DE10107491A1 - Magnetsensoren und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents
Magnetsensoren und Verfahren zur Herstellung derselbenInfo
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Abstract
Bei einem Magnetsensor werden eine untere Anschlussschicht, eine magnetosensitive Schicht und eine Abdeckschicht gleichzeitig in im Wesentlichen der gleichen Größe strukturiert. Die gegenüberliegende Oberfläche der unteren Anschlussschicht, die der magnetosensitiven Schicht gegenüberliegt, ist im Wesentlichen auf einer gegenüberliegenden Oberfläche der magnetosensitiven Schicht aufgeschichtet. Die gegenüberliegende Oberfläche der oberen Anschlussschicht, die der magnetosensitiven Schicht gegenüberliegt, wird in eine Form gebracht, die kleiner als die andere gegenüberliegende Oberfläche der magnetosensitiven Schicht und in dieser enthalten ist. Dies verwirklicht einen Magnetsensor, der eine CPP-Struktur verwendet und noch einfach herstellbar ist und der eine im Wesentlichen genaue feine CPP-Struktur entsprechend einem gewünschten Ausgangssignal umfasst.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Magnetsensoren, bei
denen ein Messstrom einer magnetosensitiven Schicht zuge
führt wird, um eine Veränderung eines externen Magnetfeldes
durch eine Veränderung eines Widerstandswertes (Spannungs
wertes) der Schicht zu erfassen.
Ein Magnetsensor wird herkömmlicherweise als ein Auf
zeichnungs-/Widergabemagnetkopf eines Festplattenlaufwerkes
verwendet, das hauptsächlich in einem Computer angeordnet
ist. Dieser herkömmliche Aufzeichnungs-/Widergabemagnetkopf
misst beziehungsweise erfasst ein externes Magnetfeld mit
tels eines induzierten Stromes, der in einer Spule erzeugt
wird. Mit zunehmender Nachfrage nach hoher Speicherkapazi
tät und hohen Bearbeitungsgeschwindigkeiten wird seit kur
zem jedoch ein Magnetsensor verwendet, der ein externes Ma
gnetfeld selbst erfasst. Dieser Sensor verwendet den magne
toresistiven (MR) Effekt. Weiterhin ist ein Magnetkopf auf
getreten, der den riesen-magnetoresistiven (Giant Magneto
resistance = GMR) Effekt verwendet.
Wenn die Aufzeichnungsdichte eines Festplattenlauf
werks zunimmt, verringert sich die 1-Bit-
Aufzeichnungsfläche und das erzeugte Magnetfeld nimmt ab.
Die Aufzeichnungsdichten von derzeit im Handel erhältlichen
Festplattenlaufwerken betragen ungefähr 10 Gbits/in2. Der
Anstieg der Aufzeichnungsdichte verdoppelt sich jedoch na
hezu jedes Jahr. Dies erfordert, dass ein Magnetkopf feine
re Magnetfelder steuert und kleinere Veränderungen des ex
ternen Magnetfeldes erfasst.
Derzeit wird eine GMR-Schicht vom Spinventiltyp bezie
hungsweise vom Spin-Valve-Typ verwendet. Diese Spin-Valve-
GMR-Schicht weist eine magnetische Schicht auf, deren Ma
gnetisierungsrichtung fixiert ist, und eine magnetische
Schicht, deren Magnetisierungsrichtung frei verändert wer
den kann. Der elektrische Widerstand verändert sich ent
sprechend dem Winkel, den die Magnetisierungsrichtungen in
diesen beiden magnetischen Schichten einschließen.
Wenn dieser Magnetkopf verwendet wird, wird verur
sacht, dass ein Messstrom parallel zu der Schichtoberfläche
der GMR-Schicht fließt und als eine Veränderung des Wider
standswertes (des Spannungswertes: des Ausgangswertes) er
fasst wird, der durch das externe Magnetfeld verursacht
wird. Bei diesem Magnetkopf, der eine CIP- (Current in the
Plane = Strom in der Ebene) Struktur aufweist, bei der ein
Messstrom parallel zu der Schichtoberfläche der GMR-Schicht
zugeführt wird, verringert sich der Ausgangswert, wenn die
Elementbreite (genauer die wirksame Kernbreite) abnimmt.
Wenn die Höhe des Messstroms vergrößert wird, wird ein gro
ßer Ausgangswert durch das ohmsche Gesetzt erhalten. Diese
Höhe des Messstroms ist jedoch begrenzt, weil die Erzeugung
von Wärme oder dergleichen unvermeidbar ist.
Weiterhin erfordert der CIP-Magnetkopf Isolierschich
ten zwischen den oberen und unteren magnetischen Schichten.
Der Abstand zwischen den magnetischen Schichten beträgt
(Dicke der GMR-Schicht + Dicke der Isolierschicht × 2).
Weil die untere Grenze der Dicke der Isolierschicht derzeit
20 nm beträgt, beträgt der Abstand zwischen den magneti
schen Schichten (Dicke der GMR-Schicht + 40 nm). Wenn die
Längen der Aufzeichnungsbits auf einem Aufzeichnungsmedium
verkürzt werden, wird es schwierig, diese Bits zu erfassen.
Daher kann der Abstand zwischen den magnetischen Schirmen
derzeit nicht auf 40 nm oder weniger verringert werden.
Aus dem vorstehenden ergibt sich, dass der die Spin-
Valve-GMR-Schicht verwendende CIP-Magnetkopf vermutlich ei
ne Aufzeichnungsdichte von bis zu 20 bis 40 Gbits/in2 er
zielen kann. Die obere Grenze beträgt 60 Gbits/in2, auch
wenn die neueste Technik angewendet wird, die eine Spiegel
streuung beziehungsweise ein Specular-Scattering verwendet.
Die Aufzeichnungsdichte der Festplattenlaufwerke
steigt abrupt, so dass 2002 wahrscheinlich eine Aufzeich
nungsdichte von 80 Gbits/in2 erforderlich ist.
Aus den vorstehend erwähnten Gründen ist es für den CIP-
Magnetkopf, der die Spin-Valve-GMR-Schicht verwendet, ex
trem schwierig, eine hohe Aufzeichnungsdichte von 80
Gbits/in2 oder mehr zu erreichen.
Um dieses Problem zu lösen, wird ein Magnetkopf als
vielversprechend angesehen, der eine CPP-(Strom senkrecht
zur Ebene = Current Perpendicular to the Plane = CPP)
Struktur aufweist, bei der ein Messstrom in einer Richtung
zugeführt wird, die zumindest eine Komponente enthält, die
senkrecht zu den Schichtoberflächen der MR-Schicht ver
läuft. Dieser die CPP-Struktur aufweisende Magnetkopf zeigt
ungefähr die zweifache Widerstandsveränderung der CIP-
Struktur bei Raumtemperatur, so dass ein großes Ausgangs
signal erwartet werden kann. Bei dieser Struktur ist die
GMR-Schicht nicht auf eine Mehrlagen-GMR-Schicht be
schränkt. Beispielsweise kann eine Spin-Valve-Schicht oder
eine Mehrlagenschicht vom Koerzitivkraftdifferenztyp ver
wendet werden.
Ein weiterer großer Vorteil des CPP-Magnetkopfes be
steht darin, dass der Ausgangswert zunimmt, wenn die Quer
schnittsfläche (= Kernbreite der CIP-Struktur × Höhe) eines
Abschnitts der GMR-Schicht abnimmt, durch den ein Messstrom
fließt. Ein hoher Ausgangswert wird erhalten, indem dieje
nigen Oberflächen der oberen und unteren Anschlüsse ver
kleinert werden, die die MR-Schicht sandwichartig umgeben,
die den MR-Schichtoberflächen gegenüberliegen, indem diese
Eigenschaft verwendet wird.
Die Verwendung eines Magnetkopfes, der eine Tunnel-MR-
(TMR-) Struktur aufweist, bei der eine Isolierschicht sand
wichartig zwischen zwei magnetischen Schichten eingeschich
tet ist, wird in ähnlicher Weise verfolgt. Bei dieser
Struktur verändert sich ein Tunnelstrom, der durch die Iso
lierschicht fließt, entsprechend der Magnetisierungsrich
tung in jeder Magnetschicht. Daher zeigt die Struktur eine
große Widerstandsänderung und weist einen hohen Ausgangs
wert auf. Bei dem Magnetkopf, der diese TMR-Struktur auf
weist, fließt ein Strom in der Reihenfolge der magnetischen
Schicht → Isolierschicht → magnetische Schicht. Weiterhin
weist die TMR-Struktur Vorteile auf, die analog zu denen
der CPP-Struktur sind. Daher kann die TMR-Struktur als ein
Typ der CPP-Struktur betrachtet werden.
Wie vorstehend beschrieben, wird angenommen, dass der
CPP-Magnetkopf den CIP-Magnetkopf ersetzt. Dieser CPP-
Magnetkopf wurde bis jetzt jedoch noch nicht in den prakti
schen Einsatz gebracht, weil er die folgenden verschiedenen
Probleme aufweist.
Die folgenden Probleme sind insbesondere zu beachten,
wenn die Größen von denjenigen Oberflächen der oberen und
unteren Anschlüsse, die den GMR-Schichtoberflächen gegen
überliegen, verkleinert werden, um das Ausgangssignal des
CPP-Struktur-Magnetkopfes weiter zu erhöhen.
