JP3004007B2 - 磁気トンネル接合磁気抵抗読取りヘッド - Google Patents

磁気トンネル接合磁気抵抗読取りヘッド

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JP3004007B2 JP10289013A JP28901398A JP3004007B2 JP 3004007 B2 JP3004007 B2 JP 3004007B2 JP 10289013 A JP10289013 A JP 10289013A JP 28901398 A JP28901398 A JP 28901398A JP 3004007 B2 JP3004007 B2 JP 3004007B2
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Description

【発明の詳細な説明】
本出願は、「MAGNETIC TUNNEL JUNCTION MAGNETORESIST
IVE READ HEAD WITH SENSING LAYER AS FLUX GUIDE」と
いう名称の同時米国特許出願第９５７６９９号（出願人
整理番号：ＡＭ９９７０３９）および「SHIELDED MAGNE
TIC TUNNEL JUNCTION MAGNETORESISTIVE READ HEAD」と
いう名称の米国特許出願９５７７８７号（出願人整理番
号：ＡＭ９９７１４９）に関連する。
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般には磁気トン
ネル接合（ＭＴＪ）素子に関し、より詳細には、磁気記
録データを読み取る磁気抵抗（ＭＲ）ヘッドとして使用
するＭＴＪ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気トンネル接合（ＭＴＪ）素子は、薄
い絶縁トンネル障壁層によって分離された２つの強磁性
層から成り、磁気分極電子トンネル現象に基づいてい
る。強磁性層のうちの一方の層は、典型的には他方の強
磁性層よりも飽和保磁力が高いために一方向により高い
飽和磁界を有する。絶縁トンネル障壁層は、強磁性層間
に量子力学トンネル現象が起こるのに十分な薄さであ
る。トンネル現象は電子スピンに依存し、それによって
ＭＴＪの磁気反応は２つの強磁性層の相対的な向きとス
ピン極性の関数になる。
【０００３】ＭＴＪ素子は主として半導体メモリのメモ
リ・セルとして提案されてきた。ＭＴＪメモリ・セルの
状態は、センス電流がＭＴＪを垂直方向に一方の強磁性
層から他方の強磁性層まで流れるときにＭＴＪの抵抗を
測定することによって判断される。絶縁トンネル障壁層
を横切る電荷キャリヤのトンネル現象の確率は、２つの
強磁性層の磁気モーメント（磁化方向）の相対的位置合
わせに依存する。トンネル電流はスピン分極される。こ
れは、強磁性層の１つ、たとえば磁気モーメントが固定
しているかまたは回転が妨げられている層から流れる電
流が、主に１つのスピン・タイプ（強磁性層の磁気モー
メントの向きに応じてスピンアップまたはスピンダウ
ン）の電子から成ることを意味する。トンネル電流のス
ピン分極の程度は、強磁性層とトンネル障壁層との界面
における強磁性層を含む磁性材料の電子バンド構造によ
って決まる。したがって、第１の強磁性層はスピン・フ
ィルタの役割を果たす。電荷キャリヤのトンネルの確率
は、第２の強磁性層内の電流のスピン分極と同じスピン
分極の電子状態の有効度に依存する。通常は、第２の強
磁性層の磁気モーメントが第１の強磁性層の磁気モーメ
ントと平行な場合の方が、第２の強磁性層の磁気モーメ
ントが第１の強磁性層の磁気モーメントと逆平行になっ
ている場合よりも有効電子状態が多い。したがって、電
荷キャリヤのトンネル確率は、両方の層の磁気モーメン
トが平行なときに最大であり、磁気モーメントが逆平行
のときに最小である。モーメントを平行でも逆平行でも
なく配置した場合、トンネル確率は中間値になる。した
がって、ＭＴＪメモリ・セルの電気抵抗は両方の強磁性
層における電流のスピン分極と電子状態とに依存する。
その結果、磁化方向が固定していない強磁性層の２つの
可能な磁化方向によって、メモリ・セルの２つの可能な
ビット状態（０または１）が規定される。
【０００４】磁気抵抗（ＭＲ）センサは、検知素子によ
って検知される磁束の強度と方向の関数として、磁性材
料で製作された検知素子の抵抗変化を通して磁界信号を
検出する。磁気記録ディスク・ドライブ内のデータを読
み取るＭＲ読取りヘッドとして使用されるものなどの従
来のＭＲセンサは、典型的にはパーマロイ（Ｎｉ81Ｆｅ
19）であるバルク磁性材料の異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）
効果に基づいて動作する。読取り素子抵抗の成分は、読
取り素子の磁化方向と読取り素子を流れるセンス電流の
方向との間の角度の余弦の平方として変化する。ディス
ク・ドライブ内のディスクなどの磁気媒体から記録デー
タを読み取ることができるのは、記録磁気媒体からの外
部磁界（信号磁界）によって読取り素子内の磁化の方向
が変化し、それによって読取り素子の抵抗の変化と、そ
れに対応する検知電流または電圧の変化が生じるためで
ある。従来のＭＲ読取りヘッドでは、ＭＴＪ素子とは異
なり、センス電流は読取り素子の強磁性層に対して平行
な方向である。
【０００５】米国特許第５３９００６１号に記載されて
いるように、ＭＴＪ素子を磁気記録用の磁気抵抗読取り
ヘッドとして使用することも提案されている。このＭＴ
Ｊ読取りヘッドでは、自由強磁性層と固定強磁性層は、
絶縁トンネル障壁の側部周縁部を越えて延びていない側
部周縁部を有する。磁気記録装置内では、読取りヘッド
は、読取りヘッドがその上に懸架されている薄膜磁気媒
体に書き込まれた小さな磁化領域または磁化ビットから
磁束を検知する。磁気ビット面積密度を高くすることに
よって、ディスク・ドライブの密度をある程度向上させ
ることができる。したがって、各磁気領域またはビット
の面積を小さくしなければならないが、それによって磁
束が小さくなる。パフォーマンス向上と磁気記録ディス
ク・ドライブの容量増大のためには、小さくなった磁束
をより大きな出力信号で検知することができる磁気記録
ヘッドが必要になる。より高い磁気抵抗係数を有するＭ
ＴＪ構造を見いだすことによって改良された磁気記録読
取りヘッドを実現することができる。しかし、ＭＲ係数
はＭＴＪを含む材料の本質的な電子特性と磁気特性によ
って決まる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ＭＴＪが他の点では同
じ磁性材料および電気的材料のセットで製作された、同
じ入力磁束についてより大きな出力信号を与える磁気記
録システム用のＭＴＪＭＲ読取りヘッドが必要である。
本発明の目的は、かかるヘッドを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、磁束を磁気記
録媒体からトンネル接合部に向ける自由強磁性層が背面
磁束ガイドとしても機能する磁気記録システム用のＭＴ
Ｊ ＭＲ読取りヘッドである。磁気記録ディスク・ドラ
イブの実施形態では、固定強磁性層、トンネル障壁層、
および自由強磁性層がすべて、空気軸受（ベアリング）
面（ＡＢＳ）において露出したそれぞれの縁部を有す
る。固定強磁性層と自由強磁性層の両方が、トンネル障
壁層の相反する面に接触しているが、自由強磁性層はト
ンネル障壁層または固定強磁性層のうちいずれか背面縁
部が検知面に近い方の層の背面縁部を越えて延びてい
る。これによって、トンネル接合領域で磁束が非ゼロに
なるように保証される。固定強磁性層の磁化方向は、Ａ
ＢＳに対して、したがってディスク表面に対してほぼ垂
直の方向に、好ましくは反強磁性層との界面交換結合に
よって、固定されている。自由強磁性層の磁化方向は、
印加磁界がないときにはＡＢＳの表面に対してほぼ平行
の方向に整列され、磁気記録ディスクからの印加磁界が
あるときには自由に回転する。自由強磁性層の側部に隣
接する高飽和保磁力の硬磁性材料の層が、自由強磁性層
の磁化を好ましい方向に長手バイアスさせる。
【０００８】このＭＴＪ ＭＲ読取りヘッドは、ＭＴＪ
ＭＲ読取りヘッドの両側に導電磁気遮蔽層が配置され
た統合型読取り／書込みヘッド構造体の一部として形成
することができる。２つの遮蔽層上に検知回路の電気リ
ードが形成され、それによって遮蔽層からリードを介し
てトンネル接合部の固定強磁性層と自由強磁性層に至る
電気経路が設けられるようにする。
【０００９】
【発明の実施の形態】最初に図１を参照すると、ＭＲセ
ンサを使用するタイプの従来技術のディスク・ドライブ
の略断面図が図示されている。このディスク・ドライブ
は、ディスク・ドライブ・モータ１２とアクチュエータ
１４が取り付けられた基部１０と、カバー１１とを含
む。基部１０とカバー１１は、ディスク・ドライブを実
質的に密閉するハウジングを形成する。典型的には、基
部１０とカバー１１との間に配置されたガスケット１３
と、ディスク・ドライブの内部と外部環境との間の圧力
を等しくするための小さな通気ポート（図示せず）があ
る。磁気記録ディスク１６はハブを使用してドライブ・
モータ１２に接続され、ドライブ・モータ１２によって
回転するようにハブ１８に装着されている。ディスク１
６の表面上には薄い潤滑膜５０が保持されている。空気
軸受スライダ２０などの担体の終端に読取り／書込みヘ
ッドまたは変換器２５が形成されている。変換器（トラ
ンスデューサ）２５は、図３に関して後述するように誘
導書込みヘッド部とＭＲ読取りヘッド部とを含む読取り
／書込みヘッドである。スライダ２０は、剛性アーム
（リジッド・アーム）２２と懸架機構（サスペンション
機構）２４を使用してアクチュエータ１４に接続されて
いる。懸架機構２４は、スライダ２０を記録ディスク１
６の表面上まで駆動するバイアス力を供給する。ディス
ク・ドライブの動作中、ドライブ・モータ１２がディス
ク１６を一定の速度で回転させ、典型的にはリニアまた
