JPH11316918A - 磁気抵抗センサ、磁気ディスクシステム、及び読出し／書込みヘッドアセンブリ - Google Patents

磁気抵抗センサ、磁気ディスクシステム、及び読出し／書込みヘッドアセンブリ

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JPH11316918A
JPH11316918A JP11100147A JP10014799A JPH11316918A JP H11316918 A JPH11316918 A JP H11316918A JP 11100147 A JP11100147 A JP 11100147A JP 10014799 A JP10014799 A JP 10014799A JP H11316918 A JPH11316918 A JP H11316918A
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Fai Iimin
イーミン・ファイ
Daniel A Nepela
ダニエル・エイ・ネペラ
Durga P Ravipati
ドゥルガ・ピー・ラビパティ
Marcos M Lederman
マルコス・エム・レダーマン
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Read Rite Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 交換結合ＳＡＬバイアスの改善 【解決手段】 磁気抵抗（ＭＲ）感知素子４２、磁気抵
抗感知素子に接する非磁性層（「スペーサ」）４４、磁
気抵抗感知素子との間に挟むように非磁性層に接する第
１反強磁性（ＡＦＭ）層４６、非磁性層との間に挟むよ
うに反強磁性層に接する強磁性軟隣接層（ＳＡＬ）４
８、第１反強磁性層との間に挟むようにＳＡＬに接する
第２反強磁性層５８とを有する磁気抵抗センサ５６。両
反強磁性層は強いピン止め作用を有する。磁気抵抗感知
素子は、軟強磁性層を有するアモルファス異方性磁気抵
抗（ＡＭＲ）感知素子、又は多層からなる巨大磁気抵抗
（ＧＭＲ）感知素子であってよい。バイアス機構は磁気
抵抗感知素子に関して非対称でも対称でもよい。交換バ
イアス二重層（ＡＦＭ／ＳＡＬ）は、ＡＦＭ／ＳＡＬ／
ＡＦＭ／ＳＡＬ・・・のように多層構造にでき、高抵抗
で高い交換磁場が得られるようにＳＡＬ層を薄くでき
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に磁気抵抗
（ＭＲ）読出しヘッドに関し、より詳細に言えば、ＭＲ
感知素子にＳＡＬバイアスを付与するための方法及び装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータのようなデジタル電子装置
についてデータを格納し又は取り出すために、磁気ディ
スクドライブが用いられている。図５Ａ及びＢに示すよ
うに、従来の磁気ディスクドライブＤは、密封されたエ
ンクロージュア１、ディスクドライブモータ２、モータ
２のスピンドルＳ１によって回転可能に支持された磁気
ディスク３、アクチュエータ４、及びアクチュエータ４
のスピンルＳ２に取着されたアーム５を有する。サスペ
ンション６は一方の端部においてアーム５に結合され、
かつ他方の端部において読出し／書込みヘッド、即ちト
ランスデューサ７に結合されている。トランスデューサ
７は、通常センサ読出し素子を備えた誘導型書込み素子
である。モータ２が、矢印Ｒで示すようにディスク３を
回転させると、トランスデューサ７の下に空気ベアリン
グが形成されて、該トランスデューサをディスク３の表
面から浮上させる。各磁気「トラック」の情報は、矢印
Ｐで示す短い円弧を描くようにアクチュエータ４を回転
させると、磁気ディスク３から読み出すことができる。
磁気ディスクドライブの設計及び製造については、当業
者によく知られている。
【０００３】磁気抵抗（ＭＲ）センサは、読出し素子に
おける抵抗値の変化により磁界信号を検出するために用
いられる。このような検出のために、一般的なＭＲセン
サは、読出し素子の抵抗値が読出し素子の磁化方向と読
出し素子を流れるセンス電流の方向との角度のコサイン
の二乗に比例して変化する異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）効
果を利用している。ＭＲセンサと磁気媒体（例えば、デ
ィスク表面）とが相対的に運動すると、媒体からの磁界
により読出し素子の磁化方向に変化が生じ、それに対応
した変化を読出し素子の抵抗に生じさせる。この抵抗の
変化を検出して、磁気媒体上に記録されたデータを復元
することができる。
【０００４】ＭＲセンサは多くの好ましい特性を有す
る。例えば、ＭＲセンサは良好な線密度分解能、及びセ
ンサと媒体間の相対速度から独立した出力信号強度を発
揮する。
【０００５】ＭＲセンサが適当に動作するためには、縦
