JP2002525889A - カッドｇｍｒサンドイッチ - Google Patents
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- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
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- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
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- G—PHYSICS
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Abstract
(57)【要約】
磁気抵抗（ＧＭＲ）センサは、基板および前記基板に配置された第一の３層を含む磁気抵抗（ＧＭＲ）センサを含む。第一のスペーサ層が、第一の３層に配置上されている。第一の磁気層が、前記第一のスペーサ層上に配置されている。第二のスペーサ層が、前記第一の磁気層上に配置されている。第二の磁気層が、前記第二のスペーサ層上に配置されている。第三のスペーサ層が前記第二の磁気層上に配置されている。第二の３層が前記第三のスペーサ層上に配置され、そしてキャップ層が前記第二の３層上に配置されている。前記第一および第二の３層は、第一の強磁性体層、第二の強磁性体層および前記第一および第二の強磁性体層の間に接触して配置された非平行カップリング層を含んでいる。
Description
【０００１】 （産業上の利用分野） 本発明は、一般に高密度データ用途に好適な巨大磁気抵抗センサおよびかかる
センサを導入するシステムに関するものである。
センサを導入するシステムに関するものである。
【０００２】 （背景技術） コンピュータは、しばしばデータを書き込むことができそして後の利用のため
に読み出すことができるメディアを有する補助メモリー保存装置を含んでいる。
回転する磁気ディスクを導入する直接アクセス保存装置（ディスクドライブ）は
、ディスク表面上に磁気形態で保存するのに一般に使用されている。データは、
ディスク表面上の同心円状の放射状に配置されたトラックに記録される。次いで
、読み込みセンサを含む磁気ヘッドを使用してディスク上のトラックからデータ
を読み出す。
に読み出すことができるメディアを有する補助メモリー保存装置を含んでいる。
回転する磁気ディスクを導入する直接アクセス保存装置（ディスクドライブ）は
、ディスク表面上に磁気形態で保存するのに一般に使用されている。データは、
ディスク表面上の同心円状の放射状に配置されたトラックに記録される。次いで
、読み込みセンサを含む磁気ヘッドを使用してディスク上のトラックからデータ
を読み出す。
【０００３】 大容量のディスクドライブにおいて、一般にＭＲヘッドと呼ばれている磁気抵
抗読み込みセンサは、薄膜誘導層よりも大きい直線密度でディスクの表面からデ
ータを読み込むことができるので普及している読み込みセンサである。ＭＲセン
サは、ＭＲ検知層（「ＭＲ検知素子」とも言う）により検知された磁束の強度お
よび方向の関数としてＭＲ層の抵抗値の変化を通じて磁界を検出するものである
。
抗読み込みセンサは、薄膜誘導層よりも大きい直線密度でディスクの表面からデ
ータを読み込むことができるので普及している読み込みセンサである。ＭＲセン
サは、ＭＲ検知層（「ＭＲ検知素子」とも言う）により検知された磁束の強度お
よび方向の関数としてＭＲ層の抵抗値の変化を通じて磁界を検出するものである
。
【０００４】 従来のＭＲセンサは、ＭＲ素子抵抗値がＭＲ素子におけける磁気化値とＭＲ素
子を通じた検知電流の流れとの間のコサインの二乗として変化する異方性磁気抵
抗（ＡＭＲ）効果に基づくものである。記録された磁気メディア（単一フィール
ド）からの外部のフィールドがＭＲ素子における磁気化の方向の変化を引き起こ
し、次いでＭＲ素子における抵抗値および対応する検知した電流および電圧の変
化をもたらすので、記録されたデータは、磁気メディアから読み出すことができ
る。
子を通じた検知電流の流れとの間のコサインの二乗として変化する異方性磁気抵
抗（ＡＭＲ）効果に基づくものである。記録された磁気メディア（単一フィール
ド）からの外部のフィールドがＭＲ素子における磁気化の方向の変化を引き起こ
し、次いでＭＲ素子における抵抗値および対応する検知した電流および電圧の変
化をもたらすので、記録されたデータは、磁気メディアから読み出すことができ
る。
【０００５】 別の形式のＭＲセンサは、ＧＭＲ効果を表す巨大磁気抵抗センサである。ＭＲ
検知層の抵抗値は、１層またはそれ以上の非磁気層（スペーサ）により分離され
た磁気層間の導電性素子の回転依存伝達と磁気層と非磁気層とのインタフェース
においてかつ磁気層内で生じる随伴する回転依存拡散との関数として変化する。
検知層の抵抗値は、１層またはそれ以上の非磁気層（スペーサ）により分離され
た磁気層間の導電性素子の回転依存伝達と磁気層と非磁気層とのインタフェース
においてかつ磁気層内で生じる随伴する回転依存拡散との関数として変化する。
【０００６】 図１（ａ）は、単純なピンを抜いた状態のＧＭＲセンサ１００を示す。この単
純ＧＭＲセンサは、非磁気スペーサ１０４により分離された二層の磁気層１０３
および１０５からなる。キャップ層１０６は、１層の磁気層１０５を被覆し、そ
してバッファ層１０２は、他の磁気層の下に配置される。全体の構造は、基板１
０１上に付着されている。この単純なピン止めしていないＧＭＲセンサ１００は
、比較的弱い信号を生ずる限定されたＧＭＲを提供する。 図１（ｂ）は、ページに流れるバイアス電流を用いた前記ピン止めしていない
ＧＭＲセンサ１００の磁気化方向を説明するものである。 図１（ｃ）は、ページおよび印加した外部のフィールド１１１に流れるバイア
ス電流を用いた前記ピン止めしていないＧＭＲセンサ１００の磁気化方向を説明
するものである。十分に大きい外部フィールド１１１が印加された場合、磁気層
１０５および１０３の磁気化は、フィールド方向で整列し、そして抵抗値は少な
くなる。
純ＧＭＲセンサは、非磁気スペーサ１０４により分離された二層の磁気層１０３
および１０５からなる。キャップ層１０６は、１層の磁気層１０５を被覆し、そ
してバッファ層１０２は、他の磁気層の下に配置される。全体の構造は、基板１
０１上に付着されている。この単純なピン止めしていないＧＭＲセンサ１００は
、比較的弱い信号を生ずる限定されたＧＭＲを提供する。 図１（ｂ）は、ページに流れるバイアス電流を用いた前記ピン止めしていない
ＧＭＲセンサ１００の磁気化方向を説明するものである。 図１（ｃ）は、ページおよび印加した外部のフィールド１１１に流れるバイア
ス電流を用いた前記ピン止めしていないＧＭＲセンサ１００の磁気化方向を説明
するものである。十分に大きい外部フィールド１１１が印加された場合、磁気層
１０５および１０３の磁気化は、フィールド方向で整列し、そして抵抗値は少な
くなる。
【０００７】 図１（ａ）〜（ｃ）に示すセンサは、フィールド検知等の用途に有効である。
単純なＧＭＲセンサは、ブリッジ回路に使用されているが、首尾よく操作するた
めには、すなわち抵抗値の差を提供するためには、１組のＧＭＲセンサは、シー
ルドされているかあるいは付加的にバイアスされていなければならない。この付
加的なシールドまたはバイアスは、ブリッジ回路に付加的な費用および複雑化を
付け加ることとなる。
単純なＧＭＲセンサは、ブリッジ回路に使用されているが、首尾よく操作するた
めには、すなわち抵抗値の差を提供するためには、１組のＧＭＲセンサは、シー
ルドされているかあるいは付加的にバイアスされていなければならない。この付
加的なシールドまたはバイアスは、ブリッジ回路に付加的な費用および複雑化を
付け加ることとなる。
