JP2002150517A - スピン・バルブ（ｓｖ）磁気抵抗センサ、磁気読取り／書込みヘッドおよびディスク・ドライブ・システム - Google Patents

スピン・バルブ（ｓｖ）磁気抵抗センサ、磁気読取り／書込みヘッドおよびディスク・ドライブ・システム

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ＡＰピンド層、ＡＰ結合されたフリー層、お
よびＡＰピンド層とフリー層の間に挟まれた非磁性電気
伝導性スペーサ層を有するスピン・バルブ（ＳＶ）磁気
抵抗センサを提供する。 【解決手段】 ＡＰピンド層（６２２）は、逆平行結合
（ＡＰＣ）層（６２６）で分離された第１および第２の
強磁性層（６２４、６２８）を含む。ＡＰ結合されたフ
リー層（６３２）は、スペーサ層に隣接したＣｏ−Ｆｅ
の第３の強磁性層（容易軸は横方向（６３３））、高抵
抗率を有するＣｏ−Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏの第４の強磁性層
（容易軸はその高熱安定性のために縦方向（６３７）、
電子の鏡面反射を起こす）、および第３と第４の強磁性
層（６３４、６３６）の間に挟まれたＡＰＣ層（６３
５）を含む。フリー層による感知電流分路が減少するよ
うになる。感知電流分路の減少および電子の鏡面反射は
両方ともＳＶセンサのＧＭＲ係数を改良するのに貢献す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
関連出願 GIANT MAGNETORESISTIVE SENSOR WITH A HIGH RE
SISTIVITY FREE LAYER（高抵抗率フリー層を有する巨
大磁気抵抗センサ）という名称の米国特許出願番号０９
／６２９７７９（出願人整理番号ＳＪ０９−１９９９−
０２０８ＵＳ１）は、本発明と同じ日（２０００年７月
３１日）に出願され、共通の譲受人の所有になり、同じ
発明者によっている。
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に、磁気媒
体から情報信号を読み取るための巨大磁気抵抗（ＧＭ
Ｒ）センサに関し、より詳細には、固有一軸（単軸）異
方性の小さい逆平行結合されたフリー層を有するスピン
・バルブ・センサに関し、さらにそのようなセンサを組
み込んだ磁気記憶システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】データを書き込むことが可能であり、さ
らに後で使用するためにデータを読み取ることができる
媒体を有する補助メモリ記憶装置を、コンピュータが含
むことが多い。回転磁気ディスクを内蔵する直接アクセ
ス記憶装置（ディスク・ドライブ）は、一般に、ディス
ク表面に磁気の形でデータを格納するために使用され
る。データは、ディスク表面上の、半径方向に間隔を開
けて配列された同心のトラックに記録される。それか
ら、読取りセンサを含む磁気ヘッドを使用して、ディス
ク表面上のトラックからデータが読み取られる。
【０００３】大容量ディスク・ドライブでは、一般にＭ
Ｒセンサと呼ばれる磁気抵抗（ＭＲ）読取りセンサが広
く普及している読取りセンサである。その理由は、ＭＲ
センサは、薄膜誘導ヘッドに比べて大きなトラック密度
および線密度のディスクの表面からデータを読み取るこ
とができるからである。ＭＲ層で感知される磁束の強さ
および方向に応じたＭＲ感知層（「ＭＲ素子」とも呼ば
れる）の抵抗の変化を通して、ＭＲセンサは磁場を検出
する。
【０００４】従来のＭＲセンサは、異方性磁気抵抗（Ａ
ＭＲ）効果に基づいて動作している。異方性磁気抵抗
（ＡＭＲ）効果では、ＭＲ素子の抵抗は、ＭＲ素子の磁
化とＭＲ素子を流れる感知電流の方向との間の角度のコ
サインの２乗で変化する。記録された磁気媒体からの外
部磁界によってＭＲ素子の磁化の方向の変化が生じ、そ
れによって、今度は、ＭＲ素子の抵抗の変化が起り、さ
らに感知電流または電圧の対応する変化が起こるので、
磁気媒体から記録されたデータを読み出すことができ
る。
【０００５】他の種類のＭＲセンサは、ＧＭＲ効果を現
す巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサである。ＧＭＲセンサ
では、非磁性層（スペーサ）で分離された磁性層の間で
の伝導電子のスピン依存伝導、および、磁性層と非磁性
層の界面および磁性層内で起こる付随したスピン依存散
乱に応じて、ＭＲ感知層の抵抗が変化する。
【０００６】非磁性材料（例えば、銅）の層で分離され
た２層だけの強磁性材料（例えば、Ｎｉ−Ｆｅ）を使用
するＧＭＲセンサは、一般に、スピン・バルブ（ＳＶ）
センサと呼ばれ、ＳＶ効果を表す。図１は、中央領域１
０２で分離された端部領域１０４および１０６を含む従
来技術のＳＶセンサ１００を示す。ピンド層１２０と呼
ばれる第１の強磁性層の磁化は、一般に、反強磁性（Ａ
ＦＭ）層１２５との交換結合によって固定されている
（ピン止めされている）。フリー層１１０と呼ばれる第
２の強磁性体層の磁化は、固定されていなくて、記録さ
れた磁性媒体からの磁界（信号磁界）に応答して自由に
回転する。フリー層１１０は、非磁性電気伝導スペーサ
層１１５でピンド層１２０から分離されている。端部領
域１０４および１０６にそれぞれ形成されたリード線１
４０および１４５は、ＳＶセンサ１００の抵抗を感知す
るための電気接続を実現する。本明細書に関係するＩＢ
Ｍ社の米国特許第５，２０６，５９０号は、ＧＭＲ効果
に基づいて動作するＳＶセンサを開示している。
【０００７】ＳＶセンサの他の種類は、逆平行（ＡＰ）
ピンＳＶセンサである。ＡＰピンＳＶセンサでは、ピン
ド層は非磁性結合層で分離された２つの強磁性層からな
る積層構造であり、その２つの強磁性層の磁化が、逆平
行方向に反強磁性的に互いに強く結合されるようになっ
ている。図１のＳＶセンサのピンド層構造で達成される
交換結合に比べて、ＡＰピンＳＶセンサは、積層ピンド
層構造との反強磁性（ＡＦＭ）層の改良された交換結合
を実現する。この改良された交換結合によって、高温で
のＡＰピンＳＶセンサの安定性が向上し、それによっ
て、ＮｉＯのような腐食耐性のある電気絶縁反強磁性材
料をＡＦＭ層に使用することができるようになる。
【０００８】図２を参照して、ＡＰピンＳＶセンサ２０
０は、非磁性電気伝導スペーサ層２１５で積層ＡＰピン
ド層構造２２０から分離されたフリー層２１０を含む。
積層ＡＰピンド層構造２２０の磁化は、ＡＦＭ層２３０
で固定されている。積層ＡＰピン構造２２０は、非磁性
材料（通常、ルテニウム（Ｒｕ））の逆平行結合（ＡＰ
Ｃ）層２２４で分離された第１の強磁性層２２６と第２
の強磁性層２２２を含む。積層ＡＰピンド層構造２２０
内の２つの強磁性層２２６、２２２（ＦＭ１およびＦＭ
２）は、矢印２２７、２２３で示されるように（矢印
は、それぞれ紙面から出るように、および紙面に入るよ
うに向いている）、逆平行方向に向いた磁化方向を有す
る。
【０００９】大記憶容量ディスク・ドライブに関する要
求を満たすために磁気記憶密度が増すにつれて、信号リ
ードバック・システムの感度および信号対雑音特性を向
上させるために、かつフリー層の厚さを減少してより高
い面積密度の要求を満たすために、ＳＶセンサのＧＭＲ
係数を大きくすることがますます重要になっている。ス
ペーサ層およびスペーサ層とのピンド層界面およびスペ
ーサ層界面の周りの感知電流分路によって、ＧＭＲ係数
が減少する結果になる。その理由は、ＧＭＲ効果を生じ
させるスピン依存散乱の大部分はこの領域で起こるから
である。ＳＶセンサのフリー層は、通常、Ｃｏ−Ｆｅ層
およびＮｉ−Ｆｅ層で構成される。Ｃｏ−Ｆｅは大きな
