JP2001512835A - 薄膜磁気抵抗性磁場センサ - Google Patents
薄膜磁気抵抗性磁場センサInfo
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Abstract
(57)【要約】
内部に提供される磁場変化を検出するための磁場検知構造体（１０）であって、該磁場検知構造体は、間にギャップ間隔を有する１対の極構造体を有し、該１対の極構造体の各々は、透磁性材料および実質的に共通の面にある端部を備える。複数の場検知構造体（１１、１２）は、極構造体間に支持されるギャップ間隔中に連続的に配置され、該複数の場検知構造体の各々は、実質的に共通の面にある端部を有する。これらの検知構造体は、複数の磁気抵抗異方性強磁性薄膜層（２２、２４、２２’、２４’）から形成され、該複数の磁気抵抗異方性強磁性薄膜層の少なくとも２つは、間に配置される非磁性導電層（２３、２３’）によって互いに分離される。複数の場検知構造体は、共通の面に隣接して互いに電気接続され（１５）、極構造体の一方にも電気的に接続され得る。
Description
【０００１】 （発明の背景） 本発明は、比較的大きな磁気抵抗特性を示す強磁性薄膜構造体に関し、より具
体的には、外部からの印加磁場を検知するために用いられるそのような構造体に
関する。
体的には、外部からの印加磁場を検知するために用いられるそのような構造体に
関する。
【０００２】 多種の電子システムが、メモリ等のデジタルシステムおよび場（ｆｉｅｌｄ）
センサ等のアナログシステムの両方を含む磁気装置を利用する。磁力計および他
の磁場検知装置が、様々な種類の磁気ディスクメモリおよび磁気テープ記憶シス
テムを含む多種のシステムにおいて広く使用されている。このような装置は、様
々な状況において、それによって検知された磁場を表す出力信号を提供する。
センサ等のアナログシステムの両方を含む磁気装置を利用する。磁力計および他
の磁場検知装置が、様々な種類の磁気ディスクメモリおよび磁気テープ記憶シス
テムを含む多種のシステムにおいて広く使用されている。このような装置は、様
々な状況において、それによって検知された磁場を表す出力信号を提供する。
【０００３】 このようなセンサは、強磁性薄膜材料を用いて有利に製造され得ることが多く
、内部の磁気状態の磁気抵抗検知に基づいていることが多い。これらの装置は、
モノリシック集積回路チップの表面上に設けられ、それによって、装置と、集積
回路チップ中の装置のための動作回路部との間の便利な電気接続を提供し得る。
それ以外には、それらの装置は、この目的のためにセンサに都合良く近接する別
の構造体上に取付けられ得る。
、内部の磁気状態の磁気抵抗検知に基づいていることが多い。これらの装置は、
モノリシック集積回路チップの表面上に設けられ、それによって、装置と、集積
回路チップ中の装置のための動作回路部との間の便利な電気接続を提供し得る。
それ以外には、それらの装置は、この目的のためにセンサに都合良く近接する別
の構造体上に取付けられ得る。
【０００４】 強磁性薄膜センサは、非常に小さく組み立てる場合に、非常に小さく作られる
ことが可能である。このようなセンサは、２つの主な表面を有し、各表面上に異
方性の強磁性薄膜が設けられる中間分離材の形態で、しばしば設けられる。この
ような「サンドイッチ」構造では、中間層における強磁性薄膜の厚みの縮小が、
存在する「巨大磁気抵抗効果」につながることが示されている。この効果は、追
加的な交互のそのような膜および層（すなわち、超格子）を有することによって
向上され得る。この効果は、最大で、周知の異方性磁気抵抗応答による大きさを
越える程度の大きさの範囲中に存在し得る磁気抵抗応答を生じさせることができ
る。
ことが可能である。このようなセンサは、２つの主な表面を有し、各表面上に異
方性の強磁性薄膜が設けられる中間分離材の形態で、しばしば設けられる。この
ような「サンドイッチ」構造では、中間層における強磁性薄膜の厚みの縮小が、
存在する「巨大磁気抵抗効果」につながることが示されている。この効果は、追
加的な交互のそのような膜および層（すなわち、超格子）を有することによって
向上され得る。この効果は、最大で、周知の異方性磁気抵抗応答による大きさを
越える程度の大きさの範囲中に存在し得る磁気抵抗応答を生じさせることができ
る。
【０００５】 強磁性薄膜における通常の異方性磁気抵抗応答では、そのような薄膜中の磁化
ベクトルの方向と、同膜を通過する検知電流の方向との異なる差が、次に、電流
の方向における膜の有効電気抵抗の異なる差の原因となる。最大電気抵抗は、膜
中の磁化ベクトルと電流方向とが互いに平行する場合に生じ、最小抵抗は、膜中
の磁化ベクトルと電流方向とが互いに直角をなす場合に生じる。この応答を示す
このような磁気抵抗強磁性薄膜の合計の電気抵抗は、存在する最小抵抗を表す定
数値に、膜中の電流方向とその中の磁化ベクトルとの角度に依存する別の値を足
したものによって与えられることが示され得る。このさらなる抵抗は、その角度
の余弦の二乗をたどる。
ベクトルの方向と、同膜を通過する検知電流の方向との異なる差が、次に、電流
の方向における膜の有効電気抵抗の異なる差の原因となる。最大電気抵抗は、膜
中の磁化ベクトルと電流方向とが互いに平行する場合に生じ、最小抵抗は、膜中
の磁化ベクトルと電流方向とが互いに直角をなす場合に生じる。この応答を示す
このような磁気抵抗強磁性薄膜の合計の電気抵抗は、存在する最小抵抗を表す定
数値に、膜中の電流方向とその中の磁化ベクトルとの角度に依存する別の値を足
したものによって与えられることが示され得る。このさらなる抵抗は、その角度
の余弦の二乗をたどる。
【０００６】 その結果、この種の膜センサを動作させるために供給される外部磁場が、その
ような膜部分の磁化ベクトルの角度を、同膜部分の磁化容易軸（ｅａｓｙ ａｘ
ｉｓ）に対して変化させるために使用され得る。この軸は、結果的に生じる膜中
の磁化容易軸にとって望ましい方向に沿った膜平面に配向される膜の堆積中に、
外部供給磁場の存在下で膜を堆積することから典型的に生じる膜内に存在する異
方性のために、膜中に存在する。この結果として生じた膜を用いた検知装置の後
続の動作中に、膜センサを動作させるための上記のような外部供給磁場は、磁化
が確立された磁化容易軸に沿って反対方向に配向する場合に生じる２つの安定状
態間で、同膜の磁化ベクトルの切換えを引き起こす程度に、磁化ベクトル角度を
変化させ得る。このような膜部分の磁化ベクトルの状態は、この膜部分を通るよ
うに指向された電流が直面する抵抗の変化によって、測定または検知され得る。
ような膜部分の磁化ベクトルの角度を、同膜部分の磁化容易軸（ｅａｓｙ ａｘ
ｉｓ）に対して変化させるために使用され得る。この軸は、結果的に生じる膜中
の磁化容易軸にとって望ましい方向に沿った膜平面に配向される膜の堆積中に、
外部供給磁場の存在下で膜を堆積することから典型的に生じる膜内に存在する異
方性のために、膜中に存在する。この結果として生じた膜を用いた検知装置の後
続の動作中に、膜センサを動作させるための上記のような外部供給磁場は、磁化
が確立された磁化容易軸に沿って反対方向に配向する場合に生じる２つの安定状
態間で、同膜の磁化ベクトルの切換えを引き起こす程度に、磁化ベクトル角度を
変化させ得る。このような膜部分の磁化ベクトルの状態は、この膜部分を通るよ
うに指向された電流が直面する抵抗の変化によって、測定または検知され得る。
【０００７】 この構成とは対照的に、「サンドイッチ」構造体中の強磁性薄膜の一方の面の
抵抗は、異方性磁気抵抗効果に関する場合の、そこを流れる検知電流の方向に依
存するのではなく、巨大磁気抵抗効果に対して等方性である。巨大磁気抵抗効果
は、中間層の両側の２つの強磁性薄膜における磁化間の角度の余弦と共に変化す
る抵抗に対する磁化依存性成分を有する。巨大磁気抵抗効果では、「サンドイッ
チ」または超格子を通る電気抵抗は、２つの分離された強磁性薄膜の磁化が平行
である場合に、これらの磁化が逆平行である（すなわち、反対方向に配向する）
場合と比較して、より低くなる。さらに、超薄膜における異方性磁気抵抗効果は
、表面散乱のために、より厚みのある膜中のバルク値から、かなり低減され、超
薄膜は、有意な巨大磁気抵抗効果を得るための基本要件である。このような磁気
抵抗強磁性薄膜「サンドイッチ」構造体における全体的な電気抵抗は、存在する
最小抵抗を表す定数値に、上記のような磁化ベクトルと２つの膜との間の角度に
基づく別の値を足したものによって与えられることが再び示され得る。
抵抗は、異方性磁気抵抗効果に関する場合の、そこを流れる検知電流の方向に依
存するのではなく、巨大磁気抵抗効果に対して等方性である。巨大磁気抵抗効果
は、中間層の両側の２つの強磁性薄膜における磁化間の角度の余弦と共に変化す
る抵抗に対する磁化依存性成分を有する。巨大磁気抵抗効果では、「サンドイッ
チ」または超格子を通る電気抵抗は、２つの分離された強磁性薄膜の磁化が平行
である場合に、これらの磁化が逆平行である（すなわち、反対方向に配向する）
場合と比較して、より低くなる。さらに、超薄膜における異方性磁気抵抗効果は
、表面散乱のために、より厚みのある膜中のバルク値から、かなり低減され、超
薄膜は、有意な巨大磁気抵抗効果を得るための基本要件である。このような磁気
抵抗強磁性薄膜「サンドイッチ」構造体における全体的な電気抵抗は、存在する
最小抵抗を表す定数値に、上記のような磁化ベクトルと２つの膜との間の角度に
基づく別の値を足したものによって与えられることが再び示され得る。
【０００８】 ある一般的な磁場検知状況は、磁気データ記憶システムの磁気媒体中の多数の
データ記録トラックから選択された１つのデータ記録トラックに沿った磁化変化
の検知である。これらのトラックは、磁気媒体中のデータ密度の向上を可能とす
るように、ますます狭く作られるので、これらのトラックの何れかに沿った磁化
変化の誘導的検知の実現可能性が低くなる。より少ない磁化量により、誘導性セ
ンサからの出力がより小さくなり、出力信号を増加させるために設けられ得るそ
のようなセンサ中に使用されるコイルの巻付け数に限界がある。その薄膜バージ
ョンにおいても、そのような誘導性検知構造体は、比較的厚みのあるままで、こ
れは、トラックがより狭く作られる際に問題となる。従って、薄膜磁気抵抗セン
サを用いた、トラックに沿った磁化変化の検知が好ましくなる。
データ記録トラックから選択された１つのデータ記録トラックに沿った磁化変化
の検知である。これらのトラックは、磁気媒体中のデータ密度の向上を可能とす
るように、ますます狭く作られるので、これらのトラックの何れかに沿った磁化
変化の誘導的検知の実現可能性が低くなる。より少ない磁化量により、誘導性セ
ンサからの出力がより小さくなり、出力信号を増加させるために設けられ得るそ
のようなセンサ中に使用されるコイルの巻付け数に限界がある。その薄膜バージ
ョンにおいても、そのような誘導性検知構造体は、比較的厚みのあるままで、こ
れは、トラックがより狭く作られる際に問題となる。従って、薄膜磁気抵抗セン
サを用いた、トラックに沿った磁化変化の検知が好ましくなる。
【０００９】 磁気媒体中のトラックに沿って磁化変化を検出するための磁気抵抗センサは、
典型的には、長方形形状の磁気抵抗センサ膜と共に形成され、そのための初期設
計状態のそのような膜に基づくセンサは、一対の高透磁性磁気材料シールド極間
に配置された検知膜を有し、膜の長方形形状の長辺が、磁気媒体に隣接して配置
され、その結果、しばしば水平センサと称されるものが生じていた。より最近で
