JP2000182224A - 高い熱安定性を有するスピン・バルブ読取りセンサ及びその製造方法 - Google Patents
高い熱安定性を有するスピン・バルブ読取りセンサ及びその製造方法Info
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- JP2000182224A JP2000182224A JP31501899A JP31501899A JP2000182224A JP 2000182224 A JP2000182224 A JP 2000182224A JP 31501899 A JP31501899 A JP 31501899A JP 31501899 A JP31501899 A JP 31501899A JP 2000182224 A JP2000182224 A JP 2000182224A
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 磁気抵抗(MR)デバイスは、高いブロ
ッキング温度を有する材料から形成された反強磁性(A
FM)層と、AFM層の上に配置された被ピン止め多層
膜と、を含む。被ピン止め多層膜は、中間層によって互
いに分離された第1強磁性(FM)層及び第2FM層を
含む。第2FM層の上に配置されたスペーサ層と、スペ
ーサ層の上に配置されたフリー層と一緒に、AFM層及
び被ピン止め多層膜をスピン・バルブ読取りセンサなど
の読取りセンサ内に組込み得る。更に、スピン・バルブ
・センサの磁気シールドを提供するために、読取りセン
サは第1シールド及び第2シールドとそれぞれ境界を接
することが可能であり、これらの第1シールド及び第2
シールドは誘電体層によって読取りセンサからそれぞれ
分離されている。
ッキング温度を有する材料から形成された反強磁性(A
FM)層と、AFM層の上に配置された被ピン止め多層
膜と、を含む。被ピン止め多層膜は、中間層によって互
いに分離された第1強磁性(FM)層及び第2FM層を
含む。第2FM層の上に配置されたスペーサ層と、スペ
ーサ層の上に配置されたフリー層と一緒に、AFM層及
び被ピン止め多層膜をスピン・バルブ読取りセンサなど
の読取りセンサ内に組込み得る。更に、スピン・バルブ
・センサの磁気シールドを提供するために、読取りセン
サは第1シールド及び第2シールドとそれぞれ境界を接
することが可能であり、これらの第1シールド及び第2
シールドは誘電体層によって読取りセンサからそれぞれ
分離されている。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的には、磁気
ディスク・データ・ストレージ・システムに関し、より
詳細には、磁気抵抗読取りヘッドに関し、更に詳細に
は、被ピン止め多層膜をピン止めするための高いブロッ
キング温度を備えた反強磁性層を組み込んだ構造及びそ
の製造方法に関する。
ディスク・データ・ストレージ・システムに関し、より
詳細には、磁気抵抗読取りヘッドに関し、更に詳細に
は、被ピン止め多層膜をピン止めするための高いブロッ
キング温度を備えた反強磁性層を組み込んだ構造及びそ
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】磁気ディスク・ドライブは、コンピュー
タなどのディジタル電子装置に対しデータを格納及び取
り出すために使用される。図1(a)及び図1(b)で
は、従来の磁気ディスク・データ・ストレージ・システ
ム10は、シールド・エンクロージャ12と、ディスク
駆動モータ14と、モータ14の駆動スピンドルS1に
よって回転可能に支持された磁気ディスク16と、を含
む。更に、アクチュエータ18と、そのアクチュエータ
18のアクチュエータ・スピンドルS2へ取り付けられ
たアーム20と、が含まれる。サスペンション22の一
端はアーム20へ結合され、他端は読取り/書込みヘッ
ド、即ち、トランスデューサ24へ結合されている。一
般的に、トランスデューサ24はインダクティブ書込み
エレメント及びセンサ読取りエレメントを含む(これに
ついては図2を参照してより詳細に記述する)。モータ
14が磁気ディスク16を矢印Rで示すように回転させ
ている間、エア・ベアリングがトランスデューサ24の
下側に形成される。これによって、トランスデューサ2
4は磁気ディスク16の表面から僅かに持ち上げられ
る。即ち、磁気ディスク16上において、トランスデュ
ーサ24は当該技術分野で“フライング”と呼ばれる動
きを示す。これに代えて、“コンタクト・ヘッド”とし
て知られるトランスデューサは、ディスク表面に乗って
いる。磁気ディスク16が回転する間、データ・ビット
を磁気“トラック”に沿って読取り得る。更に、アクチ
ュエータ18がトランスデューサ24を矢印Pで示すよ
うに円弧に回動させる間、複数のトラックの情報を磁気
ディスク16から読取り得る。磁気ディスク・データ・
ストレージ・システムの設計及び製造方法は当業者によ
く知られている。
タなどのディジタル電子装置に対しデータを格納及び取
り出すために使用される。図1(a)及び図1(b)で
は、従来の磁気ディスク・データ・ストレージ・システ
ム10は、シールド・エンクロージャ12と、ディスク
駆動モータ14と、モータ14の駆動スピンドルS1に
よって回転可能に支持された磁気ディスク16と、を含
む。更に、アクチュエータ18と、そのアクチュエータ
18のアクチュエータ・スピンドルS2へ取り付けられ
たアーム20と、が含まれる。サスペンション22の一
端はアーム20へ結合され、他端は読取り/書込みヘッ
ド、即ち、トランスデューサ24へ結合されている。一
般的に、トランスデューサ24はインダクティブ書込み
エレメント及びセンサ読取りエレメントを含む(これに
ついては図2を参照してより詳細に記述する)。モータ
14が磁気ディスク16を矢印Rで示すように回転させ
ている間、エア・ベアリングがトランスデューサ24の
下側に形成される。これによって、トランスデューサ2
4は磁気ディスク16の表面から僅かに持ち上げられ
る。即ち、磁気ディスク16上において、トランスデュ
ーサ24は当該技術分野で“フライング”と呼ばれる動
きを示す。これに代えて、“コンタクト・ヘッド”とし
て知られるトランスデューサは、ディスク表面に乗って
いる。磁気ディスク16が回転する間、データ・ビット
を磁気“トラック”に沿って読取り得る。更に、アクチ
ュエータ18がトランスデューサ24を矢印Pで示すよ
うに円弧に回動させる間、複数のトラックの情報を磁気
ディスク16から読取り得る。磁気ディスク・データ・
ストレージ・システムの設計及び製造方法は当業者によ
く知られている。
【0003】図2は書込みエレメント26及び読取りエ
レメント28を含む磁気読取り/書込みヘッド24を示
す。書込みエレメント26及び読取りエレメント28の
エッジは、図1(a)及び図1(b)の磁気ディスク1
6の表面に対向するエア・ベアリング面ABSを平面2
9内に画定している。
レメント28を含む磁気読取り/書込みヘッド24を示
す。書込みエレメント26及び読取りエレメント28の
エッジは、図1(a)及び図1(b)の磁気ディスク1
6の表面に対向するエア・ベアリング面ABSを平面2
9内に画定している。
【0004】一般的に、書込みエレメント26はインダ
クティブ書込みエレメントである。書込みギャップ30
が第1極として機能する中間層31と、第2極32と、
の間に形成されている。また、誘電性媒体34内に配置
された導電コイル33が、書込みエレメント26内に含
まれる。当業者に周知なように、これらのエレメント
は、データを磁気ディスク16などの磁気媒体上に磁気
的に書込むために、動作する。
クティブ書込みエレメントである。書込みギャップ30
が第1極として機能する中間層31と、第2極32と、
の間に形成されている。また、誘電性媒体34内に配置
された導電コイル33が、書込みエレメント26内に含
まれる。当業者に周知なように、これらのエレメント
は、データを磁気ディスク16などの磁気媒体上に磁気
的に書込むために、動作する。
【0005】読取りエレメント28は、第1シールド3
6と、第2シールドとして機能する中間層31と、第1
シールド36と第2シールド31との間に位置する読取
りセンサ40と、を含む。読取り/書込みヘッド30に
おいて使用される最も一般的な種類の読取りセンサ40
は、磁気抵抗センサである。磁気抵抗(MR)センサ
は、磁界信号を読取りセンサ内の変化する抵抗の手段に
よって検出するために、使用される。MRセンサと磁気
媒体(ディスク表面など)との間の相対的移動が存在す
る際、磁気媒体からの磁界は読取りセンサ内の磁化方向
の変化を引き起こし、これによって、読取りエレメント