はロータリ・ボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）である
アクチュエータ１４がスライダ２０をディスク１６の表
面を横切ってほぼ半径方向に移動させ、それによって読
取り／書込みヘッド２５がディスク１６上の異なるデー
タ・トラックにアクセスすることができるようにする。
【００１０】図２は、カバー１１を取り外した状態のデ
ィスク・ドライブの内部を示す上面図であり、スライダ
２０をディスク１６に向かって駆動する力をスライダ２
０に供給する懸架機構（サスペンション機構）２４をよ
り詳細に示す図である。懸架機構は、ＩＢＭの米国特許
第４１６７７６５号に記載の周知のワトラウス（Watrou
s）懸架機構などの従来のタイプの懸架機構とすること
ができる。このタイプの懸架機構は、スライダが空気軸
受上に乗ったときにスライダが縦と横に揺れることがで
きるようにするスライダのジンバル装着機構も備える。
変換器２５によってディスク１６から検出されたデータ
は、アーム２２上に配置された集積回路チップ１５内の
信号増幅および処理回路によってデータ・リードバック
信号に加工される。変換器２５からの信号はフレキシブ
ル・ケーブル１７を介してチップ１５に伝達され、チッ
プ１５はその出力信号をケーブル１９を介してディスク
・ドライブ電子回路（図示せず）に送る。
【００１１】図３は、ＭＲ読取りヘッド部と誘導書込み
ヘッド部とを含む統合型読取り／書込みヘッド２５の略
断面図である。ヘッド２５は空気軸受面（ＡＢＳ）を形
成するように重ねられ、ＡＢＳは前述のように空気軸受
によって回転ディスク１６（図１）の表面から間隔をあ
けて配置される。読取りヘッドは、第１のギャップ層Ｇ
１と第２のギャップ層Ｇ２との間に挟まれたＭＲセンサ
４０を含む。ギャップ層は、さらに第１の磁気遮蔽層Ｓ
１と第２の遮蔽層Ｓ２との間に挟まれている。従来のデ
ィスク・ドライブでは、ＭＲセンサ４０はＡＭＲセンサ
である。書込みヘッドは、コイル層Ｃと絶縁層１２とを
含み、この２つの層は絶縁層１１と１３の間に挟まれ、
絶縁層はさらに第１の磁極片Ｐ１と第２の磁極片Ｐ２の
間に挟まれている。磁気ギャップを設けるために、ＡＢ
Ｓに隣接する磁極端において第１の磁極片Ｐ１と第２の
磁極片Ｐ２の間にギャップ層Ｇ３が挟まれている。書込
み中は、信号電流がコイル層Ｃを通って伝導され、第１
および第２の磁極層Ｐ１、Ｐ２に磁束が誘導され、それ
によって磁束がＡＢＳにおいて磁極端間でフリンジす
る。書込み操作中に、この磁束が回転ディスク１６上の
環状トラックを磁化する。読取り操作中に、回転ディス
ク１６上の磁化領域が磁束を読取りヘッドのＭＲセンサ
４０に注入し、それによってＭＲセンサ４０内の抵抗を
変化させる。これらの抵抗変化が、ＭＲセンサ４０両端
間の電圧変化を検出することによって検出される。電圧
変化はチップ１５（図２）とドライブ電子回路によって
処理され、ユーザ・データに変換される。図３に示す複
合ヘッド２５は、読取りヘッドの第２の遮蔽層Ｓ２が書
込みヘッドの第１の磁極片Ｐ１として使用される「マー
ジ」ヘッドである。ピギーバック・ヘッド（図示せず）
では、第２の遮蔽層Ｓ２と第１の磁極片Ｐ１は別々の層
である。
【００１２】以上のＡＭＲ読取りヘッドを備えた典型的
な磁気記録ディスク・ドライブの説明と添付図面の図１
ないし図３は代表例に過ぎない。ディスク・ドライブ
は、多数のディスクとアクチュエータを含むことがで
き、各アクチュエータがいくつかのスライダをサポート
することができる。さらに、空気軸受スライダの代わり
に、ヘッド・キャリヤは、液体軸受やその他の接触およ
び近接触記録ディスク・ドライブなど、ヘッドをディス
クと接触または近接触させた状態に維持するものとする
こともできる。
【００１３】本発明は、図３の読取り／書込みヘッド２
５におけるＭＲセンサ４０の代わりに使用するＭＴＪセ
ンサを備えたＭＲ読取りヘッドである。
【００１４】図４は、図３の線４２として図示されてい
る縁を持つ平面で切り取った場合に現れる本発明のＭＴ
Ｊ ＭＲ読取りヘッドの断面図であり、ディスク面から
見た図である。したがって、図４の紙面はＡＢＳと平行
で、ＭＴＪ ＭＲ読取りヘッドのアクティブ検知領域す
なわちトンネル接合部をほぼ通る面であり、ヘッドを構
成する層が現れている。
【００１５】図４を参照すると、このＭＴＪ ＭＲ読取
りヘッドはギャップ層Ｇ１基板上に形成された電気リー
ド１０２と、ギャップ層Ｇ２の下にある電気リード１０
４と、電気リード１０２、１０４間の層のスタックとし
て形成されたＭＴＪ１００とを含む。
【００１６】ＭＴＪ１００は、第１の電極多層スタック
１１０と、絶縁トンネル障壁層１２０と、上部電極スタ
ック１３０とを含む。これらの各電極は、トンネル障壁
層１２０と直接接触した強磁性層、すなわち強磁性層１
１８および１３２を含む。
【００１７】電気リード１０２上に形成されたベース電
極層スタック１１０は、リード１０２上のシード層また
は「テンプレート」層１１２と、テンプレート層１１２
上の反強磁性材料の層１１６と、下の反強磁性層１１６
上に形成されて反強磁性層１１６と交換結合している
「固定」強磁性層１１８とを含む。強磁性層１１８の磁
気モーメントまたは磁化方向は所望の対象範囲に磁界が
印加されているときに回転しないようになっているた
め、強磁性層１１８を固定層と呼ぶ。上部電極スタック
１３０は、「自由」または「検知」強磁性層１３２と、
検知層１３２上に形成された保護層またはキャップ層１
３４を含む。検知強磁性層１３２は、反強磁性層に交換
結合されておらず、したがってその磁化方向は対象範囲
に印加磁界があるときに自由に回転することができる。
検知強磁性層１３２は、印加磁界があるときにその磁気
モーメントまたは磁化方向（矢印１３３で図示されてい
る）がＡＢＳ（このＡＢＳは図４の紙面に対して平行な
面である）に対してほぼ平行であって、固定強磁性層１
１８の磁化方向に対してほぼ垂直な向きになるように製
作されている。トンネル障壁層１２０のすぐ下にある電
極スタック１１０内の固定強磁性層１１８の磁化方向
は、直下の反強磁性層１１６との界面交換結合によって
固定されている。反強磁性層１１６は下部電極スタック
１１０の一部を形成している。固定強磁性層１１８の磁
化方向は、ＡＢＳに対してほぼ垂直の向き、すなわち、
（矢尾部印１１９によって図示されているように）図４
の紙面に出入りする向きになっている。
【００１８】図４には、検知強磁性層１３２の磁化を長
手方向にバイアスさせるバイアス強磁性層１５０と、バ
イアス層１５０を検知強磁性層１３２およびＭＴＪ１０
０のその他の層から分離し、絶縁する絶縁層１６０も図
示されている。バイアス強磁性層１５０は、印加磁界が
ないときに磁気モーメント（矢印１５１で図示されてい
る）が検知強磁性層１３２の磁化モーメント１３３と同
じ方向に揃えられる、ＣｏＰｔＣｒ合金などの硬磁性材
料である。絶縁層１６０は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）また
はシリカ（ＳｉＯ2）であることが好ましく、バイアス
強磁性層１５０をＭＴＪ１００および電気リード１０
２、１０４から電気的に分離するのに十分な厚さではあ
るが、検知強磁性層１３２と静磁気結合（破線矢印１５
３で図示されている）することができるだけの薄さであ
る。安定した長手バイアスになることを保証するため
に、バイアス強磁性層１５０の積Ｍ＊ｔ（ただしＭは強
磁性層内の材料の単位面積当たりの磁気モーメントであ
り、ｔは強磁性層の厚さである）は、検知強磁性層１３
２のＭ＊ｔ以上でなければならない。検知強磁性層１３
２で一般的に使用されるＮｉ(100-x)−Ｆｅ(x)の磁気モ
ーメント（ｘは約１９）は、Ｃｏ75Ｐｔ13Ｃｒ12などの
バイアス強磁性層１５０に適合する典型的な硬磁性材料
の磁気モーメントの約２倍であるため、バイアス強磁性
層１５０の厚さは検知強磁性層１３２の少なくとも約２
倍でなければならない。
【００１９】センス電流Ｉが、第１の電気リード１０２
から反強磁性層１１６、固定強磁性層１１８、トンネル
障壁層１２０、および検知強磁性層１３２を垂直方向に
通り、第２の電気リード１０４から出るように向けられ
る。前述のように、トンネル障壁層１２０を通るトンネ
ル電流の量は、トンネル障壁層１２０に隣接して接触し
ている固定強磁性層１１８と検知強磁性層１３２の磁化
の相対的な向きの関数である。記録データからの磁界に
よって、検知強磁性層１３２の磁化方向が回転して方向
１３３、すなわち図４の紙面に出入りする方向から逸れ
る。これによって、強磁性層１１８、１３２の磁気モー
メントの相対的向きが変化し、したがってトンネル電流
の量が変化し、それがＭＴＪ１００の電気抵抗の変化と
して反映される。この抵抗の変化はディスク・ドライブ
の電子回路によって検出され、ディスクからリード・バ
ックされたデータに加工される。センス電流は電気絶縁
層１６０によってバイアス強磁性層１５０に達しないよ
うに妨げられる。絶縁層１６０はバイアス強磁性層１５
０も電気リード１０２、１０４から絶縁する。
【００２０】ＭＴＪ１００（図４）の代表的な１組の材
料について以下に説明する。ＭＴＪ１００の層はすべ
て、基板の表面に対して平行に印加された磁界がある状
態で成長させる。この磁界はすべての強磁性層の容易軸
を配向する役割を果たす。まず、電気リード１０２とし
て機能する１０〜５０ｎｍのＡｕ層の上に５ｎｍのＴａ
シード層（図示せず）を形成する。シード層は、面心立
方（ｆｃｃ）Ｎｉ81Ｆｅ 19テンプレート層１１２の（１
１１）成長を促進する材料から成る。テンプレート強磁
性層１１２は、反強磁性層１１６の成長を促進する。適
合するシード層材料としては、Ｃｕなどのｆｃｃ材料、
Ｔａ、または３〜５ｎｍのＴａ／３〜５ｎｍのＣｕなど
の層の組合せなどがある。ＭＴＪベース電極スタック１
１０は、１０〜２０ｎｍのＡｕ層１０２上のＴａシード
層上に成長させた、４ｎｍのＮｉ81Ｆｅ19／１０ｎｍの
Ｆｅ50Ｍｎ50／８ｎｍのＮｉ81Ｆｅ19（それぞれ層１１
２、１１６、１１８）を含む。Ａｕリード層１０２を基