は、このような磁気抵抗センサは、長方形の短い方の辺が磁気媒体に隣接した状
態で、その結果、しばしば垂直センサまたは「エンドオン」センサと呼ばれるも
のを形成する、極間に配置された検知膜を有する代替の構造を有していた。これ
らの種類のセンサは共に、始めは、検知膜における異方性磁気抵抗効果の利用に
基づいていた。この効果により、室温で約２．５％の検知された磁場による磁気
抵抗の最大変化がもたらされる。
典型的には、長方形形状の磁気抵抗センサ膜と共に形成され、そのための初期設
計状態のそのような膜に基づくセンサは、一対の高透磁性磁気材料シールド極間
に配置された検知膜を有し、膜の長方形形状の長辺が、磁気媒体に隣接して配置
され、その結果、しばしば水平センサと称されるものが生じていた。より最近で
は、このような磁気抵抗センサは、長方形の短い方の辺が磁気媒体に隣接した状
態で、その結果、しばしば垂直センサまたは「エンドオン」センサと呼ばれるも
のを形成する、極間に配置された検知膜を有する代替の構造を有していた。これ
らの種類のセンサは共に、始めは、検知膜における異方性磁気抵抗効果の利用に
基づいていた。この効果により、室温で約２．５％の検知された磁場による磁気
抵抗の最大変化がもたらされる。
【００１０】 磁気媒体のデータトラックがますます薄くなり、且つ、それに伴う磁化方向変
化のより高い密度が用いられるにつれ、磁気媒体におけるそのような磁化変化を
十分大きな電流または電圧出力信号にする、より効率的な変換器に対する必要性
が大きくなる。従って、外部印加磁場における対応する変化から起こり得る抵抗
のより大きな変化のために、「巨大磁気抵抗効果」に基づく水平および垂直磁気
抵抗センサが導入された。「巨大磁気抵抗効果」に基づく垂直またはエンドオン
磁気抵抗センサは、典型的には、その主な表面の両側上に強磁性層を有する非磁
性中間導電性金属層と共に形成される。上記のように、このような垂直センサは
、典型的には、１対の強磁性材料シールド極間であって、その間に設けられるナ
ローギャップ中に取付けられ、その結果、長方形膜センサの短い辺の端部が、や
はり磁気媒体に隣接して配置される各極の同辺とほぼ同一平面上に、磁気媒体に
隣接して配置される。この平面における結果的に生じる面が、空気軸受面を形成
する。従って、センサの長辺が、極間のギャップ内に内部へと延長し、磁気媒体
からは離れて延長する。
化のより高い密度が用いられるにつれ、磁気媒体におけるそのような磁化変化を
十分大きな電流または電圧出力信号にする、より効率的な変換器に対する必要性
が大きくなる。従って、外部印加磁場における対応する変化から起こり得る抵抗
のより大きな変化のために、「巨大磁気抵抗効果」に基づく水平および垂直磁気
抵抗センサが導入された。「巨大磁気抵抗効果」に基づく垂直またはエンドオン
磁気抵抗センサは、典型的には、その主な表面の両側上に強磁性層を有する非磁
性中間導電性金属層と共に形成される。上記のように、このような垂直センサは
、典型的には、１対の強磁性材料シールド極間であって、その間に設けられるナ
ローギャップ中に取付けられ、その結果、長方形膜センサの短い辺の端部が、や
はり磁気媒体に隣接して配置される各極の同辺とほぼ同一平面上に、磁気媒体に
隣接して配置される。この平面における結果的に生じる面が、空気軸受面を形成
する。従って、センサの長辺が、極間のギャップ内に内部へと延長し、磁気媒体
からは離れて延長する。
【００１１】 センサ出力または「読取り」信号を生成するために組合わせられる電圧パルス
につながる、その側を通過する磁気媒体中の磁化遷移による、垂直検知「サンド
イッチ」構造体の長さに対する電圧変化の大きさは、ａ）この長さに沿った、そ
れを通して提供される検知電流（これは、次に、検知膜の幅にわたる検知場Ｈsn となる）の大きさ、およびｂ）センサの側を通る磁気媒体中の磁化方向の変化に
よる外部印加場（すなわち、信号場またはＨsg）の対応する変化に対する、２つ
の強磁性層の磁化方向の角度変化の大きさによって決定される。この信号場は、
存在する磁気材料の透磁率および幾何学的形状のために、垂直検知「サンドイッ
チ」形状体の長さに沿ってかなりの程度で指向される。
につながる、その側を通過する磁気媒体中の磁化遷移による、垂直検知「サンド
イッチ」構造体の長さに対する電圧変化の大きさは、ａ）この長さに沿った、そ
れを通して提供される検知電流（これは、次に、検知膜の幅にわたる検知場Ｈsn となる）の大きさ、およびｂ）センサの側を通る磁気媒体中の磁化方向の変化に
よる外部印加場（すなわち、信号場またはＨsg）の対応する変化に対する、２つ
の強磁性層の磁化方向の角度変化の大きさによって決定される。この信号場は、
存在する磁気材料の透磁率および幾何学的形状のために、垂直検知「サンドイッ
チ」形状体の長さに沿ってかなりの程度で指向される。
【００１２】 検知構造体の長さに沿った磁束の増加（これは、その側を通る磁気媒体におけ
る磁化遷移による印加外場の変化に応答した、強磁性層の対応する回転磁化によ
って生じる）は、４πを乗算し、全磁化の方向と、「ｘ」軸と呼ばれる検知膜の
幅を横切る磁気媒体の表面に平行した軸との間の角度の正弦でさらに乗算した合
計の膜の磁化に比例する。従って、外部印加場に応答した、強磁性層の磁化方向
の角度変化の程度は、外部印加場に応答した縦の磁束の増加に対する関係を考慮
して、検知構造体における有効透磁率として特徴づけられ得る。この有効透磁率
は、検知構造体の検知膜を特徴づけ、上記のように、θで示され得る説明したば
かりの角度の正弦に比例する。
る磁化遷移による印加外場の変化に応答した、強磁性層の対応する回転磁化によ
って生じる）は、４πを乗算し、全磁化の方向と、「ｘ」軸と呼ばれる検知膜の
幅を横切る磁気媒体の表面に平行した軸との間の角度の正弦でさらに乗算した合
計の膜の磁化に比例する。従って、外部印加場に応答した、強磁性層の磁化方向
の角度変化の程度は、外部印加場に応答した縦の磁束の増加に対する関係を考慮
して、検知構造体における有効透磁率として特徴づけられ得る。この有効透磁率
は、検知構造体の検知膜を特徴づけ、上記のように、θで示され得る説明したば
かりの角度の正弦に比例する。
【００１３】 θの値を決定するための近似解析は、そのような垂直センサに存在する合計の
磁気エネルギーを求め、それをθに対して微分し、次に、その結果を０に設定し
て、該エネルギーに関する最小値をもたらすθの値を決定することによる、熱力
学的考慮から見い出され得る。これは、各強磁性層の磁化が、膜のような層の薄
さによって、層の平面上に存在し、それらの層の各々における磁化の回転が、大
きさは同じであるが、層間の対称性によって方向が反対であることを仮定して、
直接書き込みできる強磁性膜または層における磁化ベクトルに関する磁気トルク
を０に設定することに等しい。さらに、各強磁性層において、垂直検知膜中のそ
れらの層の長辺における磁化が、減磁的考慮のために、それらの辺に対して平行
にピン止めされることが仮定される。これらの状況において、一方の強磁性層の
他方の層に対する磁化効果は、検知「サンドイッチ」構造体の中間層の周囲（す
なわち、主にセンサの幅にわたって）の全磁場の線積分から得られ得る。その結
果、磁気トルク式は、以下のように書かれ得る。
磁気エネルギーを求め、それをθに対して微分し、次に、その結果を０に設定し
て、該エネルギーに関する最小値をもたらすθの値を決定することによる、熱力
学的考慮から見い出され得る。これは、各強磁性層の磁化が、膜のような層の薄
さによって、層の平面上に存在し、それらの層の各々における磁化の回転が、大
きさは同じであるが、層間の対称性によって方向が反対であることを仮定して、
直接書き込みできる強磁性膜または層における磁化ベクトルに関する磁気トルク
を０に設定することに等しい。さらに、各強磁性層において、垂直検知膜中のそ
れらの層の長辺における磁化が、減磁的考慮のために、それらの辺に対して平行
にピン止めされることが仮定される。これらの状況において、一方の強磁性層の
他方の層に対する磁化効果は、検知「サンドイッチ」構造体の中間層の周囲（す
なわち、主にセンサの幅にわたって）の全磁場の線積分から得られ得る。その結
果、磁気トルク式は、以下のように書かれ得る。
【００１４】
【数１】
【００１５】 但し、量Ａは、交換定数であり、Ｍsは、飽和磁化であり、θは、センサの幅の 中央に０の基準点があると解釈されるｘ軸の方向にある検知膜の幅にわたる作ら
れた容易アクセス（ｅａｓｙ ａｃｃｅｓｓ）から離れる膜磁化の角度である。
れた容易アクセス（ｅａｓｙ ａｃｃｅｓｓ）から離れる膜磁化の角度である。
【００１６】 ファクタＳ’は、検知構造体「サンドイッチ」における２つの強磁性層の有効
な分離である。有効分離は、それらの層の実際の物理的分離（すなわち、中間層
の厚み）よりも幾分大きい。なぜなら、他方に向けて場を分離に通すために、垂
直センサの長い方の端部で、１つの強磁性層中の磁束の向きを、他方の強磁性層
に向けて変えるからである。有効分離は、以下のように決定される：
な分離である。有効分離は、それらの層の実際の物理的分離（すなわち、中間層
の厚み）よりも幾分大きい。なぜなら、他方に向けて場を分離に通すために、垂
直センサの長い方の端部で、１つの強磁性層中の磁束の向きを、他方の強磁性層
に向けて変えるからである。有効分離は、以下のように決定される：
【００１７】
【数２】
【００１８】 但し、
【００１９】
【数３】
【００２０】 である。さらに、Ｈsgは、センサの側を通る磁気媒体の変化する磁化による外部
印加信号場であり、Ｈsnは、上記のような検知電流による検知場である。Ｈbは 、その特徴のより直線部分で垂直センサを動作させるために用いられる検知構造
体付近の電流ストラップにバイアス電流を供給することによって生成されるバイ
アス場である。Ｈkは、異方性場である。
印加信号場であり、Ｈsnは、上記のような検知電流による検知場である。Ｈbは 、その特徴のより直線部分で垂直センサを動作させるために用いられる検知構造
体付近の電流ストラップにバイアス電流を供給することによって生成されるバイ
アス場である。Ｈkは、異方性場である。
【００２１】 磁気トルク式の等号の右側の第１の項は、回転磁化に対する結果のトルクを表
す交換項である。第２の項は、垂直検知構造体を通り過ぎて移動する磁気媒体の
変化する磁化によって生成される信号場によるトルク、およびバイアス電流トラ
ップ中の電流によって提供されるバイアス場によるトルクである。第３の項は、
強磁性層間のフリンジ電界（ｆｒｉｎｇｉｎｇ ｆｉｅｌｄ）の減磁効果による
トルクである。第４の項は、垂直検知構造体中を、同構造体の長辺と平行する方
向に通過する検知電流から生じる検知場によるトルクである。最後に、最後の項
は、上記の異方性によるトルクである。
す交換項である。第２の項は、垂直検知構造体を通り過ぎて移動する磁気媒体の
変化する磁化によって生成される信号場によるトルク、およびバイアス電流トラ
ップ中の電流によって提供されるバイアス場によるトルクである。第３の項は、
強磁性層間のフリンジ電界（ｆｒｉｎｇｉｎｇ ｆｉｅｌｄ）の減磁効果による
トルクである。第４の項は、垂直検知構造体中を、同構造体の長辺と平行する方
向に通過する検知電流から生じる検知場によるトルクである。最後に、最後の項
は、上記の異方性によるトルクである。
【００２２】 この異方性場は、強磁性膜の製造中に、これらの膜における多くの可能な方向
の１つに沿って生じるように配置され得る有効磁化容易軸に関する値を持つ。そ
の結果、このファクタを含む上記の式中の項の代数符号は、この軸が、実際に作