【０００８】 したがって、より高い信号出力を生じる増加したＧＭＲを提供する磁気抵抗セ
ンサに対する要望がある。また、付加的なシールドまたはバイアスの複雑さを必
要とすることなしに異なるフィールドが電流密度に基づいて応答する磁気抵抗セ
ンサに対する要望もある。
ンサに対する要望がある。また、付加的なシールドまたはバイアスの複雑さを必
要とすることなしに異なるフィールドが電流密度に基づいて応答する磁気抵抗セ
ンサに対する要望もある。
【０００９】 （発明の開示） 本発明の第一の態様によると、基板および前記基板に配置された第一の３層を
含む磁気抵抗（ＧＭＲ）センサが提供される。第一のスペーサ層が、前記第一の
３層に配置上されている。第一の磁気層が、前記第一のスペーサ層上に配置され
ている。第二のスペーサ層が、前記第一の磁気層上に配置されている。第二の磁
気層が、前記第二のスペーサ層上に配置されている。第三のスペーサ層が前記第
二の磁気層上に配置されている。第二の３層が前記第三のスペーサ層上に配置さ
れ、そしてキャップ層が前記第二の３層上に配置されている。前記第一および第
二の３層は、第一の強磁性体層、第二の強磁性体層および前記第一および第二の
強磁性体層の間に接触して配置された非平行カップリング層を含んでいる。
含む磁気抵抗（ＧＭＲ）センサが提供される。第一のスペーサ層が、前記第一の
３層に配置上されている。第一の磁気層が、前記第一のスペーサ層上に配置され
ている。第二のスペーサ層が、前記第一の磁気層上に配置されている。第二の磁
気層が、前記第二のスペーサ層上に配置されている。第三のスペーサ層が前記第
二の磁気層上に配置されている。第二の３層が前記第三のスペーサ層上に配置さ
れ、そしてキャップ層が前記第二の３層上に配置されている。前記第一および第
二の３層は、第一の強磁性体層、第二の強磁性体層および前記第一および第二の
強磁性体層の間に接触して配置された非平行カップリング層を含んでいる。
【００１０】 本発明の別の形態によると、基板および前記基板上に配置された第一の３層を
含む磁気抵抗センサ装置が提供される。第一のスペーサ層が、前記第一の３層に
配置上されている。第一の磁気層が、前記第一のスペーサ層上に配置されている
。第二のスペーサ層が、前記第一の磁気層上に配置されている。第二の磁気層が
、前記第二のスペーサ層上に配置されている。第三のスペーサ層が前記第二の磁
気層上に配置されている。第二の３層が前記第三のスペーサ層上に配置され、そ
してキャップ層が前記第二の３層上に配置されている。前記第一および第二の３
層は、第一の強磁性体層、第二の強磁性体層および前記第一および第二の強磁性
体層の間に接触して配置された非平行カップリング層を含んでいる。前記磁気抵
抗センサの抵抗値は、印加されたバイアス電流に依存するものである。
含む磁気抵抗センサ装置が提供される。第一のスペーサ層が、前記第一の３層に
配置上されている。第一の磁気層が、前記第一のスペーサ層上に配置されている
。第二のスペーサ層が、前記第一の磁気層上に配置されている。第二の磁気層が
、前記第二のスペーサ層上に配置されている。第三のスペーサ層が前記第二の磁
気層上に配置されている。第二の３層が前記第三のスペーサ層上に配置され、そ
してキャップ層が前記第二の３層上に配置されている。前記第一および第二の３
層は、第一の強磁性体層、第二の強磁性体層および前記第一および第二の強磁性
体層の間に接触して配置された非平行カップリング層を含んでいる。前記磁気抵
抗センサの抵抗値は、印加されたバイアス電流に依存するものである。
【００１１】 本発明の別の態様によると、第一の対向するホイートストーンブリッジのノー
ドと結合された第一の一対の磁気抵抗構造体および第二の対向するホイートスト
ーンブリッジのノードと結合された第二の一対の磁気抵抗構造体を含むブリッジ
回路が提供される。前記第一の一対の磁気抵抗構造体は、外部フィールドがホイ
ートストーンブリッジに印加された際に前記第二の一対の磁気抵抗構造体よりも
高い電流密度を有するものである。
ドと結合された第一の一対の磁気抵抗構造体および第二の対向するホイートスト
ーンブリッジのノードと結合された第二の一対の磁気抵抗構造体を含むブリッジ
回路が提供される。前記第一の一対の磁気抵抗構造体は、外部フィールドがホイ
ートストーンブリッジに印加された際に前記第二の一対の磁気抵抗構造体よりも
高い電流密度を有するものである。
【００１２】 本発明の別の態様によると、磁気記録ディスク、磁気抵抗センサ、前記磁気記
録ディスクを横切って前記磁気抵抗センサを移動させるアクチュエータおよび磁
気記録されたデータからのフィールドに対して第一および第二の積層の磁気化軸
の回転によって生じる前記磁気抵抗センサの抵抗値の変化を検出するための前記
磁気抵抗センサに電気的に結合された検出回路を含むディスクドライブシステム
が提供される。前記磁気抵抗センサは、基板および前記基板上に配置された第一
の３層を含んでいる。第一のスペーサ層が、前記第一の３層に配置上されている
。第一の磁気層が、前記第一のスペーサ層上に配置されている。第二のスペーサ
層が、前記第一の磁気層上に配置されている。第二の磁気層が、前記第二のスペ
ーサ層上に配置されている。第三のスペーサ層が前記第二の磁気層上に配置され
ている。第二の３層が前記第三のスペーサ層上に配置され、そしてキャップ層が
前記第二の３層上に配置されている。前記第一および第二の３層は、第一の強磁
性体層、第二の強磁性体層および前記第一および第二の強磁性体層の間に接触し
て配置された非平行カップリング層を含んでいる。
録ディスクを横切って前記磁気抵抗センサを移動させるアクチュエータおよび磁
気記録されたデータからのフィールドに対して第一および第二の積層の磁気化軸
の回転によって生じる前記磁気抵抗センサの抵抗値の変化を検出するための前記
磁気抵抗センサに電気的に結合された検出回路を含むディスクドライブシステム
が提供される。前記磁気抵抗センサは、基板および前記基板上に配置された第一
の３層を含んでいる。第一のスペーサ層が、前記第一の３層に配置上されている
。第一の磁気層が、前記第一のスペーサ層上に配置されている。第二のスペーサ
層が、前記第一の磁気層上に配置されている。第二の磁気層が、前記第二のスペ
ーサ層上に配置されている。第三のスペーサ層が前記第二の磁気層上に配置され
ている。第二の３層が前記第三のスペーサ層上に配置され、そしてキャップ層が
前記第二の３層上に配置されている。前記第一および第二の３層は、第一の強磁
性体層、第二の強磁性体層および前記第一および第二の強磁性体層の間に接触し
て配置された非平行カップリング層を含んでいる。
【００１３】 本発明の別の形態によると、ホイートストーンブリッジを横切って印加される
外部フィールドを測定する装置が提供される。前記装置は、ネットワーク端子（
Ａ）および（Ｂ）の間に接続された第一抵抗子Ｒ1、ネットワーク端子（Ｂ）お
よび（Ｃ）の間に接続された第二の抵抗子Ｒ2、ネットワーク端子（Ｃ）および
（Ｄ）の間に接続された第三の抵抗子Ｒ3およびネットワーク端子（Ａ）および
（Ｄ）の間に接続された第四の抵抗子Ｒ4、を含む端子電気ネットワーク（Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ）を含んでいる。抵抗子Ｒ1およびＲ3は、フィールドをネットワーク
（Ａ）および（Ｃ）を横切って印加した際に第一の電流密度を有しており、そし
て抵抗子Ｒ2およびＲ4は、フィールドをネットワーク（Ａ）および（Ｃ）を横切
って印加した際に第二の電流密度を有している。前記第二の電流密度は、前記第
二の電流密度とは等しくない。また、この装置は、端子（Ｂ）および（Ｄ）を横
切る電位を検出するためのネットワーク端子（Ｂ）および（Ｄ）を横切って操作
可能に接続された手段も含んでいる。 本発明の前記並びに付加的な目的、特徴および利点は、以下の詳細に述べられ
た記載いで明らかになるであろう。
外部フィールドを測定する装置が提供される。前記装置は、ネットワーク端子（
