JP2005235371A - リード線機構の安定を強化した自動ピン止め型読取りセンサ - Google Patents
リード線機構の安定を強化した自動ピン止め型読取りセンサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005235371A JP2005235371A JP2005019278A JP2005019278A JP2005235371A JP 2005235371 A JP2005235371 A JP 2005235371A JP 2005019278 A JP2005019278 A JP 2005019278A JP 2005019278 A JP2005019278 A JP 2005019278A JP 2005235371 A JP2005235371 A JP 2005235371A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layers
- layer
- magnetic
- magnetic sensor
- sensor according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- 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
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- 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
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- 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
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
- G11B5/3906—Details related to the use of magnetic thin film layers or to their effects
- G11B5/3912—Arrangements in which the active read-out elements are transducing in association with active magnetic shields, e.g. magnetically coupled shields
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
- G01R33/09—Magnetoresistive devices
- G01R33/093—Magnetoresistive devices using multilayer structures, e.g. giant magnetoresistance sensors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
Abstract
【課題】厚さを増大させることなくピン止め層の磁化反転を回避できる自動ピン止め型磁気抵抗センサを提供する。
【解決手段】ヘッド301は、隆起部304と、第一および第二凹部305、307を含む下部磁気シールド層303を有する。磁気抵抗素子309は反平行に結合されたピン止め層311を含み、このピン止め層は、反平行に結合された層317によって分離された第一および第二強磁性層313、315を含む。APピン止め層311の上に非磁性障壁層319が形成されており、障壁層319の上に自由磁性層321が形成されている。凹部305、307の上に第一および第二絶縁層339および341を介して圧縮性材料からなる第一および第二圧縮性層343、345が形成されており、圧縮応力333、335を提供してピン止め層311のピン止めを補助する。
【選択図】図3
【解決手段】ヘッド301は、隆起部304と、第一および第二凹部305、307を含む下部磁気シールド層303を有する。磁気抵抗素子309は反平行に結合されたピン止め層311を含み、このピン止め層は、反平行に結合された層317によって分離された第一および第二強磁性層313、315を含む。APピン止め層311の上に非磁性障壁層319が形成されており、障壁層319の上に自由磁性層321が形成されている。凹部305、307の上に第一および第二絶縁層339および341を介して圧縮性材料からなる第一および第二圧縮性層343、345が形成されており、圧縮応力333、335を提供してピン止め層311のピン止めを補助する。
【選択図】図3
Description
本発明は磁気抵抗センサに関し、より詳細には、自動ピン止め型磁気抵抗センサ内のピン止め層の磁気的安定化に関する。
コンピュータの心臓部は、磁気ディスクと、読取り書込みヘッドなどの磁気ヘッド組立体が搭載されたスライダと、サスペンションアームと、アクチュエータアームとを含む磁気ディスクドライブである。スライダはサスペンションアームにより磁気ディスク表面に向かって付勢されている。磁気ディスクが回転すると回転磁気ディスクがスライダの空気軸受面(ABS)付近の空気を動かし、そのことによりスライダが空気軸受上で浮上する。スライダが空気軸受上で浮上するとアクチュエータアームがサスペンションアームを振り動かして、磁気ヘッド組立体を、読取りヘッドおよび書込みヘッドによりそれぞれ読み書きが行われる信号領域である回転磁気ディスク上の選択された円形トラックへと配置する。読取り書込みヘッドは、コンピュータプログラムにより作動する処理回路に接続され、読み書き機能を実行する。
代表的な高性能の読取りヘッドは、回転磁気ディスクから信号領域を検出するために磁気抵抗型読取り要素を使用している。磁気抵抗センサは、読取り要素により検出される磁束の強さおよび方向の関数として、読取り要素の抵抗変化を通して磁界信号を検出する。このような読取り要素としてはこの10年間で巨大磁気抵抗センサ(GMR)の形態が支配的となった。最近になって、磁気読取り要素として使用するためにトンネル接合センサが検討されるようになった。
スピンバルブ磁気抵抗素子の形で参照するGMR素子もまた、非磁性導電中間層により分離された一対の強磁性層を含む。このうち一方の層の磁化は固定あるいは「ピン止め」されるが、他方の層はバイアスされ、しかし磁界に反応して自由に回転することができる。中間層を通る電子はスピン依存散乱をするため、中間層を通る電流フローは自由磁気層およびピン止め磁気層の磁化の相対配向に依存する。自由層およびピン止め層が相互に平行に磁化されると電流フローは最大となるのに対し、磁化が反平行であれば電流フローは最小となる。磁界信号に応答して線型抵抗変化を最大に生成するために、一般に磁界がない場合は自由層およびピン止め層は相互に90度に設定される。使用するほとんどのGMRセンサは、電流が上述の層の面においてセンサの一方から他方へ流れる面内電流(CIP)設計を取り入れている。もう1つの型に面垂直電流(CPP)センサと呼ばれるGMRセンサがあり、電流がセンサの面に垂直な方向にセンサ中を流れる設計を有する。
磁気トンネル接合センサ(MTJ)は薄い絶縁トンネル障壁層により分離された2つの強磁性層からなり、スピン偏極電子トンネル現象に基づいている。絶縁トンネル障壁層は強磁性層間で量子力学トンネル現象が起こるほど薄い。このトンネル現象は、MTJの磁気応答信号を2つの強磁性層の相対配向およびスピン偏極の関数にする電子スピン依存型である。
