JP2004192794A - スピンバルブ(sv)センサ、磁気読み出し/書き込みヘッド、ディスクドライブシステム、およびスピンバルブ(sv)センサの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 リード層との重なり領域にある、反平行結合した自己ピンバイアス層と交換結合した、薄膜反強磁性体(AFM)層を有するスピンバルブセンサーが提供される。本発明のスピンバルブセンサーは、第一と第二の受動領域にあるフリー層と反平行結合している強磁性体バイアス層を備え、第一と第二のリード層はバイアス層と交換結合して、バイアス層にピンニング磁界を加えている薄膜AFM層およびスピンバルブセンサー層と重なっている。
【選択図】 図5
Description
図5に、本発明の第一の実施例によるリード層の重なるスピンバルブセンサ500を備える、空気ベアリング面(ABS)の形状を寸法を無視して示す。SVセンサー500は、中央領域506により互いに分離されている端部領域502と504を備えている。基板508は、ガラス、半導体材料、あるいはアルミナ(Al2O3)などのセラミック材料を含む任意の適当な材料であれば良い。シード層509は、その後に形成される層の結晶表面性あるいは粒子サイズを調整するための1層あるいは複数の層である。反強磁性(AFM)層510はシード層の上に設けられている。反平行(AP)ピン層512、導電性スペーサ(中間)層514およびフリー層516は、AFM層510上に順に設けられている。AFM層は、APピン層512をピンニングする層として所期の交換機能を果たすに十分な厚さを有しても良い。本実施例では、AFM層510はピンニングする層として望ましい厚さより薄く、付加シード層として作用し、後続して形成されるセンサの層の特性の改善を促進する。APピン層512は、反平行結合(APC)層518で分離された第一の強磁性(FM1)層517と第二の強磁性(FM2)層519を備え、これにより反平行磁化542(紙面に入る方向を示す矢の尾の印で表される)と543(紙面から出てくる方向を示す矢の頭で表される)でそれぞれ示されるように、FM1層517とFM2層519が強固にAP結合される。AP結合層512は、本技術分野では知られているように、自己ピン層として設計されている。フリー層516は、Co−Feからなる強磁性体の第一のフリーサブ層520とNi−Feからなる強磁性体の第二のフリーサブ層521を備えている。
スピンバルブ層と当接する端部領域層548、550はアルミナなどの電気的絶縁材料で形成されるか、あるいはフリー層516に縦方向のバイアス磁界を与えフリー層の単一磁化ドメイン状態を確保するため適切なハードバイアス材料で形成される。端部領域層548,550をハードバイアス材料で形成する利点は、これらの層はトラック幅領域536から離れているのでこの領域のフリー層の磁化544を磁気的に固化しない点にあり、磁気的に固化するとフリー層は回転磁気ディスクからの磁界信号にたいして感度が低下する。
図7に本発明の他の実施例であるリード層の重なるSVセンサ700の空気ベアリング面(ABS)を寸法関係は無視して示す。SVセンサ700はバイアス層522が横手方向に、または長手方向と横手方向の中間の斜めの方向にピンニングされるようにAFM層560が設定されている点で、第一の実施例であるSVセンサ500とは相違している。層構造とSVセンサ700を作成する方法は第一の実施例のSVセンサ500に関して上記で説明したのと同じである。SVセンサー700ではバイアス層522が横手方向または斜めの方向にピンニングされるようにAFM層560を設定するプロセスのみが異なっている。
Claims (30)
- 第一及び第二の受動領域と該第一及び第二の受動領域の間に横手方向に配置された中央トラック幅領域を有するスピンバルブ(SV)センサーにおいて、
ピン層と、
強磁性フリー層と、
前記ピン層と前記フリー層にはさまれた中間層と、
前記第一及び第二の受動領域の中にある強磁性バイアス層と、
前記フリー層と前記強磁性バイアス層に挟まれており、第一及び第二の受動領域にある前記バイアス層と前記フリー層を強固に反平行結合させている反平行結合層と、
前記強磁性体バイアス層に隣接し、前記強磁性バイアス層と交換結合して前記バイアス層にピンニング磁界を加える反強磁性体(AFM)層と、
を備えることを特徴とするスピンバルブ(SV)センサー。 - 前記AFM層はPt−Mnで形成され、30から100オングストロームの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項1に記載のスピンバルブ(SV)センサー。