られた膜中のどこに位置するかによって異なり、一例としての垂直検知構造体の
幅にわたって延長する磁化容易軸に関して適切な上記のトルク式に示されるよう
に、必ずしも負になるとは限らない。
の１つに沿って生じるように配置され得る有効磁化容易軸に関する値を持つ。そ
の結果、このファクタを含む上記の式中の項の代数符号は、この軸が、実際に作
られた膜中のどこに位置するかによって異なり、一例としての垂直検知構造体の
幅にわたって延長する磁化容易軸に関して適切な上記のトルク式に示されるよう
に、必ずしも負になるとは限らない。
【００２３】 強磁性膜における幾つかの磁化容易軸方向が、所与の外部印加場入力に対して
より大きな出力信号を提供することに関して、他のものよりも優れていることが
わかっている。そのような構成の１つは、強磁性膜が構造体の幅に沿って指向さ
れた外部印加場と共に製造されている（この状態は、典型的には、構造体の幅ま
たは「ｘ」軸に沿った磁化容易軸を結果として生じさせる）にもかかわらず、垂
直検知構造体の長さに沿って延長する磁化容易軸を効果的に有している。垂直検
知構造体の幅にわたる状態から、垂直検知構造体の長さに沿った状態への有効磁
化容易軸のこの移動は、その長方形形状による形状異方性効果と、垂直センサの
長さに沿って有効磁化容易軸を設けるように作用する交換カップリングおよび表
面粗さカップリング（「オレンジピールカップリング」）とによって生じる。膜
の厚みの変化は、その変化が形状異方性を変化させるよりもより大きな度合いで
表面粗さカップリングを変化させ、それによって、結果の多少の制御を提供し、
強磁性層の構成は、さらなる制御を提供するために、検知構造体の幅にわたる異
方性場を低減させるように変更され得る。その結果生じる縦に長い有効異方性場
の大きさは、製造された磁化容易軸が、製造中に垂直検知構造体の長さに沿って
意図的に設けられている場合に提供されるものと比較して、著しく小さい。
より大きな出力信号を提供することに関して、他のものよりも優れていることが
わかっている。そのような構成の１つは、強磁性膜が構造体の幅に沿って指向さ
れた外部印加場と共に製造されている（この状態は、典型的には、構造体の幅ま
たは「ｘ」軸に沿った磁化容易軸を結果として生じさせる）にもかかわらず、垂
直検知構造体の長さに沿って延長する磁化容易軸を効果的に有している。垂直検
知構造体の幅にわたる状態から、垂直検知構造体の長さに沿った状態への有効磁
化容易軸のこの移動は、その長方形形状による形状異方性効果と、垂直センサの
長さに沿って有効磁化容易軸を設けるように作用する交換カップリングおよび表
面粗さカップリング（「オレンジピールカップリング」）とによって生じる。膜
の厚みの変化は、その変化が形状異方性を変化させるよりもより大きな度合いで
表面粗さカップリングを変化させ、それによって、結果の多少の制御を提供し、
強磁性層の構成は、さらなる制御を提供するために、検知構造体の幅にわたる異
方性場を低減させるように変更され得る。その結果生じる縦に長い有効異方性場
の大きさは、製造された磁化容易軸が、製造中に垂直検知構造体の長さに沿って
意図的に設けられている場合に提供されるものと比較して、著しく小さい。
【００２４】 垂直センサの長さに沿って指向される減少値の有効異方性場を有する値は、垂
直センサの長い方の端部における磁場の渦を無視し、且つ減磁場を無視すること
によって、上記のトルク式に詳述される磁気トルクに関するさらなる概算からわ
かり得る。その結果、同式は、おおよそで、比較的端部から遠い位置にある垂直
センサの幅の中央付近で生じる検知状態を表し、この状態が、センサの幅全体に
わたって適用されるかのように表す。さらに、バイアス場は、この目的にために
無視され得る。このような概算の結果は、
直センサの長い方の端部における磁場の渦を無視し、且つ減磁場を無視すること
によって、上記のトルク式に詳述される磁気トルクに関するさらなる概算からわ
かり得る。その結果、同式は、おおよそで、比較的端部から遠い位置にある垂直
センサの幅の中央付近で生じる検知状態を表し、この状態が、センサの幅全体に
わたって適用されるかのように表す。さらに、バイアス場は、この目的にために
無視され得る。このような概算の結果は、
【００２５】
【数４】
【００２６】 である。二者択一の代数符号表示±は、異方性項の前に配置され、それによって
、それに対して場が生じる磁化容易軸が、２つの可能性、すなわち、検知構造体
の幅にわたるか、あるいは、検知構造体の長さに沿っているかどうかに応じて、
異方性場の項が異極性トルクを引き起こすことを示す。上に示したように、上記
の第１の磁気トルク式は、磁化容易軸の有効方向がセンサを横切ることを仮定し
て書かれたものである。
、それに対して場が生じる磁化容易軸が、２つの可能性、すなわち、検知構造体
の幅にわたるか、あるいは、検知構造体の長さに沿っているかどうかに応じて、
異方性場の項が異極性トルクを引き起こすことを示す。上に示したように、上記
の第１の磁気トルク式は、磁化容易軸の有効方向がセンサを横切ることを仮定し
て書かれたものである。
【００２７】 上記のように、外部印加信号場に対する検知構造体の応答、すなわち、有効透
磁率は、Θの正弦に比例し、この最後の式を、有効透磁率に関連する式、または
磁率は、Θの正弦に比例し、この最後の式を、有効透磁率に関連する式、または
【００２８】
【数５】
【００２９】 を得るために、Θの正弦に関して解き得る。この最後の解法において、プラス記
号を持つ分母の項Ｈkの先行は、ストライプの幅にわたる容易アクセスに対応す る。この状況では、検知場Ｈsnの増加が、この状況において有効透磁率を低下さ
せることのみに作用し、その結果、外部印加信号場Ｈsgに応答する出力信号の増
加の助けとなることがほとんどないことが理解され得る。
号を持つ分母の項Ｈkの先行は、ストライプの幅にわたる容易アクセスに対応す る。この状況では、検知場Ｈsnの増加が、この状況において有効透磁率を低下さ
せることのみに作用し、その結果、外部印加信号場Ｈsgに応答する出力信号の増
加の助けとなることがほとんどないことが理解され得る。
【００３０】 しかし、縦に長い磁化容易軸の場合の、最後の式中でマイナス記号が異方性場
Ｈkに先行する逆の状況では、異方性場の値を、大きさに関して、所望の検知場 の大きさの比較的近くになるように調節することによって、比較的高い有効透磁
率が、大きな検知場の場合でも維持され得る。従って、垂直センサの長さを横断
する検知電流に応答して垂直センサの幅にわたって作用する検知場Ｈsnと、異方
性場Ｈkとの大きさの差が、組合わせられた交換カップリング、「オレンジピー ル」カップリング、および形状異方性の適切な調節による異方性場の値の調節に
よって、小さく維持される場合には、比較的大きな有効透磁率が、垂直検知構造
体中で提供され得る。
Ｈkに先行する逆の状況では、異方性場の値を、大きさに関して、所望の検知場 の大きさの比較的近くになるように調節することによって、比較的高い有効透磁
率が、大きな検知場の場合でも維持され得る。従って、垂直センサの長さを横断
する検知電流に応答して垂直センサの幅にわたって作用する検知場Ｈsnと、異方
性場Ｈkとの大きさの差が、組合わせられた交換カップリング、「オレンジピー ル」カップリング、および形状異方性の適切な調節による異方性場の値の調節に
よって、小さく維持される場合には、比較的大きな有効透磁率が、垂直検知構造
体中で提供され得る。
【００３１】 上記のように、垂直センサの長さに沿った抵抗変化は、中間層の両側の２つの
強磁性層における磁化間の角度の記号に比例する。出力信号は、２つの強磁性層
中の磁化ベクトル間の角度を変化させるように作用する（すなわち、上記のよう
な有効透磁率に関係する角度変化）、センサの側を通る磁気媒体中の磁化方向遷
移によって、そこを流れる固定検知電流に対して検知構造体の長さにわたって生
じる電圧変化から形成される。従って、出力信号の大きさは、センサの抵抗変化
量に依存し、この抵抗変化量は、上記のような角度変化を生じさせる外部印加信
号場Ｈsgが貫通する同センサの長さの割合に依存する。
強磁性層における磁化間の角度の記号に比例する。出力信号は、２つの強磁性層
中の磁化ベクトル間の角度を変化させるように作用する（すなわち、上記のよう
な有効透磁率に関係する角度変化）、センサの側を通る磁気媒体中の磁化方向遷
移によって、そこを流れる固定検知電流に対して検知構造体の長さにわたって生
じる電圧変化から形成される。従って、出力信号の大きさは、センサの抵抗変化
量に依存し、この抵抗変化量は、上記のような角度変化を生じさせる外部印加信
号場Ｈsgが貫通する同センサの長さの割合に依存する。
【００３２】 外部印加磁場が、典型的な「読取り」検知ヘッドにおいて、その両側の高透磁
性シールド極によって垂直センサから離される度合いにより、この外部印加場に
さらされる垂直検知構造体の有効割合または垂直検知構造体における有効長さが
決定される。垂直検知構造体の有効信号場は、垂直検知構造体の長さを通り、ギ
ャップを横切り、次に、そこからギャップを横切る垂直センサに隣接して配置さ
れるシールド極の長さを通る閉経路全体にわたる場全体のアンペアの法則の線積
分から得られ得る。このような手順は、概算によって、磁束源としてモデリング
されるセンサを通過して移動する磁気媒体中の磁化遷移による垂直検知構造体に
おける平均信号磁束分布に関する不均一送電線モデル式を得るために用いられ得
る。垂直検知構造体における平均信号磁束は、センサの長さに沿った任意の地点
で平均信号磁束を提供するためにセンサの幅にわたって平均されるＭavによって
表される。その結果は、
性シールド極によって垂直センサから離される度合いにより、この外部印加場に
さらされる垂直検知構造体の有効割合または垂直検知構造体における有効長さが
決定される。垂直検知構造体の有効信号場は、垂直検知構造体の長さを通り、ギ
ャップを横切り、次に、そこからギャップを横切る垂直センサに隣接して配置さ
れるシールド極の長さを通る閉経路全体にわたる場全体のアンペアの法則の線積
分から得られ得る。このような手順は、概算によって、磁束源としてモデリング
されるセンサを通過して移動する磁気媒体中の磁化遷移による垂直検知構造体に
おける平均信号磁束分布に関する不均一送電線モデル式を得るために用いられ得
る。垂直検知構造体における平均信号磁束は、センサの長さに沿った任意の地点
で平均信号磁束を提供するためにセンサの幅にわたって平均されるＭavによって
表される。その結果は、
【００３３】
【数６】
【００３４】 である。但し、Ｔは、ここでも磁気層の厚みであり、μrは、平均有効透磁率で あり、Ｇss（ｚ）は、垂直検知構造体と一方のシールド極との間のギャップ距離
であり、Ｍbは、垂直検知構造体に隣接して設けられるバイアスストラップにお けるバイアス電流から生じるバイアス磁束である。変数「ｚ」は、ゼロの基準点
で「ｘ」軸と交差するセンサの長さに沿った方向性座標である。
であり、Ｍbは、垂直検知構造体に隣接して設けられるバイアスストラップにお けるバイアス電流から生じるバイアス磁束である。変数「ｚ」は、ゼロの基準点
で「ｘ」軸と交差するセンサの長さに沿った方向性座標である。
【００３５】 この式に対する分析的解が、垂直センサとその両側のシールド極との間のギャ
ップ距離が、Ｇ＝２Ｇss-cというセンサの両側のギャップに関する全ギャップを
示すＧss-cの値で一定であるという単純化した仮定を用いて得られ得る。このこ
とは、実際にはしばしば当てはまらないが、このような概算により、垂直検知構
