０および電極パッドの構成は、当然に、上述した実施形態に限定されるものではなく、たとえば、半導体レーザダイオード４０は、ＴＭモードで発振するものであれば、他の半導体材料を用いた他の構成のものであってもよい。さらに、半導体レーザダイオード４０と電極との半田付けは、他のろう材を用いて行うことも可能である。さらにまた、半導体レーザダイオード４０を、ユニット基板上に直接、半導体材料をエピタキシャル成長させることによって形成してもよい。
【０１０９】
［熱アシスト磁気ヘッドの製造方法］
上述の熱アシスト磁気ヘッドの製造方法について簡単に説明する。
まず、スライダ２２を製造する。具体的には、スライダ基板２２０を用意し、公知の方法を用いてＭＲ効果素子３３および素子間シールド層３９０を形成し、さらに下地としてアルミナ等の絶縁層３８を形成する。
【０１１０】
続いて、導波路３５および近接場光発生部３６を形成する。この工程を、図２０を参照して詳しく説明する。図２０は、導波路３５および近接場光発生部３６の形成方法の一実施形態を説明する斜視図である。
まず、図２０（ａ）に示すように、最初に、Ａｌ２Ｏ３等の絶縁層３８ａ上に、導波路３５の一部となる、絶縁層３８ａよりも屈折率の高いＴａ２Ｏ５等の誘電体膜３５ａを成膜し、その上に、Ａｕ等の金属層３６ａを製膜し、その上に、リフトオフ用の底部が窪んだレジストパターン１００２を形成する。
【０１１１】
次に、図２０（ｂ）に示すように、イオンミリング法等を用いて、レジストパターン１００２の直下を除いて、金属層３６ａの不要部分を除去することにより、誘電体膜３５ａの上に下部が広い台形状の金属層３６ａが積層されたパターンを形成する。
その後、図２０（ｃ）に示すように、レジストパターン１００２を除去した後に、台形状の金属層３６ａの両斜面側からそれぞれイオンミリング法等により各斜面の一部をそれぞれ除去して、断面三角形状の金属層３６ａを形成する。
【０１１２】
続いて、図２０（ｄ）に示すように、金属層３６ａを覆うように誘電体膜３５ａ上に誘電体膜３５ａと同じ材料による誘電体膜３５ｂを成膜し、媒体対向面Ｓが形成される側に金属層３６ａの端面を形成するためのレジストパターン１００３を積層し、図２０（ｅ）に示すように、媒体対向面Ｓが形成される側とは反対側において、金属層３６ａおよび誘電体膜３５ｂをイオンミリング法等により除去し、その後、除去した部分に誘電体膜３５ｂと同じ材料により誘電体膜３５ｃを成膜する。
【０１１３】
さらに、図２０（ｆ）に示すように、誘電体膜３５ｂ、３５ｃ上に、さらに、誘電体膜３５ｂと同じ材料により誘電体膜３５ｄを積層し、所定の幅となるように、誘電体膜３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄをパターニングすることにより、導波路３５がほぼ完成する。
さらに、その後、図２０（ｇ）に示すように、導波路３５を覆うように絶縁層３８ａと同じ材料で絶縁層３８ｂを更に形成することにより、クラッド層としての絶縁層３８が完成する。そして、後述するように金属層３６ａが露出している側から所定距離ラッピングすることにより所定の厚みの近接場光発生部３６および媒体対向面Ｓが形成される。以上の工程により、近接場光発生部３６を備えた導波路３５を形成することができる。
【０１１４】
その後、図４に示すように、公知の方法により、電磁コイル素子３４を形成し、その後、アルミナ等による絶縁層３８を形成し、接続のための電極パッド３７１等を形成し、その後エアベアリング面やその裏面のラッピングを行うことによりスライダ２２が完成する。この後、スライダ２２の電磁コイル素子３４やＭＲ効果素子３３のテストをスライダ毎に行い良品を選別する。
【０１１５】
続いて、光源ユニット２３を製造する。まず、図４に示すように、アルティック製等の光源支持基板２３０を用意し、その表面に公知の方法により断熱層２３０ａ、絶縁層４１および電極パッド４７，４８を形成し、電極パッド４７の上に半導体レーザダイオード４０をＡｕ−Ｓｎ等の導電性の半田材４２により固定し、その後、基板の切断分離等により所定の大きさに整形する。これにより、光源ユニット２３が完成する。このようにして得た光源ユニット２３も、半導体レーザダイオード４０の特性評価、特に、高温連続通電試験による駆動電流のプロファイルを観察し、十分に寿命が長いと考えられるものを選択する。
【０１１６】
その後、図２１（ａ）に示すように、良品とされた光源ユニット２３の接着面２３００および良品とされたスライダ２２の背面２２０１のいずれか一方または両方にＵＶ硬化型接着剤４４ａを塗布する。ＵＶ硬化型接着剤としては、ＵＶ硬化型エポキシ樹脂や、ＵＶ硬化型アクリル樹脂等が挙げられる。
そして、図２１（ｂ）に示すように、光源ユニット２３の接着面２３００とスライダ２２の背面２２０１とを重ね合わせた後、電極パッド４７，４８間に電圧を印加して半導体レーザダイオード４０を発光させる。それと共に、導波路３５の光出射端面３５３に光検出器ＤＴを対向配置し、光源ユニット２３とスライダ２２とを相対的に図２１（ｂ）の矢印方向に移動させ、最も光検出器ＤＴの出力が高くなる位置を探し出す。そして、その位置で、外部からＵＶ硬化型接着剤に紫外線を照射することによりＵＶ硬化型接着剤４４ａを硬化させる。これにより、半導体レーザダイオード４０の光軸と導波路３５の光軸とを合わせた状態で、光源ユニット２３とスライダ２２とを接着することができる。
【０１１７】
［動作］
本実施形態にかかる熱アシスト磁気ヘッド２１の動作について説明する。書き込みまたは読み出し動作時には、熱アシスト磁気ヘッド２１は、回転する磁気ディスク（媒体）１０の表面上において流体力学的に所定の浮上量をもって浮上する。この際、ＭＲ効果素子３３および電磁コイル素子３４の媒体対向面Ｓ側の端が磁気ディスク１０と微小なスペーシングを介して対向することによって、データ信号磁界の感受による読み出しとデータ信号磁界の印加による書き込みとが行われる。
【０１１８】
ここで、データ信号の書き込みの際、光源ユニット２３から導波路３５を通って伝搬してきたレーザ光が近接場光発生部３６に到達し、近接場光発生部３６から近接場光が発生する。この近接場光によって、後述するように、熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。
近接場光は、入射されるレーザ光の波長および導波路３５の形状にも依存するが、一般に、媒体対向面Ｓから見て近接場光発生部３６の境界で最も強い強度を有する。前述したように、半導体レーザダイオード４０はＴＭモードで発振するので、その出力光の電界方向は半導体レーザダイオード４０の厚さ方向となる。図４においては、半導体レーザダイオード４０の厚さ方向および導波路３５の厚さ方向は図４の左右方向となり、近接場光発生部３６に到達する光の電界方向は図４の左右方向、すなわち、図５の上下方向となる。したがって、頂点３６ｃの近傍において、最も強い近接場光の放射が起こる。すなわち、磁気ディスクの記録層部分を光により加熱する熱アシスト作用において、この頂点３６ｃ近傍と対向する部分が、主要な加熱作用部分となる。
【０１１９】
この近接場光の電界強度は、入射光に比べて桁違いに強く、この非常に強力な近接場光が、磁気ディスク表面の対向する局所部分を急速に加熱する。これにより、この局所部分の保磁力が、書き込み磁界による書き込みが可能な大きさまでに低下するので、高密度記録用の高保磁力の磁気ディスクを使用しても、電磁コイル素子３４による書き込みが可能となる。
【０１２０】
近接場光は、媒体対向面Ｓから磁気ディスクの表面に向かって、１０〜３０ｎｍ程度の深さまで到達する。従って、１０ｎｍまたはそれ以下の浮上量である現状において、近接場光は、十分に記録層部分に到達することができる。また、このように発生する近接場光のトラック幅方向の幅や媒体移動方向の幅は、上述の近接場光の到達深さと同程度であって、また、この近接場光の電界強度は、距離が離れるに従って指数関数的に減衰する。したがって、非常に局所的に磁気ディスクの記録層部分を加熱することができる。
【０１２１】
以上に述べたような、熱アシスト磁気記録方式を採用することにより、高保磁力の磁気ディスクに垂直磁気記録用の薄膜磁気ヘッドを用いて書き込みを行い、記録ビットを極微細化することによって、例えば、１Ｔbits／in２級の記録密度を達成することも可能となり得る。
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【０１２２】
１０ 磁気ディスク（記録媒体）
２１ 熱アシスト磁気ヘッド
２２ スライダ
２３ 光源ユニット
３２ 磁気ヘッド部
３３ ＭＲ効果素子（磁気検出素子）
３４ 電磁コイル素子（磁気記録素子）
３５ 導波路
４０ 半導体レーザダイオード（光源）
１０１ 基板
１０２ 半導体積層構造
１０３ ｎ型電極
１０４ ｐ型電極
１１０ 活性層
１１１ ｎ型半導体層
１１２ ｐ型半導体層
１１３ ｎ型ＧａＡｓバッファ層
１１４ ｎ型（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐクラッド層
１１５ ｎ側Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓガイド層
１１６ ｐ側Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓガイド層
１１７ ｐ型（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐクラッド層
１１８ ｐ型ＩｎＧａＰバンド不連続緩和層
１３１ 光出射端面
１４０ 端面窓構造
１９１ 量子井戸層
１９２ 障壁層
１５０ 光ビーム
３５４ 光入射端面
【技術分野】
【０００１】
この発明は、熱アシスト磁気記録方式により信号の書き込みを行う熱アシスト磁気ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスク装置の高記録密度化に伴い、薄膜磁気ヘッドのさらなる性能の向上が要求されている。薄膜磁気ヘッドの一例は複合型薄膜磁気ヘッドであり、広く用いられている。複合型薄膜磁気ヘッドは、磁気抵抗（ＭＲ）効果素子等の磁気検出素子と、電磁コイル素子等の磁気記録素子とを積層した構造を有している。磁気検出素子および磁気記録素子によって、磁気記録媒体である磁気ディスクにデータ信号が読み書きされる。
【０００３】
一般に、磁気記録媒体は、磁性微粒子が集合した不連続体であり、それぞれの磁性微粒子は単磁区構造をとる。１つの記録ビットは、複数の磁性微粒子から構成されている。従って、記録密度を高めるためには、磁性微粒子を小さくして、記録ビットの境界の凹凸を減少させなければならない。しかし、磁性微粒子を小さくすると、体積減少に伴う磁化の熱安定性の低下が問題となる。
【０００４】
磁化の熱安定性の目安は、ＫＵ・Ｖ／ｋＢ・Ｔで与えられる。ここで、ＫＵは磁性微粒子の磁気異方性エネルギー、Ｖは１つの磁性微粒子の体積、ｋＢはボルツマン定数、Ｔは絶対温度である。磁性微粒子の体積Ｖを小さくすれば、ＫＵＶ／ｋＢＴが小さくなって熱安定性が損なわれる。この問題への対策として、同時に磁気異方性エネルギーＫＵを大きくすることが考えられるが、このＫＵの増加は、記録媒体の保磁力の増加をもたらす。これに対して、磁気ヘッドによる書き込み磁界強度は、ヘッド内の磁極を構成する軟磁性材料の飽和磁束密度でほぼ決定されてしまう。従って、保磁力が、この書き込み磁界強度の限界から決まる許容値を超えると書き込みが不可能となってしまう。
【０００５】
このような磁化の熱安定性の問題を解決する方法として、磁気異方性エネルギーＫＵの大きな磁性材料を用いる一方で、書き込み磁界印加の直前に記録媒体に熱を加えることによって、保磁力を小さくして書き込みを行う、いわゆる熱アシスト磁気記録方式が提案されている。この方式は、磁気ドミネント記録方式と光ドミネント記録方式とに大別される。磁気ドミネント記録方式においては、書き込みの主体は電磁コイル素子であり、光の放射径はトラック幅（記録幅）に比べて大きくなっている。一方、光ドミネント記録方式においては、書き込みの主体は光放射部であり、光の放射径はトラック幅（記録幅）とほぼ同じとなっている。すなわち、磁気ドミネント記録方式は、空間分解能を磁界に持たせているのに対し、光ドミネント記録方式は、空間分解能を光に持たせている。
【０００６】
このような熱アシスト磁気ヘッド記録装置として、特許文献１〜７および非特許文献１には、磁界を発生する磁気記録素子を備えたスライダとは離れた位置に半導体レーザ等の光源を設け、この光源からの光を光ファイバやレンズ等を介してスライダの媒体対向面まで導く構造が開示されている。
また、特許文献８〜１１および非特許文献２には、スライダの側面に磁気記録素子と光源とを集積した熱アシスト磁気ヘッドや、スライダの媒体対向面に磁気記録素子と光源とを集積した熱アシスト磁気ヘッドが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開ＷＯ９２／０２９３１号パンフレット（特表平６−５００１９４号公報）
【特許文献２】国際公開ＷＯ９８／０９２８４号パンフレット（特表２００２−５１１１７６号公報）
【特許文献３】特開平１０−１６２４４４号公報
【特許文献４】国際公開ＷＯ９９／５３４８２号パンフレット（特表２００２−５１２７２５号公報）
【特許文献５】特開２０００−１７３０９３号公報
【特許文献６】特開２００２−２９８３０２号公報
【特許文献７】特開２００１−２５５２５４号公報
【特許文献８】特開２００１−２８３４０４号公報
【特許文献９】特開２００１−３２５７５６号公報
【特許文献１０】特開２００４−１５８０６７号公報