ＧＭＲ係数を得るために使用され、Ｎｉ−Ｆｅは軟磁性
特性を有するフリー層を実現するために使用される。し
かし、Ｎｉ−Ｆｅは低電気抵抗率を有し、このことは感
知電流分路に寄与して、ＧＭＲ係数の減少をもたらす。
高面積密度の用途のために、フリー層厚さを減少するこ
とは、磁気特性の低下およびＧＭＲ係数の減少をもたら
す。逆平行結合された構造をフリー層に使用すること
は、磁気特性およびＧＭＲ係数を低下させることなく、
フリー層の磁気的な厚さを減少させる方法である。しか
し、フリー層の固有一軸異方性Ｈkは逆平行結合によっ
て大きくなり、この構造はフリー層への応用にとって魅
力のないものになっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】したがって、フリー層
のＨkを非常に小さい値に維持しながら、フリー層の厚
さを減らし、感知電流分路を減少させ、さらにスピン・
バルブ・センサのＧＭＲ係数を増大させるように、逆平
行結合されたフリー層を改良する必要がある。
【００１１】したがって、本発明の目的は、小さな固有
一軸異方性Ｈkを持つ逆平行（ＡＰ）結合されたフリー
層を有するスピン・バルブ・センサを開示することであ
る。
【００１２】本発明の他の目的は、高電気抵抗率で軟強
磁性である材料のフリー層を有するスピン・バルブ・セ
ンサを開示することである。
【００１３】本発明のさらに他の目的は、強磁性フリー
層で電流分路を減少させることによってＧＭＲ係数が改
良されたスピンバルブセンサを開示することである。
【００１４】本発明の他の目的は、ルテニウム（Ｒｕ）
の反強磁性結合層で分離されたＣｏ−Ｆｅの第３の強磁
性層とＣｏ−Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏの第４の強磁性層とを含ん
だＡＰ結合されたフリー層を有するスピン・バルブ・セ
ンサを開示することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の原理に従って、
ＡＰピンド層、積層のＡＰ結合されたフリー層、および
ＡＰピンド層とフリー層の間に挟まれた非磁性電気伝導
スペーサ層を有するスピン・バルブ（ＳＶ）・センサが
開示される。ＡＰピンド層は、逆平行結合（ＡＰＣ）層
で分離された第１の強磁性層と第２の強磁性層を含む。
ＡＰ結合されたフリー層は、スペーサ層に隣接したＣｏ
−Ｆｅの第３の強磁性層、および逆平行結合（ＡＰＣ）
層で第３の強磁性層から分離されたＣｏ−Ｆｅ−Ｈｆ−
Ｏの第４の強磁性層を含む。センサのＡＦＭアニール・
プロセス段階で、Ｃｏ−Ｆｅ層の容易軸は横向きになる
が、一方で、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏの容易軸は、このナ
ノ結晶材料の高い熱安定性のために、縦向きのままであ
る。Ｃｏ−Ｆｅ層の容易軸とＣｏ−Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏ材料
の容易軸の間の９０度の角度によって、結果として、Ａ
Ｐ結合されたフリー層のＨkが非常に小さくなる。第４
の強磁性層のＣｏ−Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏ材料は高い抵抗率を
有し、フリー層による感知電流分路が減少する結果にな
る。さらに、第４の強磁性層の金属酸化膜材料は、電子
の鏡面散乱を引き起こすことが知られている。感知電流
分路の減少および電子の鏡面散乱は両方ともＳＶセンサ
のＧＭＲ係数を改良するのに寄与する。
【００１６】次の図面において、図面全体を通して、同
じ参照数字は、同じまたは類似の部分を示す。
【００１７】
【発明の実施の形態】図３を参照して、本発明を具体化
するディスク・ドライブ３００を示す。図３に示すよう
に、少なくとも１つの回転可能磁気ディスク３１２は、
スピンドル３１４で支えられ、ディスク・ドライブ・モ
ータ３１８によって回転する。各ディスク上の磁気記録
媒体は、ディスク３１２上の、環状パターンの形をした
同心のデータ・トラック（図示しない）である。
【００１８】少なくとも１つのスライダ３１３がディス
ク３１２に位置付けされ、各スライダ３１３が１つまた
は複数の磁気読取り／書込みヘッド３２１を支持する。
ここで、ヘッド３２１は本発明のＳＶセンサを組み込ん
でいる。ディスクが回転するときに、所望のデータが記
録されているディスクの様々な部分にヘッド３２１がア
クセスするように、スライダ３１３が、ディスク表面３
２２を半径方向に内にまた外に向かって移動する。各ス
ライダ３１３は、サスペンション３１５でアクチュエー
タ・アーム３１９に取り付けられている。サスペンショ
ン３１５は、僅かなばね力を加え、そのばね力によっ
て、スライダ３１３はディスク表面３２２から片寄って
いる。各アクチュエータ・アーム３１９はアクチュエー
タ３２７に取り付けられている。図３に示すようなアク
チュエータはボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）である
可能性がある。ＶＣＭは、固定磁界内で移動可能なコイ
ルを含み、そのコイル移動の方向および速さは、制御器
３２９で供給されるモータ電流信号で制御される。
【００１９】ディスク記憶システムの動作時に、ディス
ク３１２の回転によって、スライダ３１３（ヘッド３２
１を含み、ディスク３１２の表面に面するスライダ３１
３の表面は、エア・ベアリング表面（ＡＢＳ）と呼ばれ
る）とディスク表面３２２との間にエア・ベアリングが
生成され、そのエア・ベアリングはスライダに上向きの
力または浮力を及ぼす。このようにして、エア・ベアリ
ングは、サスペンション３１５の僅かなばね力を釣り合
わせ、通常動作中に、実質的に一定の小さな間隔だけス
ライダ３１３をディスク表面から離して僅かに上で支持
する。
【００２０】ディスク記憶システムの様々な構成要素
は、アクセス制御信号および内部クロック信号のような
制御ユニット３２９で生成された制御信号で動作を制御
される。一般に、制御ユニット３２９は、論理制御回
路、記憶チップおよびマイクロプロセッサを含む。制御
ユニット３２９は、線３２３の駆動モータ制御信号およ
び線３２８のヘッド位置制御信号およびシーク制御信号
のような、様々なシステム動作を制御する制御信号を生
成する。線３２８の制御信号は、ディスク３１２上の所
望のデータ・トラックにスライダ３１３を最適に移動し
位置付けするための所望の電流プロファイルを供給す
る。読取りおよび書込み信号は、記録チャネル３２５を
用いて、読取り／書込みヘッド３２１に、また読取り／
書込みヘッドから伝えられる。記録チャネル３２５は、
部分応答最尤（ＰＲＭＬ）チャネルまたはピーク検出チ
ャネルである可能性がある。両方のチャネルの設計およ
び実現は、当技術分野では、また当業者にはよく知られ
ている。好ましい実施形態では、記録チャネル３２５は
ＰＲＭＬチャネルである。
【００２１】一般的な磁気ディスク記憶システムについ
ての上の説明および図３の添付の例証は説明の目的だけ
のものである。ディスク記憶システムは多数のディスク
およびアクチュエータ・アームを含む可能性があり、さ
らに各アクチュエータ・アームはいくつかのスライダを
支持する可能性があることは当然明らかである。
【００２２】図４は、書込みヘッド部４０２および読取
りヘッド部４０４を含む「ピギーバック」磁気読取り／
書込みヘッド４００の側部断面正面図である。その読取
りヘッド部は、本発明によるスピン・バルブ（ＳＶ）・
センサ４０６を使用する。ＳＶセンサ４０６は、非磁性
で絶縁性の第１の読取りギャップ層４０８と第２の読取