- 前記AFM層は、Pt−Mn、In−Mn、Ni−Mnからなる材料グループから選択されることを特徴とする請求項1に記載のスピンバルブ(SV)センサー。
- 前記ピンニング磁界は、空気ベアリング面に平行な長手方向に向いていることを特徴とする請求項1に記載のスピンバルブ(SV)センサー。
- 前記ピンニング磁界は、空気ベアリング面に垂直な横手方向に向いていることを特徴とする請求項1に記載のスピンバルブ(SV)センサー。
- 前記ピンニング磁界は、空気ベアリング面に対して平行な方向と該空気ベアリング面に対して垂直な方向の中間である斜めの方向を向いていることを特徴とする請求項1に記載のスピンバルブ(SV)センサー。
- 前記AFM層が、ゼロより大きく、前記バイアス層に対して前記ピンニング磁界の飽和値を加えるために必要な厚さより小さい膜厚を有することを特徴とする請求項1に記載のスピンバルブ(SV)センサー。
- 前記バイアス層が、前記フリー層の厚さより大きい膜厚を有することを特徴とする請求項1に記載のスピンバルブ(SV)センサー。
- 書き込みヘッドと読み出しヘッドと中間絶縁層とを備える磁気読み出し/書き込みヘッドであって、
上記書き込みヘッドは、
絶縁積層と該絶縁積層に埋め込まれている少なくとも1つのコイル層と、
後部ギャップで結合し、空気ベアリング面(ABS)の一部を形成する端部を有する磁極端を備える第一及び第二の磁極片層と、
前記第一及び第二の磁極片層に挟まれた絶縁積層と、
前記第一及び第二の磁極片層の磁極端に挟まれ、ABSの一部を形成している書き込みギャップ層と、
を有する書き込みヘッドであり、
上記読み取りヘッドは、スピンバルブ(SV)センサを有し、該スピンバルブ(SV)センサは
第一及び第二の読み出しギャップ層に挟まれ、第一及び第二の受動領域と該第一及び第二の受動領域の間に横手方向に配置された中央トラック幅領域を有し、
ピン層と、
強磁性フリー層と、
前記ピン層と前記フリー層にはさまれた中間層と、
前記第一及び第二の受動領域の中にある強磁性体バイアス層と、
前記フリー層と前記強磁性バイアス層に挟まれており、前記第一及び第二の受動領域にある前記バイアス層と前記フリー層を強固に逆平行結合させている逆平行結合層と、
前記強磁性バイアス層に隣接し、強磁性バイアス層と交換結合してバイアス層にピンニング磁界を作用している反強磁性体(AFM)層と、
を有するスピンバルブ(SV)センサであり、
上記中間絶縁層は、前記読み出しヘッドの第二の読み出しギャップ層と前記書き込みヘッドの第一の磁極片層の間に位置する絶縁層であることを特徴とする磁気読み出し/書き込みヘッド。 - 前記AFM層がPt−Mnで形成され、30から100オングストロームの範囲の厚さを有することを特徴とする請求項9に記載の磁気読み出し/書き込みヘッド。
- 前記AFM層は、Pt−Mn、In−Mn、Ni−Mnからなる材料のグループから選択されることを特徴とする請求項9に記載の磁気読み出し/書き込みヘッド。
- 前記ピンニング磁界は、空気ベアリング面に平行な長手方向に向いていることを特徴とする請求項9に記載の磁気読み出し/書き込みヘッド。
- 前記ピンニング磁界は、空気ベアリング面に垂直な横手方向に向いていることを特徴とする請求項9に記載の磁気読み出し/書き込みヘッド。
- 前記ピンニング磁界は、空気ベアリング面に対して平行な方向と該空気ベアリング面に対して垂直な方向の中間である斜めの方向を向いていることを特徴とする請求項9に記載の磁気読み出し/書き込みヘッド。
- 前記AFM層が、ゼロより大きく、前記バイアス層に前記ピンニング磁界の飽和値を加えるために必要な厚さより小さい膜厚を有することを特徴とする請求項9に記載の磁気読み出し/書き込みヘッド。
- 前記バイアス層が、前記フリー層の厚さより大きい膜厚を有することを特徴とする請求項9に記載の磁気読み出し/書き込みヘッド。
- 磁気記録ディスクと、
前記磁気記録ディスク上にデータを磁気的に記録し、前記磁気記録ディスク上に磁気的に記録されたデータを検出し、
絶縁積層と該絶縁積層に埋め込まれている少なくとも1つのコイル層と、
後部ギャップで結合し、空気ベアリング面(ABS)の一部を形成する端部を有する磁極端を備える第一及び第二の磁極片層と、
前記第一及び第二の磁極片層に挟まれた絶縁積層と、
前記第一及び第二の磁極片層の磁極端に挟まれ、ABSの一部を形成している書き込みギャップ層と、
を有している書き込みヘッドと、
第一及び第二の読み出しギャップ層に挟まれ、第一及び第二の受動領域と該第一及び第二の受動領域の間に横断方向に配置されたトラック幅領域を有し、
ピン層と、
強磁性フリー層と、
前記ピン層と前記フリー層にはさまれた中間層と、
前記第一及び第二の受動領域の中にある強磁性バイアス層と、
