JP2002529926A - 磁気トンネル接合センサを使用するサーマル・アスペリティ低減回路を有するディスク・ドライブ - Google Patents
磁気トンネル接合センサを使用するサーマル・アスペリティ低減回路を有するディスク・ドライブInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 第１シールドと第２シールドの間の２つの磁気トンネル接合（ＭＴＪ）スタックと２つのＭＴＪスタックの間に配置される共通電極とを有するＭＴＪセンサを有するディスク・ドライブ・システムを提供すること。
【解決手段】 第１センス電流が、第１シールドおよび共通電極によって第１ＭＴＪスタックに供給され、第２センス電流が、第２シールドおよび共通電極によって第２ＭＴＪスタックに供給される。第１および第２のＭＴＪスタックのピン層の磁化方向は、ＡＢＳに垂直で互いに逆平行に固定され、その結果、ディスクからの外部磁界に起因して第１ＭＴＪスタックによって生成される磁気抵抗信号が、同一の外部磁界に起因して第２ＭＴＪスタックによって生成される磁気抵抗信号に関して位相が１８０°異なる。２つのＭＴＪスタックの両端に生じる電圧（サーマル・アスペリティの存在に起因する電圧およびデータ磁界の存在に起因する電圧）が、サーマル・アスペリティ信号の実質的な除去のために差動増幅器の入力に印加される。
Description
【０００１】
本発明は、全般的には磁気メディアに記録された信号を読み取るのに磁気抵抗
読取センサを使用するタイプの直接アクセス記憶装置（ＤＡＳＤ）に関し、具体
的には、サーマル・アスペリティ（thermal asperity）の影響を最小にするため
に新規の磁気トンネル接合（ＭＴＪ）センサを有するＤＡＳＤに関する。
読取センサを使用するタイプの直接アクセス記憶装置（ＤＡＳＤ）に関し、具体
的には、サーマル・アスペリティ（thermal asperity）の影響を最小にするため
に新規の磁気トンネル接合（ＭＴＪ）センサを有するＤＡＳＤに関する。
【０００２】
コンピュータに、そこにデータを書き込むことができ、後の使用のためにそこ
からデータを読み取ることができるメディアを有する補助メモリ記憶装置が含ま
れることがしばしばである。回転式磁気ディスクを組み込んだ直接アクセス記憶
装置（ディスク・ドライブ）が、ディスク表面の磁気の形でデータを保管するの
に一般に使用されている。データは、ディスク表面上の、同心円状で半径方向に
離隔したトラックに記録される。読取センサを含む磁気ヘッドが、ディスク表面
のトラックからデータを読み取るのに使用される。
からデータを読み取ることができるメディアを有する補助メモリ記憶装置が含ま
れることがしばしばである。回転式磁気ディスクを組み込んだ直接アクセス記憶
装置（ディスク・ドライブ）が、ディスク表面の磁気の形でデータを保管するの
に一般に使用されている。データは、ディスク表面上の、同心円状で半径方向に
離隔したトラックに記録される。読取センサを含む磁気ヘッドが、ディスク表面
のトラックからデータを読み取るのに使用される。
【０００３】 大容量ディスク・ドライブでは、一般にＭＲヘッドと称する磁気抵抗読取セン
サが、薄膜誘導ヘッドより高いトラック密度および線密度でディスクの表面から
データを読み取ることができるので、普及している読取センサである。ＭＲセン
サは、ＭＲ層によってセンスされる磁束の強度および方向の関数としてのＭＲセ
ンシング層（「ＭＲ要素」とも称する）の抵抗の変化を介して磁界を検出する。
サが、薄膜誘導ヘッドより高いトラック密度および線密度でディスクの表面から
データを読み取ることができるので、普及している読取センサである。ＭＲセン
サは、ＭＲ層によってセンスされる磁束の強度および方向の関数としてのＭＲセ
ンシング層（「ＭＲ要素」とも称する）の抵抗の変化を介して磁界を検出する。
【０００４】 従来のＭＲセンサは、ＭＲ要素の抵抗が、ＭＲ要素内の磁化とＭＲ要素を通っ
て流れるセンス電流の方向の間の角度のコサインの自乗として変化する、異方性
磁気抵抗（ＡＭＲ）効果に基づいて動作する。記録されたデータを磁気メディア
から読み取ることができるのは、記録された磁気メディアからの外部磁界（信号
磁界）が、ＭＲ要素内の磁化の方向の変化を引き起こし、これがＭＲ要素の抵抗
の変化および対応するセンスされる電流または電圧の変化を引き起こすからであ
る。
て流れるセンス電流の方向の間の角度のコサインの自乗として変化する、異方性
磁気抵抗（ＡＭＲ）効果に基づいて動作する。記録されたデータを磁気メディア
から読み取ることができるのは、記録された磁気メディアからの外部磁界（信号
磁界）が、ＭＲ要素内の磁化の方向の変化を引き起こし、これがＭＲ要素の抵抗
の変化および対応するセンスされる電流または電圧の変化を引き起こすからであ
る。
【０００５】 もう１つのタイプのＭＲセンサが、ＧＭＲ（giant magnetoresistance）効果
を示すＧＭＲセンサである。ＧＭＲセンサでは、ＭＲセンシング層の抵抗が、非
磁性層（スペーサ）によって分離された磁性層間の伝導電子のスピン依存の透過
と、磁性層と非磁性層の界面および磁性層内で発生する、付随するスピン依存の
散乱との関数として変化する。
を示すＧＭＲセンサである。ＧＭＲセンサでは、ＭＲセンシング層の抵抗が、非
磁性層（スペーサ）によって分離された磁性層間の伝導電子のスピン依存の透過
と、磁性層と非磁性層の界面および磁性層内で発生する、付随するスピン依存の
散乱との関数として変化する。
【０００６】 非磁性材料（たとえば銅）の層によって分離された強磁性材料（たとえば、Ｎ
ｉ−ＦｅまたはＣｏまたはＮｉ−Ｆｅ−ＣｏまたはＮｉ−Ｆｅ／Ｃｏ）の２つの
層だけを使用するＧＭＲセンサを、一般に、スピン・バルブ（ＳＶ）効果を示す
ＳＶセンサと称する。
ｉ−ＦｅまたはＣｏまたはＮｉ−Ｆｅ−ＣｏまたはＮｉ−Ｆｅ／Ｃｏ）の２つの
層だけを使用するＧＭＲセンサを、一般に、スピン・バルブ（ＳＶ）効果を示す
ＳＶセンサと称する。
【０００７】 図１に、中央領域１０２によって分離された端領域１０４および１０６を含む
従来技術のＳＶセンサ１００を示す。ピン層１２０と称する第１の強磁性層が、
その磁化を、通常は反強磁性（ＡＦＭ）層１２５との交換結合によって固定（ピ
ン止め）される。フリー層１１０と称する第２の強磁性層の磁化は、固定されて
おらず、記録された磁気メディアからの磁界（信号磁界）に応答して自由に回転
する。フリー層１１０は、非磁性導電スペーサ層１１５によってピン層１２０か
ら分離される。それぞれ端領域１０４および１０６内に形成されるハード・バイ
アス層１３０および１３５が、フリー層１１０に水平のバイアスを与える。それ
ぞれハード・バイアス層１３０および１３５の上に形成されるリード１４０およ
び１４５が、ＳＶセンサ１００の抵抗をセンスするための電気接続をもたらす。
参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第５２０６５９０号明細書に、Ｓ
Ｖ効果に基づいて動作するＧＭＲセンサが開示されている。
従来技術のＳＶセンサ１００を示す。ピン層１２０と称する第１の強磁性層が、
その磁化を、通常は反強磁性（ＡＦＭ）層１２５との交換結合によって固定（ピ
ン止め）される。フリー層１１０と称する第２の強磁性層の磁化は、固定されて
おらず、記録された磁気メディアからの磁界（信号磁界）に応答して自由に回転
する。フリー層１１０は、非磁性導電スペーサ層１１５によってピン層１２０か
ら分離される。それぞれ端領域１０４および１０６内に形成されるハード・バイ
アス層１３０および１３５が、フリー層１１０に水平のバイアスを与える。それ
ぞれハード・バイアス層１３０および１３５の上に形成されるリード１４０およ
び１４５が、ＳＶセンサ１００の抵抗をセンスするための電気接続をもたらす。
参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第５２０６５９０号明細書に、Ｓ
Ｖ効果に基づいて動作するＧＭＲセンサが開示されている。
【０００８】 現在開発中のもう１つのタイプの磁気デバイスが、磁気トンネル接合（ＭＴＪ
）デバイスである。ＭＴＪデバイスは、潜在的に、メモリ・セルおよび磁界セン
サとしての応用分野を有する。ＭＴＪデバイスには、薄い電気的に絶縁性のトン
ネル・バリア層によって分離された２つの強磁性層が含まれる。トンネル・バリ
ア層は、強磁性層の間で電荷キャリアの量子力学的トンネル効果が発生するのに
十分に薄い。トンネル効果プロセスは、電子スピン依存であり、これは、接合を
またいで流れるトンネル電流が、強磁性材料のスピン依存電子特性に依存し、２
つの強磁性層の磁気モーメントの相対方位または磁化方向の関数であることを意
味する。ＭＴＪセンサでは、１つの強磁性層が、その磁気モーメントを固定また
はピン止めされ、他方の強磁性層が、記録メディアからの外部磁界（信号磁界）
に応答して自由に回転する磁気モーメントを有する。２つの強磁性層の間に電位
が印加される時に、センサの抵抗は、強磁性層の間で絶縁層をまたぐトンネル電
流の関数である。トンネル・バリア層を介して垂直に流れるトンネル電流は、２
つの強磁性層の相対的な磁化方向に依存するので、記録されたデータを磁気メデ
ィアから読み取ることができる。というのは、信号磁界が、フリー層の磁化の方
向の変化を引き起こし、これが、ＭＴＪセンサの抵抗の変化およびセンスされる
電流または電圧の対応する変化を引き起こすからである。参照によってその全体
を本明細書に組み込まれる米国特許第５６５０９５８号明細書に、磁気トンネル
接合効果に基づいて動作するＭＴＪセンサが開示されている。
）デバイスである。ＭＴＪデバイスは、潜在的に、メモリ・セルおよび磁界セン
サとしての応用分野を有する。ＭＴＪデバイスには、薄い電気的に絶縁性のトン
ネル・バリア層によって分離された２つの強磁性層が含まれる。トンネル・バリ
ア層は、強磁性層の間で電荷キャリアの量子力学的トンネル効果が発生するのに
十分に薄い。トンネル効果プロセスは、電子スピン依存であり、これは、接合を
またいで流れるトンネル電流が、強磁性材料のスピン依存電子特性に依存し、２
つの強磁性層の磁気モーメントの相対方位または磁化方向の関数であることを意
味する。ＭＴＪセンサでは、１つの強磁性層が、その磁気モーメントを固定また
はピン止めされ、他方の強磁性層が、記録メディアからの外部磁界（信号磁界）
に応答して自由に回転する磁気モーメントを有する。２つの強磁性層の間に電位
が印加される時に、センサの抵抗は、強磁性層の間で絶縁層をまたぐトンネル電
流の関数である。トンネル・バリア層を介して垂直に流れるトンネル電流は、２
つの強磁性層の相対的な磁化方向に依存するので、記録されたデータを磁気メデ
ィアから読み取ることができる。というのは、信号磁界が、フリー層の磁化の方
向の変化を引き起こし、これが、ＭＴＪセンサの抵抗の変化およびセンスされる
電流または電圧の対応する変化を引き起こすからである。参照によってその全体
を本明細書に組み込まれる米国特許第５６５０９５８号明細書に、磁気トンネル
接合効果に基づいて動作するＭＴＪセンサが開示されている。
【０００９】 図２に、第１電極２０４、第２電極２０２、およびトンネル・バリア２１５を
含む従来技術のＭＴＪセンサ２００を示す。第１電極２０４には、ピン層（ピン
強磁性層）２２０、反強磁性（ＡＦＭ）層２３０、およびシード層２４０が含ま
れる。ピン層２２０の磁化は、ＡＦＭ層２３０との交換結合を介して固定される
。第２電極２０２には、フリー層（フリー強磁性層）２１０およびキャップ層２
０５が含まれる。フリー層２１０は、非磁性で電気的に絶縁性のトンネル・バリ
ア層２１５によってピン層２２０から分離される。外部磁界がない場合、フリー
層２１０は、その磁化を矢印２１２によって示される向きすなわち、矢印２２２
（紙の平面に向かう方向の矢印の尾）によって示されるピン層２２０の磁化方向
におおむね垂直に向けられる。それぞれ第１電極２０４および第２電極２０２に
接触して形成される第１リード２６０および第２リード２６５が、電流源２７０
からＭＴＪセンサ２００へのセンシング電流Ｉｓの流れのための電気接続を提供
する。通常はパーシャル・レスポンス最尤（partial response maximum likelih
ood；ＰＲＭＬ）チャネルなどの記録チャネルに含まれる、第１リード２６０お