Ａ）および（Ｂ）の間に接続された第一抵抗子Ｒ1、ネットワーク端子（Ｂ）お
よび（Ｃ）の間に接続された第二の抵抗子Ｒ2、ネットワーク端子（Ｃ）および
（Ｄ）の間に接続された第三の抵抗子Ｒ3およびネットワーク端子（Ａ）および
（Ｄ）の間に接続された第四の抵抗子Ｒ4、を含む端子電気ネットワーク（Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ）を含んでいる。抵抗子Ｒ1およびＲ3は、フィールドをネットワーク
（Ａ）および（Ｃ）を横切って印加した際に第一の電流密度を有しており、そし
て抵抗子Ｒ2およびＲ4は、フィールドをネットワーク（Ａ）および（Ｃ）を横切
って印加した際に第二の電流密度を有している。前記第二の電流密度は、前記第
二の電流密度とは等しくない。また、この装置は、端子（Ｂ）および（Ｄ）を横
切る電位を検出するためのネットワーク端子（Ｂ）および（Ｄ）を横切って操作
可能に接続された手段も含んでいる。 本発明の前記並びに付加的な目的、特徴および利点は、以下の詳細に述べられ
た記載いで明らかになるであろう。
【００１４】 （発明を実施するための最良の形態） 以下の記載は、本発明を実施するために意図された好ましい実施の形態の詳細
な説明である。この記載は、本発明の一般的原理を表すためになされたものであ
り、そして請求の範囲の発明の概念を限定するものではない。 図２は、本発明の実施の形態を表すディスクドライブシステム２００を示す。
図２に示す通り、少なくとも１つの回動自在な磁気ディスク２１２がスピンドル
２１４に支持され、そして前記磁気ディスク２１２をディスクドライブモータに
より回転させる。各ディスク上の磁気記録メディアは、ディスク２１２上の同心
円データトラック（図示せず）の環状パターンの形態である。
な説明である。この記載は、本発明の一般的原理を表すためになされたものであ
り、そして請求の範囲の発明の概念を限定するものではない。 図２は、本発明の実施の形態を表すディスクドライブシステム２００を示す。
図２に示す通り、少なくとも１つの回動自在な磁気ディスク２１２がスピンドル
２１４に支持され、そして前記磁気ディスク２１２をディスクドライブモータに
より回転させる。各ディスク上の磁気記録メディアは、ディスク２１２上の同心
円データトラック（図示せず）の環状パターンの形態である。
【００１５】 少なくとも１個のスライダ２１３がディスク２１２上に配置されており、各ス
ライダ２１３は、本発明のGMRセンサを導入する１個またはそれ以上の磁気読込
み／書出しヘッドを支持している。ディスクが回転すると、所望のデータを記録
したディスクの異なる位置にヘッドがアクセスできるようにスライダ２１３は、
内側または外側２３０に放射状に移動する。各スライダ２１３は懸架手段２１５
によりアクチュエータアーム２１９に取付けられている。懸架手段２１５は、デ
ィスク表面に対してスライダをバイアスさせる若干のばね力を提供する。
ライダ２１３は、本発明のGMRセンサを導入する１個またはそれ以上の磁気読込
み／書出しヘッドを支持している。ディスクが回転すると、所望のデータを記録
したディスクの異なる位置にヘッドがアクセスできるようにスライダ２１３は、
内側または外側２３０に放射状に移動する。各スライダ２１３は懸架手段２１５
によりアクチュエータアーム２１９に取付けられている。懸架手段２１５は、デ
ィスク表面に対してスライダをバイアスさせる若干のばね力を提供する。
【００１６】 前記ディスク保存システムの操作の間、ディスク２１２の回転は、スライダ２
１３上の空気軸受け表面２１３（読込みヘッドを含み表面に面するスライダ２１
２の表面を空気軸受け表面（ＡＢＳ）と言う）とスライダ２１３に対して上側へ
の力を発揮するかあるいはスライダ２１３を持ち上げる表面との間の空気軸受け
機構を発生する。ことのようにして空気軸受けは、懸架手段２１５の若干のばね
力を釣り合わせ、通常の操作の際にそして小さい実質的に一定の空間によりスラ
イダをディスク２１２の若干上側に支持する。
１３上の空気軸受け表面２１３（読込みヘッドを含み表面に面するスライダ２１
２の表面を空気軸受け表面（ＡＢＳ）と言う）とスライダ２１３に対して上側へ
の力を発揮するかあるいはスライダ２１３を持ち上げる表面との間の空気軸受け
機構を発生する。ことのようにして空気軸受けは、懸架手段２１５の若干のばね
力を釣り合わせ、通常の操作の際にそして小さい実質的に一定の空間によりスラ
イダをディスク２１２の若干上側に支持する。
【００１７】 このディスクシステムの種々の構成部品は、制御ユニット２２９により発生す
る制御信号、例えばアクセス制御信号および内部クロック信号による操作で制御
される。代表的には、制御ユニット２２９は、ロジック制御回路、保存手段およ
びマイクロプロセッサを含む。制御ユニットは、制御信号を発生して種々のシス
テム操作、例えばオンラインおよびヘッド位置での駆動モータ制御信号およびオ
ンラインでのシーク制御信号を制御する。オンラインでの制御信号は、所望の電
流プロファイルを提供してスライダ２１３をディスク２１２上の所望のデータト
ラックに最適に移動・配置する。
る制御信号、例えばアクセス制御信号および内部クロック信号による操作で制御
される。代表的には、制御ユニット２２９は、ロジック制御回路、保存手段およ
びマイクロプロセッサを含む。制御ユニットは、制御信号を発生して種々のシス
テム操作、例えばオンラインおよびヘッド位置での駆動モータ制御信号およびオ
ンラインでのシーク制御信号を制御する。オンラインでの制御信号は、所望の電
流プロファイルを提供してスライダ２１３をディスク２１２上の所望のデータト
ラックに最適に移動・配置する。
【００１８】 代表的磁気ディスク保存システムの上記の説明および添付する図２の説明は、
代表例を示すだけの目的である。ディスク保存システムが数多くのディスクおよ
びアクチュエータを含んでもよく、そして各アクチュエータが数多くのスライダ
を支持してもよいことは明白である。
代表例を示すだけの目的である。ディスク保存システムが数多くのディスクおよ
びアクチュエータを含んでもよく、そして各アクチュエータが数多くのスライダ
を支持してもよいことは明白である。
【００１９】 図３（ａ）は、本発明の好ましい実施の形態によるＧＭＲ構造体１００の断面
図である。ＧＭＲ構造体１００の層は、数多くの技術、例えばスパッタ蒸着、イ
オンビーム蒸着等を用いて形成することができる。 ＧＭＲ構造体１００は、代表的には基板３０１上に形成される。基板３０１は
、ガラス、半導体材料またはセラミック材料を含む好適な基板のいずれかである
ことができる。ディスクドライブ用途に関して、基板３０１は、透過性ボトムシ
ールド層（図示せず）およびハーフギャップ絶縁体（図示せず）を含んでもよい
。バッファ層３０２が基板上に形成される。このバッファ層３０２を被覆して、
引き続いての層の結晶学的組織または粒子サイズを変更させ、そしてこれは基板
３０１に依存して必要としない場合がある。使用する場合には、バッファ層３０
２を、タンタル（Ｔａ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニッケル−鉄（Ｎｉ-Ｆｅ）
またはＡｌ2Ｏ3から構成することができる。このバッファ層３０２は、好ましく
は約２０〜８０オングストロームの厚さ、より好ましくは約３５オングストロー
ムの厚さを有している。
図である。ＧＭＲ構造体１００の層は、数多くの技術、例えばスパッタ蒸着、イ
オンビーム蒸着等を用いて形成することができる。 ＧＭＲ構造体１００は、代表的には基板３０１上に形成される。基板３０１は
、ガラス、半導体材料またはセラミック材料を含む好適な基板のいずれかである
ことができる。ディスクドライブ用途に関して、基板３０１は、透過性ボトムシ
ールド層（図示せず）およびハーフギャップ絶縁体（図示せず）を含んでもよい