造体の端部の側を通る磁気媒体の磁化遷移によって生じる外部印加信号場の変化
による磁束によって効果的に貫入される垂直センサの長さに関する代表的な距離
式が得られる。検知構造体において長さを有する外部印加信号場の減衰のみに興
味があることを考慮して、バイアス場の磁化を無視するこのような概算は、
ップ距離が、Ｇ＝２Ｇss-cというセンサの両側のギャップに関する全ギャップを
示すＧss-cの値で一定であるという単純化した仮定を用いて得られ得る。このこ
とは、実際にはしばしば当てはまらないが、このような概算により、垂直検知構
造体の端部の側を通る磁気媒体の磁化遷移によって生じる外部印加信号場の変化
による磁束によって効果的に貫入される垂直センサの長さに関する代表的な距離
式が得られる。検知構造体において長さを有する外部印加信号場の減衰のみに興
味があることを考慮して、バイアス場の磁化を無視するこのような概算は、
【００３６】
【数７】
【００３７】 を生じる。
【００３８】 この式は、特性長で除算する−ｚに関する指数に累乗される底ｅに関するＭav に対する指数解を有する。この特性長は、
【００３９】
【数８】
【００４０】 であることが見出される。しかし、実際には、２つのギャップによって垂直セン
サから分離されて存在する２つのシールド極が存在するが、同センサの「サンド
イッチ」構造体において２つの磁気層も存在する。従って、実際のこの特性長は
、それによって、外部印加信号場が初期値から１／ｅ分だけ下がった空気軸受面
から測定される垂直検知構造体における有効減衰長さｄを提供するように与えら
れたものと同じままであり、この長さは、
サから分離されて存在する２つのシールド極が存在するが、同センサの「サンド
イッチ」構造体において２つの磁気層も存在する。従って、実際のこの特性長は
、それによって、外部印加信号場が初期値から１／ｅ分だけ下がった空気軸受面
から測定される垂直検知構造体における有効減衰長さｄを提供するように与えら
れたものと同じままであり、この長さは、
【００４１】
【数９】
【００４２】 である。
【００４３】 従って、出力電圧信号は、垂直センサの有効透磁率、その内部の磁気層の厚み
、およびギャップの長さに依存する。垂直センサの端部の側を通る磁気媒体の磁
化遷移によって提供される外部印加信号Ｈsgのある値に対する出力信号の大きさ
を増加させる要望が存在する。なぜなら、そのような外部印加信号は、磁気媒体
中の記憶密度を増加させるという要望のために、各データトラック中の各ビット
に対して提供される磁気材料がますます少なくなるにつれ、より小さくなる傾向
があるからである。従って、磁気媒体のトラックに対して許容される狭さを制限
することになる垂直センサを広げる結果を引き起こすことなく、ある外部印加入
力信号に対して、増大した出力信号を生じ得るセンサ構成が望まれる。
、およびギャップの長さに依存する。垂直センサの端部の側を通る磁気媒体の磁
化遷移によって提供される外部印加信号Ｈsgのある値に対する出力信号の大きさ
を増加させる要望が存在する。なぜなら、そのような外部印加信号は、磁気媒体
中の記憶密度を増加させるという要望のために、各データトラック中の各ビット
に対して提供される磁気材料がますます少なくなるにつれ、より小さくなる傾向
があるからである。従って、磁気媒体のトラックに対して許容される狭さを制限
することになる垂直センサを広げる結果を引き起こすことなく、ある外部印加入
力信号に対して、増大した出力信号を生じ得るセンサ構成が望まれる。
【００４４】 （発明の簡単な要旨） 本発明は、その出力において、磁場変化の源から内部に提供される磁場変化の
提示をするための磁場検知構造体を提供し、該磁場検知構造体は、各々が透磁性
材料を含み、各々が実質的に共通の面で終端する、間にギャップ間隔を有する１
対の極構造体を有する。複数の場検知構造体が、各々が実質的に共通の面にある
端部を有する極構造体の間に支持されるギャップ間隔中に連続的に配置される。
これらの検知構造体は、複数の磁気抵抗性の異方性強磁性薄膜層から形成され、
該薄膜層の少なくとも２つは、その間に配置される非磁性導電層によって互いに
分離される。該薄膜層は、それらの層の少なくとも１つの上に支持される薄い抵
抗体を通り得る共通面に隣接して互いに電気接続され、極構造体の１つに電気的
に接続され得る。強磁性層の磁化容易軸は、検知構造体の幅にわたるように垂直
に製造されているとしても、検知構造体の長さに沿ってギャップ内に指向される
。
提示をするための磁場検知構造体を提供し、該磁場検知構造体は、各々が透磁性
材料を含み、各々が実質的に共通の面で終端する、間にギャップ間隔を有する１
対の極構造体を有する。複数の場検知構造体が、各々が実質的に共通の面にある
端部を有する極構造体の間に支持されるギャップ間隔中に連続的に配置される。
これらの検知構造体は、複数の磁気抵抗性の異方性強磁性薄膜層から形成され、
該薄膜層の少なくとも２つは、その間に配置される非磁性導電層によって互いに
分離される。該薄膜層は、それらの層の少なくとも１つの上に支持される薄い抵
抗体を通り得る共通面に隣接して互いに電気接続され、極構造体の１つに電気的
に接続され得る。強磁性層の磁化容易軸は、検知構造体の幅にわたるように垂直
に製造されているとしても、検知構造体の長さに沿ってギャップ内に指向される
。
【００４５】 （好適な実施形態の詳細な説明） 磁気抵抗「読取り」検知構造体は、磁気媒体中のデータトラック（これらから
磁化遷移を検知する）の寸法に合うように非常に小さく作られ、それ故に、通常
、モノリシック集積回路の製造技術を他の関連の薄膜製造技術と共に用いること
によって作られる。このような制限された検知構造体のサイズと、このような制
限されたトラック幅とによって、検知構造体の出力信号の大きさも制限される。
しかし、磁気抵抗検知構造体は、それらの側を通過する磁気媒体中のますます狭
くなるデータトラックと共に使用されるので、並行して設けられるこのような構
造体の数の増加は、たとえこのような複数の磁気抵抗検知構造体が、その形態で
最も都合よく設けられるとしても、実現不可能である。これは、その状況におい
て、複数のそのような検知構造体を提供するためにモノリシック集積回路製造技
術を用いる際に行われる工程が、まさに、そのような構造体の１つを提供するた
めに用いられる工程でり、それらは全て同時に製造されるからである。
磁化遷移を検知する）の寸法に合うように非常に小さく作られ、それ故に、通常
、モノリシック集積回路の製造技術を他の関連の薄膜製造技術と共に用いること
によって作られる。このような制限された検知構造体のサイズと、このような制
限されたトラック幅とによって、検知構造体の出力信号の大きさも制限される。
しかし、磁気抵抗検知構造体は、それらの側を通過する磁気媒体中のますます狭
くなるデータトラックと共に使用されるので、並行して設けられるこのような構
造体の数の増加は、たとえこのような複数の磁気抵抗検知構造体が、その形態で
最も都合よく設けられるとしても、実現不可能である。これは、その状況におい
て、複数のそのような検知構造体を提供するためにモノリシック集積回路製造技
術を用いる際に行われる工程が、まさに、そのような構造体の１つを提供するた
めに用いられる工程でり、それらは全て同時に製造されるからである。
【００４６】 モノリシック集積回路製造技術を用いることによって製造される複数の磁気抵
抗検知構造体を提供するための、はるかに効率的な代替の構成は、第１のエンド
オン（ｅｎｄ ｏｎ）磁気抵抗検知構造体を設け、次に、その第１の構造体の上
に残りの複数のそのような構造体を設ける（すなわち、該構造体を通り過ぎるデ
ータトラック経路に沿って連続的に）ことに関与する。すなわち、各後続の磁気
抵抗検知構造体の幅広の辺は、連続する磁気抵抗センサが互いに電気的に相互接
続される状態になることが許される空気軸受面（ａｉｒ ｂｅａｒｉｎｇ ｓｕ
ｒｆａｃｅ）付近を除いて、電気絶縁体によって分離される先行の磁気抵抗検知
構造体の幅広の辺に隣接して配置される。従って、このような２つの検知構造体
が上記のように設けられた後に、この構成における追加の磁気抵抗検知構造体は
全て、その幅が、各磁気抵抗センサが他の磁気抵抗センサと電気接触する状態に
なる空気軸受面付近を除いて、間に絶縁層を有する先行の構造体の幅に隣接して
配置されるように、後で設けられ得る。各検知構造体に対する追加の製造工程の
必要性は、トラック幅方向の結果の緻密度によって十分に相殺される。
抗検知構造体を提供するための、はるかに効率的な代替の構成は、第１のエンド
オン（ｅｎｄ ｏｎ）磁気抵抗検知構造体を設け、次に、その第１の構造体の上
に残りの複数のそのような構造体を設ける（すなわち、該構造体を通り過ぎるデ
ータトラック経路に沿って連続的に）ことに関与する。すなわち、各後続の磁気
抵抗検知構造体の幅広の辺は、連続する磁気抵抗センサが互いに電気的に相互接
続される状態になることが許される空気軸受面（ａｉｒ ｂｅａｒｉｎｇ ｓｕ
ｒｆａｃｅ）付近を除いて、電気絶縁体によって分離される先行の磁気抵抗検知
構造体の幅広の辺に隣接して配置される。従って、このような２つの検知構造体
が上記のように設けられた後に、この構成における追加の磁気抵抗検知構造体は
全て、その幅が、各磁気抵抗センサが他の磁気抵抗センサと電気接触する状態に
なる空気軸受面付近を除いて、間に絶縁層を有する先行の構造体の幅に隣接して
配置されるように、後で設けられ得る。各検知構造体に対する追加の製造工程の
必要性は、トラック幅方向の結果の緻密度によって十分に相殺される。
【００４７】 図１は、２つのそのようなセンサ構造体が存在する状況における、そのような
複数の磁気抵抗センサ構成１０の斜視図を示す。このような複数の検知構造体が
設けられる実際のセンサの構造環境は、明瞭にするために、図１では省略される
。しかし、下部検知構造体１１は、典型的には、その下側で、高透磁性材料のシ
ールド極に比較的近く、上部検知構造体１２は、さらに高い透磁性材料のシール
ド極に比較的近い上面を有し、その結果、センサ構成１０は、そのようなシール
ド極間の間隔ギャップ中に存在する。
複数の磁気抵抗センサ構成１０の斜視図を示す。このような複数の検知構造体が
設けられる実際のセンサの構造環境は、明瞭にするために、図１では省略される
。しかし、下部検知構造体１１は、典型的には、その下側で、高透磁性材料のシ
ールド極に比較的近く、上部検知構造体１２は、さらに高い透磁性材料のシール
ド極に比較的近い上面を有し、その結果、センサ構成１０は、そのようなシール
ド極間の間隔ギャップ中に存在する。
【００４８】 下部検知構造体１１は、上部検知構造体１２に最も近い表面上に、電気抵抗層
１３を有し、この電気抵抗層１３は、これら２つの検知構造体間の端部にも延長
し、そこでは、同端部がセンサ構造体の空気軸受面の一部を形成するように、２
つの検知構造体が互いに接近する。下部検知構造体１１は、その反対の、または
分離した端部において、図１に部分的に示される相互接続金属構造体１４によっ
て接触される。同様に、上部検知構造体１２は、これもまた図１に部分的に示さ
れる、別の相互接続金属構造体１４’によって電気的に相互接続される。下部検
知構造体１１と上部検知構造体１２との間の間隔は、図１の左下に示される接触
領域１５で生じるような、下部検知構造体１１と上部検知構造体１２とが互いに
接近する場所を除いて、図１には不図示の電気的絶縁材料で充填される。抵抗層
１３により、下部および上部検知構造体１１および１２が、領域１５において互