バイアスと横バイアスと呼ばれる２つのバイアス磁場が
一般に必要とされる。縦バイアスは、ＭＲ素子内の多磁
区作用によって生じるバルクハウゼンノイズを抑制し、
かつ高磁場励磁の存在下で磁気安定性を改善するために
用いられる。横バイアス磁場は、ＭＲ材料をバイアスす
ることにより、その磁場に対する応答が線形範囲にあり
かつ高い微分値であるようにするために用いられる。
【０００６】横バイアス磁界は、磁気媒体の平面に垂直
でかつ平坦なＭＲ素子の表面に平行であり、通常ＭＲ素
子の直近に付着され、かつＭＲ素子を流れる電流により
生じる磁界により磁化された軟質磁性材料層により付与
される。この軟質磁性材料は、多くの場合「軟質隣接
層」又は「ＳＡＬ」と呼ばれ、かつ、この形のバイアス
作用は多くの場合「ＳＡＬバイアス作用」と呼ばれてい
る。従来のＳＡＬは、薄い非磁性層によりＭＲ素子から
分離されている。
【０００７】横バイアスにＳＡＬを用いたＭＲセンサ
は、センサの端部又は末端領域において磁気安定性に欠
け、かつサイドトラックの読出しが大きい場合が多い。
高密度記録のため、ＭＲ素子の高さは、例えば１ミクロ
ン（μｍ）未満のように相当小さい。この範囲の素子寸
法では、軟質磁性層を十分に飽和させることができない
場合があり、従ってＭＲセンサに適当な横バイアス磁場
を付与できない。或る構造では、飽和していない軟質磁
性層がセンサにバルクハウゼンノイズを発生させること
もある。この場合に必要とされるのは、軟質磁性層を安
定させかつこれを確実に飽和させる方法である。
【０００８】前述した目的を達成するための１つの方法
は、交換異方性の現象を利用することである。これは、
反強磁性材料に接触している強磁性材料の相互作用の結
果として起こり、両材料間の界面の両側における磁気モ
ーメント間の交換相互作用ということができる。例え
ば、強磁性ニッケル−鉄（ＮｉＦｅ）の薄膜と反強磁性
鉄−マンガン（ＦｅＭｎ）の薄膜の間の交換結合によっ
て一軸異方性が生じる。反強磁性（ＡＦ）層の交換結合
によってＳＡＬを安定させるＡＦＭセンサの横バイアス
機構の改良が、ハーダヤル・Ｓ・ギル（Hardayal S. Gi
ll）他による米国特許第５，５０８，８６６号明細書に
提案されている。
【０００９】他の磁気抵抗の形態は、種々の磁気多層構
造に見られる巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）と呼ばれている。
ＧＭＲセンサは、非磁性金属層により分離された少なく
とも２つの強磁性金属層を有し、多くの場合このような
層を多数有する。例えば、ＧＭＲ効果は、Ｆｅ／Ｃｒ又
はＣｏ／Ｃｕ多層のような様々な構造で見られる。ＧＭ
Ｒによって、外部磁場の印加により隣接する強磁性層の
磁化の相対的な方向に変化が生じ、これが次に導電電子
のスピン依存錯乱の変化に、そしてその構造の電気抵抗
に影響する。従って、この構造の抵抗が、強磁性層の磁
化の相対的な整合が変化すると変化する。ＣＩＰ・ＧＭ
Ｒ・ＭＬセンサは、当業者によく知られているように、
従来技術の「面内電流（current-in-plane）」（ＣＩ
Ｐ）センス電流を供給する。
【００１０】図５Ｃに示すように、シールド型磁気抵抗
ヘッド（ＭＲＨ）１０は、第１シールド１２、第２シー
ルド１４、及び両シールド１２、１４間のギャップ
（Ｇ）内に設けられたＭＲセンサ１６を有する。ＭＲセ
ンサは、当業者によく知られるように、ギャップＧの中
心に又はセルフバイアスを与えるためにオフセットして
配置する。磁力線がＭＲセンサに交わることにより、検
出可能な抵抗値の変化を生じさせる。空気ベアリング面
ＳはＭＲＨ１０により画定される。本明細書の説明にお
いて、ＭＲセンサはＡＭＲセンサ又はＧＭＲセンサでも
よい。ＭＲＨ１０のような磁気抵抗ヘッドの設計及び製
造については、当業者によく知られている。
【００１１】図５Ｃの６−６線における断面図である図
６は、従来のＭＲセンサ１６の構造を示している。ＭＲ
センサ１６は、ＭＲ感知素子１８、スペーサ層２０、軟
質隣接層（ＳＡＬ）２２及び反強磁性（ＡＦＭ）層２４
を有する。同様に、ＭＲ素子１８はＡＭＲ素子又はＧＭ
Ｒ素子のいずれでもよい。ＳＡＬ層は、不純物を添加し
たパーマロイのような一般に高抵抗率の軟質強磁性材料
で形成される。当業者によく知られているように、パー
マロイは名目上８１％のニッケル（Ｎｉ）及び１９％の
鉄（Ｆｅ）を含む磁性材料である。通常スペーサ層２０
は、ＡＭＲについてはタンタル、ＧＭＲについては銅の
ような非磁性金属である。ＡＦＭ層２４は、後でより詳
細に説明するように、ＳＡＬ層２２の磁化方向を設定す
るために用いられる。
【００１２】また、図６に示すように、ＭＲセンサ１６
は基板１７及びバッファ層１９により支持されている。
強磁性エンド領域２１がセンサ１６の両端に当接してい
る。通常金又は他の低抵抗材料から作られるリード２５
が、センサ１６に電流を供給する。キャップ層２７がＡ