の抵抗の対応する変化を引き起こし得る。次いで、磁気
媒体上の記録データを復元するために、抵抗の変化を検
出し得る。
6と、第2シールドとして機能する中間層31と、第1
シールド36と第2シールド31との間に位置する読取
りセンサ40と、を含む。読取り/書込みヘッド30に
おいて使用される最も一般的な種類の読取りセンサ40
は、磁気抵抗センサである。磁気抵抗(MR)センサ
は、磁界信号を読取りセンサ内の変化する抵抗の手段に
よって検出するために、使用される。MRセンサと磁気
媒体(ディスク表面など)との間の相対的移動が存在す
る際、磁気媒体からの磁界は読取りセンサ内の磁化方向
の変化を引き起こし、これによって、読取りエレメント
の抵抗の対応する変化を引き起こし得る。次いで、磁気
媒体上の記録データを復元するために、抵抗の変化を検
出し得る。
【0006】従来のMRセンサの1つは、異方性磁気抵
抗(AMR)効果をそのような検出に利用する。この場
合、読取りエレメントの抵抗は、読取りセンサ内の磁化
と、読取りセンサを通して流れるセンス電流の方向と、
の間の角度の余弦の二乗に比例して変化する。別の種類
のMRセンサは巨大磁気抵抗(GMR)効果として知ら
れる現象を使用する。この種のデバイスでは、読取りセ
ンサに隣接する層の磁化の間の角度に比例して、読取り
センサの抵抗は変化する。スピン・バルブ・センサとし
て知られる特定の種類のGMRセンサでは、2つの強磁
性(FM)層は、スペーサ層とも呼ばれる非磁性金属層
によって分離されている。その強磁性層のうちの1つは
“フリー”層である。フリー層の磁化は外部磁界によっ
て移動できる。他方の強磁性層は“被ピン止め”層であ
る。被ピン止め層の磁化は、特定方向にセットされてお
り、そして、(例えば、磁気媒体からの)小さな外部磁
界によるその磁化方向の変更に抵抗力がある。一般的
に、このピン止めは被ピン止め層に隣接する交換結合さ
れた反強磁性(AFM)層によって実現される。
抗(AMR)効果をそのような検出に利用する。この場
合、読取りエレメントの抵抗は、読取りセンサ内の磁化
と、読取りセンサを通して流れるセンス電流の方向と、
の間の角度の余弦の二乗に比例して変化する。別の種類
のMRセンサは巨大磁気抵抗(GMR)効果として知ら
れる現象を使用する。この種のデバイスでは、読取りセ
ンサに隣接する層の磁化の間の角度に比例して、読取り
センサの抵抗は変化する。スピン・バルブ・センサとし
て知られる特定の種類のGMRセンサでは、2つの強磁
性(FM)層は、スペーサ層とも呼ばれる非磁性金属層
によって分離されている。その強磁性層のうちの1つは
“フリー”層である。フリー層の磁化は外部磁界によっ
て移動できる。他方の強磁性層は“被ピン止め”層であ
る。被ピン止め層の磁化は、特定方向にセットされてお
り、そして、(例えば、磁気媒体からの)小さな外部磁
界によるその磁化方向の変更に抵抗力がある。一般的
に、このピン止めは被ピン止め層に隣接する交換結合さ
れた反強磁性(AFM)層によって実現される。
【0007】図3(a)において、図2の3A−3A線
方向から見た図は、従来のスピン・バルブ読取りセンサ
40を含む従来の読取りエレメント28の構造を示す。
読取りセンサ40を第1シールド36から分離する誘電
体層42の上において、スピン・バルブ読取りセンサ4
0はフリー層44、非磁性金属スペーサ層46及び被ピ
ン止め層48を含む。更に、読取りセンサ40は、隣接
する被ピン止め層48の磁化をピン止めする反強磁性
(AFM)ピン止め層50を含む。AFMピン止め層5
0を電気絶縁材料から形成した際、第2シールド31を
AFMピン止め層50の上に直接形成できる。これ以外
の場合、第2誘電体層(図示せず)をAFMピン止め層
50と第2シールド31との間に形成し得る。図3
(a)には示していないが、一般的には、金または抵抗
の小さい他の材料から形成されているリードは、センス
電流を電流源からスピン・バルブ読取りセンサ40へ送
る。そして、読取りセンサ40が磁界に遭遇した際、信
号検出回路は読取りセンサ40の抵抗の変化を検出す
る。
方向から見た図は、従来のスピン・バルブ読取りセンサ
40を含む従来の読取りエレメント28の構造を示す。
読取りセンサ40を第1シールド36から分離する誘電
体層42の上において、スピン・バルブ読取りセンサ4
0はフリー層44、非磁性金属スペーサ層46及び被ピ
ン止め層48を含む。更に、読取りセンサ40は、隣接
する被ピン止め層48の磁化をピン止めする反強磁性
(AFM)ピン止め層50を含む。AFMピン止め層5
0を電気絶縁材料から形成した際、第2シールド31を
AFMピン止め層50の上に直接形成できる。これ以外
の場合、第2誘電体層(図示せず)をAFMピン止め層
50と第2シールド31との間に形成し得る。図3
(a)には示していないが、一般的には、金または抵抗
の小さい他の材料から形成されているリードは、センス
電流を電流源からスピン・バルブ読取りセンサ40へ送
る。そして、読取りセンサ40が磁界に遭遇した際、信
号検出回路は読取りセンサ40の抵抗の変化を検出す
る。
【0008】一般的に、フリー層44及び被ピン止め層
48はパーマロイなどのソフト強磁性材料からそれぞれ
形成されている。その一方、非磁性金属スペーサ層46
は銅(Cu)から形成し得る。ピン止め層50は、被ピ
ン止め層48の磁気方向をセットするために使用する反
強磁性(AFM)材料によって形成されており、これに
よって、殆どの動作条件下で、被ピン止め層48の磁化
が回転することを防止する。例えば、ピン止め層50の
反強磁性材料は、鉄−マンガン(FeMn)などのマン
ガン(Mn)合金または酸化ニッケル(NiO)などの
酸化物であり得る。
48はパーマロイなどのソフト強磁性材料からそれぞれ
形成されている。その一方、非磁性金属スペーサ層46
は銅(Cu)から形成し得る。ピン止め層50は、被ピ
ン止め層48の磁気方向をセットするために使用する反
強磁性(AFM)材料によって形成されており、これに
よって、殆どの動作条件下で、被ピン止め層48の磁化
が回転することを防止する。例えば、ピン止め層50の
反強磁性材料は、鉄−マンガン(FeMn)などのマン
ガン(Mn)合金または酸化ニッケル(NiO)などの
酸化物であり得る。
【0009】図3(a)及び図3(b)に表示されてい
る磁化方向を参照することによって、被ピン止め層48
の機能を更によく理解できる。図3(a)の矢印52に
よって示すように、被ピン止め層48は磁化されてい
る。図3(a)の3B−3B線方向から見たフリー層4
4の側面図である図3(b)において、破線矢印54で
示すように、フリー層44は初期の磁化を有し得る。し
かし、図3(a)に示すようなスピン・バルブでは、被
ピン止め層48の静磁気結合と、非磁性金属スペーサ層
46を通じた強磁***換結合と、センス電流Iによって
形成されたフィールドと、が存在する。従って、フリー
層44は、初期の磁化54と、被ピン止め層48の静磁
気結合と、スペーサ層46を通じた強磁***換結合と、
センス電流Iによって形成されたフィールドと、の和に
起因して生じる矢印56で示す実際の磁化方向(この磁
化方向は図3(a)の紙面に直交する方向に延びている
ので、図3(a)では点として表されている)を有し得
る。
る磁化方向を参照することによって、被ピン止め層48
の機能を更によく理解できる。図3(a)の矢印52に
よって示すように、被ピン止め層48は磁化されてい
る。図3(a)の3B−3B線方向から見たフリー層4
4の側面図である図3(b)において、破線矢印54で
示すように、フリー層44は初期の磁化を有し得る。し
かし、図3(a)に示すようなスピン・バルブでは、被
ピン止め層48の静磁気結合と、非磁性金属スペーサ層
46を通じた強磁***換結合と、センス電流Iによって
形成されたフィールドと、が存在する。従って、フリー
層44は、初期の磁化54と、被ピン止め層48の静磁
気結合と、スペーサ層46を通じた強磁***換結合と、
センス電流Iによって形成されたフィールドと、の和に
起因して生じる矢印56で示す実際の磁化方向(この磁
化方向は図3(a)の紙面に直交する方向に延びている
ので、図3(a)では点として表されている)を有し得
る。
【0010】図3(a)の単一の被ピン止め層48に代
えて、被ピン止め多層膜を使用した他のスピン・バルブ
読取りセンサが開発されている。図4はそのような被ピ
ン止め多層膜48’を示す。被ピン止め多層膜48’
は、非磁性スペーサ層62によって第2FM層60から
分離された第1強磁性(FM)層58で形成されてい
る。具体的には、そのような読取りセンサはコバルト
(Co)で形成された第1及び第2FM層と、ルテニウ