板の役割を果たすアルミナ・ギャップ材料Ｇ１上に形成
する。次に、０．５〜２ｎｍのＡｌ層を付着させ、次に
プラズマ酸化することによってトンネル障壁層１２０を
形成する。これによって、Ａｌ2Ｏ3絶縁トンネル障壁層
１２０が形成される。上部電極スタック１３０は５ｎｍ
のＮｉ−Ｆｅ／１０ｎｍのＴａのスタック（それぞれ層
１３２、１３４）である。Ｔａ層１３４は保護キャップ
層の役割を果たす。上部電極スタック１３０に、電気リ
ード１０４として機能する２０ｎｍのＡｕ層を接触させ
る。
【００２１】電流はＭＴＪ１００内の層を垂直方向に流
れるため、ＭＴＪ素子の抵抗は主としてトンネル障壁層
１２０の抵抗によって支配されることに留意されたい。
したがって、導電リード１０２、１０４の単位面積当た
りの抵抗は、電流が層に平行して流れる従来のＭＲ読取
りヘッドにおけるよりもはるかに高くなり得る。したが
って、リード１０２、１０４は、従来のＭＲヘッド構造
におけるよりも薄くすることも細くすることもでき、合
金または元素の結合などの本質的により抵抗の高い材料
で作ることができる。
【００２２】下部電極スタック１１０は平滑であり、Ａ
ｌ2Ｏ3トンネル障壁層１２０は接合部を電気的に短絡さ
せるピンホールがないことが重要である。たとえば、金
属多層スタックにおいて良好な強力磁気抵抗効果を生じ
させることが知られているスパッタリング技法による成
長が十分である。
【００２３】代替検知強磁性層１３２は、検知強磁性層
１３２とトンネル障壁層１２０との間の界面にある薄い
ＣｏまたはＣｏ(100-x)Ｆｅ(x)またはＮｉ(100-x)Ｆｅx
（ｘは約６０）から成り、層１３２のバルクはＮｉ
(100-x)Ｆｅx（ｘは約１９である）などの低磁気ひずみ
材料である。薄いＣｏまたはＣｏ(100-x)Ｆｅ(x)または
Ｎｉ(100-x)Ｆｅx（ｘは約６０）界面層を有するこのタ
イプの検知層の正味磁気ひずみは、層１３２のバルクの
組成のわずかな変更によりゼロに近い値を有するように
調整される。代替固定強磁性層１１８は主として、トン
ネル障壁層１２０との界面にあるＣｏまたはＣｏ
(100-x)Ｆｅ(x)またはＮｉ(100-x)Ｆｅx（ｘは約６０）
の薄い層を有するバルクＮｉ(100-x)Ｆｅ(x)層から成
る。最大信号は、Ｃｏによって、または最大分極Ｎｉ
(100-x)Ｆｅx（ｘは約６０）またはＣｏ(100-x)Ｆｅ(x)
（ｘは約７０）によって得られる。界面層の厚さは約１
〜２ｎｍが最適である。この複合層の正味磁気ひずみは
組成のわずかな変更によってゼロに近くなるように調整
される。層１１８のバルクがＮｉ−Ｆｅである場合、組
成はＮｉ 81Ｆｅ19であり、バルクＮｉ−Ｆｅがゼロひず
みを有する組成である。
【００２４】Ｆｅ−Ｍｎ反強磁性層１１６は、固定層１
１８における強磁性材料を交換バイアスし、Ａｌ2Ｏ3障
壁層１２０よりも抵抗がかなり小さい、Ｎｉ−Ｍｎ層ま
たはその他の適合する反強磁性層に置き換えることがで
きる。さらに、好ましい実施形態では、固定強磁性層は
反強磁性層との界面交換結合によって固定される磁気モ
ーメントを有するが、固定強磁性層を磁気的に「硬い
（ハードな）」高飽和保磁力材料で形成し、それによっ
て反強磁性層を不要にすることもできる。このようにし
て硬い固定強磁性層を、Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金、Ｃｏ−
Ｃｒ−Ｔａ合金、Ｃｏ−Ｃｒ合金、Ｃｏ−Ｓｍ合金、Ｃ
ｏ−Ｒｅ合金、Ｃｏ−Ｒｕ合金、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｘ合金
（Ｘ＝Ｐｔ、Ｐｄ、またはＣｒ）などＣｏと１つまたは
その他の元素との合金および、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｐｔ
やＣｏ−Ｐｔ−Ｃｒ−Ｂなどの様々な四元合金など様々
な強磁性材料で形成することができる。
【００２５】本明細書に記載し、図４に図示するＭＴＪ
素子はＭＴＪ１００の下部に固定強磁性層を有するが、
この素子は先に検知強磁性層を付着させ、その後でトン
ネル障壁層、固定強磁性層、および反強磁性層を付着さ
せることによって形成することもできる。そのようなＭ
ＴＪ素子は、図４に示すＭＴＪ１００を本質的に逆転さ
せた層を有することになる。
【００２６】次に図５を参照すると、本発明の背面磁束
ガイド付きＭＴＪ ＭＲヘッドの図４の図に対して垂直
な断面であって検知面２００またはＡＢＳが右側にある
図が図示されている。説明を簡単にするために、バイア
ス強磁性層１５０は図示されておらず、ＭＴＪ１０には
強磁性層、反強磁性層と、トンネル障壁層のみが図示さ
れている。検知強磁性層１３２は、検知面２００または
ＡＢＳおよび背面縁部２０３とほぼ同一平面にある検知
縁部２０２を有する。固定強磁性層１１８は、検知面２
００またはＡＢＳおよび背面縁部２０８とほぼ同一平面
にある前面縁部２０６を有する。反強磁性層１１６は固
定強磁性層１１８の縁部と接する縁部を有する。トンネ
ル障壁層１２０も、検知面２００またはＡＢＳとほぼ同
一平面にあって固定強磁性層１１８の前面縁部２０６お
よび背面縁部２１２と基本的に同一平面にある前面縁部
２１０を有する。検知強磁性層２０３の背面縁部は、ト
ンネル障壁層２１２と固定強磁性層２０８とのうち、い
ずれか背面縁部が検知面２００に近い方の背面縁部を越
えて延びている。Ｇ１ギャップ層上にリード１０２が形
成され、Ｇ２ギャップ層がリード１０４を磁気遮蔽層Ｓ
２から分離している。Ｇ１およびＧ２と、背面縁部２０
３、２０８、および２１２の背後の領域内の材料は、電
気絶縁材料であり、アルミナであることが好ましい。検
知面２００またはＡＢＳは、ディスクとの接触中にヘッ
ドを保護するために当技術分野で周知のようにその上に
形成されたアモルファス・ダイヤモンド様炭素の薄い層
などの保護被覆を有する。
【００２７】図３に示すように、センサ４０のようなＭ
Ｒセンサを透磁性磁気遮蔽層Ｓ１とＳ２の間に配置す
る。図５に示すようにＭＴＪ読取りヘッドがこの領域に
配置されたとき、検出する磁束は空気軸受面２００にあ
る自由強磁性層１３２の前面縁部２０２に入り、この層
の読取り縁部２０３に向かって減衰する。磁束はこの層
の背面縁部２０３でゼロになるように抑えられる。入射
磁束の一部は磁気遮蔽層Ｓ１およびＳ２に漏れる。この
漏れは遮蔽層間ギャップ幅ｇと、自由強磁性層１３２の
透磁性μおよび厚さｔによって決まる。したがって磁束
は、（μｔｇ／２）0.5の特性長λで自由強磁性層の前
面縁部から減衰する。５Ｇビット／ｉｎ2センサの典型
的なパラメータは、ｇ＝２００ｎｍ、ｔ＝５ｎｍ、およ
びμ＝１０００である。その結果、減衰長λは０．７マ
イクロメートルになる。
【００２８】磁気記録読取りヘッド用のＭＴＪ素子の使
用について記載した先の米国特許第５３９００６１号で
は、自由強磁性層の背面縁部は固定強磁性層の背面縁部
と接しているか、または固定強磁性移送の背面縁部より
もＡＢＳに近かった。したがって、センサの高さがλと
同等またはそれ以下である高密度記録用途の場合（たと
えば５Ｇビット／ｉｎ2のセンサの場合センサの高さは
４００ｎｍ）、磁束はセンサのアクティブ領域（ＡＢＳ
２００と、トンネル障壁層１２０の背面縁部２１２また
は固定強磁性層１１８の背面縁部２０８のうちのＡＢＳ
２００に近い方の縁部との間の領域）でゼロに抑えられ
る。自由強磁性層の背面縁部に磁束ガイドを付加して自
由強磁性層１３２をセンサのアクティブ領域を越えて延
ばすと、磁束はその背面磁束ガイドの背面縁部でのみゼ
ロに抑えられることになる。したがって、センサのアク
ティブ領域内の磁束の量は、このような背面磁束ガイド
がない場合よりも増える。その結果、背面磁束ガイドを
備えたＭＴＪセンサの出力信号は、センサのアクティブ
領域内の余分の磁束の量によって強化される。
【００２９】電流はトンネル接合部に対して垂直、した
がってトンネル接合部の一部を形成する磁束ガイドの部
分に対して垂直に流れるため、トンネル接合部を越えて
延びる自由強磁性層の部分によって分流される電流はな
い。図５の好ましい実施形態では、トンネル障壁層２１
０および固定強磁性層１１８の背面縁部２１２、２０８
はそれぞれ同一平面にあるが、自由強磁性層１３２の背
面縁部２０３が、背面縁部２１２、２０８のうちのいず
れか検知面２００に近い方よりも検知面２００から離れ
ている場合はその必要はない。これは、トンネル障壁層
２１０を垂直方向に流れる電流が、背面縁部２１２、２
０８のうちのいずれか検知面２００に近い方によって規
定されるためである。したがって、背面縁部２１２が固
定強磁性層１１８の背面縁部２０８よりも検知面２００
に近い場合、検知強磁性層１３２の背面縁部２０３をト
ンネル障壁層２１０の背面縁部２１２よりも遠い位置に
配置する。同様に、背面縁部２０８がトンネル障壁層２
１０の背面縁部２１２よりも検知面２００に近い場合、
検知強磁性層１３２の背面縁部２０３を固定強磁性層１
１８の背面縁部２０８よりも遠くに配置する。
【００３０】図５に関して図示し、説明した好ましい実
施形態では第１のリード１０２は反強磁性層１１６およ
び固定強磁性層１１８の背面縁部を越えて延びる背面縁
部を有するように図示されているが、第１のリード１０
２は反強磁性層１１６および固定強磁性層１１８の背面
縁部とほぼ同一平面上にある背面縁部を有していてもよ
い。また、第２のリード１０４は自由強磁性層１３２の
背面縁部２０３と同一平面の背面縁部を有するように図
示されているが、第２のリード１０４は自由強磁性層１
３２の背面縁部２０３を越えて延びる背面縁部を有して
いてもよい。同様に、第２のリード１０４は、背面縁部
がセンサのアクティブ領域の背面縁部よりもＡＢＳ２０
０から離れている場合、自由強磁性層１３２の背面縁部
２０３よりもＡＢＳ２００に近い背面縁部を有すること
ができる。
【００３１】代替実施形態では、その上に第１のリード
１０２を形成する基板は第１の磁気遮蔽層Ｓ１であり、
第２の磁気遮蔽層Ｓ２は第２のリード１０４上に形成さ