ＦＭ層２４の上に設けられている。電流源２９がセンサ
１６の各層を流れる電流Ｉbを供給し、信号検出回路３
１が、磁界が作用したときのセンサ１６の抵抗の変化を
検出する。
【００１３】ＳＡＬ層２２の目的については、図７及び
図８を参照して説明する。図７において、ＭＲ素子１８
全体の磁化が矢印２６で示すようになり得るのに対し、
ＳＡＬ層２２は矢印２８で示すように磁化される。ＳＡ
Ｌの磁気結合がない場合、ＭＲセンサの磁化は破線の矢
印３０で示すようになる場合がある。実際の磁化角度２
６は、磁化角度３０とＳＡＬの静磁結合磁場２８との和
である。
【００１４】図８に示すように、ＭＲ素子１８の磁化３
０に対して直角をなすＳＡＬ２２の磁化２８により、破
線３６で示すように比較的線形でかつ比較的大きな傾き
ｍを有するＲ−Ｈ曲線３４上の点３２に（４５°の角度
で）フリー素子はバイアスされる。当然ながら、線形性
は、線形応答を得るのに望ましく、かつ比較的大きい傾
きは、磁場の変化に応答して大きな抵抗変化を生じさせ
るという点で望ましい。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】ＳＡＬバイアス法は、
ＳＡＬを飽和させて十分なバイアスレベルを得るのに、
比較的高い電流（例えば、１０7amp／cm2以上）が必要
であるという欠点を有する。これは、ＡＭＲ素子の高さ
を１ミクロン又はそれ以下に小さくしたときに顕著に現
れる。加えて、前述したように、ＳＡＬ横バイアスを用
いたＡＭＲセンサは、センサ又は末端領域において磁化
安定性に欠けかつサイドトラック読出しが大きい場合が
多い。更にＧＭＲ・ＭＬについて、ＧＭＲの大きさが、
センサ素子の温度上昇によりセンス電流の増加と共に減
少することが認められ、従って、ＧＭＲは実際のセンス
電流に最適化しなければならない。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明では、改善された
交換結合ＳＡＬ横バイアス構造を用いて、ＡＭＲ及びＣ
ＩＰ・ＧＭＲ・ＭＬセンサをバイアスする。より具体的
には、ＡＭＲセンサに関して、ＳＡＬが高磁気モーメン
トを有する軟質磁性材料で形成され、かつスペーサ層に
より磁気抵抗素子から分離される。
【００１７】従って、本発明による磁気抵抗センサは、
磁気抵抗感知素子、該磁気抵抗感知素子に接触している
非磁性層（「スペーサ層」）、磁気抵抗感知素子との間
に挟まれた前記非磁性層に接触している反強磁性（ＡＦ
Ｍ）層、及び、非磁性層との間に挟まれた前記反強磁性
層に接触している磁性軟質隣接層（ＳＡＬ）を有する。
本発明の或る実施例では、磁気抵抗感知素子が、軟質強
磁性層を有する磁気抵抗（ＡＭＲ）感知素子である。発
明の別の実施例では、磁気抵抗感知素子が多層からなる
巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）感知素子である。
【００１８】軟質隣接層の材料は、好適にはＮｉＦｅＲ
ｈ、ＮｉＦｅＮｂ又はコバルトを主成分とする合金から
作られる。反強磁性層の材料は、好適にはＦｅＭｎ、Ｒ
ｈＭｎ、ＩｒＭｎ、ＮｉＯ又はＮｉＣｏＯから作られ
る。非磁性層は、好適にはＴｉ又はＴａから作られる。
バイアス機構は、磁気抵抗感知素子に関して非対称又は
対称にすることができる。更に、「ピン止め」されたＳ
ＡＬ層の第２のピン止め（ピニング）層となる第２反強
磁性層を設けることができる。
【００１９】この構造の利点は、ピン止めされた膜層即
ちピン層の両側にピン止め層を設けることによって、そ
の結果ピン層のピン止めが強化されることである。更
に、対称かつ多層の構造により、製造上の複雑さが幾分
増すことを代償として、より均一的なバイアス磁場及び
大きなバイアスが得られる。
【００２０】交換バイアスされた二重層（ＡＦＭ／ＳＡ
Ｌ）は、更に、ＡＦＭ／ＳＡＬ／ＡＦＭ／ＳＡＬ・・・
のような多層構造にすることができる。この構造におい
て、ＳＡＬ層は、高抵抗と共に高い交換磁場が得られる
ように、薄くすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】本発明の上述した利点及び他の利
点は、以下の実施例の説明及び図面を参照することによ
り、当業者には一層明らかとなろう。図５〜８を参照し
て従来技術を説明した。図１に示すように、本発明の磁
気抵抗（ＭＲ）センサ５６は、磁気抵抗（ＭＲ）感知素
子４２、非磁性層（「スペーサ」）４４、反強磁性層
（ＡＦＭ）即ち「ピン止め」層４６、軟質隣接層（ＳＡ
Ｌ）即ち「ピン」層４８、及び第２ＡＦＭ層５８を有す
る。第２ＡＦＭ層５８は、「ピン止めされた」ＳＡＬ層
４８に対する追加の「ピン止め」層となり、ＳＡＬ層が
より強くピン止めされる。このＭＲセンサ５６（及び本
明細書に実質的に記載される他の本発明によるＭＲセン
サ）は、好適には図６に示すより大きな構造及び装置の
一部を形成し、同図において本発明による（ＭＲセンサ