ム(Ru)で形成されたスペーサ層と、を用いて従来開
発されている。第1FM層の磁化64は第1方向にセッ
トされており、第2FM層の磁化66は第1方向とは実
質的に逆平行をなす第2方向にセットされている。これ
ら2つのFM層は逆平行をなす方向に強力に反強磁性結
合されており、それらの磁化はピン止め層50によって
ピン止めされている。従って、被ピン止め膜48’の磁
化は、フリー層44の磁化56を変化させるために使用
する外部磁界による混乱に対して、著しい抵抗力があ
る。
えて、被ピン止め多層膜を使用した他のスピン・バルブ
読取りセンサが開発されている。図4はそのような被ピ
ン止め多層膜48’を示す。被ピン止め多層膜48’
は、非磁性スペーサ層62によって第2FM層60から
分離された第1強磁性(FM)層58で形成されてい
る。具体的には、そのような読取りセンサはコバルト
(Co)で形成された第1及び第2FM層と、ルテニウ
ム(Ru)で形成されたスペーサ層と、を用いて従来開
発されている。第1FM層の磁化64は第1方向にセッ
トされており、第2FM層の磁化66は第1方向とは実
質的に逆平行をなす第2方向にセットされている。これ
ら2つのFM層は逆平行をなす方向に強力に反強磁性結
合されており、それらの磁化はピン止め層50によって
ピン止めされている。従って、被ピン止め膜48’の磁
化は、フリー層44の磁化56を変化させるために使用
する外部磁界による混乱に対して、著しい抵抗力があ
る。
【0011】不都合なことに、特定の熱ストレスにさら
された際、このような読取りセンサに従来使用されてい
る材料は、限られたパフォーマンス・レベルまたは継続
時間を招来する。そのような熱ストレスは、読取りセン
サが組み込まれたディスク・ドライブ・システムの動作
温度から生じ得る。更に、磁気ディスク表面でのバンプ
など、磁気媒体上で異常に遭遇した際、読取りセンサの
温度は短時間で上昇し(即ち、熱スパイク)得る。読取
りセンサが経験する温度は、センス電流によって、より
具体的には、読取りセンサを通るセンス電流密度によっ
て直接的な影響を受ける。センス電流が増大するに従っ
て、または、センス電流の方向に直交する断面積が減少
するに従って、読取りセンサの温度は高くなる。読取り
感度を高めるために、センス電流を増大することが望ま
しい。更に、高データ密度及び超高データ密度データ応
用へ適応させるために、センス電流の方向に直交する断
面積を減少させる。
された際、このような読取りセンサに従来使用されてい
る材料は、限られたパフォーマンス・レベルまたは継続
時間を招来する。そのような熱ストレスは、読取りセン
サが組み込まれたディスク・ドライブ・システムの動作
温度から生じ得る。更に、磁気ディスク表面でのバンプ
など、磁気媒体上で異常に遭遇した際、読取りセンサの
温度は短時間で上昇し(即ち、熱スパイク)得る。読取
りセンサが経験する温度は、センス電流によって、より
具体的には、読取りセンサを通るセンス電流密度によっ
て直接的な影響を受ける。センス電流が増大するに従っ
て、または、センス電流の方向に直交する断面積が減少
するに従って、読取りセンサの温度は高くなる。読取り
感度を高めるために、センス電流を増大することが望ま
しい。更に、高データ密度及び超高データ密度データ応
用へ適応させるために、センス電流の方向に直交する断
面積を減少させる。
【0012】特定の閾値温度より高い熱ストレスが読取
りセンサに加わる度、被ピン止め多層膜48’の磁化は
所望の方向から離間する方向へ回転可能であり、この回
転はセンサのパフォーマンスを低下させる。これは、外
部磁界の変化によるセンサを横切る抵抗の変化につい
て、直線性を低下させる。これによる影響としては、読
取りセンサによって正確に検出できる外部磁界強度の範
囲が各熱ストレスによって減少し得る点が挙げられる。
読取りセンサの熱安定性は、この閾値温度がどのくらい
の大きさであるかを示す尺度と、各熱ストレスで経験さ
れるパフォーマンスの低下の量である。特に、読取りセ
ンサの熱安定性は、読取りセンサのAFM層のブロッキ
ング温度とも呼ばれる温度の影響を受けることが確認さ
れている。ブロッキング温度とは、交換磁界Hexがゼ
ロになる温度である。都合の悪いことに、従来の読取り
センサは低いブロッキング温度、具体的には、約200
℃より低いブロッキング温度を示すAFM層を利用して
いる。このような読取りセンサを使用した場合、センス
電流と、寿命と、高データ密度及び超高データ密度デー
タ応用への適用性と、が制限される。
りセンサに加わる度、被ピン止め多層膜48’の磁化は
所望の方向から離間する方向へ回転可能であり、この回
転はセンサのパフォーマンスを低下させる。これは、外
部磁界の変化によるセンサを横切る抵抗の変化につい
て、直線性を低下させる。これによる影響としては、読
取りセンサによって正確に検出できる外部磁界強度の範
囲が各熱ストレスによって減少し得る点が挙げられる。
読取りセンサの熱安定性は、この閾値温度がどのくらい
の大きさであるかを示す尺度と、各熱ストレスで経験さ
れるパフォーマンスの低下の量である。特に、読取りセ
ンサの熱安定性は、読取りセンサのAFM層のブロッキ
ング温度とも呼ばれる温度の影響を受けることが確認さ
れている。ブロッキング温度とは、交換磁界Hexがゼ
ロになる温度である。都合の悪いことに、従来の読取り
センサは低いブロッキング温度、具体的には、約200
℃より低いブロッキング温度を示すAFM層を利用して
いる。このような読取りセンサを使用した場合、センス
電流と、寿命と、高データ密度及び超高データ密度デー
タ応用への適用性と、が制限される。
【0013】更に、特定の読取りセンサ設計では、第1
シールド36と第2シールド31との間のシールド間距
離STS1の特定の上限を維持することが望ましい。特
に、これは、より高いデータ密度の読取りを促進すべく
パルス幅を減少させるために、望ましい。更に、電気的
短絡を制限するために、読取りセンサのシールドと導電
層との間における誘電材料層の最低限の厚さが必要であ
る。従って、誘電材料の厚さを所望の下限より大きく維
持し、シールド間距離STS1を所望の上限以下に維持
するために、読取りセンサの厚さT1を制限する。AF
M層が導電性を有し、これに対処すべく、誘電体層をA
FM層50と第2シールド31との間に含まれるケース
では、AFM層の厚さT2を減少させることによって、
読取りセンサの厚さT1を減少させ得る。しかし、AF
M層50の厚さT2が減少することによって、読取りセ
ンサの熱安定性が低下し得る。この熱安定性の低下は図
3(a)または図4に示す被ピン止め層を有する読取り
センサにおいて発生する。そして、この熱安定性の低下
は、図3(a)の被ピン止め層を有する読取りセンサに
おいて更に著しい。
シールド36と第2シールド31との間のシールド間距
離STS1の特定の上限を維持することが望ましい。特
に、これは、より高いデータ密度の読取りを促進すべく
パルス幅を減少させるために、望ましい。更に、電気的
短絡を制限するために、読取りセンサのシールドと導電
層との間における誘電材料層の最低限の厚さが必要であ
る。従って、誘電材料の厚さを所望の下限より大きく維
持し、シールド間距離STS1を所望の上限以下に維持
するために、読取りセンサの厚さT1を制限する。AF
M層が導電性を有し、これに対処すべく、誘電体層をA
FM層50と第2シールド31との間に含まれるケース
では、AFM層の厚さT2を減少させることによって、
読取りセンサの厚さT1を減少させ得る。しかし、AF
M層50の厚さT2が減少することによって、読取りセ
ンサの熱安定性が低下し得る。この熱安定性の低下は図
3(a)または図4に示す被ピン止め層を有する読取り
センサにおいて発生する。そして、この熱安定性の低下
は、図3(a)の被ピン止め層を有する読取りセンサに
おいて更に著しい。
【0014】熱不安定性に起因するそのような問題を相
殺するために、読取りエレメントは、第2FM層60の
磁化を“リセット”する磁化補正システムを含み得る。
読取りセンサのパフォーマンスが特定のレベルまで低下
したことが確定した際、被ピン止め多層膜の所望の磁化
を引き起こす電流を読取りセンサへ加え得る。例えば、
Dovek他へ付与された米国特許第5,650,88
7号は、そのような磁気抵抗読取りエレメント・システ
ムを記述している。しかし、そのようなシステムの組込
み及び使用の複雑さ、コスト及び時間は、非常に望まし
くない。更に、そのようなシステムを有する読取りセン
サは、元々の磁化と全く同一の磁化に完全にリセットで
きないため、信頼性及び再現性の低下を生じ得る。この
結果、“リセット”を行う度、磁化はオリジナルの磁化
からますますかけ離れ、最終的には、不適切なパフォー