。バッファ層３０２が基板上に形成される。このバッファ層３０２を被覆して、
引き続いての層の結晶学的組織または粒子サイズを変更させ、そしてこれは基板
３０１に依存して必要としない場合がある。使用する場合には、バッファ層３０
２を、タンタル（Ｔａ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニッケル−鉄（Ｎｉ-Ｆｅ）
またはＡｌ2Ｏ3から構成することができる。このバッファ層３０２は、好ましく
は約２０〜８０オングストロームの厚さ、より好ましくは約３５オングストロー
ムの厚さを有している。
【００２０】 第一の３層３２０は、バッファ層３０２またはバッファ層を使用しない場合に
は基板３０１上に形成される。この第一の３層３２０は、逆行カップリング（Ａ
ＰＣ）層３３１により分離された第一の強磁性層３３２および第二の強磁性層３
３０から構成されている。 第二の強磁性層３３０は、ニッケル−鉄、ニッケル-鉄−コバルト等の材料か
ら構成することができる。第二の強磁性層３３０は、バッファ層３０２または基
板３０１上に形成される。第二の強磁性層３３０は、好ましくは約１０〜１００
オングストロームの厚さ、より好ましくは約１７オングストロームの厚さを有し
ている。
は基板３０１上に形成される。この第一の３層３２０は、逆行カップリング（Ａ
ＰＣ）層３３１により分離された第一の強磁性層３３２および第二の強磁性層３
３０から構成されている。 第二の強磁性層３３０は、ニッケル−鉄、ニッケル-鉄−コバルト等の材料か
ら構成することができる。第二の強磁性層３３０は、バッファ層３０２または基
板３０１上に形成される。第二の強磁性層３３０は、好ましくは約１０〜１００
オングストロームの厚さ、より好ましくは約１７オングストロームの厚さを有し
ている。
【００２１】 第一の強磁性層３３２は、ニッケル−鉄、ニッケル-鉄−コバルト等の材料か
ら構成することができる。第一の強磁性層３３２は、ＡＰＣ層上に形成され、そ
してスペーサ３３１と接触している。第一の強磁性層３３２は、好ましくは約１
０〜１００オングストロームの厚さ、より好ましくは約３５オングストロームの
厚さを有している。
ら構成することができる。第一の強磁性層３３２は、ＡＰＣ層上に形成され、そ
してスペーサ３３１と接触している。第一の強磁性層３３２は、好ましくは約１
０〜１００オングストロームの厚さ、より好ましくは約３５オングストロームの
厚さを有している。
【００２２】 ＡＰＣ層３３１は、２つの強磁性層３３０および３３２を図３（ｂ）における
矢印で示すように逆行方向磁気的に強力にカップリングさせる。このＡＰＣ層３
３１は、ルテリウム（Ｒｈ）、インジウムおよび／またはロジウムから形成する
ことができる。このＡＰＣ層３３１は、好ましくは約３〜１２オングストローム
の厚さ、より好ましくは約９．５オングストロームの厚さを有している。
矢印で示すように逆行方向磁気的に強力にカップリングさせる。このＡＰＣ層３
３１は、ルテリウム（Ｒｈ）、インジウムおよび／またはロジウムから形成する
ことができる。このＡＰＣ層３３１は、好ましくは約３〜１２オングストローム
の厚さ、より好ましくは約９．５オングストロームの厚さを有している。
【００２３】 代表的には、第二の強磁性層３３０は、第一の強磁性層３３２よりも大きい磁
気モーメントを有している。このことは、第一の強磁性層３３２より薄い第二の
強磁性層を被覆することによって達成することができる。別法として、材料選択
だけで層の磁性モーメントを増加することも可能である。
気モーメントを有している。このことは、第一の強磁性層３３２より薄い第二の
強磁性層を被覆することによって達成することができる。別法として、材料選択
だけで層の磁性モーメントを増加することも可能である。
【００２４】 第一のスペーサ３３３は、第一の２層３２０上に形成されている。この第一の
スペーサ３３３はこのようにして第一の強磁性層３３２上に接触して形成される
。このスペーサ３３３は、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等から形成する
ことができる。第一のスペーサ３３３は、好ましくは約２５〜４５オングストロ
ームの厚さ、より好ましくは約３２オングストロームの厚さを有している。
スペーサ３３３はこのようにして第一の強磁性層３３２上に接触して形成される
。このスペーサ３３３は、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等から形成する
ことができる。第一のスペーサ３３３は、好ましくは約２５〜４５オングストロ
ームの厚さ、より好ましくは約３２オングストロームの厚さを有している。
【００２５】 単純ＧＭＲ構造体３３２は、第一のスペーサ３３３上に形成される。この単純
ＧＭＲ構造体３３２は、非磁性（第二の）スペーサ層３０４によって分離された
２つの磁性層３０３および３０５からなる。磁性層３０３および３０５は、ニッ
ケル−鉄、コバルト−鉄、ニッケル−コバルト−鉄等の材料から形成することが
できる。磁性層３０３および３０５は、好ましくは約１０〜１００オングストロ
ームの厚さ、より好ましくは約３５オングストロームの厚さを有している。非磁
性スペーサ３０４は、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等から形成すること
ができる。非磁性スペーサ３０４は、好ましくは約２５〜４５オングストローム
の厚さ、より好ましくは約３２オングストロームの厚さを有している。次いで、
第二の磁性層３０５を、非磁性スペーサ３０３上に接触して形成する。
ＧＭＲ構造体３３２は、非磁性（第二の）スペーサ層３０４によって分離された
２つの磁性層３０３および３０５からなる。磁性層３０３および３０５は、ニッ
ケル−鉄、コバルト−鉄、ニッケル−コバルト−鉄等の材料から形成することが
できる。磁性層３０３および３０５は、好ましくは約１０〜１００オングストロ
ームの厚さ、より好ましくは約３５オングストロームの厚さを有している。非磁
性スペーサ３０４は、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等から形成すること
ができる。非磁性スペーサ３０４は、好ましくは約２５〜４５オングストローム
の厚さ、より好ましくは約３２オングストロームの厚さを有している。次いで、
第二の磁性層３０５を、非磁性スペーサ３０３上に接触して形成する。
【００２６】 第三のスペーサ層３３４を単純ＧＭＲ構造体３２２上に形成する。この第三の
スペーサ３３４は、このようにし単純ＧＭＲ構造体３３２上に接触して形成され
る。この第三のスペーサ層３０４は、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等か
ら形成することができる。この第三のスペーサ３０４は、好ましくは約２５〜４
５オングストロームの厚さ、より好ましくは約３２オングストロームの厚さを有
している。
スペーサ３３４は、このようにし単純ＧＭＲ構造体３３２上に接触して形成され
る。この第三のスペーサ層３０４は、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等か
ら形成することができる。この第三のスペーサ３０４は、好ましくは約２５〜４
５オングストロームの厚さ、より好ましくは約３２オングストロームの厚さを有
している。
【００２７】 第二の３層３２１を第三のスペーサ層３３４上に形成する。第二の３層３２１
は、逆行カップリング（ＡＰＣ）層３３６により分離された第一の強磁性層３３
５および第二の強磁性層３３７から構成されている。この３層構造体の材料およ
び寸法は、第一の３層に関して前述したものと同一であることが好ましい。 キャップ層３０６は、好適な保護材料、例えばタンタル（Ｔａ）、Ａｌ2Ｏ3等
から形成することができる。キャップ層３０６を第二の３層３２１に被覆して活