【特許文献１１】特開２００４−３０３２９９号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Shintaro Miyanishi他著 ”Near-field Assisted Magnetic Recording” IEEE TRANSACTIONS ONMAGNETICS、２００５年、第４１巻、第１０号、ｐ．２８１７−２８２１
【非特許文献２】庄野敬二、押木満雅著 「熱アシスト磁気記録の現状と課題」 日本応用磁気学会誌、２００５年、第２９巻、第１号、ｐ．５−１３
【非特許文献３】H.C.Casey Jr.,D.D.Sell,and M.B.Panish, “Refractive index of AlxGa1-xAs between 1.2 and 1.8 eV”, Applied Physics Letters, Vol.24,No.2,63-65 (1974)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、スライダから遠く離れた場所に光源を配置すると、光を導くために光ファイバ、レンズ、ミラー等を長い距離にわたって使用せざるを得ない。そのため、光の伝搬効率が大幅に低下するという問題や、装置全体の構造が複雑になるという問題が生じる。
また、スライダの側面に磁気記録素子に加えて光源を集積すると、磁気記録素子の歩留まりと光源の歩留まりとの相乗作用により、熱アシスト磁気ヘッドの歩留まりが大きく低下しやすい。
【００１０】
例えば、光源の一例である半導体レーザダイオードチップにおいては、チップが受ける応力により、出力、レーザ光の広がり角、寿命等の特性が大きく変わる。したがって、チップを基板等にマウントした後にチップの特性試験を行う必要がある。その結果、ヘッド全体の製造歩留まりに対して、磁気ヘッド部分の歩留まりと半導体レーザダイオード部分の歩留まりとの両方が積算的に影響し、ヘッド全体の歩留まりが著しく低下してしまう。
【００１１】
さらに、スライダの媒体対向面に磁気記録素子と光源とを集積した場合も上述と同様の歩留まりの問題が生ずる。その上、この方法では、従来磁気記録素子や磁気検出素子を形成していたスライダの側面とは異なる媒体対向面に磁気記録素子や磁気検出素子を形成することになる。そのため、従来の、例えば、垂直通電型巨大磁気抵抗（ＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）−ＧＭＲ（Giant Magneto Resistance））効果素子等の磁気検出素子や、垂直磁気記録用の電磁コイルを備えた磁気記録素子の製造方法の適用が困難である。したがって、十分な性能を備えた熱アシスト磁気ヘッドの製造が非常に困難となる。
【００１２】
そこで、スライダの側面に磁気記録素子とともに導波路を形成し、スライダの近くに半導体レーザダイオードを配置し、この半導体レーザダイオードの出力光を導波路に導入するようにした熱アシスト磁気ヘッドが既に開発されている。半導体レーザダイオードは、その光出射端面が導波路の光入射端面に対向する状態で、スライダに取り付けられる。
しかしながら、このような熱アシスト磁気ヘッドに用いられる半導体レーザ素子の光出力はさほど大きくないため、半導体レーザダイオードと導波路との結合効率を高くしなければ、記録媒体を十分に加熱することができなくなる。そこで、導波路の光入射端面への光の入射角が０°となるように、半導体レーザダイオードおよび導波路を高精度に位置決めする必要がある。そのため、熱アシスト磁気ヘッドの組み立てに時間がかかり、生産効率が悪いという問題がある。
【００１３】
この発明の目的は、導波路および半導体レーザ素子を高精度に位置決めする必要のない熱アシスト磁気ヘッドを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明の熱アシスト磁気ヘッドは、記録媒体に対向する磁気ヘッド部を有するスライダと、ＴＭモードで発振し、媒体加熱用の光を発生する半導体レーザ素子と、前記磁気ヘッド部に設けられ、磁気記録用の磁界を発生する磁気記録素子と、前記磁気ヘッド部に設けられ、前記半導体レーザ素子の光出射端面に対向する光入射端面を有し、前記半導体レーザ素子からの光を前記記録媒体表面に導くための導波路とを含んでいる。
【００１５】
前記半導体レーザ素子は、ｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層と、前記ｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層に挟まれたｐ側ガイド層およびｎ側ガイド層と、前記ｐ側ガイド層およびｎ側ガイド層に挟まれ、少なくとも1つの量子井戸層を含む活性層とを備えている。前記ｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層は、それぞれ（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ層（０≦ｘ１≦１）からなる。前記ｐ側ガイド層およびｎ側ガイド層は、それぞれＡｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓ層（０≦ｘ２≦１）からなり、前記量子井戸層は、ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層（０≦ｘ３≦１，０≦ｙ≦０．３）からなる。そして、前記ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層は、Ａｓの組成（１−ｘ３）に対するＰの組成Ｘ３の比Ｘ３／（１−Ｘ３）が、１／４以下を満たす組成を有している。
【００１６】
半導体レーザ素子の光出射端面から出射された光は、導波路にその光入射端面から導入され、導波路を通って、記録媒体表面に照射される。これにより、記録媒体表面が加熱される。
この半導体レーザ素子はＴＭ（Tranverse Magnetic）モードで発振するので、当該半導体レーザ素子の出力光は光伝搬方向に対して電界方向が平行となるＴＭ波となる。ＴＭ波では、光入射面への入射角の絶対値が０°より増加すると反射率が徐々に減少していき、所定値に達すると反射率が零となる。反射率が零になる入射角は、「ブリュースター角」と呼ばれる。入射角の絶対値が「ブリュースター角」に対応する値から９０°までの間では、入射角の絶対値が増加するにしたがって反射率も増加する。そして、入射角の絶対値が９０°のときに、反射率が最大となる。
【００１７】
上記構成では、半導体レーザ素子はＴＭモードで発振するので、半導体レーザ素子の出力光がＴＭ波となる。このため、導波路の光入射端面への光の入射角が０°から少しずれたとしても、光入射端面の反射率が減少するので、半導体レーザ素子と導波路との結合効率は低下しない。この結果、導波路および半導体レーザ素子を高精度で位置決めする必要がなくなる。これにより、半導体レーザ素子と導波路との結合効率を犠牲にすることなく、熱アシスト磁気ヘッドの生産効率を向上させることができるようになる。
【００１８】
量子井戸層がＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層のように砒素系化合物半導体からなる半導体レーザ素子において、ガイド層をたとえば燐系化合物半導体であるＩｎＧａＡｌＰによって形成したとすると、量子井戸層の屈折率とガイド層の屈折率との差が大きくなりすぎるおそれがある。そうすると、光閉じ込め効果が過度に大きくなるから、レーザ共振器端面部分での光密度が大きくなる。この結果、端面光学損傷（ＣＯＤ：Catastrophic Optical Damage）が起こりやすくなる。
【００１９】
端面光学損傷とは、半導体レーザを高出力で動作させるために、注入電流を増加させていった場合に、自らの光出力によってレーザ共振器端面が破壊される現象をいう。端面光学損傷は、高出力化を制限する要因となっている。
端面の光学損傷は、次のようにして生ずる。半導体レーザの端面（劈開面）には、多くの界面準位が存在している。電子と正孔がこの界面準位を介して非発光再結合すると、再結合に伴って放出されるエネルギーは熱となる。半導体では、温度が上がるにしたがってそのエネルギーギャップは狭くなるので、放出された熱で暖められた端面のエネルギーギャップが狭くなる。半導体レーザの内部で電子と正孔とが再結合してできた誘導放出光は、端面のエネルギーギャップが狭いため、そこで吸収されて再び熱となり、さらに端面のエネルギーギャップを狭くする。この繰り返しにより、急速に端面が高温になり、溶融して発振が停止する。
【００２０】
この発明の構成では、量子井戸層が砒素系化合物半導体であるＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層からなり、ｐ側ガイド層およびｎ側ガイド層はそれぞれ砒素系化合物半導体であるＡｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓ層（０≦ｘ２≦１）からなる。このため、燐系化合物半導体であるＩｎＧａＡｌＰによってガイド層を形成する場合に比べて、ガイド層と量子井戸層との屈折率差を小さくすることができる。この結果、光閉じ込め効果が過度に大きくなるのを防止でき、レーザ共振器端面部分での光密度を低下させることができる。これにより、端面光学損傷を抑制できるので、高出力化が可能となる。この結果、導波路と半導体レーザ素子との結合効率が多少悪くても、導波路に導かれる光の出力を一定以上に保つことができる。したがって、導波路および半導体レーザ素子を高精度に位置決めする必要がなくなる。これにより、熱アシスト磁気ヘッドの生産効率を向上させることができる。
【００２１】
さらに、ｐ側ガイド層およびｎ側ガイド層を形成しているＡｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓ（０≦ｘ２≦１）層は、バンドギャップの調整幅が大きいため、出射ビームの設計が容易である。たとえば、横断面の縦横比が１に近い光ビーム、すなわち、横断面が円に近い光ビームを出力させることが可能となる。
また、前記構成では、量子井戸層は、ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層（０≦ｘ３≦１，０≦ｙ≦０．３）からなる。ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３は、量子井戸層として用いられる他の材料、たとえば、ＩｎＧａＰに比べて、バンドギャップが小さい。このため、クラッド層と活性層との間のバンドギャップ差を大きくすることができる。これにより、温度特性の良い、すなわち、温度が変化したときにしきい値電流や動作電流の変動が少ない半導体レーザ素子を備えた熱アシスト磁気ヘッドを実現することができる。
【００２２】
また、この発明の構成では、前記ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層は、Ａｓの組成（１−ｘ３）に対するＰの組成Ｘ３の比Ｘ３／（１−Ｘ３）が、１／４以下を満たす組成を有している。この理由は、Ａｓの組成（１−ｘ３）に対するＰの組成Ｘ３の比Ｘ３／（１−Ｘ３）が１／４より大きくては、Ｐ組成の増大により、量子井戸層に生じる引っ張り歪が増大し、クラックやリーク電流が発生するおそれがあるからである。
【００２３】
量子井戸層がＡｌＧａＡｓＰ層からなる半導体レーザ素子においては、クラッド層はＡｌＧａＡｓ層で形成されるのが一般的である。この発明の構成では、量子井戸層が、ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層で形成されているのに対し、クラッド層は（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ層で形成されている。このため、クラッド層と活性層との間のバンドギャップ差を大きくすることができるから、半導体レーザ素子の温度特性を向上できる。また、次に詳しく説明するように、亜鉛を拡散させやすくなるため、半導体レーザ素子に端面窓構造を作製するのが容易となる。
【００２４】
端面光学損傷（ＣＯＤ）を抑制するために、レーザ共振器端面部分に亜鉛などの不純物を拡散して、活性層のバンドギャップを拡大する端面窓構造を作製することが考えられる。このような端面窓構造を作製するために、亜鉛等の不純物を拡散する場合、不純物を拡散すべき領域が燐を含んでいれば拡散速度が速くなる。
前述したように、この発明の構成では、ｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層は、それぞれ燐を含む（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ層からなる。したがって、亜鉛等の不純物を拡散させやすいので、端面窓構造の作製が容易である。これにより、高出力化に適した半導体レーザ素子を備えた熱アシスト磁気ヘッドを実現することができる。また、（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））の組成に対するＩｎの組成の比を、０．４９／０．５１としているので、ｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層は、ＧａＡｓ基板と格子整合するため、高品質の結晶を得ることができる。この結果、信頼性の高い半導体レーザ素子を備えた熱アシスト磁気ヘッドが得られる。
【００２５】