よび第２リード２６５に接続された信号検出器２８０が、外部磁界によってフリ
ー層２１０内で誘導される変化に起因する抵抗の変化をセンスする。
含む従来技術のＭＴＪセンサ２００を示す。第１電極２０４には、ピン層（ピン
強磁性層）２２０、反強磁性（ＡＦＭ）層２３０、およびシード層２４０が含ま
れる。ピン層２２０の磁化は、ＡＦＭ層２３０との交換結合を介して固定される
。第２電極２０２には、フリー層（フリー強磁性層）２１０およびキャップ層２
０５が含まれる。フリー層２１０は、非磁性で電気的に絶縁性のトンネル・バリ
ア層２１５によってピン層２２０から分離される。外部磁界がない場合、フリー
層２１０は、その磁化を矢印２１２によって示される向きすなわち、矢印２２２
（紙の平面に向かう方向の矢印の尾）によって示されるピン層２２０の磁化方向
におおむね垂直に向けられる。それぞれ第１電極２０４および第２電極２０２に
接触して形成される第１リード２６０および第２リード２６５が、電流源２７０
からＭＴＪセンサ２００へのセンシング電流Ｉｓの流れのための電気接続を提供
する。通常はパーシャル・レスポンス最尤（partial response maximum likelih
ood；ＰＲＭＬ）チャネルなどの記録チャネルに含まれる、第１リード２６０お
よび第２リード２６５に接続された信号検出器２８０が、外部磁界によってフリ
ー層２１０内で誘導される変化に起因する抵抗の変化をセンスする。
【００１０】 前に述べたように、ＭＲセンサは、変化する磁界が存在する時に、抵抗の変化
を示す。この抵抗変化が、ＭＲ要素を通して一定のセンス電流を渡すことによっ
て、電圧信号に変換される。所与のＭＲセンサの直流電圧の値は、一定のセンス
電流とＭＲセンサ・リード間の総抵抗の積である。抵抗の変化が、ＭＲセンサが
動作する基本であるから、抵抗の変化は、ＭＲセンサおよびＭＲセンサを組み込
んだディスク・ドライブの性能に強く影響する可能性がある。
を示す。この抵抗変化が、ＭＲ要素を通して一定のセンス電流を渡すことによっ
て、電圧信号に変換される。所与のＭＲセンサの直流電圧の値は、一定のセンス
電流とＭＲセンサ・リード間の総抵抗の積である。抵抗の変化が、ＭＲセンサが
動作する基本であるから、抵抗の変化は、ＭＲセンサおよびＭＲセンサを組み込
んだディスク・ドライブの性能に強く影響する可能性がある。
【００１１】 サーマル・アスペリティ（ＴＡ）と称する現象によって、ＭＲセンサの温度が
突然１００℃以上上昇する可能性がある。この突然の温度上昇の原因は、トラッ
クからの情報の読取中の、ディスク表面の突出部とのＭＲセンサの衝突または衝
突に近い状態である。この衝突によって、ＭＲセンサの直流ベース電圧がかなり
シフトし、したがって、情報が読取不能になる。
突然１００℃以上上昇する可能性がある。この突然の温度上昇の原因は、トラッ
クからの情報の読取中の、ディスク表面の突出部とのＭＲセンサの衝突または衝
突に近い状態である。この衝突によって、ＭＲセンサの直流ベース電圧がかなり
シフトし、したがって、情報が読取不能になる。
【００１２】 図３は、直流ベース（バイアス）電圧３１０、ベース直流電圧３１０のシフト
および減衰であるサーマル・アスペリティ電圧３２０、サーマル・アスペリティ
３２０がない状態でディスクから読み戻されたデータ信号３３５、およびサーマ
ル・アスペリティ３２０がある状態でディスクから読み戻されたデータ信号３４
０を示すグラフである。サーマル・アスペリティ３２０に、直流ベース電圧の急
激なシフト３２５と、その後の直流ベース電圧の指数関数的減衰３３０が含まれ
ることに留意されたい。直流ベース電圧の指数関数的減衰３３０は、直流ベース
電圧３１０に達するまで継続する。直流ベース電圧の急激なシフト３２５は、デ
ータ信号３３５より数倍長くなる可能性があり、これによって、ＭＲセンサに直
接にまたは間接的に接続された電子回路が飽和し、データの消失につながること
に留意されたい。データの消失は、サーマル・アスペリティ３２０のサイズに応
じて、簡単に数バイトの長さになる可能性がある。各バイトは８ビットの長さで
ある。
および減衰であるサーマル・アスペリティ電圧３２０、サーマル・アスペリティ
３２０がない状態でディスクから読み戻されたデータ信号３３５、およびサーマ
ル・アスペリティ３２０がある状態でディスクから読み戻されたデータ信号３４
０を示すグラフである。サーマル・アスペリティ３２０に、直流ベース電圧の急
激なシフト３２５と、その後の直流ベース電圧の指数関数的減衰３３０が含まれ
ることに留意されたい。直流ベース電圧の指数関数的減衰３３０は、直流ベース
電圧３１０に達するまで継続する。直流ベース電圧の急激なシフト３２５は、デ
ータ信号３３５より数倍長くなる可能性があり、これによって、ＭＲセンサに直
接にまたは間接的に接続された電子回路が飽和し、データの消失につながること
に留意されたい。データの消失は、サーマル・アスペリティ３２０のサイズに応
じて、簡単に数バイトの長さになる可能性がある。各バイトは８ビットの長さで
ある。
【００１３】 読取データに対するサーマル・アスペリティの影響を最小にするためのディス
ク・ドライブ内の既知の配置では、コストがかかる別のアスペリティ低減回路（
ＡＲＣ）モジュール、または通常の動作モードおよびアスペリティ回復モードを
有する複雑なデータ・チャネル（修正パーシャル・レスポンス最尤（ＰＭＲＬ）
チャネルなど）のいずれかが使用される。
ク・ドライブ内の既知の配置では、コストがかかる別のアスペリティ低減回路（
ＡＲＣ）モジュール、または通常の動作モードおよびアスペリティ回復モードを
有する複雑なデータ・チャネル（修正パーシャル・レスポンス最尤（ＰＭＲＬ）
チャネルなど）のいずれかが使用される。
【００１４】 サーマル・アスペリティの影響を補償するサーマル・アスペリティ低減回路を
有するＭＲセンサおよびスピン・バルブ・センサが、参照によってその内容を本
明細書に組み込まれる米国特許第５７９３５７６号明細書および米国特許第５７
９３２０７号明細書に記載されている。これらの特許出願では、ＭＲセンサまた
はＳＶセンサにセンス電流を供給する２つのリードとアスペリティ補償層に電流
を供給する２つのリードという４つのリードを有するセンサが記載されている。
ＭＲ要素またはＳＶ要素の両端に生じる電圧（サーマル・アスペリティの存在に
起因する電圧およびデータ磁界の存在に起因する電圧）とアスペリティ補償層の
両端に生じる電圧（サーマル・アスペリティの存在に起因する電圧）が、サーマ
ル・アスペリティ信号の実質的な除去のために差動増幅器の入力に印加される。
有するＭＲセンサおよびスピン・バルブ・センサが、参照によってその内容を本
明細書に組み込まれる米国特許第５７９３５７６号明細書および米国特許第５７
９３２０７号明細書に記載されている。これらの特許出願では、ＭＲセンサまた
はＳＶセンサにセンス電流を供給する２つのリードとアスペリティ補償層に電流
を供給する２つのリードという４つのリードを有するセンサが記載されている。
ＭＲ要素またはＳＶ要素の両端に生じる電圧（サーマル・アスペリティの存在に
起因する電圧およびデータ磁界の存在に起因する電圧）とアスペリティ補償層の
両端に生じる電圧（サーマル・アスペリティの存在に起因する電圧）が、サーマ
ル・アスペリティ信号の実質的な除去のために差動増幅器の入力に印加される。
【００１５】 サーマル・アスペリティは、ＭＴＪセンサについて、ＭＲセンサおよびＳＶセ
ンサに類似する問題を提示する。ＭＴＪセンサ抵抗は、センサ内のトンネル・バ
リア層を通るスピン依存トンネル効果電流が、ディスクに記録されたデータの磁
界に起因して変化する際に変化する。トンネル・バリア層の両端に印加される一
定のバイアス電圧に起因するＭＴＪセンサのベース抵抗は、サーマル・アスペリ
ティによってトンネル・バリア層の温度が高くなる時に低下する。結果の指数関
数的に減衰するサーマル・アスペリティ信号は、重畳されたデータ信号の検出に
干渉する。
ンサに類似する問題を提示する。ＭＴＪセンサ抵抗は、センサ内のトンネル・バ
リア層を通るスピン依存トンネル効果電流が、ディスクに記録されたデータの磁
界に起因して変化する際に変化する。トンネル・バリア層の両端に印加される一
定のバイアス電圧に起因するＭＴＪセンサのベース抵抗は、サーマル・アスペリ
ティによってトンネル・バリア層の温度が高くなる時に低下する。結果の指数関
数的に減衰するサーマル・アスペリティ信号は、重畳されたデータ信号の検出に
干渉する。
【００１６】 したがって、複雑な記録チャネルまたは別のＡＲＣモジュールの使用を必要と
しない、ＭＴＪセンサのサーマル・アスペリティの効果を最小にする発明が必要
である。
しない、ＭＴＪセンサのサーマル・アスペリティの効果を最小にする発明が必要
である。
【００１７】
本発明の目的は、磁気トンネル接合（ＭＴＪ）センサを使用するディスク・ド
ライブで、実質的にサーマル・アスペリティ現象を除去するＭＴＪセンサを開示
することである。
ライブで、実質的にサーマル・アスペリティ現象を除去するＭＴＪセンサを開示
することである。
【００１８】 本発明のもう１つの目的は、ＭＴＪセンサを使用するディスク・ドライブで、
サーマル・アスペリティ現象を検出し、実質的に除去する方法および手段を開示
することである。
サーマル・アスペリティ現象を検出し、実質的に除去する方法および手段を開示
することである。
【００１９】
上記および他の目的および長所は、共通電極によって第２磁気トンネル接合（
ＭＴＪ）スタックから分離された第１ＭＴＪスタックを有するＭＴＪセンサによ
って、本発明の原理に従って達成される。第１ＭＴＪスタックおよび第２ＭＴＪ
スタックにセンス電流を供給する電極は、それぞれ、第１シールドおよび第２シ
ールドによって提供される。
ＭＴＪ）スタックから分離された第１ＭＴＪスタックを有するＭＴＪセンサによ
って、本発明の原理に従って達成される。第１ＭＴＪスタックおよび第２ＭＴＪ
スタックにセンス電流を供給する電極は、それぞれ、第１シールドおよび第２シ
ールドによって提供される。
【００２０】 第１ＭＴＪスタックは、トンネル・バリア層によってピン層から分離されたフ
リー層を有する。ピン層に隣接するＡＦＭ層が、ピン層の磁化をＡＢＳに垂直に
固定（ピン止め）する交換磁束を提供する。フリー層の磁化は、ＡＢＳに平行に
向けられ、信号磁界が存在すると自由に回転する。
リー層を有する。ピン層に隣接するＡＦＭ層が、ピン層の磁化をＡＢＳに垂直に
固定（ピン止め）する交換磁束を提供する。フリー層の磁化は、ＡＢＳに平行に
向けられ、信号磁界が存在すると自由に回転する。
【００２１】 同様に、第２ＭＴＪスタックは、トンネル・バリア層によってピン層から分離
されたフリー層を有する。ピン層に隣接するＡＦＭ層が、ピン層の磁化をＡＢＳ
に垂直で第１ＭＴＪスタックのピン層の磁化方向に逆平行に固定（ピン止め）す
る交換磁界を提供する。フリー層の磁化は、ＡＢＳと平行に向けられ、信号磁界
が存在すると自由に回転する。
されたフリー層を有する。ピン層に隣接するＡＦＭ層が、ピン層の磁化をＡＢＳ
に垂直で第１ＭＴＪスタックのピン層の磁化方向に逆平行に固定（ピン止め）す
る交換磁界を提供する。フリー層の磁化は、ＡＢＳと平行に向けられ、信号磁界
が存在すると自由に回転する。
【００２２】 ２つのＭＴＪスタックのピン層の磁化が、ＡＢＳに垂直で互いに逆平行に固定
された状態で、ディスクからの外部磁界に起因して第１ＭＴＪスタックによって
生成される磁気抵抗信号は、同一の外部磁界に起因して第２ＭＴＪスタックによ
って生成される磁気抵抗信号に関して、位相が１８０°異なる。
された状態で、ディスクからの外部磁界に起因して第１ＭＴＪスタックによって
生成される磁気抵抗信号は、同一の外部磁界に起因して第２ＭＴＪスタックによ
って生成される磁気抵抗信号に関して、位相が１８０°異なる。
【００２３】 第１ＭＴＪスタックのフリー層および第２ＭＴＪスタックのフリー層の両方が
、第１ＭＴＪスタックと第２ＭＴＪスタックの間に配置された共通電極に隣接す
る。第１シールドおよび共通電極に接続された第１電流源が、第１ＭＴＪスタッ
クにセンス電流を供給し、第２シールドおよび共通電極に接続された第２電流源
が、第２ＭＴＪスタックにセンス電流を供給する。直流状態（信号磁界なし）の
下で、各ＭＴＪスタック内を流れる電流が調整され、その結果、第１ＭＴＪスタ