いに導電的に接続されることが可能となり、その結果、電気電流が、これらの２
つの構造体間のこの薄い層を容易に通過することができるが、層１３は、十分に
高い抵抗率を有し、それはかなりの電流が下部検知構造体１１の長さに沿って層
１３中を流れることを阻止するのに十分である。下部および上部検知構造体１１
および１２間の抵抗層１３の存在は、下部および上部検知構造体１１および１２
を互いに磁気的にデカップリングさせ、その結果、各々の強磁性層の磁化が、他
方の構造体の強磁性層の磁化とは無関係に回転（ｒｏｔａｔｅ）し得る。
１３を有し、この電気抵抗層１３は、これら２つの検知構造体間の端部にも延長
し、そこでは、同端部がセンサ構造体の空気軸受面の一部を形成するように、２
つの検知構造体が互いに接近する。下部検知構造体１１は、その反対の、または
分離した端部において、図１に部分的に示される相互接続金属構造体１４によっ
て接触される。同様に、上部検知構造体１２は、これもまた図１に部分的に示さ
れる、別の相互接続金属構造体１４’によって電気的に相互接続される。下部検
知構造体１１と上部検知構造体１２との間の間隔は、図１の左下に示される接触
領域１５で生じるような、下部検知構造体１１と上部検知構造体１２とが互いに
接近する場所を除いて、図１には不図示の電気的絶縁材料で充填される。抵抗層
１３により、下部および上部検知構造体１１および１２が、領域１５において互
いに導電的に接続されることが可能となり、その結果、電気電流が、これらの２
つの構造体間のこの薄い層を容易に通過することができるが、層１３は、十分に
高い抵抗率を有し、それはかなりの電流が下部検知構造体１１の長さに沿って層
１３中を流れることを阻止するのに十分である。下部および上部検知構造体１１
および１２間の抵抗層１３の存在は、下部および上部検知構造体１１および１２
を互いに磁気的にデカップリングさせ、その結果、各々の強磁性層の磁化が、他
方の構造体の強磁性層の磁化とは無関係に回転（ｒｏｔａｔｅ）し得る。
【００４９】 単独でどちらか一方を用いる代わりに、各々の１方の端部で効果的に共に短絡
される２つの検知構造体１１および１２を使用することにより、単一の検知構造
体のみを用いた場合の状況である１つの減衰長さではなく、２つの減衰長さを通
って流れる提供検知電流が生じる。従って、この構成により、接合領域１５の空
気軸受面におけるこれらの構造体の端部での外部印加磁場に応答する、２つの検
知構造体に対する電圧変化は、単一の検知構造体に対して生じる電圧変化と比較
して２倍となる。従って、検知構造体１１および１２のどちらか一方のみからの
場合と比較して、センサ構成１０からの出力信号が少なくとも２倍となる。
される２つの検知構造体１１および１２を使用することにより、単一の検知構造
体のみを用いた場合の状況である１つの減衰長さではなく、２つの減衰長さを通
って流れる提供検知電流が生じる。従って、この構成により、接合領域１５の空
気軸受面におけるこれらの構造体の端部での外部印加磁場に応答する、２つの検
知構造体に対する電圧変化は、単一の検知構造体に対して生じる電圧変化と比較
して２倍となる。従って、検知構造体１１および１２のどちらか一方のみからの
場合と比較して、センサ構成１０からの出力信号が少なくとも２倍となる。
【００５０】 しかし、さらにより大きな出力信号利得を、検知構成１０から得ることができ
る。図１に示される検知構成１０は、実際のセンサ構造体に使用されるシールド
極に対して、おおよそ対称的に配置される上部検知構造体１２および下部検知構
造体１１を有するので、下部および上部検知構造体１１および１２中に存在する
強磁性材料は全て、空気軸受面における印加外部磁場から生じる同構造体中の磁
束を保持する助けとなり、その結果、シールド極による同磁束の分流を低減する
助けとなることに効果的である。その結果、減衰長さに関する上記の式中の強磁
性層の有効厚さは、単一の検知構造体の使用と比較して、検知構成１０を用いた
場合に、値が２倍となり、それによって、有効減衰長さが、ファクタ√２分だけ
増加する。従って、センサ構成１０における第２の検知構造体の追加により、出
力信号の増加（２つの検知構造体の場合には、２√２）が生じ、これは、実質的
に同一の構造体であると仮定した場合に提供される検知構造体の総数に対する比
例を越えた増加である。
る。図１に示される検知構成１０は、実際のセンサ構造体に使用されるシールド
極に対して、おおよそ対称的に配置される上部検知構造体１２および下部検知構
造体１１を有するので、下部および上部検知構造体１１および１２中に存在する
強磁性材料は全て、空気軸受面における印加外部磁場から生じる同構造体中の磁
束を保持する助けとなり、その結果、シールド極による同磁束の分流を低減する
助けとなることに効果的である。その結果、減衰長さに関する上記の式中の強磁
性層の有効厚さは、単一の検知構造体の使用と比較して、検知構成１０を用いた
場合に、値が２倍となり、それによって、有効減衰長さが、ファクタ√２分だけ
増加する。従って、センサ構成１０における第２の検知構造体の追加により、出
力信号の増加（２つの検知構造体の場合には、２√２）が生じ、これは、実質的
に同一の構造体であると仮定した場合に提供される検知構造体の総数に対する比
例を越えた増加である。
【００５１】 両センサを領域１５において抵抗層１３を介して電気接触状態にすることによ
って、領域１５において、下部検知構造体１１を上部検知構造体１２に短絡させ
ることにより、これら２つのセンサは、効率的に、直列回路で互いに電気的に接
続される。これは、事実上、センサ１１または１２の一方を２倍の長さにし、そ
の結果生じたセンサの半分を、始めの半分に沿い、かつ隣接して折返すことによ
って得られるのと同じ結果である。従って、図１のセンサ構成１０は、「折返し
」検知構成、または実際の使用においては、折返しセンサと呼ばれ得る。
って、領域１５において、下部検知構造体１１を上部検知構造体１２に短絡させ
ることにより、これら２つのセンサは、効率的に、直列回路で互いに電気的に接
続される。これは、事実上、センサ１１または１２の一方を２倍の長さにし、そ
の結果生じたセンサの半分を、始めの半分に沿い、かつ隣接して折返すことによ
って得られるのと同じ結果である。従って、図１のセンサ構成１０は、「折返し
」検知構成、または実際の使用においては、折返しセンサと呼ばれ得る。
【００５２】 図１の検知構成１０は、典型的には、センサの空気軸受面端部の側を通る磁化
遷移の検知のための「読取り」ヘッドセンサを設ける際に、強磁性材料の２つの
シールド極間に配置される。これらの極のために使用される１つまたは複数の材
料は、通過する磁気媒体中で遭遇する磁気遷移レートに基づく適切な周波数帯域
において高い透磁性を持つ。そのようなセンサの断片が、図２の層図の断面図に
示される。このようなセンサは、モノリシック集積回路製造技術を用いて製造さ
れるが、このような検知構造体は、半導体基板または必然的に電気絶縁基板上で
はなく、透磁性材料基板上から開始される。
遷移の検知のための「読取り」ヘッドセンサを設ける際に、強磁性材料の２つの
シールド極間に配置される。これらの極のために使用される１つまたは複数の材
料は、通過する磁気媒体中で遭遇する磁気遷移レートに基づく適切な周波数帯域
において高い透磁性を持つ。そのようなセンサの断片が、図２の層図の断面図に
示される。このようなセンサは、モノリシック集積回路製造技術を用いて製造さ
れるが、このような検知構造体は、半導体基板または必然的に電気絶縁基板上で
はなく、透磁性材料基板上から開始される。
【００５３】 従って、典型的には、数ミクロンの厚さの高透磁性材料基板が、最初に設けら
れ、通過する磁気媒体に対して先行するシールド極（すなわち、図２の下側の極
）に関しては、これは、媒体表面の凹凸部との接触が、極の金属を摩耗させ、そ
の後、センサの空気軸受面上に堆積されることにより、ある時点で、後続のシー
ルド極と検知構成１０との間に発生する電気的短絡が生じることを防止するため
に、比較的硬質の透磁性材料であるべきである。典型的には、この材料は、約１
０％のシリコンおよび数パーセントのアルミニウムを混ぜた鉄（センダストとし
て知られる幾つかの形態のもの）から形成される。このようなシールド極は、別
の適切な基板上に、該材料をメッキする、またはスパッタ蒸着することによって
設けられ得る。
れ、通過する磁気媒体に対して先行するシールド極（すなわち、図２の下側の極
）に関しては、これは、媒体表面の凹凸部との接触が、極の金属を摩耗させ、そ
の後、センサの空気軸受面上に堆積されることにより、ある時点で、後続のシー
ルド極と検知構成１０との間に発生する電気的短絡が生じることを防止するため
に、比較的硬質の透磁性材料であるべきである。典型的には、この材料は、約１
０％のシリコンおよび数パーセントのアルミニウムを混ぜた鉄（センダストとし
て知られる幾つかの形態のもの）から形成される。このようなシールド極は、別
の適切な基板上に、該材料をメッキする、またはスパッタ蒸着することによって
設けられ得る。
【００５４】 シールド極材料の堆積の露出面は、次に、滑らかな表面を提供するために、化
学的および機械的研磨技術を用いて研磨される。イオンミリング技術を次に用い
て、空気軸受面の一部となることを目的とした交差する垂直側面付近を除いたこ
の研磨面の下に凹部を設け、それによって、シールド極と空気軸受面付近のセン
サとの間のナローギャップ（しかし、その表面からより離れるにつれ、その間は
より広いギャップとなる）が提供される。その結果生じる下部シールド極１６は
、図２の「読取り」検知ヘッドの一部に関する断片断面図に部分的に示され、下
部シールド極１６は、左の空気軸受面側から、イオンミリングによって形成され
た傾斜側面１９によって、ワイドギャップ面１８につながるように、内向きに約
０．２５μｍ延長しているナローギャップ面１７を有する。シールド極１６のナ
ローギャップ面１７は、一部が極１６の垂直の交差する左側によって形成される
、図２の左側の垂直線として示される空気軸受面２０の一部によっても、同極中
で交差される。
学的および機械的研磨技術を用いて研磨される。イオンミリング技術を次に用い
て、空気軸受面の一部となることを目的とした交差する垂直側面付近を除いたこ
の研磨面の下に凹部を設け、それによって、シールド極と空気軸受面付近のセン
サとの間のナローギャップ（しかし、その表面からより離れるにつれ、その間は
より広いギャップとなる）が提供される。その結果生じる下部シールド極１６は
、図２の「読取り」検知ヘッドの一部に関する断片断面図に部分的に示され、下
部シールド極１６は、左の空気軸受面側から、イオンミリングによって形成され
た傾斜側面１９によって、ワイドギャップ面１８につながるように、内向きに約
０．２５μｍ延長しているナローギャップ面１７を有する。シールド極１６のナ
ローギャップ面１７は、一部が極１６の垂直の交差する左側によって形成される
、図２の左側の垂直線として示される空気軸受面２０の一部によっても、同極中
で交差される。
【００５５】 次に、電気絶縁ギャップ材料が、ナローギャップ面１７、傾斜面１９、および
ワイドギャップ面１８上に、その上に形成される検知構成１０のためのさらなる
基板部分を形成するための充填材として設けられる。やはり、比較的硬質の材料
が、面１７上のナローギャップ位置（ここでは、同材料が、空気軸受面２０の一
部を形成する側面を有する）において使用されることが望ましい。従って、ナロ
ーギャップ面１７上で約１５００Åの厚み（しかし、面１８上では約１．０μｍ