(1) Die Element-Herstellungsverfahren sind kompliziert
und erfordern eine hohe Genauigkeit.
Eine Reihe von Verfahren beziehungsweise Prozessen der
Schichtbildung, der Fotolackbildung, der Fotolithographie,
des Ätzens und der Fotolackentfernung müssen mehrmals
durchgeführt werden. Insbesondere wenn die Größen der ge
genüberliegenden Oberflächen der oberen und unteren An
schlüsse zu verkleinern sind, ist es wesentlich, Isolier
schichten entsprechend den beiden Anschlüssen zu bilden.
Dieses Bilden ist sehr beschwerlich und zeitaufwendig. In
diesem Fall entsprechen diejenigen Abschnitte der gegen
überliegenden Oberflächen von diesen oberen und unteren An
schlüssen, die überlappen, weiterhin einem CPP-Abschnitt,
der zum Ausgangssignal beiträgt. Daher ist bei der Foto
lackbildung eine extrem hohe Ausrichtungsgenauigkeit erfor
derlich, und dies macht es sehr schwierig, ein gewünschtes
Ausgangssignal zu erhalten.
(2) Die Eigenschaften sind schwierig zu bewerten, so
fern die Größe des CCP-Abschnitts nicht ungefähr 1 µm be
trägt oder im Submikron-Bereich liegt.
Wenn die Größe des CCP-Abschnitts 3 µm oder mehr be
trägt, wird eine Spannung bezüglich einem Messstrom als ein
negativer Wert gemessen, aufgrund des Einflusses der Strom
verteilung, obwohl diese auch von der Elementstruktur, dem
Material und dergleichen abhängt. Unter diesem Einfluss
nimmt das MR-Verhältnis einen sehr großen Wert von ungefähr
3 µm ein. Dieser verhindert die Anwendung der herkömmlichen
Bewertungsstandards.
(3) Die Eigenschaften werden leicht durch die Qualität
der Element-Herstellungsverfahren beeinflusst.
Obwohl dies auch ein Problem des die CIP-Struktur auf
weisenden Magnetkopfes ist, ist dieses Problem bei der CPP-
Struktur stärker zu beachten. Wenn eine GMR-Schicht und
Isolierschichten gebildet werden, verändern sich die MR-
Eigenschaften stark mit der Querschnittsform und dem Zu
stand von erzeugten Nähten beziehungsweise Graten. Dies
macht es schwierig, die Ursache für ein fehlerhaftes Pro
dukt anzugeben.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen
Magnetsensor vorzusehen, der eine CCP-Struktur verwendet,
um das Ausgangssignal zu vergrößern, und der noch einfach
herstellbar ist und der eine feine CPP-Struktur gemäß einem
gewünschten Ausgangssignal im Wesentlichen genau realisie
ren kann.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung
einen Magnetsensor und ein Verfahren zur Herstellung des
selben vorzusehen, das die Form und die Abmessungen eines
CCP-Abschnitts genau auf gewünschte feine Werte steuern
kann und das weiterhin das Ausgangssignal vergrößern und
die Eigenschaften verbessern kann.
Gemäß einem ersten Grundgedanken der vorliegenden Er
findung weist ein Magnetsensor eine magnetische magnetosen
sitive Schicht auf, um in den Bereich der Schichtoberfläche
zu fallen.
Gemäß einem dritten Grundgedanken der vorliegenden Er
findung wird ein Herstellungsverfahren für einen Magnetsen
sor vorgesehen, bei dem eine magnetosensitive Schicht zum
Messen beziehungsweise Erfassen eines externen Magnetfeldes
vertikal durch ein Paar von Anschlüssen sandwichartig umge
ben ist, um der magnetosensitiven Schicht einen elektri
schen Strom in einer Richtung senkrecht zu einer Schichto
berfläche der magnetosensitiven Schicht zuzuführen. Das
Verfahren umfasst die Schritte, Bilden von einem der An
schlüsse derart, dass eine Oberflächen von ihm der magneto
sensitiven Schicht gegenüberliegt, um den gesamten Bereich
der Schichtoberfläche zu umfassen, Bilden des anderen der
Anschlüsse derart, dass eine Oberfläche von ihm bezüglich
der Fläche kleiner als die Schichtoberfläche ist und der
magnetosensitiven Schicht gegenüberliegt, um in den Bereich
der Schichtoberfläche zu fallen, wobei der andere der An
schlüsse derart gebildet ist, dass er eine vorherbestimmte
Form in einer Sektion senkrecht zu der Schichtoberfläche
und parallel zu einer magnetosensitiven Oberfläche auf
weist, wobei sich die Breite der Form von einem Abschnitt
zu einem anderen verändert, und Polieren einer Endoberflä
che, die als die magnetosensitive Schicht dienen soll, um
die Breite des anderen der Anschlüsse zu steuern, der auf
der Endoberfläche frei liegt.
Gemäß dem vierten Grundgedanken der vorliegenden Er
findung wird ein Lesemagnetkopf vorgesehen, der den Magnet
sensor gemäß dem ersten Grundgedanken zum Lesen von in ei
nem magnetischen Aufzeichnungsmedium gespeicherten Informa
tionen aufweist.
Gemäß dem fünften Grundgedanken der vorliegenden Er
findung wird ein Lese-/Schreibmagnetkopf vorgesehen, bei
dem ein Lesemagnetkopf, der den Magnetsensor gemäß dem er
sten Grundgedanken zum Lesen von in einem magnetischen Auf
zeichnungsmedium gespeicherten Informationen aufweist, mit
einem Schreibmagnetkopf zum Schreiben von Informationen in
das magnetischen Aufzeichnungsmedium integriert ist.
Gemäß dem sechsten Grundgedanken der vorliegenden Er
findung wird eine magnetische Vorrichtung vorgesehen, die
mit einem Lese-/Schreibmagnetkopf ausgestattet ist, bei dem
ein Lesemagnetkopf, der den Magnetsensor gemäß dem ersten
Grundgedanken zum Lesen von in einem Aufzeichnungsmedium
gespeicherten Informationen aufweist, mit einem Schreibma
gnetkopf zum Schreiben von Informationen in das magnetische
Aufzeichnungsmedium integriert ist.
Bei einem Magnetsensor, der eine CPP-Struktur gemäß
der vorliegenden Erfindung aufweist, weist die gegenüber
liegende Oberfläche von einem Anschluss eine Größe auf, die
eine Schichtoberfläche von einer magnetosensitiven Schicht
umfasst, während die Oberfläche des anderen Anschlusses
kleiner als und in diese Schichtoberfläche integriert ist.
Die Größe eines Abschnitts der magnetosensitiven Schicht,
durch die ein Strom fließt, das heißt die Größe eines CPP-
Abschnitts, ist im Wesentlichen unabhängig von der Größe
der gegenüberliegenden Oberfläche von einem Anschluss als
ein größerer Anschluss, und hauptsächlich durch die Größe
der gegenüberliegenden Oberfläche des anderen Anschlusses
als ein kleinerer Anschluss definiert. Somit bestimmt die
Bestimmung dieser Größe voraussichtlich im Wesentlichen als
einziges den Ausgangswert. Demgemäß, auch wenn die Größe
der gegenüberliegenden Oberfläche von einem Anschluss so
gebildet wird, dass sie gleich oder größer als die Schich
toberfläche ist, wird der Ausgangswert im Wesentlichen
nicht beeinflusst. Wenn ein Anschluss auf diese Weise ein
gestellt wird, brauchen die zwei Anschlüsse nicht mit hoher
Genauigkeit ausgerichtet zu werden und können sehr einfach
gebildet werden. Weiterhin kann ein erwünschter hoher Aus
gangswert erhalten werden, indem (die gegenüberliegenden
Oberfläche) des anderen Anschlusses in einer sehr kleinen
Größe gebildet wird.
Weiterhin weist der andere Anschluss gemäß der vorlie
genden Erfindung eine vorherbestimmte Form auf, deren Brei
te in einer Sektion senkrecht zu der Schichtoberfläche und
parallel zu einer magnetischsensitiven Oberfläche sich von
einem Abschnitt zu einem anderen in der Sektion verändert.
Genauer ausgedrückt ist die vorherbestimmte Form eine rela
tiv einfache Form wie beispielsweise ein Dreieck, ein Tra
pez oder ein Kreis. Weiterhin wird die magentischsensitive
Oberfläche während der Herstellung poliert. Weil der Po
lierbetrag und die Elementbreite einander eindeutig ent
sprechen, ist es möglich, eine gewünschte feine Element
breite, die von dieser Form abhängt, einfach und genau zu
steuern.
Die vorliegenden Erfindung realisiert einen Magnetsen
sor, der eine CPP-Struktur verwendet und noch einfach her
stellbar ist und der eine im Wesentlichen genaue feine CPP-
Struktur gemäß einem gewünschten Ausgangssignal ein
schließt.
Weiterhin können die Form und die Abmessungen des CPP-
Abschnitts genau zu den gewünschten feinen Werten gesteuert
werden. Dies kann das Ausgangssignal weiter erhöhen und die
Eigenschaften verbessern.