５６のような）ＭＲセンサが従来技術のＭＲセンサ１６
に置き換えられる。
【００２２】ＭＲ感知素子４２における磁場の名目上の
方向が矢印５０で示されるのに対し、ＳＡＬ層における
磁場のピン止めされた方向は矢印５２で示される。ピン
止めされたＳＡＬからのフリンジ磁場は、矢印５４で示
される。
【００２３】従って、本発明による磁気抵抗センサは、
磁気抵抗感知素子４２、磁気抵抗感知素子４２に接触し
ている非磁性層４４、磁気抵抗感知素子４２との間に挟
むように非磁性層４４に接触している反強磁性層４６、
非磁性層４４との間に挟むように反強磁性層４６に接触
している強磁性軟質隣接層４８、及び第１反強磁性層４
６との間に挟むように軟質隣接層４８に接触している第
２反強磁性層５８を有する。
【００２４】本発明の一実施例によれば、磁気抵抗感知
素子４２は軟質強磁性層からなる磁気抵抗（ＡＭＲ）感
知素子である。本発明の別の実施例によれば、磁気抵抗
感知素子は、多層からなる巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）
感知素子である。ＡＭＲ感知素子及びＧＭＲ感知素子の
設計及び製造は、当業者によく知られている。更に、前
記非磁性層、ＳＡＬ層及びＡＦＭ層の設計及び製造も当
業者によく知られている。
【００２５】本明細書において、ＳＡＬ層及びＭＲ素子
の間に位置するＡＦＭ層とＳＡＬ層との組合せをＡＦＭ
／ＳＡＬ交換バイアス二重層、又は単に「交換バイアス
二重層」という。図１のＭＲセンサ５６において、交換
バイアス二重層５３はＡＦＭ層４６とＳＡＬ層４８の組
合せである。
【００２６】上述したように、本発明の二重ピン止め層
構造は、単一のピン止め層のみを設けた場合に比較し
て、ピン層のピン止め効果が強化される。ピン層のピン
止めを強化することが、センサの性能を向上させること
になる。
【００２７】図１には、任意の追加ＳＡＬ層５９が破線
で示されている。この追加ＳＡＬ層５９は、ＡＦＭ層５
８とにより第２交換バイアス二重層５３Ａを形成する。
従って、多層構造ＡＦＭ／ＳＡＬ／ＡＦＭ／ＳＡＬが、
それぞれ層４６／４８／５８／５９により形成される。
更に、ＡＦＭ／ＳＡＬ／ＡＦＭ／ＳＡＬ／ＡＦＭ／ＳＡ
Ｌ・・・のように、交換バイアス二重層ＡＦＭ／ＳＡＬ
を追加することもできる。二重層を多層構造に設けるこ
とによって、ＳＡＬ層を例えば２０〜８０Åに薄く形成
することができ、その結果高交換磁場「Ｈex」及び高抵
抗「Ｒ」のＳＡＬ層が得られ、それによりセンサにおけ
るシャント現象を減らすことができる。
【００２８】図２は、本発明による他のＭＲセンサ６０
を示している。この構造は、第２反強磁性層５８を省略
した図１のＭＲセンサ５６を対称構造にしたものであ
り、対称をなす素子は、各符号にダッシュを付して示さ
れている。上述したように、この対称構造は、ＳＡＬ４
８からのフリンジ磁場５４及びＳＡＬ４８´からのフリ
ンジ磁場５４´双方を生じさせる。この二重フリンジ磁
場により、より均一的なバイアス磁場及び大きなバイア
スが得られる。
【００２９】図３は、本発明による更に別のＭＲセンサ
６２を示している。この構造は、第２反強磁性層５８を
有する図１のＭＲセンサ５６を対称構造にしたものであ
り、対称をなす構造の素子は、各符号にダッシュを付し
て表示されている。同様に、この対称構造は、ＳＡＬ４
８からのフリンジ磁場５４及びＳＡＬ４８´からのフリ
ンジ磁場５４´双方を生じさせる。この二重フリンジ磁
場が、同様に、より均一なバイアス磁場及び大きなバイ
アスを生じさせる。加えて、上述したように追加ＡＦＭ
層５８及び５８´により、ＳＡＬ層４８及び４８´への
ピン止め作用が更に得られる。
【００３０】図４は、本発明による更に別のＭＲセンサ
６４を示している。ＭＲセンサ６４は対称構造（図２の
ＭＲセンサ６０及び図３のＭＲセンサ６２と同様）であ
るが、本実施例においては、ＳＡＬ層の位置とＡＦＭ層
の位置とが逆になっている。従って、ＳＡＬ層及びＡＦ
Ｍ層は、上述したような交換バイアス二重層を形成しな
い。
【００３１】より具体的には、ＭＲセンサ６４は、ＭＲ
感知素子６６、非磁性層即ち「スペーサ」層６８、軟質
隣接層即ち「ＳＡＬ」７０、及び反強磁性層即ち「ＡＦ
Ｍ」層７２を有する。これは対称構造であるから、ＭＲ
センサ６４は更に、（ＭＲ感知素子６６に関して）対称
に配置されたスペーサ層６８´、ＳＡＬ層７０´及びＡ
ＦＭ層７２´を有する。ＡＦＭ層７２が「ピン」ＳＡＬ
層７０のピン止め層であり、ＡＦＭ層７２´が「ピン」
ＳＡＬ層７０´のピン止め層である。ＭＲセンサ６４の
磁場は矢印７４で示され、ＳＡＬ層７０及び７０´の磁
場はそれぞれ矢印７６及び７６´で示されている。ピン
ＳＡＬ層７０からのフリンジ磁場は矢印７８で示され、
ピンＳＡＬ層７０´からのフリンジ磁場は矢印７８´で
示されている。ＳＡＬ層は、十分な飽和状態になるが、
前述した非常に強いピン止め作用により通常の使用条件