前記半導体レーザ素子は、具体的には、前記Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓ層が、ｘ２≧０．４を満たす組成を有していることが好ましい。この理由は、ｘ２が０．４より小さいと、レーザ共振器端面部分に端面窓構造を作製したとしても、端面部分での活性層のバンドギャップを十分に拡大することができなくなるからである。
この点について、より詳しく説明する。レーザ共振器端面部分に端面窓構造を作製すると、端面部分での活性層のバンドギャップは、ガイド層のバンドギャップと量子井戸層のバンドギャップとの平均値となる。したがって、端面窓構造を作製することによって端面部分での活性層のバンドギャップを十分に拡大するためには、ガイド層のバンドギャップが所定値（具体的には、１．８ｅＶ）以上であることが必要となる。一方、ガイド層を形成しているＡｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓ層のバンドギャップは、Ａｌの組成Ｘ２が大きいほど、大きくなる。そして、Ａｌ組成ｘ２を０．４以上とすることにより、ガイド層のバンドギャップを前記所定値以上とすることができる。
【００２６】
半導体レーザ素子の実装空間に制限がある場合には、ＴＭモード発振が要求されることもある。このような場合、前記半導体レーザ素子は、具体的には、前記ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層は、Ａｓの組成（１−ｘ３）に対するＰの組成Ｘ３の比Ｘ３／（１−Ｘ３）が、１／９以上１／４以下を満たす組成を有していることが好ましい。この構成により、活性層に引っ張り歪が生じることになり、ＴＥモード（Tranverse Electric）よりもＴＭ（Tranverse Magnetic）モードの比率（強度比）を高くすることができる。量子井戸層の格子定数が小さいほど、量子井戸層に大きな引っ張り歪を生じさせることができる。量子井戸層を形成しているＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層の格子定数は、Ａｓの組成に対するＰの組成の比が大きいほど小さくなる。
【００２７】
Ａｓの組成に対するＰの組成の比が１／９以上が好ましい理由は、その比が１／９未満では、量子井戸層に生じる引っ張り歪が不十分であるために、ＴＥモードよりもＴＭモードの比率を大きくすることが困難であるからである。一方、Ａｓの組成に対するＰの組成の比が１／４以下が好ましい理由は、前述したように、その比が１／４より大きくては、Ｐ組成の増大により、量子井戸層に生じる引っ張り歪が増大し、クラックやリーク電流が発生するおそれがあるからである。
【００２８】
ＴＥモード発振が要求される場合には、ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層のＰ組成を減らせばよい。その場合には、製造上はＰ組成を零にすることが好ましい。
また、寿命の観点からは量子井戸層はＡｌを含んでいない方が好ましい。つまり、寿命の観点からは、ｙ＝０であることが好ましい。
また、前記半導体レーザ素子は、具体的には、発振波長が７７０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下であり、かつ前記量子井戸層の膜厚が９ｎｍ以上１４ｎｍ以下であることが好ましい。半導体レーザ素子をＴＭモードで発振させるためには、活性層を厚くしてＴＥモードとＴＭモードの相対発振しきい値電流を小さくすればよいからである。前記量子井戸層のＡｌの組成（ｙ）が０のときには、発振波長が７７０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下の範囲でＴＭモードとなる。
【００２９】
さらに、半導体レーザ素子の発振波長が７７０ｎｍ以上であることが好ましい理由は、発振波長が７７０ｎｍより短いと導波路での光の吸収が大きくなるからである。半導体レーザ素子の発振波長が８３０ｎｍ以下であることが好ましい理由は、発振波長が８３０ｎｍより長いと分子振動による光吸収が生じる上に、導波路のサイズが大きくなるからである。大きな導波路の製造には時間がかかるから、生産効率が悪くなる。
【００３０】
また、前記半導体レーザ素子は、具体的には、レーザ共振器の端面部分に、前記活性層のバンドギャップを拡大する端面窓構造が形成されていることが好ましい。レーザ共振器の端面部分に端面窓構造が形成されると、その端面部分において、活性層のバンドギャップを拡大させることができる。このため、内部で電子と正孔が再結合してできた誘導放出光がレーザ共振器の端面部分で吸収されにくくなるから、発熱を抑制できる。これにより、端面光学損傷を抑制できるので、高出力化が可能となる。
【００３１】
端面窓構造は、レーザ共振器の端面部分に例えばＺｎを選択的に拡散することによって形成することが、量産性の観点から好ましい。レーザ共振器の端面部分に別の材料（例えばクラッド層と同じ材料）を埋め込んだり、端面部分のみ活性層を薄くしたりする方法等を用いて、端面窓構造を形成してもよい。
この発明の一実施形態では、前記半導体レーザ素子の厚さ方向が前記導波路の厚さ方向に一致するように、前記導波路および前記半導体レーザ素子が配置されており、前記半導体レーザ素子の光出射端面における光ビームの横断面形状が、前記半導体レーザ素子の厚さ方向が短軸方向となる楕円形状である。半導体レーザ素子の出力光はＴＭ波であるので、半導体レーザ素子の出力光は、光ビームの横断面形状の短軸方向に偏光した光となる。したがって、導波路の厚さが薄くても、導波路の厚さ方向に偏光した光を効率よく導波路に導入できる。
【００３２】
前記半導体レーザ素子の光出射端面と前記導波路の光入射端面との間の距離が５μｍ以下であることが好ましい。半導体レーザ素子の光出射端面と前記導波路の光入射端面との間の距離が５μｍ以下であると、半導体レーザ素子の光出射端面と導波路の光入射端面との間の距離が短いため、導波路の光入射端面に入射される光ビームの形状は、半導体レーザ素子の光出射端面から出射される光ビームの形状と同様に半導体レーザ素子の厚さ方向が短軸方向となる楕円形状となるからである。
【００３３】
前記半導体レーザ素子の出力光の前記導波路の光入射端面への入射角がブリュースター角となるように、前記導波路および前記半導体レーザ素子が配置されていてもよい。この構成によれば、半導体レーザ素子の出力光の導波路の光入射端面での反射率が零となるので、半導体レーザ素子と導波路との結合効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の一実施形態に係る熱アシスト磁気ヘッドを備えたハードディスク装置の構成とＨＧＡ（ヘッドジンバルアセンブリ）の構成とを概略的に示す斜視図である。
【図２】ＨＧＡの先端部分を示す拡大斜視図である。
【図３】熱アシスト磁気ヘッドの構成を概略的に示す斜視図である。
【図４】熱アシスト磁気ヘッドの媒体対向面に垂直な断面図である。
【図５】媒体対向面から見た熱アシスト磁気ヘッドの概略図である。
【図６】熱アシスト磁気ヘッドの導波路および近接場光発生部を示す斜視図である。
【図７】半導体レーザダイオードの構成を説明するための平面図である。
【図８】図７のVIII−VIII線に沿う断面図である。
【図９】図７のIX−IX線に沿う断面図である。
【図１０】半導体レーザダイオードの活性層の構成を説明するための図解的な断面図である。
【図１１】クラッド層、ガイド層および活性層のバンドギャップを説明するためのエネルギーバンド図であって、図１１Ａは本実施形態のバンドギャップを示すエネルギーバンド図であり、図１１Ｂはガイド層がＩｎＧａＡｌＰからなる場合のバンドギャップを示すエネルギーバンド図である。
【図１２】クラッド層、ガイド層および活性層のバンドギャップを説明するためのエネルギーバンド図であって、図１２（ａ）は共振器端面部間の中央部の各層のバンドギャップを示すエネルギーバンド図であり、図１２（ｂ）は共振器端面部に形成された端面窓構造における各層のバンドギャップを示すエネルギーバンド図である。
【図１３】半導体レーザダイオードの製造工程を示す断面図である。
【図１４】半導体レーザダイオードの製造工程を示す断面図である。
【図１５】半導体レーザダイオードの製造工程を示す断面図である。
【図１６】半導体レーザダイオードの製造工程を示す断面図である。
【図１７】半導体レーザダイオードの光出射端面近傍の光ビームの横断面形状を示す部分拡大断面図である。
【図１８】ＴＭ波およびＴＥ波それぞれの入射角に対する反射率の特性を説明するためのグラフである。
【図１９】導波路の光入射端面への光の入射角がブリュースター角となるように、半導体レーザダイオードおよび導波路を配置した例を示す部分断面図である。
【図２０】導波路および近接場光発生部の製造方法を説明するための工程図である。
【図２１】熱アシスト磁気ヘッドの製造方法を説明するための工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照してより詳細に説明する。
図１は、この発明の一実施形態に係る熱アシスト磁気ヘッドを備えたハードディスク装置の構成（図１（ａ））とＨＧＡ（ヘッドジンバルアセンブリ）の構成（図１（ｂ））とを概略的に示す斜視図である。図２は、図１の熱アシスト磁気ヘッド２１の近傍の拡大斜視図である。ここで、ＨＧＡの斜視図（図１（ｂ））においては、ＨＧＡの磁気ディスク表面に対向する側を上向きにしてＨＧＡが表されている。
【００３６】
［ハードディスク装置］
図１（ａ）に示すように、ハードディスク装置１は、スピンドルモータ１１の回転軸の回りを回転する複数の磁気記録媒体である磁気ディスク１０と、熱アシスト磁気ヘッド２１をトラック上に位置決めするためのアセンブリキャリッジ装置１２と、熱アシスト磁気ヘッド２１の書き込みおよび読み出し動作を制御するとともに、熱アシスト磁気記録用の光を発生する半導体レーザダイオードを制御するための記録再生および発光制御回路（制御回路）１３とを備えている。
【００３７】
アセンブリキャリッジ装置１２は、複数の駆動アーム１４を備えている。これらの駆動アーム１４は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１５によってピボットベアリング軸１６を中心にして揺動可能であり、この軸１６に沿う方向にスタックされている。各駆動アーム１４の先端部には、ＨＧＡ１７が取り付けられている。各ＨＧＡ１７には、熱アシスト磁気ヘッド２１が、各磁気ディスク１０の表面に対向するように設けられている。熱アシスト磁気ヘッド２１における磁気ディスク１０の表面に対向する面が、熱アシスト磁気ヘッド２１の媒体対向面Ｓ（エアベアリング面とも呼ばれる）である。なお、磁気ディスク１０、駆動アーム１４、ＨＧＡ１７および熱アシスト磁気ヘッド２１は、単数であってもよい。
【００３８】
［ＨＧＡ］
ＨＧＡ１７は、図１（ｂ）に示すように、サスペンション２０の先端部に熱アシスト磁気ヘッド２１を固着し、さらにその熱アシスト磁気ヘッド２１の端子電極に配線部材２０３の一端を電気的に接続して構成されている。サスペンション２０は、ロードビーム２００と、このロードビーム２００上に固着された弾性を有するフレクシャ２０１と、フレックシャ２０１の先端に板ばね状に形成されたタング部２０４と、ロードビーム２００の基部に設けられたベースプレート２０２と、フレクシャ２０１上に設けられており、リード導体およびその両端に電気的に接続された接続パッドからなる配線部材２０３とを含む。
【００３９】
配線部材２０３は、図２に示すように、記録信号用の一対の電極パッド２３７，２３７と、読出信号用の一対の電極パッド２３８，２３８と、光源駆動用の一対の電極パッド２４７，２４８とを有している。
ＨＧＡ１７におけるサスペンションの構造は、以上述べた構造に限定されるものではない。また、図示されていないが、サスペンション２０の途中にヘッド駆動用ＩＣチップを装着してもよい。
【００４０】
［熱アシスト磁気ヘッド］
図２〜図４に示すように、熱アシスト磁気ヘッド２１は、スライダ２２と、光源ユニット２３とを備えている。光源ユニット２３は、ＴＭモードで発振し、磁気ディスク１０を加熱するための光を発生する半導体レーザダイオード４０と、半導体レーザダイオード４０を支持する光源支持基板２３０とを備えている。光源支持基板２３０の接着面２３００は、スライダ基板２２０の背面２２０１に接合されている。スライダ基板２２０の背面２２０１は、スライダ２２の媒体対向面Ｓとは反対側の面である。また、光源支持基板２３０の底面２３０１がフレクシャ２０１のタング部２０４に、例えば、エポキシ樹脂等の接着剤により接着されている。
【００４１】
［スライダ］
スライダ２２は、スライダ基板２２０およびデータ信号の書き込みおよび読み出しを行う磁気ヘッド部３２を備えている。スライダ基板２２０は、直方体状であり、適切な浮上量を得るように加工された媒体対向面Ｓを有する。スライダ基板２２０は導電性のアルティック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等から形成されている。
【００４２】
磁気ヘッド部３２は、スライダ基板２２０の媒体対向面Ｓに対して略垂直な側面である集積面２２０２に形成されている。磁気ヘッド部３２は、磁気情報を検出する磁気検出素子としてのＭＲ効果素子３３と、磁界の生成により磁気情報を書き込む垂直（面内でも良い）磁気記録素子としての電磁コイル素子３４と、ＭＲ効果素子３３および電磁コイル素子３４の間を通して設けられている導波路３５と、磁気ディスクの記録層部分を加熱するための近接場光を発生させる近接場光発生部３６と、これらを覆うように集積面２２０２上に形成された絶縁層３８と、絶縁層３８の表面から露出した複数の電極パッドとを備えている。複数の電極パッドは、ＭＲ効果素子３３に接続されている一対の信号端子用の電極パッド３７１，３７１と、電磁コイル素子３４に接続されている一対の信号端子用の電極パッド３７３，３７３と、スライダ基板２２０と電気的に接続されているグランド用の電極パッド３７５とを含む。ＭＲ効果素子３３、電磁コイル素子３４および近接場光発生部３６の各端面は、媒体対向面Ｓに露出している。つまり、これらの端面は、記録媒体１０に対向している。