りギャップ層４１０の間に挟まれており、それらの読取
りギャップ層は強磁性の第１の遮蔽層４１２と第２の遮
蔽層４１４の間に挟まれている。外部磁界に応答して、
ＳＶセンサ４０６の抵抗が変化する。センサを通って伝
導されるセンサ電流Ｉsによって、この抵抗変化は電位
変化として現れるようになる。それから、この電位変化
は、図３に示すデータ記録チャネル３４６の処理回路に
よって、リードバック信号として処理される。
【００２３】磁気読取り／書込みヘッド４００の書込み
ヘッド部４０２は、第１の絶縁層４１８と第２の絶縁層
４２０の間に挟まれたコイル層４１６を含む。コイル層
４１６によって生じる第２の絶縁層４２０の小さな起伏
を無くするようにヘッドを平坦化するために、第３の絶
縁層４２２が使用される可能性がある。第１、第２およ
び第３の絶縁層は、当技術分野では、絶縁スタックと呼
ばれる。コイル層４１６および第１、第２および第３の
絶縁層４１８、４２０および４２２は、第１の磁極片層
４２４と第２の磁極片層４２６との間に挟まれている。
第１および第２の磁極片層４２４と４２６は、後のギャ
ップ４２８で磁気的に結合されており、ＡＢＳ４４０で
書込みギャップ層４３４によって分離された第１の磁極
端４３０と第２の磁極端４３２を有する。絶縁層４３６
は、第２の遮蔽層４１４と第１の磁極片層４２４の間に
ある。第２の遮蔽層４１４および第１の磁極片層４２４
は別個の層なので、この読取り／書込みヘッドは「ピギ
ーバック」ヘッドとして知られている。
【００２４】図５は、第２の遮蔽層４１４と第１の磁極
片層４２４が共通の層であることを除いては、図４と同
じである。この種の読取り／書込みヘッドは、「併合
型」ヘッド５００として知られている。図４のピギーバ
ックヘッドの絶縁層４３６は、図５の併合型ヘッド５０
０では省略される。
【００２５】図６は、本発明の実施形態に従った逆平行
（ＡＰ）ピン・スピン・バルブ（ＳＶ）・センサ６００
のエア・ベアリング表面（ＡＢＳ）の比例拡大でない図
を示す。そのＳＶセンサ６００は、中央領域６０６で互
いに分離された端部領域６０２および６０４を含む。基
板６０８は、ガラス、半導体材料、またはアルミナ（Ａ
ｌ2Ｏ3）のようなセラミック材料を含んだ任意の適当な
物質であることができる。シード層６１０は、その次に
くる層の結晶学的な構造または粒度を変えるために堆積
される層であり、その次の層の材料に依存して必要とさ
れない可能性がある。ＳＶセンサ６００の実施形態の場
合、シード層６１０は、基板に堆積された３層のシード
層構造を含む。第１、第２および第３の部分（サブ）層
６１２、６１４および６１６が基板６０８に順次堆積さ
れる。反強磁性（ＡＦＭ）層６２０は、所望の交換特性
が得られる厚さで、一般に１００〜５００Å、第３の部
分層６１２全体にわたって堆積される。積層されたＡＰ
ピンド層６２２は、中央領域６０６内のＡＦＭ層６２０
の上に形成される。ＡＰピンド層６２２は、第１の強磁
性層（ＦＭ１）６２４、第２の強磁性層（ＦＭ２）６２
８、およびＦＭ１層６２４とＦＭ２層６２８の間に配置
された逆平行結合（ＡＰＣ）層６２６を含む。ＡＰＣ層
は、ＦＭ１層６２４とＦＭ２層６２８が反強磁性的に強
く結合されるようにする非磁性層で、好ましくはルテニ
ウム（Ｒｕ）で、形成される。積層のＡＰ結合されたフ
リー層（フリーな強磁性層）６３２は、第３の強磁性層
（ＦＭ３）６３４、第４の強磁性層（ＦＭ４）６３６お
よび第３の強磁性層６３４と第４の強磁性層６３６の間
に配置されたＡＰＣ層６３５を含み、非磁性電気伝導ス
ペーサ層６３０でＡＰピンド層６２２から分離されてい
る。外部磁界の無い場合、フリー層６３２の磁化は、Ａ
Ｐ結合された第３の強磁性層６３４と第４の強磁性層６
３６の磁化をそれぞれ表す矢印６３３および６３７で示
すように、ＡＢＳに平行であるのが好ましい。フリー層
６３２の上に形成されたキャップ層６３８によって、Ｓ
Ｖセンサ６００の中央領域６０６が完成される。
【００２６】本実施形態では、キャップ層６３８は、タ
ンタル（Ｔａ）で形成されている。もしくは、キャップ
層６３８は、フリー層６３２の上に形成された銅（Ｃ
ｕ）の第１の部分層とその銅（Ｃｕ）の第１の部分層の
上に形成されたタンタル（Ｔａ）の第２の部分層とで形
成された２層のキャップ層である可能性がある。フリー
層の上に銅層が存在することで、スピン・フィルタ効果
によってＳＶセンサの磁気抵抗が大きくなることが知ら
れている。
【００２７】ＳＶセンサ６００は、端部領域６０２と６
０４にそれぞれ形成されたバイアス層６４０と６４２を
さらに含み、これによって、フリー層内に単一磁気ドメ
イン状態を保証するように、フリー層６３２に長さ方向
のバイアス磁界を加える。また、リード線層６４４およ
び６４６が、それぞれ端部領域６０２および６０４に堆
積されて、電流源６５０からＳＶセンサ６００への感知
電流Ｉｓの流れに電気接続を与える。リード線６４４お
よび６４６に電気的に接続された信号検出器６６０は、
外部磁界（例えば、ディスクの格納されたデータ・ビッ
トで生成される磁界）によってフリー層６３２内に誘起
された変化による抵抗の変化を感知する。外部磁界は、
ＡＢＳに垂直にピン止めされているのが好ましいピンド
層６２２の磁化の方向に対して、フリー層６３２の磁化
の方向を回転させるように作用する。信号検出器６６０
は、ＳＶセンサ６００で検出された信号を処理するため
の部分応答最尤（ＰＲＭＬ）記録チャネルを含むのが好
ましい。もしくは、ピーク検出チャネルまたは最尤チャ
ネル（例えば、１，７ＭＬ）が使用される可能性があ
る。前記のチャネルの設計および実現は当業者には知ら
れている。また、信号検出器６６０は、当業者には知ら
れているように感知された抵抗変化を条件付けするため
に、前置増幅器（センサとチャネルの間に電気的に配置
されている）のような他の支援回路を含む。
【００２８】ＳＶセンサ６００は、図６に示す多層構造
を順次に堆積するために、マグネトロン・スパッタリン
グ・システムまたはイオン・ビーム・スパッタリング・
システムで製造される。スパッタ堆積プロセスは、約４
０Ｏｅの縦方向の磁界が存在する状態で行われる。厚さ
約３０ÅのＡｌ2Ｏ3の第１の部分層６１２、厚さ約３０
ÅのＮｉＭｎＯの第２の部分層６１４、および厚さ約３
５Åのタンタル（Ｔａ）の第３の部分層６１６を順次に
堆積して、シード層６１０が基板６０８の上に形成され
る。約２００Åの厚さのＰｔ−Ｍｎで形成されたＡＦＭ
層６２０が、シード層６１０の第３の部分層６１６の上
に堆積される。
【００２９】ＡＰピンド層６２２、スペーサ層６３０、
積層のＡＰ結合されたフリー層６３２、およびキャップ
層６３８は、中央領域６０６内のＡＦＭ層６２０の上に
順次に堆積される。厚さ約１７ÅのＣｏ−ＦｅのＦＭ１
層６２４が、ＡＦＭ層６２０の上に堆積される。厚さ約
８ÅのルテニウムのＡＰＣ層６２６が、ＦＭ１層６２４
の上に堆積される。厚さ約２６ÅのＣｏ−ＦｅのＦＭ２
層６２８が、ＡＰＣ層６２６の上に堆積される。
【００３０】非磁性伝導スペーサ層６３０が、ＦＭ２層
６２８の上に堆積された厚さ約２１Åの銅（Ｃｕ）で形
成される。もしくは、スペーサ層６３０は、銀（Ａ
ｇ）、金（Ａｕ）で、またはＣｕ、ＡｇおよびＡｕの合
金で形成される可能性がある。積層のＡＰ結合されたフ
リー層６３２は、スペーサ層６３０の上に堆積された厚
さ１０〜２０Åの範囲の、好ましくは１５Åの、Ｃｏ−
ＦｅのＦＭ３層６３４、ＦＭ３層６３４の上に堆積され
た厚さ約８ÅのルテニウムのＡＰＣ層６３５、および、
ＡＰＣ層６３５の上に堆積された厚さ１０〜２０Åの範
囲の、好ましくは１５Åの、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｈｆ−ＯのＦ