性層を酸化、腐食等から保護する。キャップ層３０６は、好ましくは約２０〜８
０オングストロームの厚さ、より好ましくは約３５オングストロームの厚さを有
している。
は、逆行カップリング（ＡＰＣ）層３３６により分離された第一の強磁性層３３
５および第二の強磁性層３３７から構成されている。この３層構造体の材料およ
び寸法は、第一の３層に関して前述したものと同一であることが好ましい。 キャップ層３０６は、好適な保護材料、例えばタンタル（Ｔａ）、Ａｌ2Ｏ3等
から形成することができる。キャップ層３０６を第二の３層３２１に被覆して活
性層を酸化、腐食等から保護する。キャップ層３０６は、好ましくは約２０〜８
０オングストロームの厚さ、より好ましくは約３５オングストロームの厚さを有
している。
【００２８】 図３（ｂ）は、ゼロ外部フィールド、高抵抗状態における本発明によるＧＭＲ
構造体の断面図を示す。図３（ｂ）は、図示する通りにスタックに垂直に導かれ
たバイアス電流３１０による相対的磁気化方向を説明する。層の数を増加すると
フィルムのＧＭＲが増加し、その結果高い出力信号を生じる。図３（ｂ）に示す
通り、外側の磁性層の正確な方向を有することが有効である。外側の強磁性層３
３０および３３７は、内側の強磁性層３３５および３３２よりも高いモーメント
を有している。
構造体の断面図を示す。図３（ｂ）は、図示する通りにスタックに垂直に導かれ
たバイアス電流３１０による相対的磁気化方向を説明する。層の数を増加すると
フィルムのＧＭＲが増加し、その結果高い出力信号を生じる。図３（ｂ）に示す
通り、外側の磁性層の正確な方向を有することが有効である。外側の強磁性層３
３０および３３７は、内側の強磁性層３３５および３３２よりも高いモーメント
を有している。
【００２９】 図3（ｃ）は、低い抵抗状態でバイアスされた図３（ａ）に示すＧＭＲ構造体
の断面図である。中間強磁性層３３５、３０５、３０３、３０２は、図中→で示
す通りに整列されており、これによって低抵抗状態を構造体に与える。これらの
層は、インタフェースを横切って存在する少量の平行なカップリングにより整列
される。より薄い外側の強磁性層は整列されておらず、スペーサ層を横切る層の
磁気化方向によって決定できるので構造体の低い抵抗値に寄与していない。低抵
抗状態は、大きい外部フィールドを構造体に与えても達成することができる。
の断面図である。中間強磁性層３３５、３０５、３０３、３０２は、図中→で示
す通りに整列されており、これによって低抵抗状態を構造体に与える。これらの
層は、インタフェースを横切って存在する少量の平行なカップリングにより整列
される。より薄い外側の強磁性層は整列されておらず、スペーサ層を横切る層の
磁気化方向によって決定できるので構造体の低い抵抗値に寄与していない。低抵
抗状態は、大きい外部フィールドを構造体に与えても達成することができる。
【００３０】 図４（ａ）は、本発明によるＧＭＲ構造体からパターン化されたレジスタに関
する移動曲線のグラフを示す。低いバイアス電流、好ましくは１ｍＡを図３（ｃ
）に示す構造体に印加した。図４（ｂ）は、本発明によるＧＭＲ構造体からパタ
ーン化されたレジスタに関する移動曲線のグラフを示す。高いバイアス電流、好
ましくは２０ｍＡを図３（ｂ）に示す構造体に印加した。
する移動曲線のグラフを示す。低いバイアス電流、好ましくは１ｍＡを図３（ｃ
）に示す構造体に印加した。図４（ｂ）は、本発明によるＧＭＲ構造体からパタ
ーン化されたレジスタに関する移動曲線のグラフを示す。高いバイアス電流、好
ましくは２０ｍＡを図３（ｂ）に示す構造体に印加した。
【００３１】 図５（ａ）は、図１（ｂ）に示すような構造体に印加された１ｍＡバイアス電
流での単純ＧＭＲ構造体（図１（ａ））からパターン化されたレジスタに関する
移動曲線のグラフを示す。図５（ｂ）は、図１（ｂ）に示すような構造体に印加
された２０ｍＡバイアス電流での単純ＧＭＲ構造体（図１（ａ））からパターン
化されたレジスタに関する移動曲線のグラフを示す。
流での単純ＧＭＲ構造体（図１（ａ））からパターン化されたレジスタに関する
移動曲線のグラフを示す。図５（ｂ）は、図１（ｂ）に示すような構造体に印加
された２０ｍＡバイアス電流での単純ＧＭＲ構造体（図１（ａ））からパターン
化されたレジスタに関する移動曲線のグラフを示す。
【００３２】 図４（ａ）〜図４（ｂ）および図５（ａ）〜図５（ｂ）のグラフを比較して、
本発明によるＧＭＲ構造体の移動曲線が、当該構造体に印加されたバイアス電流
の度合いに依存していることが見出される。より詳しくは、低バイアス電流を印
加した際にこの構造体は、低抵抗ゼロ外部フィールド状態を示し、そして高バイ
アス電流を印加した際にこの構造体は、高抵抗ゼロ外部フィールド状態を示す。
示した単純ＧＭＲ構造体は、どのようなバイアス電流を印加しても高抵抗ゼロ外
部フィールド状態を示す。
本発明によるＧＭＲ構造体の移動曲線が、当該構造体に印加されたバイアス電流
の度合いに依存していることが見出される。より詳しくは、低バイアス電流を印
加した際にこの構造体は、低抵抗ゼロ外部フィールド状態を示し、そして高バイ
アス電流を印加した際にこの構造体は、高抵抗ゼロ外部フィールド状態を示す。
示した単純ＧＭＲ構造体は、どのようなバイアス電流を印加しても高抵抗ゼロ外
部フィールド状態を示す。
【００３３】 フィールドセンサ 図６は、本発明の好ましい実施の形態によるフィールドセンサを示す。センサ
６００は、記述の通り本発明によるＧＭＲセンサとして形成される。一定電流Ｉ in ６０２を当該センサに印加すると、一定電流Ｉout６０４となる。そのため、
例えばＩinが少ない電流である場合にはＩoutもそのようになる。Ｉinsmallにつ
いて、センサを横切る電位差が測定され、そしてこれは一定である。次いで、外
部フィールド６０８を印加すると、センサ６００の抵抗値の変化が生じて、検知
した電位の変化が生じる。このセンサが本発明に従って構成されているので、大
きい入力電流に関するセンサの抵抗値の変化は、小さい入力電流に関するセンサ
の抵抗値の変化と異なる。従って、センサ６０６を横切る電位の変化、すなわち
センサの抵抗値の変化を検知することによって入力電流の度合いを検出すること
ができる
６００は、記述の通り本発明によるＧＭＲセンサとして形成される。一定電流Ｉ in ６０２を当該センサに印加すると、一定電流Ｉout６０４となる。そのため、
例えばＩinが少ない電流である場合にはＩoutもそのようになる。Ｉinsmallにつ
いて、センサを横切る電位差が測定され、そしてこれは一定である。次いで、外
部フィールド６０８を印加すると、センサ６００の抵抗値の変化が生じて、検知
した電位の変化が生じる。このセンサが本発明に従って構成されているので、大
きい入力電流に関するセンサの抵抗値の変化は、小さい入力電流に関するセンサ
の抵抗値の変化と異なる。従って、センサ６０６を横切る電位の変化、すなわち
センサの抵抗値の変化を検知することによって入力電流の度合いを検出すること
ができる
【００３４】 本発明による巨大磁気抵抗構造体を抵抗体７０４、７０５として使用したブリ
ッジ回路、好ましくはホイートストーンブリッジ回路を図７（ａ）〜（ｂ）に回
路図として示す。周知の通り４個のＧＭＲ抵抗子のうちの二つが各々電気的に接
続されているブリッジの二つの対抗するノードの間に、図示するとおりに電圧イ
ン７０１およびアース７０２を接続する。
ッジ回路、好ましくはホイートストーンブリッジ回路を図７（ａ）〜（ｂ）に回
路図として示す。周知の通り４個のＧＭＲ抵抗子のうちの二つが各々電気的に接
続されているブリッジの二つの対抗するノードの間に、図示するとおりに電圧イ
ン７０１およびアース７０２を接続する。
【００３５】 より詳しく述べると、このブリッジ回路は、４つの端子電気ネットワーク（Ａ
，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を有している。第一の抵抗子Ｒ1がネットワーク端子（Ａ）と（