ックを流れる電流と第１ＭＴＪスタックの抵抗の積が、第２ＭＴＪスタックを流
れる電流と第２ＭＴＪスタックの抵抗の積と等しくなるようにされる。第１ＭＴ
Ｊスタックの両端に生じる電圧が、差動回路の第１入力端子に供給され、第２Ｍ
ＴＪスタックの両端に生じる電圧が、差動回路の第２入力端子に供給される。差
動回路は、さらに、出力端子およびグラウンド（共通）端子を有する。
、第１ＭＴＪスタックと第２ＭＴＪスタックの間に配置された共通電極に隣接す
る。第１シールドおよび共通電極に接続された第１電流源が、第１ＭＴＪスタッ
クにセンス電流を供給し、第２シールドおよび共通電極に接続された第２電流源
が、第２ＭＴＪスタックにセンス電流を供給する。直流状態（信号磁界なし）の
下で、各ＭＴＪスタック内を流れる電流が調整され、その結果、第１ＭＴＪスタ
ックを流れる電流と第１ＭＴＪスタックの抵抗の積が、第２ＭＴＪスタックを流
れる電流と第２ＭＴＪスタックの抵抗の積と等しくなるようにされる。第１ＭＴ
Ｊスタックの両端に生じる電圧が、差動回路の第１入力端子に供給され、第２Ｍ
ＴＪスタックの両端に生じる電圧が、差動回路の第２入力端子に供給される。差
動回路は、さらに、出力端子およびグラウンド（共通）端子を有する。
【００２４】 サーマル・アスペリティが存在する場合、両方のＭＴＪスタックの抵抗が変化
し、各ＭＴＪスタックの電流と抵抗の積が等しくなるように電流が調節されたの
で、第１ＭＴＪスタックの両端に生じるサーマル・アスペリティ信号と第２ＭＴ
Ｊスタックの両端に生じるサーマル・アスペリティ信号は、実質的に同一の形状
、振幅、および位相を有する。しかし、ディスクからのデータ磁界が存在する場
合、第１ＭＴＪスタックの両端で生成される磁気抵抗信号は、第２ＭＴＪスタッ
クの両端で生成される磁気抵抗信号に関して位相が１８０°異なる。
し、各ＭＴＪスタックの電流と抵抗の積が等しくなるように電流が調節されたの
で、第１ＭＴＪスタックの両端に生じるサーマル・アスペリティ信号と第２ＭＴ
Ｊスタックの両端に生じるサーマル・アスペリティ信号は、実質的に同一の形状
、振幅、および位相を有する。しかし、ディスクからのデータ磁界が存在する場
合、第１ＭＴＪスタックの両端で生成される磁気抵抗信号は、第２ＭＴＪスタッ
クの両端で生成される磁気抵抗信号に関して位相が１８０°異なる。
【００２５】 サーマル・アスペリティ信号が、差動回路の両方の入力端子に存在し、共通な
ので、この信号は、差動回路によって打ち消される。しかし、ディスク上のデー
タ磁界に起因する磁気抵抗信号は、２つの入力端子で位相が１８０°異なり、２
つの入力端子の磁気抵抗信号の和に等しい出力信号がもたらされる。
ので、この信号は、差動回路によって打ち消される。しかし、ディスク上のデー
タ磁界に起因する磁気抵抗信号は、２つの入力端子で位相が１８０°異なり、２
つの入力端子の磁気抵抗信号の和に等しい出力信号がもたらされる。
【００２６】
図４を参照すると、本発明を実施するディスク・ドライブ４００が示されてい
る。図４に示されているように、少なくとも１つの回転可能な磁気ディスク４１
２が、スピンドル４１４上で支持され、ディスク駆動モータ４１８によって回さ
れる。各ディスクの磁気記録メディアは、ディスク４１２上の同心円のデータ・
トラック（図示せず）のドーナツ形のパターンの形である。
る。図４に示されているように、少なくとも１つの回転可能な磁気ディスク４１
２が、スピンドル４１４上で支持され、ディスク駆動モータ４１８によって回さ
れる。各ディスクの磁気記録メディアは、ディスク４１２上の同心円のデータ・
トラック（図示せず）のドーナツ形のパターンの形である。
【００２７】 少なくとも１つのスライダ４１３が、ディスク４１２上で位置決めされ、各ス
ライダ４１３は、１つまたは複数の磁気読取／書込ヘッド４２１を支持し、ヘッ
ド４２１に、本発明のＭＴＪセンサが組み込まれる。ディスクが回転する際に、
スライダ４１３が、ディスク表面４２２上で半径方向の内外に移動され、その結
果、ヘッド４２１が、ディスクの所望のデータが記録された異なる部分にアクセ
スできるようになる。各スライダ４１３は、サスペンション４１５によってアク
チュエータ・アーム４１９に取り付けられる。サスペンション４１５は、ディス
ク表面４２２に向かってスライダ４１３にバイアスをかける、わずかなばね力を
与える。各アクチュエータ・アーム４１９は、アクチュエータ４２７に取り付け
られる。図４に示されたアクチュエータは、ボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）
とすることができる。ＶＣＭには、固定された磁界の中で移動可能なコイルが含
まれ、コイルの移動の方向および速度は、コントローラ４２９によって提供され
るモータ電流制御によって制御される。
ライダ４１３は、１つまたは複数の磁気読取／書込ヘッド４２１を支持し、ヘッ
ド４２１に、本発明のＭＴＪセンサが組み込まれる。ディスクが回転する際に、
スライダ４１３が、ディスク表面４２２上で半径方向の内外に移動され、その結
果、ヘッド４２１が、ディスクの所望のデータが記録された異なる部分にアクセ
スできるようになる。各スライダ４１３は、サスペンション４１５によってアク
チュエータ・アーム４１９に取り付けられる。サスペンション４１５は、ディス
ク表面４２２に向かってスライダ４１３にバイアスをかける、わずかなばね力を
与える。各アクチュエータ・アーム４１９は、アクチュエータ４２７に取り付け
られる。図４に示されたアクチュエータは、ボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）
とすることができる。ＶＣＭには、固定された磁界の中で移動可能なコイルが含
まれ、コイルの移動の方向および速度は、コントローラ４２９によって提供され
るモータ電流制御によって制御される。
【００２８】 ディスク・ストレージ・システムの動作中に、ディスク４１２の回転によって
、スライダ４１３（ヘッド４２１を含み、ディスク４１２の表面に面するスライ
ダ４１３の表面を、エア・ベアリング面（ＡＢＳ）と称する）とディスク表面４
２２の間にエア・ベアリングが生成され、これによって、スライダに上向きの力
または揚力が働く。したがって、エア・ベアリングは、サスペンション４１５の
わずかなばね力と釣り合い、スライダ４１３を、通常動作中に、小さい実質的に
一定の間隔だけディスク表面からわずかに離れた状態で支持する。
、スライダ４１３（ヘッド４２１を含み、ディスク４１２の表面に面するスライ
ダ４１３の表面を、エア・ベアリング面（ＡＢＳ）と称する）とディスク表面４
２２の間にエア・ベアリングが生成され、これによって、スライダに上向きの力
または揚力が働く。したがって、エア・ベアリングは、サスペンション４１５の
わずかなばね力と釣り合い、スライダ４１３を、通常動作中に、小さい実質的に
一定の間隔だけディスク表面からわずかに離れた状態で支持する。
【００２９】 ディスク・ストレージ・システムのさまざまな構成要素は、アクセス制御信号
および内部クロック信号など、制御ユニット４２９によって生成される制御信号
によって、動作中に制御される。通常、制御ユニット４２９には、ロジック制御
回路、ストレージ・チップ、およびマイクロプロセッサが含まれる。制御ユニッ
ト４２９は、信号線４２３上の駆動モータ制御信号および信号線４２８上のヘッ
ド位置およびシーク制御信号などの制御信号を生成して、さまざまなシステム動
作を制御する。信号線４２８上の制御信号は、スライダ４１３をディスク４１２
上の所望のデータ・トラックへ最適に移動し、位置決めするための所望の電流プ
ロファイルを提供する。読取信号および書込信号は、記録チャネル４２５によっ
て、読取／書込ヘッド４２１との間で通信される。記録チャネル４２５は、パー
シャル・レスポンス最尤（ＰＭＲＬ）チャネルまたはピーク検出チャネルとする
ことができる。両方のチャネルの設計および実施が、当技術分野および当業者に
周知である。好ましい実施形態では、記録チャネル４２５が、ＰＭＲＬチャネル
である。
および内部クロック信号など、制御ユニット４２９によって生成される制御信号
によって、動作中に制御される。通常、制御ユニット４２９には、ロジック制御
回路、ストレージ・チップ、およびマイクロプロセッサが含まれる。制御ユニッ
ト４２９は、信号線４２３上の駆動モータ制御信号および信号線４２８上のヘッ
ド位置およびシーク制御信号などの制御信号を生成して、さまざまなシステム動
作を制御する。信号線４２８上の制御信号は、スライダ４１３をディスク４１２
上の所望のデータ・トラックへ最適に移動し、位置決めするための所望の電流プ
ロファイルを提供する。読取信号および書込信号は、記録チャネル４２５によっ
て、読取／書込ヘッド４２１との間で通信される。記録チャネル４２５は、パー
シャル・レスポンス最尤（ＰＭＲＬ）チャネルまたはピーク検出チャネルとする
ことができる。両方のチャネルの設計および実施が、当技術分野および当業者に
周知である。好ましい実施形態では、記録チャネル４２５が、ＰＭＲＬチャネル
である。
【００３０】 通常の磁気ディスク・ストレージ・システムの上の説明およびそれに付随する
図４の図示は、表示だけを目的とする。ディスク・ストレージ・システムに多数
のディスクおよびアクチュエータを含めることができ、各アクチュエータが複数
のスライダをサポートできることは明白である。
図４の図示は、表示だけを目的とする。ディスク・ストレージ・システムに多数
のディスクおよびアクチュエータを含めることができ、各アクチュエータが複数
のスライダをサポートできることは明白である。
【００３１】 図５に、ＭＴＪ読取ヘッド部分および誘導書込ヘッド部分を含む、本発明を実
施する読取／書込ヘッド５００の概略断面図を示す。ヘッド５００は、ラッピン
グされてＡＢＳを形成する。読取ヘッドには、第１シールド層Ｓ１と第２シール
ド層Ｓ２の間に配置されたＭＴＪセンサ５４０が含まれる。絶縁ギャップ層Ｇ１
が、第１シールド層Ｓ１と第２シールド層Ｓ２の間で、ＭＴＪセンサから離れた
領域に配置される。書込ヘッドには、絶縁層ＩＮ１と絶縁層ＩＮ３の間に配置さ
れたコイル層Ｃおよび絶縁層ＩＮ２が含まれ、絶縁層ＩＮ１およびＩＮ３は、第
１極磁片Ｐ１と第２極磁片Ｐ２の間に配置される。ギャップ層Ｇ２が、第１極磁
片Ｐ１と第２極磁片Ｐ２の間に配置されて、書込ギャップを設けるためにＡＢＳ
に隣接する極磁片に磁気ギャップを設ける。図５に示された、組み合わされた読
取／書込ヘッド５００は、読取ヘッドの第２シールド層Ｓ２が、書込ヘッドの第
１極磁片Ｐ１として使用される、「合併」ヘッドである。その代わりに、読取ヘ
ッドの第２シールド層Ｓ２が、書込ヘッドの第１極磁片Ｐ１を形成する層と別の
別個の層である「ピギーバック」ヘッドを使用することができる。
施する読取／書込ヘッド５００の概略断面図を示す。ヘッド５００は、ラッピン
グされてＡＢＳを形成する。読取ヘッドには、第１シールド層Ｓ１と第２シール
ド層Ｓ２の間に配置されたＭＴＪセンサ５４０が含まれる。絶縁ギャップ層Ｇ１
が、第１シールド層Ｓ１と第２シールド層Ｓ２の間で、ＭＴＪセンサから離れた
領域に配置される。書込ヘッドには、絶縁層ＩＮ１と絶縁層ＩＮ３の間に配置さ
れたコイル層Ｃおよび絶縁層ＩＮ２が含まれ、絶縁層ＩＮ１およびＩＮ３は、第
１極磁片Ｐ１と第２極磁片Ｐ２の間に配置される。ギャップ層Ｇ２が、第１極磁
片Ｐ１と第２極磁片Ｐ２の間に配置されて、書込ギャップを設けるためにＡＢＳ
に隣接する極磁片に磁気ギャップを設ける。図５に示された、組み合わされた読
取／書込ヘッド５００は、読取ヘッドの第２シールド層Ｓ２が、書込ヘッドの第
１極磁片Ｐ１として使用される、「合併」ヘッドである。その代わりに、読取ヘ
ッドの第２シールド層Ｓ２が、書込ヘッドの第１極磁片Ｐ１を形成する層と別の
別個の層である「ピギーバック」ヘッドを使用することができる。
【００３２】 図６に、本発明の好ましい実施形態による、ＭＴＪセンサ６００の、原寸通り
ではないエア・ベアリング面（ＡＢＳ）の図を示す。ＭＴＪセンサ６００には、
能動的な中央領域６６２によって互いに分離された受動的な端領域６６４および
６６６が含まれる。ＭＴＪセンサ６００の能動領域には、中央領域６６２内に形
成される第１ＭＴＪスタック６０２および第２ＭＴＪスタック６０４が含まれる
。第１ＭＴＪスタック６０２と第２ＭＴＪスタック６０４の間に配置された金な