GMRセンサとTMRセンサのどちらも、ピン止め層をそのピン止め状態において維持するための機構を必要とする。伝統的にこれは例えばピン止め層がPtMnなどの反強磁性体と交換結合するようにピン止め層を被覆することにより実現されてきた。反強磁性体は本質的にそれ自体磁気ではないが、磁性体と交換結合されると非常に強く磁気層の磁化を固定する。ピン止め層の磁化を効率的に固定するために、反強磁性層はセンサの他の層と比較して非常に厚くしなければならない。記録密度の要求が増えるほどギャップ高さも減少させなければならず、したがってセンサも薄くしなければならない。このAFM層の厚さが厚さの予算に対する深刻な出費となる。また、反強磁性体はブロッキング温度と呼ばれる所定の温度においてその反強磁性特性を失う。そのため、静電放電あるいはスライダがディスクに接触するなどの特定の場合、ピン止め層のピン止めが外れるほどにAFMの温度が上昇することがある。このような場合ヘッドは使用できなくなる。
ピン止め層のピン止めをさらに増強するために、ヘッドは最近、反平行に結合されたピン止め層(AP結合ピン止め層)で構成されるようになった。このようなセンサでは、ピン止め層はRuなど非磁性結合層により分離された一対の強磁性層からなる。これらの強磁性層は通常、相互に近似ではあるが厳密に同一ではない磁性厚さを有するように構築される。この2つの強磁性層が反平行に静磁結合することによりピン止めが大幅に増強され、さらに磁性厚さにおける軽微な差異が、磁界においてAP結合ピン止め層の帯磁方向を定めることができるような正味の磁性を作り出す。このようなAP結合ピン止め層では、先行の段落で議論したように、センサの中間層から一番遠い強磁性層がAFMと交換結合する。
さらに最近では、センサ高さを最小限にし、しかしそのためデータ密度を増大するために、ピン止め層がAFMへの交換結合を必要としないセンサを構築する試みがなされている。そのようなセンサには、ピン止め層における結晶構造を所望のものにするため薄いPtMnのシード層を使用したものもあるが、そのような自動ピン止め型センサでは、PtMnの厚さがあまりにも薄すぎて交換結合したりピン止め層をピン止めすることができない。このような自動ピン止め型センサは、ピン止め層の固有の異方性、静磁結合、および磁気歪みの組み合わせによりピン止めを実現する。その2つの反平行結合強磁性層は、できるだけ近似の磁性厚さを有するように構成される。磁性厚さが近似になるほど層間の静磁結合が強くなる。また反平行結合層は強い正の磁気歪みを有する物質で構成される。磁気歪みは、圧縮応力下に置かれると特定方向に磁化される物質がもつ特性である。ヘッドのこの構成により、ピン止め層の磁気歪みと組み合わされた場合にピン止めを補助するある程度の圧縮応力がセンサ上に発生する。このような自動ピン止め型センサは、センサの厚さを大幅に減少させるという展望を示してきたが不安定性に苦慮している。このようなセンサのピン止め層は方向反転を起こしがちであったが、この重大事態が起きるとヘッドが使い物にならなくなる。したがって、ピン止め層の安定性を改良して振幅反転を回避しつつ自発ピン止め層を使用することによる、厚さの予算を減少するための機構が依然必要である。
本発明は、磁気抵抗センサにおいて自動ピン止め層のピン止めを改良した磁気抵抗構造を提供する。本発明はシールド上に構築されたセンサを含み、このシールドは隆起部と、そこから横方向に延びて側面で対向する凹部とを有する。本発明はまた、シールドの隆起部の上に形成された磁気抵抗素子を含む。磁気抵抗素子は例えばGMRセンサ(CIPまたはCPP)、あるいはTMRとすることができる。シールドの凹部の上方には第一および第二の圧縮性層が形成されている。圧縮性層の上には第一および第二のハード磁性層が形成されている。
シールドに凹部があることを利用して、圧縮性層を他のいかなる方法で可能となるよりも厚く被覆し、後のフォトリソグラフィ処理でトポグラフィ問題を生じさせないよう有利に構成することができる。例えばCuなどの圧縮性材料は、他にもそのような物質があるかもしれないが、不連続に形成されると不連続部分から収縮するよりは不連続に広がる傾向にある物質である。このような圧縮性材料はピン止め層の静磁特性と組み合わせるとピン止めが大幅に増強されるということを本発明者らは発見した。本発明者らはまた、圧縮性層が厚くなるとピン止めへの助力も大きくなるということを発見した。したがって、シールドに凹部領域があることで圧縮性層を厚くすることができるので、ピン止めを補助する力を他のいかなる方法で可能となるよりも増大することができる。
本発明のセンサはGMRセンサ(CIP型またはCPP型)とすることができ、トンネルバルブ(TMR)であってもよい。CPP型GMR、あるいはTMRを使用するとシールドがセンサと導通する。シールドとセンサとの間に他の導電層が含まれていてもいなくても、本質的にシールドはリード線となる。センサがCIP型GMRであれば、シールドは絶縁間隙層によりセンサから電気的に絶縁される。このような場合、リード線を供給してセンサの反対側面へと通電し、センサへセンス電流を供給してもよい。
CIP型センサの場合シールドとセンサとの間に絶縁層ができ、CIP型センサあるいはMTJセンサの場合、シールドとセンサとの間には導電層ができるか、あるいは層は全くできない。センサの両側に比較的厚い圧縮性層を有する自動ピン止め型センサを構築すると、圧縮性層の上方に深刻なトポグラフィを引き起こすことになるが、これは厚めの圧縮性層を収容するためにその構造がセンサの両端部から上方へ強く広がることになるためである。このことは上部シールドおよび一般に読取り要素の後に構成される書込みヘッドを構成するのに利用される、後続のフォトリソグラフィ処理に問題を生ずる。したがって、センサが上に構築される隆起部と、厚めの圧縮性材料を収容する凹側部とを有するシールド上にセンサを構築することによって、構造の頂部のトポグラフィが大きく改善され、後の処理ステップを大幅に促進する。
好適な使用形態と同様に本発明の性質と利点をより完全に理解するために、添付の図面と併せて読まれる以下の詳細な説明が参照されるべきである。
本発明によれば、厚さを増大させることなくピン止め層の磁化反転を回避できる自動ピン止め型磁気抵抗センサを提供することができる。
以下の説明は本発明を実施するために現在意図されている最良の形態である。この説明は本発明の一般原則を示す目的でなされるものであり、本明細書で請求される発明概念の限定を意味するものではない。
まず図1を参照すると、本発明を具体化するディスクドライブ100が示される。図1に示すように、少なくとも1つの回転可能な磁気ディスク112がスピンドル114上に支持され、ディスクドライブモータ118によって回転される。各ディスク上の磁気記録は、磁気ディスク112にある同心円データトラック(図示せず)の環状パターンの形態になっている。
磁気ディスク112の近くには少なくとも1つのスライダ113が配置され、各スライダ113は単数または複数の磁気ヘッド組立体121を支持する。磁気ディスクが回転するとスライダ113がディスク表面122上で半径方向を内外に移動する結果、磁気ヘッド組立体121は所望のデータが書かれている磁気ディスクの異なるトラックにアクセスすることができる。各スライダ113はサスペンション115を介してアクチュエータアーム119に取り付けられている。サスペンション115は、スライダ113をディスク表面122に対して付勢する軽微なばね力を提供する。各アクチュエータアーム119はアクチュエータ127に取り付けられている。図1に示すように、アクチュエータ127はボイスコイルモータ(VCM)であってもよい。VCMは一定の磁界内で運動可能なコイルを備えており、コイルの運動の方向と速度は制御ユニット(コントローラ)129が供給するモータ電流信号によって制御されている。