【００４３】
図４は、熱アシスト磁気ヘッド２１の磁気ヘッド部近傍の断面図である。ＭＲ効果素子３３は、ＭＲ積層体３３２と、このＭＲ積層体３３２を挟む位置に配置されている下部シールド層３３０および上部シールド層３３４とを含む。下部シールド層３３０および上部シールド層３３４は、たとえば、フレームめっき法を含むパターンめっき法等によって形成された厚さ０.５〜３μｍ程度のＮｉＦｅ，ＣｏＦｅＮｉ，ＣｏＦｅ，ＦｅＮ，ＦｅＺｒＮ等の磁性材料で構成することができる。上下部シールド層３３４，３３０は、ＭＲ積層体３３２がノイズとなる外部磁界の影響を受けることを防止する。
【００４４】
ＭＲ積層体３３２は、磁気抵抗効果膜を含み、非常に高い感度で磁気ディスクからの信号磁界を感受する。磁気抵抗効果膜としては、面内通電型（ＣＩＰ：Current In Plane）巨大磁気抵抗（ＧＭＲ：Giant Magneto Resistance）多層膜、垂直通電型（ＣＰＰ：Current Perpendicular to Plane）ＧＭＲ多層膜、およびトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ：Tunnel Magneto Resistance）多層膜等を例示できる。
【００４５】
ＭＲ積層体３３２は、たとえばＴＭＲ多層膜を含む場合、反強磁性層と、磁化固定層と、トンネルバリア層と、磁化自由層とが順次積層された構造を有している。反強磁性層は、たとえばＩｒＭｎ，ＰｔＭｎ，ＮｉＭｎまたはＲｕＲｈＭｎ等からなる厚さ５〜１５ｎｍ程度の層である。磁化固定層は、たとえば強磁性材料であるＣｏＦｅ等、またはＲｕ等の非磁性金属層を挟んだ２層のＣｏＦｅ等から構成され、反強磁性層によって磁化方向が固定されている層である。トンネルバリア層は、たとえばＡｌ，ＡｌＣｕ等からなる厚さ０.５〜１．０ｎｍ程度の金属膜が真空装置内に導入された酸素によってまたは自然酸化によって酸化された非磁性誘電材料からなる層である。磁化自由層は、たとえば強磁性材料である厚さ１ｎｍ程度のＣｏＦｅ等と厚さ３〜４ｎｍ程度のＮｉＦｅ等との２層膜から構成され、トンネルバリア層を介して磁化固定層との間でトンネル交換結合をなす層である。
【００４６】
ＭＲ効果素子３３と導波路３５との間には、下部シールド層３３０と同様の材料からなる素子間シールド層３９０が形成されている。素子間シールド層３９０は、ＭＲ効果素子３３を、電磁コイル素子３４より発生する磁界から遮断して、読み出しの際の外来ノイズを防止する。また、素子間シールド層３９０と導波路３５との間に、さらに、バッキングコイル部が形成されていてもよい。バッキングコイル部は、電磁コイル素子３４から発生してＭＲ効果素子３３の上下部電極層を経由する磁束ループを打ち消す磁束を発生させて、磁気ディスクへの不要な書き込みまたは消去動作である広域隣接トラック消去（ＷＡＴＥ）現象の抑制を図るものである。
【００４７】
ＭＲ積層体３３２の媒体対向面Ｓとは反対側において、シールド層３３０，３３４間には、アルミナ等から形成された絶縁層３８が形成されている。この絶縁層３８は、さらに、シールド層３３０，３３４，３９０の媒体対向面Ｓとは反対側と、下部シールド層３３０とスライダ基板２２０との間と、素子間シールド層３９０と導波路３５との間に延びている。
【００４８】
なお、ＭＲ積層体３３２がＣＩＰ−ＧＭＲ多層膜を含む場合、上下部シールド層３３４，３３０の各々とＭＲ積層体３３２との間に、アルミナ等により形成された絶縁用の上下部シールドギャップ層がそれぞれ設けられる。さらに、図示は省略するが、ＭＲ積層体３３２にセンス電流を供給して再生出力を取り出すためのＭＲリード導体層が形成される。一方、ＭＲ積層体３３２がＣＰＰ−ＧＭＲ多層膜またはＴＭＲ多層膜を含む場合、上下部シールド層３３４，３３０はそれぞれ上下部の電極層としても機能する。この場合、上下部シールドギャップ層とＭＲリード導体層とは不要であり、省略される。
【００４９】
ＭＲ積層体３３２のトラック幅方向の両側には、図示は省略するが、磁区の安定化用の縦バイアス磁界を印加するためのハードバイアス層が形成される。ハードバイアス層は、ＣｏＴａ，ＣｏＣｒＰｔ，ＣｏＰｔ等の強磁性材料からなる
電磁コイル素子３４は、垂直磁気記録用が好ましく、図４に示すように、主磁極層３４０と、ギャップ層３４１ａと、コイル絶縁層３４１ｂと、コイル層３４２と、補助磁極層３４４とを備えている。
【００５０】
主磁極層３４０は、コイル層３４２によって誘導された磁束を、書き込みがなされる磁気ディスク（媒体）の記録層まで収束させながら導くための導磁路である。主磁極層３４０の媒体対向面Ｓ側の端部のトラック幅方向（図４の奥行き方向）の幅および積層方向（図４の左右方向）の厚みは、他の部分に比べて小さくすることが好ましい。この結果、高記録密度化に対応した微細で強い書き込み磁界を発生可能となる。具体的には、たとえば、磁気ヘッド部３２を媒体対向面Ｓ側から見た図５に示すように、リーディング側、すなわち、スライダ基板２２０側の辺の長さがトレーリング側の辺の長さよりも短い逆台形となるように、媒体対向面Ｓ側の主磁極層３４０の先端を先細にすることが好ましい。すなわち、主磁極層３４０の媒体対向面Ｓ側の端面には、ロータリーアクチュエータでの駆動により発生するスキュー角の影響によって隣接トラックに不要な書き込み等を及ぼさないように、ベベル角θが付けられている。ベベル角θの大きさは、たとえば、１５°程度である。実際に、書き込み磁界が主に発生するのは、トレーリング側の長辺近傍であり、磁気ドミナントの場合にはこの長辺の長さによって書き込みトラックの幅が決定される。
【００５１】
主磁極層３４０は、例えば、媒体対向面Ｓ側の端部での全厚が約０.０１〜約０.５μｍであって、この端部以外での全厚が約０.５〜約３.０μｍに形成されていることが好ましい。より具体的には、主磁極層３４０は、たとえばフレームめっき法、スパッタリング法等を用いて形成されたＮｉ、ＦｅおよびＣｏのうちいずれか２つもしくは３つからなる合金、またはこれらを主成分として所定の元素が添加された合金等から構成されていることが好ましい。トラック幅は、たとえば、１００ｎｍとすることができる。
【００５２】
図４に示すように、補助磁極層３４４の媒体対向面Ｓ側の端部は、補助磁極層３４４の他の部分よりも層断面が広いトレーリングシールド部を形成している。補助磁極層３４４は、アルミナ等の絶縁材料により形成されたギャップ層３４１ａおよびコイル絶縁層３４１ｂを介して主磁極層３４０の媒体対向面Ｓ側の端部と対向している。このような補助磁極層３４４を設けることによって、媒体対向面Ｓ近傍における補助磁極層３４４と主磁極層３４０との間において磁界勾配がより急峻になる。この結果、信号出力のジッタが小さくなるので、読み出し時のエラーレートを小さくすることができる。
【００５３】
補助磁極層３４４は、たとえば、厚さ約０.５〜約５μｍに形成されている。補助磁極層３４４は、たとえばフレームめっき法、スパッタリング法等を用いて形成されたＮｉ、ＦｅおよびＣｏのうちいずれか２つもしくは３つからなる合金、またはこれらを主成分として所定の元素が添加された合金等から構成されている。
ギャップ層３４１ａは、コイル層３４２と主磁極層３４０とを離間しており、たとえば、厚さ約０.０１〜約０.５μｍに形成されている。ギャップ層３４１ａは、たとえばスパッタリング法、ＣＶＤ法等を用いて形成されたＡｌ２Ｏ３またはＤＬＣ等から構成されている。
【００５４】
コイル層３４２は、たとえば、厚さ約０.５〜約３μｍに形成されている。コイル層３４２は、たとえばフレームめっき法等を用いて形成されたＣｕ等から構成されている。主磁極層３４０の後端と補助磁極層３４４の媒体対向面Ｓから離れた部分とが結合されており、コイル層３４２はこの結合部分を取り囲むように形成されている。
コイル絶縁層３４１ｂは、コイル層３４２と補助磁極層３４４とを離間し、たとえば、厚さ約０.１〜約５μｍの熱硬化されたアルミナやレジスト層等の電気絶縁材料から構成されている。
【００５５】
導波路３５は、ＭＲ効果素子３３と電磁コイル素子３４との間に位置していて集積面２２０２と平行に延びている。導波路３５は、磁気ヘッド部３２の媒体体対向面Ｓから、磁気ヘッド部３２の媒体対向面Ｓとは反対側の面３２ａまで延びており、図６に示すように、矩形の板状に形成されている。導波路３５は、ともに媒体対向面Ｓに対して垂直に形成された、トラック幅方向において対向する２つの側面３５１ａ，３５１ｂと、集積面２２０２と平行な上面３５２ａおよび下面３５２ｂとを有している。導波路３５は、さらに、媒体対向面Ｓを形成する光出射端面３５３と、光出射端面３５３とは反対側の光入射端面３５４とを有している。導波路３５の上面３５２ａ、下面３５２ｂ、および２つの側面３５１ａ、３５１ｂは、絶縁層３８と接している。絶縁層３８は、導波路３５よりも屈折率が小さく、導波路３５に対するクラッドとして機能する。
【００５６】
上面３５２ａおよび下面３５２ｂの間隔が導波路３５の厚みである。導波路３５の厚さ方向とは、導波路３５を形成（製造）する際に材料が積層される方向と平行な方向をいい、上下面３５２ａ，３５２ｂに直交する方向となる。
この導波路３５は、光入射端面３５４から入射した光を、この両側面３５１ａ、３５１ｂ、上面３５２ａおよび下面３５２ｂで反射させつつ、媒体対向面Ｓ側の端面である光出射端面３５３に導くことが可能となっている。導波路３５の図６におけるトラック幅方向の幅Ｗ３５は例えば、１〜２００μｍとすることができ、厚みＴ３５は例えば２〜１０μｍとすることができ、高さＨ３５は１０〜３００μｍとすることができる。
【００５７】
導波路３５は、何れの部分においても、絶縁層３８を形成する材料よりも高い屈折率ｎを有する、例えばスパッタリング法等を用いて形成された誘電材料から構成されている。例えば、絶縁層３８が、ＳｉＯ２（ｎ＝１.５）から形成されている場合、導波路３５は、Ａｌ２Ｏ３（ｎ＝１.６３）から形成されていてもよい。さらに、絶縁層３８が、Ａｌ２Ｏ３（ｎ＝１.６３）から形成されている場合、導波路３５は、Ｔａ２Ｏ５（ｎ＝２.１６），Ｎｂ２Ｏ５（ｎ＝２.３３），ＴｉＯ（ｎ＝２.３〜２.５５）またはＴｉＯ２（ｎ＝２.３〜２.５５）から形成されていてもよい。導波路３５をこのような材料で構成することによって、材料そのものが有する良好な光学特性によるだけではなく、界面での全反射条件が整うことによって、レーザ光の伝搬損失が小さくなり、近接場光の発生効率が向上する。
【００５８】
近接場光発生部３６は、図２、図４、図５および図６に示すように、導波路３５の光出射端面３５３のほぼ中央に配置されている板状部材である。図４および図６に示すように、近接場光発生部３６は、その端面が媒体対向面Ｓに露出するように導波路３５の光出射端面３５３に埋設されている。図５に示すように、近接場光発生部３６は、媒体対向面Ｓから見て三角形状を呈し、導電材料により形成されている。三角形の底辺３６ｄは、スライダ基板２２０の集積面２２０２と平行、すなわち、トラック幅方向と平行に配置されている。底辺３６ｄと向き合う頂点３６ｃは、底辺３６ｄよりも電磁コイル素子３４の主磁極層３４０側に配置されている。具体的には、頂点３６ｃは、主磁極層３４０のリーディング側エッジと対向するように配置されている。近接場光発生部３６は、好ましくは、媒体対向面Ｓから見たときに、底辺３６ｄの両端の２つの底角がいずれも同じとされた二等辺三角形である。
【００５９】
近接場光発生部３６は、Ａｕ，Ａｇ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｐｔ，ＲｈもしくはＩｒ、またはこれらのうちのいくつかの組合せからなる合金から形成されていることが好ましい。
図５において、頂点３６ｃの曲率半径は５ｎｍ〜１００ｎｍとすることが好ましい。三角形の高さＨ３６は、入射されるレーザ光の波長よりも十分に小さく、２０ｎｍ〜４００ｎｍとすることが好ましい。底辺３６ｄの幅３６Ｗは、入射されるレーザ光の波長よりも十分に小さく、２０ｎｍ〜４００ｎｍとすることが好ましい。図６における近接場光発生部３６の厚みＴ３６は１０ｎｍ〜１００ｎｍとすることが好ましい。
【００６０】
このような近接場光発生部３６が導波路３５の光出射端面３５３に設けられていると、近接場光発生部３６の頂点３６ｃ近傍に電界が集中して頂点３６ｃ近傍から媒体に向かって近接場光が発生する。
図２に示すように、電極パッド３７１，３７１がそれぞれフレクシャ２０１の電極パッド２３７，２３７にボンディングワイヤにより電気的に接続され、電極パッド３７３，３７３がそれぞれフレクシャ２０１の電極パッド２３８，２３８にボンディングワイヤにより接続されている。これにより、電磁コイル素子およびＭＲ効果素子の駆動が可能となっている。また、図４のビアホール３７５ａによりスライダ基板２２０と電気的に接続された電極パッド３７５が、図２に示すように、フレクシャ２０１の電極パッド２４７とボンディングワイヤにより接続されている。これにより、スライダ基板２２０の電位を、電極パッド２４７により、たとえばグラウンド電位に制御できる。
【００６１】
［光源ユニット］
熱アシスト磁気ヘッド２１の光源ユニット２３の構成要素について説明する。図２〜図４に示すように、光源ユニット２３は、光源支持基板２３０と、半導体レーザダイオード（光源）４０とを備えている。