前記フリー層と前記強磁性バイアス層に挟まれており、前記第一及び第二の受動領域にある前記バイアス層と前記フリー層を強固に逆平行結合させている逆平行結合層と、
前記強磁性バイアス層に隣接し、強磁性体バイアス層と交換結合してバイアス層にピンニング磁界を作用している反強磁性体(AFM)層と、
を有するスピンバルブ(SV)センサー
を備えている読み出しヘッドと、
前記読み出しヘッドの第二の読み出しギャップ層と前記書き込みヘッドの第一の磁極片層の間に位置する絶縁層と、
を備えている磁気読み出し/書き込みヘッドと、
前記読み出し/書き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ために、前記磁気読み出し/書き込みヘッドを前記磁気ディスクの至るところに移動させるアクチュエータと、
データを磁気記録ディスク上に磁気的に記録するために書き込みヘッドと、磁気的に記録されたデータが生ずる磁界に応じたSVセンサーの抵抗値の変化を検出するために読み出しヘッドのSVセンサーと電気的に接続している記録チャネルと、
を備えたことを特徴とするディスクドライブシステム。 - 前記AFM層がPt−Mnで形成され、30から100オングストロームの範囲の膜厚を有することを特徴とする請求項17に記載のディスクドライブシステム。
- 前記AFM層は、Pt−Mn、In−Mn、Ni−Mnからなる材料のグループから選択されることを特徴とする請求項17に記載のディスクドライブシステム。
- 前記ピンニング磁界は、空気ベアリング面に平行な長手方向に向いていることを特徴とする請求項17に記載のディスクドライブシステム。
- 前記ピンニング磁界は、空気ベアリング面に垂直な横手方向に向いていることを特徴とする請求項17に記載のディスクドライブシステム。
- 前記ピンニング磁界は、空気ベアリング面に対して平行な方向と該空気ベアリング面に対して垂直な方向の中間である斜めの方向を向いていることを特徴とする請求項17に記載のディスクドライブシステム。
- 前記AFM層が、ゼロより大きく、前記バイアス層に前記ピンニング磁界の飽和値を加えるために必要な厚さより小さい膜厚を有することを特徴とする請求項17に記載のディスクドライブシステム。
- 前記バイアス層が、前記フリー層の厚さより大きい膜厚を有することを特徴とする請求項17に記載のディスクドライブシステム。
- 第一及び第二の受動領域と該第一及び第二の受動領域の間に横手方向に配置された中央トラック幅領域を有するスピンバルブ(SV)センサーを製造する方法において、
ピン層と中間層とフリー層を順次成膜するステップと、
フリー層と強磁性バイアス層の間に挟まれた反平行結合層により前記フリー層と反平行結合した強磁性バイアス層を成膜するステップと、
前記強磁性バイアス層と交換結合し、前記強磁性バイアス層にピンニング磁界を与える反強磁性体(AFM)層を前記強磁性バイアス層に隣接して成膜するステップと、
前記AFM層上にキャップ層を成膜するステップと、
前記第一及び第二の受動領域とそれぞれ重なっており、前記第一及び第二の受動領域の間にあるトラック幅領域をその間隔で規定している第一及び第二のリード層を前記キャップ層の上に成膜するステップと、
前記第一及び第二のリード層の間にある前記トラック幅領域の前記ャップ層を除去するステップと、
前記トラック幅領域の中の前記AFM層の反強磁性体材料と前記バイアス層の強磁性体材料を非磁性酸化物層に変換するステップと、
前記バイアス層へのピンニング磁界が所定の方向に向くように前記AFM層を設定するステップと、
から成ることを特徴とするスピンバルブ(SV)センサの製造方法。 - 前記トラック幅領域のキャップ層を除去するステップにおいて、スパッタエッチングおよび反応性イオンエッチングプロセスを使用することを特徴とする請求項25に記載のスピンバルブ(SV)センサの製造方法。
- 前記トラック幅領域の前記バイアス層の強磁性体材料を非磁性酸化物層に変換するステップにおいて、酸素含有ガスのもとでスパッタエッチングプロセスを使用することを特徴とする請求項25に記載のスピンバルブ(SV)センサの製造方法。
- 前記ピンニング磁界は、空気ベアリング面に平行な長手方向に向いていることを特徴とする請求項25に記載のスピンバルブ(SV)センサの製造方法。
- 前記ピンニング磁界は、空気ベアリング面に垂直な横手方向に向いていることを特徴とする請求項25に記載のスピンバルブ(SV)センサの製造方法。
- 前記ピンニング磁界は、空気ベアリング面に対して平行な方向と該空気ベアリング面に対して垂直な方向の中間である斜めの方向を向いていることを特徴とする請求項25に記載のスピンバルブ(SV)センサの製造方法。
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