Fig. 1 ist eine schematische perspektivische Darstel
lung, die nur die Hauptkomponenten eines Magnetsensors ge
mäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
zeigt;
Fig. 2A bis 2D sind schematische Draufsichten, die
ein Herstellungsverfahren für den Magnetsensor gemäß der
ersten Ausführungsform in der Reihenfolge der Herstellungs
schritte zeigen;
Fig. 3A bis 3D sind schematische Draufsichten, die
ein Herstellungsverfahren für den Magnetsensor gemäß der
ersten Ausführungsform in der Reihenfolge der Herstellungs
schritte zeigen, auf Fig. 2D folgend;
Fig. 4A bis 4D sind schematische Draufsichten, die
ein Herstellungsverfahren für den Magnetsensor gemäß der
ersten Ausführungsform in der Reihenfolge der Herstellungs
schritte zeigen, auf Fig. 3D folgend;
Fig. 5A bis 5D sind schematische Schnittansichten,
die ein Herstellungsverfahren für den Magnetsensor gemäß
der ersten Ausführungsform in der Reihenfolge der Herstel
lungsschritte zeigen;
Fig. 6A bis 6D sind schematische Schnittansichten,
die ein Herstellungsverfahren für den Magnetsensor gemäß
der ersten Ausführungsform in der Reihenfolge der Herstel
lungsschritte zeigen, auf Fig. 5D folgend;
Fig. 7A bis 7D sind schematische Schnittansichten,
die ein Herstellungsverfahren für den Magnetsensor gemäß
der ersten Ausführungsform in der Reihenfolge der Herstel
lungsschritte zeigen, auf Fig. 6D folgend;
Fig. 8 ist eine schematische perspektivische Darstel
lung, die nur die Hauptkomponenten eines Magnetsensors ge
mäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
zeigt;
Fig. 9A und 9B sind schematische Draufsichten, die
ein Herstellungsverfahren für den Magnetsensor gemäß der
zweiten Ausführungsform in der Reihenfolge der Herstel
lungsschritte zeigen;
Fig. 10 ist eine schematische perspektivische Dar
stellung, die nur die Hauptkomponenten eines Magnetsensor
gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfin
dung zeigt;
Fig. 11 ist eine schematische perspektivische Dar
stellung, die nur die Hauptkomponenten eines weiteren Ma
gnetsensors gemäß der dritten Ausführungsform zeigt;
Fig. 12 ist eine schematische Seitenansicht, die die
Hauptkomponenten eines Festplattenlaufwerks gemäß der vier
ten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 13 ist eine schematische Draufsicht, die die
Hauptkomponenten des Festplattenlaufwerks gemäß der vierten
Ausführungsform zeigt; und
Fig. 14 ist eine schematische Seitenansicht, die die
Hauptkomponenten eines Verbundmagnetkopfes von einer ABS-
Oberfläche betrachtet zeigt.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung ausführlich unter Bezugnahme auf die
zugehörigen Zeichnungen beschrieben.
Diese Ausführungsform zeigt beispielhaft den Aufbau
eines Magnetsensors, der eine CPP-Struktur aufweist, in der
ein Messstrom in einer Richtung zugeführt wird die zumin
dest eine Komponente senkrecht zu der Schichtoberfläche ei
ner magnetosensitiven Schicht enthält, und ein Verfahren
zur Herstellung des Sensors.
Fig. 1 ist eine schematische perspektivische Darstel
lung, die nur die Hauptkomponenten des Magnetsensors gemäß
dieser Ausführungsform zeigt.
Dieser Magnetsensor umfasst eine magnetosensitive
Schicht 2, um ein externes Magnetfeld zu erfassen, eine Ab
deckschicht 3, die aus Ru oder dergleichen gebildet ist und
die magnetosensitive Schicht 2 abdeckt, und ein Paar von
oberen und unteren Anschlussschichten 1 und 7. Diese unte
ren und oberen Anschlussschichten 1 und 7 umgeben die ma
gnetosensitive Schicht 2 vertikal sandwichartig und führen
einen Strom in einer Richtung senkrecht zu den Schichtober
flächen (den sich gegenüberliegenden Oberflächen 2a und 2b)
von dieser magnetosensitiven Schicht 2 zu.
Die magnetosensitive Schicht 2 kann eine Mehrlagen-
GMR-Schicht sein, eine Spin-Valve-Schicht, eine Mehrlagen
schicht vom Koerzitivkraftdifferenztyp oder dergleichen.
Bei dieser Ausführungsform ist die Abdeckschicht 3 auf die
ser magnetosensitiven Schicht 2 gebildet. Die obere An
schlussschicht 7 steht jedoch, natürlich, magnetisch in
Kontakt mit (ist magnetisch verbunden mit) der magnetosen
sitiven Schicht 2, über die Abdeckschicht 3.
Bei dieser Ausführungsform werden die untere An
schlussschicht 1, die magnetosensitive Schicht 2 und die
Abdeckschicht 3 gleichzeitig in im Wesentlichen der glei
chen Größe strukturiert. Eine gegenüberliegende Oberfläche
1a der unteren Anschlussschicht 1, die der magnetosensiti
ven Schicht 2 gegenüberliegt, wird im Wesentlichen auf der
gegenüberliegenden Oberfläche 2a der magnetosensitiven
Schicht 2 aufgeschichtet.
Eine gegenüberliegende Oberfläche 7a der oberen An
schlussschicht 7, die der magnetosensitiven Schicht 2 ge
genüberliegt, ist in einer Form gebildet, die kleiner als
und in der gegenüberliegenden Oberfläche 2b der magnetosen
sitiven Schicht 2 enthalten ist.
Bei diesem Magnetsensor ist die Größe eines Abschnitts
der magnetosensitiven Schicht 2, durch den ein Strom
fließt, das heißt die Größe eines CPP-Abschnitts, im We
sentlichen unabhängig von der Größe der unteren Anschluss
schicht 1 als ein größerer Anschluss. Das heißt, die Größe
des CPP-Abschnitts wird durch die Größe der gegenüberlie
genden Oberfläche 7a der oberen Anschlussschicht 7 als in
kleinerer Anschluss definiert. Daher wird der Ausgangswert
voraussichtlich im Wesentlichen als einziges durch die Be
stimmung der Größe der gegenüberliegenden Oberfläche 7a be
stimmt. Genau ausgedrückt wird die Größe des CPP-Abschnitts
jedoch nicht nur durch die Größe der gegenüberliegenden
Oberfläche 7a bestimmt. Dieser CCP-Abschnitt ist wahr
scheinlich um einige % größer als die gegenüberliegende
Oberfläche 7b, wenn die spezifischen Widerstände und Dicken
der oberen und unteren Anschlussschichten 7 und 1 und der
magnetosensitiven Schicht 2 und der Einfluss der unteren
Anschlussschicht 1 berücksichtigt werden. Bis zu diesem
Ausmaß liegt ein Fehler jedoch innerhalb eines vernachläs
sigbaren Bereiches, so dass es angemessen ist, die gegen
überliegende Oberfläche 2b als im Wesentlichen die gleiche
Größe wie der CPP-Abschnitt aufweisend zu betrachten.
Bei dieser Struktur sind die Breite und die Höhe der
gegenüberliegenden Oberfläche 7a der oberen Anschluss
schicht 7 die Kernbreite und -höhe (in Fig. 1 der Bequem
lichkeit halber als KERNBREITE und HÖHE gezeigt) eines üb
lichen Magnetkopfes zum Lesen. Die optische Kernbreite und
die wirksame Kernbreite eines üblichen Lesemagnetkopfes
weisen eine leichte Differenz auf. Wenn dies berücksichtigt
wird, ist das Verfahren zum Definieren des CPP-Abschnitts
bei dieser Ausführungsform geeignet.
Auch wenn die gegenüberliegende Oberfläche 1a der un
teren Anschlussschicht 1 in der gleichen Größe wie die ge
genüberliegende Oberfläche 2a der magnetischsensitiven
Schicht 2 wie vorstehend beschrieben gebildet wird, wird
demgemäß der Ausgangswert im Wesentlichen nicht beein
flusst. Weil die untere Anschlussschicht 1 auf diese Weise
ausgelegt wird, brauchen die zwei Anschlüsse nicht mit ho
her Genauigkeit ausgerichtet zu werden und können daher
sehr einfach gebildet werden. Weiterhin kann ein erwünsch
ter hoher Ausgangswert erhalten werden, weil die gegenüber
liegende Oberfläche 7b der oberen Anschlussschicht 7 in ei
ner sehr kleinen Größe gebildet wird.
Obwohl die Abdeckschicht 3 bei dieser Ausführungsform
verwendet wird, ist sie keine wesentlichen Komponente und
braucht nicht verwendet zu werden, wenn sie nicht notwendig
ist.
Ein Verfahren zur Herstellung des Magnetsensors gemäß
dieser Ausführungsform wird nachfolgend beschrieben.
Die Fig. 2A bis 7D sind schematische Drauf- und
Schnittansichten, die ein Herstellungsverfahren für diesen
Sensor in der Reihenfolge der Herstellungsschritte zeigen.
Die Fig. 5A bis 7D zeigen jeweils Schnitte entlang ge
strichelten Linien I-I' in den Fig. 2A bis 4D.