光源支持基板２３０はアルティック（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）等からなる基板であり、スライダ基板２２０の背面２２０１に接着されている接着面２３００を有している。図４に示すように、接着面２３００にはアルミナ等の断熱層２３０ａが形成されている。この接着面２３００を底面とした際の一つの側面である素子形成面２３０２上に、アルミナ等の絶縁材料から形成された絶縁層４１が設けられている。この絶縁層４１の上に電極パッド４７，４８が形成されている（図２参照）。そして、一方の電極パッド４７上に半導体レーザダイオード４０が固定されている。
【００６２】
詳しくは、図２および図３に示すように、電極パッド４７，４８は、絶縁層４１の表面４１１にレーザ駆動用電極パッドとして形成されている。表面４１１は、媒体対向面Ｓと交差する面、言い換えると、スライダ基板２２０の集積面２２０２と平行な面である。電極パッド４７は、図４に示すように、絶縁層４１内に設けられたビアホール４７ａにより光源支持基板２３０と電気的に接続されている。また、電極パッド４７は、半導体レーザダイオード４０の駆動時に発生する熱をビアホール４７ａを介して光源支持基板２３０側へ逃がすためのヒートシンクとしても機能する。
【００６３】
電極パッド４７は、図２に示すように、絶縁層４１の表面４１１の中央部にトラック幅方向に延びて形成されている。一方、電極パッド４８は、電極パッド４７からトラック幅方向に離間した位置に形成されている。各電極パッド４７，４８は、フレクシャ２０１との半田リフローによる接続のために、さらに、フレクシャ２０１側に向かって延びている。
【００６４】
電極パッド４７，４８は、それぞれ、フレクシャ２０１の電極パッド２４７，２４８とリフロー半田により電気的に接続されており、これにより半導体レーザダイオード４０の駆動が可能となっている。また、電極パッド４７は上述のように光源支持基板２３０と電気的に接続されているため、電極パッド２４７により光源支持基板２３０の電位をたとえばグラウンド電位に制御することが可能となっている。
【００６５】
電極パッド４７，４８は、たとえば、厚さ１０ｎｍ程度のＴａ，Ｔｉ等からなる下地層を介して形成された、厚さ１〜３μｍ程度の、たとえば真空蒸着法やスパッタリング法等を用いて形成されたＡｕ，Ｃｕ等の層から形成することができる。そして、半導体レーザダイオード４０は、Ａｕ−Ｓｎ等の導電性の半田材料からなる半田層４２（図４参照）により、電極パッド４７に電気的に接続されている。
【００６６】
図７は、半導体レーザダイオード４０の構成を説明するための平面図であり、図８は図７のVIII-VIII線に沿う断面図であり、図９は図７のIX-IX線に沿う断面図である。
この半導体レーザダイオード４０は、基板１０１と、基板１０１上に結晶成長によって形成された半導体積層構造１０２と、基板の裏面（半導体積層構造１０２と反対側の表面）に接触するように形成されたｎ型電極１０３と、半導体積層構造１０２の表面に接触するように形成されたｐ型電極１０４を備えたファブリぺロー型のものである。
【００６７】
基板１０１は、この実施形態では、ＧａＡｓ単結晶基板で構成されている。ＧａＡｓ基板１０１の表面の面方位は、（１００）面に対して、１０°のオフ角を有している。半導体積層構造１０２を形成する各層は、基板１０１に対してエピタキシャル成長されている。エピタキシャル成長とは、下地層からの格子の連続性を保った状態での結晶成長をいう。下地層との格子不整合は、結晶成長される層の格子の歪によって吸収され、下地層との界面での格子の連続性が保たれる。
【００６８】
半導体積層構造１０２は、活性層１１０と、ｎ型半導体層１１１と、ｐ型半導体層１１２と、ｎ側ガイド層１１５と、ｐ側ガイド層１１６とを備えている。ｎ型半導体層１１１は活性層１１０に対して基板１０１側に配置されており、ｐ型半導体層１１２は活性層１１０に対してｐ型電極１０４側に配置されている。ｎ側ガイド層１１５はｎ型半導体層１１１と活性層１１０との間に配置され、ｐ側ガイド層１１６は活性層１１０とｐ型半導体層１１２との間に配置されている。こうして、ダブルヘテロ接合が形成されている。活性層１１０には、ｎ型半導体層１１１からｎ側ガイド層１１５を介して電子が注入され、ｐ型半導体層１１２からｐ側ガイド層１１６を介して正孔が注入される。これらが活性層１１０で再結合することにより、光が発生するようになっている。
【００６９】
ｎ型半導体層１１１は、基板１０１側から順に、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１１３（たとえば１００ｎｍ厚）およびｎ型（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐクラッド層（０≦ｘ１≦１）１１４（たとえば３０００ｎｍ厚）を積層して構成されている。一方、ｐ型半導体層１１２は、ｐ型ガイド層１１６上に、ｐ型（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐクラッド層（０≦ｘ１≦１）１１７（たとえば１６００ｎｍ厚）、ｐ型ＩｎＧａＰバンド不連続緩和層１１８（たとえば５０ｎｍ厚）およびｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１９（たとえば３００ｎｍ厚）を積層して構成されている。
【００７０】
ｎ型ＧａＡｓバッファ層１１３は、ＧａＡｓ基板１０１とｎ型（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐクラッド層１１４との接着性を高めるために設けられた層である。ｎ型ＧａＡｓバッファ層１１３は、ＧａＡｓにたとえばｎ型ドーパントとしてのＳｉをドープすることによって、ｎ型半導体層とされている。
ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１９は、ｐ型電極１０４とオーミックコンタクトをとるための低抵抗層である。ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１９は、ＧａＡｓにたとえばｐ型ドーパントとしてのＺｎをドープすることによって、ｐ型半導体層とされている。
【００７１】
ｎ型クラッド層１１４と、ｐ型クラッド層１１７とは、活性層１１０からの光をそれらの間に閉じ込める光閉じ込め効果を生じるものである。ｎ型（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐクラッド層１１４は、（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐにたとえばｎ型ドーパントとしてのＳｉをドープすることによって、ｎ型半導体層とされている。ｐ型（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐクラッド層１１７は、（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐにたとえばｐ型ドーパントとしてのＺｎをドープすることによって、ｐ型半導体層とされている。ｎ型（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐクラッド層１１４は、ｎ側ガイド層１１５よりもバンドギャップが広く、ｐ型（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐクラッド層１１７は、ｐ側ガイド層１１６よりもバンドギャップが広い。これにより、良好な光閉じ込めおよびキャリア閉じ込めを行うことができ、高効率の半導体レーザダイオードを実現できる。
【００７２】
高出力化を可能とするためには、端面光学損傷を抑制することが重要である。そこで、後述するように、レーザ共振器端面部分に亜鉛などの不純物を拡散することにより、活性層１１０のバンドギャップを拡大する端面窓構造１４０を作製することが好ましい。端面窓構造１４０を作製するために、亜鉛等の不純物を拡散する場合、不純物を拡散すべき領域が燐を含んでいれば拡散速度が速い。この実施形態では、ｎ型クラッド層１１４およびｐ型クラッド層１１７は、それぞれ燐を含む（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ層からなる。したがって、亜鉛等の不純物を拡散させやすいので、端面窓構造１４０の作製が容易である。これにより、高出力化に適した半導体レーザダイオードを実現できる。
【００７３】
また、この実施形態におけるｎ型クラッド層１１４およびｐ型クラッド層１１７は、（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））の組成に対するＩｎの組成の比を、０．４９／０．５１としているので、ＧａＡｓ基板１０１と格子整合するため、高品質の結晶を得ることができる。この結果、信頼性の高い半導体レーザ素子が得られる。
ｎ側ガイド層１１５は、Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓ（０≦ｘ２≦１）層（たとえば５０ｎｍ厚）からなり、ｎ型半導体層１１１上に積層されることにより構成されている。ｐ側ガイド層１１６は、Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓ（０≦ｘ２≦１）層（たとえば５０ｎｍ厚）からなり、活性層１１０上に積層されることにより構成されている。
【００７４】
ｎ側Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓガイド層１１５およびｐ側Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓガイド層１１６は、活性層１１０に光閉じ込め効果を生じる半導体層であり、かつ、クラッド層１１４，１１７とともに、活性層１１０へのキャリア閉じ込め構造を形成している。これにより、活性層１１０における電子および正孔の再結合の効率が高められるようになっている。
【００７５】
Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓの屈折率は、Ａｌの組成ｘ２に応じて変化する。たとえば、入射光のエネルギー（フォトンエネルギー）が１．３８ｅＶであるとすると、ｘ２＝０の場合の屈折率（ＧａＡｓの屈折率）は、３．５９０となり、ｘ２＝１の場合の屈折率（ＡｌＡｓの屈折率）は、２．９７１となる（前記非特許文献３参照）。したがって、ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ａｓでは、屈折率の調整幅が広い。
【００７６】
ｎ側ガイド層１１５およびｐ側ガイド層１１６を形成しているＡｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓ（０≦ｘ２≦１）は、前述したように、バンドギャップ（屈折率）の調整幅が大きいため、出射ビームの設計が容易である。たとえば、横断面の縦横比が１に近い光ビーム、すなわち、横断面が円に近い形状の光ビームを出力させることが可能となる。
ガイド層１１５，１１６を形成しているＡｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓ層は、ｘ２≧０．４を満たす組成を有していることが好ましい。この理由は、ｘ２が０．４より小さいと、レーザ共振器端面部分に端面窓構造を作製したとしても、端面部分での活性層のバンドギャップを十分に拡大することができなくなるからである。これについての詳細は、後述する。
【００７７】
活性層１１０は、たとえば、ＡｌＧａＡｓＰを含む多重量子井戸（ＭＱＷ：multiple-quantum well）構造を有しており、電子と正孔とが再結合することにより光が発生し、その発生した光を増幅させるための層である。
活性層１１０は、この実施形態では、図１０に示すように、アンドープのＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層（０≦ｘ３≦１，０≦ｙ≦０．３）からなる量子井戸（well）層（たとえば１３ｎｍ厚）１９１とアンドープのＡｌｘ４Ｇａ（１−ｘ４）Ａｓ層（０≦ｘ４≦１）層からなる障壁(barrier）層（たとえば７ｎｍ厚）１９２とを交互に複数周期繰り返し積層して構成された多重量子井戸構造を有している。無歪の状態でのＡｌＧａＡｓＰ層の格子定数はＧａＡｓ基板１０１の格子定数より小さいので、ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓｘ３Ｐ（１−ｘ３）層からなる量子井戸層１９１には引っ張り応力（引っ張り歪）が生じている。これにより、半導体レーザダイオード４０は、ＴＭモードで発振することが可能となる。なお、ＴＭモードの出力光は、光伝搬方向に対して磁界方向が垂直（光伝搬方向に対して電界方向が平行）となるＴＭ波となる。
【００７８】
量子井戸層１９１の膜厚は、９ｎｍ以上１４ｎｍ以下であることが好ましい。ＴＭモードで発振させるためには、活性層を厚くしてＴＥモードとＴＭモードの相対発振しきい値電流を小さくすればよいからである。
半導体レーザダイオード４０をＴＥモード発振させる場合には、量子井戸層１９１のＰ組成を小さくすればよい。その場合には、製造上は、Ｐ組成を零にすることが好ましい。
【００７９】
量子井戸層１９１を形成しているＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３は、量子井戸層として用いられる他の材料、たとえば、ＩｎＧａＰに比べて、バンドギャップが小さい。このため、クラッド層１１４，１１７と活性層１１０との間のバンドギャップ差を大きくすることができる。これにより、温度特性の良い、すなわち、温度が変化したときにしきい値電流や動作電流の変動が少ない半導体レーザダイオードを実現できる。