どの導電材料の共通電極層６４２が、中央領域６６２と端領域６６４および６６
６内に形成される。第１ＭＴＪスタックは、中央領域６６２内で第１シールド（
Ｓ１）６４０の真上に形成される。第１シールド６４０は、基板６０１上に堆積
され、中央領域６６２と端領域６６４および６６６の上に延びて、浮遊磁界から
ＭＴＪセンサ６００を磁気的に遮蔽する、Ｎｉ−Ｆｅ（パーマロイ）またはＡｌ
−Ｆｅ−Ｓｉ（センダスト）などの軟磁性材料の層である。Ａｌ2Ｏ3などの電気
絶縁材料の第１絶縁体層６５０および６５２を、それぞれ端領域６６４および６
６６内で、第１シールド６４０の上で、第１ＭＴＪスタック６０２と接触して形
成する。Ａｌ2Ｏ3などの電気絶縁材料の第２絶縁体層６５４および６５６を、そ
れぞれ端領域６６４および６６６内で、共通電極層６４２の上で、第２ＭＴＪス
タック６０４と接触して形成する。Ｎｉ−ＦｅまたはＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉなどの軟
磁性材料の第２シールド（Ｓ２）６４４を、端領域６６４内で第２絶縁体層６５
４の上、端領域６６６内で第２絶縁体層６５６の上、および中央領域６６２内で
第２ＭＴＪスタック６０４の上に形成する。
ではないエア・ベアリング面（ＡＢＳ）の図を示す。ＭＴＪセンサ６００には、
能動的な中央領域６６２によって互いに分離された受動的な端領域６６４および
６６６が含まれる。ＭＴＪセンサ６００の能動領域には、中央領域６６２内に形
成される第１ＭＴＪスタック６０２および第２ＭＴＪスタック６０４が含まれる
。第１ＭＴＪスタック６０２と第２ＭＴＪスタック６０４の間に配置された金な
どの導電材料の共通電極層６４２が、中央領域６６２と端領域６６４および６６
６内に形成される。第１ＭＴＪスタックは、中央領域６６２内で第１シールド（
Ｓ１）６４０の真上に形成される。第１シールド６４０は、基板６０１上に堆積
され、中央領域６６２と端領域６６４および６６６の上に延びて、浮遊磁界から
ＭＴＪセンサ６００を磁気的に遮蔽する、Ｎｉ−Ｆｅ（パーマロイ）またはＡｌ
−Ｆｅ−Ｓｉ（センダスト）などの軟磁性材料の層である。Ａｌ2Ｏ3などの電気
絶縁材料の第１絶縁体層６５０および６５２を、それぞれ端領域６６４および６
６６内で、第１シールド６４０の上で、第１ＭＴＪスタック６０２と接触して形
成する。Ａｌ2Ｏ3などの電気絶縁材料の第２絶縁体層６５４および６５６を、そ
れぞれ端領域６６４および６６６内で、共通電極層６４２の上で、第２ＭＴＪス
タック６０４と接触して形成する。Ｎｉ−ＦｅまたはＡｌ−Ｆｅ−Ｓｉなどの軟
磁性材料の第２シールド（Ｓ２）６４４を、端領域６６４内で第２絶縁体層６５
４の上、端領域６６６内で第２絶縁体層６５６の上、および中央領域６６２内で
第２ＭＴＪスタック６０４の上に形成する。
【００３３】 ＭＴＪスタック６０２およびＭＴＪスタック６０４のフリー層の磁区状態の水
平方向の安定性が所望される場合には、当技術分野で既知のように、第１絶縁体
層６５０および６５２と第２絶縁体層６５４および６５６の中にハード・バイア
ス層を設けることができる。参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第５
７２０４１０号明細書に、そのようなＭＴＪセンサ用の水平方向バイアス方法が
記載されている。
平方向の安定性が所望される場合には、当技術分野で既知のように、第１絶縁体
層６５０および６５２と第２絶縁体層６５４および６５６の中にハード・バイア
ス層を設けることができる。参照によって本明細書に組み込まれる米国特許第５
７２０４１０号明細書に、そのようなＭＴＪセンサ用の水平方向バイアス方法が
記載されている。
【００３４】 第１ＭＴＪスタック６０２には、強磁性の第１フリー層６２２、強磁性の第１
ピン層６１８、第１フリー層６２２と第１ピン層６１８の間に配置された第１ト
ンネル・バリア層６２０、シード層６１０、および第１ピン層６１８とシード層
６１０の間に配置された第１反強磁性層（ＡＦＭ１）６１２が含まれる。ＡＦＭ
１層６１２は、第１ピン層６１８と交換結合され、第１ピン層６１８の磁化の向
きをＡＢＳに垂直にピン止めする交換磁界を提供する。第１フリー層６２２の磁
化は、ＡＢＳに平行の向きにされ、信号磁界が存在すると自由に回転する。
ピン層６１８、第１フリー層６２２と第１ピン層６１８の間に配置された第１ト
ンネル・バリア層６２０、シード層６１０、および第１ピン層６１８とシード層
６１０の間に配置された第１反強磁性層（ＡＦＭ１）６１２が含まれる。ＡＦＭ
１層６１２は、第１ピン層６１８と交換結合され、第１ピン層６１８の磁化の向
きをＡＢＳに垂直にピン止めする交換磁界を提供する。第１フリー層６２２の磁
化は、ＡＢＳに平行の向きにされ、信号磁界が存在すると自由に回転する。
【００３５】 第２ＭＴＪスタック６０４には、強磁性の第２フリー層６２４、強磁性の第２
ピン層６２８、第２フリー層６２４と第２ピン層６２８の間に配置された第２ト
ンネル・バリア層６２６、キャップ層６３２、および第２ピン層６２８とキャッ
プ層６３２の間に配置された第２反強磁性層（ＡＦＭ２）６３０が含まれる。Ａ
ＦＭ２層６３０は、第２ピン層６２８に交換結合され、第２ピン層６２８の磁化
の向きをＡＢＳに垂直にピン止めする交換磁界を提供する。第２フリー層６２４
の磁化は、ＡＢＳに平行の向きにされ、信号磁界が存在すると自由に回転する。
ピン層６２８、第２フリー層６２４と第２ピン層６２８の間に配置された第２ト
ンネル・バリア層６２６、キャップ層６３２、および第２ピン層６２８とキャッ
プ層６３２の間に配置された第２反強磁性層（ＡＦＭ２）６３０が含まれる。Ａ
ＦＭ２層６３０は、第２ピン層６２８に交換結合され、第２ピン層６２８の磁化
の向きをＡＢＳに垂直にピン止めする交換磁界を提供する。第２フリー層６２４
の磁化は、ＡＢＳに平行の向きにされ、信号磁界が存在すると自由に回転する。
【００３６】 ＭＴＪセンサ６００は、マグネトロン・スパッタリングまたはイオン・ビーム
・スパッタリング・システムで製造して、図６に示された多層構造を順次堆積す
ることができる。５００ないし１０００ｎｍの厚さを有するＮｉ−Ｆｅの第１シ
ールド（Ｓ１）６４０を、基板６０１上に堆積する。シード層６１０、ＡＦＭ１
層６１２、第１ピン層６１８、第１トンネル・バリア層６２０、および第１フリ
ー層６２２を、約４０Ｏｅの水平または横の磁界が存在する状態で第１シールド
６４０の上に順次堆積して、強磁性層のすべての磁化容易軸の向きを決める。シ
ード層６１０は、後続層の結晶学的組織または粒子サイズを変更するために堆積
される層であり、後続層の材料によっては必要でない場合がある。使用される場
合に、シード層は、約３ないし５ｎｍの厚さを有する、タンタル（Ｔａ）、ジル
コニウム（Ｚｒ）、またはニッケル−鉄（Ｎｉ−Ｆｅ）から形成することができ
る。Ｍｎ50−Ｆｅ50またはＩｒ20−Ｍｎ80から形成され、約１０ｎｍの厚さを有
するＡＦＭ１層６１２を、シード層６１０の上に堆積する。強磁性の第１ピン層
６１８は、約２ないし５ｎｍの範囲の厚さを有するＮｉ−Ｆｅから形成すること
ができ、その代わりに、ＡＦＭ１層６１２の上に堆積される２ないし５ｎｍの範
囲の厚さを有するＮｉ−Ｆｅの副層およびＮｉ−Ｆｅ副層の上に堆積される約０
．５ｎｍの厚さを有するコバルト（Ｃｏ）のインターフェース層から形成するこ
とができる。第１トンネル・バリア層６２０は、第１ピン層６１８の上に０．８
ないし２ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）層を堆積し、プラズマ酸化することによっ
て、Ａｌ2Ｏ3から形成される。強磁性の第１フリー層６２２は、２ないし５ｎｍ
の厚さを有するＮｉ−Ｆｅから形成することができ、その代わりに、第１トンネ
ル・バリア層６２０の上に堆積される約０．５ｎｍの厚さを有するＣｏのインタ
ーフェース層およびＣｏインターフェース層の上に堆積される２ないし５ｎｍの
範囲の厚さを有するＮｉ−Ｆｅの副層から形成することができる。
・スパッタリング・システムで製造して、図６に示された多層構造を順次堆積す
ることができる。５００ないし１０００ｎｍの厚さを有するＮｉ−Ｆｅの第１シ
ールド（Ｓ１）６４０を、基板６０１上に堆積する。シード層６１０、ＡＦＭ１
層６１２、第１ピン層６１８、第１トンネル・バリア層６２０、および第１フリ
ー層６２２を、約４０Ｏｅの水平または横の磁界が存在する状態で第１シールド
６４０の上に順次堆積して、強磁性層のすべての磁化容易軸の向きを決める。シ
ード層６１０は、後続層の結晶学的組織または粒子サイズを変更するために堆積
される層であり、後続層の材料によっては必要でない場合がある。使用される場
合に、シード層は、約３ないし５ｎｍの厚さを有する、タンタル（Ｔａ）、ジル
コニウム（Ｚｒ）、またはニッケル−鉄（Ｎｉ−Ｆｅ）から形成することができ
る。Ｍｎ50−Ｆｅ50またはＩｒ20−Ｍｎ80から形成され、約１０ｎｍの厚さを有
するＡＦＭ１層６１２を、シード層６１０の上に堆積する。強磁性の第１ピン層
６１８は、約２ないし５ｎｍの範囲の厚さを有するＮｉ−Ｆｅから形成すること
ができ、その代わりに、ＡＦＭ１層６１２の上に堆積される２ないし５ｎｍの範
囲の厚さを有するＮｉ−Ｆｅの副層およびＮｉ−Ｆｅ副層の上に堆積される約０
．５ｎｍの厚さを有するコバルト（Ｃｏ）のインターフェース層から形成するこ
とができる。第１トンネル・バリア層６２０は、第１ピン層６１８の上に０．８
ないし２ｎｍのアルミニウム（Ａｌ）層を堆積し、プラズマ酸化することによっ
て、Ａｌ2Ｏ3から形成される。強磁性の第１フリー層６２２は、２ないし５ｎｍ
の厚さを有するＮｉ−Ｆｅから形成することができ、その代わりに、第１トンネ
ル・バリア層６２０の上に堆積される約０．５ｎｍの厚さを有するＣｏのインタ
ーフェース層およびＣｏインターフェース層の上に堆積される２ないし５ｎｍの
範囲の厚さを有するＮｉ−Ｆｅの副層から形成することができる。
【００３７】 第１ＭＴＪスタック６０２は、ホトレジストを堆積し、当技術分野で周知のホ
トリソグラフィ・プロセスおよびイオン・ミリング・プロセスを使用することに
よって、中央領域６６２内で画定される。ここで、第１絶縁体層６５０および６
５２を、それぞれ端領域６６４および６６６内で、露出された第１シールド６４
０の上に堆積することができる。第１絶縁体層６５０および６５２は、第１ＭＴ
Ｊスタック６０２の全厚さにほぼ等しい厚さを有するＡｌ層を堆積し、プラズマ
酸化することによって、Ａｌ2Ｏ3から形成される。その後、第１ＭＴＪスタック
６０２を保護するホトレジストを除去し、２０ないし３０ｎｍの範囲の厚さを有
する金（Ａｕ）の共通電極６４２を、露出された第１ＭＴＪスタック６０２と第
１絶縁体層６５０および６５２の上に堆積する。
トリソグラフィ・プロセスおよびイオン・ミリング・プロセスを使用することに
よって、中央領域６６２内で画定される。ここで、第１絶縁体層６５０および６
５２を、それぞれ端領域６６４および６６６内で、露出された第１シールド６４
０の上に堆積することができる。第１絶縁体層６５０および６５２は、第１ＭＴ
Ｊスタック６０２の全厚さにほぼ等しい厚さを有するＡｌ層を堆積し、プラズマ
酸化することによって、Ａｌ2Ｏ3から形成される。その後、第１ＭＴＪスタック
６０２を保護するホトレジストを除去し、２０ないし３０ｎｍの範囲の厚さを有
する金（Ａｕ）の共通電極６４２を、露出された第１ＭＴＪスタック６０２と第
１絶縁体層６５０および６５２の上に堆積する。
【００３８】 第２ＭＴＪスタック６０４は、強磁性の第２フリー層６２４、第２トンネル・
バリア層６２６、強磁性の第２ピン層６２８、ＡＦＭ２層６３０、およびキャッ
プ層６３２を、約４０Ｏｅの水平または横の磁界が存在する状態で共通電極６４
２の上に順次堆積して、強磁性層のすべての磁化容易軸の向きを決めることによ
って形成される。第２フリー層６２４は、約２ないし５ｎｍの範囲の厚さを有す
るＮｉ−Ｆｅから形成することができ、その代わりに、共通電極６４２の上に堆
積される２ないし５ｎｍの範囲の厚さを有するＮｉ−Ｆｅの副層およびＮｉ−Ｆ
ｅ副層の上に堆積される０．５ｎｍの範囲の厚さを有するＣｏのインターフェー
ス層から形成することができる。第２トンネル・バリア層６２６は、第２フリー
層６２４の上に０．８ないし２ｎｍのＡｌ層を堆積し、プラズマ酸化することに