Ｂ）に接続されており、第二の抵抗子Ｒ2がネットワーク端子（Ｂ）と（Ｃ）に
接続されており、第三の抵抗子Ｒ3がネットワーク端子（Ｃ）と（Ｄ）に接続さ
れており、そして第四の抵抗子Ｒ4がネットワーク端子（Ａ）と（Ｄ）に接続さ
れている。フィールドをネットワーク（Ａ）および（Ｃ）を横切って印加した際
に第一および第三の抵抗子Ｒ1およびＲ3が同一の電流密度を有しているのが好ま
しく、そして第二および第四の抵抗子Ｒ2およびＲ4が第一および第三の抵抗子Ｒ 1 およびＲ3の電流密度と異なる同一の電流密度を有しているのが好ましい。
，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を有している。第一の抵抗子Ｒ1がネットワーク端子（Ａ）と（
Ｂ）に接続されており、第二の抵抗子Ｒ2がネットワーク端子（Ｂ）と（Ｃ）に
接続されており、第三の抵抗子Ｒ3がネットワーク端子（Ｃ）と（Ｄ）に接続さ
れており、そして第四の抵抗子Ｒ4がネットワーク端子（Ａ）と（Ｄ）に接続さ
れている。フィールドをネットワーク（Ａ）および（Ｃ）を横切って印加した際
に第一および第三の抵抗子Ｒ1およびＲ3が同一の電流密度を有しているのが好ま
しく、そして第二および第四の抵抗子Ｒ2およびＲ4が第一および第三の抵抗子Ｒ 1 およびＲ3の電流密度と異なる同一の電流密度を有しているのが好ましい。
【００３６】 このブリッジをセンサとして使用して印加外部フィールドの度合いを検出する
ことができる。例えば、一定電圧は、端子７０１におけるＶinである。出力電圧
Ｖoutを検出しそしてゼロ外部フィールドにおいてゼロと等しくなる。Ｖoutの変
化を検出することによって、外部フィールドの度合いを測定することができる。
ことができる。例えば、一定電圧は、端子７０１におけるＶinである。出力電圧
Ｖoutを検出しそしてゼロ外部フィールドにおいてゼロと等しくなる。Ｖoutの変
化を検出することによって、外部フィールドの度合いを測定することができる。
【００３７】 従って、このブリッジをセンサとして使用するために、抵抗子Ｒ1およびＲ3の
印加フィールドにおける変化は、抵抗子Ｒ2およびＲ4の印加フィールドにおける
変化とは異ならなければならない。従来、単純ＧＭＲ構造体を使用して、一組の
抵抗子をシールドすることによってこれを達成していた。これを達成するための
別の方法は、その移動曲線をこれらの抵抗子の抵抗値が増加または減少するよう
に移動するように一組の抵抗子をバイアスさせることであった。このバイアスを
達成する一つの方法は、外部フィールドを使用することである。このことは、も
ちろん付加的な電力および抵抗子移動曲線を移動させるための回路の複雑さを必
要とする欠点を有している。
印加フィールドにおける変化は、抵抗子Ｒ2およびＲ4の印加フィールドにおける
変化とは異ならなければならない。従来、単純ＧＭＲ構造体を使用して、一組の
抵抗子をシールドすることによってこれを達成していた。これを達成するための
別の方法は、その移動曲線をこれらの抵抗子の抵抗値が増加または減少するよう
に移動するように一組の抵抗子をバイアスさせることであった。このバイアスを
達成する一つの方法は、外部フィールドを使用することである。このことは、も
ちろん付加的な電力および抵抗子移動曲線を移動させるための回路の複雑さを必
要とする欠点を有している。
【００３８】 本発明によるＧＭＲ構造体を使用して第一組の抵抗子Ｒ1およびＲ3を第二組の
抵抗子Ｒ2およびＲ4のものとは異なってパターン化する。より詳しく述べると、
電流密度が幅と反比例するので、抵抗子Ｒ1およびＲ3の電流密度が抵抗子Ｒ2お
よびＲ4の電流密度より低くなるように抵抗子Ｒ1およびＲ3の幅を広げる。図７
（ｂ）は、本発明によるホイートストーンブリッジ回路の物理的構成を示す。好
ましくは、Ｒ1、Ｒ3とＲ2、Ｒ4との幅の比率は、約２：１から約２０：１の範囲
である。
抵抗子Ｒ2およびＲ4のものとは異なってパターン化する。より詳しく述べると、
電流密度が幅と反比例するので、抵抗子Ｒ1およびＲ3の電流密度が抵抗子Ｒ2お
よびＲ4の電流密度より低くなるように抵抗子Ｒ1およびＲ3の幅を広げる。図７
（ｂ）は、本発明によるホイートストーンブリッジ回路の物理的構成を示す。好
ましくは、Ｒ1、Ｒ3とＲ2、Ｒ4との幅の比率は、約２：１から約２０：１の範囲
である。
【００３９】 実験 図１（ａ）および図３（ａ）に概略を示すスタックを、Ｓ−ガンスパッタ蒸着
システムに被覆した。ＮｉＦｅＣｏ層をＮｉＦｅおよびＣｏＦｅターゲットに共
蒸着した。その他の全ての層を単一ターゲットから蒸着した。蒸着に先立って、
フォトレジストをパターン化し、そして装置を上昇（ｌｉｆｔｏｆｆ）法を用い
て規定した。
システムに被覆した。ＮｉＦｅＣｏ層をＮｉＦｅおよびＣｏＦｅターゲットに共
蒸着した。その他の全ての層を単一ターゲットから蒸着した。蒸着に先立って、
フォトレジストをパターン化し、そして装置を上昇（ｌｉｆｔｏｆｆ）法を用い
て規定した。
【００４０】 全４層の磁性層、すなわち２層の単純強磁性層および２層の合成反強磁性層か
らなるカッド層ＧＭＲフィルムを蒸着し、そして装置上にパターン化した(図３
（ａ）)。合成反強磁性層は、スペーサにより分離された２層の強磁性層の３層
構造体の形態とした。好ましい実施の形態において、全スペーサインターフェー
ス３３３、３０４、３３４を横切る磁性層の逆行磁性化方向で十分高い検知フィ
ールドが全体としてのスタックの最高抵抗値状態を提供するように外側層３３０
、３３７、すなわちスタックの中心から対峙する層を内部層より薄くなるように
した。外部磁界をストライプの長さのに適用すると、抵抗値が中間抵抗状態に減
少した。
らなるカッド層ＧＭＲフィルムを蒸着し、そして装置上にパターン化した(図３
（ａ）)。合成反強磁性層は、スペーサにより分離された２層の強磁性層の３層
構造体の形態とした。好ましい実施の形態において、全スペーサインターフェー
ス３３３、３０４、３３４を横切る磁性層の逆行磁性化方向で十分高い検知フィ
ールドが全体としてのスタックの最高抵抗値状態を提供するように外側層３３０
、３３７、すなわちスタックの中心から対峙する層を内部層より薄くなるように
した。外部磁界をストライプの長さのに適用すると、抵抗値が中間抵抗状態に減
少した。
【００４１】 本発明に従って形成した装置が印加したバイアス電流の度合いに依存して異な
る挙動をすることを見出した。より詳しくは、低いバイアス電流を印加すると、
低いゼロフィールドバイアス状態、すなわち外部フィールドが存在しない状態が
達成された。構造体の抵抗値は、外部フィールドの強度が増加するに従って増加
する。大きいバイアス電流を印加すると、高いゼロフィールドバイアス状態が達
成された。構造体の抵抗値は、外部フィールドの強度が増加するに従って減少す
る。図１（ａ）に示すような単純ＧＭＲセンサは、どのようなバイアス電流が印
加されても高いゼロフィールドを常に示す。
る挙動をすることを見出した。より詳しくは、低いバイアス電流を印加すると、
低いゼロフィールドバイアス状態、すなわち外部フィールドが存在しない状態が
達成された。構造体の抵抗値は、外部フィールドの強度が増加するに従って増加
する。大きいバイアス電流を印加すると、高いゼロフィールドバイアス状態が達
成された。構造体の抵抗値は、外部フィールドの強度が増加するに従って減少す
る。図１（ａ）に示すような単純ＧＭＲセンサは、どのようなバイアス電流が印
加されても高いゼロフィールドを常に示す。
【００４２】 移動曲線データをストライプラインに適用した固定バイアス電流によりカッド
層ＧＭＲ（図３（ａ））および単純ＧＭＲ（図１(ａ)）の約６μｍ幅 両構造体からパターン化された約幅６μｍ装置についてとった。材料イージ軸を
ストライプを横切って配置し、そして外部フィールドをストライプの長さに適用
して装置を飽和させた。カッド層構造体図３（ａ）に関するデータを図４（ａ）