Ｍ４層６３６を含む。キャップ層６３８は、フリー層６
３２のＦＭ４層６３８の上に堆積された厚さ約５０Åの
Ｔａで形成される。
【００３１】中央部６０６の堆積が完了した後で、ＡＢ
Ｓに対して横方向に向けられた約８００Ｏｅの磁界が存
在する状態で、センサをアニールし、それから、まだ磁
界内にある間に冷却して、ＡＢＳに対して横向きの積層
ＡＰピンド層６２２とのＡＦＭ層６２０の交換結合を設
定する。ＦＭ１層６２４は、ＡＦＭ層６２０の表面と接
続（インターフェイス）する表面を有し、その結果、Ａ
ＦＭ層は、ＡＢＳに対して垂直でＡＢＳから離れる方向
にＦＭ１層６２４の磁気モーメント６２５を固定する
（図６で、紙面の方に向いている矢の尾部で表され
る）。ＦＭ１層６２４の磁化は、ＡＦＭ層６２０との交
換結合でこの方向にピン止めされる。ＡＰＣ層６２６は
非常に薄い（約８Å）ので、ＦＭ１層６２４とＦＭ２層
６２８の間の反強磁性交換結合が可能になる。したがっ
て、ＦＭ２層６２８の磁化６２９（紙面から外に向いて
いる矢の頭部で表される）は、ＦＭ１層６２４の磁化６
２５に対して反対方向に、すなわちＡＢＳに垂直でＡＢ
Ｓに向いている。もしくは、ＦＭ１層６２４の磁化６２
５は、反対方向（ＡＢＳに対して垂直でＡＢＳから離れ
る方向）に設定される可能性があり、その結果、磁化６
２５が紙面から外に向く。そのときに、ＦＭ２層６２８
の磁化６２９は、ＡＰＣ層６２６を横切った逆平行結合
のために紙面の方に向いている。
【００３２】本発明の新規な特徴は、ＡＰ結合されたフ
リー層６３２のＦＭ４層６３６を形成するためにＣｏ−
Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏを使用することである。Ｃｏ−Ｆｅ−Ｈ
ｆ−Ｏ材料は、そのナノ結晶構造のために高い熱安定性
を持つことが知られており、その結果、ＡＢＳに対して
横向きのＡＰピンド層６２２とのＰｔ−ＭｎのＡＦＭ層
６２０の交換結合を設定するために使用される横向き用
アニール・プロセスで、ＦＭ４層６３６のＣｏ−Ｆｅ−
Ｈｆ−Ｏ材料の磁化容易軸はその縦方向から回転しな
い。しかし、横向き用アニール・プロセスで、ＦＭ３層
６３４の熱安定性の低いＣｏ−Ｆｅ材料の磁化容易軸は
横向きになる。結果として、ＡＰ結合されたフリー層６
３２のＦＭ３層およびＦＭ４層の正味の固有一軸異方性
Ｈkは小さくなる。強磁性Ｃｏ−Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏ材料
は、非常に高い電気抵抗率（>４００μｏｈｍ−ｃｍ）
を持ち、かつ軟磁性特性（保磁力Ｈc<５Ｏｅで固有一軸
異方性Ｈk<１０Ｏｅ）を持つことが知られている。軟磁
性特性は、フリー層６３２が信号磁界に応答して自由に
回転できるようにすることで重要である。ＦＭ４層６３
６が高抵抗であることで、フリー層６３２のこの部分層
を流れる感知電流の流れが減少し、結果として、スペー
サ層６３０およびスペーサ層を接続する強磁性層内の感
知電流の流れが増加するようになる。このスペーサ層を
接続する強磁性層で、ＧＭＲ効果をもたらすスピン依存
散乱プロセスが最も効果的である。高抵抗率に加えて、
Ｃｏ−Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏ材料は、電子の鏡面反射を起こす
ことが知られている金属酸化物である。電子は、金属酸
化材料で鏡面的に反射されて、フリー層に向かって戻さ
れ、そのフリー層で引き続いてＧＭＲ効果を増大する。
感知電流分路の減少と金属酸化物内に散乱される電子の
鏡面反射との結合効果により、スピン・バルブ・センサ
６００のＧＭＲ係数が増加することになる。
【００３３】Ｃｏ−Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏ材料の高電気抵抗率
および低一軸異方性は、ナノ粒度の結晶構造による。望
ましい材料の組成範囲は、原子パーセントで（Ｃｏa−
Ｆｅb）x−Ｈｆy−Ｏzと表すことができる。ここで、４
０％≦ｘ≦７０％、５％≦ｙ≦２５％、２０％≦ｚ≦４
０％、７０％≦ａ≦９５％、５％≦ｂ≦３０％、ｘ＋ｙ
＋ｚ＝１００％、およびａ＋ｂ＝１００％である。好ま
しい組成は、（Ｃ90−Ｆｅ10）60−Ｈｆ10−Ｏ30であ
る。
【００３４】積層フリー層６３２のＦＭ３層６３４は、
原子パーセントでＣｏa−Ｆｅbと表される組成範囲を持
つＣｏ−Ｆｅで作られる。ここで、７０％≦ａ≦９５
％、および５％≦ｂ≦３０％、およびａ＋ｂ＝１００％
である。好ましい組成は、Ｃｏ 90−Ｆｅ10である。
【００３５】当業者には明らかであろうが、本発明のＡ
Ｐ結合されたフリー層は、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）
センサ磁気抵抗装置のフリー層として使用して、ＡＰ結
合から得られるフリー層の磁気的な厚さの減少および本
フリー層材料と構造による感度向上の利点が得られる可
能性がある。
【００３６】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【００３７】（１）反強磁性（ＡＦＭ）層と、前記ＡＦ
Ｍ層に隣接し、前記ＡＦＭ層によってその磁化方向が固
定されているピンド層と、逆平行（ＡＰ）結合されたフ
リー層とを備えるスピン・バルブ磁気抵抗センサであっ
て、前記逆平行（ＡＰ）結合されたフリー層が、第３の
強磁性層と、高電気抵抗率材料の第４の強磁性層と、前
記第３の強磁性層と前記第４の強磁性層との間に配置さ
れた逆平行結合層と、前記ピンド層と前記第３の強磁性
層の間に配置された非磁性電気伝導性材料のスペーサ層
とを備えるスピン・バルブ（ＳＶ）磁気抵抗センサ。 （２）前記第４の強磁性層がＣｏ−Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏで作
られている上記（１）に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。 （３）前記第３の強磁性層がＣｏ−Ｆｅで作られている
上記（１）に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。 （４）前記第４の強磁性層が、（Ｃｏ90−Ｆｅ10）60−
Ｈｆ10−Ｏ30で作られている上記（１）に記載のＳＶ磁
気抵抗センサ。 （５）前記第４の強磁性層が、原子パーセントで表され
た（Ｃｏa−Ｆｅb）x−Ｈｆy−Ｏzで作られ、ここで、
４０％≦ｘ≦７０％、５％≦ｙ≦２５％、２０％≦ｚ≦
４０％、７０％≦ａ≦９５％、５％≦ｂ≦３０％、ｘ＋
ｙ＋ｚ＝１００％、およびａ＋ｂ＝１００％である上記
（１）に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。 （６）前記第３の強磁性層が、原子パーセントで表され
たＣｏa−Ｆｅbで作られ、ここで、７０％≦ａ≦９５
％、および５％≦ｂ≦３０％、およびａ＋ｂ＝１００％
である上記（１）に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。 （７）前記ＡＰＣ層がルテニウムで作られている上記
（１）に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。 （８）前記第３の強磁性層の磁化容易軸が、前記第４の
強磁性層の磁化容易軸に対して実質的に垂直な方向を有
する上記（１）に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。 （９）前記ＡＦＭ層がＰｔ−Ｍｎで作られている上記