で不飽和状態になることはない。
【００３２】本発明において、軟質隣接層（ＳＡＬ）即
ち「バイアス作用する」層は、高磁気モーメントを有す
る軟質磁性材料で形成される。これらの材料には、Ｎｉ
ＦｅＲｈ、ＮｉＦｅＮｂ、又はコバルト系合金が含まれ
る。このバイアス作用層は、ＦｅＭｎ、ＲｈＭｎ、Ｉｒ
Ｍｎ、ＮｉＯ、又はＮｉＣｏＯのような高抵抗又は誘電
反強磁性（ＡＦＭ）層と交換結合する。ＡＭＲ又はＧＭ
Ｒ多層素子をＡＦＭ層から分離する非磁性層は、Ｔｉ又
はＴａのような非磁性層で形成される。
【００３３】前記各膜層の寸法は用途によって異なる。
しかし、本発明において、非磁性スペーサ層の膜厚が１
０〜８０Åの範囲にあると好都合である。ＡＦＭ層の膜
厚は６０〜１２０Åの範囲が好ましい。ＳＡＬ層の膜厚
は、好適には３０〜１００Åの範囲である。ＭＲ素子の
膜厚は、その感知素子について用いられる技術に依存す
る。
【００３４】ＭＲセンサにバイアス電流を供給するとき
にシャント電流の影響を減少させるために、ＡＦＭピン
止め層、ピンＳＡＬ層及び非磁性スペーサの材料は、絶
縁性を有すべき、又はＡＭＲ又はＧＭＲ・ＭＬ感知素子
の抵抗値より高い抵抗値（例えば、少なくとも１０3以
上の大きさ）の材料で形成すべきである。また、ＳＡＬ
層の磁気抵抗効果は、非常に低くすべきである。ＡＭＲ
センサ又はＧＭＲ・ＭＬセンサとＳＡＬ間のより大きな
（例えば、２８０Å）スペーサのバイアス効果が低いこ
とは、コバルト系合金のような高磁気モーメントのより
薄い（例えば、３０Å以下）ＳＡＬを用いることにより
補償できる。センサの成膜過程において、或る向きの磁
場を横方向に印加してＳＡＬについて横方向のピン止め
効果を実現することができ、かつ、或る方向の磁場を、
ＡＭＲ又はＧＭＲを付着するときに９０°遅れて回転さ
せ、縦方向（例えば、電流の方向）に沿って一軸異方性
を減らすることができる。
【００３５】以上、いくつかの好適実施例を用いて本発
明を説明したが、その技術的範囲内において上記実施例
に加え得る様々な変形・変更及びそれらと均等な範囲に
ついては、本明細書及び添付図面の記載から当業者であ
れば明らかであろう。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、上述したように第１反
強磁性層に加えて、ピン層即ちＳＡＬ層の両側にピン止
め層即ち第２反強磁性層を設けた二重ピン止め構造によ
って、ＳＡＬ層へのピン止め作用が強化されるので、Ｍ
Ｒセンサの線形応答性及び再生性能が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＡＦＭ層及びＳＡＬ層の交換バイアス二重層を
非対称に、ＭＲ感知素子及び第２ＡＦＭ層が交換バイア
ス二重層に当接するように配置した本発明のＭＲセンサ
の断面図である。
【図２】交換バイアス二重層を対称に配置し、かつ第２
ＡＦＭ層を有しない本発明のＭＲセンサの断面図であ
る。
【図３】図１の実施例に類似するが、交換バイアス層及
びＡＦＭ層を対称に配置した本発明のＭＲセンサの断面
図である。
【図４】ＡＦＭ層及びＳＡＬ層を対称に配置した本発明
のＭＲセンサの断面図である。
【図５】Ａ図は磁気ディスクドライブアセンプリの一部
断面正面図、Ｂ図はＡ図の５Ｂ−５Ｂ線における断面
図、Ｃ図は従来のシールド型垂直磁気抵抗（ＭＲ）読出
しヘッドの斜視図である。
【図６】図５Ｃの６−６線における磁気抵抗（ＭＲ）セ
ンサの断面図である。
【図７】図６のＭＲセンサの磁気抵抗（ＭＲ）感知素子
の磁化及び軟質隣接層（ＳＡＬ）の磁化を示した図であ
る。
【図８】ＭＲセンサの抵抗と磁場との関係を示す線図で
ある。
【符号の説明】
１ エンクロージュア ２ モータ ３ 磁気ディスク ４ アクチュエータ ５ アーム ６ サスペンション ７ トランスデューサ １０ ＭＲヘッド １２ 第１シールド １４ 第２シールド １６ ＭＲセンサ １７ 基板 １８ ＭＲ感知素子 １９ バッファ層 ２０ スペーサ層 ２１ 強磁性エンド領域 ２２ ＳＡＬ層 ２４ ＡＦＭ層 ２５ リード ２６ 磁化方向 ２７ キャップ層 ２８ 磁化方向 ２９ 電流源 ３０ 磁化方向 ３１ 信号検出回路 ３２ 点 ３４ 曲線 ３６ 破線 ４２ ＭＲ感知素子 ４４、４４´ スペーサ層 ４６、４６´ ＡＦＭ層 ４８、４８´ ＳＡＬ層 ５０、５２、５２´ 磁場 ５３、５３´ 交換バイアス二重層 ５３Ａ 第２交換バイアス二重層 ５４、５４´ フリンジ磁場 ５８、５８´ 第２反強磁性層 ５９ ＳＡＬ層 ６０、６２、６４ ＭＲセンサ ６６ ＭＲ感知素子 ６８、６８´ スペーサ層 ７０、７０´ ＳＡＬ層 ７２、７２´ ＡＦＭ層 ７４、７６、７６´ 磁場 ７８、７８´ フリンジ磁場