【００８０】
量子井戸層１９１を形成しているＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層は、Ａｓの組成（１−ｘ３）に対するＰの組成Ｘ３の比Ｘ３／（１−Ｘ３）が、１／４以下を満たす組成を有していることが好ましい。この理由は、その比が１／４より大きくては、Ｐ組成の増大により、量子井戸層１９１に生じる引っ張り歪が増大し、クラックやリーク電流が発生するおそれがあるからである。
【００８１】
さらに、ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層は、Ａｓの組成（１−ｘ３）に対するＰの組成Ｘ３の比Ｘ３／（１−Ｘ３）が、１／９以上を満たす組成を有していることが好ましい。この理由は、ＴＥモードよりもＴＭモードの比率（強度比）を高くするためである。半導体レーザダイオード４０をＴＭモードで発振させるためには、量子井戸層１９１に引っ張り歪が生じることが必要である。量子井戸層１９１の格子定数が小さいほど、量子井戸層１９１に大きな引っ張り歪を生じさせることができる。量子井戸層１９１を形成しているＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層の格子定数は、Ａｓの組成に対するＰの組成の比が大きいほど小さくなる。
【００８２】
図９に示すように、ｐ型半導体層１１２内の、ｐ型クラッド層１１７、ｐ型バンド不連続緩和層１１８およびｐ型コンタクト層１１９は、その一部が除去されることによって、リッジストライプ１３０を形成している。より具体的には、ｐ型クラッド層１１７、ｐ型バンド不連続緩和層１１８およびｐ型コンタクト層１１９の一部がエッチング除去され、横断面視がほぼ矩形のリッジストライプ１３０が形成されている。
【００８３】
ｐ型コンタクト層１１９の側面、ｐ型バンド不連続緩和層１１８の露出面および（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐクラッド層１１７の露出面は、電流ブロック層１０６によって覆われている。
半導体積層構造１０２は、リッジストライプ１３０の長手方向両端における劈開面により形成された一対の端面（劈開面）１３１，１３２を有している。この一対の端面１３１，１３２は、互いに平行である。こうして、ｎ側ガイド層１１５、活性層１１０およびｐ側ガイド層１１６によって、前記一対の端面１３１，１３２を共振器端面とするファブリペロー共振器が形成されている。すなわち、活性層１１０で発生した光は、共振器端面１３１，１３２の間を往復しながら、誘導放出によって増幅される。そして、増幅された光の一部が、共振器端面１３１，１３２からレーザ光として素子外に取り出される。
【００８４】
共振器長は、たとえば、２００μｍ以上６００μｍ以下であり、この実施形態では３５０μｍである。また、この半導体レーザダイオード４０のチップ幅は、たとえば、５０μｍ以上２５０μｍ以下であり、この実施形態では、１３５μｍである。また、チップ厚は、たとえば、３０μｍ以上１５０μｍ以下であり、この実施形態では、６５μｍである。
ｎ型電極１０３は、たとえばＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ｔｉ／Ａｕ合金からなり、そのＡｕＧｅ側が基板１０１側に配されるように、基板１０１にオーミック接合されている。ｐ型電極１０４は、ｐ型コンタクト層１１９および電流ブロック層１０６の露出面を覆うように、形成されている。ｐ型電極１０４は、たとえばＴｉ／Ａｕ合金からなり、そのＴｉ側がｐ型コンタクト層１１９に配されるように、ｐ型コンタクト層１１９にオーミック接合されている。
【００８５】
図７および図８に示すように、共振器の端面部分には、活性層１１０のバンドギャップを拡大する端面窓構造１４０が形成されている。この端面窓構造１４０は、たとえば、共振器の端面部分に亜鉛（Ｚｎ）を拡散することによって形成される。
このような構成によって、ｎ型電極１０３およびｐ型電極１０４を電源に接続し、ｎ型半導体層１１１およびｐ型半導体層１１２から電子および正孔を活性層１１０に注入することによって、この活性層１１０内での電子および正孔の再結合を生じさせ、たとえば、発振波長が７７０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下の光を発生させることができる。この光は、共振器端面１３１，１３２の間をガイド層１１５，１１６に沿って往復しながら、誘導放出によって増幅される。そして、レーザ出射端面である共振器端面１３１から、より多くのレーザ出力が外部に取り出されることになる。
【００８６】
図１１Ａは、クラッド層１１４，１１７、ガイド層１１５，１１６ならびに活性層１１０の各層のバンドギャップを説明するためのエネルギーバンド図である。図１１Ｂは、ガイド層を燐系化合物半導体であるＩｎＧａＡｌＰで形成した場合の、各層のバンドギャップを説明するためのエネルギーバンド図である。
この実施形態の半導体レーザダイオード４０では、活性層１１０内の量子井戸層１９１は、砒素系化合物半導体であるＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層（０≦ｘ３≦１，０≦ｙ≦０．３）からなる。この実施形態の半導体レーザダイオード４０では、クラッド層１１４，１１７は、燐系化合物半導体（（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ（０．５≦ｘ１≦１））で形成されている一方、ガイド層１１５，１１６は、燐系化合物半導体ではなく、砒素系化合物半導体（Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓ（０≦ｘ２≦１））で形成されている。
【００８７】
図１１Ａおよび図１１Ｂに対比して示すように、砒素系化合物半導体であるＡｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓによってガイド層１１５，１１６を形成した場合（図１１Ａ）には、燐系化合物半導体であるＩｎＧａＡｌＰによってガイド層を形成した場合（図１１Ｂ）に比べて、ガイド層１１５，１１６のバンドギャップＥｕを小さくすることができる。したがって、本実施形態による半導体レーザダイオード４０では、ガイド層１１５，１１６のバンドギャップＥｕと量子井戸層１９１のバンドギャップＥｇとの差（Ｅｕ−Ｅｇ）を小さくすることができる。
【００８８】
一般的に、半導体の場合、バンドギャップ差が小さくなるほど屈折率差が小さくなるので、光閉じ込め効果が過度に大きくなるのを防止でき、レーザ共振器端面部分での光密度を緩和することができる。これにより、端面光学損傷を抑制できるので、高出力化が可能となる。また、Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓガイド層１１５，１１６は、ＩｎＧａＡｌＰからなるガイド層よりも熱伝導率が高いので、熱を効率よく逃がすことができるという利点もある。これによっても、半導体レーザダイオード４０の制御を安定化できる上、端面光学損傷の抑制に寄与できる。
【００８９】
図１２（ａ）は、共振器端面部間の中央部の各層のバンドギャップを示すエネルギーバンド図である。図１２（ｂ）は共振器端面部に形成された端面窓構造におけるバンドギャップを示すエネルギーバンド図である。
前記実施形態では、共振器の端面部分には、活性層１１０のバンドギャップを拡大する端面窓構造１４０が形成されている。したがって、図１２（ｂ）に示すように、共振器の端面部分では、活性層１１０のバンドギャップＥｇは、共振器中央部の活性層１１０のバンドギャップＥｇ（図１２（ａ）参照）とガイド層１１５，１１６（障壁層１９２）のバンドギャップＥｕ（図１２（ａ）参照）との平均値となる。つまり、共振器の端面部分では、それらの中間部分に比べて、活性層１１０のバンドキャップＥｇが大きくなる。このため、内部で電子と正孔が再結合してできた誘導放出光が共振器の端面部分で吸収されにくくなるから、発熱が抑制される。これにより、端面光学損傷の発生を抑制できるので、高出力化が可能となる。
【００９０】
ガイド層１１５，１１６を形成しているＡｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓ層が、ｘ２≧０．４を満たす組成を有していることが好ましい理由について詳しく説明する。レーザ共振器端面部分に端面窓構造１４０を作製すると、端面部分での活性層１１０のバンドギャップは、ガイド層１１５，１１６のバンドギャップと量子井戸層１９１のバンドギャップとの平均値となる。したがって、端面窓構造１４０を作製することによって端面部分での活性層１１０のバンドギャップを十分に拡大するためには、ガイド層１１５，１１６のバンドギャップが所定値（具体的には、１．８ｅＶ程度）以上であることが必要となる。一方、ガイド層１１５，１１６を形成しているＡｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓ層のバンドギャップは、それに含まれるＡｌの組成が多いほど、すなち、Ｘ２が大きいほど、大きくなる。そして、ｘ２を０．４以上とすることによって、ガイド層１１５，１１６のバンドギャップを前記所定値以上とすることができる。
【００９１】
以上に説明したように、前記半導体レーザダイオード４０では、高出力化が可能となる。この結果、導波路３５と半導体レーザダイオード４０との結合効率が多少悪くても、導波路３５に導かれる光の出力を一定以上に保つことができる。したがって、導波路３５および半導体レーザダイオード４０を高精度に位置決めする必要がなくなる。これにより、熱アシスト磁気ヘッド２１の生産効率を向上させることができる。
【００９２】
図１３〜図１６は、図７〜図９に示す半導体レーザダイオード４０の製造方法を示す横断面図である。
まず、図１３に示すように、ＧａＡｓ基板１０１上に、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Metal Organic Chemical Vapor Deposition）によって、ｎ型ＧａＡｓバッファ層１１３、ｎ型（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐクラッド層１１４、ｎ側Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓガイド層１１５、活性層１１０、ｐ側Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓガイド層１１６、ｐ型（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐクラッド層１１７、ｐ型ＩｎＧａＰバンド不連続緩和層１１８およびＰ型ＧａＡｓコンタクト層１１９を順に成長させる。なお、活性層１１０は、ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層からなる量子井戸層１９１と、Ａｌｘ４Ｇａ（１−ｘ４）Ａｓ層からなる障壁層１９２とを交互に複数周期繰り返し成長させることによって形成される。
【００９３】
次に、半導体レーザダイオード４０の端面近傍に相当する領域に、ＺｎＯ（酸化亜鉛）をパターニングする。そして、たとえば、５００〜６５０°Ｃで約８時間、アニール処理を行うことにより、半導体レーザダイオード４０の端面近傍に相当する領域にＺｎを拡散させる。この際、図８に破線で示すように、Ｚｎの拡散が活性層１１０およびｎ側ガイド層１１５を通り越して、ｎ型クラッド層１１４まで達するように、アニール処理を行なう。これにより、半導体レーザダイオード４０の端面近傍に相当する領域に、端面窓構造１４０が形成される。
【００９４】
次に、ＺｎＯ層除去する。それから、図１４に示すように、ストライプ状の絶縁膜をマスク１５４として、エッチングにより、Ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１９、ＩｎＧａＰバンド不連続緩和層１１８およびｐ型（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐクラッド層１１７の一部を除去する。そうすると、図１５に示すように、頂面にマスク層１５４が積層されたリッジストライプ１３０が形成される。
【００９５】
次に、図１６に示すように、表面に電流ブロック層１０６を成膜させる。このとき、マスク層１５４がマスクとして機能する。そのため、リッジストライプ１３０の頂面は電流ブロック層１０６によって覆われない。
この後、マスク層１５４を除去する。そして、電流ブロック層１０６およびＰ型ＧａＡｓコンタクト層１１９の露出面を覆うように、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１１９にオーミック接触するｐ型電極１０４が形成される。また、ＧａＡｓ基板１０１にオーミック接触するｎ型電極１０３が形成される。
【００９６】
前述の実施形態では、量子井戸層が複数個設けられた多重量子井戸構造の活性層を有する素子について説明したが、活性層の構造は、量子井戸層が１個の量子井戸構造としてもよい。