マンスを提供する。
殺するために、読取りエレメントは、第2FM層60の
磁化を“リセット”する磁化補正システムを含み得る。
読取りセンサのパフォーマンスが特定のレベルまで低下
したことが確定した際、被ピン止め多層膜の所望の磁化
を引き起こす電流を読取りセンサへ加え得る。例えば、
Dovek他へ付与された米国特許第5,650,88
7号は、そのような磁気抵抗読取りエレメント・システ
ムを記述している。しかし、そのようなシステムの組込
み及び使用の複雑さ、コスト及び時間は、非常に望まし
くない。更に、そのようなシステムを有する読取りセン
サは、元々の磁化と全く同一の磁化に完全にリセットで
きないため、信頼性及び再現性の低下を生じ得る。この
結果、“リセット”を行う度、磁化はオリジナルの磁化
からますますかけ離れ、最終的には、不適切なパフォー
マンスを提供する。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】従って、より長い寿命
を有するとともに、より大きなセンス電流で動作可能で
あって、高データ密度及び超高密度データ密度応用にお
ける使用が可能な読取りセンサが望ましい。特に、磁化
補正システムの組込みを要することなく、パフォーマン
スを最大限にする読取りセンサが必要である。
を有するとともに、より大きなセンス電流で動作可能で
あって、高データ密度及び超高密度データ密度応用にお
ける使用が可能な読取りセンサが望ましい。特に、磁化
補正システムの組込みを要することなく、パフォーマン
スを最大限にする読取りセンサが必要である。
【0016】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明はハイ・パフォーマンスを提供し、低コストで比較
的容易に製造できる磁気抵抗デバイス及びその製造方法
を提供する。具体的には、熱安定性の高いスピン・バル
ブ読取りセンサを提供する。
発明はハイ・パフォーマンスを提供し、低コストで比較
的容易に製造できる磁気抵抗デバイス及びその製造方法
を提供する。具体的には、熱安定性の高いスピン・バル
ブ読取りセンサを提供する。
【0017】磁気抵抗デバイスは、約200℃より高い
ブロッキング温度を示す材料から形成された反強磁性
(AFM)層と、AFM層の上に配置された被ピン止め
多層膜と、を含む。更に、磁気抵抗デバイスは、被ピン
止め多層膜の上に配置されたスペーサ層と、スペーサ層
の上に配置されたフリー層と、を含む。AFM層はIr
Mn、PtMn及びPdPtMnによって実質的に構成
されているグループから選択された1つの材料から形成
可能である。更に、被ピン止め多層膜は、AFM層の上
に配置され、第1方向に磁化を有する第1強磁性(F
M)層と、第1FM層の上に配置された中間層と、スペ
ーサ層の上に配置され、第1方向に実質的に逆平行をな
す第2方向に磁化を有する第2FM層とを含み得る。
ブロッキング温度を示す材料から形成された反強磁性
(AFM)層と、AFM層の上に配置された被ピン止め
多層膜と、を含む。更に、磁気抵抗デバイスは、被ピン
止め多層膜の上に配置されたスペーサ層と、スペーサ層
の上に配置されたフリー層と、を含む。AFM層はIr
Mn、PtMn及びPdPtMnによって実質的に構成
されているグループから選択された1つの材料から形成
可能である。更に、被ピン止め多層膜は、AFM層の上
に配置され、第1方向に磁化を有する第1強磁性(F
M)層と、第1FM層の上に配置された中間層と、スペ
ーサ層の上に配置され、第1方向に実質的に逆平行をな
す第2方向に磁化を有する第2FM層とを含み得る。
【0018】本発明の別の形態では、データを磁気スト
レージ媒体上で読み書きするためのシステムは、書込み
エレメント及び読取りエレメントを含む。読取りエレメ
ントは読取りセンサを含む。その読取りセンサは、約2
00℃より高いブロッキング温度を有する材料から形成
された反強磁性(AFM)層と、AFM層の上の被ピン
止め多層膜と、を含む。そして、その被ピン止め多層膜
は、AFM層の上の第1強磁性(FM)層と、第1FM
層の上の中間層と、中間層の上の第2FM層と、を含
む。読取りセンサは、更に、被ピン止め多層膜の上のス
ペーサ層と、スペーサ層の上のフリー層と、を含み、そ
して、第1シールドと第2シールドとの間に配置可能で
ある。加えて、システムは、媒体の支持と、書込みエレ
メント及び読取りエレメントを含む読取り/書込みヘッ
ドに関連した媒体の移動と、が可能な媒体サポートを含
み得る。また、読取り/書込みヘッドを媒体の上で懸架
するための読取り/書込みヘッド・サポート・システム
が含まれ得る。そして、それは、読取り/書込みヘッド
を媒体に関連して移動させる手段を有し得る。
レージ媒体上で読み書きするためのシステムは、書込み
エレメント及び読取りエレメントを含む。読取りエレメ
ントは読取りセンサを含む。その読取りセンサは、約2
00℃より高いブロッキング温度を有する材料から形成
された反強磁性(AFM)層と、AFM層の上の被ピン
止め多層膜と、を含む。そして、その被ピン止め多層膜
は、AFM層の上の第1強磁性(FM)層と、第1FM
層の上の中間層と、中間層の上の第2FM層と、を含
む。読取りセンサは、更に、被ピン止め多層膜の上のス
ペーサ層と、スペーサ層の上のフリー層と、を含み、そ
して、第1シールドと第2シールドとの間に配置可能で
ある。加えて、システムは、媒体の支持と、書込みエレ
メント及び読取りエレメントを含む読取り/書込みヘッ
ドに関連した媒体の移動と、が可能な媒体サポートを含
み得る。また、読取り/書込みヘッドを媒体の上で懸架
するための読取り/書込みヘッド・サポート・システム
が含まれ得る。そして、それは、読取り/書込みヘッド
を媒体に関連して移動させる手段を有し得る。
【0019】本発明の更に別の形態では、磁気抵抗デバ
イスの製造方法は、基材を用意する工程と、約200℃
より高いブロッキング温度を有する反強磁性(AFM)
層を基材の上に形成する工程と、を含む。この方法は、
また、第1強磁性(FM)層をAFM層の上に形成する
工程と、中間層を第1FM層の上に形成する工程と、第
2FM層を中間層の上に形成する工程と、を含む。ま
た、この方法において、第2FM層の磁化の方向に対し
て実質的に逆平行をなす方向に第1FM層の磁化をセッ
トする工程が含まれる。この方法は、また、第1誘電体
層を基材とAFM層との間に形成する工程と、スペーサ
層を第2FM層の上に形成する工程と、フリー層をスペ
ーサ層の上に形成する工程と、第2誘電体層をフリー層
の上に形成する工程と、を含み得る。
イスの製造方法は、基材を用意する工程と、約200℃
より高いブロッキング温度を有する反強磁性(AFM)
層を基材の上に形成する工程と、を含む。この方法は、
また、第1強磁性(FM)層をAFM層の上に形成する
工程と、中間層を第1FM層の上に形成する工程と、第
2FM層を中間層の上に形成する工程と、を含む。ま
た、この方法において、第2FM層の磁化の方向に対し
て実質的に逆平行をなす方向に第1FM層の磁化をセッ
トする工程が含まれる。この方法は、また、第1誘電体
層を基材とAFM層との間に形成する工程と、スペーサ
層を第2FM層の上に形成する工程と、フリー層をスペ
ーサ層の上に形成する工程と、第2誘電体層をフリー層
の上に形成する工程と、を含み得る。
【0020】高いブロッキング温度を有するAFM層を
使用することにより、磁気抵抗デバイスは、電流による
磁化の補正を要することなく、高い熱安定性を示す。従
って、磁気抵抗デバイスは、高い温度で良好に動作し、
より多くの熱ストレスの発生に耐え得る。この結果、読
取りセンサ内において、読取りパフォーマンスを改善す
るために、大きなセンス電流を使用できる。そのうえ、
読取りセンサはより長い寿命を有し得る。また、読取り
センサは高データ密度及び超高データ密度応用への適用
が容易である。
使用することにより、磁気抵抗デバイスは、電流による
磁化の補正を要することなく、高い熱安定性を示す。従
って、磁気抵抗デバイスは、高い温度で良好に動作し、
より多くの熱ストレスの発生に耐え得る。この結果、読
取りセンサ内において、読取りパフォーマンスを改善す
るために、大きなセンス電流を使用できる。そのうえ、
読取りセンサはより長い寿命を有し得る。また、読取り
センサは高データ密度及び超高データ密度応用への適用
が容易である。
【0021】本発明の以下の説明を読み、図面の複数の
図を研究することによって、当業者は本発明の前記の効
果及び他の効果を明確に理解できる。
図を研究することによって、当業者は本発明の前記の効
果及び他の効果を明確に理解できる。
【0022】本発明は添付図面と共に以下の詳細な説明
