JPH09128715A - 薄膜磁気抵抗変換器とその製造方法 - Google Patents
薄膜磁気抵抗変換器とその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 薄膜磁気抵抗（ＭＲ）変換器の導電リード要
素及びハードバイアス要素について抵抗を小さくしかつ
製造技術を簡単化する。 【構成】 磁気抵抗読み出し変換器は、端部領域が中央
動作領域で離隔された磁気抵抗（ＭＲ）層を有する。一
対のハード磁性層により縦磁気バイアスがＭＲ層に印加
され、各ハード磁気バイアス層は、ＭＲ層の一方の端部
領域と接触するように配置されている。一対の電気リー
ド要素が、ＭＲ層の端部領域と接触しかつハード磁気バ
イアス層と接触するように配置される。ハード磁気バイ
アス層及び電気リード要素を付着させた後、リード要素
の部分を選択的に除去してハードバイアス材料のエッジ
を露出させる。
素及びハードバイアス要素について抵抗を小さくしかつ
製造技術を簡単化する。 【構成】 磁気抵抗読み出し変換器は、端部領域が中央
動作領域で離隔された磁気抵抗（ＭＲ）層を有する。一
対のハード磁性層により縦磁気バイアスがＭＲ層に印加
され、各ハード磁気バイアス層は、ＭＲ層の一方の端部
領域と接触するように配置されている。一対の電気リー
ド要素が、ＭＲ層の端部領域と接触しかつハード磁気バ
イアス層と接触するように配置される。ハード磁気バイ
アス層及び電気リード要素を付着させた後、リード要素
の部分を選択的に除去してハードバイアス材料のエッジ
を露出させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜磁気抵抗（Ｍ
Ｒ）変換器の構造に関し、特に導電リード要素及びハー
ドバイアス要素について抵抗を小さくしかつ製造技術を
簡単化したＭＲ構造に関する。
Ｒ）変換器の構造に関し、特に導電リード要素及びハー
ドバイアス要素について抵抗を小さくしかつ製造技術を
簡単化したＭＲ構造に関する。
【０００２】
【関連出願の引用】１９９４年１月３日付で米国特許商
標庁に出願され、本願と同一の譲受人に譲渡された同時
係属中の米国特許出願第０８／１７６，１９３号明細書
には、永久磁石層の上に導電層を連続付着させるＭＲ変
換器の製造技術が開示されており、同出願を参照するこ
とができる。
標庁に出願され、本願と同一の譲受人に譲渡された同時
係属中の米国特許出願第０８／１７６，１９３号明細書
には、永久磁石層の上に導電層を連続付着させるＭＲ変
換器の製造技術が開示されており、同出願を参照するこ
とができる。
【０００３】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来、
磁気記録された情報を検出するためにインダクティブ・
センサが一般に使用されていたが、最近では様々な型式
のＭＲ構造が使用されている。磁気読み出し変換器にＭ
Ｒ素子を用いることには、幾つかの利点がある。第１
に、現在の薄膜技術によって、高記録密度の用途に使用
可能なＭＲ変換器を微小化して製造することができ、そ
れにより、ＭＲ変換器は、従来より大幅に狭いトラック
幅で記録媒体から情報を読み取ることができる。更に、
読み出し動作の際にＭＲ変換器が発生する出力信号は、
記録媒体の速度とは無関係であり、非常に高い出力振幅
を有する。その結果、公知のパルス・スリム化技術（pu
lse slimming techniques）を用いて、より大きな信号
振幅を用いて信号の線密度を更に大きくすることができ
る。
磁気記録された情報を検出するためにインダクティブ・
センサが一般に使用されていたが、最近では様々な型式
のＭＲ構造が使用されている。磁気読み出し変換器にＭ
Ｒ素子を用いることには、幾つかの利点がある。第１
に、現在の薄膜技術によって、高記録密度の用途に使用
可能なＭＲ変換器を微小化して製造することができ、そ
れにより、ＭＲ変換器は、従来より大幅に狭いトラック
幅で記録媒体から情報を読み取ることができる。更に、
読み出し動作の際にＭＲ変換器が発生する出力信号は、
記録媒体の速度とは無関係であり、非常に高い出力振幅
を有する。その結果、公知のパルス・スリム化技術（pu
lse slimming techniques）を用いて、より大きな信号