フロントページの続き (72)発明者 ダニエル・エイ・ネペラ アメリカ合衆国・カリフォルニア州・ 95123，サン・ノゼ，ナンバー147，ブロッ サム・リバー・ウェイ・1009 (72)発明者 ドゥルガ・ピー・ラビパティ アメリカ合衆国・カリフォルニア州・ 95070，サラトガ，エイトリアム・ドライ ブ・12138 (72)発明者 マルコス・エム・レダーマン アメリカ合衆国・カリフォルニア州・ 94107，サン・フランシスコ，ナンバー１, クラレンス・プレイス・１

Claims (31)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 磁気抵抗感知素子と、 前記磁気抵抗感知素子に接触している非磁性層と、 前記磁気抵抗感知素子との間に前記非磁性層を挟むよう
    に前記非磁性層に接触している第１反強磁性層と、 前記非磁性層との間に前記第１反強磁性層を挟むように
    前記第１反強磁性層に接触している強磁性軟質隣接層
    と、 前記第１反強磁性層との間に前記軟質隣接層を挟むよう
    に前記軟質隣接層に接触している第２反強磁性層とを有
    することを特徴とする磁気抵抗センサ。
  2. 【請求項２】 前記磁気抵抗感知素子が軟質強磁性層
    からなるアモルファス磁気抵抗感知素子であることを特
    徴とする請求項１に記載の磁気抵抗センサ。
  3. 【請求項３】 前記磁気抵抗感知素子が多層からなる
    巨大磁気抵抗感知素子であることを特徴とする請求項１
    に記載の磁気抵抗センサ。
  4. 【請求項４】 前記軟質隣接層が、主としてＮｉＦｅ
    Ｒｈ、ＮｉＦｅＮｂ、及びコバルト系合金からなる群か
    ら選択されたものであることを特徴とする請求項１に記
    載の磁気抵抗センサ。
  5. 【請求項５】 前記反強磁性層が、主としてＦｅＭ
    ｎ、ＲｈＭｎ、ＩｒＭｎ、ＮｉＯ、及びＮｉＣｏＯから
    なる群から選択されたものであることを特徴とする請求
    項１に記載の磁気抵抗センサ。
  6. 【請求項６】 前記非磁性層が、主としてＴｉ及びＴ
    ａからなる群から選択されたものであることを特徴とす
    る請求項１に記載の磁気抵抗センサ。
  7. 【請求項７】 前記非磁性層の膜厚が１０〜８０Åの
    範囲にあり、前記反強磁性層の膜厚が６０〜１２０Åの
    範囲にあり、前記軟質隣接層の膜厚が３０〜１００Åの
    範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗
    センサ。
  8. 【請求項８】 前記反強磁性層及び前記軟質隣接層が
    第１交換バイアス二重層であり、かつ更に少なくとも前
    記第１交換バイアス二重層に接触している第２交換バイ
    アス二重層を有することを特徴とする請求項１に記載の
    磁気抵抗センサ。
  9. 【請求項９】 前記非磁性層が第１非磁性層であり、
    かつ前記強磁性軟質隣接層が第１強磁性軟質隣接層であ
    り、 前記第１非磁性層との間に前記磁気抵抗感知素子を挟む
    ように前記磁気抵抗感知素子に接触している第２非磁性
    層と、 前記磁気抵抗感知素子との間に前記第２非磁性層を挟む
    ように前記第２非磁性層に接触している第３反強磁性層
    と、 前記第２非磁性層との間に前記第３反強磁性層を挟むよ
    うに前記第３反強磁性層に接触している第２強磁性軟質
    隣接層と、 前記第３反強磁性層との間に前記第２軟質隣接層を挟む
    ように前記第２軟質隣接層に接触している第４反強磁性
    層とを更に有することを特徴とする請求項１に記載の磁
    気抵抗センサ。
  10. 【請求項１０】 前記第１磁性層及び前記第２非磁性
    層が主として同じ材料で形成され、 前記第１反強磁性層、前記第２反強磁性層、前記第３反
    強磁性層及び前記第４反強磁性層が主として同じ材料で
    形成され、 前記第１軟質隣接層及び前記第２軟質隣接層が主として
    同じ材料で形成されていることを特徴とする請求項９に
    記載の磁気抵抗センサ。
  11. 【請求項１１】 磁気抵抗感知素子と、 前記磁気抵抗感知素子に接触している第１非磁性層と、 前記磁気抵抗感知素子との間に前記非磁性層を挟むよう
    に前記非磁性層に接触している反強磁性層と、 前記非磁性層との間に前記反強磁性層を挟むように前記
    反強磁性層に接触している強磁性軟質隣接層と、 前記第１非磁性層との間に前記磁気抵抗感知素子を挟む
    ように前記磁気抵抗感知素子に接触している第２非磁性
    層とを有することを特徴とする磁気抵抗センサ。
  12. 【請求項１２】 前記反強磁性層が第１反強磁性層で
    あり、かつ前記軟質隣接層が第１軟質隣接層であり、 前記磁気抵抗感知素子との間に前記第２非磁性層を挟む
    ように前記第２非磁性層に接触している第２反強磁性層
    と、 前記第２非磁性層との間に前記第２反強磁性層を挟むよ
    うに前記第２反強磁性層に接触している第２強磁性軟質
    隣接層とを更に有することを特徴とする請求項１１に記