〜（ｂ）に示す。装置による電流密度に依存して、パターン化された抵抗子のゼ
ロフィールドバイアス状態は低くあるいは高くなる。低い電流密度は低いバイア
ス状態となり、そして抵抗値は、印加したフィールドが増加するに従って増加す
る。低い抵抗値、ゼロフィールドを達成するため、強磁性層のいくつかをＣｕス
ペーサを横切って本質的に平行に整列させるものと推定できる。Ｃｕスペーサを
横切った少量の平行または「オレンジピール」カップリングは、この厚さ範囲を
有するサンドイッチ構造に代表的である。装置による電流が増加すると、発生し
たフィールドは弱い平行なカップリングを抑える。十分に高い電流密度において
、装置は、ゼロフィールドで非常にバイアスされ、そして抵抗値は、印加された
フィールド強度により減少する。
層ＧＭＲ（図３（ａ））および単純ＧＭＲ（図１(ａ)）の約６μｍ幅 両構造体からパターン化された約幅６μｍ装置についてとった。材料イージ軸を
ストライプを横切って配置し、そして外部フィールドをストライプの長さに適用
して装置を飽和させた。カッド層構造体図３（ａ）に関するデータを図４（ａ）
〜（ｂ）に示す。装置による電流密度に依存して、パターン化された抵抗子のゼ
ロフィールドバイアス状態は低くあるいは高くなる。低い電流密度は低いバイア
ス状態となり、そして抵抗値は、印加したフィールドが増加するに従って増加す
る。低い抵抗値、ゼロフィールドを達成するため、強磁性層のいくつかをＣｕス
ペーサを横切って本質的に平行に整列させるものと推定できる。Ｃｕスペーサを
横切った少量の平行または「オレンジピール」カップリングは、この厚さ範囲を
有するサンドイッチ構造に代表的である。装置による電流が増加すると、発生し
たフィールドは弱い平行なカップリングを抑える。十分に高い電流密度において
、装置は、ゼロフィールドで非常にバイアスされ、そして抵抗値は、印加された
フィールド強度により減少する。
【００４３】 このデータは、カッド層ＧＭＲ材料（図３（ａ））が電流検知並びに磁界検知
用途に使用できることを示している。ゼロフィールドバイアス状態の柔軟性に加
えて、カッド層ＧＭＲ構造体（図３（ａ））の別の利点は、この装置を単純ＧＭ
Ｒサンドイッチフィルム（図１（ａ））と比較して比較的に低い電流密度で操作
し得るということである。図４（ａ）は、バイアス電流１ｍＡで約１．７％ＧＭ
Ｒ信号を示すカッド層サンドイッチ材料（図３（ａ））からパターン化された抵
抗子に関するデータを示す。より従来のＧＭＲサンドイッチスタック（図１（ａ
））からパターン化された同一線幅を有する抵抗子は、同一条件で試験してほん
の約０．３％ＧＭＲしか示さない。
用途に使用できることを示している。ゼロフィールドバイアス状態の柔軟性に加
えて、カッド層ＧＭＲ構造体（図３（ａ））の別の利点は、この装置を単純ＧＭ
Ｒサンドイッチフィルム（図１（ａ））と比較して比較的に低い電流密度で操作
し得るということである。図４（ａ）は、バイアス電流１ｍＡで約１．７％ＧＭ
Ｒ信号を示すカッド層サンドイッチ材料（図３（ａ））からパターン化された抵
抗子に関するデータを示す。より従来のＧＭＲサンドイッチスタック（図１（ａ
））からパターン化された同一線幅を有する抵抗子は、同一条件で試験してほん
の約０．３％ＧＭＲしか示さない。
【００４４】 上記の明細書、実施例およびデータは発明の構成要素の製造および使用の完全
な記載を提供する。本発明の数多くの実施の形態が本発明の精神および範囲を逸
脱することなしになし得るので、本発明は、以下に添付する請求の範囲にある。
な記載を提供する。本発明の数多くの実施の形態が本発明の精神および範囲を逸
脱することなしになし得るので、本発明は、以下に添付する請求の範囲にある。
【図１】 図１（ａ）は、縮尺していない単純ＧＭＲセンサの断面図である
。 図１（ｂ）は、ページに流れるバイアス電流を有する図１（ａ）に示すセンサ
の断面図である。図１（ｃ）は、低い抵抗状態でバイアスされた図１（ａ）に示
すセンサの断面図である。
。 図１（ｂ）は、ページに流れるバイアス電流を有する図１（ａ）に示すセンサ
の断面図である。図１（ｃ）は、低い抵抗状態でバイアスされた図１（ａ）に示
すセンサの断面図である。
【図２】 縮尺していない本発明の好ましい実施の形態によるＧＭＲセンサ
の断面図である。
の断面図である。
【図３】 図３（ａ）は、縮尺していない本発明の好ましい実施の形態によ
るＧＭＲセンサの断面図である。図３（ｂ）は、縮尺していない高い抵抗状態で
バイアスされた図３（ａ）に示すセンサの断面図である図３（ｃ）は、縮尺して
いない低い抵抗状態でバイアスされた図３（ａ）に示すセンサの断面図である。
るＧＭＲセンサの断面図である。図３（ｂ）は、縮尺していない高い抵抗状態で
バイアスされた図３（ａ）に示すセンサの断面図である図３（ｃ）は、縮尺して
いない低い抵抗状態でバイアスされた図３（ａ）に示すセンサの断面図である。
【図４】 図４（ａ）は、低いバイアス電流での本発明によるＧＭＲセンサ
に関する移動曲線（ＧＭＲ％対印加されたフィールド）である。図４（ｂ）は、
高いバイアス電流での本発明によるＧＭＲセンサに関する移動曲線（ＧＭＲ％対
印加されたフィールド）である。
に関する移動曲線（ＧＭＲ％対印加されたフィールド）である。図４（ｂ）は、
高いバイアス電流での本発明によるＧＭＲセンサに関する移動曲線（ＧＭＲ％対
印加されたフィールド）である。
【図５】 図５（ａ）は、低いバイアス電流での単純ＧＭＲセンサに関する
比較用移動曲線（ＧＭＲ％対印加されたフィールド）である。図５（ｂ）は、高
いバイアス電流での単純ＧＭＲセンサに関する比較用移動曲線（ＧＭＲ％対印加
されたフィールド）である。
比較用移動曲線（ＧＭＲ％対印加されたフィールド）である。図５（ｂ）は、高
いバイアス電流での単純ＧＭＲセンサに関する比較用移動曲線（ＧＭＲ％対印加
されたフィールド）である。
【図６】 本発明によるＧＭＲセンサの単純化した図面である。
【図７】 図７（ａ）は、本発明を用いたブリッジ回路の電気的概念図であ
る。 図7（ｂ）は、本発明を用いた図７（ａ）のブリッジ回路の物理的概念図
である。
る。 図7（ｂ）は、本発明を用いた図７（ａ）のブリッジ回路の物理的概念図
である。
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０１Ｆ 10/16 Ｈ０１Ｆ 10/30 10/30 Ｈ０１Ｌ 43/02 Ｚ Ｈ０１Ｌ 43/02 Ｇ０１Ｒ 33/06 Ｒ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ， ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，Ｓ Ｌ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 2G017 AA01 AD55 AD62 AD65 BA09 2G025 EC09 5D034 BA04 BA05 BA17 BA21 BB02 CA08 5E049 AA01 AA04 AA07 AA09 AC05 CB02 DB12
Claims (30)
- 【請求項１】 基板、 前記基板に配置された第一の３層、 前記第一の３層に配置された第一のスペーサ層、 前記第一のスペーサ層に配置された第一の磁気層、 前記第一の磁気層に配置された第二のスペーサ層、 前記第二のスペーサ層に配置された第二の磁気層、 前記第二の磁気層に配置された第三のスペーサ層、 前記第三のスペーサ層に配置された第二の３層、および 前記第二の３層に配置されたキャップ層を含む磁気抵抗センサであって、 前記第一および第二の３層が 第一の強磁性層、 第二の強磁性層および 前記第一および第二の強磁性層の間に接触して配置された逆行カップリング層
を含むことを特徴とする磁気抵抗センサ。 - 【請求項２】 前記第二のスペーサ層が非磁性層である請求項１に記載のセ