振幅を用いて信号の線密度を更に大きくすることができ
る。
【０００４】米国特許第４，６６３，６８５号及び第
５，００５，０９６号各明細書には、接続リードからの
電流経路と同一面内に拡がる縦バイアス永久磁石材料か
らなる領域とを有するＭＲ変換器が記載されている。し
かしながら、これらの特許明細書には、ＭＲ層への電流
経路の電気的抵抗の好ましくない増加を更に大きくする
虞がある、同一面内に拡がる追加の導電層を用いること
が記載されている。
５，００５，０９６号各明細書には、接続リードからの
電流経路と同一面内に拡がる縦バイアス永久磁石材料か
らなる領域とを有するＭＲ変換器が記載されている。し
かしながら、これらの特許明細書には、ＭＲ層への電流
経路の電気的抵抗の好ましくない増加を更に大きくする
虞がある、同一面内に拡がる追加の導電層を用いること
が記載されている。
【０００５】本願と同一の譲受人に譲渡された１９９５
年８月１日発行米国特許第５，４３８，４７０号明細書
には、第１及び第２ハード磁性層がＭＲ層の端部と隣接
し、かつ第１及び第２電気リードが前記ＭＲ層の端部と
接触するように配置されて、低リード抵抗の直接電気経
路を形成するようにしたＭＲ変換器が開示されており、
同明細書を参照することができる。
年８月１日発行米国特許第５，４３８，４７０号明細書
には、第１及び第２ハード磁性層がＭＲ層の端部と隣接
し、かつ第１及び第２電気リードが前記ＭＲ層の端部と
接触するように配置されて、低リード抵抗の直接電気経
路を形成するようにしたＭＲ変換器が開示されており、
同明細書を参照することができる。
【０００６】上述した米国特許出願第０８／１７６，１
９３号明細書に記載されているＭＲセンサ製造方法で
は、その製造工程に、シールド要素及び非磁性ギャップ
を形成し、ＭＲ要素を形成する材料を付着させた後に、
（１）ＭＲ要素の所望の形状に付着させたＭＲ材料をマ
スクし、かつマスクした領域の外側の前記ＭＲ材料をイ
オンミリング加工してＭＲ層を形成する過程と、（２）
ハードバアイス層及び第１リード層（リード１）の所望
の形状にマスクし、イオンミリング加工により前記ＭＲ
層、前記リード層及び前記ハードバイアス層間に隣接ジ
ャンクションを形成し、ハードバイアス層及びリード１
層を付着させ、かつその後で前記マスクを取り除く過程
と、（３）第２リード層（リード２）のためのマスキン
グを行い、リード１層の部分の上にリード２層の材料を
付着させ、かつ前記リード２層を付着するためのマスク
を除去する過程とが含まれる。
９３号明細書に記載されているＭＲセンサ製造方法で
は、その製造工程に、シールド要素及び非磁性ギャップ
を形成し、ＭＲ要素を形成する材料を付着させた後に、
（１）ＭＲ要素の所望の形状に付着させたＭＲ材料をマ
スクし、かつマスクした領域の外側の前記ＭＲ材料をイ
オンミリング加工してＭＲ層を形成する過程と、（２）
ハードバアイス層及び第１リード層（リード１）の所望
の形状にマスクし、イオンミリング加工により前記ＭＲ
層、前記リード層及び前記ハードバイアス層間に隣接ジ
ャンクションを形成し、ハードバイアス層及びリード１
層を付着させ、かつその後で前記マスクを取り除く過程
と、（３）第２リード層（リード２）のためのマスキン
グを行い、リード１層の部分の上にリード２層の材料を
付着させ、かつ前記リード２層を付着するためのマスク
を除去する過程とが含まれる。
【０００７】この連続工程は、その特性を従来構造のも
のと比較して改善したＭＲ構造を得ることができるが、
製造方法に追加の工程が付加され、かつＭＲ抵抗値及び
リード１層とリード２層間の境界における接触抵抗を増
大させる虞があり、ＭＲ層の汚染の虞が高くなる。
のと比較して改善したＭＲ構造を得ることができるが、
製造方法に追加の工程が付加され、かつＭＲ抵抗値及び
リード１層とリード２層間の境界における接触抵抗を増
大させる虞があり、ＭＲ層の汚染の虞が高くなる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、第１リ
ード層及び第２リード層からなる構造が、同一の工程で
ハードバイアス層と両リード層とを付着させることによ
り形成される。シールド層及びギャップを形成し、かつ