ディスク記憶システムの作動中、磁気ディスク112の回転によりスライダ113とディスク表面122との間には空気軸受が発生し、この空気軸受はスライダに上方への力あるいは揚力を及ぼす。このように空気軸受は正常動作中サスペンション115の軽微なばね力と平衡し、スライダ113を実質的に一定の間隔だけ離してディスク表面の僅かに上で支持する。
ディスク記憶システムの様々な構成要素は、アクセス制御信号や内部クロック信号など、制御ユニット129によって生成される制御信号により動作中に制御される。制御ユニット129は通常、論理制御回路と、記憶手段と、マイクロプロセッサとを含む。制御ユニット129は様々なシステム動作を制御するための制御信号、例えば線123でドライブモータ制御信号を、また線128でヘッド位置決め・シーク制御信号を生成する。線128の制御信号は所望の電流分布を提供して、スライダ113をディスク112上の所要のデータトラックへ最適に移動し位置決めする。読取り書込み信号は、データ記録チャネル125を経由して読取り書込みヘッド121を往復して伝達される。
代表的な磁気ディスク記憶システムについての上記の説明や図1にあるような添付の図説は説明するためのものにすぎない。ディスク記憶システムが多数のディスクおよびアクチュエータを含むことができ、さらに各アクチュエータがある数のスライダを支持できることは明らかなはずである。
図2を参照すると、図1の線2‐2で切り取ったスライダ113のABSの図がスライダ上の磁気ヘッド121の配置を示す。磁気ヘッド121は通常スライダの後端に配置されているが、それはここが、スライダ113が磁気ディスクに最も接近して浮上する位置であるためである。
図3は、円3‐3で切り取って全体として301と称し、本発明の実施態様による磁気センサを示した非常に拡大した図を示す。図3に関して示す具体的な実施態様はトンネル接合磁気抵抗センサ(TMR)であるが、本発明のセンサはCPP型あるいはCIP型GMRセンサを使用したヘッドにおいて具体化されてもよい。ヘッド301は第一磁気シールド層あるいは下部磁気シールド層303を含み、このシールド層は、隆起中央部304と、隆起部304よりも奥にあり横に延びている第一および第二側部305、307とを有する。
図3で全体として309として描かれる磁気抵抗素子は反平行に結合されたピン止め層311を含み、このピン止め層は、反平行に結合された層317によって分離された第一および第二強磁性層313、315を含む。強磁性層313、315は多くの強磁性体から形成することができるが好ましくはCoFeから形成され、相互ができるだけ近似の磁性厚さを有する。反平行に結合する層317は幾つかの非磁性体から形成することができ、Ruで構成されて約8オングストロームの厚さを有するのが好ましい。APピン止め層311の上に電気的に絶縁である非磁性障壁層319が形成されており、好ましくはAl2O3から形成されるが、他の多くの電気的な絶縁材料でも同様に適している。障壁層319の上に自由磁性層321が形成されており、好ましくはCoFe/NiFeから構成されるが、他の物質も同様に適している。自由層321の上には第二磁気シールド層あるいは上部磁気シールド層323が形成されており、図3に示すように横方向に向かって外側へ延びている。第二磁気シールド層は第一磁気シールド層と同じ材料から形成されるのが好ましいが、ある他の磁性体からも形成することができよう。必須ではないが、第一および第二磁気シールド層303、323を導電性材料から構成すると、読取り要素309と第一および第二磁気シールド層303、323との間にリード線325、327を配置することにより伝導性を向上することができる。リード線325、327は多くの導電性材料から構成することができるが、CuあるいはAuから構成されるのが好ましい。
引き続き図3を参照すると、ピン止め層311の強磁性層313、315がページ面の内外へ向けてピン止めされた磁化を有し、これを記号329、331で示す。底部313の磁化はページの内側へ、頂部315の磁化はページの外側へ向かうことを示すが、方向が反対になってもよい。層313、315が矢印333、335で示すような圧縮応力下に配されていると、材料の正の磁気歪みがこれらの層のピン止めを補助する。層313、315の磁気異方性をページ面に垂直に設定するために、磁界の存在中にピン止め層を焼きなますことによりさらにピン止めを補助することができる。
矢印337で示すように、自由層321はピン止め層311の磁化に垂直にバイアスされる磁化を有する。矢印は右へ向けて示されているが、左に向けることもできる。自由層の磁化は337で示すようにバイアスされるが、磁界の存在中に自由に回転することができる。自由層をバイアスするための機構はさらに以下で議論する。
さらに図3を参照すると、凹側部305、307の上に第一および第二絶縁層339および341が形成されている。図3に描かれる図は絶縁層を2つの別個の層として示しているが、これらの層をページの面になる地点で接続してもよいということを当業者なら理解するであろう。
絶縁層の上に形成された圧縮性材料からなる第一および第二の層343、345は、圧縮応力333、335を提供してピン止め層311のピン止めを補助する。圧縮性材料は、例えば磁気抵抗素子309があることによって不連続に形成される場合、他の物質にみられるように、収縮して不連続になるというよりは拡張して不連続になろうとする傾向にある物質である。例えばRhはこのような圧縮挙動を表すが、同様に他の物質を使用することもできる。圧縮性材料343、345によりもたらされる圧縮力333、335はピン止め層311の自動ピン止めを大幅に強化し、振幅反転をうまく防止する。
圧縮性材料層の上に形成された第一および第二ハードバイアス層(HB)347、349は、自由層321の自由帯磁方向337を所望のとおりに配向させておくようにバイアスする。当業者には理解されることであろうが、HB層347、349は実質的に自由層321の近傍に配置して自由層321を効果的にバイアスすべきである。HB層347、349は例えばCoPtであってもよく、CrMoのシード層を含んでもよい。またHB層347、349はCoPtCrであってもよく、Crのシード層を含んでもよい。その上に本発明は、さらなる別のハード磁性体からもHB層を構築できることを意図する。
第三および第四圧縮性層351、353は、例えばRhにすることができ、HB層347、349の上に設けることができる。さらにTaキャップ層355、357が続く。このほか、第三および第四圧縮性層351、353の下に薄い(約20オングストロームの)Taシード層が設けられてもよい。これらの付加的圧縮性層351、353はさらにピン止めを補助するので振幅反転を回避することができる。Taキャップ層の上には絶縁層359、361が設けられて、センス電流が所望のとおりにMR素子309のみを流れることが保証される。