（１）に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。 （１０）前記ピンド層が、前記ＡＦＭ層に隣接した第１
の強磁性層と、前記スペーサ層に隣接した第２の強磁性
層と、前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層の間に
配置された逆平行結合（ＡＰＣ）層とをさらに含む上記
（１）に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。 （１１）前記第３の強磁性層がＣｏ−Ｆｅで作られてい
る上記（１０）に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。 （１２）前記第３の強磁性層が、原子パーセントで表さ
れたＣｏa−Ｆｅbで作られ、ここで、７０％≦ａ≦９５
％、および５％≦ｂ≦３０％、およびａ＋ｂ＝１００％
である上記（１０）に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。 （１３）前記第４の強磁性層が、（Ｃｏ90−Ｆｅ10）60
−Ｈｆ10−Ｏ30で作られている上記（１０）に記載のＳ
Ｖ磁気抵抗センサ。 （１４）前記第４の強磁性層が、原子パーセントで表さ
れた（Ｃｏa−Ｆｅb）x−Ｈｆy−Ｏzで作られ、ここ
で、４０％≦ｘ≦７０％、５％≦ｙ≦２５％、２０％≦
ｚ≦４０％、７０％≦ａ≦９５％、５％≦ｂ≦３０％、
ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００％、およびａ＋ｂ＝１００％である
上記（１０）に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。 （１５）前記第４の強磁性層が、前記第３の強磁性層と
同じ厚さを持つ上記（１０）に記載のＳＶ磁気抵抗セン
サ。 （１６）前記ＡＦＭ層がＰｔ−Ｍｎで作られている上記
（１０）に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。 （１７）反強磁性（ＡＦＭ）層と、前記ＡＦＭ層に隣接
した第１の強磁性層、第２の強磁性層、および、前記第
１の強磁性層と前記第２の強磁性層の間に配置された逆
平行結合（ＡＰＣ）層を備えた、前記ＡＦＭ層に隣接す
る逆平行（ＡＰ）ピンド層と、第３の強磁性層、高電気
抵抗率材料の第４の強磁性層、および、前記第３の強磁
性層と前記第４の強磁性層との間に配置されたＡＰＣ層
を備えた、ＡＰ結合されたフリー層と、前記第２の強磁
性層と前記第３の強磁性層の間に配置された非磁性電気
伝導性材料のスペーサ層とを備えたスピン・バルブ（Ｓ
Ｖ）磁気抵抗センサ。 （１８）前記第４の強磁性層がＣｏ−Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏで
作られている上記（１７）に記載のＳＶ磁気抵抗セン
サ。 （１９）前記第３の強磁性層がＣｏ−Ｆｅで作られてい
る上記（１７）に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。 （２０）前記第３の強磁性層が、原子パーセントで表さ
れたＣｏa−Ｆｅbで作られ、ここで、７０％≦ａ≦９５
％、および５％≦ｂ≦３０％、およびａ＋ｂ＝１００％
である上記（１７）に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。 （２１）前記第４の強磁性層が、（Ｃｏ90−Ｆｅ10）60
−Ｈｆ10−Ｏ30で作られている上記（１７）に記載のＳ
Ｖ磁気抵抗センサ。 （２２）前記第４の強磁性層が、原子パーセントで表さ
れた（Ｃｏa−Ｆｅb）x−Ｈｆy−Ｏzで作られ、ここ
で、４０％≦ｘ≦７０％、５％≦ｙ≦２５％、２０％≦
ｚ≦４０％、７０％≦ａ≦９５％、５％≦ｂ≦３０％、
ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００％、およびａ＋ｂ＝１００％である
上記（１７）に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。 （２３）前記第４の強磁性層が、前記第３の強磁性層と
同じ厚さを持つ上記（１７）に記載のＳＶ磁気抵抗セン
サ。 （２４）前記第３の強磁性層の磁化容易軸が、前記第４
の強磁性層の磁化容易軸に対して実質的に垂直な方向を
有する上記（１７）に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。 （２５）前記ＡＦＭ層がＰｔ−Ｍｎで作られている上記
（１７）に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。 （２６）前記スペーサ層が銅（Ｃｕ）で作られている上
記（１７）に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。 （２７）少なくとも１つのコイル層および前記コイル層
が埋め込まれている絶縁スタックと、後のギャップで接
続され、エア・ベアリング表面（ＡＢＳ）の一部を形成
する縁部を有する磁極端を有してなり、前記絶縁スタッ
クがその間に挟まれている第１および第２の磁極片層
と、前記第１および第２の磁極片層の前記磁極端の間に
挟まれ、前記ＡＢＳの一部を形成する書込みギャップ層
とを含んだ書込みヘッド、反強磁性（ＡＦＭ）層と、前
記ＡＦＭ層に隣接した第１の強磁性層、第２の強磁性
層、および前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層の
間に配置された逆平行結合（ＡＰＣ）層を備えた、前記
ＡＦＭ層に隣接する逆平行（ＡＰ）ピンド層と、第３の
強磁性層、高電気抵抗率材料の第４の強磁性層、および
前記第３の強磁性層の強磁性層と前記第４の強磁性層の
間に配置されたＡＰＣ層を備えたＡＰ結合されたフリー
層と、前記第２の強磁性層と前記第３の強磁性層の間に
配置された非磁性電気伝導性材料のスペーサ層とを備え
るスピン・バルブ（ＳＶ）磁気抵抗センサを含んだ読取
りヘッド、ならびに、前記読取りヘッドの前記第２の遮
蔽層と前記書込みヘッドの前記第１の磁極片層との間に
配置された絶縁層を備えた磁気読取り／書込みヘッド。 （２８）前記第４の強磁性層がＣｏ−Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏで
作られている上記（２７）に記載の磁気読取り／書込み
ヘッド。 （２９）前記第３の強磁性層がＣｏ−Ｆｅで作られてい
る上記（２７）に記載の磁気読取り／書込みヘッド。 （３０）前記第３の強磁性層が、原子パーセントで表さ
れたＣｏa−Ｆｅbで作られ、ここで、７０％≦ａ≦９５
％、および５％≦ｂ≦３０％、およびａ＋ｂ＝１００％
である上記（２７）に記載の磁気読取り／書込みヘッ
ド。 （３１）前記第４の強磁性層が、（Ｃｏ90−Ｆｅ10）60
−Ｈｆ10−Ｏ30で作られている上記（２７）に記載の磁
気読取り／書込みヘッド。 （３２）前記第４の強磁性層が、原子パーセントで表さ
れた（Ｃｏa−Ｆｅb）x−Ｈｆy−Ｏzで作られ、ここ
で、４０％≦ｘ≦７０％、５％≦ｙ≦２５％、２０％≦
ｚ≦４０％、７０％≦ａ≦９５％、５％≦ｂ≦３０％、
ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００％、およびａ＋ｂ＝１００％である
上記（２７）に記載の磁気読取り／書込みヘッド。 （３３）前記第４の強磁性層が前記第３の強磁性層と同
じ厚さを有する上記（２７）に記載の磁気読取り／書込
みヘッド。 （３４）前記ＡＦＭ層がＰｔ−Ｍｎで作られている上記