れる。遮蔽層Ｓ１およびＳ２はＮｉ−Ｆｅ合金またはＮ
ｉ−Ｆｅ−Ｃｏ合金で形成され、導電性である。したが
って、この実施形態では、遮蔽層Ｓ１を通って第１のリ
ード１０２に至り、トンネル接合を垂直方向に通って第
２のリード１０４と第２の遮蔽層Ｓ２に至る導電経路が
設けられる。この実施形態では、絶縁ギャップ層Ｇ１、
Ｇ２が不要になるが、図５に示すようにトンネル接合部
の背面の絶縁材料は必要である。
【００３２】埋込みＭＴＪ ＭＲ読取りヘッドの製作プ
ロセス センス電流がセンサの層と平行に流れるＡＭＲまたはス
ピン・バルブ・センサの場合、センサに磁束ガイドを付
加するのは困難であるが、これはセンサから電流を分流
させないように磁束ガイドとセンサを電気的に分離しな
ければならないためである。しかも磁束ガイドとセンサ
を磁気的に結合しなければならない。これは、誘電層に
よってセンサを絶縁し、次に磁束ガイド形状をセンサと
揃えることによって実現することができる。センサとの
効率的な磁気結合には、０．１μｍの精度と５ｎｍ〜１
０ｎｍの誘電層の厚さを必要とし、両方とも、ＭＲヘッ
ド製作に使用されている現在の技術では実現が困難であ
る。しかし、電流がセンサの層に対して垂直に流れる磁
気トンネル接合センサを使用する場合、磁束ガイドを検
知層から電気的に分離する必要はない。背面磁束ガイド
は、図５の好ましい実施形態に図示するように、自由強
磁性層の隣接拡張部とすることができる。
【００３３】図６から図１９を参照しながら、背面磁束
ガイド付きＭＴＪ ＭＲ読取りヘッドの形成プロセスに
ついて説明する。２つのリソグラフィ・パターン描画ス
テップが必要である。１つのステップで固定強磁性層１
１８の背面縁部を画定し、もう一つのステップで自由強
磁性層１３２の背面縁部を画定する。図５に示すよう
に、ＭＴＪ ＭＲ読取りヘッドを典型的にはアルミナＧ
１層である絶縁体の層上に製作するが、下部磁気遮蔽層
Ｓ１上に直接製作することもできる。
【００３４】図６に示すようにこのプロセスは、リード
層１０２、反強磁性層１１６、固定強磁性層１１８、お
よび最終的に酸化させてトンネル障壁層１２０を形成す
ることになるアルミニウムなどの材料を付着させること
によって開始する。リード材料は、１００〜５００Åの
典型的な厚さを有するＴａ、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｗ、Ｐ
ｔなど様々な導電材料とすることができる。反強磁性層
１１６は、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｎｉ−Ｍｎ、Ｐｔ−Ｍｎ、Ｉｒ
−Ｍｎ、Ｐｄ−Ｍｎ、Ｃｒ−Ａｌなど、様々な周知の材
料から選択することができる。反強磁性層１１６の典型
的な厚さは、７０〜３００Åの範囲である。固定強磁性
層１１８は、Ｎｉ−Ｆｅ合金か、またはＮｉ−Ｆｅ合金
とＣｏの薄膜の二層構造であることが好ましい。Ｎｉ−
Ｆｅ合金層の典型的な厚さは２０〜１００Åである、Ｃ
ｏ層の典型的な厚さは２〜２０Åである。トンネル障壁
酸化物層１２０のアルミニウムの厚さは典型的には５〜
２０Åである。
【００３５】通常はイオン・ビーム付着か、高周波また
は直流マグネトロン・スパッタリングによって、これら
の層を付着させた後、レジスト２３０を使用してこれら
の層をパターン描画して図７に示す所望の形状を画定す
る。図７は図６の上面図である。次に、図８に示すよう
に、レジスト２３０によって保護されていない材料をイ
オン・ミリングによって除去する。これでＧ１層上にリ
ード層１０２、反強磁性層１１６、固定強磁性層１１
８、およびトンネル障壁層が図９に示す形状で形成され
る。レジスト層２３０は典型的にはアンダカットを有す
る二層レジストである。図８のイオン・ミリング・ステ
ップの後、典型的にはアルミナまたはＳｉＯ2である絶
縁体の層２３２をイオン・ビームまたは高周波スパッタ
リングによって付着させてパターンの縁部を密閉し、そ
の後、レジスト層２３０をリフトオフして図１０ないし
図１１に示す構造を形成する。この第１のリソグラフィ
・パターン描画ステップでは、固定強磁性層１１８の背
面縁部２０８を基準点として設定する。
【００３６】図１０ないし図１１の構造体をパターン描
画して形成した後、トンネル障壁層１２０になるアルミ
ニウムを１００ｍトルの酸素圧力と２５Ｗ／ｃｍ2の出
力密度で３０〜２４０秒間プラズマ酸化する。これによ
ってアルミナの絶縁トンネル障壁層１２０が形成され
る。
【００３７】次に、図１２ないし図１３に示すように、
自由強磁性層１３２とリード層１０４を付着させる。自
由強磁性層１３２は典型的にはＮｉ−Ｆｅ合金またはＣ
ｏとＮｉ−Ｆｅ合金との二層構造であり、厚さはＮｉ−
Ｆｅ合金は１０〜２００Å、Ｃｏは２〜２０Åである。
リード１０４はリード１０２について説明したのと同様
の材料および厚さで形成する。
【００３８】イオン・ビーム付着か高周波または直流マ
グネトロン・スパッタリングによって層１３２、１０４
を付着させた後、レジスト２４０を使用して自由強磁性
層１３２とリード層１０４をパターン描画して図１４な
いし図１５に示すような所望の形状を画定する。レジス
ト層２４０は典型的にはアンダカットを有する二層レジ
ストである。次に、図１６ないし図１７に示すように、
レジスト２４０によって保護されていない材料をイオン
・ミリングによって除去する。図１６のイオン・ミリン
グ・ステップの後、典型的にはアルミナまたはＳｉＯ2
である絶縁体の層２４２をイオン・ビームまたは高周波
スパッタリングによって付着させてパターンの縁部を密
閉し、その後、レジスト層２４０をリフトオフして図１
８から図１９に示す構造を形成する。この第２のリソグ
ラフィ・パターン描画で画定される重要なフィーチャ
は、自由強磁性層１３２の幅、すなわちＡＢＳで露出さ
れることになる幅ｗである。このステップでは、自由強
磁性層１３２がＡＢＳからトンネル障壁層１２０の前面
縁部２１０と背面縁部２１２の上に延び、背面縁部２１
２を越えて終わるように、背面縁部２０３も画定する。
前述のように、これは、トンネル障壁層１２０と固定強
磁性層１１８の背面縁部とＡＢＳ２００によって画定さ
れたアクティブ・トンネル接合領域全面に磁束が効率的
に伝播するのを助ける。
【００３９】上述のプロセスは、図４に示すバイアス強
磁性層１５０に関して前述したように、磁束ガイドの役
割も果たす自由強磁性層１３２に長手バイアスまたは安
定化を施すように調整することもできる。具体的には、
図１６から図１９に示すステップを修正して、アルミナ
層２４２を付着させてからレジスト２４０をリフトオフ
する代わりに、アルミナ、硬バイアス強磁性材料、およ
び追加のアルミナの付着を順次に行ってから、リフトオ
フを行うようにする。その結果形成される構造を、検知
面２００の図である図２０に示す。図２０には、検知面
２００でそれぞれの前面縁部を露出させた検知強磁性層
１３２と第２のリード１０４が図示されている。バイア
ス強磁性層１５０の露出縁部も図示されている。硬バイ
アス強磁性層１５０と検知強磁性層１３２との間の領
域、第１のリード１０２、および第２のリード１０４を
アルミナなどの絶縁材料で形成する。アルミナの典型的
な厚さは１００〜５００Åの範囲であり、硬バイアス強
磁性材料は通常、自由強磁性層１３２のモーメントの１
〜３倍になるように調整された厚さを有するＣｏ−Ｐｔ
合金である。第１のアルミナ絶縁体は検知強磁性体形状
の縁部を被い、第２のアルミナ絶縁体は硬バイアス強磁
性材料の上面を被う。リフトオフの後、最終パターン描
画ステップを用いて硬バイアス強磁性材料の不要な領域
を除去する。
【００４０】リード、自由および固定強磁性層、トンネ
ル酸化物層、および反強磁性層の合計した厚さは、遮蔽
層Ｓ１とＳ２の間の合計分離距離によって制限される。
５Ｇビット／ｉｎ2のセンサの場合、この数値は１００
０〜２０００Åの範囲である。自由強磁性層１３２が２
つの遮蔽層間のこのギャップの中心にくるようにすれば
有利である。これは、リード１０４、１０２の厚さの比
を調整することによって実現することができる。
【００４１】リード１０４と自由強磁性層１３２をパタ
ーン描画し、ＭＴＪ ＭＲヘッド構造体がＡＢＳ２００
を形成するラッピング・ステップを除いて基本的に完成
した後、固定強磁性層１１８の磁化方向（磁気モーメン
ト）を適切な方向に合わせる必要がある。固定強磁性層
１１８と交換結合する反強磁性層１１６としてＦｅ−Ｍ
ｎを使用した場合、付着させたときには反強磁性であ
る。しかし、固定強磁性層１１８を適切な向きに交換結
合することができるようにその磁化の方向を調整し直さ
なければならない。この構造体を、アニール炉に入れ、
温度をＦｅ−Ｍｎのブロッキング温度よりも高い約１８
０℃に上昇させる。この温度で、Ｆｅ−Ｍｎ層はもはや
固定強磁性層１１８との交換異方性を生じさせなくな
る。磁界内で層１１６、１１８の対を冷却させることに
よって強磁性層１１８の交換異方性を生じさせる。固定
強磁性層１１８の磁化の向きは、印加磁界の方向に沿っ
た方向になる。したがってアニール炉内の印加磁界によ
って、固定強磁性層１１８のモーメントは図４の矢印１
１９で示すようにＡＢＳに対して垂直の必要な方向に固
定される。これは、印加磁界によって必要な方向に磁化
された強磁性層１１８が存在する状態でＦｅ−Ｍｎ層を
冷却した結果である。したがって、Ｆｅ−Ｍｎのブロッ
キング温度より低い温度で、記録媒体からの印加磁界が
存在するときに、固定強磁性層１１８の磁化は実質的に
回転しない。
【００４２】図５に示す好ましい実施形態の代替構造と
して、リード１０４と自由強磁性層１３２を先にＧ１基
板上に形成し、製作プロセス中に固定強磁性層１１８、
反強磁性層１１６、およびリード１０２がＭＴＪの「上
部」になるようにすることもできる。
【００４３】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
【００４４】（１）磁気的に記録されたデータを検知す
るときに媒体の表面に対してほぼ平行に位置合わせされ
るほぼ平坦な検知面を有し、センス回路に接続されてい