このような半導体レーザダイオード４０は、厚さ方向に電圧が印加されることにより、光出射端面（共振器端面）１３１からレーザ光を出射する。放射されるレーザ光の発振波長は、７７０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下の範囲内であることが好ましい。半導体レーザ素子の発振波長が７７０ｎｍ以上であることが好ましい理由は、発振波長が７７０ｎｍより短いと導波路での光の吸収が大きくなるからである。半導体レーザ素子の発振波長が８３０ｎｍ以下であることが好ましい理由は、発振波長が８３０ｎｍより長いと分子振動による光吸収が大きくなる上に、導波路のサイズ（特に厚さ方向のサイズ）が大きくなり、導波路の製造に時間がかかるからである。
【００９７】
この半導体レーザダイオード４０の駆動においては、ハードディスク装置内の電源が使用可能である。実際、ハードディスク装置は、通常、例えば２Ｖ程度の電圧を発生する電源を備えており、レーザ発振動作には十分の電圧を供給できる。また、半導体レーザダイオード４０の消費電力も、例えば、数十ｍＷ程度であり、ハードディスク装置内の電源で十分に賄うことができる。
【００９８】
半導体レーザダイオード４０のｎ型電極１０３は、図４に示されているように、Ａｕ−Ｓｎ等の半田層４２により電極パッド４７に固定されている。より具体的には、半導体レーザダイオード４０の光出射端面１３１が図４の下向き、すなわち、光出射端面１３１が接着面２３００と平行になるように、半導体レーザダイオード４０が光源支持基板２３０に固定されている。実際の半導体レーザダイオード４０の固定においては、たとえば、電極パッド４７の表面に厚さ０.７〜１μｍ程度のＡｕ−Ｓｎ合金の蒸着膜を成膜し、半導体レーザダイオード４０をのせた後、熱風ブロア下でホットプレート等による２００〜３００℃程度までの加熱を行って固定すればよい。また、図２に示すように、電極パッド４８と半導体レーザダイオード４０のｐ型電極１０４とがボンディングワイヤにより電気的に接続されている。なお、電極パッド４７と接続される電極は、ｐ型電極１０４でもかまわない。その場合には、ｎ型電極１０３が電極パッド４８にボンディングワイヤにより接続される。
【００９９】
ここで、上述したＡｕ−Ｓｎ合金による半田付けをする場合、光源ユニット２３を例えば３００℃前後の高温に加熱することになるが、この実施形態によれば、この光源ユニット２３がスライダ２２とは別に製造されるため、スライダ２２内の磁気ヘッド部３２がこの高温の悪影響を受けずに済む。
そして、上述のスライダ２２の背面２２０１と光源ユニット２３の接着面２３００とが、図４に示すように、例えば、ＵＶ硬化型接着剤等の接着剤層４４により接着されている。導体レーザダイオード４０および導波路３５は、半導体レーザダイオード４０の光出射端面１３１が導波路３５の光入射端面３５４と対向し、かつ半導体レーザダイオード４０の厚さ方向と導波路３５の厚さ方向とが一致するように配置されている。
【０１００】
図１７は、半導体レーザダイオード４０の光出射端面近傍の光ビームの横断面形状を示す断面図である。半導体レーザダイオード４０の光出射端面近傍の光ビーム１５０の横断面形状は、半導体レーザダイオード４０の厚さ方向が短軸方向となる、横長の楕円形状となる。この半導体レーザダイオード４０はＴＭモードで発振するため、その出力光は、光ビーム１５０の横断面形状の短軸方向に偏光した光となる。
【０１０１】
また、組立て精度を考えると、半導体レーザダイオード４０の光出射端面１３１と導波路３５の光入射端面３５４との間の距離は、１μｍ以上であると良い。半導体レーザダイオード４０の光出射端面１３１と導波路３５の光入射端面３５４との間の距離は、１μｍ以上で５μｍであることが好ましく、１μｍ以上で３μｍ以下であることが更に好ましい。半導体レーザダイオード４０の光出射端面１３１と導波路３５の光入射端面３５４との間の距離が５μｍ以下であると、半導体レーザダイオード４０の光出射端面１３１と導波路３５の光入射端面３５４との間の距離が短いため、導波路の光入射端面に入射される光ビームの形状は、半導体レーザダイオード４０の光出射端面１３１から出射される光ビームの形状と同様に半導体ダイオード４０の厚さ方向が短軸方向となる楕円形状となるからである。そして、半導体レーザダイオード４０の厚さ方向と導波路３５の厚さ方向とは一致しているので、導波路３５の厚さが薄くても、導波路３５の厚さ方向に偏光した光を効率よく導波路３５に導入できる。
【０１０２】
記録媒体１０を加熱するための光を発生する半導体レーザダイオードとして、ＴＥモードで発振する半導体レーザダイオードを用いるとすれば、その半導体レーザダイオードの厚さ方向を、導波路３５の厚さ方向に対して直交させることが好ましい。このように半導体レーザダイオードを配置すると、当該半導体レーザダイオードの出力光（ＴＥ波）の電界方向を導波路３５の厚さ方向に一致させることができるからである。しかしながら、このような配置では、半導体レーザダイオードの光出射端面近傍の光ビームの横断面形状は、導波路３５の厚さ方向が長軸方向となる楕円形状となる。このような形状の光ビームを導波路３５に効率よく導入するためには、導波路３５の厚みを大きくする必要があるから、導波路３５の作製のためのプロセス時間が長くなる。
【０１０３】
図１８は、ＴＭ波およびＴＥ波の入射角に対する反射率特性を示すグラフである。
ＴＥ（Tranverse Electric）モードで発振する半導体レーザダイオードにおいては、その出力光は電界方向が光の伝搬方向に垂直な方向、すなわち、半導体レーザダイオードの厚さ方向に垂直な方向であるＴＥ波となる。ＴＥ波では、図１８に示すように、光入射面への入射角の絶対値が０°から大きくなるにしたがって反射率が増加し、入射角の絶対値が９０°になると反射率が最大値となる。
【０１０４】
これに対して、本実施形態のようにＴＭ（Tranverse Magnetic）モードで発振する半導体レーザダイオード４０においては、その出力光は電界方向が光の伝搬方向に平行な方向、すなわち、半導体レーザダイオード４０の厚さ方向に平行な方向であるＴＭ波となる。前記半導体レーザダイオード４０から出力されるＴＭ波では、図１８に示すように、光入射面への入射角の絶対値が０°より増加すると反射率が徐々に減少していき、入射角の絶対値が所定値（たとえば５８°〜６９°程度）になると反射率が零となる。反射率が零になる入射角θＢは、「ブリュースター角」と呼ばれる。入射角の絶対値が「ブリュースター角」に対応する値から９０°までの間では、入射角の絶対値が増加するにしたがって反射率も増加する。そして、入射角の絶対値が９０°のときに、反射率が最大となる。
【０１０５】
記録媒体１０を加熱するための光を発生する半導体レーザダイオードとして、ＴＥモードで発振する半導体レーザダイオードを用いた場合には、導波路３５の光入射端面３５４への光の入射角が０°からずれると反射率が大きくなるため、半導体レーザダイオードと導波路３５との結合効率が低下する。このため、半導体レーザダイオードおよび導波路３５の位置決めに高い精度が要求される。その結果、熱アシスト磁気ヘッドの生産効率を上げることが困難となる。
【０１０６】
本実施形態では、記録媒体１０を加熱するための光を発生する半導体レーザダイオードとして、ＴＭモードで発振する半導体レーザダイオード４０が用いられている。したがって、本実施形態では、導波路３５の光入射端面３５４への光の入射角が０°から少しずれたとしても反射率が減少するので、半導体レーザダイオード４０と導波路３５との結合効率は低下しない。そのため、導波路３５および半導体レーザダイオード４０を高精度で位置決めする必要がなくなる。具体的には、光源支持基板２３０を半導体レーザダイオード４０に取り付ける際の両者の位置決めおよびスライダ２２を光源ユニット２３に取り付ける際の両者の位置決めに、高い精度が要求されなくなる。これにより、結合効率を犠牲にすることなく、熱アシスト磁気ヘッド２１の生産効率を向上させることができるようになる。
【０１０７】
なお、図１９に示すように、半導体レーザダイオード４０の出力光の、導波路３５の光入射端面３５４への入射角θがブリュースター角となるように、半導体レーザダイオード４０および導波路３５を配置するようしてもよい。具体的には、光源支持基板２３０の接着面２３００を底面とした際の一つの側面である素子形成面２３０２が、光源支持基板２３０の接着面２３００を底面とした際の上面２３０１側にいくほど、導波路３５から離れるような傾斜面に形成されている。この素子形成面２３０２上に絶縁層４１が設けられている。この絶縁層４１の上に電極パッド４７，４８が形成されている。一方の電極パッド４７上に半田層４２を介して半導体レーザダイオード４０が固定されている。光源支持基板２３０の接着面２３００と素子形成面２３０２とのなす角（傾斜角）は、半導体レーザダイオード４０からの出力光の導波路３５に対する入射角θがブリュースター角θＢとなるような角度に設定されている。このようにすると、半導体レーザダイオード４０の出力光の導波路３５の光入射端面３５４での反射率が零となるので、半導体レーザダイオード４０と導波路３５との結合効率を高めることができる。
【０１０８】
なお、半導体レーザダイオード４０および電極パッドの構成は、当然に、上述した実施形態に限定されるものではなく、たとえば、半導体レーザダイオード４０は、ＴＭモードで発振するものであれば、他の半導体材料を用いた他の構成のものであってもよい。さらに、半導体レーザダイオード４０と電極との半田付けは、他のろう材を用いて行うことも可能である。さらにまた、半導体レーザダイオード４０を、ユニット基板上に直接、半導体材料をエピタキシャル成長させることによって形成してもよい。
【０１０９】
［熱アシスト磁気ヘッドの製造方法］
上述の熱アシスト磁気ヘッドの製造方法について簡単に説明する。
まず、スライダ２２を製造する。具体的には、スライダ基板２２０を用意し、公知の方法を用いてＭＲ効果素子３３および素子間シールド層３９０を形成し、さらに下地としてアルミナ等の絶縁層３８を形成する。
【０１１０】
続いて、導波路３５および近接場光発生部３６を形成する。この工程を、図２０を参照して詳しく説明する。図２０は、導波路３５および近接場光発生部３６の形成方法の一実施形態を説明する斜視図である。
まず、図２０（ａ）に示すように、最初に、Ａｌ２Ｏ３等の絶縁層３８ａ上に、導波路３５の一部となる、絶縁層３８ａよりも屈折率の高いＴａ２Ｏ５等の誘電体膜３５ａを成膜し、その上に、Ａｕ等の金属層３６ａを製膜し、その上に、リフトオフ用の底部が窪んだレジストパターン１００２を形成する。
【０１１１】
次に、図２０（ｂ）に示すように、イオンミリング法等を用いて、レジストパターン１００２の直下を除いて、金属層３６ａの不要部分を除去することにより、誘電体膜３５ａの上に下部が広い台形状の金属層３６ａが積層されたパターンを形成する。
その後、図２０（ｃ）に示すように、レジストパターン１００２を除去した後に、台形状の金属層３６ａの両斜面側からそれぞれイオンミリング法等により各斜面の一部をそれぞれ除去して、断面三角形状の金属層３６ａを形成する。
【０１１２】
続いて、図２０（ｄ）に示すように、金属層３６ａを覆うように誘電体膜３５ａ上に誘電体膜３５ａと同じ材料による誘電体膜３５ｂを成膜し、媒体対向面Ｓが形成される側に金属層３６ａの端面を形成するためのレジストパターン１００３を積層し、図２０（ｅ）に示すように、媒体対向面Ｓが形成される側とは反対側において、金属層３６ａおよび誘電体膜３５ｂをイオンミリング法等により除去し、その後、除去した部分に誘電体膜３５ｂと同じ材料により誘電体膜３５ｃを成膜する。
【０１１３】
さらに、図２０（ｆ）に示すように、誘電体膜３５ｂ、３５ｃ上に、さらに、誘電体膜３５ｂと同じ材料により誘電体膜３５ｄを積層し、所定の幅となるように、誘電体膜３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄをパターニングすることにより、導波路３５がほぼ完成する。
さらに、その後、図２０（ｇ）に示すように、導波路３５を覆うように絶縁層３８ａと同じ材料で絶縁層３８ｂを更に形成することにより、クラッド層としての絶縁層３８が完成する。そして、後述するように金属層３６ａが露出している側から所定距離ラッピングすることにより所定の厚みの近接場光発生部３６および媒体対向面Ｓが形成される。以上の工程により、近接場光発生部３６を備えた導波路３５を形成することができる。
【０１１４】
その後、図４に示すように、公知の方法により、電磁コイル素子３４を形成し、その後、アルミナ等による絶縁層３８を形成し、接続のための電極パッド３７１等を形成し、その後エアベアリング面やその裏面のラッピングを行うことによりスライダ２２が完成する。この後、スライダ２２の電磁コイル素子３４やＭＲ効果素子３３のテストをスライダ毎に行い良品を選別する。
【０１１５】
続いて、光源ユニット２３を製造する。まず、図４に示すように、アルティック製等の光源支持基板２３０を用意し、その表面に公知の方法により断熱層２３０ａ、絶縁層４１および電極パッド４７，４８を形成し、電極パッド４７の上に半導体レーザダイオード４０をＡｕ−Ｓｎ等の導電性の半田材４２により固定し、その後、基板の切断分離等により所定の大きさに整形する。これにより、光源ユニット２３が完成する。このようにして得た光源ユニット２３も、半導体レーザダイオード４０の特性評価、特に、高温連続通電試験による駆動電流のプロファイルを観察し、十分に寿命が長いと考えられるものを選択する。
【０１１６】
その後、図２１（ａ）に示すように、良品とされた光源ユニット２３の接着面２３００および良品とされたスライダ２２の背面２２０１のいずれか一方または両方にＵＶ硬化型接着剤４４ａを塗布する。ＵＶ硬化型接着剤としては、ＵＶ硬化型エポキシ樹脂や、ＵＶ硬化型アクリル樹脂等が挙げられる。