（２７）に記載の磁気読取り／書込みヘッド。 （３５）前記スペーサ層が銅（Ｃｕ）で作られている上
記（２７）に記載の磁気読取り／書込みヘッド。 （３６）磁気記録ディスクと、前記磁気記録ディスクに
データを磁気的に記録し、かつ前記磁気記録ディスクの
記録されたデータを磁気的に感知するための磁気読取り
／書込みヘッドであって、少なくとも１つのコイル層お
よび前記コイル層が埋め込まれている絶縁スタックと、
後のギャップで接続され、エア・ベアリング表面（ＡＢ
Ｓ）の一部を形成する縁部を有する磁極端を有してな
り、前記絶縁スタックがその間に挟まれている第１およ
び第２の磁極片層と、前記第１および第２の磁極片層の
前記磁極端の間に挟まれ前記ＡＢＳの一部を形成する書
込みギャップ層とを含んだ書込みヘッド、反強磁性（Ａ
ＦＭ）層と、前記ＡＦＭ層に隣接した第１の強磁性層、
第２の強磁性層、および前記第１の強磁性層と前記第２
の強磁性層の間に配置された逆平行結合（ＡＰＣ）層を
備えた、前記ＡＦＭ層に隣接した逆平行（ＡＰ）ピンド
層と、第３の強磁性層、高電気抵抗率材料の第４の強磁
性層、および前記第３の強磁性層と前記第４の強磁性層
の間に配置されたＡＰＣ層を備えた強磁性フリー層と、
前記第２の強磁性層と前記第３の強磁性層の間に配置さ
れた非磁性電気伝導性材料のスペーサ層とを備えたスピ
ン・バルブ（ＳＶ）磁気抵抗センサを含む読取りヘッ
ド、および前記読取りヘッドの前記第２の遮蔽層と前記
書込みヘッドの前記第１の磁極片層との間に配置された
絶縁層を含む磁気読取り／書込みヘッドと、前記読取り
／書込みヘッドが前記磁気記録ディスクの異なる領域に
アクセスするように、前記磁気ディスクを横切って前記
磁気読取り／書込みヘッドを移動させるためのアクチュ
エータと、前記磁気記録ディスクにデータを磁気的に記
録するために前記書込みヘッドに電気的に結合され、さ
らに、前記磁気的に記録されたデータからの磁界に応答
して前記第１および第２のピンド層の固定された磁化に
対する前記ＡＰ結合されたフリー層の磁化軸の回転によ
って生じる前記ＭＴＪセンサの抵抗の変化を検出するた
めに、前記読取りヘッドのＭＴＪセンサに電気的に結合
されている記録チャネルとを備えるディスク・ドライブ
・システム。 （３７）前記第４の強磁性層がＣｏ−Ｆｅ−Ｈｆ−Ｏで
作られている上記（３６）に記載のディスク・ドライブ
・システム。 （３８）前記第３の強磁性層がＣｏ−Ｆｅで作られてい
る上記（３６）に記載のディスク・ドライブ・システ
ム。 （３９）前記第３の強磁性層が、原子パーセントで表さ
れたＣｏa−Ｆｅbで作られ、ここで、７０％≦ａ≦９５
％、および５％≦ｂ≦３０％、およびａ＋ｂ＝１００％
である上記（３６）に記載のディスク・ドライブ・シス
テム。 （４０）前記第４の強磁性層が、（Ｃｏ90−Ｆｅ10）60
−Ｈｆ10−Ｏ30で作られている上記（３６）に記載のデ
ィスク・ドライブ・システム。 （４１）前記第４の強磁性層が、原子パーセントで表さ
れた（Ｃｏa−Ｆｅb）x−Ｈｆy−Ｏzで作られ、ここ
で、４０％≦ｘ≦７０％、５％≦ｙ≦２５％、２０％≦
ｚ≦４０％、７０％≦ａ≦９５％、５％≦ｂ≦３０％、
ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００％、およびａ＋ｂ＝１００％である
上記（３６）に記載のディスク・ドライブ・システム。 （４２）前記第４の強磁性層が前記第３の強磁性層と同
じ厚さを有する上記（３６）に記載のディスク・ドライ
ブ・システム。 （４３）前記ＡＦＭ層がＰｔ−Ｍｎで作られている上記
（３６）に記載のディスク・ドライブ・システム。 （４４）前記スペーサ層が銅（Ｃｕ）で作られている上
記（３６）に記載のディスク・ドライブ・システム。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術のＳＶセンサのエア・ベアリング表面
の比例拡大でない図である。
【図２】従来技術のＡＰピンＳＶセンサのエア・ベアリ
ング表面の比例拡大でない図である。
【図３】本発明のスピン・バルブ・トランジスタ・セン
サを使用する磁気記録ディスク・ドライブ・システムの
簡略化された図である。
【図４】「ピギーバック」読取り／書込み磁気ヘッドの
比例拡大でない縦方向断面図である。
【図５】「合体」読取り／書込み磁気ヘッドの比例拡大
でない縦方向断面図である。
【図６】本発明のスピンバルブセンサの実施形態のエア
・ベアリング表面の比例拡大でない図である。
【符号の説明】
１００ スピン・バルブ（ＳＶ）センサ １０２ 中央領域 １０４ 端部領域 １０６ 端部領域 １１０ フリー層 １１５ 非磁性電気伝導スペーサ層 １２０ ピンド層 １２５ 反強磁性（ＡＦＭ）層 １４０ リード線 １４５ リード線 ２００ ＡＰピンＳＶセンサ ２１０ フリー層 ２１５ 非磁性電気伝導スペーサ層 ２２０ 積層ＡＰピンド層構造 ２２２ 第１の強磁性層 ２２４ 逆平行結合（ＡＰＣ）層 ２２６ 第１の強磁性層 ２３０ ＡＦＭ層 ３００ ディスク・ドライブ ３１２ 回転可能磁気ディスク ３１３ スライダ ３１４ スピンドル ３１５ サスペンション ３１８ ディスク・ドライブ・モータ ３１９ アクチュエータ・アーム ３２１ 読取り／書込みヘッド ３２２ ディスク表面 ３２５ 記録チャネル ３２７ アクチュエータ（ボイス・コイル・モータ） ３２９ 制御器 ４００ 「ピギーバック」磁気読取り／書込みヘッド ４０２ 書込みヘッド部 ４０４ 読取りヘッド部 ４０６ スピン・バルブ（ＳＶ）・センサ ４０８ 第１の読取りギャップ層 ４１０ 第２の読取りギャップ層 ４１２ 第１の遮蔽層 ４１４ 第２の遮蔽層 ４１６ コイル層 ４１８ 絶縁層 ４２０ 絶縁層 ４２２ 絶縁層 ４２４ 第１の磁極片層 ４２６ 第２の磁極片層 ４２８ 後のギャゥプ ４３０ 第１の磁極端 ４３２ 第２の磁極端 ４３４ ギャップ層 ４３６ 絶縁層 ５００ 併合型ヘッド ６００ 逆平行（ＡＰ）ピン・スピン・バルブ・センサ ６０２ 端部領域 ６０４ 端部領域 ６０８ 基板 ６１０ シード層 ６１２ シード層の第１の部分層（Ａｌ2Ｏ3） ６１４ シード層の第２の部分層（ＮｉＭｎＯ） ６１６ シード層の第３の部分層（Ｔａ） ６２０ 反強磁性（ＡＦＭ）層 ６２２ ＡＰピンド層 ６２４ 第１の強磁性（ＦＭ１）層 ６２６ 逆平行結合（ＡＰＣ）層 ６２８ 第２の強磁性（ＦＭ２）層 ６３０ 非磁性電気伝導スペーサ ６３２ 積層のＡＰ結合されたフリー層 ６３４ 第３の強磁性（ＦＭ３）層 ６３５ ＡＰ層 ６３６ 第４の強磁性（ＦＭ４）層 ６３８ キャップ層 ６４０ バイアス層 ６４２ バイアス層 ６４４ リード線 ６４６ リード線 ６５０ 電流源 ６６０ 信号検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 43/08 Ｈ０１Ｌ 43/08 Ｚ (72)発明者 ハルダヤル（ハリ−）シンフ・ギル アメリカ合衆国94028 カリフォルニア州 ポトラ・ヴァレイ グローブ・ドライブ 10 Ｆターム(参考） 5D033 AA01 BA01 BA21 BA31 BA41 BB43 5D034 AA02 BA03 BB01 5E049 AA04 BA16 CB02

Claims (44)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】反強磁性（ＡＦＭ）層と、 前記ＡＦＭ層に隣接し、前記ＡＦＭ層によってその磁化
    方向が固定されているピンド層と、 逆平行（ＡＰ）結合されたフリー層とを備えるスピン・
    バルブ磁気抵抗センサであって、前記逆平行（ＡＰ）結