延長する）にスパッタ蒸着によって堆積された酸化アルミニウムであり得る下部
ギャップ充填絶縁体２１が設けられる。酸化アルミニウムの堆積は、比較的ゆっ
くりであるので、ギャップ充填材料２１は、２つの部分に分けて設けられ得る。
まず、面１８および面１９上に、面１７のレベルまで窒化シリコンを設けること
に始まり、次に、面１７および窒化シリコンの露出面上に、面１７上の１５００
Åの厚みにまで酸化アルミニウムを設ける。下部ギャップ電気絶縁体２１は、上
にセンサ構成１０を設けるための滑らかな表面を形成するために、化学的および
機械的技術を用いてやはり研磨された露出面を有する。
ワイドギャップ面１８上に、その上に形成される検知構成１０のためのさらなる
基板部分を形成するための充填材として設けられる。やはり、比較的硬質の材料
が、面１７上のナローギャップ位置（ここでは、同材料が、空気軸受面２０の一
部を形成する側面を有する）において使用されることが望ましい。従って、ナロ
ーギャップ面１７上で約１５００Åの厚み（しかし、面１８上では約１．０μｍ
延長する）にスパッタ蒸着によって堆積された酸化アルミニウムであり得る下部
ギャップ充填絶縁体２１が設けられる。酸化アルミニウムの堆積は、比較的ゆっ
くりであるので、ギャップ充填材料２１は、２つの部分に分けて設けられ得る。
まず、面１８および面１９上に、面１７のレベルまで窒化シリコンを設けること
に始まり、次に、面１７および窒化シリコンの露出面上に、面１７上の１５００
Åの厚みにまで酸化アルミニウムを設ける。下部ギャップ電気絶縁体２１は、上
にセンサ構成１０を設けるための滑らかな表面を形成するために、化学的および
機械的技術を用いてやはり研磨された露出面を有する。
【００５６】 次に、下部検知構造体１１が、ギャップ充填材料２１の上部露出研磨面上に設
けられる。典型的には、２層状の第１の磁気層２２を含むスパッタリングされた
層の連続が、この構造体に設けられ、２層状磁気層２２では、第１の層が、４５
Åの厚みに堆積された６５％のニッケル、１５％の鉄、および２０％のコバルト
の組成を持つパーマロイの種類のような、より軟質の強磁性材料であり、次に、
向上した「巨大磁気抵抗効果」を提供するために、より大きな磁気飽和を有する
より硬質の強磁性材料の第２の層が続く。この第２の層は、９５％のコバルトと
５％の鉄から形成され、１５Åの厚みに堆積されている。これらの層は共に、図
２の平面中に、または図２の平面から外れて指向される磁場の存在下で堆積され
る。後に続く導電性ではあるが非磁性の銅の層２３が、次に、２８Åの厚みに堆
積され、その上に、第２の２層状強磁性層２４が同様に堆積される。この第２の
２層状強磁性層２４は、第１の２層状強磁性層の構造と実質的に同じであるが、
層が逆の順序で設けられ、その結果、より高い磁気飽和層が、向上した「巨大磁
気抵抗効果」を提供することの一環として、ここでも銅層２３に接触する構造を
有する。
けられる。典型的には、２層状の第１の磁気層２２を含むスパッタリングされた
層の連続が、この構造体に設けられ、２層状磁気層２２では、第１の層が、４５
Åの厚みに堆積された６５％のニッケル、１５％の鉄、および２０％のコバルト
の組成を持つパーマロイの種類のような、より軟質の強磁性材料であり、次に、
向上した「巨大磁気抵抗効果」を提供するために、より大きな磁気飽和を有する
より硬質の強磁性材料の第２の層が続く。この第２の層は、９５％のコバルトと
５％の鉄から形成され、１５Åの厚みに堆積されている。これらの層は共に、図
２の平面中に、または図２の平面から外れて指向される磁場の存在下で堆積され
る。後に続く導電性ではあるが非磁性の銅の層２３が、次に、２８Åの厚みに堆
積され、その上に、第２の２層状強磁性層２４が同様に堆積される。この第２の
２層状強磁性層２４は、第１の２層状強磁性層の構造と実質的に同じであるが、
層が逆の順序で設けられ、その結果、より高い磁気飽和層が、向上した「巨大磁
気抵抗効果」を提供することの一環として、ここでも銅層２３に接触する構造を
有する。
【００５７】 最後に、大きな電流が長さに沿って流れることは阻止するが、その厚みにわた
って良好な導電性を提供するのに十分なほど薄くされた高抵抗性層が、相互接続
層１３として層２４上に設けられる（この材料として、４００Åの厚さのクロム
−シリコンが選択されている）。この層はまた、典型的には図１に示される形状
である望ましい形状で、下部検知構造体１１のための堆積層の連続体を設けるた
めに使用される後続のイオンミリング工程において、エッチストップ（ｅｔｃｈ
ｓｔｏｐ）として機能する。標準的な方法が、下部検知構造体１１が存在しな
い層２１を露出させるための公知のマスキング、エッチング、およびイオンミリ
ング工程．に基づいて、この目的のためのパターニングを提供するために使用さ
れる。下部検知構造体１１は、その構成層が、元々堆積された層に関して上に示
したように番号がつけられて、図２に示される。上記のように、図２は、センサ
を形成する、本明細書中に説明される構造層を表示する層図であるが、正確な断
面図ではない。なぜなら、図中の構造体の寸法の多くは、明瞭にする目的で、拡
大または縮小されているからである。
って良好な導電性を提供するのに十分なほど薄くされた高抵抗性層が、相互接続
層１３として層２４上に設けられる（この材料として、４００Åの厚さのクロム
−シリコンが選択されている）。この層はまた、典型的には図１に示される形状
である望ましい形状で、下部検知構造体１１のための堆積層の連続体を設けるた
めに使用される後続のイオンミリング工程において、エッチストップ（ｅｔｃｈ
ｓｔｏｐ）として機能する。標準的な方法が、下部検知構造体１１が存在しな
い層２１を露出させるための公知のマスキング、エッチング、およびイオンミリ
ング工程．に基づいて、この目的のためのパターニングを提供するために使用さ
れる。下部検知構造体１１は、その構成層が、元々堆積された層に関して上に示
したように番号がつけられて、図２に示される。上記のように、図２は、センサ
を形成する、本明細書中に説明される構造層を表示する層図であるが、正確な断
面図ではない。なぜなら、図中の構造体の寸法の多くは、明瞭にする目的で、拡
大または縮小されているからである。
【００５８】 次に、窒化シリコンが、大部分の検知構造体１１と１２との間のスペーサ２５
の土台として、１０００Åの厚さに、層１３上に堆積される。窒化シリコン層２
５は、周知の工程を用いて、先ずマスキングされ、ナローギャップ面１７上のナ
ローギャップ領域から離れた下部検知構造体１１の端部上で開口され、それによ
って、構造体１１の同端部上で層１３が露出される。相互接続金属の第１の層で
ある４％の銅を混ぜたアルミニウムが、次に、層２５およびその開口部上で、下
部センサ１１の端部で生じる層１３の露出部分上でもあるように、０．５ミクロ
ンの厚さにスパッタ蒸着され、その結果、そこで電気接触が生じる。この第１の
金属層は、標準的な方法を用いてマスキングおよびエッチングされ、それによっ
て、図１に示される（しかし、図２には不図示）相互接続体１４を含む第１の金
属層相互接続構造体が形成される。この窒化シリコン層は、次に、ナローギャッ
プ面１７上に位置する下部検知構造体１１の反対側の端部上で開口部を有するよ
うに、周知の工程を用いてパターニングされるフォトレジストで覆われる。次に
、窒化シリコン層２５に対して、ナローギャップ面１７上のこのフォトレジスト
マスクを用いて、標準的な方法で２度目の開口がなされ、それによって、層１３
が露出する（この部分では、標準的なマスキングおよびエッチング技術を用いる
）。これらの工程から生じるようなスペーサ層２５は、上記のように、上部検知
構造体１２の後続の形成後に、ナローギャップ面１７上のナローギャップ領域を
除いて、下部検知構造体１１を上部検知構造体１２から分離する。
の土台として、１０００Åの厚さに、層１３上に堆積される。窒化シリコン層２
５は、周知の工程を用いて、先ずマスキングされ、ナローギャップ面１７上のナ
ローギャップ領域から離れた下部検知構造体１１の端部上で開口され、それによ
って、構造体１１の同端部上で層１３が露出される。相互接続金属の第１の層で
ある４％の銅を混ぜたアルミニウムが、次に、層２５およびその開口部上で、下
部センサ１１の端部で生じる層１３の露出部分上でもあるように、０．５ミクロ
ンの厚さにスパッタ蒸着され、その結果、そこで電気接触が生じる。この第１の
金属層は、標準的な方法を用いてマスキングおよびエッチングされ、それによっ
て、図１に示される（しかし、図２には不図示）相互接続体１４を含む第１の金
属層相互接続構造体が形成される。この窒化シリコン層は、次に、ナローギャッ
プ面１７上に位置する下部検知構造体１１の反対側の端部上で開口部を有するよ
うに、周知の工程を用いてパターニングされるフォトレジストで覆われる。次に
、窒化シリコン層２５に対して、ナローギャップ面１７上のこのフォトレジスト
マスクを用いて、標準的な方法で２度目の開口がなされ、それによって、層１３
が露出する（この部分では、標準的なマスキングおよびエッチング技術を用いる
）。これらの工程から生じるようなスペーサ層２５は、上記のように、上部検知
構造体１２の後続の形成後に、ナローギャップ面１７上のナローギャップ領域を
除いて、下部検知構造体１１を上部検知構造体１２から分離する。
【００５９】 次に、上部検知構造体１２が、層１３のこの露出部分と、スペーサ層２５の残
りの部分との上に、下部検知構造体１１と同じ様式で形成される。従って、上部
検知構造体１２は、１対の２層状強磁性薄膜と、中間銅層とを有する（これらの
層は、下部検知構造体１１における同様の層に使用されたのと同じ番号であるが
、プライム符号を付加した番号（すなわち、２２’、２３’、および２４’）に
よって示される）。さらに、タンタルの層２６が、酸化バリヤとして層２４’上
に設けられ、クロム−シリコンの別の層２７が、タンタル層２６上に設けられ、
それによって、典型的には図１に示されるような望ましい形状で上部センサ１２
を形成するために用いられる後続のマスキング、エッチング、およびイオンミリ
ング工程において、エッチストップとして用いられる。タンタル層２６は、典型
的には、２００Åの厚さで設けられ、クロム−シリコン層２７は、典型的には、
３００Åの厚さで設けられる。これらのマスキング、エッチング、およびイオン
ミリング工程を行うことにより、上部検知構造体１２が不要である表面２１を露
出させることによって上部検知構造体１２が完成し、この構造体は、上部検知構
造体１２が、空気軸受面２０付近の接合部分１５における下部検知構造体１１上
の層１３と接触状態になる部分を除いて、スペーサ２５によって下部検知構造体
１１から分離されている。
りの部分との上に、下部検知構造体１１と同じ様式で形成される。従って、上部
検知構造体１２は、１対の２層状強磁性薄膜と、中間銅層とを有する（これらの
層は、下部検知構造体１１における同様の層に使用されたのと同じ番号であるが
、プライム符号を付加した番号（すなわち、２２’、２３’、および２４’）に
よって示される）。さらに、タンタルの層２６が、酸化バリヤとして層２４’上
に設けられ、クロム−シリコンの別の層２７が、タンタル層２６上に設けられ、
それによって、典型的には図１に示されるような望ましい形状で上部センサ１２
を形成するために用いられる後続のマスキング、エッチング、およびイオンミリ
ング工程において、エッチストップとして用いられる。タンタル層２６は、典型
的には、２００Åの厚さで設けられ、クロム−シリコン層２７は、典型的には、
３００Åの厚さで設けられる。これらのマスキング、エッチング、およびイオン