ＭＲ層のための材料を付着させた後に、本発明の方法
は、ハードバイアス層及び第１リード層と第２リード層
とを一緒にした部分の領域をマスクし、かつ前記ハード
バイアス層とリード１及びリード２両層を含む拡大され
た領域において前記ＭＲ材料をイオンミリング加工する
過程と、前記ハードバイアス層を付着させ、かつその後
に前記リード１層及びリード２層を同時に付着させる過
程と、前記マスクを取り除く過程とを含む。これによ
り、前記構造は、ハードバイアス層のそのエッジ上の部
分が露出するようにマスクされ、かつこの露出した部分
が、その上にあるリード材料をイオンミリング加工する
ことにより曝露される。次にＭＲ層をイオンミリング加
工して、ＭＲストライプを明確に画定する。
ード層及び第２リード層からなる構造が、同一の工程で
ハードバイアス層と両リード層とを付着させることによ
り形成される。シールド層及びギャップを形成し、かつ
ＭＲ層のための材料を付着させた後に、本発明の方法
は、ハードバイアス層及び第１リード層と第２リード層
とを一緒にした部分の領域をマスクし、かつ前記ハード
バイアス層とリード１及びリード２両層を含む拡大され
た領域において前記ＭＲ材料をイオンミリング加工する
過程と、前記ハードバイアス層を付着させ、かつその後
に前記リード１層及びリード２層を同時に付着させる過
程と、前記マスクを取り除く過程とを含む。これによ
り、前記構造は、ハードバイアス層のそのエッジ上の部
分が露出するようにマスクされ、かつこの露出した部分
が、その上にあるリード材料をイオンミリング加工する
ことにより曝露される。次にＭＲ層をイオンミリング加
工して、ＭＲストライプを明確に画定する。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は、上述した米国特許第４，
４３８，４７０号明細書のＭＲ変換器を、デバイスの空
気ベアリング面（ＡＢＳ）に平行な平面に沿って示す断
面図である。参照符号３２を付した前記変換器は、一対
のシールド３８Ａ、３８Ｂと絶縁誘電体５０との間に配
置された多層構造からなる。前記多層構造は、低保持力
の軟強磁性材料からなるＭＲ層５２を有する。読み出し
動作の際には、ＭＲ層５２を通過する磁束の変化がＭＲ
層５２の抵抗率を変化させる。この特性により、前記変
換器の読み出し能力のベースが設定される。
４３８，４７０号明細書のＭＲ変換器を、デバイスの空
気ベアリング面（ＡＢＳ）に平行な平面に沿って示す断
面図である。参照符号３２を付した前記変換器は、一対
のシールド３８Ａ、３８Ｂと絶縁誘電体５０との間に配
置された多層構造からなる。前記多層構造は、低保持力
の軟強磁性材料からなるＭＲ層５２を有する。読み出し
動作の際には、ＭＲ層５２を通過する磁束の変化がＭＲ
層５２の抵抗率を変化させる。この特性により、前記変
換器の読み出し能力のベースが設定される。
【００１０】公知のように、バルクハウゼンノイズを抑
制するには、ＭＲ層５２を単磁区状態（single-domain
state）に合わせるべきである。この機能は、ハード磁
性層５４Ａ、５４Ｂが、ＭＲ層５２に縦磁気バイアスを
印加することにより実行する。更に、ＭＲ層５２が線形
領域で動作するためには、横磁気バイアスと呼ばれる別
のバイアスをＭＲ層５２に印加しなければならない。Ｍ
Ｒ層５２は、端部領域５２Ａ、５２Ｂと中央動作領域５
２Ｃとを有する。この機能を実行するために、軟隣接層
（ＳＡＬ）６０がＭＲ層５２に隣接させて配置されてい
る。軟隣接層６０とＭＲ層５２とは、非磁性材料のスペ
ーサ層６２により互いに分離されている。軟隣接層６０
は、高透磁率の磁性材料で形成することができ、基本的
にハード磁性層により与えられる縦バイアスと直交する
向きに磁気飽和されている。
制するには、ＭＲ層５２を単磁区状態（single-domain
state）に合わせるべきである。この機能は、ハード磁
性層５４Ａ、５４Ｂが、ＭＲ層５２に縦磁気バイアスを
印加することにより実行する。更に、ＭＲ層５２が線形
領域で動作するためには、横磁気バイアスと呼ばれる別
のバイアスをＭＲ層５２に印加しなければならない。Ｍ
Ｒ層５２は、端部領域５２Ａ、５２Ｂと中央動作領域５
２Ｃとを有する。この機能を実行するために、軟隣接層
（ＳＡＬ）６０がＭＲ層５２に隣接させて配置されてい