Zunächst, wie dies in den Fig. 2A und 5A gezeigt
ist, wird eine untere Anschlussschicht 1 gebildet, unter
Verwendung von Cu, NiFe oder dergleichen, eine magnetosen
sitiven Schicht 2 wird durch das Aufstapeln von CoFe/Cu
oder dergleichen gebildet und eine Abdeckschicht 3 wird ge
bildet, unter Verwendung von Ru oder dergleichen, in der
angegebenen Reihenfolge.
Anschließend, wie dies in den Fig. 2B und 5B darge
stellt ist, wird die Abdeckschicht 3 mit einem Fotolack 4
beschichtet und dieser Fotolack 4 wird mittels Fotolitho
graphie in eine gewünschte Form gebracht.
Wie dies in den Fig. 2C und 5C dargestellt ist,
wird der Fotolack 4 als eine Maske verwendet, um die untere
Anschlussschicht 1, die magnetosensitive Schicht 2 und die
Abdeckschicht 3 durch Ionen-Milling oder reaktives Ionen-
Ätzen (Reactive Ion Etching = RIE) strukturiert beziehungs
weise mit einem Muster versehen.
Wie dies in den Fig. 2D und 5D dargestellt ist,
wird der Fotolack 4 unter Verwendung eines organischen Lö
sungsmittels oder einer Stripping- beziehungsweise Trennlö
sung entfernt. Ein bevorzugteres Entfernen ist möglich,
wenn Schwabbeln oder dergleichen zusätzlich durchgeführt
wird.
Wie dies in den Fig. 3A und 6A dargestellt ist,
wird eine Isolierschicht 5, die beispielsweise aus SiO2 be
steht, auf der gesamten Oberfläche gebildet, um die struk
turierte untere Anschlussschicht 1, die magnetosensitive
Schicht 2 und die Abdeckschicht 3 abzudecken.
Wie dies in den Fig. 3B und 6B dargestellt ist,
wird die Isolierschicht 5 mit einem Fotolack 6 beschichtet
und dieser Fotolack 6 wird mittels Fotolithographie struk
turiert. Genauer gesagt wird der Fotolack 6 in eine Form
gebracht, die zumindest die darunter liegende untere An
schlussschicht 1, die magnetosensitive Schicht 2 und die
Abdeckschicht 3 umfasst und ein Loch 6a in einem im Wesent
lichen zentralen Abschnitt aufweist.
Anschließend, wie dies in den Fig. 3C und 6C darge
stellt ist, wird dieser Fotolack 6 als eine Maske und die
Abdeckschicht 3 als ein Ätz-Stopper verwendet, um nur die
Isolierschicht 5 durch Ionen-Milling oder RIE zu struktu
rieren. Folglich bleibt die Isolierschicht 5 in der Form
einer Insel, und ein Loch 5a, in dem ein Abschnitt der Ab
deckschicht 3 freigelegt wird, wird in einem im Wesentli
chen zentralen Abschnitt gebildet.
Wie dies in den Fig. 3D und 6D dargestellt ist,
wird der Fotolack 6 unter Verwendung eines organischen Lö
sungsmittels oder einer Trennlösung entfernt. Ein bevorzug
teres Entfernen ist möglich, wenn ein Schwabbeln oder der
gleichen zusätzlich durchgeführt wird.
Wie dies in den Fig. 4A und 7A dargestellt ist,
wird eine obere Anschlussschicht 7, die beispielsweise aus
Cu oder NiFe besteht, gebildet, um die gesamte Oberfläche
abzudecken.
Wie dies in den Fig. 4B und 7B dargestellt ist,
wird ein Fotolack 8 auf der oberen Anschlussschicht 7 ge
bildet und mittels Fotolithographie in eine gewünschte Form
gebracht.
Wie dies in den Fig. 4C und 7C dargestellt ist,
wird dieser Fotolack 8 als eine Maske verwendet, um die
obere Anschlussschicht 7 durch Ionen-Milling oder reaktives
Ionen-Ätzen (RIE) zu strukturieren.
Wie dies in den Fig. 4D und 7D dargestellt ist,
wird der Fotolack 8 unter Verwendung eines organischen Lö
sungsmittels oder einer Trennlösung entfernt. Ein bevorzug
teres Entfernen ist möglich, wenn ein Schwabbeln oder der
gleichen zusätzlich durchgeführt wird.
Durch das vorstehend beschriebene Verfahren wird die
magnetosensitive Schicht 2 in magnetischen Kontakt mit der
unteren Anschlussschicht 1 gebracht, weil die gegenüberlie
gende Oberfläche 2a als eine untere Oberfläche in Fig. 7D
die gegenüberliegende Oberfläche 1a der unteren Anschluss
schicht 1 im Wesentlichen überlappt. Zusätzlich wird die
magnetosensitive Schicht 2 in magnetischen Kontakt mit der
oberen Anschlussschicht 7 gebracht, über die Abdeckschicht
3, weil die gegenüberliegende Oberfläche 7a der oberen An
schlussschicht 7 in der gegenüberliegenden Oberfläche 2b
als eine obere Oberfläche in Fig. 7D enthalten ist. Wie
vorstehend beschrieben, wird ein CPP-Abschnitt hauptsäch
lich durch die gegenüberliegende Oberfläche 7a der oberen
Anschlussschicht 7 (und den Abschnitt der gegenüberliegen
den Oberfläche 2b, der dieser gegenüberliegenden Oberfläche
7a gegenüberliegt) definiert.
Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform wer
den die untere Anschlussschicht 1, die magnetosensitive
Schicht 2 und die Abdeckschicht 3 gebildet, indem die
Strukturierung einmal durchgeführt wird. Die Basiskonfigu
ration des Magnetsensors kann daher hergestellt werden, in
dem eine Reihe von Strukturierungsschritten, die die
Schichtbildung, die Fotolackbildung, die Schichtbearbeitung
und das Fotolackentfernen umfasst, nur dreimal durchgeführt
wird. Um die untere Anschlussschicht derart zu bilden, dass
ihre gegenüberliegende Oberfläche kleiner als die gegen
überliegende Oberfläche der magnetosensitiven Schicht ist,
muss die Reihe von Strukturierungsschritten im Gegensatz
hierzu weiterhin zumindest viermal durchgeführt werden.
Weiterhin ist in diesem Fall eine extrem hohe Genauigkeit
bei der Ausrichtung der oberen und unteren Anschlussschich
ten erforderlich. Bei dieser Ausführungsform weisen die
oberen und unteren Anschlussschichten 7 und 1 und die ma
gnetosensitiven Schicht 2 jedoch größere Bereiche als das
Loch 5a auf. Dies beseitigt die Notwendigkeit der hohen Ge
nauigkeit, so dass eine durch eine übliche Belichtungsvor
richtung (Stepper) erhaltene Genauigkeit ausreichend ist.
Die Größe der unteren Anschlussschicht 1 hat fast kei
nen Einfluss auf die Definition des CPP-Abschnitts. Daher
kann das Herstellungsverfahren gemäß dieser Ausführungsform
die Anzahl von Herstellungsschritten deutlich verringern
und die Herstellungsschritte vereinfachen, und es trägt zur
Verwirklichung eines feinen Hochleistungsmagnetsensors bei.
Wie dies vorstehend erläutert wurde, kann diese Aus
führungsform einen Magnetsensor verwirklichen, der eine
CCP-Struktur verwendet und noch einfach herstellbar ist,
und der eine im Wesentlichen genaue feine CPP-Struktur ge
mäß einem gewünschten Ausgangssignal umfasst.
Bei dieser Ausführungsform wird ein Magnetsensor er
klärt, der eine CPP-Struktur aufweist, die ähnlich der der
ersten Ausführungsform ist. Der Unterschied zu der ersten
Ausführungsform besteht in der Form einer oberen Anschluss
schicht.
Fig. 8 ist eine schematische perspektivische Darstel
lung, die nur die Hauptkomponenten eines Magnetsensors ge
mäß dieser Ausführungsform zeigt.
Bei diesem Magnetsensor weist eine obere Anschluss
schicht 11 eine vorherbestimmte Form auf, deren Breite sich
in einer Sektion senkrecht zu einer gegenüberliegenden
Oberfläche 2b und parallel zu einer magnetischsensitiven
Oberfläche 2c einer magnetosensitiven Schicht 2 von einem
Abschnitt zu einem anderen in der Sektion ändert. Genauer
ausgedrückt, ist diese vorherbestimmte Form vorzugsweise
eine relativ einfache Form wie beispielsweise ein Dreieck,
ein Trapez oder ein Kreis.
Bei dieser Ausführungsform wird eine dreieckige Form
verwendet.
Bei dem Herstellungsverfahren für diesen Magnetsensor
kann die Elementbreite (als KERNBREITE in Fig. 8 gezeigt)
der magnetosensitiven Schicht 2, die in der magnetischsen
sitiven Oberfläche 2c frei liegt, zu einem gewünschten sehr
kleinen Wert gesteuert werden.
Genauer ausgedrückt, wie dies in Fig. 9A dargestellt
ist, werden eine untere Anschlussschicht 1, eine magne
tischsensitive Schicht 2, eine Abdeckschicht 3, eine Iso
lierschicht 5 und eine obere Anschlussschicht 7 durch ein
Strukturierungsverfahren gebildet, das dem der ersten Aus
führungsform ähnlich ist.