よって、Ａｌ2Ｏ3から形成される。強磁性の第２ピン層６２８は、第２トンネル
・バリア層６２６の上に堆積される２ないし５ｎｍの範囲の厚さを有するＮｉ−
Ｆｅから形成することができ、その代わりに、第２トンネル・バリア層６２６の
上に堆積される約０．５ｎｍの厚さを有するＣｏのインターフェース層およびＣ
ｏインターフェース層の上に堆積される２ないし５ｎｍの範囲の厚さを有するＮ
ｉ−Ｆｅの副層から形成することができる。ＡＦＭ２層６３０は、第２ピン層６
２８の上に堆積される、約１０ｎｍの厚さを有する、Ｎｉ50−Ｍｎ50か、その代
わりにＰｔ−ＭｎまたはＰｔ−Ｐｄ−Ｍｎから形成される。２ないし５ｎｍの範
囲の厚さを有するタンタル（Ｔａ）から形成されるキャップ層６３２が、ＡＦＭ
２層６３０の上に堆積される。
バリア層６２６、強磁性の第２ピン層６２８、ＡＦＭ２層６３０、およびキャッ
プ層６３２を、約４０Ｏｅの水平または横の磁界が存在する状態で共通電極６４
２の上に順次堆積して、強磁性層のすべての磁化容易軸の向きを決めることによ
って形成される。第２フリー層６２４は、約２ないし５ｎｍの範囲の厚さを有す
るＮｉ−Ｆｅから形成することができ、その代わりに、共通電極６４２の上に堆
積される２ないし５ｎｍの範囲の厚さを有するＮｉ−Ｆｅの副層およびＮｉ−Ｆ
ｅ副層の上に堆積される０．５ｎｍの範囲の厚さを有するＣｏのインターフェー
ス層から形成することができる。第２トンネル・バリア層６２６は、第２フリー
層６２４の上に０．８ないし２ｎｍのＡｌ層を堆積し、プラズマ酸化することに
よって、Ａｌ2Ｏ3から形成される。強磁性の第２ピン層６２８は、第２トンネル
・バリア層６２６の上に堆積される２ないし５ｎｍの範囲の厚さを有するＮｉ−
Ｆｅから形成することができ、その代わりに、第２トンネル・バリア層６２６の
上に堆積される約０．５ｎｍの厚さを有するＣｏのインターフェース層およびＣ
ｏインターフェース層の上に堆積される２ないし５ｎｍの範囲の厚さを有するＮ
ｉ−Ｆｅの副層から形成することができる。ＡＦＭ２層６３０は、第２ピン層６
２８の上に堆積される、約１０ｎｍの厚さを有する、Ｎｉ50−Ｍｎ50か、その代
わりにＰｔ−ＭｎまたはＰｔ−Ｐｄ−Ｍｎから形成される。２ないし５ｎｍの範
囲の厚さを有するタンタル（Ｔａ）から形成されるキャップ層６３２が、ＡＦＭ
２層６３０の上に堆積される。
【００３９】 第２ＭＴＪスタック６０４は、ホトレジストを堆積し、当技術分野で周知のホ
トリソグラフィ・プロセスおよびイオン・ミリング・プロセスを使用することに
よって、中央領域６６２内で画定される。ここで、第２絶縁体層６５４および６
５６を、それぞれ端領域６６４および６６６内で、露出された共通電極６４２の
上に堆積することができる。第２絶縁体層６５４および６５６は、第２ＭＴＪス
タック６０４の全厚さにほぼ等しい厚さを有するＡｌ層を堆積し、プラズマ酸化
することによって、Ａｌ2Ｏ3から形成される。その後、第２ＭＴＪスタック６０
４を保護するホトレジストを除去し、５００ないし１０００ｎｍの範囲の厚さを
有するＮｉ−Ｆｅの第２シールド（Ｓ２）６４４を、露出された第２ＭＴＪスタ
ック６０４と第２絶縁体層６５４および６５６の上に堆積する。
トリソグラフィ・プロセスおよびイオン・ミリング・プロセスを使用することに
よって、中央領域６６２内で画定される。ここで、第２絶縁体層６５４および６
５６を、それぞれ端領域６６４および６６６内で、露出された共通電極６４２の
上に堆積することができる。第２絶縁体層６５４および６５６は、第２ＭＴＪス
タック６０４の全厚さにほぼ等しい厚さを有するＡｌ層を堆積し、プラズマ酸化
することによって、Ａｌ2Ｏ3から形成される。その後、第２ＭＴＪスタック６０
４を保護するホトレジストを除去し、５００ないし１０００ｎｍの範囲の厚さを
有するＮｉ−Ｆｅの第２シールド（Ｓ２）６４４を、露出された第２ＭＴＪスタ
ック６０４と第２絶縁体層６５４および６５６の上に堆積する。
【００４０】 もう一度図６を参照すると、第１シールド（Ｓ１）６４０および共通電極６４
２が、第１ＭＴＪスタック６０２へのセンシング電流Ｉ１の流れのための電気接
続を提供する。第１ＭＴＪスタック６０２内では、センシング電流Ｉ１の流れが
、矢印６７０によって示されるように、第１トンネル・バリア層６２０の平面に
垂直の方向である。第１絶縁体層６５０および６５２は、それぞれ端領域６６４
および６６６での電気的絶縁をもたらし、第１ＭＴＪスタック６０２の周囲での
センシング電流Ｉ１の分路を防ぐ。第２シールド（Ｓ２）６４４および共通電極
６４２が、第２ＭＴＪスタック６０４へのセンシング電流Ｉ２の流れのための電
気接続を提供する。第２ＭＴＪスタック６０４内では、センシング電流Ｉ２の流
れが、矢印６７２によって示されるように、第２トンネル・バリア層６２６の平
面に垂直の方向である。第２絶縁体層６５４および６５６が、それぞれ端領域６
６４および６６６での電気的絶縁をもたらし、第２ＭＴＪスタック６０４の周囲
でのセンシング電流Ｉ２の分路を防ぐ。
２が、第１ＭＴＪスタック６０２へのセンシング電流Ｉ１の流れのための電気接
続を提供する。第１ＭＴＪスタック６０２内では、センシング電流Ｉ１の流れが
、矢印６７０によって示されるように、第１トンネル・バリア層６２０の平面に
垂直の方向である。第１絶縁体層６５０および６５２は、それぞれ端領域６６４
および６６６での電気的絶縁をもたらし、第１ＭＴＪスタック６０２の周囲での
センシング電流Ｉ１の分路を防ぐ。第２シールド（Ｓ２）６４４および共通電極
６４２が、第２ＭＴＪスタック６０４へのセンシング電流Ｉ２の流れのための電
気接続を提供する。第２ＭＴＪスタック６０４内では、センシング電流Ｉ２の流
れが、矢印６７２によって示されるように、第２トンネル・バリア層６２６の平
面に垂直の方向である。第２絶縁体層６５４および６５６が、それぞれ端領域６
６４および６６６での電気的絶縁をもたらし、第２ＭＴＪスタック６０４の周囲
でのセンシング電流Ｉ２の分路を防ぐ。
【００４１】 ＭＴＪセンサ６００の製造プロセスが完了した後に、第１ＭＴＪスタック６０
２のピン層６１８および第２ＭＴＪスタック６０４のピン層６２８の磁化を、初
期化プロセスによって逆平行の向きに固定しなければならない。ピン層６１８お
よび６２８の磁化が、ＡＢＳに垂直で、矢印６１９および６２９（それぞれ紙か
ら出る方向および紙に入る方向の矢印の頭および尾）によって示されるように互
いに逆平行に固定された状態で、ディスクからの外部磁界に起因して第１ＭＴＪ
スタック６０２によって生成される磁気抵抗信号が、同一の外部磁界に起因して
第２ＭＴＪスタック６０４によって生成される磁気抵抗信号に関して位相が１８
０°異なるようになる。
２のピン層６１８および第２ＭＴＪスタック６０４のピン層６２８の磁化を、初
期化プロセスによって逆平行の向きに固定しなければならない。ピン層６１８お
よび６２８の磁化が、ＡＢＳに垂直で、矢印６１９および６２９（それぞれ紙か
ら出る方向および紙に入る方向の矢印の頭および尾）によって示されるように互
いに逆平行に固定された状態で、ディスクからの外部磁界に起因して第１ＭＴＪ
スタック６０２によって生成される磁気抵抗信号が、同一の外部磁界に起因して
第２ＭＴＪスタック６０４によって生成される磁気抵抗信号に関して位相が１８
０°異なるようになる。
【００４２】 ＡＦＭ１層６１２の材料は、ＡＦＭ２層６３０の材料のブロッキング温度（ブ
ロッキング温度は、交換結合が０になる温度である）より低いブロッキング温度
を有するように選択される。ＡＦＭ２層６３０は、まず、ＡＦＭ２材料のブロッ
キング温度、ＴB2（Ｎｉ50−Ｍｎ50のブロッキング温度は約２５０℃である）よ
り高い温度までＭＴＪセンサ６００を加熱し、次に、ＡＢＳに垂直に約５０００
Ｏｅを超える外部磁界を印加した状態で、センサを冷却することによって方向を
決められる。その後、ＡＦＭ１層６１２が、第１ＭＴＪスタック６０２の両端に
電圧パルスを印加し、ＴB1を超えるがＴB2未満の温度への抵抗加熱を引き起こす
ことによってＡＦＭ１材料をそのブロッキング温度ＴB1（Ｍｎ50−Ｆｅ50のブロ
ッキング温度は約１５０℃である）を超えて局所的に加熱し、ＡＢＳに垂直でＡ
ＦＭ２層６３０をセットするために印加された磁界に逆平行に約５０００Ｏｅを
超える外部磁界を印加した状態で、センサを冷却することによって、リセットさ
れる。ＡＦＭ１層６１２およびＡＦＭ２層６３０のセット中に印加される外部磁
界は、第１ピン層６１８の磁化と第２ピン層６２８の磁化を互いに逆平行にセッ
トするために、逆平行である。
ロッキング温度は、交換結合が０になる温度である）より低いブロッキング温度
を有するように選択される。ＡＦＭ２層６３０は、まず、ＡＦＭ２材料のブロッ
キング温度、ＴB2（Ｎｉ50−Ｍｎ50のブロッキング温度は約２５０℃である）よ
り高い温度までＭＴＪセンサ６００を加熱し、次に、ＡＢＳに垂直に約５０００
Ｏｅを超える外部磁界を印加した状態で、センサを冷却することによって方向を
決められる。その後、ＡＦＭ１層６１２が、第１ＭＴＪスタック６０２の両端に
電圧パルスを印加し、ＴB1を超えるがＴB2未満の温度への抵抗加熱を引き起こす
ことによってＡＦＭ１材料をそのブロッキング温度ＴB1（Ｍｎ50−Ｆｅ50のブロ
ッキング温度は約１５０℃である）を超えて局所的に加熱し、ＡＢＳに垂直でＡ
ＦＭ２層６３０をセットするために印加された磁界に逆平行に約５０００Ｏｅを
超える外部磁界を印加した状態で、センサを冷却することによって、リセットさ
れる。ＡＦＭ１層６１２およびＡＦＭ２層６３０のセット中に印加される外部磁
界は、第１ピン層６１８の磁化と第２ピン層６２８の磁化を互いに逆平行にセッ
トするために、逆平行である。
【００４３】 図７に、本発明の好ましい実施形態によるサーマル・アスペリティ低減回路７
００の概略図を示す。回路７００には、第１シールド（Ｓ１）６４０電極、第２
シールド（Ｓ２）６４４電極、および共通電極６４２を有するＭＴＪセンサ６０
０と、第１電流源７１０と、第２電流源７１２と、差動回路７３０とが含まれる
。差動回路７３０には、第１入力端子７３３、第２入力端子７３５、出力端子７
４０、およびグラウンド（基準）端子７３８が含まれる。
００の概略図を示す。回路７００には、第１シールド（Ｓ１）６４０電極、第２
シールド（Ｓ２）６４４電極、および共通電極６４２を有するＭＴＪセンサ６０
０と、第１電流源７１０と、第２電流源７１２と、差動回路７３０とが含まれる
。差動回路７３０には、第１入力端子７３３、第２入力端子７３５、出力端子７
４０、およびグラウンド（基準）端子７３８が含まれる。
【００４４】 図７を参照すると、第１電流源７１０は、第１ＭＴＪスタック６０２にセンス
電流Ｉ１を供給するために、第１シールド（Ｓ１）６４０および共通電極６４２
に接続される。第２電流源７１２は、第２ＭＴＪスタック６０４にセンス電流Ｉ
２を供給するために、第２シールド（Ｓ２）６４４および共通電極６４２に接続
される。電流Ｉ１およびＩ２は、外部磁界（信号磁界）が存在しない状態で、第
１ＭＴＪスタックの抵抗とＩ１の積（すなわち第１ＭＴＪスタックの両端での電
圧降下）が、第２ＭＴＪスタックの抵抗とＩ２の積（第２ＭＴＪスタックの両端
での電圧降下）と等しくなるように調整される。
電流Ｉ１を供給するために、第１シールド（Ｓ１）６４０および共通電極６４２
に接続される。第２電流源７１２は、第２ＭＴＪスタック６０４にセンス電流Ｉ
２を供給するために、第２シールド（Ｓ２）６４４および共通電極６４２に接続
される。電流Ｉ１およびＩ２は、外部磁界（信号磁界）が存在しない状態で、第
１ＭＴＪスタックの抵抗とＩ１の積（すなわち第１ＭＴＪスタックの両端での電
圧降下）が、第２ＭＴＪスタックの抵抗とＩ２の積（第２ＭＴＪスタックの両端
での電圧降下）と等しくなるように調整される。
【００４５】 第１シールド（Ｓ１）６４０は、ワイヤ７３２を介して、差動回路７３０の第
１入力端子７３３にも接続され、第２シールド（Ｓ２）６４４は、ワイヤ７３４
を介して、差動回路７３０の第２入力端子７３５にも接続される。共通電極は、
共通配線パッド７１４に接続されることが好ましい。共通パッド７１４は、ワイ
ヤ７３６を介して、差動回路７３０のグラウンド７３８に接続される。差動回路
７３０の出力端子７４０は、図４の説明に従って検出された信号の次の処理のた
めに、データ記録チャネル７２０に接続される。記録チャネル７２０および差動