    載の磁気抵抗センサ。
  13. 【請求項１３】 前記第１反強磁性層との間に前記第
    １軟質隣接層を挟むように前記第１軟質隣接層に接触し
    ている第３反強磁性層を更に有することを特徴とする請
    求項１２に記載の磁気抵抗センサ。
  14. 【請求項１４】 前記第２反強磁性層との間に前記第
    ２軟質隣接層を挟むように前記第２軟質隣接層に接触し
    ている第４反強磁性層とを更に有することを特徴とする
    請求項１３に記載の磁気抵抗センサ。
  15. 【請求項１５】 前記軟質隣接層が、主としてＮｉＦ
    ｅＲｈ、ＮｉＦｅＮｂ、及びコバルト系合金からなる群
    から選択されたものであることを特徴とする請求項１２
    に記載の磁気抵抗センサ。
  16. 【請求項１６】 前記反強磁性層が、主としてＦｅＭ
    ｎ、ＲｈＭｎ、ＩｒＭｎ、ＮｉＯ及びＮｉＣｏＯからな
    る群から選択されたものであることを特徴とする請求項
    １５に記載の磁気抵抗センサ。
  17. 【請求項１７】 前記非磁性層が、主としてＴｉ及び
    Ｔａからなる群から選択されたものであることを特徴と
    する請求項１６に記載の磁気抵抗センサ。
  18. 【請求項１８】 前記非磁性層の膜厚が１０〜８０Å
    の範囲にあり、前記反強磁性層の膜厚が６０〜１２０Å
    の範囲にあり、前記軟質隣接層の膜厚が３０〜１００Å
    の範囲にあることを特徴とする請求項１２に記載の磁気
    抵抗センサ。
  19. 【請求項１９】 磁気抵抗感知素子と、 前記磁気抵抗感知素子に接触している第１非磁性スペー
    サ層と、 前記第１非磁性層との間に前記磁気抵抗感知素子を挟む
    ように前記磁気抵抗感知素子に接触している第２非磁性
    スペーサ層と、 前記磁気抵抗感知素子との間に前記第１スペーサ層を挟
    むように前記第１スペーサ層に接触している第１軟質隣
    接層、及び前記磁気抵抗感知素子との間に前記第２スペ
    ーサ層を挟むように前記第２スペーサ層に接触している
    第２軟質隣接層と、 前記第１スペーサ層との間に前記第１軟質隣接層を挟む
    ように前記第１軟質隣接層に接触している第１反強磁性
    層、及び前記第２スペーサ層との間に前記第２軟質隣接
    層を挟むように前記第２軟質隣接層に接触している第２
    反強磁性層とを有することを特徴とする磁気抵抗セン
    サ。
  20. 【請求項２０】 前記磁気抵抗感知素子が軟質強磁性
    層からなるアモルファス磁気抵抗感知素子であることを
    特徴とする請求項１９に記載の磁気抵抗センサ。
  21. 【請求項２１】 前記磁気抵抗感知素子が多層からな
    る巨大磁気抵抗感知素子であることを特徴とする請求項
    １９に記載の磁気抵抗センサ。
  22. 【請求項２２】 前記軟質隣接層が、主としてＮｉＦ
    ｅＲｈ、ＮｉＦｅＮｂ、及びコバルト系合金からなる群
    から選択されたものであることを特徴とする請求項１９
    に記載の磁気抵抗センサ。
  23. 【請求項２３】 前記反強磁性層が、主としてＦｅＭ
    ｎ、ＲｈＭｎ、ＩｒＭｎ、ＮｉＯ、及びＮｉＣｏＯから
    なる群から選択されたものであることを特徴とする請求
    項１９に記載の磁気抵抗センサ。
  24. 【請求項２４】 前記非磁性層が主としてＴｉ及びＴ
    ａからなる群から選択されたものであることを特徴とす
    る請求項１９に記載の磁気抵抗センサ。
  25. 【請求項２５】 前記非磁性層の膜厚が１０〜８０Å
    の範囲にあり、前記反強磁性層の膜厚が６０〜１２０Å
    の範囲にあり、前記軟質隣接層の膜厚が３０〜１００Å
    の範囲にあることを特徴とする請求項１９に記載の磁気
    抵抗センサ。
  26. 【請求項２６】 軸を中心に回転するようにモータに
    結合された磁気ディスクと、 前記磁気ディスクの表面に関して読出し位置に支持され
    たトランスデューサとからなり、前記トランスデューサ
    が、 磁気抵抗感知素子と、 前記磁気抵抗感知素子に接触している非磁性層と、 前記磁気抵抗感知素子との間に前記非磁性層を挟むよう
    に前記非磁性層に接触している第１反強磁性層と、 前記非磁性層との間に前記第１反強磁性層を挟むように
    前記第１反強磁性層に接触している強磁性軟質隣接層
    と、 前記第１反強磁性層との間に前記軟質隣接層を挟むよう
    に前記軟質隣接層に接触している第２反強磁性層とを有
    する前記磁気抵抗センサを備えることを特徴とする磁気
    ディスクシステム。
  27. 【請求項２７】 軸を中心に回転するようにモータに
    結合された磁気ディスクと、 前記磁気ディスクの表面に関して読出し位置に支持され
    たトランスデューサとからなり、前記トランスデューサ