ンサ。 - 【請求項３】 さらに基板と接触して配置されたバッファ層を含む請求項１
に記載のセンサ。 - 【請求項４】 前記第二の強磁性層が前記第一の強磁性層よりも薄い請求項
１に記載のセンサ。 - 【請求項５】 前記第一および第二の強磁性層がＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏおよびこ
れらの混合物からなる群から選択された材料を含む請求項１に記載のセンサ。 - 【請求項６】 前記第一および第二の強磁性層が約１０〜１００オングスト
ロームの厚さを有する請求項１に記載のセンサ。 - 【請求項７】 前記逆行カップリング層がＲｕ、Ｉｒ、Ｒｈおよびこれらの
混合物からなる群から選択された材料を含む請求項１に記載のセンサ。 - 【請求項８】 前記逆行カップリング層が約３〜１２オングストロームの厚
さを有する請求項１に記載のセンサ。 - 【請求項９】 前記第一のスペーサ層がＣｕ、Ａｕ、Ａｇおよびこれらの混
合物からなる群から選択された材料を含む請求項１に記載のセンサ。 - 【請求項１０】 前記第一のスペーサ層が約２５〜約１２オングストローム
の厚さを有する請求項１に記載のセンサ。 - 【請求項１１】 前記第一および第二の磁性層がＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏこれらの
混合物からなる群から選択された材料を含む請求項１に記載のセンサ。 - 【請求項１２】 前記第一および第二の磁性層が１０〜約１００オングスト
ロームの厚さを有する請求項１に記載のセンサ。 - 【請求項１３】 前記非磁性層がＣｕ、Ａｕ、Ａｇおよびこれらの混合物か
らなる群から選択された材料を含む請求項１に記載のセンサ。 - 【請求項１４】 前記非磁性層が約２５〜約１２オングストロームの厚さを
有する請求項１に記載のセンサ。 - 【請求項１５】 前記第二のスペーサ層がＣｕ、Ａｕ、Ａｇおよびこれらの
混合物からなる群から選択された材料を含む請求項１に記載のセンサ。 - 【請求項１６】 前記第二のスペーサ層が約２５〜約１２オングストローム
の厚さを有する請求項１に記載のセンサ。 - 【請求項１７】 前記キャップ層がＴａ、Ａｌ2Ｏ3およびこれらの混合物か
らなる群から選択された材料を含む請求項１に記載のセンサ。 - 【請求項１８】 前記キャップ層が約２０〜約８０オングストロームの厚さ
を有する請求項１に記載のセンサ。 - 【請求項１９】 前記バッファ層がＴａ、Ｚｒ、Ｎｉ−ＦｅおよびＡｌ2Ｏ3 およびこれらの混合物からなる群から選択された材料を含む請求項３に記載のセ
ンサ。 - 【請求項２０】 前記バッファ層が約２０〜約８０オングストロームの厚さ
を有する請求項３に記載のセンサ。 - 【請求項２１】 基板、 前記基板に配置された第一の３層、 前記第一の３層に配置された第一のスペーサ層、 前記第一のスペーサ層に配置された第一の磁気層、 前記第一の磁気層に配置された第二のスペーサ層、 前記第二のスペーサ層に配置された第二の磁気層、 前記第二の磁気層に配置された第三のスペーサ層、 前記第三のスペーサ層に配置された第二の３層、および 前記第二の３層に配置されたキャップ層を含む磁気抵抗センサ装置であって、 前記第一および第二の３層が 第一の強磁性層、 第二の強磁性層および 前記第一および第二の強磁性層の間に接触して配置された逆行カップリング層
を含み、そして前記磁気抵抗センサの抵抗値が印加したバイアス電流に依存する
ことを特徴とする磁気抵抗センサ装置。 - 【請求項２２】 前記第二のスペーサ層が非磁性層である請求項２１に記載
の装置。 - 【請求項２３】 第一の対向するホイートストーンブリッジのノードと結合
された第一の一対の磁気抵抗構造体、 第二の対向するホイートストーンブリッジのノードと結合された第二の一対の磁
気抵抗構造体を含み、前記第一の一対の磁気抵抗構造体は、外部フィールドがホ
イートストーンブリッジに印加された際に前記第二の一対の磁気抵抗構造体より
も高い電流密度を有することを特徴とするブリッジ回路。 - 【請求項２４】 前記第一の一対の磁気抵抗構造体が前記第二の一対の磁気
抵抗構造体よりも大きい請求項２３に記載の回路。 - 【請求項２５】 前記第一の一対の磁気抵抗構造体と前記第二の一対の磁気
抵抗構造体とが約１：２ないし約１：２０の幅比を有する請求項２４に記載の回
路。 - 【請求項２６】 磁気記録ディスク、 基板、 前記基板に配置された第一の３層、 前記第一の３層に配置された第一のスペーサ層、 前記第一のスペーサ層に配置された第一の磁気層、 前記第一の磁気層に配置された第二のスペーサ層、 前記第二のスペーサ層に配置された第二の磁気層、 前記第二の磁気層に配置された第三のスペーサ層、 前記第三のスペーサ層に配置された第二の３層、および 前記第二の３層に配置されたキャップ層を含み、前記第一および第二の３層が
第一の強磁性層、第二の強磁性層および前記第一および第二の強磁性層の間に接
触して配置された逆行カップリング層を含む磁気抵抗センサ、 前記磁気記録ディスクを横切って前記磁気抵抗センサを移動させるアクチュエー
タおよび 磁気記録されたデータからのフィールドに対して第一および第二の積層の磁気化
軸の回転によって生じる前記磁気抵抗センサの抵抗値の変化を検出するための前
記磁気抵抗センサに電気的に結合された検出回路を含む ディスクドライブシステム。 - 【請求項２７】 前記第二のスペーサ層が非磁性層である請求項２６に記載
のセンサドライブ。 - 【請求項２８】 ホイートストーンブリッジを横切って印加される外部フィ
ールドを測定する装置であって ネットワーク端子（Ａ）および（Ｂ）の間に接続された第一抵抗子Ｒ1、ネット
ワーク端子（Ｂ）および（Ｃ）の間に接続された第二の抵抗子Ｒ2、ネットワー
ク端子（Ｃ）および（Ｄ）の間に接続された第三の抵抗子Ｒ3およびネットワー
ク端子（Ａ）および（Ｄ）の間に接続された第四の抵抗子Ｒ4、を含む４個の端
子電気ネットワーク（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を含み、抵抗子Ｒ1およびＲ3は、フィー
ルドをネットワーク（Ａ）および（Ｃ）を横切って印加した際に第一の電流密度
を有しており、そして抵抗子Ｒ2およびＲ4は、フィールドをネットワーク（Ａ）
および（Ｃ）を横切って印加した際に第二の電流密度を有し、そして前記第二の
電流密度は、前記第二の電流密度とは等しくない４個の端子電気ネットワーク、
および 端子（Ｂ）および（Ｄ）を横切る電位を検出するためのネットワーク端子（Ｂ
）および（Ｄ）を横切って操作可能に接続された手段を含むことを特徴とする装
置。 - 【請求項２９】 前記抵抗子Ｒ1およびＲ3の第一の電流密度がフィールドが
減少するに従って増加し、そして前記抵抗子Ｒ2およびＲ4の第二の電流密度がフ
ィールドが増加するに従って減少する請求項２８に記載の装置。 - 【請求項３０】 前記第一、第二、第三および第四の抵抗子が請求項１に記
載のセンサである請求項２８に記載の装置。
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|---|---|---|---|
| US10218898P | 1998-09-28 | 1998-09-28 | |
| US60/102,188 | 1998-09-28 | ||
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|---|---|
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|---|---|---|---|
| JP2000572679A Pending JP2002525889A (ja) | 1998-09-28 | 1999-09-28 | カッドｇｍｒサンドイッチ |
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