ミリング工程を行うことにより、上部検知構造体１２が不要である表面２１を露
出させることによって上部検知構造体１２が完成し、この構造体は、上部検知構
造体１２が、空気軸受面２０付近の接合部分１５における下部検知構造体１１上
の層１３と接触状態になる部分を除いて、スペーサ２５によって下部検知構造体
１１から分離されている。
【００６０】 別の窒化シリコン層２８が、層２７上に１０００Åの厚さで堆積され、図２中
のナローギャップ面１７上のナローギャップ領域上に層２７を露出させる開口部
を標準的な工程を用いて設けるために、マスキングおよびエッチングされる。次
に、別の酸化アルミニウム層２９が、層２８と、ナロー面１７上のナローギャッ
プ領域における層２７の露出部分と、下部および上部検知構造体１１および１２
を支持する層２１の露出部分との上に、５００Åの厚さで堆積される。層２９は
、空気軸受面２０の一部であるナローギャップ領域中に端部を有するので、窒化
シリコンではなく、酸化アルミニウムが選択される（酸化アルミニウムのより高
い硬度が理由である）。
のナローギャップ面１７上のナローギャップ領域上に層２７を露出させる開口部
を標準的な工程を用いて設けるために、マスキングおよびエッチングされる。次
に、別の酸化アルミニウム層２９が、層２８と、ナロー面１７上のナローギャッ
プ領域における層２７の露出部分と、下部および上部検知構造体１１および１２
を支持する層２１の露出部分との上に、５００Åの厚さで堆積される。層２９は
、空気軸受面２０の一部であるナローギャップ領域中に端部を有するので、窒化
シリコンではなく、酸化アルミニウムが選択される（酸化アルミニウムのより高
い硬度が理由である）。
【００６１】 標準的なマスキングおよびエッチング技術を用いて、層２９および２８が、ナ
ローギャップ領域から離れた上部検知構造体１２の端部を露出させるために開口
される。タングステンを混ぜたチタン（共に同量）の上部層が、酸素に対する耐
食性を提供するための２００Åの厚さを有する金の付着層上に設けられた複合層
である相互接続金属の第２の層が、０．５ミクロンの全厚みにスパッタ蒸着され
、それによって、上部検知構造体１２に対する相互接続が可能となり、検知構成
１０の真上に電流ストラップ（ｓｔｒａｐ）が提供される。標準的なマスキング
およびエッチング技術を用いて、図１には図示されるが、図２には不図示の相互
接続体１４’を含む結果的に生じる第２の金属層相互接続構造体が設けられ、図
２のみに図示される層２９上に電流ストラップ３０が設けられる。電流ストラッ
プ３０は、バイアス電流を運び、その結果、検知機能を行うのに適切な動作点に
まで下部および上部検知構造体１１および１２をバイアスさせるために使用され
る。
ローギャップ領域から離れた上部検知構造体１２の端部を露出させるために開口
される。タングステンを混ぜたチタン（共に同量）の上部層が、酸素に対する耐
食性を提供するための２００Åの厚さを有する金の付着層上に設けられた複合層
である相互接続金属の第２の層が、０．５ミクロンの全厚みにスパッタ蒸着され
、それによって、上部検知構造体１２に対する相互接続が可能となり、検知構成
１０の真上に電流ストラップ（ｓｔｒａｐ）が提供される。標準的なマスキング
およびエッチング技術を用いて、図１には図示されるが、図２には不図示の相互
接続体１４’を含む結果的に生じる第２の金属層相互接続構造体が設けられ、図
２のみに図示される層２９上に電流ストラップ３０が設けられる。電流ストラッ
プ３０は、バイアス電流を運び、その結果、検知機能を行うのに適切な動作点に
まで下部および上部検知構造体１１および１２をバイアスさせるために使用され
る。
【００６２】 次に、窒化シリコンが、電流ストラップ３０および層２９の露出部分上に、第
２のギャップ充填層３１として、周知の方法で堆積される。標準的なマスキング
およびエッチング技術を用いて、ナローギャップ面１７上のナローギャップ領域
上の層２９を露出させるように、ギャップ充填材３１の部分を除去する。従って
、パーマロイ等の高透磁性材料の第２のシールド極３２が、メッキまたは堆積さ
れ、それによって、図２のセンサ構造体が完成する。
２のギャップ充填層３１として、周知の方法で堆積される。標準的なマスキング
およびエッチング技術を用いて、ナローギャップ面１７上のナローギャップ領域
上の層２９を露出させるように、ギャップ充填材３１の部分を除去する。従って
、パーマロイ等の高透磁性材料の第２のシールド極３２が、メッキまたは堆積さ
れ、それによって、図２のセンサ構造体が完成する。
【００６３】 図３Ａおよび図３Ｂは、図１の検知構成１０を用いた「読取り」センサヘッド
に対する代替の構成を示す。この代替の構成は、ナローギャップ領域においてセ
ンサ構造体１０と電気的に相互接続されるバイアス電流のための電流ストラップ
を有し、それにより、構造体１０を通る検知電流が、電流ストラップも通過する
ことが可能となり、それによって、２つの機能が行われる（すなわち、センサに
使用される検知電流に加えてバイアス電流ともなること）。図３Ａは、そのよう
な「読取り」センサヘッドの断片の断面図を示す層図であり、図３Ｂは、同ヘッ
ドの断片の層図であるが、その空気軸受面から見た図、すなわち、図３Ａに示さ
れる一番左の面の一部を見た図である。図３Ａおよび図３Ｂに図示される構造体
は、図１および図２の同様の構造体に使用されたのと同じ数字表示を維持するが
、図２からの変更を示すためにプライム符号が付加される。
に対する代替の構成を示す。この代替の構成は、ナローギャップ領域においてセ
ンサ構造体１０と電気的に相互接続されるバイアス電流のための電流ストラップ
を有し、それにより、構造体１０を通る検知電流が、電流ストラップも通過する
ことが可能となり、それによって、２つの機能が行われる（すなわち、センサに
使用される検知電流に加えてバイアス電流ともなること）。図３Ａは、そのよう
な「読取り」センサヘッドの断片の断面図を示す層図であり、図３Ｂは、同ヘッ
ドの断片の層図であるが、その空気軸受面から見た図、すなわち、図３Ａに示さ
れる一番左の面の一部を見た図である。図３Ａおよび図３Ｂに図示される構造体
は、図１および図２の同様の構造体に使用されたのと同じ数字表示を維持するが
、図２からの変更を示すためにプライム符号が付加される。
【００６４】 従って、バイアス電流を運ぶ電流ストラップは、図３Ａにおいて、３０’とし
て表示変更され、このストラップのための堆積金属は、図３Ａに見られる範囲で
、窒化シリコン層２８と、ナローギャップ面１７上のナローギャップ領域におけ
るクロム−シリコン層２７の露出面上とに支持される（なぜなら、上部検知構造
体１２上に酸化アルミニウムを設ける前に既に堆積およびパターニングされてい
るからである）。図２に図示される構造とのさらなる相違として、酸化アルミニ
ウム層２９’が、今度は、該ストラップの形成後に後で堆積およびパターニング
されることによって、電流ストラップ３０’上に支持されている。
て表示変更され、このストラップのための堆積金属は、図３Ａに見られる範囲で
、窒化シリコン層２８と、ナローギャップ面１７上のナローギャップ領域におけ
るクロム−シリコン層２７の露出面上とに支持される（なぜなら、上部検知構造
体１２上に酸化アルミニウムを設ける前に既に堆積およびパターニングされてい
るからである）。図２に図示される構造とのさらなる相違として、酸化アルミニ
ウム層２９’が、今度は、該ストラップの形成後に後で堆積およびパターニング
されることによって、電流ストラップ３０’上に支持されている。
【００６５】 図３Ｂに見られるように、電流ストラップ３０’は、図３Ａに関連して上に説
明したように、クロム−シリコン層２７上に支持されるが、図中の左に向けてク
ロム−シリコン層を通り過ぎると、電流ストラップ３０’は、センサ構成１０に
よって覆われていないギャップ充填材２１の表面上にも支持されている。さらに
、酸化アルミニウム層２９’は、その形成後の製造中に、標準的なマスキングお
よびエッチング技術を用いて開口され、それによって、上部シールド極３２が図
３Ｂの一番左側で電流ストラップ３０’と接触することが可能となり、その結果
、空気軸受面付近のセンサ構成１０と、やはり空気軸受面付近の上部シールド極
３２との間の電流ストラップ３０’によって提供される電気接触が完了する。電
流ストラップ３０’は、この構成では空気軸受面２０の一部となるので、このス
トラップには、金とタングステンとの合金等のより硬質の、銅を混ぜたアルミニ
ウムとは異なる金属が選択され得る。
明したように、クロム−シリコン層２７上に支持されるが、図中の左に向けてク
ロム−シリコン層を通り過ぎると、電流ストラップ３０’は、センサ構成１０に
よって覆われていないギャップ充填材２１の表面上にも支持されている。さらに
、酸化アルミニウム層２９’は、その形成後の製造中に、標準的なマスキングお
よびエッチング技術を用いて開口され、それによって、上部シールド極３２が図
３Ｂの一番左側で電流ストラップ３０’と接触することが可能となり、その結果
、空気軸受面付近のセンサ構成１０と、やはり空気軸受面付近の上部シールド極
３２との間の電流ストラップ３０’によって提供される電気接触が完了する。電
流ストラップ３０’は、この構成では空気軸受面２０の一部となるので、このス
トラップには、金とタングステンとの合金等のより硬質の、銅を混ぜたアルミニ
ウムとは異なる金属が選択され得る。
【００６６】 この構成では、図１の端子１４および１４’の一方に入る検知電流は、検知構
造体１１および１２の対応する方の長さに沿って導通し、それによって、構造体
１１および１２が共に電気接続される位置１５におけるナローギャップ領域の空
気軸受面付近で電流ストラップ３０’に到達し、次に、接合領域１５を上部シー
ルド極３２上に存在する接地電圧値にほぼ維持しながら、電流ストラップ３０’
を導通し得る。一対の増幅器、またはその入力に対して信号値を加える加算増幅
器が、相互接続端子１４および１４’の対応する方から、上部シールド極３２に
存在する接地基準電圧に接続され、それによって、センサ１１および１２の対応
する方に対する電圧降下を検知し得る。これらの電圧降下は、これらの増幅器構
成の一方において足され、それによって、同センサに対する出力信号を提供し得
る。端子１４および１４’間に接続される単一の増幅器が、図２の構造において
使用され、それによって、この増幅器構成において、信号加算を行う必要性なし
に、センサ全体に対する電圧降下を得ることができる。
造体１１および１２の対応する方の長さに沿って導通し、それによって、構造体
１１および１２が共に電気接続される位置１５におけるナローギャップ領域の空
気軸受面付近で電流ストラップ３０’に到達し、次に、接合領域１５を上部シー
ルド極３２上に存在する接地電圧値にほぼ維持しながら、電流ストラップ３０’
を導通し得る。一対の増幅器、またはその入力に対して信号値を加える加算増幅
器が、相互接続端子１４および１４’の対応する方から、上部シールド極３２に
存在する接地基準電圧に接続され、それによって、センサ１１および１２の対応
する方に対する電圧降下を検知し得る。これらの電圧降下は、これらの増幅器構
成の一方において足され、それによって、同センサに対する出力信号を提供し得
る。端子１４および１４’間に接続される単一の増幅器が、図２の構造において
使用され、それによって、この増幅器構成において、信号加算を行う必要性なし
に、センサ全体に対する電圧降下を得ることができる。
【００６７】 本発明を好適な実施形態に関連して説明したが、当業者は、本発明の精神およ