そして、図２１（ｂ）に示すように、光源ユニット２３の接着面２３００とスライダ２２の背面２２０１とを重ね合わせた後、電極パッド４７，４８間に電圧を印加して半導体レーザダイオード４０を発光させる。それと共に、導波路３５の光出射端面３５３に光検出器ＤＴを対向配置し、光源ユニット２３とスライダ２２とを相対的に図２１（ｂ）の矢印方向に移動させ、最も光検出器ＤＴの出力が高くなる位置を探し出す。そして、その位置で、外部からＵＶ硬化型接着剤に紫外線を照射することによりＵＶ硬化型接着剤４４ａを硬化させる。これにより、半導体レーザダイオード４０の光軸と導波路３５の光軸とを合わせた状態で、光源ユニット２３とスライダ２２とを接着することができる。
【０１１７】
［動作］
本実施形態にかかる熱アシスト磁気ヘッド２１の動作について説明する。書き込みまたは読み出し動作時には、熱アシスト磁気ヘッド２１は、回転する磁気ディスク（媒体）１０の表面上において流体力学的に所定の浮上量をもって浮上する。この際、ＭＲ効果素子３３および電磁コイル素子３４の媒体対向面Ｓ側の端が磁気ディスク１０と微小なスペーシングを介して対向することによって、データ信号磁界の感受による読み出しとデータ信号磁界の印加による書き込みとが行われる。
【０１１８】
ここで、データ信号の書き込みの際、光源ユニット２３から導波路３５を通って伝搬してきたレーザ光が近接場光発生部３６に到達し、近接場光発生部３６から近接場光が発生する。この近接場光によって、後述するように、熱アシスト磁気記録を行うことが可能となる。
近接場光は、入射されるレーザ光の波長および導波路３５の形状にも依存するが、一般に、媒体対向面Ｓから見て近接場光発生部３６の境界で最も強い強度を有する。前述したように、半導体レーザダイオード４０はＴＭモードで発振するので、その出力光の電界方向は半導体レーザダイオード４０の厚さ方向となる。図４においては、半導体レーザダイオード４０の厚さ方向および導波路３５の厚さ方向は図４の左右方向となり、近接場光発生部３６に到達する光の電界方向は図４の左右方向、すなわち、図５の上下方向となる。したがって、頂点３６ｃの近傍において、最も強い近接場光の放射が起こる。すなわち、磁気ディスクの記録層部分を光により加熱する熱アシスト作用において、この頂点３６ｃ近傍と対向する部分が、主要な加熱作用部分となる。
【０１１９】
この近接場光の電界強度は、入射光に比べて桁違いに強く、この非常に強力な近接場光が、磁気ディスク表面の対向する局所部分を急速に加熱する。これにより、この局所部分の保磁力が、書き込み磁界による書き込みが可能な大きさまでに低下するので、高密度記録用の高保磁力の磁気ディスクを使用しても、電磁コイル素子３４による書き込みが可能となる。
【０１２０】
近接場光は、媒体対向面Ｓから磁気ディスクの表面に向かって、１０〜３０ｎｍ程度の深さまで到達する。従って、１０ｎｍまたはそれ以下の浮上量である現状において、近接場光は、十分に記録層部分に到達することができる。また、このように発生する近接場光のトラック幅方向の幅や媒体移動方向の幅は、上述の近接場光の到達深さと同程度であって、また、この近接場光の電界強度は、距離が離れるに従って指数関数的に減衰する。したがって、非常に局所的に磁気ディスクの記録層部分を加熱することができる。
【０１２１】
以上に述べたような、熱アシスト磁気記録方式を採用することにより、高保磁力の磁気ディスクに垂直磁気記録用の薄膜磁気ヘッドを用いて書き込みを行い、記録ビットを極微細化することによって、例えば、１Ｔbits／in２級の記録密度を達成することも可能となり得る。
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は特許請求の範囲に記載された事項の範囲内で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【０１２２】
１０ 磁気ディスク（記録媒体）
２１ 熱アシスト磁気ヘッド
２２ スライダ
２３ 光源ユニット
３２ 磁気ヘッド部
３３ ＭＲ効果素子（磁気検出素子）
３４ 電磁コイル素子（磁気記録素子）
３５ 導波路
４０ 半導体レーザダイオード（光源）
１０１ 基板
１０２ 半導体積層構造
１０３ ｎ型電極
１０４ ｐ型電極
１１０ 活性層
１１１ ｎ型半導体層
１１２ ｐ型半導体層
１１３ ｎ型ＧａＡｓバッファ層
１１４ ｎ型（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐクラッド層
１１５ ｎ側Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓガイド層
１１６ ｐ側Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓガイド層
１１７ ｐ型（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐクラッド層
１１８ ｐ型ＩｎＧａＰバンド不連続緩和層
１３１ 光出射端面
１４０ 端面窓構造
１９１ 量子井戸層
１９２ 障壁層
１５０ 光ビーム
３５４ 光入射端面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体に対向する磁気ヘッド部を有するスライダと、
ＴＭモードで発振し、媒体加熱用の光を発生する半導体レーザ素子と、
前記磁気ヘッド部に設けられ、磁気記録用の磁界を発生する磁気記録素子と、
前記磁気ヘッド部に設けられ、前記半導体レーザ素子の光出射端面に対向する光入射端面を有し、前記半導体レーザ素子からの光を前記記録媒体表面に導くための導波路とを含み、
前記半導体レーザ素子は、
ｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層と、
前記ｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層に挟まれたｐ側ガイド層およびｎ側ガイド層と、
前記ｐ側ガイド層およびｎ側ガイド層に挟まれ、少なくとも1つの量子井戸層を含む活性層とを備え、
前記ｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層は、それぞれ（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ層（０≦ｘ１≦１）からなり、
前記ｐ側ガイド層およびｎ側ガイド層は、それぞれＡｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓ層（０≦ｘ２≦１）からなり、
前記量子井戸層は、ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層（０≦ｘ３≦１，０≦ｙ≦０．３）からなり、
前記ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層は、Ａｓの組成（１−ｘ３）に対するＰの組成Ｘ３の比Ｘ３／（１−Ｘ３）が、１／４以下を満たす組成を有している、熱アシスト磁気ヘッド。
【請求項２】
前記Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓ層は、ｘ２≧０．４を満たす組成を有している、請求項１に記載の熱アシスト磁気ヘッド。
【請求項３】
前記ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層は、Ａｓの組成（１−ｘ３）に対するＰの組成Ｘ３の比Ｘ３／（１−Ｘ３）が、１／９以上１／４以下を満たす組成を有している、請求項１または２に記載の熱アシスト磁気ヘッド。
【請求項４】
発振波長が７７０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下であり、かつ前記量子井戸層の膜厚が９ｎｍ以上１４ｎｍ以下である請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱アシスト磁気ヘッド。
【請求項５】
レーザ共振器の端面部分に、前記活性層のバンドギャップを拡大する端面窓構造が形成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱アシスト磁気ヘッド。
【請求項６】
前記半導体レーザ素子の厚さ方向が前記導波路の厚さ方向に一致するように、前記導波路および前記半導体レーザ素子が配置されており、前記半導体レーザ素子の光出射端面における光ビームの横断面形状が、前記半導体レーザ素子の厚さ方向が短軸方向となる楕円形状である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱アシスト磁気ヘッド。
【請求項７】
前記半導体レーザ素子の出力光の前記導波路の光入射端面への入射角がブリュースター角となるように、前記導波路および前記半導体レーザ素子が配置されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱アシスト磁気ヘッド。
【請求項８】
前記半導体レーザ素子の光出射端面と前記導波路の光入射端面との間の距離が５μｍ以下である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の熱アシスト磁気ヘッド。
【請求項１】
記録媒体に対向する磁気ヘッド部を有するスライダと、
ＴＭモードで発振し、媒体加熱用の光を発生する半導体レーザ素子と、
前記磁気ヘッド部に設けられ、磁気記録用の磁界を発生する磁気記録素子と、
前記磁気ヘッド部に設けられ、前記半導体レーザ素子の光出射端面に対向する光入射端面を有し、前記半導体レーザ素子からの光を前記記録媒体表面に導くための導波路とを含み、
前記半導体レーザ素子は、
ｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層と、
前記ｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層に挟まれたｐ側ガイド層およびｎ側ガイド層と、
前記ｐ側ガイド層およびｎ側ガイド層に挟まれ、少なくとも1つの量子井戸層を含む活性層とを備え、
前記ｐ型クラッド層およびｎ型クラッド層は、それぞれ（Ａｌｘ１Ｇａ（１−ｘ１））０．５１Ｉｎ０．４９Ｐ層（０≦ｘ１≦１）からなり、
前記ｐ側ガイド層およびｎ側ガイド層は、それぞれＡｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓ層（０≦ｘ２≦１）からなり、
前記量子井戸層は、ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層（０≦ｘ３≦１，０≦ｙ≦０．３）からなり、
前記ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層は、Ａｓの組成（１−ｘ３）に対するＰの組成Ｘ３の比Ｘ３／（１−Ｘ３）が、１／４以下を満たす組成を有している、熱アシスト磁気ヘッド。
【請求項２】
前記Ａｌｘ２Ｇａ（１−ｘ２）Ａｓ層は、ｘ２≧０．４を満たす組成を有している、請求項１に記載の熱アシスト磁気ヘッド。
【請求項３】
前記ＡｌｙＧａ（１−ｙ）Ａｓ（１−ｘ３）Ｐｘ３層は、Ａｓの組成（１−ｘ３）に対するＰの組成Ｘ３の比Ｘ３／（１−Ｘ３）が、１／９以上１／４以下を満たす組成を有している、請求項１または２に記載の熱アシスト磁気ヘッド。
【請求項４】
発振波長が７７０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下であり、かつ前記量子井戸層の膜厚が９ｎｍ以上１４ｎｍ以下である請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱アシスト磁気ヘッド。
【請求項５】
レーザ共振器の端面部分に、前記活性層のバンドギャップを拡大する端面窓構造が形成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱アシスト磁気ヘッド。
【請求項６】
前記半導体レーザ素子の厚さ方向が前記導波路の厚さ方向に一致するように、前記導波路および前記半導体レーザ素子が配置されており、前記半導体レーザ素子の光出射端面における光ビームの横断面形状が、前記半導体レーザ素子の厚さ方向が短軸方向となる楕円形状である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱アシスト磁気ヘッド。
【請求項７】
前記半導体レーザ素子の出力光の前記導波路の光入射端面への入射角がブリュースター角となるように、前記導波路および前記半導体レーザ素子が配置されている、請求項１〜６のいずれか一項に記載の熱アシスト磁気ヘッド。
【請求項８】
前記半導体レーザ素子の光出射端面と前記導波路の光入射端面との間の距離が５μｍ以下である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の熱アシスト磁気ヘッド。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２０１２−１８１９０５（Ｐ２０１２−１８１９０５Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５４５０３（Ｐ２０１１−５４５０３）
【出願日】平成２３年３月１１日（２０１１．３．１１）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１１日（２０１１．３．１１）
【出願人】（０００１１６０２４）ローム株式会社 (3,539)
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]