から容易に理解できる。更に、同じ符号は同じ要素を示
す。
から容易に理解できる。更に、同じ符号は同じ要素を示
す。
【0023】
【発明の実施の形態】図1〜図4は従来技術に関連して
既に説明済みである。図5は本発明の一実施例に従う読
取りエレメント70の部分端面図である。第1シールド
72は第1誘電体層74によって被覆されている。第1
誘電体層74の上に、読取りセンサ76が配置されてい
る。読取りセンサ76は、フリー層78、スペーサ層8
0、被ピン止め多層膜82及び反強磁性(AFM)層8
4を含む。第1層78は第1誘電体層74の上に位置す
るとともに、スペーサ層80の下に位置している。被ピ
ン止め多層膜82はスペーサ層80の上に重なってお
り、そして、中間層90によって互いに分離された第1
強磁性(FM)層86及び第2FM層88を含む。被ピ
ン止め多層膜82の上に、反強磁性(AFM)層84が
配置されている。更に、第2誘電体層92はAFM層9
0の上に位置するとともに、第2シールド94の下に位
置している。
既に説明済みである。図5は本発明の一実施例に従う読
取りエレメント70の部分端面図である。第1シールド
72は第1誘電体層74によって被覆されている。第1
誘電体層74の上に、読取りセンサ76が配置されてい
る。読取りセンサ76は、フリー層78、スペーサ層8
0、被ピン止め多層膜82及び反強磁性(AFM)層8
4を含む。第1層78は第1誘電体層74の上に位置す
るとともに、スペーサ層80の下に位置している。被ピ
ン止め多層膜82はスペーサ層80の上に重なってお
り、そして、中間層90によって互いに分離された第1
強磁性(FM)層86及び第2FM層88を含む。被ピ
ン止め多層膜82の上に、反強磁性(AFM)層84が
配置されている。更に、第2誘電体層92はAFM層9
0の上に位置するとともに、第2シールド94の下に位
置している。
【0024】第1シールド72及び第2シールド94は
磁気シールドを読取りセンサに対して提供しており、従
って、適切な磁性材料、好ましくは高い透磁率を有する
磁性材料から形成されている。読取りセンサ76と、第
1シールド72及び第2シールド94と、の間の電気的
短絡を防止するために、第1誘電体層74及び第2誘電
体層92は適切な電気絶縁材料から形成され、それらの
間へそれぞれ配置されている。フリー層78はセンシン
グ層として動作する。この結果、フリー層78は磁気媒
体等からの外部磁界に応じて実質的に自由に移動できる
磁化96を有する。従って、フリー層78はパーマロイ
(NiFe)などのソフト強磁性材料から形成されてい
る。フリー層78は、銅(Cu)などの適切な非強磁性
金属材料から形成されたスペーサ層80によって、被ピ
ン止め多層膜82から分離されている。
磁気シールドを読取りセンサに対して提供しており、従
って、適切な磁性材料、好ましくは高い透磁率を有する
磁性材料から形成されている。読取りセンサ76と、第
1シールド72及び第2シールド94と、の間の電気的
短絡を防止するために、第1誘電体層74及び第2誘電
体層92は適切な電気絶縁材料から形成され、それらの
間へそれぞれ配置されている。フリー層78はセンシン
グ層として動作する。この結果、フリー層78は磁気媒
体等からの外部磁界に応じて実質的に自由に移動できる
磁化96を有する。従って、フリー層78はパーマロイ
(NiFe)などのソフト強磁性材料から形成されてい
る。フリー層78は、銅(Cu)などの適切な非強磁性
金属材料から形成されたスペーサ層80によって、被ピ
ン止め多層膜82から分離されている。
【0025】適切に動作するために、被ピン止め多層膜
82(ラミネーテッド・アンチパラレル・被ピン止め層
または合成反強磁性体と称されることもある)は、フリ
ー層90の磁化96に適切な関連するピン止めされた磁
化を提供する。このピン止めされた磁化は、第1強磁性
層86の磁化98によって、フリー層78の磁化96に
実質的に直交する方向に提供される。磁化98の強度
は、実質的に逆平行をなす第2FM層88の磁化100
と、中間層90による第1FM層86からの第2FM層
88の分離と、によって維持されている。従って、中間
層90は適切な非磁性金属材料から形成されている。第
1強磁性層86及び第2強磁性層88は、コバルト(C
o)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)またはこれらの各
金属の合金などの任意の適切な強磁性材料によって、そ
れぞれ形成されている。更に、中間層90は、約5オン
グストロームから約10オングストロームの範囲の厚さ
T3を有するルテニウム(Ru)、クロム(Cr)、ロ
ジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、銅(Cu)また
はこれらの各金属の合金などの非磁性金属によって、形
成され得る。例えば、被ピン止め多層膜82は、コバル
ト−鉄(CoFe)からそれぞれ形成された第1FM層
86及び第2FM層88と、Ruから形成された中間層
90と、を含み得る。第1FM層86と第2FM層88
との間の反強磁性結合を強化するために、反強磁性層8
4を第2FM層88に直接隣接して配置できる。
82(ラミネーテッド・アンチパラレル・被ピン止め層
または合成反強磁性体と称されることもある)は、フリ
ー層90の磁化96に適切な関連するピン止めされた磁
化を提供する。このピン止めされた磁化は、第1強磁性
層86の磁化98によって、フリー層78の磁化96に
実質的に直交する方向に提供される。磁化98の強度
は、実質的に逆平行をなす第2FM層88の磁化100
と、中間層90による第1FM層86からの第2FM層
88の分離と、によって維持されている。従って、中間
層90は適切な非磁性金属材料から形成されている。第
1強磁性層86及び第2強磁性層88は、コバルト(C
o)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)またはこれらの各
金属の合金などの任意の適切な強磁性材料によって、そ
れぞれ形成されている。更に、中間層90は、約5オン
グストロームから約10オングストロームの範囲の厚さ
T3を有するルテニウム(Ru)、クロム(Cr)、ロ
ジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、銅(Cu)また
はこれらの各金属の合金などの非磁性金属によって、形
成され得る。例えば、被ピン止め多層膜82は、コバル
ト−鉄(CoFe)からそれぞれ形成された第1FM層
86及び第2FM層88と、Ruから形成された中間層
90と、を含み得る。第1FM層86と第2FM層88
との間の反強磁性結合を強化するために、反強磁性層8
4を第2FM層88に直接隣接して配置できる。
【0026】AFM層84は摂氏約200度(℃)より
高いブロッキング温度を示す任意の適切なAFM材料か
ら形成され得る。そのようなブロッキング温度はイリジ
ウム−マンガン(IrMn)、プラチナ−マンガン(P
tMn)及びパラジウム−プラチナ−マンガン(PdP
tMn)などの合金によって示され得る。
高いブロッキング温度を示す任意の適切なAFM材料か
ら形成され得る。そのようなブロッキング温度はイリジ
ウム−マンガン(IrMn)、プラチナ−マンガン(P
tMn)及びパラジウム−プラチナ−マンガン(PdP
tMn)などの合金によって示され得る。
【0027】より具体的には、高いブロッキング温度は
IrxMn100-x(ここで、前記のxは約10から約30
原子パーセントの範囲内である。)の組成を有する合金
によって経験され得る。また、そのようなブロッキング
温度はPtxMn100-x(ここで、前記のxは約47から
約54原子パーセントの範囲内である。)の組成でも示
され得る。そのようなブロッキング温度を示し得る第3
の組成は、(Pd0.6Pt0.4)100-xMnx(ここで、前
記のxは約48から約54原子パーセントの範囲内であ
る。)である。AFM層78の厚さT4は、約300オ
ングストローム未満であり得る。特に、PtMnまたは
PdPtMnは、最小で約100オングストロームの厚
さT4を有することが可能であり、約150オングスト
ロームから約300オングストロームで効果的に作用す
る。これに代えて、IrMnは最小で約40オングスト
ロームの厚さT4を有することが可能であり、約50オ
ングストロームで効果的に作用する。これらの組成物が
示す代表的なブロッキング温度は、約40オングストロ
ームから約80オングストロームの範囲のIrMnの厚
さでの約200℃と約250℃との間の温度と、PtM
nまたはPdPtMnの層での約370℃の温度と、を
含む。
IrxMn100-x(ここで、前記のxは約10から約30