    が、 磁気抵抗感知素子と、 前記磁気抵抗感知素子に接触している第１非磁性層と、 前記磁気抵抗感知素子との間に前記非磁性層を挟むよう
    に前記非磁性層に接触している反強磁性層と、 前記非磁性層との間に前記反強磁性層を挟むように前記
    反強磁性層に接触している強磁性軟質隣接層と、 前記第１非磁性層と前記第２非磁性層との間に前記磁気
    抵抗感知素子を挟むように前記磁気抵抗感知素子に接触
    している第２非磁性層とを有する前記磁気抵抗センサを
    備えることを特徴とする磁気ディスクシステム。
  28. 【請求項２８】 軸を中心に回動するようにモータに
    結合された磁気ディスクと、 前記磁気ディスクの表面に関して読出し位置に支持され
    たトランスデューサとからなり、前記トランスデューサ
    が、 磁気抵抗感知素子と、 前記磁気抵抗感知素子に接触している第１非磁性スペー
    サ層と、 前記第１非磁性スペーサ層との間に前記磁気抵抗感知素
    子を挟むように前記磁気抵抗感知素子に接触している第
    ２非磁性スペーサ層と、 前記磁気抵抗感知素子との間に前記第１スペーサ層を挟
    むように前記第１スペーサ層に接触している第１軟質隣
    接層、及び前記磁気抵抗感知素子との間に前記第２スペ
    ーサ層を挟むように前記第２スペーサ層に接触している
    第２軟質隣接層と、 前記第１スペーサ層との間に前記第１軟質隣接層を挟む
    ように前記第１軟質隣接層に接触している第１反強磁性
    層、及び前記第２スペーサ層との間に前記第２軟質隣接
    層を挟むように前記第２軟質隣接層に接触している第２
    反強磁性層とを有する前記磁気抵抗センサを備えること
    を特徴とする磁気ディスクシステム。
  29. 【請求項２９】 磁気抵抗感知素子、前記磁気抵抗感
    知素子に接触している非磁性層、前記磁気抵抗感知素子
    との間に前記非磁性層を挟むように前記非磁性層に接触
    している第１反強磁性層、前記非磁性層との間に前記第
    １反強磁性層を挟むように前記第１反強磁性層に接触し
    ている強磁性軟質隣接層、及び前記第１反強磁性層との
    間に前記軟質隣接層を挟むように前記軟質隣接層に接触
    している第２反強磁性層を備える磁気抵抗センサと、誘
    導型書込み素子とを有するトランスデューサと、 その一方の端部近傍において前記トランスデューサを支
    持する細長いサスペンションアームとを備えることを特
    徴とする読出し／書込みヘッドアセンブリ。
  30. 【請求項３０】 磁気抵抗感知素子、前記磁気抵抗感
    知素子に接触している第１非磁性層、前記磁気抵抗感知
    素子との間に前記非磁性層を挟むように前記非磁性層に
    接触している反強磁性層、前記非磁性層との間に前記反
    強磁性層を挟むように前記反強磁性層に接触している強
    磁性軟質隣接層、及び前記第１非磁性層との間に前記磁
    気抵抗感知素子を挟むように前記磁気抵抗感知素子に接
    触している第２非磁性層を備える磁気抵抗センサと、誘
    導型書込み素子とを有するトランスデューサと、 その一方の端部近傍において前記トランスデューサを支
    持する細長いサスペンションアームとを有することを特
    徴とする読出し／書込みヘッドアセンブリ。
  31. 【請求項３１】 磁気抵抗感知素子、前記磁気抵抗感
    知素子に接触している第１非磁性スペーサ層、前記第１
    非磁性スペーサ層との間に前記磁気抵抗感知素子を挟む
    ように前記磁気抵抗感知素子に接触している第２非磁性
    スペーサ層、前記磁気抵抗感知素子との間に前記第１ス
    ペーサ層を挟むように前記第１スペーサ層に接触してい
    る第１軟質隣接層及び前記磁気抵抗感知素子との間に前
    記第２スペーサ層を挟むように前記第２スペーサ層に接
    触している第２軟質隣接層、並びに前記第１スペーサ層
    との間に前記第１軟質隣接層を挟むように前記第１軟質
    隣接層に接触している第１反強磁性層及び前記第２スペ
    ーサ層との間に前記第２軟質隣接層を挟むように前記第
    ２軟質隣接層に接触している第２反強磁性層を備える磁
    気抵抗センサと、誘導型書込み素子とを有するトランス
    デューサと、 その一方の端部近傍において前記トランスデューサを支
    持する細長いサスペンションアームとを有することを特
    徴とする読出し／書込みヘッドアセンブリ。
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KR100982426B1 (ko) * 2005-03-16 2010-09-15 삼성전자주식회사 디지털 자기저항 센서

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