Wie dies in Fig. 9B dargestellt ist, wird die sich
ergebende Struktur entlang einer gestrichelten Linie II-II'
grob poliert, bis der dieser Linie entsprechende Ab
schnitt freigelegt wird.
Anschließend, wie dies in den Fig. 8 und 9B darge
stellt ist, wird die Sektion weiterhin präzise poliert.
Weil der Polierbetrag und die Elementbreite einander
eindeutig entsprechen, kann eine gewünschte feine Element
breite in Abhängigkeit von dieser dreieckigen Form einfach
und genau gesteuert werden.
Tatsächlich ist es bei der ersten Ausführungsform
schwierig, die Größe eines Lochs 6a in dem Fotolack 6 wei
ter zu verkleinern, um ein Loch 5a in der Isolierschicht 5
zu bilden. Auch für einen i-Line-Stepper, der in der Lage
ist, eine Linienbreite von 0,25 µm bei der Bildung von Li
nien und Abständen zu erzielen, sind ungefähr 0,4 µm wahr
scheinlich eine Grenze für die Bildung eines feinen Loches.
Bei dieser Ausführungsform ist es jedoch einfach mög
lich, durch das Polieren der die oben erwähnte Form aufwei
senden oberen Anschlussschicht 11, eine Elementbreite von
0,2 µm oder weniger (in Fig. 9B sind 0,2 µm gezeigt) zu
erzielen, die die Belichtungsgrenze bei der Lochbildung
übersteigt.
Wenn die obere Anschlussschicht 7 eine vorherbestimmte
Form aufweist, deren Breite in einer Sektion senkrecht zu
der gegenüberliegenden Oberfläche 2b und parallel zu der
magnetischsensitiven Oberfläche 2c der magnetosensitiven
Schicht 2 unverändert bleibt, unabhängig von einem Ab
schnitt in einer Sektion wie bei der ersten vorstehend be
schriebenen Ausführungsform, ist eine derartige feine Ele
mentbreite wie bei dieser Ausführungsform wahrscheinlich
schwierig zu erzielen. Die oben beschriebene erste Ausfüh
rungsform weist jedoch den Vorteil auf, dass nicht so eine
Bearbeitungsgenauigkeit wie bei dieser Ausführungsform er
forderlich ist, wenn die obere Anschlussschicht 7 gebildet
wird.
Wie dies vorstehend erläutert wurde, kann diese Aus
führungsform einen Magnetsensor verwirklichen, der eine
CPP-Struktur aufweist und noch einfach herstellbar ist, und
der eine im Wesentlichen genaue feine CPP-Struktur entspre
chend einem erwünschten Ausgangssignal umfasst.
Weiterhin können die Form und die Abmessungen des CPP-
Abschnitts genau und in gewünschter Weise gesteuert werden.
Diese Ausführungsform ist ein Beispiel für Magnetsen
soren, die eine CPP-Struktur analog zu der der ersten Aus
führungsform aufweisen. Der Unterschied zu der ersten Aus
führungsform besteht darin, dass diese Magnetsensoren eine
Funktion zum Steuern einer magnetischen Domäne und eine
Funktion zum Durchführen einer Vormagnetisierung aufweisen.
Die Fig. 10 und 11 sind schematische perspektivi
sche Darstellungen, die nur die Hauptkomponenten des Ma
gnetsensors gemäß dieser Ausführungsform zeigen.
Bei dem in Fig. 10 dargestellten Magnetsensor sind
eine magnetosensitive Schicht 2 und eine Abdeckschicht 3
kleiner als eine untere Anschlussschicht 1 ausgelegt. Eine
Schicht 12, die eine Funktion zum Steuern einer magneti
schen Domäne aufweist, ist auf der unteren Anschlussschicht
1 derart gebildet, dass sie mit der magnetosensitiven
Schicht 2 und der Abdeckschicht 3 in zwei Seitenabschnitten
verbunden ist.
Bei dem in Fig. 11 dargestellten Magnetsensor sind
eine magnetosensitive Schicht 2 und eine Abdeckschicht 3
kleiner als eine untere Anschlussschicht 1 ausgelegt. Eine
Schicht 13, die eine Funktion zum Durchführen einer Vorma
gnetisierung aufweist, ist auf der unteren Anschlussschicht
1 derart gebildet, dass sie mit der magnetosensitiven
Schicht 2 und der Abdeckschicht 3 in einem Endabschnitt
verbunden ist.
Um diese Magnetsensoren herzustellen, werden nachdem
die untere Anschlussschicht 1 durch eine Strukturierung ge
bildet ist, die magnetosensitive Schicht 2 und die Abdeck
schicht 3 strukturiert. Bei dieser Strukturierung ist es
ebenfalls möglich, vorab eine Au-Schicht oder dergleichen
auf der Oberfläche der unteren Anschlussschicht 1 zu bilden
und diese Au-Schicht oder dergleichen als einen Ätz-Stopper
zu verwenden. Nachdem die Schicht 12, die eine Funktion zum
Steuern einer magnetischen Domäne aufweist, oder die
Schicht 13, die eine Funktion zum Durchführen einer Vorma
gnetisierung aufweist, strukturiert wurden, werden eine
Isolierschicht 5 und eine obere Anschlussschicht 7 auf die
gleiche Weise wie bei der ersten Ausführungsform struktu
riert.
Das Material der Schicht 12, die eine Funktion zum
Steuern einer magnetischen Domäne aufweist, und der Schicht
13, die eine Funktion zum Durchführen einer Vormagnetisie
rung aufweist, ist vorzugsweise ein hartmagnetisches Mate
rial oder ein antiferromagnetisches Material.
Wenn ein Magnetsensor in der Praxis für einen Lesema
gnetkopf verwendet wird, sind die vorstehend erwähnten
Funktionen häufig erforderlich.
Wenn dies der Fall ist, werden die oberen und unteren
Anschlussschichten 7 und 1 teilweise oder vollständig durch
ein weichmagnetisches Material gebildet, um es zu ermögli
chen, dass diese oberen und unteren Anschlussschichten 7
und 1 als magnetische Abschirmschichten arbeiten. Folglich
kann der magnetische Abschirmabstand deutlich verkleinert
werden, im Vergleich zum herkömmlichen CIP-Magnetkopf.
Diese Ausführungsform ist ein Beispiel für eine magne
tische Vorrichtung, die mit einem Verbundmagnetkopf ausge
stattet ist, der durch das Integrieren eines Lesemagnetkop
fes zum Auslesen von in einem Informationsspeichermedium
gespeicherten Informationen und eines Schreibmagnetkopfes
(einem induktiven Kopf) erhalten wird. Der Lesemagnetkopf
ist einer der Magnetsensoren, die in der ersten bis dritten
Ausführungsform beschrieben wurden. Bei dieser Ausführungs
form wird die magnetische Vorrichtung anhand eines Fest
plattenlaufwerks als ein Beispiel beschrieben, das eine
Festplatte als ein Informationsspeichermedium verwendet.
Fig. 12 ist eine schematische Seitenansicht, die die
Hauptkomponenten des Festplattenlaufwerks gemäß dieser Aus
führungsform zeigt. Fig. 13 ist eine schematische Drauf
sicht, die die Hauptkomponenten des Festplattenlaufwerks
zeigt.
Dieses Festplattenlaufwerk 20 weist einen Schieber be
ziehungsweise Gleiter 21 zum Halten eines Verbundmagnetkop
fes, einen Kopfhalterungsmechanismus 22 zum Haltern des
Gleiters 22, einen Aktuator 23 für das Tracking beziehungs
weise Nachführen eines Lesemagnetkopfes über den Kopfhalte
rungsmechanismus 22, und einen Plattenantriebsmotor 24 auf,
um eine Platte 31 zu drehen. Der Kopfhalterungsmechanismus
22 umfasst einen Arm 41 und eine Aufhängung 42.
Fig. 14 ist eine schematische Seitenansicht, die die
Hauptkomponenten des Verbundmagnetkopfes von einer ABS-
Oberfläche 32 aus betrachtet zeigt.
Dieser Verbundmagnetkopf ist durch das Stapeln eines
Lesemagnetkopfes 51, der einer der Magnetsensoren ist, die
in der ersten bis dritten Ausführungsform beschrieben wur
den, und eines Schreibmagnetkopfes 52 gebildet wird. Genau
er ausgedrückt, sind obere und untere Abschirmschichten 61
und 62, die als magnetische Schirme dienen, über und unter
dem Lesemagnetkopf 51 gebildet. Obere und untere Pole 63
und 64, die den Schreibmagnetkopf 52 bilden, sind in dieser
Reihenfolge auf der oberen Abschirmschicht 61 gebildet.
Diese Elemente sind in einer Aluminiumschutzschicht 65 ge
bildet, um den Verbundmagnetkopf zu bilden.
Bei diesem Verbundmagnetkopf ist eine magnetischsensi
tive Oberfläche 2C eine ABS-Oberfläche und die Kernbreite
und -höhe sind definiert, wie dies beispielsweise in den
Fig. 1 und 8 gezeigt ist.