るときに媒体上に磁気的に記録されたデータを検知する
磁気トンネル接合磁気抵抗読取りヘッドであって、検知
面の一部を形成する縁部を有する基板と、前記基板上に
形成された第１の導電リードと、前記第１のリード上に
形成され、前記検知面とほぼ同一平面上にある前面縁部
と、前記検知面から前記前面縁部より遠くに配置された
背面縁部とを有し、固定強磁性層の磁化方向が前記媒体
からの印加磁界が存在するときに回転が実質的に妨げら
れるように好ましい方向に沿って固定される固定強磁性
層と、前記検知面とほぼ同一平面上にある検知縁部と、
背面縁部とを有し、検知強磁性層の磁化方向が印加磁界
がないときに前記固定強磁性層の磁化方向に対してほぼ
垂直の方向に向けられ、前記媒体からの印加磁界が存在
するときに自由に回転する検知強磁性層と、前記固定強
磁性層と前記検知強磁性層との間に前記固定磁性層と前
記強磁性層と接触して配置され、前記固定強磁性層と前
記検知強磁性層とに対してほぼ垂直の方向のトンネル電
流を可能にする、前記検知面とほぼ同一平面上にある前
面縁部と前記検知面から前記前面縁部よりも遠くに配置
された背面縁部とを有する絶縁トンネル障壁層と、前記
検知強磁性層上に形成された第２の導電リードとを含
み、前記検知強磁性層の前記背面縁部が、前記トンネル
障壁層の前記背面縁部が前記固定強磁性層の前記背面縁
部よりも前記検知面に近い場合は前記トンネル障壁層の
前記背面縁部よりも前記検知面から遠くに配置され、前
記固定強磁性層の前記背面縁部が前記トンネル障壁層の
前記背面縁部よりも前記検知面に近い場合は前記強磁性
層の前記背面縁部よりも前記検知面から遠くに配置され
る、磁気トンネル接合磁気抵抗読取りヘッド。 （２）前記トンネル障壁層の前記前面縁部と前記固定強
磁性層の前記前面縁部とがほぼ同一平面上にある、上記
（１）に記載のヘッド。 （３）前記トンネル障壁層の背面縁部と前記固定強磁性
層の前記背面縁部とがほぼ同一平面上にあり、前記検知
強磁性層の前記背面縁部が前記トンネル障壁層および前
記強磁性層の前記同一平面の背面縁部よりも前記検知面
から遠くに配置された、上記（１）に記載のヘッド。 （４）前記強磁性層と接触し、界面交換結合によって前
記固定強磁性層の磁化方向を固定する、前記検知面とほ
ぼ同一平面上にある前面縁部を有する反強磁性層をさら
に含む、上記（１）に記載のヘッド。 （５）前記反強磁性層、前記固定強磁性層、および前記
トンネル障壁層の前記背面縁部がほぼ同一平面上にあ
る、上記（１）に記載のヘッド。 （６）前記第１の導電リードが前記基板上に直接形成さ
れ、前記反強磁性層が前記導電リードと前記固定強磁性
層との間に配置され、前記強磁性層が前記反強磁性層上
に直接、接触して形成され、それによって前記固定強磁
性層の磁化方向が前記反強磁性層との界面交換結合によ
って固定される、上記（１）に記載のヘッド。 （７）前記検知強磁性層の磁化方向が、前記印加磁界が
ないときに前記検知面に対してほぼ平行である、上記
（１）に記載のヘッド。 （８）印加磁界がないときに前記検知強磁性層の磁化方
向を前記固定強磁性層の磁化方向に対してほぼ垂直の方
向に長手方向バイアスするバイアス強磁性層と、前記バ
イアス強磁性層と前記検知強磁性層との間に配置され、
前記バイアス強磁性層を前記検知強磁性層から電気的に
分離する電気絶縁層とをさらに含み、前記導電リードが
前記絶縁層によって前記バイアス強磁性層から電気的に
分離され、それによって前記固定強磁性層と前記検知強
磁性層との間にセンス電流が通されるときにセンス電流
が前記バイアス強磁性層内には通らずに前記トンネル障
壁層をほぼ垂直に通る、上記（１）に記載のヘッド。 （９）前記読取りヘッドが統合読取り／書込み型ヘッド
の一部であり、前記読取りヘッドが前記書込みヘッドか
ら遮蔽され、前記基板が前記読取りヘッドの第１の遮蔽
層である、上記（１）に記載のヘッド。 （１０）前記第１の遮蔽層上に形成された電気絶縁ギャ
ップ材料の層をさらに含み、前記第１の導電リードが前
記ギャップ材料の層上に形成された、上記（９）に記載
のヘッド。 （１１）第２の基板をさらに含み、前記第１のリードと
前記検知強磁性層と前記トンネル障壁層と前記第２のリ
ードとが前記第１の基板と前記第２の基板との間に配置
された層のスタックを形成し、前記スタックと前記第１
および第２の基板との間に配置された絶縁材料をさらに
含む、上記（１）に記載のヘッド。 （１２）前記読取りヘッドが統合読取り／書込み型ヘッ
ドの一部であり、前記読取りヘッドが磁気的に遮蔽さ
れ、前記第２の基板が前記読取りヘッドを前記書込みヘ
ッドから分離する第２の遮蔽層である、上記（１１）に
記載のヘッド。 （１３）前記第１および第２のリードに接続されたセン
ス回路をさらに含む、上記（１）に記載のヘッド。 （１４）前記基板が第１の導電磁気遮蔽層であり、前記
第１のリードが前記第１の遮蔽層上に形成され、それに
よって前記第１の遮蔽層と前記第１のリードとの間に導
電経路が形成される、上記（１）に記載のヘッド。 （１５）前記第２のリード上に形成された第２の導電磁
気遮蔽層をさらに含み、それによって前記第１の遮蔽層
から前記第１のリードに至り、前記トンネル遮蔽層を通
って前記第２のリードと前記第２の遮蔽層とに至る導電
経路が形成される、上記（１４）に記載のヘッド。 （１６）前記ヘッドが磁気記録ディスクからデータを検
知するタイプのヘッドであり、前記ヘッドによって前記
ディスクからデータが読み取られるときに前記ディスク
の表面に面する空気軸受面（ＡＢＳ）と前記ＡＢＳに対
してほぼ垂直の尾部端面とを有する空気軸受スライダを
さらに含み、前記スライダ尾部端面がその上に第１の導
電リードが形成される前記基板であり、前記スライダＡ
ＢＳが前記ヘッドの検知面である、上記（１）に記載の
ヘッド。 （１７）磁気的に記録されたデータを検知するときに媒
体の表面に対してほぼ平行に位置合わせされるほぼ平坦
な検知面を有し、センス回路に接続されているときに媒
体上に磁気的に記録されたデータを検知する磁気トンネ
ル接合磁気抵抗読取りヘッドであって、検知面の一部を
形成する縁部を有する基板と、前記基板上に形成された
第１の導電リードと、前記第１のリード上に形成され、
前記検知面とほぼ同一平面上にある前面縁部と、前記前
面縁部より前記検知面から遠くに配置された背面縁部と
を有する固定強磁性層と、前記固定強磁性層と接触し、
界面交換結合によって前記固定強磁性層の磁化方向を、
前記媒体からの印加磁界が存在するときに回転が実施的
に妨げられるように好ましい方向に沿って固定する、前
記検知面とほぼ同一平面上にある前面縁部を有する反強
磁性層と、前記検知面とほぼ同一平面上にある検知縁部
と、背面縁部とを有し、検知強磁性層の磁化方向が、印
加磁界がないときに前記強磁性層の磁化方向に対してほ
ぼ垂直であって前記検知面に対してほぼ平行な方向に向
けられ、前記媒体からの印加磁界が存在するときに自由
に回転する検知強磁性層と、前記固定強磁性層と前記検
知強磁性層との間に前記固定磁性層と前記強磁性層と接
触して配置され、前記固定強磁性層と前記検知強磁性層
とに対してほぼ垂直の方向のトンネル電流を可能にす
る、前記検知面とほぼ同一平面上にある前面縁部と前記
検知面から前記前面縁部よりも遠くに配置された背面縁
部とを有する絶縁トンネル障壁層と、前記検知強磁性層
上に形成された第２の導電リードとを含み、前記検知強
磁性層の前記背面縁部が、前記トンネル障壁層の前記背
面縁部が前記固定強磁性層の前記背面縁部よりも前記検
知面に近い場合は前記トンネル障壁層の前記背面縁部よ
りも前記検知面から遠くに配置され、前記固定強磁性層
の前記背面縁部が前記トンネル障壁層の前記背面縁部よ
りも前記検知面に近い場合は前記強磁性層の前記背面縁
部よりも前記検知面から遠くに配置される磁気トンネル
接合磁気抵抗読取りヘッド。 （１８）前記反強磁性層、前記固定強磁性層、および前
記トンネル障壁層の前記背面縁部がほぼ同一平面上にあ
る、上記（１７）に記載のヘッド。 （１９）前記トンネル障壁層の背面縁部と前記固定強磁
性層の前記背面縁部とがほぼ同一平面上にあり、前記検
知強磁性層の前記背面縁部が前記トンネル障壁層および
前記強磁性層の前記同一平面の背面縁部よりも前記検知
面から遠くに配置された、上記（１７）に記載のヘッ
ド。 （２０）前記第１の導電リードが前記基板上に直接形成
され、前記反強磁性層が前記第１の導電リードと前記固
定強磁性層との間に配置され、前記固定強磁性層が前記
反強磁性層上に直接、接触して形成された、上記（１
７）に記載のヘッド。 （２１）印加磁界がないときに前記検知強磁性層の磁化
方向を前記固定強磁性層の磁化方向に対してほぼ垂直の
方向に長手方向バイアスするバイアス強磁性層と、前記
バイアス強磁性層と前記検知強磁性層との間に配置さ
れ、前記バイアス強磁性層を前記検知強磁性層から電気
的に分離する電気絶縁層とをさらに含み、前記導電リー
ドが前記絶縁層によって前記バイアス強磁性層から電気
的に分離され、それによって前記固定強磁性層と前記検
知強磁性層との間にセンス電流が通されるときにセンス
電流が前記バイアス強磁性層内には通らずに前記トンネ
ル障壁層をほぼ垂直に通る、上記（１７）に記載のヘッ
ド。 （２２）前記読取りヘッドが統合読取り／書込み型ヘッ
ドの一部であり、前記読取りヘッドが磁気的に遮蔽さ
れ、前記基板が前記読取りヘッドの第１の遮蔽層であ
る、上記（１７）に記載のヘッド。 （２３）前記第１の遮蔽層上に形成された電気絶縁ギャ
ップ材料の層をさらに含み、前記第１の導電リードが前
記ギャップ材料の層上に形成された、上記（２２）に記
載のヘッド。 （２４）前記第１および第２のリードに接続されたセン
ス回路をさらに含む、上記（１７）に記載のヘッド。 （２５）前記基板が第１の導電磁気遮蔽層であり、前記
第１のリードが前記第１の遮蔽層上に形成され、前記第
２のリード上に形成された第２の導電磁気遮蔽層をさら
に含み、それによって前記第１の遮蔽層から前記第１の
リードに至り、前記トンネル遮蔽層を通って前記第２の
リードと前記第２の遮蔽層とに至る導電経路が形成され
る、上記（１７）に記載のヘッド。 （２６）前記ヘッドが磁気記録ディスクからデータを検