    合されたフリー層が、 第３の強磁性層と、 高電気抵抗率材料の第４の強磁性層と、 前記第３の強磁性層と前記第４の強磁性層との間に配置
    された逆平行結合層と、 前記ピンド層と前記第３の強磁性層の間に配置された非
    磁性電気伝導性材料のスペーサ層とを備えるスピン・バ
    ルブ（ＳＶ）磁気抵抗センサ。
  2. 【請求項２】前記第４の強磁性層がＣｏ−Ｆｅ−Ｈｆ−
    Ｏで作られている請求項１に記載のＳＶ磁気抵抗セン
    サ。
  3. 【請求項３】前記第３の強磁性層がＣｏ−Ｆｅで作られ
    ている請求項１に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。
  4. 【請求項４】前記第４の強磁性層が、（Ｃｏ90−Ｆ
    ｅ10）60−Ｈｆ10−Ｏ30で作られている請求項１に記載
    のＳＶ磁気抵抗センサ。
  5. 【請求項５】前記第４の強磁性層が、原子パーセントで
    表された（Ｃｏa−Ｆｅb）x−Ｈｆy−Ｏzで作られ、こ
    こで、４０％≦ｘ≦７０％、５％≦ｙ≦２５％、２０％
    ≦ｚ≦４０％、７０％≦ａ≦９５％、５％≦ｂ≦３０
    ％、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００％、およびａ＋ｂ＝１００％で
    ある請求項１に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。
  6. 【請求項６】前記第３の強磁性層が、原子パーセントで
    表されたＣｏa−Ｆｅbで作られ、ここで、７０％≦ａ≦
    ９５％、および５％≦ｂ≦３０％、およびａ＋ｂ＝１０
    ０％である請求項１に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。
  7. 【請求項７】前記ＡＰＣ層がルテニウムで作られている
    請求項１に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。
  8. 【請求項８】前記第３の強磁性層の磁化容易軸が、前記
    第４の強磁性層の磁化容易軸に対して実質的に垂直な方
    向を有する請求項１に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。
  9. 【請求項９】前記ＡＦＭ層がＰｔ−Ｍｎで作られている
    請求項１に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。
  10. 【請求項１０】前記ピンド層が、 前記ＡＦＭ層に隣接した第１の強磁性層と、 前記スペーサ層に隣接した第２の強磁性層と、 前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層の間に配置さ
    れた逆平行結合（ＡＰＣ）層とをさらに含む請求項１に
    記載のＳＶ磁気抵抗センサ。
  11. 【請求項１１】前記第３の強磁性層がＣｏ−Ｆｅで作ら
    れている請求項１０に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。
  12. 【請求項１２】前記第３の強磁性層が、原子パーセント
    で表されたＣｏa−Ｆｅbで作られ、ここで、７０％≦ａ
    ≦９５％、および５％≦ｂ≦３０％、およびａ＋ｂ＝１
    ００％である請求項１０に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。
  13. 【請求項１３】前記第４の強磁性層が、（Ｃｏ90−Ｆｅ
    10）60−Ｈｆ10−Ｏ30で作られている請求項１０に記載
    のＳＶ磁気抵抗センサ。
  14. 【請求項１４】前記第４の強磁性層が、原子パーセント
    で表された（Ｃｏa−Ｆｅb）x−Ｈｆy−Ｏzで作られ、
    ここで、４０％≦ｘ≦７０％、５％≦ｙ≦２５％、２０
    ％≦ｚ≦４０％、７０％≦ａ≦９５％、５％≦ｂ≦３０
    ％、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００％、およびａ＋ｂ＝１００％で
    ある請求項１０に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。
  15. 【請求項１５】前記第４の強磁性層が、前記第３の強磁
    性層と同じ厚さを持つ請求項１０に記載のＳＶ磁気抵抗
    センサ。
  16. 【請求項１６】前記ＡＦＭ層がＰｔ−Ｍｎで作られてい
    る請求項１０に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。
  17. 【請求項１７】反強磁性（ＡＦＭ）層と、 前記ＡＦＭ層に隣接した第１の強磁性層、第２の強磁性
    層、および、前記第１の強磁性層と前記第２の強磁性層
    の間に配置された逆平行結合（ＡＰＣ）層を備えた、前
    記ＡＦＭ層に隣接する逆平行（ＡＰ）ピンド層と、 第３の強磁性層、高電気抵抗率材料の第４の強磁性層、
    および、前記第３の強磁性層と前記第４の強磁性層との
    間に配置されたＡＰＣ層を備えた、ＡＰ結合されたフリ
    ー層と、 前記第２の強磁性層と前記第３の強磁性層の間に配置さ
    れた非磁性電気伝導性材料のスペーサ層とを備えたスピ
    ン・バルブ（ＳＶ）磁気抵抗センサ。
  18. 【請求項１８】前記第４の強磁性層がＣｏ−Ｆｅ−Ｈｆ
    −Ｏで作られている請求項１７に記載のＳＶ磁気抵抗セ
    ンサ。
  19. 【請求項１９】前記第３の強磁性層がＣｏ−Ｆｅで作ら
    れている請求項１７に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。
  20. 【請求項２０】前記第３の強磁性層が、原子パーセント
    で表されたＣｏa−Ｆｅbで作られ、ここで、７０％≦ａ
    ≦９５％、および５％≦ｂ≦３０％、およびａ＋ｂ＝１
    ００％である請求項１７に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。
  21. 【請求項２１】前記第４の強磁性層が、（Ｃｏ90−Ｆｅ
    10）60−Ｈｆ10−Ｏ30で作られている請求項１７に記載
    のＳＶ磁気抵抗センサ。
  22. 【請求項２２】前記第４の強磁性層が、原子パーセント
    で表された（Ｃｏa−Ｆｅb）x−Ｈｆy−Ｏzで作られ、
    ここで、４０％≦ｘ≦７０％、５％≦ｙ≦２５％、２０
    ％≦ｚ≦４０％、７０％≦ａ≦９５％、５％≦ｂ≦３０
    ％、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００％、およびａ＋ｂ＝１００％で
    ある請求項１７に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。
  23. 【請求項２３】前記第４の強磁性層が、前記第３の強磁
    性層と同じ厚さを持つ請求項１７に記載のＳＶ磁気抵抗
    センサ。
  24. 【請求項２４】前記第３の強磁性層の磁化容易軸が、前
    記第４の強磁性層の磁化容易軸に対して実質的に垂直な
    方向を有する請求項１７に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。
  25. 【請求項２５】前記ＡＦＭ層がＰｔ−Ｍｎで作られてい
    る請求項１７に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。