び範囲から逸脱することなく、形態および詳細の変更を行い得ることを理解する
であろう。
び範囲から逸脱することなく、形態および詳細の変更を行い得ることを理解する
であろう。
【図１】 図１は、本発明を具体化する構造体の斜視図である。
【図２】 図２は、図１の本発明を具体化する構造体の断片の断面図である。
【図３Ａ】 図３Ａは、図１の本発明を具体化する代替の構造体の断面図を示す。
【図３Ｂ】 図３Ｂは、図１の本発明を具体化する代替の構造体の断面図を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G017 AA00 AA01 AC01 AC07 AC09 AD55 AD62 AD65 5D034 BA04 BB08 CA08 DA07
Claims (5)
- 【請求項１】 磁場変化の源から磁場検知構造体内部に提供される該磁場変
化の提示を、該磁場検知構造体の出力において提供するための磁場検知構造体で
あって、 ギャップ間隔を間に形成するために互いに間隔をあけた１対の極構造体であっ
て、各々が、透磁性材料と、実質的に共通の面にあるその端部とを有する１対の
極構造体と、 各々が実質的に該共通の面にあるその端部を有する、該極構造体間に連続的に
配置されるように、該ギャップ間隔中に支持される複数の場検知構造体であって
、該複数の場検知構造体の各々は、複数の磁気抵抗異方性強磁性薄膜層から形成
され、該複数の磁気抵抗異方性強磁性薄膜層の少なくとも２つは、その間に配置
される非磁性導電層によって互いに分離され、各々が該共通の面に隣接して互い
に電気的に接続される複数の場検知構造体と、 を備えた、磁場検知構造体。 - 【請求項２】 前記複数の場検知構造体は、各々が隣接して配置される別の
該場検知構造体と、抵抗性分離層を介して電気的に接続される、請求項１に記載
の装置。 - 【請求項３】 前記複数の場検知構造体の各々は、各々が隣接して配置され
る別の該場検知構造体と、前記１対の極構造体の一つとに電気的に接続される、
請求項１に記載の装置。 - 【請求項４】 前記複数の場検知構造体の各々が、その内部に、前記共通の
面にある前記端部と実質的に平行である磁場の存在下で堆積された前記強磁性薄
膜層を有するが、製造後に、その内部に、該共通の面にある該端部に対して実質
的に垂直に指向される磁化容易軸を有する、請求項１に記載の装置。 - 【請求項５】 前記１対の極構造体は、前記複数の場検知構造体が前記共通
の面に隣接して互いに電気接続される場所において、互いから比較的近く間隔を
あけるが、該複数の場検知構造体に沿った他の場所では、互いから比較的離れて
間隔をあける、請求項１に記載の装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/907,561 | 1997-08-08 | ||
| US08/907,561 US6340886B1 (en) | 1997-08-08 | 1997-08-08 | Magnetic field sensor with a plurality of magnetoresistive thin-film layers having an end at a common surface |
| PCT/US1998/015558 WO1999008117A2 (en) | 1997-08-08 | 1998-07-27 | Thin-film magnetoresistive magnetic field sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001512835A true JP2001512835A (ja) | 2001-08-28 |
Family
ID=25424312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000506534A Withdrawn JP2001512835A (ja) | 1997-08-08 | 1998-07-27 | 薄膜磁気抵抗性磁場センサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6340886B1 (ja) |
| EP (1) | EP1002236A4 (ja) |
| JP (1) | JP2001512835A (ja) |
| WO (1) | WO1999008117A2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1031844A3 (fr) * | 1999-02-25 | 2009-03-11 | Liaisons Electroniques-Mecaniques Lem S.A. | Procédé de fabrication d'un capteur de courant électrique |
| DE60023835T2 (de) | 1999-09-10 | 2006-07-20 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Magnetwiderstandssensor oder speicherelement mit vermindertem magnetischen schaltfeld |
| US20060262593A1 (en) * | 2004-07-27 | 2006-11-23 | Stephane Aouba | Magnetic memory composition and method of manufacture |
| US20060023496A1 (en) * | 2004-07-27 | 2006-02-02 | Stephane Aouba | Tunable magnetic switch |
| US20080297159A1 (en) * | 2004-09-10 | 2008-12-04 | Mehrdad Mehdizadeh | Sensing Apparatus for Detecting an Interface Between First and Second Strata of Materials |
| US20080018346A1 (en) * | 2004-09-10 | 2008-01-24 | Mehrdad Mehdizadeh | System for Detecting an Interface Between First and Second Strata of Materials |
| US7538561B2 (en) * | 2004-09-10 | 2009-05-26 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method for detecting an interface between first and second strata of materials |
| US7701756B2 (en) | 2005-12-21 | 2010-04-20 | Governing Council Of The University Of Toronto | Magnetic memory composition and method of manufacture |
| US8780507B2 (en) * | 2007-12-28 | 2014-07-15 | HGST Netherlands B.V. | Read transducer and magnetic storage system implementing same |
| US8437969B2 (en) | 2009-03-31 | 2013-05-07 | Virginia Polytechnic Institute And State University | Accurate magnetic field sensor and method for wireless phasor measurement unit |
| US8705212B2 (en) * | 2011-04-25 | 2014-04-22 | Seagate Technology Llc | Magnetic element with enhanced coupling portion |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4504880A (en) * | 1982-08-09 | 1985-03-12 | International Business Machines Corporation | Integrated magnetic recording head assembly including an inductive write subassembly and a magnetoresistive read subassembly |
| NL8401116A (nl) * | 1984-04-09 | 1985-11-01 | Philips Nv | Magnetische leeskop met een meervoudige spleet. |
| JP3320079B2 (ja) * | 1991-03-22 | 2002-09-03 | ティーディーケイ株式会社 | 磁性積層体および磁気抵抗効果素子 |
| US5569544A (en) * | 1992-11-16 | 1996-10-29 | Nonvolatile Electronics, Incorporated | Magnetoresistive structure comprising ferromagnetic thin films and intermediate layers of less than 30 angstroms formed of alloys having immiscible components |
| US5617071A (en) * | 1992-11-16 | 1997-04-01 | Nonvolatile Electronics, Incorporated | Magnetoresistive structure comprising ferromagnetic thin films and intermediate alloy layer having magnetic concentrator and shielding permeable masses |
| JP3574186B2 (ja) * | 1994-09-09 | 2004-10-06 | 富士通株式会社 | 磁気抵抗効果素子 |
| WO1997028528A1 (en) * | 1996-01-31 | 1997-08-07 | Philips Electronics N.V. | Magnetic head with magnetoresistive sensor, and scanning device provided with the magnetic head |
| US5750275A (en) * | 1996-07-12 | 1998-05-12 | Read-Rite Corporation | Thin film heads with insulated laminations for improved high frequency performance |
-
1997
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