自動ピン止め型MR素子309の両側に圧縮性材料343、345を提供することは、好ましくない振幅反転の発生が必至であると思われるスイッチング磁界を大幅に増加させるということを本発明者らは発見した。さらに、圧縮性層343、345の厚さが大きくなるほどこのスイッチング磁界も大きくなるということを本発明者らは発見した。磁気ヘッドは一般に比較的平底のリード線で構成されるが、このような構成では圧縮性層を厚くすることができない。このような場合に圧縮性層343、345、351、353が厚いと上部磁気シールド層323が両側で膨れ上がり、続く製造工程にとって許容し難いトポグラフィをもたらすことになる。トポグラフィを犠牲にすることなく圧縮性層343、345、351、353用のスペースを確保するために、本発明者らは革新的な凹部339、341を盛り込んだ。シールド層303の凹部305、307の中へ絶縁層339、341を構築することによりそこに形成される安定構造は、付加された応力によって自動ピン止め層を適切にピン止めすることができる程度まで厚さを増加し、また制御可能な方法で製造することが可能である。
磁気センサ301は、まず磁性層、例えばNiFeを基板(図示せず)に被覆することにより形成することができる。NiFeは電気めっきなどの多様な方法により被覆することができる。その後MR素子309の層を完全な膜層として被覆し、そしてMR素子309となるべき範囲の上にフォトレジストマスクでパターニングすることができる。イオンミリング処理を利用して制御可能な方法でMRおよびシールド材料を除去し、MR素子309および凹部305、307を作り出すことができる。引き続き高角度イオンミリングステップを行うことは、センサ309の両側およびシールド層303の隆起部304から再被覆材料を除去するのに望ましいであろう。その後、絶縁層339、341、第一および第二圧縮性層343、345、ハードバイアス層347、349、第三および第四圧縮性層351、353、キャップ層355、357、および絶縁層359、361を被覆することができる。
磁気ヘッド301を構築するための代替の方法には、シールド層303を被覆するステップ、次に隆起部304となるべき範囲の上にマスキング層(フォトレジストなど)を被覆するステップを含む。その後イオンミリング処理を施して材料を除去し、シールド層303の隆起部304を形成することができる。さらに絶縁材料を完全な膜層の状態で被覆して、絶縁層339、341を残しながらフォトレジストを剥がすことができる。引き続き化学機械研磨のような平坦化ステップを行えば、後続の層を上に形成するのに有利な平坦面をもたらすことができる。代わりに、完全な絶縁膜層を被覆する前にフォトレジスト層を除去することもできよう。またCMP処理の利用により、構造を平坦化してMR素子303が上に構築される隆起部304から絶縁体を除去することもできよう。
本発明はGMRセンサでもTMRセンサでも利用できるということが当業者には理解されよう。GMRセンサがMR素子として使用されたならば、MR素子309と第一および第二磁気シールド層303、323との間に第一および第二間隙層と称する絶縁層が提供されよう。そしてリード線が形成され、MR素子309の各側面にセンス電流が供給されよう。その場合、上部圧縮性層351、353も下部圧縮性層343、345も、センス電流を供給するためのリード線として兼用することができる。
本発明は、自動ピン止め型MRセンサにおける振幅反転への抵抗を改良するためのピン止め機構を提供することにより、先行技術の多くの問題点を克服するということがわかるであろう。様々な実施態様が上述されたが、それらは例としてのみ示されたものであり、限定として示されたものではないということが理解されるべきである。したがって、好ましい実施態様の広さおよび範囲は上述のいかなる例示的実施態様によっても限定されるべきではなく、附属の特許請求の範囲およびその均等物のみにしたがって定義されるべきである。
100…ディスクドライブ、
112…磁気ディスク、
113…スライダ、
114…スピンドル、
115…サスペンション、
118…ドライブモータ、
119…アクチュエータアーム、
121…磁気ヘッド、
125…データ記録チャネル、
127…アクチュエータ、
129…制御ユニット(コントローラ)、
301…磁気センサ、
303…下部磁気シールド層、
304…隆起部、
305…第一凹部、
307…第二凹部、
309…磁気抵抗素子、
311…ピン止め層、
313…低部強磁性層、
315…頂部強磁性層、
317…反平行結合層、
319…非磁性障壁層、
321…自由磁性層、
323…上部磁気シールド層、
325,327…リード線、
339…第一絶縁層、
341…第二絶縁層、
343…第一圧縮性層、
345…第二圧縮性層、
347…第一ハードバイアス層、
349…第二ハードバイアス層、
351…第三圧縮性層、
353…第四圧縮性層、
355,357…キャップ層、
359,361…絶縁層。
112…磁気ディスク、
113…スライダ、
114…スピンドル、
115…サスペンション、
118…ドライブモータ、
119…アクチュエータアーム、
121…磁気ヘッド、
125…データ記録チャネル、
127…アクチュエータ、
129…制御ユニット(コントローラ)、
301…磁気センサ、
303…下部磁気シールド層、
304…隆起部、
305…第一凹部、
307…第二凹部、
309…磁気抵抗素子、
311…ピン止め層、
313…低部強磁性層、
315…頂部強磁性層、
317…反平行結合層、
319…非磁性障壁層、
321…自由磁性層、
323…上部磁気シールド層、
325,327…リード線、
339…第一絶縁層、
341…第二絶縁層、
343…第一圧縮性層、
345…第二圧縮性層、
347…第一ハードバイアス層、
349…第二ハードバイアス層、
351…第三圧縮性層、
353…第四圧縮性層、
355,357…キャップ層、
359,361…絶縁層。
Claims (20)
- 隆起部と、そこから横方向に延びて左右に対向する第一および第二凹部とを有する第一磁気シールド層と、
前記第一磁気シールド層の前記隆起部の上部に形成され、反平行に結合された自動ピン止め層と、自由磁性層を有する磁気抵抗センサと、
前記シールド層の前記第一および第二凹部の上部に形成された第一および第二圧縮性層と、
を有することを特徴とする磁気センサ。 - 前記反平行ピン止め層が反平行結合層により分離された正の磁気歪みを有する第一および第二強磁性層を含み、該ピン止め層のピン止めが磁気歪みと前記第一および第二強磁性層間の静磁結合との組み合わせにより補助されることを特徴とする請求項1記載の磁気センサ。
- 前記自動ピン止め層が反強磁性体への交換結合の補助なしにピン止めされることを特徴とする請求項1記載の磁気センサ。
- 前記第一および第二圧縮性層がCuを含むことを特徴とする請求項1記載の磁気センサ。
- 前記第一および第二圧縮性層の上に形成された第一および第二ハード磁性層と、該第一および第二ハード磁性層の上に形成された第一および第二金属層をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の磁気センサ。
- 前記第一および第二金属層がRhを含むことを特徴とする請求項5記載の磁気センサ。
- 前記シールドの前記凹部の上部に形成された第一および第二ハード磁性層をさらに含み、前記第一および第二ハード磁性体層がCoPtを含み、また第一および第二のCrMoシード層をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の磁気センサ。
- 前記シールドの前記凹部の上部に形成された第一および第二ハード磁性層であって、前記第一および第二ハード磁性体層がCoPtCrを含み、第一および第二のCrシード層をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の磁気センサ。
- 前記第一および第二圧縮性層がそれぞれ少なくとも200オングストロームの厚さを有することを特徴とする請求項1記載の磁気センサ。