  26. 【請求項２６】前記スペーサ層が銅（Ｃｕ）で作られて
    いる請求項１７に記載のＳＶ磁気抵抗センサ。
  27. 【請求項２７】少なくとも１つのコイル層および前記コ
    イル層が埋め込まれている絶縁スタックと、後のギャッ
    プで接続され、エア・ベアリング表面（ＡＢＳ）の一部
    を形成する縁部を有する磁極端を有してなり、前記絶縁
    スタックがその間に挟まれている第１および第２の磁極
    片層と、前記第１および第２の磁極片層の前記磁極端の
    間に挟まれ、前記ＡＢＳの一部を形成する書込みギャッ
    プ層とを含んだ書込みヘッド、 反強磁性（ＡＦＭ）層と、前記ＡＦＭ層に隣接した第１
    の強磁性層、第２の強磁性層、および前記第１の強磁性
    層と前記第２の強磁性層の間に配置された逆平行結合
    （ＡＰＣ）層を備えた、前記ＡＦＭ層に隣接する逆平行
    （ＡＰ）ピンド層と、第３の強磁性層、高電気抵抗率材
    料の第４の強磁性層、および前記第３の強磁性層の強磁
    性層と前記第４の強磁性層の間に配置されたＡＰＣ層を
    備えたＡＰ結合されたフリー層と、前記第２の強磁性層
    と前記第３の強磁性層の間に配置された非磁性電気伝導
    性材料のスペーサ層とを備えるスピン・バルブ（ＳＶ）
    磁気抵抗センサを含んだ読取りヘッド、ならびに、 前記読取りヘッドの前記第２の遮蔽層と前記書込みヘッ
    ドの前記第１の磁極片層との間に配置された絶縁層を備
    えた磁気読取り／書込みヘッド。
  28. 【請求項２８】前記第４の強磁性層がＣｏ−Ｆｅ−Ｈｆ
    −Ｏで作られている請求項２７に記載の磁気読取り／書
    込みヘッド。
  29. 【請求項２９】前記第３の強磁性層がＣｏ−Ｆｅで作ら
    れている請求項２７に記載の磁気読取り／書込みヘッ
    ド。
  30. 【請求項３０】前記第３の強磁性層が、原子パーセント
    で表されたＣｏa−Ｆｅbで作られ、ここで、７０％≦ａ
    ≦９５％、および５％≦ｂ≦３０％、およびａ＋ｂ＝１
    ００％である請求項２７に記載の磁気読取り／書込みヘ
    ッド。
  31. 【請求項３１】前記第４の強磁性層が、（Ｃｏ90−Ｆｅ
    10）60−Ｈｆ10−Ｏ30で作られている請求項２７に記載
    の磁気読取り／書込みヘッド。
  32. 【請求項３２】前記第４の強磁性層が、原子パーセント
    で表された（Ｃｏa−Ｆｅb）x−Ｈｆy−Ｏzで作られ、
    ここで、４０％≦ｘ≦７０％、５％≦ｙ≦２５％、２０
    ％≦ｚ≦４０％、７０％≦ａ≦９５％、５％≦ｂ≦３０
    ％、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００％、およびａ＋ｂ＝１００％で
    ある請求項２７に記載の磁気読取り／書込みヘッド。
  33. 【請求項３３】前記第４の強磁性層が前記第３の強磁性
    層と同じ厚さを有する請求項２７に記載の磁気読取り／
    書込みヘッド。
  34. 【請求項３４】前記ＡＦＭ層がＰｔ−Ｍｎで作られてい
    る請求項２７に記載の磁気読取り／書込みヘッド。
  35. 【請求項３５】前記スペーサ層が銅（Ｃｕ）で作られて
    いる請求項２７に記載の磁気読取り／書込みヘッド。
  36. 【請求項３６】磁気記録ディスクと、 前記磁気記録ディスクにデータを磁気的に記録し、かつ
    前記磁気記録ディスクの記録されたデータを磁気的に感
    知するための磁気読取り／書込みヘッドであって、 少なくとも１つのコイル層および前記コイル層が埋め込
    まれている絶縁スタックと、後のギャップで接続され、
    エア・ベアリング表面（ＡＢＳ）の一部を形成する縁部
    を有する磁極端を有してなり、前記絶縁スタックがその
    間に挟まれている第１および第２の磁極片層と、前記第
    １および第２の磁極片層の前記磁極端の間に挟まれ前記
    ＡＢＳの一部を形成する書込みギャップ層とを含んだ書
    込みヘッド、 反強磁性（ＡＦＭ）層と、前記ＡＦＭ層に隣接した第１
    の強磁性層、第２の強磁性層、および前記第１の強磁性
    層と前記第２の強磁性層の間に配置された逆平行結合
    （ＡＰＣ）層を備えた、前記ＡＦＭ層に隣接した逆平行
    （ＡＰ）ピンド層と、第３の強磁性層、高電気抵抗率材
    料の第４の強磁性層、および前記第３の強磁性層と前記
    第４の強磁性層の間に配置されたＡＰＣ層を備えた強磁
    性フリー層と、前記第２の強磁性層と前記第３の強磁性
    層の間に配置された非磁性電気伝導性材料のスペーサ層
    とを備えたスピン・バルブ（ＳＶ）磁気抵抗センサを含
    む読取りヘッド、および前記読取りヘッドの前記第２の
    遮蔽層と前記書込みヘッドの前記第１の磁極片層との間
    に配置された絶縁層を含む磁気読取り／書込みヘッド
    と、 前記読取り／書込みヘッドが前記磁気記録ディスクの異
    なる領域にアクセスするように、前記磁気ディスクを横
    切って前記磁気読取り／書込みヘッドを移動させるため
    のアクチュエータと、 前記磁気記録ディスクにデータを磁気的に記録するため
    に前記書込みヘッドに電気的に結合され、さらに、前記
    磁気的に記録されたデータからの磁界に応答して前記第
    １および第２のピンド層の固定された磁化に対する前記
    ＡＰ結合されたフリー層の磁化軸の回転によって生じる
    前記ＭＴＪセンサの抵抗の変化を検出するために、前記
    読取りヘッドのＭＴＪセンサに電気的に結合されている
    記録チャネルとを備えるディスク・ドライブ・システ
    ム。
  37. 【請求項３７】前記第４の強磁性層がＣｏ−Ｆｅ−Ｈｆ
    −Ｏで作られている請求項３６に記載のディスク・ドラ
    イブ・システム。
  38. 【請求項３８】前記第３の強磁性層がＣｏ−Ｆｅで作ら
    れている請求項３６に記載のディスク・ドライブ・シス
    テム。
  39. 【請求項３９】前記第３の強磁性層が、原子パーセント
    で表されたＣｏa−Ｆｅbで作られ、ここで、７０％≦ａ
    ≦９５％、および５％≦ｂ≦３０％、およびａ＋ｂ＝１
    ００％である請求項３６に記載のディスク・ドライブ・
    システム。
  40. 【請求項４０】前記第４の強磁性層が、（Ｃｏ90−Ｆｅ
    10）60−Ｈｆ10−Ｏ30で作られている請求項３６に記載
    のディスク・ドライブ・システム。
  41. 【請求項４１】前記第４の強磁性層が、原子パーセント
    で表された（Ｃｏa−Ｆｅb）x−Ｈｆy−Ｏzで作られ、
    ここで、４０％≦ｘ≦７０％、５％≦ｙ≦２５％、２０
    ％≦ｚ≦４０％、７０％≦ａ≦９５％、５％≦ｂ≦３０
    ％、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１００％、およびａ＋ｂ＝１００％で
    ある請求項３６に記載のディスク・ドライブ・システ
    ム。
  42. 【請求項４２】前記第４の強磁性層が前記第３の強磁性
    層と同じ厚さを有する請求項３６に記載のディスク・ド
    ライブ・システム。
  43. 【請求項４３】前記ＡＦＭ層がＰｔ−Ｍｎで作られてい
    る請求項３６に記載のディスク・ドライブ・システム。
  44. 【請求項４４】前記スペーサ層が銅（Ｃｕ）で作られて
    いる請求項３６に記載のディスク・ドライブ・システ
    ム。
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