回路７３０を一緒にして、記録システム７５０と呼称する。差動回路７３０は、
データ記録チャネル７２０が集積されるものと同一のシリコン・チップに集積さ
れる、シリコンベースの高速差動増幅器であることが好ましい。差動回路７３０
は、さらに、第１入力端子７３３および第２入力端子７３５に印加される電圧の
差に起因する、ノード７４０での出力電圧を、次の形で表現できるような差動利
得を有する。 Ｖ740＝Ａ×（Ｖ733−Ｖ735） ここで、Ａは、差動回路７３０の差動利得である。差動増幅器の設計は、当業者
に既知である。
１入力端子７３３にも接続され、第２シールド（Ｓ２）６４４は、ワイヤ７３４
を介して、差動回路７３０の第２入力端子７３５にも接続される。共通電極は、
共通配線パッド７１４に接続されることが好ましい。共通パッド７１４は、ワイ
ヤ７３６を介して、差動回路７３０のグラウンド７３８に接続される。差動回路
７３０の出力端子７４０は、図４の説明に従って検出された信号の次の処理のた
めに、データ記録チャネル７２０に接続される。記録チャネル７２０および差動
回路７３０を一緒にして、記録システム７５０と呼称する。差動回路７３０は、
データ記録チャネル７２０が集積されるものと同一のシリコン・チップに集積さ
れる、シリコンベースの高速差動増幅器であることが好ましい。差動回路７３０
は、さらに、第１入力端子７３３および第２入力端子７３５に印加される電圧の
差に起因する、ノード７４０での出力電圧を、次の形で表現できるような差動利
得を有する。 Ｖ740＝Ａ×（Ｖ733−Ｖ735） ここで、Ａは、差動回路７３０の差動利得である。差動増幅器の設計は、当業者
に既知である。
【００４６】 ここで図８、図９、および図１０を参照すると、それぞれ差動増幅器７３０の
第１入力端子７３３、第２入力端子７３５、および出力端子７４０に存在する、
直流バイアス状態と、磁気ディスクからのデータ磁界が存在する場合と、サーマ
ル・アスペリティおよび磁気ディスクからのデータ磁界が存在する場合との電圧
信号が示されている。図７、図８、図９、および図１０を参照すると、直流バイ
アス状態（外部磁界が存在しない）の下で、第１入力端子７３３の電圧は、ＲMT J1 ×Ｉ１である直流電圧８１０であり、第２入力端子７３５の電圧は、ＲMTJ2×
Ｉ２である直流電圧８２０であり、出力端子７４０の電圧は、直流電圧８３０で
ある。
第１入力端子７３３、第２入力端子７３５、および出力端子７４０に存在する、
直流バイアス状態と、磁気ディスクからのデータ磁界が存在する場合と、サーマ
ル・アスペリティおよび磁気ディスクからのデータ磁界が存在する場合との電圧
信号が示されている。図７、図８、図９、および図１０を参照すると、直流バイ
アス状態（外部磁界が存在しない）の下で、第１入力端子７３３の電圧は、ＲMT J1 ×Ｉ１である直流電圧８１０であり、第２入力端子７３５の電圧は、ＲMTJ2×
Ｉ２である直流電圧８２０であり、出力端子７４０の電圧は、直流電圧８３０で
ある。
【００４７】 磁気ディスクからのデータ磁界など、磁界が存在すると、トンネル・バリア層
６２０および６２６の抵抗の変化が原因で、ＭＴＪスタックの両端の電圧が変化
する。データ磁界が存在する場合の第１トンネル・バリア層６２０の抵抗変化の
結果として第１ＭＴＪスタック６０２の両端に生じる電圧は、交流信号の形で表
される。その結果、第１シールド６４０に接続された第１入力端子７３３の電圧
信号は、交流成分８１４および直流成分８１０を有する電圧８１２になる。交流
成分は、上で述べたように、ディスクからの磁界が存在する場合の第１トンネル
・バリア層６２０の抵抗の変化に起因し、次式によって表される。 Ｉ１×ΔＲMTJ1 直流成分は、上で述べたように、 Ｉ１×ＲMTJ1 である。したがって Ｖ812＝Ｉ１×ΔＲMTJ1＋Ｉ１×ＲMTJ1 である。
６２０および６２６の抵抗の変化が原因で、ＭＴＪスタックの両端の電圧が変化
する。データ磁界が存在する場合の第１トンネル・バリア層６２０の抵抗変化の
結果として第１ＭＴＪスタック６０２の両端に生じる電圧は、交流信号の形で表
される。その結果、第１シールド６４０に接続された第１入力端子７３３の電圧
信号は、交流成分８１４および直流成分８１０を有する電圧８１２になる。交流
成分は、上で述べたように、ディスクからの磁界が存在する場合の第１トンネル
・バリア層６２０の抵抗の変化に起因し、次式によって表される。 Ｉ１×ΔＲMTJ1 直流成分は、上で述べたように、 Ｉ１×ＲMTJ1 である。したがって Ｖ812＝Ｉ１×ΔＲMTJ1＋Ｉ１×ＲMTJ1 である。
【００４８】 同様に、データ磁界が存在する場合の第２トンネル・バリア層６２６の抵抗の
変化の結果として第２ＭＴＪスタック６０４の両端に生じる電圧は、交流信号の
形で表される。その結果、第２シールド６４４に接続された第２入力端子７３５
の電圧信号は、交流成分８２４および直流成分８２０を有する電圧８２２になる
。交流成分は、上で述べたように、ディスクからの磁界が存在する場合の第２ト
ンネル・バリア層６２６の抵抗の変化に起因し、次式によって表される。 Ｉ２×ΔＲMTJ2 直流成分は、上で述べたように、 Ｉ２×ＲMTJ2 である。したがって、 Ｖ822＝Ｉ２×ΔＲMTJ2＋Ｉ２×ＲMTJ2 である。しかし、２つのＭＴＪスタック６０２および６０４のめいめいのピン層
の磁化方向６１９および６２９の逆平行方位に起因して、電圧８１２の交流成分
８１４と電圧８２２の交流成分８２４の間に１８０°の位相差があることに留意
されたい。
変化の結果として第２ＭＴＪスタック６０４の両端に生じる電圧は、交流信号の
形で表される。その結果、第２シールド６４４に接続された第２入力端子７３５
の電圧信号は、交流成分８２４および直流成分８２０を有する電圧８２２になる
。交流成分は、上で述べたように、ディスクからの磁界が存在する場合の第２ト
ンネル・バリア層６２６の抵抗の変化に起因し、次式によって表される。 Ｉ２×ΔＲMTJ2 直流成分は、上で述べたように、 Ｉ２×ＲMTJ2 である。したがって、 Ｖ822＝Ｉ２×ΔＲMTJ2＋Ｉ２×ＲMTJ2 である。しかし、２つのＭＴＪスタック６０２および６０４のめいめいのピン層
の磁化方向６１９および６２９の逆平行方位に起因して、電圧８１２の交流成分
８１４と電圧８２２の交流成分８２４の間に１８０°の位相差があることに留意
されたい。
【００４９】 ディスクからの磁界が存在する場合、出力端子７４０の電圧は、下に示すよう
に、第１入力端子７３３と第２入力端子７３５の電圧信号の間の差に回路７３０
の差動利得をかけた値に等しくなる。 Ｖ740＝Ａ×（Ｖ733−Ｖ735） Ｖ832＝Ａ×（Ｖ812−Ｖ822） Ｖ832＝Ａ×（Ｉ１×ΔＲMTJ1＋Ｉ１×ＲMTJ1−Ｉ２×ΔＲMTJ2−Ｉ２×ＲMTJ 2 ） 電流Ｉ１およびＩ２は、Ｉ１×ＲMTJ1＝Ｉ２×ＲMTJ2になるように選択されたの
で、上の２つの信号からの寄与が互いに打ち消し合い、次のようになる。 Ｖ832＝Ａ×（Ｉ１×ΔＲMTJ1−Ｉ２×ΔＲMTJ2） 第２ＭＴＪスタック６０４からの磁気抵抗信号が、第１ＭＴＪスタック６０２か
らの磁気抵抗信号と１８０°位相がずれているので、出力端子７４０の交流電圧
８３４が、第１入力端子７３３の交流成分８１４の振幅と第２入力端子７３５の
交流成分８２４の振幅の和になることに留意されたい。
に、第１入力端子７３３と第２入力端子７３５の電圧信号の間の差に回路７３０
の差動利得をかけた値に等しくなる。 Ｖ740＝Ａ×（Ｖ733−Ｖ735） Ｖ832＝Ａ×（Ｖ812−Ｖ822） Ｖ832＝Ａ×（Ｉ１×ΔＲMTJ1＋Ｉ１×ＲMTJ1−Ｉ２×ΔＲMTJ2−Ｉ２×ＲMTJ 2 ） 電流Ｉ１およびＩ２は、Ｉ１×ＲMTJ1＝Ｉ２×ＲMTJ2になるように選択されたの
で、上の２つの信号からの寄与が互いに打ち消し合い、次のようになる。 Ｖ832＝Ａ×（Ｉ１×ΔＲMTJ1−Ｉ２×ΔＲMTJ2） 第２ＭＴＪスタック６０４からの磁気抵抗信号が、第１ＭＴＪスタック６０２か
らの磁気抵抗信号と１８０°位相がずれているので、出力端子７４０の交流電圧
８３４が、第１入力端子７３３の交流成分８１４の振幅と第２入力端子７３５の
交流成分８２４の振幅の和になることに留意されたい。
【００５０】 ここで、ディスクのトラックからデータを読み取っている間にサーマル・アス
ペリティ現象が発生し、ＭＴＪセンサ６００の温度が上昇したと仮定する。その
ような条件の下で、第１入力端子７３３の電圧は、交流成分８４４および直流成
分８４０を有する電圧８４２になる。交流成分は、ディスクからの磁界が存在す
る場合の第１トンネル・バリア層６２０の抵抗の変化に起因し、Ｉ１×ΔＲMTJ1 である。
ペリティ現象が発生し、ＭＴＪセンサ６００の温度が上昇したと仮定する。その
ような条件の下で、第１入力端子７３３の電圧は、交流成分８４４および直流成
分８４０を有する電圧８４２になる。交流成分は、ディスクからの磁界が存在す
る場合の第１トンネル・バリア層６２０の抵抗の変化に起因し、Ｉ１×ΔＲMTJ1 である。
【００５１】 直流成分８４０は、直流電圧の急激なシフトとその後のシフトされた直流電圧
の指数関数的減衰によって表され、Ｉ１×ＲMTJ1であり、したがって、 Ｖ842＝Ｉ１×ΔＲMTJ1＋Ｉ１×ＲMTJ1 である。
の指数関数的減衰によって表され、Ｉ１×ＲMTJ1であり、したがって、 Ｖ842＝Ｉ１×ΔＲMTJ1＋Ｉ１×ＲMTJ1 である。
【００５２】 サーマル・アスペリティが存在する場合、第２入力端子７３５の電圧は、交流
成分８５４と直流成分８５０を有する、次式の電圧８５２になる。 Ｖ852＝Ｉ２×ΔＲMTJ2＋Ｉ２×ＲMTJ2
成分８５４と直流成分８５０を有する、次式の電圧８５２になる。 Ｖ852＝Ｉ２×ΔＲMTJ2＋Ｉ２×ＲMTJ2
【００５３】 ここで、ディスクからデータを読み取っている間のサーマル・アスペリティ現
象という条件の下で、出力端子７４０の電圧は、下に示すように、第１入力端子
７３３と第２入力端子７３５の電圧信号の間の差に回路７３０の差動利得をかけ
た値に等しくなる。 Ｖ740＝Ａ×（Ｖ733−Ｖ735） Ｖ862＝Ａ×（Ｖ842−Ｖ852） Ｖ862＝Ａ×（Ｉ１×ΔＲMTJ1＋Ｉ１×ＲMTJ1−Ｉ２×ΔＲMTJ2−Ｉ２×ＲMTJ 2 ）
象という条件の下で、出力端子７４０の電圧は、下に示すように、第１入力端子
７３３と第２入力端子７３５の電圧信号の間の差に回路７３０の差動利得をかけ
た値に等しくなる。 Ｖ740＝Ａ×（Ｖ733−Ｖ735） Ｖ862＝Ａ×（Ｖ842−Ｖ852） Ｖ862＝Ａ×（Ｉ１×ΔＲMTJ1＋Ｉ１×ＲMTJ1−Ｉ２×ΔＲMTJ2−Ｉ２×ＲMTJ 2 ）
【００５４】 図１１は、入力端子７３３および７３５の電圧と差動回路７３０の出力端子７
４０の結果の電圧の位相関係をよりよく示すために、それぞれ図８、図９、およ
び図１０の部分Ａ、Ｂ、およびＣを示すグラフである。
４０の結果の電圧の位相関係をよりよく示すために、それぞれ図８、図９、およ
び図１０の部分Ａ、Ｂ、およびＣを示すグラフである。
【００５５】 電流Ｉ１およびＩ２が、Ｉ１×ＲMTJ1＝Ｉ２×ＲMTJ2になるように選択され、
第１ＭＴＪスタック６０２および第２ＭＴＪスタック６０４が、同等の構造およ
び同一の熱係数を有するので、第１ＭＴＪスタック６０２および第２ＭＴＪスタ
ック６０４の両端に生じるサーマル・アスペリティ信号は、実質的に同一の形状
、振幅、および位相を有する。したがって、項Ｉ１×ＲMTJ1およびＩ２×ＲMTJ2 は、互いに打ち消し合い、次式がもたらされる。 Ｖ862＝Ａ×（Ｉ１×ΔＲMTJ1−Ｉ２×ΔＲMTJ2） 第２ＭＴＪスタック６０４からの磁気抵抗信号は、第１ＭＴＪスタック６０２か
らの磁気抵抗信号から位相が１８０°ずれているので、出力端子７４０の交流電
圧８６４の振幅は、図１１の曲線Ｃに示されているように、それぞれ入力端子７
３３および７３５の交流電圧８４４および８５４の振幅の和になる。
第１ＭＴＪスタック６０２および第２ＭＴＪスタック６０４が、同等の構造およ
び同一の熱係数を有するので、第１ＭＴＪスタック６０２および第２ＭＴＪスタ
ック６０４の両端に生じるサーマル・アスペリティ信号は、実質的に同一の形状
、振幅、および位相を有する。したがって、項Ｉ１×ＲMTJ1およびＩ２×ＲMTJ2 は、互いに打ち消し合い、次式がもたらされる。 Ｖ862＝Ａ×（Ｉ１×ΔＲMTJ1−Ｉ２×ΔＲMTJ2） 第２ＭＴＪスタック６０４からの磁気抵抗信号は、第１ＭＴＪスタック６０２か