原子パーセントの範囲内である。)の組成を有する合金
によって経験され得る。また、そのようなブロッキング
温度はPtxMn100-x(ここで、前記のxは約47から
約54原子パーセントの範囲内である。)の組成でも示
され得る。そのようなブロッキング温度を示し得る第3
の組成は、(Pd0.6Pt0.4)100-xMnx(ここで、前
記のxは約48から約54原子パーセントの範囲内であ
る。)である。AFM層78の厚さT4は、約300オ
ングストローム未満であり得る。特に、PtMnまたは
PdPtMnは、最小で約100オングストロームの厚
さT4を有することが可能であり、約150オングスト
ロームから約300オングストロームで効果的に作用す
る。これに代えて、IrMnは最小で約40オングスト
ロームの厚さT4を有することが可能であり、約50オ
ングストロームで効果的に作用する。これらの組成物が
示す代表的なブロッキング温度は、約40オングストロ
ームから約80オングストロームの範囲のIrMnの厚
さでの約200℃と約250℃との間の温度と、PtM
nまたはPdPtMnの層での約370℃の温度と、を
含む。
【0028】AFM層84は約200℃より高いブロッ
キング温度を示すことが可能なため、読取りセンサ76
は従来のスピン・バルブ読取りセンサより熱安定性がよ
り高い。この熱安定性は磁気に関するより高い信頼性を
提供し、これによって、データ損失の可能性を低下させ
る。また、より高い熱安定性により、読取りセンサ76
は、より多くの熱ストレスまたはより長い熱ストレス持
続時間において、所望のレベルのパフォーマンスを維持
可能であり、これによって、より長い有効寿命を有す
る。更に、従来のスピン・バルブが示すパフォーマンス
と同様のパフォーマンスを達成するために、AFM層8
4のより高い熱安定性はより薄いAFM層84の使用を
可能にする。従って、第1誘電体層74及び第2誘電体
層92の十分な厚さを維持しながら、第1シールド72
と第2シールド94との間の特定のシールド間距離ST
S2を最小限に抑制できる。
キング温度を示すことが可能なため、読取りセンサ76
は従来のスピン・バルブ読取りセンサより熱安定性がよ
り高い。この熱安定性は磁気に関するより高い信頼性を
提供し、これによって、データ損失の可能性を低下させ
る。また、より高い熱安定性により、読取りセンサ76
は、より多くの熱ストレスまたはより長い熱ストレス持
続時間において、所望のレベルのパフォーマンスを維持
可能であり、これによって、より長い有効寿命を有す
る。更に、従来のスピン・バルブが示すパフォーマンス
と同様のパフォーマンスを達成するために、AFM層8
4のより高い熱安定性はより薄いAFM層84の使用を
可能にする。従って、第1誘電体層74及び第2誘電体
層92の十分な厚さを維持しながら、第1シールド72
と第2シールド94との間の特定のシールド間距離ST
S2を最小限に抑制できる。
【0029】更に別の効果としては、読取りセンサ76
のより高い熱安定性は、高データ密度び超高データ密度
応用に対するこの読取りセンサ76の適用性を促進す
る。特に、本発明の読取りセンサ76は、高データ密度
び超高データ密度応用に必要とされるセンサの小型化に
伴うより大きな電流密度に起因して生じる、より高い温
度と、これらのより高い温度でのより長い持続時間に対
して、耐え得る。
のより高い熱安定性は、高データ密度び超高データ密度
応用に対するこの読取りセンサ76の適用性を促進す
る。特に、本発明の読取りセンサ76は、高データ密度
び超高データ密度応用に必要とされるセンサの小型化に
伴うより大きな電流密度に起因して生じる、より高い温
度と、これらのより高い温度でのより長い持続時間に対
して、耐え得る。
【0030】図6は本発明の別の実施例に従う磁気抵抗
デバイスの製造方法102のプロセス図である。第1シ
ールドを工程104で用意した後、工程106におい
て、第1誘電体層を第1シールドの上に形成する。工程
108は、工程106で形成された第1誘電体層の上に
おけるフリー層の形成を含む。その一方、スペーサ層は
フリー層の上に工程110で形成される。
デバイスの製造方法102のプロセス図である。第1シ
ールドを工程104で用意した後、工程106におい
て、第1誘電体層を第1シールドの上に形成する。工程
108は、工程106で形成された第1誘電体層の上に
おけるフリー層の形成を含む。その一方、スペーサ層は
フリー層の上に工程110で形成される。
【0031】工程112では、第1強磁性層が、工程1
10で形成されたスペーサ層の上に形成される。中間層
は、第1強磁性層の上に工程114で形成され、工程1
16は、中間層の上における第2強磁性層の形成を含
む。これにより、工程112〜116は、被ピン止め多
層膜を形成する。従って、第1及び第2強磁性層は、C
o、Fe、Niまたはこれらの各金属の合金などの任意
の適切な強磁性材料からそれぞれ形成できる。更に、第
1強磁性層と第2強磁性層との間の適切な反強磁性結合
を促進するために、工程114は、Ru、Cr、Rh、
Ir、Cuまたはこれらの各金属の合金などの任意の適
切な非磁性金属を中間層の形成に使用することを含み得
る。
10で形成されたスペーサ層の上に形成される。中間層
は、第1強磁性層の上に工程114で形成され、工程1
16は、中間層の上における第2強磁性層の形成を含
む。これにより、工程112〜116は、被ピン止め多
層膜を形成する。従って、第1及び第2強磁性層は、C
o、Fe、Niまたはこれらの各金属の合金などの任意
の適切な強磁性材料からそれぞれ形成できる。更に、第
1強磁性層と第2強磁性層との間の適切な反強磁性結合
を促進するために、工程114は、Ru、Cr、Rh、
Ir、Cuまたはこれらの各金属の合金などの任意の適
切な非磁性金属を中間層の形成に使用することを含み得
る。
【0032】工程118は、工程116で形成された第
2FM層の上における、高いブロッキング温度を有する
反強磁性(AFM)層の形成を含む。従って、工程10
8〜118は、スピン・バルブ読取りセンサを形成す
る。AFM層は、約200℃より高いブロッキング温度
を有する。これを達成するために、工程108は、Ir
Mn、PtMnまたはPdPtMn等の合金を利用でき
る。特に、工程108は、特定の組成、即ち、IrxM
n100-x(ここで、xは約10から約30原子パーセン
トの範囲内である。)、PtxMn100-x(ここで、xは
約47から約54原子パーセントの範囲内である。)、
または(Pd0.6Pt0.4)100-xMnx(ここで、xは約
48から約54原子パーセントの範囲内である。)を有
する合金の使用を含み得る。
2FM層の上における、高いブロッキング温度を有する
反強磁性(AFM)層の形成を含む。従って、工程10
8〜118は、スピン・バルブ読取りセンサを形成す
る。AFM層は、約200℃より高いブロッキング温度
を有する。これを達成するために、工程108は、Ir
Mn、PtMnまたはPdPtMn等の合金を利用でき
る。特に、工程108は、特定の組成、即ち、IrxM
n100-x(ここで、xは約10から約30原子パーセン
トの範囲内である。)、PtxMn100-x(ここで、xは
約47から約54原子パーセントの範囲内である。)、
または(Pd0.6Pt0.4)100-xMnx(ここで、xは約
48から約54原子パーセントの範囲内である。)を有
する合金の使用を含み得る。
【0033】工程120では、第2誘電体層が工程11
8のAFM層の上に形成される。また、第2誘電体層の
上に、第2シールドが工程122で形成される。従っ
て、工程108〜118で形成されたスピン・バルブ読
取りセンサは、工程104及び工程112でそれぞれ形
成された第1シールドと第2シールドとの間に配置され
る。更に、工程106及び工程120では、第1誘電体
層及び第2誘電体層が、2つのシールドと読取りセンサ
との間に十分な距離を提供するために、適切な厚さに形
成される。製造方法102は、第1及び第2誘電体層を
形成するために、任意の適切な電気絶縁材料を工程10
6及び工程120でそれぞれ利用でき、第1及び第2シ
ールドをそれぞれ形成するために、任意の適切な磁性材
料を工程104及び工程122で利用できる。
8のAFM層の上に形成される。また、第2誘電体層の
上に、第2シールドが工程122で形成される。従っ
て、工程108〜118で形成されたスピン・バルブ読
取りセンサは、工程104及び工程112でそれぞれ形
成された第1シールドと第2シールドとの間に配置され
る。更に、工程106及び工程120では、第1誘電体
層及び第2誘電体層が、2つのシールドと読取りセンサ
との間に十分な距離を提供するために、適切な厚さに形