知するタイプのヘッドであり、前記ヘッドによって前記
ディスクからデータが読み取られるときに前記ディスク
の表面に面する空気軸受面（ＡＢＳ）と前記ＡＢＳに対
してほぼ垂直の尾部端面とを有する空気軸受スライダを
さらに含み、前記スライダ尾部端面がその上に第１の導
電リードが形成される前記基板であり、前記スライダＡ
ＢＳが前記ヘッドの検知面である、上記（１７）に記載
のヘッド。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による埋込みＭＴＪ ＭＲ読取りヘッド
と共に使用する、従来の磁気記録ディスク・ドライブを
示す略ブロック図である。
【図２】カバーを取り外した状態の図１のディスク・ド
ライブを示す上面図である。
【図３】本発明のＭＴＪ ＭＲ読取りヘッドが配置され
ることになる場所を図示するために、遮蔽間に誘導書込
みヘッドに隣接して配置されたＭＲ読取りヘッドを備え
た従来の統合型誘導書込みヘッド／ＭＲ読取りヘッドを
示す縦断面図である。
【図４】本発明のＭＴＪ ＭＲ読取りヘッドのトンネル
接合部で切り取った断面図であり、トンネル接合部を通
る垂直方向の電流を示す図である。
【図５】ヘッドの検知端部（空気軸受面）を基準にした
様々な層の場所を示す、背面磁束ガイド付きＭＴＪ Ｍ
Ｒ読取りヘッドの断面図である。
【図６】本発明の背面磁束ガイドＭＴＪ ＭＲ読取りヘ
ッドの製作ステップを示す図である。
【図７】本発明の背面磁束ガイドＭＴＪ ＭＲ読取りヘ
ッドの製作ステップを示す図である。
【図８】本発明の背面磁束ガイドＭＴＪ ＭＲ読取りヘ
ッドの製作ステップを示す図である。
【図９】本発明の背面磁束ガイドＭＴＪ ＭＲ読取りヘ
ッドの製作ステップを示す図である。
【図１０】本発明の背面磁束ガイドＭＴＪ ＭＲ読取り
ヘッドの製作ステップを示す図である。
【図１１】本発明の背面磁束ガイドＭＴＪ ＭＲ読取り
ヘッドの製作ステップを示す図である。
【図１２】本発明の背面磁束ガイドＭＴＪ ＭＲ読取り
ヘッドの製作ステップを示す図である。
【図１３】本発明の背面磁束ガイドＭＴＪ ＭＲ読取り
ヘッドの製作ステップを示す図である。
【図１４】本発明の背面磁束ガイドＭＴＪ ＭＲ読取り
ヘッドの製作ステップを示す図である。
【図１５】本発明の背面磁束ガイドＭＴＪ ＭＲ読取り
ヘッドの製作ステップを示す図である。
【図１６】本発明の背面磁束ガイドＭＴＪ ＭＲ読取り
ヘッドの製作ステップを示す図である。
【図１７】本発明の背面磁束ガイドＭＴＪ ＭＲ読取り
ヘッドの製作ステップを示す図である。
【図１８】本発明の背面磁束ガイドＭＴＪ ＭＲ読取り
ヘッドの製作ステップを示す図である。
【図１９】本発明の背面磁束ガイドＭＴＪ ＭＲ読取り
ヘッドの製作ステップを示す図である。
【図２０】ＭＴＪ素子の前面縁部と長手バイアス強磁性
層の縁部を示す検知面の図である。
【符号の説明】
１００ 磁気トンネル接合（ＭＴＪ） １０２ 電気リード １０４ 電気リード １１０ ベース電極層スタック １１２ テンプレート層 １１６ 反強磁性層 １１８ 固定強磁性層 １２０ 絶縁トンネル障壁層 １３２ 検知強磁性層 １３４ キャップ層 １３０ 上部電極スタック １３２ 自由強磁性層 １５０ バイアス強磁性層 １６０ 絶縁層 ２００ 検知面 ２０２ 検知縁部 ２０６、２１０ 前面縁部 ２０８、２１２ 背面縁部
フロントページの続き (72)発明者 スチュアート・スティーブン・パップワ ース・パーキン アメリカ合衆国95120 カリフォルニア 州サンノゼ ロイヤル・オーク・コート 6264 (72)発明者 チン・ホワ・ツァン アメリカ合衆国94087 カリフォルニア 州サニーヴェール ヘレナ・ドライブ 882 (72)発明者 メーソン・ラマー・ウィリアムズ アメリカ合衆国95120 カリフォルニア 州サンノゼ ヴァーガス・コート 5826 (56)参考文献 特開 平４−103014（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G11B 5/39

Claims (26)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】磁気的に記録されたデータを検知するとき
    に媒体の表面に対してほぼ平行に位置合わせされるほぼ
    平坦な検知面を有し、センス回路に接続されているとき
    に媒体上に磁気的に記録されたデータを検知する磁気ト
    ンネル接合磁気抵抗読取りヘッドであって、 検知面の一部を形成する縁部を有する基板と、 前記基板上に形成された第１の導電リードと、 前記第１のリード上に形成され、前記検知面とほぼ同一
    平面上にある前面縁部と、前記検知面から前記前面縁部
    より遠くに配置された背面縁部とを有し、固定強磁性層
    の磁化方向が前記媒体からの印加磁界が存在するときに
    回転が実質的に妨げられるように好ましい方向に沿って
    固定される固定強磁性層と、 前記検知面とほぼ同一平面上にある検知縁部と、背面縁
    部とを有し、検知強磁性層の磁化方向が印加磁界がない
    ときに前記固定強磁性層の磁化方向に対してほぼ垂直の
    方向に向けられ、前記媒体からの印加磁界が存在すると
    きに自由に回転する検知強磁性層と、 前記固定強磁性層と前記検知強磁性層との間に前記固定
    磁性層と前記強磁性層と接触して配置され、前記固定強
    磁性層と前記検知強磁性層とに対してほぼ垂直の方向の
    トンネル電流を可能にする、前記検知面とほぼ同一平面
    上にある前面縁部と前記検知面から前記前面縁部よりも
    遠くに配置された背面縁部とを有する絶縁トンネル障壁
    層と、 前記検知強磁性層上に形成された第２の導電リードとを
    含み、 前記検知強磁性層の前記背面縁部が、前記トンネル障壁
    層の前記背面縁部が前記固定強磁性層の前記背面縁部よ
    りも前記検知面に近い場合は前記トンネル障壁層の前記
    背面縁部よりも前記検知面から遠くに配置され、前記固
    定強磁性層の前記背面縁部が前記トンネル障壁層の前記
    背面縁部よりも前記検知面に近い場合は前記強磁性層の
    前記背面縁部よりも前記検知面から遠くに配置される、
    磁気トンネル接合磁気抵抗読取りヘッド。
  2. 【請求項２】前記トンネル障壁層の前記前面縁部と前記
    固定強磁性層の前記前面縁部とがほぼ同一平面上にあ
    る、請求項１に記載のヘッド。
  3. 【請求項３】前記トンネル障壁層の背面縁部と前記固定
    強磁性層の前記背面縁部とがほぼ同一平面上にあり、前
    記検知強磁性層の前記背面縁部が前記トンネル障壁層お
    よび前記強磁性層の前記同一平面の背面縁部よりも前記
    検知面から遠くに配置された、請求項１に記載のヘッ
    ド。
  4. 【請求項４】前記強磁性層と接触し、界面交換結合によ
    って前記固定強磁性層の磁化方向を固定する、前記検知
    面とほぼ同一平面上にある前面縁部を有する反強磁性層
    をさらに含む、請求項１に記載のヘッド。
  5. 【請求項５】前記反強磁性層、前記固定強磁性層、およ
    び前記トンネル障壁層の前記背面縁部がほぼ同一平面上
    にある、請求項１に記載のヘッド。
  6. 【請求項６】前記第１の導電リードが前記基板上に直接
    形成され、前記反強磁性層が前記導電リードと前記固定
    強磁性層との間に配置され、前記強磁性層が前記反強磁
    性層上に直接、接触して形成され、それによって前記固
    定強磁性層の磁化方向が前記反強磁性層との界面交換結
    合によって固定される、請求項１に記載のヘッド。
  7. 【請求項７】前記検知強磁性層の磁化方向が、前記印加
    磁界がないときに前記検知面に対してほぼ平行である、
    請求項１に記載のヘッド。
  8. 【請求項８】印加磁界がないときに前記検知強磁性層の
    磁化方向を前記固定強磁性層の磁化方向に対してほぼ垂
    直の方向に長手方向バイアスするバイアス強磁性層と、 前記バイアス強磁性層と前記検知強磁性層との間に配置
    され、前記バイアス強磁性層を前記検知強磁性層から電
    気的に分離する電気絶縁層とをさらに含み、前記導電リ
    ードが前記絶縁層によって前記バイアス強磁性層から電
    気的に分離され、それによって前記固定強磁性層と前記
    検知強磁性層との間にセンス電流が通されるときにセン
    ス電流が前記バイアス強磁性層内には通らずに前記トン
    ネル障壁層をほぼ垂直に通る、請求項１に記載のヘッ
    ド。
  9. 【請求項９】前記読取りヘッドが統合読取り／書込み型
    ヘッドの一部であり、前記読取りヘッドが前記書込みヘ
    ッドから遮蔽され、前記基板が前記読取りヘッドの第１
    の遮蔽層である、請求項１に記載のヘッド。
  10. 【請求項１０】前記第１の遮蔽層上に形成された電気絶
    縁ギャップ材料の層をさらに含み、前記第１の導電リー
    ドが前記ギャップ材料の層上に形成された、請求項９に
    記載のヘッド。
  11. 【請求項１１】第２の基板をさらに含み、前記第１のリ
    ードと前記検知強磁性層と前記トンネル障壁層と前記第
    ２のリードとが前記第１の基板と前記第２の基板との間
    に配置された層のスタックを形成し、前記スタックと前
    記第１および第２の基板との間に配置された絶縁材料を
    さらに含む、請求項１に記載のヘッド。
  12. 【請求項１２】前記読取りヘッドが統合読取り／書込み
    型ヘッドの一部であり、前記読取りヘッドが磁気的に遮
    蔽され、前記第２の基板が前記読取りヘッドを前記書込
    みヘッドから分離する第２の遮蔽層である、請求項１１
    に記載のヘッド。
  13. 【請求項１３】前記第１および第２のリードに接続され
    たセンス回路をさらに含む、請求項１に記載のヘッド。
  14. 【請求項１４】前記基板が第１の導電磁気遮蔽層であ