らの磁気抵抗信号から位相が１８０°ずれているので、出力端子７４０の交流電
圧８６４の振幅は、図１１の曲線Ｃに示されているように、それぞれ入力端子７
３３および７３５の交流電圧８４４および８５４の振幅の和になる。
【００５６】 実際の実施形態では、（１）第１ＭＴＪスタック６０２と第２ＭＴＪスタック
６０４の抵抗の間、（２）第１ＭＴＪスタック・リードと第２ＭＴＪスタック・
リードの抵抗の間、（３）第１電流源７１０と第２電流源７１２の間、および（
４）差動回路の内部不整合に存在する有限の物理的不一致に起因して、通常は、
直流電圧の急激なシフトの最初に、出力端子７４０に狭い信号スパイク８７０が
存在する。しかし、このスパイクは、一般に２〜３ビットの長さにすぎず、デー
タの消失を引き起こさない。
６０４の抵抗の間、（２）第１ＭＴＪスタック・リードと第２ＭＴＪスタック・
リードの抵抗の間、（３）第１電流源７１０と第２電流源７１２の間、および（
４）差動回路の内部不整合に存在する有限の物理的不一致に起因して、通常は、
直流電圧の急激なシフトの最初に、出力端子７４０に狭い信号スパイク８７０が
存在する。しかし、このスパイクは、一般に２〜３ビットの長さにすぎず、デー
タの消失を引き起こさない。
【００５７】 図１２を参照すると、本発明の好ましい実施形態のＭＴＪセンサ１０００の、
原寸通りではないエア・ベアリング面（ＡＢＳ）の図が示されている。ＭＴＪセ
ンサ１０００は、実質的に上で説明したＭＴＪセンサ６００と同一であるが、Ｍ
ＴＪセンサ１０００に、積層逆平行（ＡＰ）ピン層１０１３を有する、中央領域
６６２内で形成された第１ＭＴＪスタック１００２が含まれる点が異なる。積層
ＡＰピン層１０１３には、２ないし５ｎｍの範囲の厚さを有するＮｉ−Ｆｅの第
１強磁性副層（ＦＭ１）１０１８、２ないし５ｎｍの範囲の厚さを有するＮｉ−
Ｆｅの第２強磁性副層（ＦＭ２）１０１４、およびＦＭ１副層１０１８とＦＭ２
副層１０１４の間に配置される逆平行結合（ＡＰＣ）層１０１６が含まれる。Ａ
ＰＣ層１０１６は、ＦＭ１副層１０１８とＦＭ２副層１０１４が互いに反強磁性
的に強く結合できるようにする、非磁性材料、好ましくはルテニウム（Ｒｕ）か
ら形成される。ＦＭ２副層１０１４は、第１反強磁性（ＡＦＭ１）層６１２の上
に形成される。ＡＦＭ１層６１２は、ＦＭ２副層１０１４に交換結合され、ＦＭ
２副層１０１４の磁化方向をＡＢＳに垂直にピン止めする交換磁界を提供する。
第１トンネル・バリア層６２０が、ＦＭ１副層１０１８の上に形成される。
原寸通りではないエア・ベアリング面（ＡＢＳ）の図が示されている。ＭＴＪセ
ンサ１０００は、実質的に上で説明したＭＴＪセンサ６００と同一であるが、Ｍ
ＴＪセンサ１０００に、積層逆平行（ＡＰ）ピン層１０１３を有する、中央領域
６６２内で形成された第１ＭＴＪスタック１００２が含まれる点が異なる。積層
ＡＰピン層１０１３には、２ないし５ｎｍの範囲の厚さを有するＮｉ−Ｆｅの第
１強磁性副層（ＦＭ１）１０１８、２ないし５ｎｍの範囲の厚さを有するＮｉ−
Ｆｅの第２強磁性副層（ＦＭ２）１０１４、およびＦＭ１副層１０１８とＦＭ２
副層１０１４の間に配置される逆平行結合（ＡＰＣ）層１０１６が含まれる。Ａ
ＰＣ層１０１６は、ＦＭ１副層１０１８とＦＭ２副層１０１４が互いに反強磁性
的に強く結合できるようにする、非磁性材料、好ましくはルテニウム（Ｒｕ）か
ら形成される。ＦＭ２副層１０１４は、第１反強磁性（ＡＦＭ１）層６１２の上
に形成される。ＡＦＭ１層６１２は、ＦＭ２副層１０１４に交換結合され、ＦＭ
２副層１０１４の磁化方向をＡＢＳに垂直にピン止めする交換磁界を提供する。
第１トンネル・バリア層６２０が、ＦＭ１副層１０１８の上に形成される。
【００５８】 積層ＡＰピン層１０１３を使用する本発明の代替実施形態のＭＴＪセンサ１０
００の新規の特徴は、第１ＭＴＪスタック１００２および第２ＭＴＪスタック６
０４のピン層の磁化方向を互いに逆平行に固定するのに必要な初期化プロセスが
簡略化されることである。ＭＴＪセンサ１０００の初期化プロセスには、所望の
方向で５０００Ｏｅの磁界を印加して、ＡＦＭ１およびＡＦＭ２の両方の材料の
ブロッキング温度を超えてＭＴＪセンサ１０００全体を加熱し、冷却することに
よって、ＡＦＭ１ ６１２およびＡＦＭ２ ６３０の両方の磁化方向を同一方向
にセットするステップが含まれる。初期化プロセスの後に、ＦＭ２副層１０１４
および第２ピン層６２８が、それぞれの磁化方向１０１５および６２９を有し、
これらの方向は、ＡＢＳに垂直で互いに平行に向けられている。ＡＰＣ層１０１
６のゆえに、ＦＭ１副層１０１８の磁化方向１０１９は、ＡＢＳに垂直で、ＦＭ
２副層１０１４の磁化方向１０１５に逆平行で、第２ピン層６２８の磁化方向６
２９に逆平行に向けられる。ＦＭ１副層１０１８および第２ピン層６２８の磁化
が、それぞれ矢印１０１９および６２９（それぞれ紙から出る矢印の頭および紙
に入る矢印の尾）によって示されるように、ＡＢＳに垂直で互いに逆平行に固定
された状態で、第１ＭＴＪスタック１００２によってディスクからの外部磁界に
起因して生成される磁気抵抗信号は、第２ＭＴＪスタック６０４によって同一の
外部磁界に起因して生成される磁気抵抗信号に関して位相が１８０°異なる。
００の新規の特徴は、第１ＭＴＪスタック１００２および第２ＭＴＪスタック６
０４のピン層の磁化方向を互いに逆平行に固定するのに必要な初期化プロセスが
簡略化されることである。ＭＴＪセンサ１０００の初期化プロセスには、所望の
方向で５０００Ｏｅの磁界を印加して、ＡＦＭ１およびＡＦＭ２の両方の材料の
ブロッキング温度を超えてＭＴＪセンサ１０００全体を加熱し、冷却することに
よって、ＡＦＭ１ ６１２およびＡＦＭ２ ６３０の両方の磁化方向を同一方向
にセットするステップが含まれる。初期化プロセスの後に、ＦＭ２副層１０１４
および第２ピン層６２８が、それぞれの磁化方向１０１５および６２９を有し、
これらの方向は、ＡＢＳに垂直で互いに平行に向けられている。ＡＰＣ層１０１
６のゆえに、ＦＭ１副層１０１８の磁化方向１０１９は、ＡＢＳに垂直で、ＦＭ
２副層１０１４の磁化方向１０１５に逆平行で、第２ピン層６２８の磁化方向６
２９に逆平行に向けられる。ＦＭ１副層１０１８および第２ピン層６２８の磁化
が、それぞれ矢印１０１９および６２９（それぞれ紙から出る矢印の頭および紙
に入る矢印の尾）によって示されるように、ＡＢＳに垂直で互いに逆平行に固定
された状態で、第１ＭＴＪスタック１００２によってディスクからの外部磁界に
起因して生成される磁気抵抗信号は、第２ＭＴＪスタック６０４によって同一の
外部磁界に起因して生成される磁気抵抗信号に関して位相が１８０°異なる。
【００５９】 本発明の代替実施形態のＭＴＪセンサ１０００では、ＡＦＭ１層６１２および
ＡＦＭ２層６３０の両方が、単一の加熱ステップによって初期化されるので、Ａ
ＦＭ１の材料のブロッキング温度が、ＡＦＭ２の材料のブロッキング温度より低
いことが必要でなくなる。したがって、代替実施形態では、ＡＦＭ１層６１２お
よびＡＦＭ２層６３０の両方を、Ｍｎ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｍｎ、Ｉｒ−Ｍｎ、Ｐｔ−
Ｍｎ、およびＰｔ−Ｐｄ−Ｍｎからなる材料のグループから選択することができ
る。
ＡＦＭ２層６３０の両方が、単一の加熱ステップによって初期化されるので、Ａ
ＦＭ１の材料のブロッキング温度が、ＡＦＭ２の材料のブロッキング温度より低
いことが必要でなくなる。したがって、代替実施形態では、ＡＦＭ１層６１２お
よびＡＦＭ２層６３０の両方を、Ｍｎ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｍｎ、Ｉｒ−Ｍｎ、Ｐｔ−
Ｍｎ、およびＰｔ−Ｐｄ−Ｍｎからなる材料のグループから選択することができ
る。
【００６０】 本発明の代替実施形態では、図７のＭＴＪセンサ６００が、代替のＭＴＪセン
サ１０００によって置換されて、サーマル・アスペリティ低減回路７００を使用
するサーマル・アスペリティの検出および低減がもたらされる。
サ１０００によって置換されて、サーマル・アスペリティ低減回路７００を使用
するサーマル・アスペリティの検出および低減がもたらされる。
【図１】 従来技術のＳＶセンサの、原寸通りではないエア・ベアリング面の図である。
【図２】 従来技術のＭＴＪセンサの、原寸通りではないエア・ベアリング面の図である
。
。
【図３】 サーマル・アスペリティ信号およびデータ・トラックから読み戻されたデータ
信号を示すグラフである。
信号を示すグラフである。
【図４】 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５】 ＭＲ読取ヘッドがシールドの間で誘導書込ヘッドに隣接して配置されている、
誘導書込／ＭＲ読取ヘッドの、原寸通りではない垂直断面図である。
誘導書込／ＭＲ読取ヘッドの、原寸通りではない垂直断面図である。
【図６】 本発明の磁気トンネル接合センサの実施形態の、原寸通りではないエア・ベア
リング面の図である。
リング面の図である。
【図７】 本発明の好ましい実施形態による、サーマル・アスペリティ低減方法および手
段を示す概略図である。
段を示す概略図である。
【図８】 サーマル・アスペリティ信号およびデータ信号がない場合、サーマル・アスペ
リティ信号はないがデータ信号がある場合、およびサーマル・アスペリティ信号
およびデータ信号が存在する場合の、本発明の好ましい実施形態の差動回路の第
１入力端子の信号を示すグラフである。
リティ信号はないがデータ信号がある場合、およびサーマル・アスペリティ信号
およびデータ信号が存在する場合の、本発明の好ましい実施形態の差動回路の第
１入力端子の信号を示すグラフである。
【図９】 サーマル・アスペリティ信号およびデータ信号がない場合、サーマル・アスペ
リティ信号はないがデータ信号がある場合、およびサーマル・アスペリティ信号
およびデータ信号が存在する場合の、本発明の好ましい実施形態の差動回路の第
２入力端子の信号を示すグラフである。
リティ信号はないがデータ信号がある場合、およびサーマル・アスペリティ信号
およびデータ信号が存在する場合の、本発明の好ましい実施形態の差動回路の第
２入力端子の信号を示すグラフである。
【図１０】 サーマル・アスペリティ信号およびデータ信号がない場合、サーマル・アスペ
リティ信号はないがデータ信号がある場合、およびサーマル・アスペリティ信号
およびデータ信号が存在する場合の、本発明の好ましい実施形態の差動回路の出
力端子の信号を示すグラフである。
リティ信号はないがデータ信号がある場合、およびサーマル・アスペリティ信号
およびデータ信号が存在する場合の、本発明の好ましい実施形態の差動回路の出
力端子の信号を示すグラフである。
【図１１】 サーマル・アスペリティ信号およびデータ信号がある場合の、信号の位相の関
係を示す、図８、図９、および図１０の信号の部分Ａ、Ｂ、およびＣを増幅した
グラフである。
係を示す、図８、図９、および図１０の信号の部分Ａ、Ｂ、およびＣを増幅した
グラフである。
【図１２】 本発明の磁気トンネル接合センサの代替実施形態の、原寸通りでないエア・ベ
アリング面の図である。
アリング面の図である。
───────────────────────────────────────────────────── 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 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，ＵＺ，ＶＮ ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ Ｆターム(参考） 2G017 AA01 AB07 AD55 AD65 5D034 BA04 BA05 BA09 BA15 BB02 BB08 BB14 CA02 CA08 5E049 BA06 BA16 CB02 【要約の続き】
Claims (37)
- 【請求項１】 磁気トンネル接合（ＭＴＪ）センサであって、 第１ＭＴＪ（ＭＴＪ１）スタックであって、 強磁性のフリー層と、 強磁性のピン層と、 前記フリー層と前記ピン層との間に配置されるトンネル・バリア層と、 前記ピン層の磁化をピン止めするために前記強磁性のピン層に接触する反強磁