Der Plattenantriebsmotor 24 dreht die Platte 31 mit
einer vorherbestimmten Drehzahl. Damit der Verbundmagnet
kopf auf eine vorherbestimmte Datenspur auf der Platte 31
zugreifen kann, bewegt der Aktuator 23 den Gleiter 21, der
diesen Verbundmagnetkopf hält, in der radialen Richtung
über die Oberfläche der Platte 31. Dieser Aktuator 23 ist
typischerweise ein Linear- oder Rotationsschwingspulenmo
tor.
Der Gleiter 21 ist, beispielsweise, ein luftgelagerter
Gleiter. wenn der Festplattenantrieb 20 aktiviert oder ge
stoppt wird, gelangt dieser Gleiter 21 in Kontakt mit der
Oberfläche der Platte 31. Wenn Informationen von dem Fest
plattenlaufwerk 20 zu reproduzieren sind, wird der Gleiter
21 auf der Oberfläche der Platte 31 gehalten, durch ein
Luftlager, das zwischen der sich drehenden Platte 31 und
dem Gleiter 21 gebildet wird. Der durch den Gleiter 21 ge
haltene Lesemagnetkopf schreibt Informationen in bezie
hungsweise auf die Platte 31 und liest Informationen aus
der Platte 31 aus.
Diese Ausführungsform kann einen Magnetsensor verwen
den, der eine CCP-Struktur verwendet und noch einfach her
stellbar ist, und der eine im Wesentlichen genaue feine
CPP-Struktur gemäß einem gewünschten Ausgangssignal um
fasst. Durch den Aufbau eines Festplattenlaufwerks, das
diesen Magnetsensor als einen Lesemagnetkopf eines Verbund
magnetkopfes zum Schreiben und Auslesen von Informationen
verwendet, kann diese Ausführungsform weiterhin eine hohe
Aufzeichnungsdichte und eine weitere Miniaturisierung der
Vorrichtung erzielen.
Tatsächlich ermöglicht die Verwendung eines Festplat
tenlaufwerkes, bei dem ein Magnetsensor gemäß, beispiels
weise, der zweiten Ausführungsform als der Lesemagnetkopf
eingesetzt wird, eine ausreichend hohe Aufzeichnungsdichte
von mehr als 100 Gbits/in2.
Bei dieser Ausführungsform wird ein Magnetsensor, wie
er in irgendeiner der ersten bis dritten Ausführungsformen
beschrieben wurde, als ein Lesemagnetkopf eines Verbundma
gnetkopfes verwendet. Der Magnetsensor kann jedoch eben
falls als ein separater Lesemagnetkopf verwendet werden.
Verschiedene experimentelle Ergebnisse zur ausführli
cheren Erläuterung der vorliegenden Erfindung sind nachfol
gend aufgeführt.
Der in der ersten Ausführungsform beschriebene Magnet
sensor wurde unter den folgenden Bedingungen hergestellt,
und sein Widerstandswert und sein Widerstandsänderungswert
wurden gemessen.
Untere Anschlussschicht (Cu: 500 nm), magnetosensitive
Schicht (CoFe: 11 nm/Cu: 21 nm × 10), Abdeckschicht (Ru: 5 nm),
Isolierschicht (SiO2: 50 nm), und obere Anschluss
schicht (Cu: 500 nm).
Wenn der Magnetsensor wie vorstehend hergestellt wur
de, war die Form eines CPP-Abschnitts ein Quadrat von 1 × 1 µm2.
Dieser Magnetsensor hatte einen Widerstandswert von 15 mΩ
und einen Widerstandsänderungsbetrag von 2,5 mΩ.
Anschließend, wie bei der zweiten Ausführungsform be
schrieben, wurde die Sektion von diesem Magnetsensor po
liert, um die obere Anschlussschicht in eine dreieckige
Form zu bringen, so dass die Elementbreite des CPP-
Abschnitts 0,2 µm betrug.
Der sich ergebende Magnetsensor hatte einen Wider
standswert von 1.500 mΩ und einen Widerstandsänderungsbe
trag von 120 mΩ (es ist zu beachten, dass nach dem Polie
ren der Sektion ein großer Widerstandswert erfasst wurde,
weil die Messung durch die Anwendung eines zwei-Anschluss-
Verfahrens durchgeführt wurde).
Der in der ersten Ausführungsform beschriebene Magnet
sensor wurde unter den folgenden Bedingungen hergestellt,
und sein Widerstandswert und sein Widerstandsänderungsbe
trag wurden gemessen.
Untere Anschlussschicht (NiFe: 100 nm/Cu: 10 nm), ma
gnetosensitive Schicht (CoFe: 11 nm/Cu: 21 nm × 10), Ab
deckschicht (Ru: 5 nm), Isolierschicht (SiO2: 50 nm), und
obere Anschlussschicht (Cu: 10 nm/NiFe: 50 nm).
Wenn der Magnetsensor wie vorstehend hergestellt wur
de, entsprach die Form eines CPP-Abschnitts einem Quadrat
von 1 × 1 µm2. Dieser Magnetsensor hatte einen Widerstands
werte von 20 mΩ und einen Widerstandsänderungsbetrag von
2,4 mΩ.
Anschließend, wie bei der zweiten Ausführungsform be
schrieben, wurde die Sektion von diesem Magnetsensor po
liert, um die oberen Anschlussschicht in eine dreieckige
Form zu bringen, so dass die Elementbreite des CPP-
Abschnitts 0,2 µm betrug.
Der sich ergebene Magnetsensor hatte einen Wider
standswert von 3.000 mΩ und einen Widerstandsänderungsbe
trag von 115 mΩ.
Claims (45)
1. Magnetsensor mit:
einer magnetosensitiven Schicht zum Erfassen eines ex ternen Magnetfeldes; und
einem Paar von Anschlüssen, die die magnetosensitive Schicht vertikal sandwichartig umgeben, um der magnetosen sitiven Schicht einen elektrischen Strom in einer Richtung senkrecht zu einer Schichtoberfläche der magnetosensitiven Schicht zuzuführen,
wobei einer der Anschlüsse eine Oberfläche aufweist, die der magnetosensitiven Schicht gegenüberliegt, um den gesamten Bereich der Schichtoberfläche zu umfassen,
während der andere der Anschlüsse eine Oberfläche auf weist, die bezüglich der Fläche kleiner als die Schichto berfläche ist und der magnetosensitiven Schicht gegenüber liegt, um in den Bereich der Schichtoberfläche zu fallen.
einer magnetosensitiven Schicht zum Erfassen eines ex ternen Magnetfeldes; und
einem Paar von Anschlüssen, die die magnetosensitive Schicht vertikal sandwichartig umgeben, um der magnetosen sitiven Schicht einen elektrischen Strom in einer Richtung senkrecht zu einer Schichtoberfläche der magnetosensitiven Schicht zuzuführen,
wobei einer der Anschlüsse eine Oberfläche aufweist, die der magnetosensitiven Schicht gegenüberliegt, um den gesamten Bereich der Schichtoberfläche zu umfassen,
während der andere der Anschlüsse eine Oberfläche auf weist, die bezüglich der Fläche kleiner als die Schichto berfläche ist und der magnetosensitiven Schicht gegenüber liegt, um in den Bereich der Schichtoberfläche zu fallen.
2. Sensor nach Anspruch 1, bei dem die Oberfläche von
dem einen der Anschlüsse bezüglich der Fläche größer als
die Schichtoberfläche ist.
3. Sensor nach Anspruch 2, der weiterhin ein Element
zum Steuern einer magnetischen Domäne auf zumindest einer
Seite bezüglich der Breite der magnetosensitiven Schicht
aufweist.
4. Sensor nach Anspruch 2, der weiterhin ein Element
zum Durchführen einer Vormagnetisierung auf einer Seite be
züglich der Höhe der magnetosensitiven Schicht aufweist.
5. Sensor nach Anspruch 1, bei dem der andere der An
schlüsse eine vorherbestimmte Form in einer Sektion senk
recht zu der Schichtoberfläche und parallel zu einer magne
tosensitiven Oberfläche aufweist, wobei sich die Breite der
Form von einem Abschnitt zu einem anderen verändert.
6. Sensor nach Anspruch 1, bei dem der andere der An
schlüsse eine vorherbestimmte Form in einer Sektion senk
recht zu der Schichtoberfläche und parallel zu einer magne
tosensitiven Oberfläche aufweist, wobei die Form eine
gleichmäßige Breite hat.
7. Sensor nach Anspruch 1, bei dem einer der Anschlüs
se und ein Teil der oder die Gesamtheit der anderen An
schlüsse aus einem magnetisch abschirmenden Material herge
stellt sind.
8. Herstellungsverfahren für einen Magnetsensor, der
eine magnetosensitive Schicht zum Erfassen eines externen
Magnetfeldes und ein Paar von Anschlüssen aufweist, die die
magnetosensitive Schicht vertikal sandwichartig umgeben, um
der magnetosensitiven Schicht einen elektrischen Strom in
einer Richtung senkrecht zu einer Schichtoberfläche der ma
gnetosensitiven Schicht zuzuführen, wobei das Verfahren die
folgenden Schritte umfasst:
Bilden von einem der Anschlüsse derart, dass eine Oberfläche von ihm der magnetosensitiven Schicht gegenüber liegt, um den gesamten Bereich der Schichtoberfläche zu um fassen; und
Bilden des anderen der Anschlüsse derart, dass eine Oberfläche von ihm bezüglich der Fläche kleiner als die Schichtoberfläche ist und der magnetosensitiven Schicht ge genüberliegt, um in den Bereich der Schichtoberfläche zu fallen.