- 前記第一および第二圧縮性層がそれぞれ少なくとも750オングストロームの厚さを有することを特徴とする請求項1記載の磁気センサ。
- 前記反平行ピン止め層と前記自由磁性層との間に配置された絶縁層をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の磁気センサ。
- 前記反平行ピン止め層と前記自由磁気層との間に配置された導電層をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の磁気センサ。
- 前記第一および第二強磁性層が正の磁気歪みを有する物質を含むことを特徴とする請求項1記載の磁気センサ。
- 前記シールド層が前記反平行ピン止め層と導通していることを特徴とする請求項1記載の磁気センサ。
- 前記シールド層と前記反平行ピン止め層との間に配置された電気的絶縁層をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の磁気センサ。
- 前記ピン止め層の前記強磁性層の少なくとも1つがCoFeを含むことを特徴とする請求項1記載の磁気センサ。
- 前記第一および第二圧縮性層が少なくとも17オングストロームの厚さを有することを特徴とする請求項1記載の磁気センサ。
- 前記第一および第二圧縮性層の上部に形成された第一および第二ハード磁性バイアス層と、
前記第一および第二ハードバイアス層の上部に形成された第三および第四圧縮性層と、
をさらに含むことを特徴とする請求項1記載の磁気センサ。 - 前記第三および第四圧縮性層がRhを含むことを特徴とする請求項18記載の磁気センサ。
- ハウジングに結合されたモータと、
前記モータに結合されたスピンドルと、
前記スピンドルに支持されて自身の軸の周りを回転する磁気ディスクと、
アクチュエータと、
前記アクチュエータにより支持されて前記ディスクの表面にわたって枢動するスライダと、
前記スライダ上に形成された磁気センサと、
を有するデータ記憶システムであって、前記磁気センサが、
隆起部と、そこから横方向に延びて左右に対向する第一および第二下部とを有する第一磁気シールド層と、
前記第一磁気シールド層の前記隆起部の上部に形成され、反平行に結合された自導ピン止め層と、自由磁性層を有する磁気抵抗センサと、
前記シールド層の左右に対向する前記第一および第二下部の上部に形成された第一および第二圧縮性層と、
を有することを特徴とするデータ記憶システム。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US10/781,548 US7463459B2 (en) | 2004-02-18 | 2004-02-18 | Self-pinned read sensor design with enhanced lead stabilizing mechanism |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005235371A true JP2005235371A (ja) | 2005-09-02 |
Family
ID=34711851
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005019278A Withdrawn JP2005235371A (ja) | 2004-02-18 | 2005-01-27 | リード線機構の安定を強化した自動ピン止め型読取りセンサ |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US7463459B2 (ja) |
EP (1) | EP1566650A3 (ja) |
JP (1) | JP2005235371A (ja) |
KR (1) | KR20060042980A (ja) |
CN (1) | CN100361199C (ja) |
SG (1) | SG114735A1 (ja) |
TW (1) | TW200529482A (ja) |
Families Citing this family (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005293761A (ja) * | 2004-04-02 | 2005-10-20 | Tdk Corp | 薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置 |
US7218486B2 (en) * | 2004-06-28 | 2007-05-15 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Extended pinned layer on top of lead/HB to avoid amplitude flipping |
US7414817B2 (en) * | 2005-02-07 | 2008-08-19 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Magnetoresistive sensor having a laminated hard magnet structure for free layer biasing |
JP2006261453A (ja) * | 2005-03-17 | 2006-09-28 | Fujitsu Ltd | 磁気抵抗効果素子およびその製造方法 |
US20070091514A1 (en) * | 2005-10-21 | 2007-04-26 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Magnetoresistive (MR) elements having improved hard bias seed layers |
US20100264052A1 (en) * | 2006-03-20 | 2010-10-21 | Semersky Frank E | Foamed-wall container with foamed and unfoamed regions |
US8557708B2 (en) | 2007-05-02 | 2013-10-15 | HGST Netherlands B.V. | Methods for fabricating a magnetic head reader using a chemical mechanical polishing (CMP) process for sensor stripe height patterning |
US8068315B2 (en) * | 2007-09-26 | 2011-11-29 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Current perpendicular to plane GMR and TMR sensors with improved magnetic properties using Ru/Si seed layers |
JP4952725B2 (ja) * | 2009-01-14 | 2012-06-13 | ソニー株式会社 | 不揮発性磁気メモリ装置 |
JP5338711B2 (ja) * | 2010-02-23 | 2013-11-13 | Tdk株式会社 | 磁気センサー、磁気検出装置、及び磁気ヘッド |