    り、前記第１のリードが前記第１の遮蔽層上に形成さ
    れ、それによって前記第１の遮蔽層と前記第１のリード
    との間に導電経路が形成される、請求項１に記載のヘッ
    ド。
  15. 【請求項１５】前記第２のリード上に形成された第２の
    導電磁気遮蔽層をさらに含み、それによって前記第１の
    遮蔽層から前記第１のリードに至り、前記トンネル遮蔽
    層を通って前記第２のリードと前記第２の遮蔽層とに至
    る導電経路が形成される、請求項１４に記載のヘッド。
  16. 【請求項１６】前記ヘッドが磁気記録ディスクからデー
    タを検知するタイプのヘッドであり、前記ヘッドによっ
    て前記ディスクからデータが読み取られるときに前記デ
    ィスクの表面に面する空気軸受面（ＡＢＳ）と前記ＡＢ
    Ｓに対してほぼ垂直の尾部端面とを有する空気軸受スラ
    イダをさらに含み、前記スライダ尾部端面がその上に第
    １の導電リードが形成される前記基板であり、前記スラ
    イダＡＢＳが前記ヘッドの検知面である、請求項１に記
    載のヘッド。
  17. 【請求項１７】磁気的に記録されたデータを検知すると
    きに媒体の表面に対してほぼ平行に位置合わせされるほ
    ぼ平坦な検知面を有し、センス回路に接続されていると
    きに媒体上に磁気的に記録されたデータを検知する磁気
    トンネル接合磁気抵抗読取りヘッドであって、 検知面の一部を形成する縁部を有する基板と、 前記基板上に形成された第１の導電リードと、 前記第１のリード上に形成され、前記検知面とほぼ同一
    平面上にある前面縁部と、前記前面縁部より前記検知面
    から遠くに配置された背面縁部とを有する固定強磁性層
    と、 前記固定強磁性層と接触し、界面交換結合によって前記
    固定強磁性層の磁化方向を、前記媒体からの印加磁界が
    存在するときに回転が実施的に妨げられるように好まし
    い方向に沿って固定する、前記検知面とほぼ同一平面上
    にある前面縁部を有する反強磁性層と、 前記検知面とほぼ同一平面上にある検知縁部と、背面縁
    部とを有し、検知強磁性層の磁化方向が、印加磁界がな
    いときに前記強磁性層の磁化方向に対してほぼ垂直であ
    って前記検知面に対してほぼ平行な方向に向けられ、前
    記媒体からの印加磁界が存在するときに自由に回転する
    検知強磁性層と、 前記固定強磁性層と前記検知強磁性層との間に前記固定
    磁性層と前記強磁性層と接触して配置され、前記固定強
    磁性層と前記検知強磁性層とに対してほぼ垂直の方向の
    トンネル電流を可能にする、前記検知面とほぼ同一平面
    上にある前面縁部と前記検知面から前記前面縁部よりも
    遠くに配置された背面縁部とを有する絶縁トンネル障壁
    層と、 前記検知強磁性層上に形成された第２の導電リードとを
    含み、 前記検知強磁性層の前記背面縁部が、前記トンネル障壁
    層の前記背面縁部が前記固定強磁性層の前記背面縁部よ
    りも前記検知面に近い場合は前記トンネル障壁層の前記
    背面縁部よりも前記検知面から遠くに配置され、前記固
    定強磁性層の前記背面縁部が前記トンネル障壁層の前記
    背面縁部よりも前記検知面に近い場合は前記強磁性層の
    前記背面縁部よりも前記検知面から遠くに配置される磁
    気トンネル接合磁気抵抗読取りヘッド。
  18. 【請求項１８】前記反強磁性層、前記固定強磁性層、お
    よび前記トンネル障壁層の前記背面縁部がほぼ同一平面
    上にある、請求項１７に記載のヘッド。
  19. 【請求項１９】前記トンネル障壁層の背面縁部と前記固
    定強磁性層の前記背面縁部とがほぼ同一平面上にあり、
    前記検知強磁性層の前記背面縁部が前記トンネル障壁層
    および前記強磁性層の前記同一平面の背面縁部よりも前
    記検知面から遠くに配置された、請求項１７に記載のヘ
    ッド。
  20. 【請求項２０】前記第１の導電リードが前記基板上に直
    接形成され、前記反強磁性層が前記第１の導電リードと
    前記固定強磁性層との間に配置され、前記固定強磁性層
    が前記反強磁性層上に直接、接触して形成された、請求
    項１７に記載のヘッド。
  21. 【請求項２１】印加磁界がないときに前記検知強磁性層
    の磁化方向を前記固定強磁性層の磁化方向に対してほぼ
    垂直の方向に長手方向バイアスするバイアス強磁性層
    と、 前記バイアス強磁性層と前記検知強磁性層との間に配置
    され、前記バイアス強磁性層を前記検知強磁性層から電
    気的に分離する電気絶縁層とをさらに含み、前記導電リ
    ードが前記絶縁層によって前記バイアス強磁性層から電
    気的に分離され、それによって前記固定強磁性層と前記
    検知強磁性層との間にセンス電流が通されるときにセン
    ス電流が前記バイアス強磁性層内には通らずに前記トン
    ネル障壁層をほぼ垂直に通る、請求項１７に記載のヘッ
    ド。
  22. 【請求項２２】前記読取りヘッドが統合読取り／書込み
    型ヘッドの一部であり、前記読取りヘッドが磁気的に遮
    蔽され、前記基板が前記読取りヘッドの第１の遮蔽層で
    ある、請求項１７に記載のヘッド。
  23. 【請求項２３】前記第１の遮蔽層上に形成された電気絶
    縁ギャップ材料の層をさらに含み、前記第１の導電リー
    ドが前記ギャップ材料の層上に形成された、請求項２２
    に記載のヘッド。
  24. 【請求項２４】前記第１および第２のリードに接続され
    たセンス回路をさらに含む、請求項１７に記載のヘッ
    ド。
  25. 【請求項２５】前記基板が第１の導電磁気遮蔽層であ
    り、前記第１のリードが前記第１の遮蔽層上に形成さ
    れ、前記第２のリード上に形成された第２の導電磁気遮
    蔽層をさらに含み、それによって前記第１の遮蔽層から
    前記第１のリードに至り、前記トンネル遮蔽層を通って
    前記第２のリードと前記第２の遮蔽層とに至る導電経路
    が形成される、請求項１７に記載のヘッド。
  26. 【請求項２６】前記ヘッドが磁気記録ディスクからデー
    タを検知するタイプのヘッドであり、前記ヘッドによっ
    て前記ディスクからデータが読み取られるときに前記デ
    ィスクの表面に面する空気軸受面（ＡＢＳ）と前記ＡＢ
    Ｓに対してほぼ垂直の尾部端面とを有する空気軸受スラ
    イダをさらに含み、前記スライダ尾部端面がその上に第
    １の導電リードが形成される前記基板であり、前記スラ
    イダＡＢＳが前記ヘッドの検知面である、請求項１７に
    記載のヘッド。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5869963A (en) 1996-09-12 1999-02-09 Alps Electric Co., Ltd. Magnetoresistive sensor and head
JPH11175920A (ja) 1997-12-05 1999-07-02 Nec Corp 磁気抵抗効果型複合ヘッドおよびその製造方法
US6795280B1 (en) 1998-11-18 2004-09-21 Seagate Technology Llc Tunneling magneto-resistive read head with two-piece free layer
US6411478B1 (en) 1999-02-11 2002-06-25 Seagate Technology Llc Spin tunnel junction recording heads using an edge junction structure with CIP
US6462919B1 (en) * 1999-04-28 2002-10-08 Seagate Technology Llc Spin valve sensor with exchange tabs
US6433970B1 (en) 1999-06-07 2002-08-13 Read-Rite Corporation Structure and method for redeposition free thin film CPP read sensor fabrication
JP3592140B2 (ja) 1999-07-02 2004-11-24 Ｔｄｋ株式会社 トンネル磁気抵抗効果型ヘッド
CN1214414C (zh) * 1999-07-22 2005-08-10 皇家菲利浦电子有限公司 磁性沟道结器件的制造方法
KR100696333B1 (ko) * 1999-08-31 2007-03-21 유티스타콤코리아 유한회사 디지털 라디오 시스템에서의 다양한 인터폴레이션 레이트를 지원하는 안티이미징 필터
US6493195B1 (en) * 1999-09-01 2002-12-10 Nec Corporation Magnetoresistance element, with lower electrode anti-erosion/flaking layer
US6421212B1 (en) * 1999-09-21 2002-07-16 Read-Rite Corporation Thin film read head structure with improved bias magnet-to-magnetoresistive element interface and method of fabrication
JP3891540B2 (ja) * 1999-10-25 2007-03-14 キヤノン株式会社 磁気抵抗効果メモリ、磁気抵抗効果メモリに記録される情報の記録再生方法、およびｍｒａｍ
US6556391B1 (en) * 1999-12-07 2003-04-29 Fujitsu Limited Biasing layers for a magnetoresistance effect magnetic head using perpendicular current flow