Bilden von einem der Anschlüsse derart, dass eine Oberfläche von ihm der magnetosensitiven Schicht gegenüber liegt, um den gesamten Bereich der Schichtoberfläche zu um fassen; und
Bilden des anderen der Anschlüsse derart, dass eine Oberfläche von ihm bezüglich der Fläche kleiner als die Schichtoberfläche ist und der magnetosensitiven Schicht ge genüberliegt, um in den Bereich der Schichtoberfläche zu fallen.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die Oberfläche
von dem einen der Anschlüsse derart gebildet ist, dass sie
bezüglich der Fläche größer als die Schichtoberfläche ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Magnetsen
sor weiterhin ein Element zum Steuern einer magnetischen
Domäne auf zumindest einer Seite bezüglich der Breite der
magnetosensitiven Schicht aufweist.
11. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Magnetsen
sor weiterhin ein Element zum Durchführen einer Vormagneti
sierung auf einer Seite bezüglich der Höhe der magnetosen
sitiven Schicht aufweist.
12. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der andere der
Anschlüsse derart gebildet wird, dass er eine vorherbe
stimmte Form in einer Sektion senkrecht zu der Schichtober
fläche und parallel zu einer magnetosensitiven Oberfläche
aufweist, wobei sich die Breite der Form von einem Ab
schnitt zu einem anderen verändert.
13. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der andere der
Anschlüsse derart gebildet ist, dass er eine vorherbestimm
te Form in einer Sektion senkrecht zu der Schichtoberfläche
und parallel zu einer magnetosensitiven Oberfläche auf
weist, wobei die Form eine gleichmäßige Breite hat.
14. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem einer der An
schlüsse und ein Teil des oder der gesamte andere der An
schlüsse aus einem magnetisch abschirmenden Material herge
stellt sind.
15. Herstellungsverfahren für einen Magnetsensor, bei
dem eine magnetosensitive Schicht zum Erfassen eines exter
nen Magnetfeldes durch ein Paar von Anschlüssen vertikal
sandwichartig umgeben ist, um der magnetosensitiven Schicht
einen elektrischen Strom in einer Richtung senkrecht zu ei
ner Schichtoberfläche der magnetosensitiven Schicht zuzu
führen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Bilden von einem der Anschlüsse derart, dass eine Oberfläche von ihm der magnetosensitiven Schicht gegenüber liegt, um den gesamten Bereich der Schichtoberfläche zu um fassen;
Bilden des anderen der Anschlüsse derart, dass eine Oberfläche von ihm bezüglich der Fläche kleiner als die Schichtoberfläche ist und der magnetosensitiven Schicht ge genüberliegt, um in den Bereich der Schichtoberfläche zu fallen, wobei der andere der Anschlüsse eine vorherbestimm te Form in einer Sektion senkrecht zu der Schichtoberfläche und parallel zu einer magnetosensitiven Oberfläche auf weist, wobei sich die Breite der Form von einem Abschnitt zu einem anderen verändert; und
Polieren einer Endoberfläche, die als die magnetosen sitive Schicht dienen soll, um die Breite des anderen der Anschlüsse zu steuern, der auf der Endoberfläche freiliegt.
Bilden von einem der Anschlüsse derart, dass eine Oberfläche von ihm der magnetosensitiven Schicht gegenüber liegt, um den gesamten Bereich der Schichtoberfläche zu um fassen;
Bilden des anderen der Anschlüsse derart, dass eine Oberfläche von ihm bezüglich der Fläche kleiner als die Schichtoberfläche ist und der magnetosensitiven Schicht ge genüberliegt, um in den Bereich der Schichtoberfläche zu fallen, wobei der andere der Anschlüsse eine vorherbestimm te Form in einer Sektion senkrecht zu der Schichtoberfläche und parallel zu einer magnetosensitiven Oberfläche auf weist, wobei sich die Breite der Form von einem Abschnitt zu einem anderen verändert; und
Polieren einer Endoberfläche, die als die magnetosen sitive Schicht dienen soll, um die Breite des anderen der Anschlüsse zu steuern, der auf der Endoberfläche freiliegt.
16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem die Oberfläche
von dem einen der Anschlüsse derart gebildet wird, dass sie
bezüglich der Fläche größer als die Schichtoberfläche ist.
17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem der Magnetsen
sor weiterhin ein Element zum Steuern einer magnetischen
Domäne auf zumindest einer Seite bezüglich der Breite der
magnetosensitiven Schicht aufweist.
18. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem der Magnetsen
sor weiterhin ein Element zum Durchführen einer Vormagneti
sierung auf einer Seite bezüglich der Höhe der magnetosen
sitiven Schicht aufweist.
19. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem einer der An
schlüsse und ein Teil der oder die Gesamtheit der anderen
Anschlüsse aus einem magnetisch abschirmenden Material her
gestellt sind.
20. Herstellungsverfahren für einen Magnetsensor, bei
dem eine magnetosensitive Schicht zum Erfassen eines exter
nen Magnetfeldes durch ein Paar von Anschlüssen vertikal
sandwichartig umgeben ist, um der magnetosensitiven Schicht
einen elektrischen Strom in einer Richtung senkrecht zu ei
ner Schichtoberfläche der magnetosensitiven Schicht zuzu
führen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Bilden von einem der Anschlüsse derart, dass eine Oberfläche von ihm der magnetosensitiven Schicht gegenüber liegt, um den gesamten Bereich der Schichtoberfläche zu um fassen;
Bilden des anderen der Anschlüsse derart, dass eine Oberfläche von ihm bezüglich der Fläche kleiner als die Schichtoberfläche ist und der magnetosensitiven Schicht ge genüberliegt, um in den Bereich der Schichtoberfläche zu fallen, wobei der andere der Anschlüsse derart gebildet ist, dass er eine vorherbestimmte Form in einer Sektion senkrecht zu der Schichtoberfläche und parallel zu einer magnetosensitiven Oberfläche aufweist, wobei die Form eine gleichmäßige Breite hat; und
Polieren einer Endoberfläche, die als die magnetosen sitive Schicht dienen soll, um die Breite des anderen der Anschlüsse zu steuern, der auf der Endoberfläche frei liegt.
Bilden von einem der Anschlüsse derart, dass eine Oberfläche von ihm der magnetosensitiven Schicht gegenüber liegt, um den gesamten Bereich der Schichtoberfläche zu um fassen;
Bilden des anderen der Anschlüsse derart, dass eine Oberfläche von ihm bezüglich der Fläche kleiner als die Schichtoberfläche ist und der magnetosensitiven Schicht ge genüberliegt, um in den Bereich der Schichtoberfläche zu fallen, wobei der andere der Anschlüsse derart gebildet ist, dass er eine vorherbestimmte Form in einer Sektion senkrecht zu der Schichtoberfläche und parallel zu einer magnetosensitiven Oberfläche aufweist, wobei die Form eine gleichmäßige Breite hat; und
Polieren einer Endoberfläche, die als die magnetosen sitive Schicht dienen soll, um die Breite des anderen der Anschlüsse zu steuern, der auf der Endoberfläche frei liegt.
21. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem die Oberfläche
von dem einen der Anschlüsse derart gebildet wird, dass sie
bezüglich der Fläche größer als die Schichtoberfläche ist.
22. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem der Magnetsen
sor weiterhin ein Element zum Steuern einer magnetischen
Domäne auf zumindest einer Seite bezüglich der Breite der
magnetosensitiven Schicht aufweist.
23. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem der Magnetsen
sor weiterhin ein Element zum Durchführen einer Vormagneti
sierung auf einer Seite bezüglich der Höhe der magnetosen
sitiven Schicht aufweist.
24. Verfahren nach Anspruch 20, bei dem einer der An
schlüsse und ein Teil des oder der gesamte andere der An
schlüsse aus einem magnetisch abschirmenden Material herge
stellt sind.
25. Lesemagnetkopf, der einen Magnetsensor zum Lesen
von in einem magnetischen Aufzeichnungsmedium gespeicherten
Informationen aufweist,
wobei der Sensor aufweist:
eine magnetosensitiven Schicht zum Erfassen eines ex ternen Magnetfelds; und
ein Paar von Anschlüssen, die die magnetosensitive Schicht vertikal sandwichartig umgeben, um der magnetosen sitiven Schicht einen elektrischen Strom in einer Richtung senkrecht zu einer Schichtoberfläche der magnetosensitiven Schicht zuzuführen,
wobei einer der Anschlüsse eine Oberfläche aufweist, die der magnetosensitiven Schicht gegenüberliegt, um den gesamten Bereich der Schichtoberfläche zu umfassen,
während der andere der Anschlüsse eine Oberfläche auf weist, die bezüglich der Fläche kleiner als die Schichto berfläche ist und der magnetosensitiven Schicht gegenüber liegt, um in den Bereich der Schichtoberfläche zu fallen.
wobei der Sensor aufweist:
eine magnetosensitiven Schicht zum Erfassen eines ex ternen Magnetfelds; und
ein Paar von Anschlüssen, die die magnetosensitive Schicht vertikal sandwichartig umgeben, um der magnetosen sitiven Schicht einen elektrischen Strom in einer Richtung senkrecht zu einer Schichtoberfläche der magnetosensitiven Schicht zuzuführen,
wobei einer der Anschlüsse eine Oberfläche aufweist, die der magnetosensitiven Schicht gegenüberliegt, um den gesamten Bereich der Schichtoberfläche zu umfassen,
während der andere der Anschlüsse eine Oberfläche auf weist, die bezüglich der Fläche kleiner als die Schichto berfläche ist und der magnetosensitiven Schicht gegenüber liegt, um in den Bereich der Schichtoberfläche zu fallen.