US8526137B2 (en) * | 2010-04-16 | 2013-09-03 | International Business Machines Corporation | Head comprising a crystalline alumina layer |
US9562916B2 (en) | 2011-06-01 | 2017-02-07 | Zhejiang Electric Power Corporation | Full-automatic detecting system and method for transformer |
CN102323560A (zh) * | 2011-06-01 | 2012-01-18 | 浙江省电力公司 | 一种互感器在线检测用工装板 |
US8675318B1 (en) | 2011-11-22 | 2014-03-18 | Western Digital (Fremont), Llc | Method and system for providing a read transducer having a reduced shield-to-shield spacing |
US8711528B1 (en) | 2012-06-29 | 2014-04-29 | Western Digital (Fremont), Llc | Tunnel magnetoresistance read head with narrow shield-to-shield spacing |
US9269382B1 (en) | 2012-06-29 | 2016-02-23 | Western Digital (Fremont), Llc | Method and system for providing a read transducer having improved pinning of the pinned layer at higher recording densities |
US8760822B1 (en) | 2012-11-28 | 2014-06-24 | Western Digital (Fremont), Llc | Method and system for providing a read transducer having an extended pinned layer and soft magnetic bias structures with improved stability |
US8896974B2 (en) * | 2013-03-29 | 2014-11-25 | Tdk Corporation | Thin film magnetic head with side layers under compression stress |
US9318130B1 (en) | 2013-07-02 | 2016-04-19 | Western Digital (Fremont), Llc | Method to fabricate tunneling magnetic recording heads with extended pinned layer |
US9618589B2 (en) | 2013-10-18 | 2017-04-11 | Infineon Technologies Ag | First and second magneto-resistive sensors formed by first and second sections of a layer stack |
US9214172B2 (en) | 2013-10-23 | 2015-12-15 | Western Digital (Fremont), Llc | Method of manufacturing a magnetic read head |
US9147404B1 (en) | 2015-03-31 | 2015-09-29 | Western Digital (Fremont), Llc | Method and system for providing a read transducer having a dual free layer |
US9666214B1 (en) | 2015-09-23 | 2017-05-30 | Western Digital (Fremont), Llc | Free layer magnetic reader that may have a reduced shield-to-shield spacing |
Family Cites Families (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5307226A (en) * | 1992-06-05 | 1994-04-26 | Hewlett-Packard Company | Improved magnetoresistive transducer with substantially perpendicular easy axis |
US5583725A (en) * | 1994-06-15 | 1996-12-10 | International Business Machines Corporation | Spin valve magnetoresistive sensor with self-pinned laminated layer and magnetic recording system using the sensor |
JPH10302227A (ja) * | 1997-04-28 | 1998-11-13 | Victor Co Of Japan Ltd | 磁気抵抗効果型ヘッド |
JP2924875B2 (ja) * | 1997-10-17 | 1999-07-26 | 日本電気株式会社 | 磁気抵抗効果ヘッド |
US5898548A (en) * | 1997-10-24 | 1999-04-27 | International Business Machines Corporation | Shielded magnetic tunnel junction magnetoresistive read head |
US5898547A (en) * | 1997-10-24 | 1999-04-27 | International Business Machines Corporation | Magnetic tunnel junction magnetoresistive read head with sensing layer as flux guide |
US5901018A (en) * | 1997-10-24 | 1999-05-04 | International Business Machines Corporation | Magnetic tunnel junction magnetoresistive read head with sensing layer as rear flux guide |
US6738236B1 (en) | 1998-05-07 | 2004-05-18 | Seagate Technology Llc | Spin valve/GMR sensor using synthetic antiferromagnetic layer pinned by Mn-alloy having a high blocking temperature |