る。軟隣接層６０とＭＲ層５２とは、非磁性材料のスペ
ーサ層６２により互いに分離されている。軟隣接層６０
は、高透磁率の磁性材料で形成することができ、基本的
にハード磁性層により与えられる縦バイアスと直交する
向きに磁気飽和されている。
【００１１】読み出しモードでは、導電材料で形成され
た電気リード６６Ａ及び６６Ｂを介してバイアス電流が
印加される。前記バイアス電流は、ハード磁性層５４Ａ
及び５４Ｂを通ってＭＲ層５２の中を流れる。上述した
ように、前記変換器により遮られる磁束の変化がＭＲ層
５２の電気抵抗率を変化させ、それによりＭＲ層５２を
流れる電流が電圧の変化を生じさせる。前記電圧の変化
は、記録媒体から読み出される磁束信号の強さの関数で
ある。この電圧の変化は電気リード６６Ａ、６６Ｂにお
いて取り出すことができ、増幅のためにセンス増幅器
（図示せず）に供給される。
た電気リード６６Ａ及び６６Ｂを介してバイアス電流が
印加される。前記バイアス電流は、ハード磁性層５４Ａ
及び５４Ｂを通ってＭＲ層５２の中を流れる。上述した
ように、前記変換器により遮られる磁束の変化がＭＲ層
５２の電気抵抗率を変化させ、それによりＭＲ層５２を
流れる電流が電圧の変化を生じさせる。前記電圧の変化
は、記録媒体から読み出される磁束信号の強さの関数で
ある。この電圧の変化は電気リード６６Ａ、６６Ｂにお
いて取り出すことができ、増幅のためにセンス増幅器
（図示せず）に供給される。
【００１２】上述した同時係属中の米国特許出願第０８
／１７６，１９３号明細書に記載されている方法により
得られる、リード１要素及びリード２要素を連続付着さ
せた構造の１例が図２Ａ及びＢに示されている。この構
造は、永久磁石ハードバイアス材料からなる層５の上に
第１リード材料からなる層２が隣接する多層ＭＲ要素１
を有する。第１リード層２及び永久磁石バイアス層５の
双方により、ＭＲ要素１の両端部との隣接ジャンクショ
ンが形成される。参照符号３は、第１リード層２の部分
の上に後から付着される第２リード層を示している。
／１７６，１９３号明細書に記載されている方法により
得られる、リード１要素及びリード２要素を連続付着さ
せた構造の１例が図２Ａ及びＢに示されている。この構
造は、永久磁石ハードバイアス材料からなる層５の上に
第１リード材料からなる層２が隣接する多層ＭＲ要素１
を有する。第１リード層２及び永久磁石バイアス層５の
双方により、ＭＲ要素１の両端部との隣接ジャンクショ
ンが形成される。参照符号３は、第１リード層２の部分
の上に後から付着される第２リード層を示している。
【００１３】図３Ａ及びＢは、ＭＲ検出素子の製造にお
いて、本発明の方法の工程により得られる構造を示して
いる。図３Ａは、永久磁石層の上にリード層６を付着さ
せることにより得られる構造を示している。前記永久磁
石ハードバイアス層の端部及び前記リード層の端部が、
ＭＲ層の両端部との隣接ジャンクションを形成する。図
３Ｂは、リード層６の外側エッジがミリング加工により
取り除かれて、その下にある永久磁石ハードバイアス層
８の外側エッジが露出した構造を示している。ここで、
ＭＲ層７をマスクしかつミリング加工して、前記ギャッ
プ領域にＭＲストライプを明確に画定する。
いて、本発明の方法の工程により得られる構造を示して
いる。図３Ａは、永久磁石層の上にリード層６を付着さ
せることにより得られる構造を示している。前記永久磁
石ハードバイアス層の端部及び前記リード層の端部が、
ＭＲ層の両端部との隣接ジャンクションを形成する。図
３Ｂは、リード層６の外側エッジがミリング加工により
取り除かれて、その下にある永久磁石ハードバイアス層
８の外側エッジが露出した構造を示している。ここで、
ＭＲ層７をマスクしかつミリング加工して、前記ギャッ
プ領域にＭＲストライプを明確に画定する。
【００１４】
【発明の効果】上述した本発明の構造及び方法によれ
ば、その結果得られる変換器の短絡に対する感度が低下
し、かつ製造工程が簡単化されるために腐食の虞が少な
くなる。
ば、その結果得られる変換器の短絡に対する感度が低下
し、かつ製造工程が簡単化されるために腐食の虞が少な
くなる。
【図１】上述した米国特許第５，４３８，４７０号明細
書のＭＲ読み出し変換器を示す断面図である。