性（ＡＦＭ１）層と を含む第１ＭＴＪ（ＭＴＪ１）スタックと、 第２ＭＴＪ（ＭＴＪ２）スタックであって、 強磁性のフリー層と、 強磁性のピン層と、 前記フリー層と前記ピン層との間に配置されるトンネル・バリア層と、 前記ピン層の磁化をピン止めするために前記強磁性のピン層に接触する反強磁
性（ＡＦＭ２）層と を含む第２ＭＴＪ（ＭＴＪ２）スタックと、 前記ＭＴＪ１スタックと前記ＭＴＪ２スタックとの間に配置される共通電極と
、 前記ＭＴＪ１スタックに第１センス電流を供給するために前記ＭＴＪ１スタッ
クに接触する第１シールド（Ｓ１）と、 前記ＭＴＪ２スタックに第２センス電流を供給するために前記ＭＴＪ２スタッ
クに接触する第２シールド（Ｓ２）と を含む磁気トンネル接合（ＭＴＪ）センサ。 - 【請求項２】 前記ピン層が、Ｎｉ−ＦｅおよびＮｉ−Ｆｅ／Ｃｏからなる材料のグループか
ら選択される、請求項１に記載のＭＴＪセンサ。 - 【請求項３】 前記フリー層が、Ｎｉ−ＦｅおよびＮｉ−Ｆｅ／Ｃｏからなる材料のグループ
から選択される、請求項１に記載のＭＴＪセンサ。 - 【請求項４】 前記トンネル・バリア層が、Ａｌ2Ｏ3から作られる、請求項１に記載のＭＴＪ
センサ。 - 【請求項５】 前記ＡＦＭ１層が、Ｍｎ−ＦｅおよびＩｒ−Ｍｎからなる材料のグループから
選択される、請求項１に記載のＭＴＪセンサ。 - 【請求項６】 前記ＡＦＭ２層が、Ｎｉ−Ｍｎ、Ｐｔ−Ｍｎ、およびＰｔ−Ｐｄ−Ｍｎからな
る材料のグループから選択される、請求項１に記載のＭＴＪセンサ。 - 【請求項７】 前記共通電極が、金（Ａｕ）から作られる、請求項１に記載のＭＴＪセンサ。
- 【請求項８】 前記第１シールドおよび前記第２シールドが、Ｎｉ−ＦｅおよびＡｌ−Ｆｅ−
Ｓｉからなる材料のグループから選択される、請求項１に記載のＭＴＪセンサ。 - 【請求項９】 前記第１ＭＴＪスタックの前記ピン層の磁化方向が、前記第２ＭＴＪスタック
の前記ピン層の磁化方向に対して逆平行である、請求項１に記載のＭＴＪセンサ
。 - 【請求項１０】 ディスク・ドライブ・システムであって、 磁気記録ディスクと、 前記磁気記録ディスクに磁気的に記録されたデータをセンスする磁気トンネル
接合（ＭＴＪ）センサであって、 第１ＭＴＪ（ＭＴＪ１）スタックであって、 強磁性のフリー層と、 強磁性のピン層と、 前記フリー層と前記ピン層との間に配置されるトンネル・バリア層と、 前記ピン層の磁化をピン止めするために前記強磁性のピン層に接触する反強磁
性（ＡＦＭ１）層と を含む第１ＭＴＪ（ＭＴＪ１）スタックと、 第２ＭＴＪ（ＭＴＪ２）スタックであって、 強磁性のフリー層と、 強磁性のピン層と、 前記フリー層と前記ピン層との間に配置されるトンネル・バリア層と、 前記ピン層の磁化をピン止めするために前記強磁性のピン層に接触する反強磁
性（ＡＦＭ２）層と を含む第２ＭＴＪ（ＭＴＪ２）スタックと、 前記ＭＴＪ１スタックと前記ＭＴＪ２スタックとの間に配置される共通電極と
、 前記ＭＴＪ１スタックに第１センス電流を供給するために前記ＭＴＪ１スタッ
クに接触する第１シールド（Ｓ１）と、 前記ＭＴＪ２スタックに第２センス電流を供給するために前記ＭＴＪ２スタッ
クに接触する第２シールド（Ｓ２）と を含む磁気トンネル接合（ＭＴＪ）センサと、 前記ＭＴＪセンサが前記磁気記録ディスク上の磁気的に記録されたデータの異
なる領域にアクセスできるように、前記ＭＴＪセンサを前記磁気記録ディスク上
で移動するアクチュエータと、 前記磁気的に記録されたデータからの磁界に応答する、前記ピン層の固定され
た磁化に対する相対的な前記フリー強磁性層の磁化軸の回転によって引き起こさ
れる、ＭＴＪセンサの抵抗の変化を検出する、前記ＭＴＪセンサに電気的に結合
された記録チャネルと を含む、ディスク・ドライブ・システム。 - 【請求項１１】 前記ピン層が、Ｎｉ−ＦｅおよびＮｉ−Ｆｅ／Ｃｏからなる材料のグループか
ら選択される、請求項１０に記載のディスク・ドライブ・システム。 - 【請求項１２】 前記フリー層が、Ｎｉ−ＦｅおよびＮｉ−Ｆｅ／Ｃｏからなる材料のグループ
から選択される、請求項１０に記載のディスク・ドライブ・システム。 - 【請求項１３】 前記トンネル・バリア層が、Ａｌ2Ｏ3から作られる、請求項１０に記載のディ
スク・ドライブ・システム。 - 【請求項１４】 前記ＡＦＭ１層が、Ｍｎ−ＦｅおよびＩｒ−Ｍｎからなる材料のグループから
選択される、請求項１０に記載のディスク・ドライブ・システム。 - 【請求項１５】 前記ＡＦＭ２層が、Ｎｉ−Ｍｎ、Ｐｔ−Ｍｎ、およびＰｔ−Ｐｄ−Ｍｎからな
る材料のグループから選択される、請求項１０に記載のディスク・ドライブ・シ
ステム。 - 【請求項１６】 前記共通電極が、金（Ａｕ）から作られる、請求項１０に記載のディスク・ド
ライブ・システム。 - 【請求項１７】 前記第１シールドおよび前記第２シールドが、Ｎｉ−ＦｅおよびＡｌ−Ｆｅ−
Ｓｉからなる材料のグループから選択される、請求項１０に記載のディスク・ド
ライブ・システム。 - 【請求項１８】 前記第１ＭＴＪスタックの前記ピン層の磁化方向が、前記第２ＭＴＪスタック
の前記ピン層の磁化方向に対して逆平行である、請求項１０に記載のディスク・
ドライブ・システム。 - 【請求項１９】 前記記録チャネルが、さらに、前記ディスク・ドライブ・システムでのデータ
読取中のサーマル・アスペリティ現象に応答する前記ＭＴＪ１スタックおよび前
記ＭＴＪ２スタック内の抵抗変化を検出し、補償する、前記ＭＴＪ１スタックお
よび前記ＭＴＪ２スタックに接続される第１入力端子および第２入力端子を有す
る差動回路を含む、請求項１０に記載のディスク・ドライブ・システム。 - 【請求項２０】 磁気トンネル接合（ＭＴＪ）センサであって、 第１ＭＴＪ（ＭＴＪ１）スタックであって、 強磁性のフリー層と、 積層逆平行（ＡＰ）ピン層であって、第１強磁性副層（ＦＭ１）、第２強磁性
副層（ＦＭ２）、および前記ＦＭ１副層と前記ＦＭ２副層との間に配置される逆
平行結合（ＡＰＣ）層とを含む、積層逆平行（ＡＰ）ピン層と、 前記フリー層と前記ＦＭ１副層との間に配置されるトンネル・バリア層と、 前記ＦＭ２副層の磁化をピン止めするために前記ＦＭ２副層に接触する反強磁
性（ＡＦＭ１）層と を含む第１ＭＴＪ（ＭＴＪ１）スタックと、 第２ＭＴＪ（ＭＴＪ２）スタックであって、 強磁性のフリー層と、 強磁性のピン層と、 前記フリー層と前記ピン層との間に配置されるトンネル・バリア層と、 前記ピン層の磁化をピン止めするために前記強磁性のピン層に接触する反強磁
性（ＡＦＭ２）層と を含む第２ＭＴＪ（ＭＴＪ２）スタックと、 前記ＭＴＪ１スタックと前記ＭＴＪ２スタックとの間に配置される共通電極と
、 前記ＭＴＪ１スタックに第１センス電流を供給するために前記ＭＴＪ１スタッ
クに接触する第１シールド（Ｓ１）と、 前記ＭＴＪ２スタックに第２センス電流を供給するために前記ＭＴＪ２スタッ
クに接触する第２シールド（Ｓ２）と を含む磁気トンネル接合（ＭＴＪ）センサ。 - 【請求項２１】 前記ＦＭ１副層および前記ＦＭ２副層が、Ｎｉ−ＦｅおよびＮｉ−Ｆｅ／Ｃｏ
からなる材料のグループから選択される、請求項２０に記載のＭＴＪセンサ。 - 【請求項２２】 前記ＡＰＣ層が、ルテニウム（Ｒｕ）から作られる、請求項２０に記載のＭＴ
Ｊセンサ。 - 【請求項２３】 前記フリー層が、Ｎｉ−ＦｅおよびＮｉ−Ｆｅ／Ｃｏからなる材料のグループ
から選択される、請求項２０に記載のＭＴＪセンサ。 - 【請求項２４】 前記トンネル・バリア層が、Ａｌ2Ｏ3から作られる、請求項２０に記載のＭＴ
Ｊセンサ。 - 【請求項２５】 前記ＡＦＭ１層および前記ＡＦＭ２層が、Ｍｎ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｍｎ、Ｉｒ−Ｍ
ｎ、Ｐｔ−Ｍｎ、およびＰｔ−Ｐｄ−Ｍｎからなる材料のグループから選択され
る、請求項２０に記載のＭＴＪセンサ。 - 【請求項２６】 前記共通電極が、金（Ａｕ）から作られる、請求項２０に記載のＭＴＪセンサ
。 - 【請求項２７】 前記第１シールドおよび前記第２シールドが、Ｎｉ−ＦｅおよびＡｌ−Ｆｅ−
Ｓｉからなる材料のグループから選択される、請求項２０に記載のＭＴＪセンサ
。 - 【請求項２８】 前記第１ＭＴＪスタックの前記ＦＭ１副層の磁化方向が、前記第２ＭＴＪスタ
ックの前記ピン層の磁化方向に対して逆平行である、請求項２０に記載のＭＴＪ
センサ。 - 【請求項２９】 ディスク・ドライブ・システムであって、 磁気記録ディスクと、 前記磁気記録ディスクに磁気的に記録されたデータをセンスする磁気トンネル
接合（ＭＴＪ）センサであって、 第１ＭＴＪ（ＭＴＪ１）スタックであって、 強磁性のフリー層と、 積層逆平行（ＡＰ）ピン層であって、第１強磁性副層（ＦＭ１）、第２強磁性
副層（ＦＭ２）、および前記ＦＭ１副層と前記ＦＭ２副層との間に配置される逆
平行結合（ＡＰＣ）層とを含む、積層逆平行（ＡＰ）ピン層と、 前記フリー層と前記ＦＭ１副層との間に配置されるトンネル・バリア層と、 前記ＦＭ２副層の磁化をピン止めするために前記ＦＭ２副層に接触する反強磁
性（ＡＦＭ１）層と を含む第１ＭＴＪ（ＭＴＪ１）スタックと、 第２ＭＴＪ（ＭＴＪ２）スタックであって、 強磁性のフリー層と、 強磁性のピン層と、 前記フリー層と前記ピン層との間に配置されるトンネル・バリア層と、 前記ピン層の磁化をピン止めするために前記強磁性のピン層に接触する反強磁
性（ＡＦＭ２）層と を含む第２ＭＴＪ（ＭＴＪ２）スタックと、 前記ＭＴＪ１スタックと前記ＭＴＪ２スタックとの間に配置される共通電極と
、 前記ＭＴＪ１スタックに第１センス電流を供給するために前記ＭＴＪ１スタッ
クに接触する第１シールド（Ｓ１）と、 前記ＭＴＪ２スタックに第２センス電流を供給するために前記ＭＴＪ２スタッ
クに接触する第２シールド（Ｓ２）と を含む磁気トンネル接合（ＭＴＪ）センサと、 前記ＭＴＪセンサが前記磁気記録ディスク上の磁気的に記録されたデータの異
なる領域にアクセスできるように、前記ＭＴＪセンサを前記磁気記録ディスク上
で移動するアクチュエータと、 前記磁気的に記録されたデータからの磁界に応答する、前記ピン層の固定され
た磁化に対する相対的な前記フリー強磁性層の磁化軸の回転によって引き起こさ
れる、ＭＴＪセンサの抵抗の変化を検出する、前記ＭＴＪセンサに電気的に結合
された記録チャネルと を含む、ディスク・ドライブ・システム。 - 【請求項３０】 前記ＦＭ１副層および前記ＦＭ２副層が、Ｎｉ−ＦｅおよびＮｉ−Ｆｅ／Ｃｏ
からなる材料のグループから選択される、請求項２９に記載のディスク・ドライ
ブ・システム。 - 【請求項３１】 前記フリー層が、Ｎｉ−ＦｅおよびＮｉ−Ｆｅ／Ｃｏからなる材料のグループ
から選択される、請求項２９に記載のディスク・ドライブ・システム。 - 【請求項３２】 前記トンネル・バリア層が、Ａｌ2Ｏ3から作られる、請求項２９に記載のディ
スク・ドライブ・システム。 - 【請求項３３】 前記ＡＦＭ１層および前記ＡＦＭ２層が、Ｍｎ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｍｎ、Ｉｒ−Ｍ
ｎ、Ｐｔ−Ｍｎ、およびＰｔ−Ｐｄ−Ｍｎからなる材料のグループから選択され
る、請求項２９に記載のディスク・ドライブ・システム。 - 【請求項３４】 前記共通電極が、金（Ａｕ）から作られる、請求項２９に記載のディスク・ド
ライブ・システム。 - 【請求項３５】 前記第１シールドおよび前記第２シールドが、Ｎｉ−ＦｅおよびＡｌ−Ｆｅ−
Ｓｉからなる材料のグループから選択される、請求項２９に記載のディスク・ド
ライブ・システム。 - 【請求項３６】 前記第１ＭＴＪスタックの前記ＦＭ１副層の磁化方向が、前記第２ＭＴＪスタ
ックの前記ピン層の磁化方向に対して逆平行である、請求項２９に記載のディス
ク・ドライブ・システム。 - 【請求項３７】 前記記録チャネルが、さらに、前記ディスク・ドライブ・システムでのデータ
読取中のサーマル・アスペリティ現象に応答する前記ＭＴＪ１スタックおよび前
記ＭＴＪ２スタック内の抵抗変化を検出し、補償する、前記ＭＴＪ１スタックお
よび前記ＭＴＪ２スタックに接続される第１入力端子および第２入力端子を有す
る差動回路を含む、請求項２９に記載のディスク・ドライブ・システム。
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