成される。製造方法102は、第1及び第2誘電体層を
形成するために、任意の適切な電気絶縁材料を工程10
6及び工程120でそれぞれ利用でき、第1及び第2シ
ールドをそれぞれ形成するために、任意の適切な磁性材
料を工程104及び工程122で利用できる。
【0034】要するに、本発明は、更に高い熱安定性を
有し、これによって、従来の読取りセンサより優れた読
取りパフォーマンスを示す読取りセンサとして使用でき
る磁気抵抗デバイスを実現する構造及び方法を提供す
る。本発明を幾つかの好ましい実施例に関連してここで
は記述した。ここで記述した実施例の別例、変更例、変
形例及び等価なものを含む本発明の他の実施例は、明細
書の検討、図面の研究及び本発明の実施から、当業者に
は明らかである。例えば、上述した読取りセンサは、読
取り/書込みヘッドを提供するために、書込みエレメン
トに組み込まれるか、またはディスク・ドライブ・シス
テムの他のコンポーネントに更に組み込まれ得る。前記
の実施例及び好ましい特徴は例示的なものと考えるべき
であり、本発明は添付の請求の範囲によって定義され
る。従って、請求の範囲は本発明の精神及び範囲に含ま
れる全ての別例、変更例、変形例及び等価なものを含
む。
有し、これによって、従来の読取りセンサより優れた読
取りパフォーマンスを示す読取りセンサとして使用でき
る磁気抵抗デバイスを実現する構造及び方法を提供す
る。本発明を幾つかの好ましい実施例に関連してここで
は記述した。ここで記述した実施例の別例、変更例、変
形例及び等価なものを含む本発明の他の実施例は、明細
書の検討、図面の研究及び本発明の実施から、当業者に
は明らかである。例えば、上述した読取りセンサは、読
取り/書込みヘッドを提供するために、書込みエレメン
トに組み込まれるか、またはディスク・ドライブ・シス
テムの他のコンポーネントに更に組み込まれ得る。前記
の実施例及び好ましい特徴は例示的なものと考えるべき
であり、本発明は添付の請求の範囲によって定義され
る。従って、請求の範囲は本発明の精神及び範囲に含ま
れる全ての別例、変更例、変形例及び等価なものを含
む。
【図1】(a)は磁気データ・ストレージ・システムを
部分的に破断して示す正面図であり、(b)は(a)の
1B−1B線方向から見た平面図である。
部分的に破断して示す正面図であり、(b)は(a)の
1B−1B線方向から見た平面図である。
【図2】図1(a)及び図1(b)の磁気ディスク・ド
ライブ組立体の読取り/書込みヘッドの断面図である。
ライブ組立体の読取り/書込みヘッドの断面図である。
【図3】(a)は図2の読取り/書込みヘッドの従来の
読取りエレメントの部分端面図であり、(b)は(a)
に示す従来の読取りセンサのフリー層の端面図である。
読取りエレメントの部分端面図であり、(b)は(a)
に示す従来の読取りセンサのフリー層の端面図である。
【図4】従来の読取りセンサの被ピン止め多層膜の部分
端面図である。
端面図である。
【図5】本発明の一実施例に従う読取りエレメントの部
分端面図である。
分端面図である。
【図6】本発明の一実施例に従う読取りセンサの製造方
法のプロセス図である。
法のプロセス図である。
10…磁気ディスク・データ・ストレージ・システム 12…シールド・エンクロージャ 14…ディスク駆動モータ 16…磁気ディスク 18…アクチュエータ 20…アーム 22…サスペンション 24…トランスデューサ 26…書込みエレメント 28…読取りエレメント 29…平面 30…読取り/書込みヘッド 31…第2シールド 32…第2極 33…導電コイル 34…誘電性媒体 36…第1シールド 40…スピン・バルブ読取りセンサ 42…誘電体層 44…フリー層 46…スペーサ層 48…被ピン止め多層膜 50…AFMピン止め層 54…磁化 56…磁化 58…第1FM層 60…第2FM層 62…非磁性スペーサ層 64…磁化 66…磁化 70…読取りエレメント 72…第1シールド 74…第1誘電体層 76…読取りセンサ 78…フリー層 80…スペーサ層 82…被ピン止め多層膜 84…AFM層 86…第1FM層 88…第2FM層 90…フリー層 92…第2誘電体層 94…第2シールド 96…磁化 98…磁化
フロントページの続き (72)発明者 イミング・フアイ アメリカ合衆国 カリフォルニア州94588 プリーサントン,ハフ・ドライブ,2755 (72)発明者 アムリトパル・ラナ アメリカ合衆国 カリフォルニア州94587 ユニオン・シティ,チャンプレイン・ウ ェイ,2172 (72)発明者 ウェンジー・チェン アメリカ合衆国 カリフォルニア州95014 クパーティノ,クレセント・ロード, 10115
Claims (33)
- 【請求項1】 磁気抵抗デバイスであって、 フリー層と、 前記フリー層の上に配置されたスペーサ層と、 前記スペーサ層の上に配置された被ピン止め多層膜と、 前記被ピン止め多層膜の上に配置された約200℃より
高いブロッキング温度を有する反強磁性(AFM)層
と、 を備える磁気抵抗デバイス。 - 【請求項2】 請求項1に記載の磁気抵抗デバイスにお
いて、 前記AFM層のブロッキング温度は少なくとも約220
℃であることを特徴とする磁気抵抗デバイス。 - 【請求項3】 請求項1に記載の磁気抵抗デバイスにお
いて、 前記AFM層のブロッキング温度は少なくとも約350
℃であることを特徴とする磁気抵抗デバイス。 - 【請求項4】 請求項1に記載の磁気抵抗デバイスにお
いて、 前記AFM層はIrMn、PtMn及びPdPtMnに
よって構成されているグループから選択された材料で形
成されることを特徴とする磁気抵抗デバイス。 - 【請求項5】 請求項1に記載の磁気抵抗デバイスにお
いて、 前記AFM層はIrMn、PtMn及びPdPtMnに
よって構成されているグループから選択された材料によ
って実質的に構成されていることを特徴とする磁気抵抗
デバイス。 - 【請求項6】 請求項4に記載の磁気抵抗デバイスにお
いて、 前記AFM層はIrxMn100-x(ここで、xは約10か
ら約30原子パーセントの範囲内である。)から形成さ
れていることを特徴とする磁気抵抗デバイス。 - 【請求項7】 請求項4に記載の磁気抵抗デバイスにお
いて、 前記AFM層はPtxMn100-x(ここで、xは約47か
ら約54原子パーセントの範囲内である。)から形成さ
れていることを特徴とする磁気抵抗デバイス。 - 【請求項8】 請求項4に記載の磁気抵抗デバイスにお
いて、 前記AFM層は(Pd0.6Pt0.4)100-xMnx(ここ
で、xは約48から約54原子パーセントの範囲内であ
る。)から形成されていることを特徴とする磁気抵抗デ
バイス。 - 【請求項9】 請求項4に記載の磁気抵抗デバイスにお
いて、 前記被ピン止め多層膜は、 前記スペーサ層の上に配置され、第1方向に磁化を有す
る第1強磁性(FM)層と、 前記第1FM層の上に配置された中間層と、 前記中間層の上に配置され、前記第1方向に実質的に逆
平行をなす第2方向に磁化を有する第2FM層と、 を備える磁気抵抗デバイス。 - 【請求項10】 請求項9に記載の磁気抵抗デバイスに
おいて、 前記第1及び第2FM層は、コバルト(Co)、鉄(F
e)、ニッケル(Ni)及びこれら各金属の合金によっ
て実質的に構成されているグループのうちの1つによっ
て形成され、 前記中間層は、ルテニウム(Ru)、クロム(Cr)、
ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、銅(Cu)及
びこれら各金属の合金によって実質的に構成されている
グループのうちの1つによって形成されていることを特
徴とする磁気抵抗デバイス。 - 【請求項11】 請求項10に記載の磁気抵抗デバイス
において、 前記第1及び第2FM層は、CoFe合金から形成さ
れ、 前記中間層は、Ruから形成されていることを特徴とす
る磁気抵抗デバイス。 - 【請求項12】 請求項9に記載の磁気抵抗デバイスに
おいて、 前記中間層は、約5オングストロームから約10オング
ストロームの範囲内の厚さを有することを特徴とする磁
気抵抗デバイス。 - 【請求項13】 請求項1に記載の磁気抵抗デバイスに
おいて、 前記AFM層は、約300オングストローム未満の厚さ
を有することを特徴とする磁気抵抗デバイス。 - 【請求項14】 請求項13に記載の磁気抵抗デバイス
において、 前記AFM層の厚さは、約100オングストロームから
約200オングストロームの範囲内であることを特徴と
する磁気抵抗デバイス。 - 【請求項15】 請求項12に記載の磁気抵抗デバイス
において、 前記AFM層は、IrMn合金から形成され、 前記AFM層の厚さは、約40オングストロームから約