書のＭＲ読み出し変換器を示す断面図である。
【図２】Ａ図及びＢ図は、上述した同時係属中の米国特
許出願第０８／１７６，１９３号明細書に記載されてい
るリード１層及びリード２層の連続付着により得られる
構造をそれぞれ示す断面図及び平面図である。
許出願第０８／１７６，１９３号明細書に記載されてい
るリード１層及びリード２層の連続付着により得られる
構造をそれぞれ示す断面図及び平面図である。
【図３】Ａ図及びＢ図は、それぞれ本発明によるＭＲ検
出素子の、製造工程の第２段階の前及び後における一方
の面を示す平面図である。
出素子の、製造工程の第２段階の前及び後における一方
の面を示す平面図である。
１ 多層ＭＲ要素 ２ 第１リード層 ３ 第２リード層 ５ 永久磁石ハードバイアス層 ６ リード層 ７ ＭＲ層 ８ 永久磁石ハードバイアス層 ３２ 変換器 ３８Ａ、３８Ｂ シールド ５０ 絶縁誘電体 ５２ ＭＲ層 ５２Ａ、５２Ｂ 端部領域 ５２Ｃ 中央動作領域 ５４Ａ、５４Ｂ ハード磁性層 ６０ 軟隣接層（ＳＡＬ） ６２ スペーサ層 ６６Ａ、６６Ｂ 電気リード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スティーブン・クラーク・ルディ アメリカ合衆国・カリフォルニア州・ 95148，サンノゼ，サマーヒル・コート・ 3068
Claims (6)
- 【請求項１】 強磁性材料で形成され、中央動作領域に
より離隔された端部領域を有する磁気抵抗層と、 それぞれ前記磁気抵抗層の一方の前記端部領域に隣接さ
せて配置され、前記磁気抵抗層に縦磁気バイアスを印加
する第１及び第２ハード磁性層と、 導電材料で形成され、それぞれ前記磁気抵抗層の一方の
前記端部領域に接触させかつ一方の前記ハード磁性層に
接触させて配置され、前記磁気抵抗層の前記端部領域と
の間に隣接ジャンクション（contiguous junction）を
形成する第１及び第２電気リードとからなり、 各前記ハード磁性層が、それに接触する一方の前記電気
リードの外側エッジを越えて延長していることを特徴と
する薄膜磁気抵抗変換器。 - 【請求項２】 前記磁気抵抗層がパーマロイからなるこ
とを特徴とする請求項１記載の薄膜磁気抵抗変換器。 - 【請求項３】 前記磁気抵抗層と平行にかつそれとスペ
ーサ層により分離して配置された軟磁性層を有し、前記
軟磁性層により前記磁気抵抗層に横磁気バイアスが印加
されることを特徴とする請求項１記載の薄膜磁気抵抗変
換器。 - 【請求項４】 前記磁気抵抗層と前記第１及び第２ハー
ド磁性層と前記スペーサ層と前記軟磁性層とが、軟磁性
材料で形成された２つの磁気シールド間に配置されてい
ることを特徴とする請求項３記載の薄膜磁気抵抗変換
器。 - 【請求項５】 磁気抵抗層を有する磁気抵抗変換器の製
造方法であって、 磁気抵抗材料からなる要素を付着させる過程と、 前記磁気抵抗材料からなる要素に隣接ジャンクションの
面を形成する過程と、 前記隣接ジャンクション面上にかつそれらに接触させて
前記磁気抵抗層の各端部に隣接するハード磁性材料の層
を付着する過程と、 前記ハード磁性材料の各層上に、前記磁性層及び前記磁
気抵抗要素と電気接触させて導電材料の層を付着させる
過程とからなり、 前記導電層の端部間の前記磁気抵抗要素の部分により、
中央動作領域が前記磁気抵抗要素に形成され、 前記ハード磁性層のエッジに隣接する前記導電層の部分
を前記動作領域から除去する過程を含むことを特徴とす
る磁気抵抗変換器の製造方法。 - 【請求項６】 前記導電層を付着させた後に、前記導電
層の前記端部間にギャップを画定し、前記磁気抵抗要素
の前記中央動作領域を明確に画定する過程を含むことを
特徴とする請求項５記載の方法。
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|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|
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| JP (1) | JPH09128715A (ja) |
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