26. Kopf nach Anspruch 25, bei dem die Oberfläche von
dem einen der Anschlüsse bezüglich der Fläche größer als
die Schichtoberfläche ist.
27. Kopf nach Anspruch 26, bei dem der Magnetsensor
weiterhin ein Element zum Steuern einer magnetischen Domäne
auf zumindest einer Seite bezüglich der Breite der magneto
sensitiven Schicht aufweist.
28. Kopf nach Anspruch 26, bei dem der Magnetsensor
weiterhin ein Element zum Durchführen einer Vormagnetisie
rung auf einer Seite bezüglich der Höhe der magnetosensiti
ven Schicht aufweist.
29. Kopf nach Anspruch 25, bei dem der andere der An
schlüsse eine vorherbestimmte Form in einer Sektion senk
recht zu der Schichtoberfläche und parallel zu einer magne
tosensitiven Oberfläche aufweist, wobei sich die Breite der
Form von einem Abschnitt zu einem anderen verändert.
30. Kopf nach Anspruch 25, bei dem der andere der An
schlüsse eine vorherbestimmte Form in einer Sektion senk
recht zu der Schichtoberfläche und parallel zu einer magne
tosensitiven Oberfläche aufweist, wobei die Form eine
gleichmäßige Breite hat.
31. Kopf nach Anspruch 25, bei dem einer der Anschlüs
se und ein Teil der oder die Gesamtheit der anderen An
schlüsse aus einem magnetisch abschirmenden Material herge
stellt sind.
32. Lese-/Schreibmagnetkopf, bei dem ein Lesemagnet
kopf, der einen Magnetsensor zum Lesen von in einem magne
tischen Aufzeichnungsmedium gespeicherten Informationen
aufweist, mit einem Schreibmagnetkopf zum Schreiben von In
formationen in das magnetische Aufzeichnungsmedium inte
griert ist,
wobei der Sensor aufweist:
eine magnetosensitiven Schicht zum Erfassen eines ex ternen Magnetfeldes; und
ein Paar von Anschlüsse, die die magnetosensitive Schicht vertikal sandwichartig umgeben, um der magnetosen sitiven Schicht einen elektrischen Strom in einer Richtung senkrecht zu einer Schichtoberfläche der magnetosensitiven Schicht zuzuführen,
wobei einer der Anschlüsse eine Oberfläche aufweist, die der magnetosensitiven Schicht gegenüberliegt, um den gesamten Bereich der Schichtoberfläche zu umfassen,
während der andere der Anschlüsse eine Oberfläche auf weist, die bezüglich der Fläche kleiner als die Schichto berfläche ist und der magnetosensitiven Schicht gegenüber liegt, um in den Bereich der Schichtoberfläche zu fallen.
wobei der Sensor aufweist:
eine magnetosensitiven Schicht zum Erfassen eines ex ternen Magnetfeldes; und
ein Paar von Anschlüsse, die die magnetosensitive Schicht vertikal sandwichartig umgeben, um der magnetosen sitiven Schicht einen elektrischen Strom in einer Richtung senkrecht zu einer Schichtoberfläche der magnetosensitiven Schicht zuzuführen,
wobei einer der Anschlüsse eine Oberfläche aufweist, die der magnetosensitiven Schicht gegenüberliegt, um den gesamten Bereich der Schichtoberfläche zu umfassen,
während der andere der Anschlüsse eine Oberfläche auf weist, die bezüglich der Fläche kleiner als die Schichto berfläche ist und der magnetosensitiven Schicht gegenüber liegt, um in den Bereich der Schichtoberfläche zu fallen.
33. Kopf nach Anspruch 32, bei dem die Oberfläche von
dem einen der Anschlüsse bezüglich der Fläche größer als
die Schichtoberfläche ist.
34. Kopf nach Anspruch 33, bei dem der Magnetsensor
weiterhin ein Element zum Steuern einer magnetischen Domäne
auf zumindest einer Seite bezüglich der Breite der magneto
sensitiven Schicht aufweist.
35. Kopf nach Anspruch 33, bei dem der Magnetsensor
weiterhin ein Element zum Durchführen einer Vormagnetisie
rung auf einer Seite bezüglich der Höhe der magnetosensiti
ven Schicht aufweist.
36. Kopf nach Anspruch 32, bei dem der andere der An
schlüsse eine vorherbestimmte Form in einer Sektion senk
recht zu der Schichtoberfläche und parallel zu einer magne
tosensitiven Oberfläche aufweist, wobei sich die Breite der
Form von einem Abschnitt zu einem anderen verändert.
37. Kopf nach Anspruch 32, bei dem der andere der An
schlüsse eine vorherbestimmte Form in einer Sektion senk
recht zu der Schichtoberfläche und parallel zu einer magne
tosensitiven Oberfläche aufweist, wobei die Form eine
gleichmäßige Breite hat.
38. Kopf nach Anspruch 32, bei dem einer der Anschlüs
se und ein Teil des oder der gesamte andere der Anschlüsse
aus einem magnetisch abschirmenden Material hergestellt
sind.
39. Magnetische Vorrichtung, die mit einem Lese-
/Schreibmagnetkopf ausgestattet ist, bei dem ein Lesema
gnetkopf, der einen Magnetsensor zum Lesen von in einem ma
gnetischen Aufzeichnungsmedium gespeicherten Informationen
aufweist, mit einem Schreibmagnetkopf zum Schreiben von In
formationen in das magnetische Aufzeichnungsmedium inte
griert ist,
wobei der Sensor aufweist:
eine magnetosensitive Schicht zum Erfassen eines ex ternen Magnetfeldes; und
ein Paar von Anschlüsse, die die magnetosensitive Schicht vertikal sandwichartig umgeben, um der magnetosen sitiven Schicht einen elektrischen Strom in einer Richtung senkrecht zu einer Schichtoberfläche der magnetosensitiven Schicht zuzuführen,
wobei einer der Anschlüsse eine Oberfläche aufweist, die der magnetosensitiven Schicht gegenüberliegt, um den gesamten Bereich der Schichtoberfläche zu umfassen,
während der andere der Anschlüsse eine Oberfläche auf weist, die bezüglich der Fläche kleiner als die Schichto berfläche ist und der magnetosensitiven Schicht gegenüber liegt, um in den Bereich der Schichtoberfläche zu fallen.
wobei der Sensor aufweist:
eine magnetosensitive Schicht zum Erfassen eines ex ternen Magnetfeldes; und
ein Paar von Anschlüsse, die die magnetosensitive Schicht vertikal sandwichartig umgeben, um der magnetosen sitiven Schicht einen elektrischen Strom in einer Richtung senkrecht zu einer Schichtoberfläche der magnetosensitiven Schicht zuzuführen,
wobei einer der Anschlüsse eine Oberfläche aufweist, die der magnetosensitiven Schicht gegenüberliegt, um den gesamten Bereich der Schichtoberfläche zu umfassen,
während der andere der Anschlüsse eine Oberfläche auf weist, die bezüglich der Fläche kleiner als die Schichto berfläche ist und der magnetosensitiven Schicht gegenüber liegt, um in den Bereich der Schichtoberfläche zu fallen.
40. Vorrichtung nach Anspruch 39, bei der die Oberflä
che des einen der Anschlüsse bezüglich der Fläche größer
als die Schichtoberfläche ist.
41. Vorrichtung nach Anspruch 40, bei der der Magnet
sensor weiterhin ein Element zum Steuern einer magnetischen
Domäne auf zumindest einer Seite bezüglich der Breite der
magnetosensitiven Schicht aufweist.
42. Vorrichtung nach Anspruch 40, bei der der Magnet
sensor weiterhin ein Element zum Durchführen einer Vorma
gnetisierung auf einer Seite bezüglich der Höhe der magne
tosensitiven Schicht aufweist.
43. Vorrichtung nach Anspruch 39, bei der der andere
der Anschlüsse eine vorherbestimmte Form in einer Sektion
senkrecht zu der Schichtoberfläche und parallel zu einer
magnetosensitiven Oberfläche aufweist, wobei sich die Brei
te der Form von einem Abschnitt zu einem anderen verändert.
44. Vorrichtung nach Anspruch 39, bei der der andere
der Anschlüsse eine vorherbestimmte Form in einer Sektion
senkrecht zu der Schichtoberfläche und parallel zu einer
magnetosensitiven Oberfläche aufweist, wobei die Form eine
gleichmäßige Breite hat.
45. Vorrichtung nach Anspruch 39, bei der einer der
Anschlüsse und ein Teil des oder der gesamte andere der An
schlüsse aus einem magnetisch abschirmenden Material herge
stellt sind.
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