100オングストロームの範囲内であることを特徴とす
る磁気抵抗デバイス。 - 【請求項16】 請求項1に記載の磁気抵抗デバイスに
おいて、 前記AFM層の厚さは、少なくとも約100オングスト
ロームであることを特徴とする磁気抵抗デバイス。 - 【請求項17】 請求項1に記載の磁気抵抗デバイスに
おいて、 前記AFM層は、IrMn合金から形成され、 前記AFM層の厚さは、少なくとも約40オングストロ
ームであることを特徴とする磁気抵抗デバイス。 - 【請求項18】 データを磁気ストレージ媒体上で読み
書きするためのシステムであって、 読取りセンサを含む読取りエレメントと、 前記読取りエレメントの上に配置された書込みエレメン
トと、 を備えると共に、 前記読取りセンサは、 第1強磁性(FM)層と、前記第1FM層の上に配置さ
れた中間層と、前記中間層の上に配置された第2FM層
と、を含む被ピン止め多層膜と、 約200℃より高いブロッキング温度を有する反強磁性
(AFM)層と、 を有するシステム。 - 【請求項19】 請求項18に記載のシステムにおい
て、 前記AFM層のブロッキング温度は、少なくとも約22
0℃であることを特徴とするシステム。 - 【請求項20】 請求項18に記載のシステムにおい
て、 前記AFM層のブロッキング温度は、少なくとも約35
0℃であることを特徴とするシステム。 - 【請求項21】 請求項18に記載のシステムにおい
て、 前記被ピン止め多層膜の下のスペーサ層と、 前記スペーサ層の下のフリー層と、、 を更に備えるシステム。 - 【請求項22】 請求項18に記載のシステムにおい
て、 前記読取りエレメントは、第1及び第2シールドを更に
含み、 前記読取りセンサは、前記第1シールドと第2シールド
との間に配置されていることを特徴とするシステム。 - 【請求項23】 請求項22に記載のシステムにおい
て、 前記媒体の支持と、前記書込みエレメント及び前記読取
りエレメントを含む読取り/書込みヘッドに関連した前
記媒体の移動と、が可能な媒体サポートと、 前記読取り/書込みヘッドを前記媒体の上で懸架するた
めの読取り/書込みヘッド・サポート・システムと、 を更に備えるシステム。 - 【請求項24】 請求項23に記載のシステムにおい
て、 前記読取り/書込みヘッド・サポート・システムは、前
記読取り/書込みヘッドを前記媒体に関連して移動させ
るための手段を含み、 前記媒体サポートは、前記媒体をその上で支持できるス
ピンドルであって、その周囲における前記媒体の回転を
可能にした軸を有するスピンドルと、前記スピンドルへ
結合され、前記読取り/書込みヘッドに関連した前記媒
体の移動を促進できる媒体モータと、を有するシステ
ム。 - 【請求項25】 請求項18に記載のシステムにおい
て、 前記AFM層は、IrMn、PtMn及びPdPtMn
によって構成されているグループから選択された材料で
形成されることを特徴とするシステム。 - 【請求項26】 請求項18に記載のシステムにおい
て、 前記AFM層は、IrMn、PtMn及びPdPtMn
によって構成されているグループから選択された材料に
よって実質的に構成されていることを特徴とするシステ
ム。 - 【請求項27】 請求項18に記載のシステムにおい
て、 前記AFM層は、IrxMn100-x(ここで、xは約10
原子パーセントから約30原子パーセントの範囲内であ
る。)から形成されており、 前記AFM層は、約40オングストロームから約100
オングストロームの範囲内の厚さを有することを特徴と
するシステム。 - 【請求項28】 磁気抵抗デバイスの製造方法であっ
て、 第1強磁性(FM)層を形成する工程と、 中間層を前記第1FM層の上に形成する工程と、 第2FM層を前記中間層の上に形成する工程と、 約200℃より高いブロッキング温度を有する反強磁性
(AFM)層を前記第2FM層の上に形成する工程と、 前記第1FM層の磁化を前記第2FM層の磁化の方向に
対して実質的に逆平行をなす方向にセットする工程と、 を備える方法。 - 【請求項29】 請求項28に記載の磁気抵抗デバイス
において、 前記AFM層のブロッキング温度は、少なくとも約22
0℃であることを特徴とする磁気抵抗デバイス。 - 【請求項30】 請求項28に記載の磁気抵抗デバイス
において、 前記AFM層のブロッキング温度は、少なくとも約35
0℃であることを特徴とする磁気抵抗デバイス。 - 【請求項31】 請求項28に記載の磁気抵抗デバイス
において、 スペーサ層を前記第1FM層の下に形成する工程と、 フリー層を前記スペーサ層の下に形成する工程と、 第1誘電体層を前記フリー層の下に形成する工程と、 第1シールドを前記第1誘電体層の下に形成する工程
と、 第2誘電体層を前記AFM層の上に形成する工程と、 第2シールドを前記第2誘電体層の上に形成する工程
と、 を更に備える方法。 - 【請求項32】 請求項31に記載の方法において、 書込みエレメントを前記第2シールドの上に形成し、こ
れによって、読取り/書込みヘッドを形成する工程を更
に備える方法。 - 【請求項33】 請求項32に記載の方法において、 前記読取り/書込みヘッドを、前記読取り/書込みヘッ
ドを磁気媒体の上で懸架するサスペンション・システム
に組み入れる工程と、 前記読取り/書込みヘッドに隣接して前記磁気媒体を支
持するサポート・システムを用意する工程と、 を更に備える方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US18720398A | 1998-11-06 | 1998-11-06 | |
US09/187203 | 1998-11-06 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000182224A true JP2000182224A (ja) | 2000-06-30 |
Family
ID=22688010
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31501899A Pending JP2000182224A (ja) | 1998-11-06 | 1999-11-05 | 高い熱安定性を有するスピン・バルブ読取りセンサ及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000182224A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6493196B1 (en) * | 1999-03-26 | 2002-12-10 | Fujitsu Ltd. | Spin-valve magnetoresistive sensor and magnetic head having such a spin-valve magnetoresistive sensor |
US6775903B2 (en) * | 2001-09-17 | 2004-08-17 | Headway Technolog | Method for fabricating a top magnetoresistive sensor element having a synthetic pinned layer |
-
1999
- 1999-11-05 JP JP31501899A patent/JP2000182224A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6493196B1 (en) * | 1999-03-26 | 2002-12-10 | Fujitsu Ltd. | Spin-valve magnetoresistive sensor and magnetic head having such a spin-valve magnetoresistive sensor |
US6775903B2 (en) * | 2001-09-17 | 2004-08-17 | Headway Technolog | Method for fabricating a top magnetoresistive sensor element having a synthetic pinned layer |
US6972934B2 (en) * | 2001-09-17 | 2005-12-06 | Headway Technologies, Inc. | Synthetic anti-parallel spin valve with thin AFM layer for very high density application |
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