US6191926B1 (en) * | 1998-05-07 | 2001-02-20 | Seagate Technology Llc | Spin valve magnetoresistive sensor using permanent magnet biased artificial antiferromagnet layer |
US6127053A (en) * | 1998-05-27 | 2000-10-03 | International Business Machines Corporation | Spin valves with high uniaxial anisotropy reference and keeper layers |
US6219207B1 (en) * | 1999-04-26 | 2001-04-17 | International Business Machines Corporation | Read sensor having high conductivity multilayer lead structure with a molybdenum layer |
US6295187B1 (en) * | 1999-06-29 | 2001-09-25 | International Business Machines Corporation | Spin valve sensor with stable antiparallel pinned layer structure exchange coupled to a nickel oxide pinning layer |
JP2001014616A (ja) * | 1999-06-30 | 2001-01-19 | Tdk Corp | 磁気変換素子、薄膜磁気ヘッドおよびそれらの製造方法 |
JP3793669B2 (ja) | 1999-08-26 | 2006-07-05 | 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ | 巨大磁気抵抗効果ヘッド、薄膜磁気ヘッドならびに磁気記録再生装置 |
JP2000099929A (ja) * | 1999-10-12 | 2000-04-07 | Alps Electric Co Ltd | 薄膜磁気ヘッド |
JP2002025015A (ja) * | 2000-07-06 | 2002-01-25 | Sony Corp | 磁気トンネル効果型磁気ヘッド及びその製造方法 |
US6632474B1 (en) * | 2000-10-13 | 2003-10-14 | Headway Technologies, Inc. | Robust hard bias/conductor lead structures for future GMR heads |
JP3587792B2 (ja) | 2001-03-15 | 2004-11-10 | アルプス電気株式会社 | 磁気検出素子及びその製造方法 |
US6628484B2 (en) * | 2001-06-05 | 2003-09-30 | International Business Machines Corporation | Planar gap pre-fill process for read heads |
US6735058B2 (en) | 2002-02-04 | 2004-05-11 | International Business Machines Corporation | Current-perpendicular-to-plane read head with an amorphous magnetic bottom shield layer and an amorphous nonmagnetic bottom lead layer |
US6801412B2 (en) | 2002-04-19 | 2004-10-05 | International Business Machines Corporation | Method and apparatus for improved pinning strength for self-pinned giant magnetoresistive heads |
US6967824B2 (en) * | 2003-04-01 | 2005-11-22 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Hard bias magnetic structure including a conductive layer and a transition layer and a seed layer |
US6867953B2 (en) * | 2003-07-02 | 2005-03-15 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Self-pinned in-stack bias structure with improved pinning |
US7268979B2 (en) * | 2003-07-02 | 2007-09-11 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Head with thin AFM with high positive magnetostrictive pinned layer |
US7084467B2 (en) * | 2003-07-25 | 2006-08-01 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Spin valve transistor with self-pinned antiparallel pinned layer structure |
US7330339B2 (en) * | 2003-07-25 | 2008-02-12 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Structure providing enhanced self-pinning for CPP GMR and tunnel valve heads |
US7268982B2 (en) * | 2004-10-21 | 2007-09-11 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Current perpendicular to plane (CPP) GMR structure having vanadium doped, AP coupled, multi-layered pinned structure |
-
2004
- 2004-02-18 US US10/781,548 patent/US7463459B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-12-09 EP EP04029261A patent/EP1566650A3/en not_active Withdrawn
- 2004-12-13 TW TW093138634A patent/TW200529482A/zh unknown
-
2005
- 2005-01-27 JP JP2005019278A patent/JP2005235371A/ja not_active Withdrawn
- 2005-02-16 SG SG200500896A patent/SG114735A1/en unknown
- 2005-02-17 CN CNB200510009344XA patent/CN100361199C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2005-02-18 KR KR1020050013498A patent/KR20060042980A/ko not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20060042980A (ko) | 2006-05-15 |
SG114735A1 (en) | 2005-09-28 |
TW200529482A (en) | 2005-09-01 |
EP1566650A2 (en) | 2005-08-24 |
EP1566650A3 (en) | 2009-07-29 |
US7463459B2 (en) | 2008-12-09 |
US20050180061A1 (en) | 2005-08-18 |
CN100361199C (zh) | 2008-01-09 |
CN1658288A (zh) | 2005-08-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2005235371A (ja) | リード線機構の安定を強化した自動ピン止め型読取りセンサ | |
US7466515B2 (en) | Magnetic medium having a soft underlayer with a magnetic anisotropy | |
US7652856B2 (en) | Current perpendicular to plane (CPP) magnetoresistive sensor having strong pinning and small gap thickness | |
US7525775B2 (en) | Oblique angle etched underlayers for improved exchange biased structures in a magnetoresitive sensor | |
US7405909B2 (en) | Current perpendicular to plane (CPP) magnetoresistive sensor with free layer biasing by exchange pinning at back edge | |
US7333302B2 (en) | GMR sensor having an under-layer treated with nitrogen for increased magnetoresistance | |
US7363699B2 (en) | Method for manufacturing a magnetic read sensor employing oblique etched underlayers for inducing uniaxial magnetic anisotropy in hard magnetic bias layers | |
JP5852541B2 (ja) | 磁気抵抗センサーのための磁気バイアス構造 | |
US20150002961A1 (en) | Scissor magnetic sensor having a back edge soft magnetic bias structure | |
JP2007049136A (ja) | バッファ層を伴わずに異方性ハードバイアスを有する磁気抵抗センサ | |
US7460343B2 (en) | Magnetic read sensor employing oblique etched underlayers for inducing uniaxial magnetic anisotropy in a hard magnetic in-stack bias layer | |
US7672094B2 (en) | TMR sensor having an under-layer treated with nitrogen for increased magnetoresistance | |
JP2013004166A (ja) | ハードバイアスのシード構造を有する磁気センサ | |
US7529066B2 (en) | Magnetoresistive sensor having magnetic layers with tailored magnetic anisotropy induced by direct ion milling | |
US7360300B2 (en) | Method for manufacturing a magnetic read sensor employing oblique etched underlayers for inducing uniaxial magnetic anisotropy in a hard magnetic pinning layer | |
US7457085B2 (en) | Magnetic read sensor employing oblique etched underlayers for inducing uniaxial magnetic anisotropy in hard magnetic bias layers | |
US7360299B2 (en) | Method for manufacturing a magnetic read sensor employing oblique etched underlayers for inducing uniaxial magnetic anisotropy in a hard magnetic in-stack bias layer | |
US7672090B2 (en) | Magnetic read sensor employing oblique etched underlayers for inducing uniaxial magnetic anisotropy in a hard magnetic pinning layer | |
US20160099014A1 (en) | Magnetoresistive element, method of manufacturing magnetoresistive element, magnetic head, and magnetic recording and reading apparatus | |
US7268982B2 (en) | Current perpendicular to plane (CPP) GMR structure having vanadium doped, AP coupled, multi-layered pinned structure | |
JP5980672B2 (ja) | ハードバイアス磁界およびハードバイアスの保磁力の最適化に向けたハードバイアス構造を有する磁気センサ | |
US7443637B2 (en) | Giant magnetoresistance sensor with side longitudinal bias stacks and method for forming same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071221 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20071221 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20090511 |