US6721147B2 (en) 1999-12-07 2004-04-13 Fujitsu Limited Longitudinally biased magnetoresistance effect magnetic head and magnetic reproducing apparatus
US6738234B1 (en) 2000-03-15 2004-05-18 Tdk Corporation Thin film magnetic head and magnetic transducer
US6603642B1 (en) 2000-03-15 2003-08-05 Tdk Corporation Magnetic transducer having a plurality of magnetic layers stacked alternately with a plurality of nonmagnetic layers and a fixed-orientation-of-magnetization layer and thin film magnetic head including the magnetic transducer
US6639763B1 (en) 2000-03-15 2003-10-28 Tdk Corporation Magnetic transducer and thin film magnetic head
JP3468419B2 (ja) 2000-03-17 2003-11-17 Ｔｄｋ株式会社 トンネル磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気ディスク装置
US6519124B1 (en) 2000-03-27 2003-02-11 Tdk Corporation Magnetic tunnel junction read head using a hybrid, low-magnetization flux guide
JP2001307307A (ja) * 2000-04-19 2001-11-02 Tdk Corp トンネル磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気ディスク装置
US6473275B1 (en) * 2000-06-06 2002-10-29 International Business Machines Corporation Dual hybrid magnetic tunnel junction/giant magnetoresistive sensor
JP2002033532A (ja) * 2000-07-17 2002-01-31 Alps Electric Co Ltd トンネル型磁気抵抗効果型素子及びその製造方法
JP2002050011A (ja) * 2000-08-03 2002-02-15 Nec Corp 磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果ヘッド、磁気抵抗変換システム及び磁気記録システム
US6542343B1 (en) 2000-08-09 2003-04-01 International Business Machines Corporation Tunnel valve head design to lower resistance
US6767655B2 (en) * 2000-08-21 2004-07-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magneto-resistive element
US6567244B1 (en) 2000-10-10 2003-05-20 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Differential yoke type read head
EP1345277A4 (en) * 2000-12-21 2005-02-16 Fujitsu Ltd MAGNETORESISTIVE COMPONENT, MAGNETIC HEAD AND MAGNET PLATE PLAYER
US6667862B2 (en) 2001-02-20 2003-12-23 Carnegie Mellon University Magnetoresistive read head having permanent magnet on top of magnetoresistive element
US6661625B1 (en) 2001-02-20 2003-12-09 Kyusik Sin Spin-dependent tunneling sensor with low resistance metal oxide tunnel barrier
US6597546B2 (en) * 2001-04-19 2003-07-22 International Business Machines Corporation Tunnel junction sensor with an antiferromagnetic (AFM) coupled flux guide
US6833982B2 (en) 2001-05-03 2004-12-21 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Magnetic tunnel junction sensor with a free layer biased by longitudinal layers interfacing top surfaces of free layer extensions which extend beyond an active region of the sensor
US6721139B2 (en) * 2001-05-31 2004-04-13 International Business Machines Corporation Tunnel valve sensor with narrow gap flux guide employing a lamination of FeN and NiFeMo
US6680830B2 (en) 2001-05-31 2004-01-20 International Business Machines Corporation Tunnel valve sensor and flux guide with improved flux transfer therebetween
US6655006B2 (en) * 2001-06-28 2003-12-02 International Business Machines Corporation Method of making a tunnel junction sensor with a smooth interface between a pinned or free layer and a barrier layer
US7057864B2 (en) * 2001-07-10 2006-06-06 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Method and apparatus for achieving physical connection between the flux guide and the free layer and that insulates the flux guide from the shields
US6657825B2 (en) 2001-08-02 2003-12-02 International Business Machines Corporation Self aligned magnetoresistive flux guide read head with exchange bias underneath free layer
US6781801B2 (en) 2001-08-10 2004-08-24 Seagate Technology Llc Tunneling magnetoresistive sensor with spin polarized current injection
US6826022B2 (en) * 2001-08-13 2004-11-30 Alps Electric Co., Ltd. CPP type magnetic sensor or magnetic sensor using tunnel effect, and manufacturing method therefor
US6992870B2 (en) * 2001-10-25 2006-01-31 Tdk Corporation Magneto-resistive device, and magnetic head and head suspension assembly using same
US6757144B2 (en) 2002-01-18 2004-06-29 International Business Machines Corporation Flux guide read head with in stack biased current perpendicular to the planes (CPP) sensor
US6754056B2 (en) 2002-01-18 2004-06-22 International Business Machines Corporation Read head having a tunnel junction sensor with a free layer biased by exchange coupling with insulating antiferromagnetic (AFM) layers
US6888705B2 (en) * 2002-01-18 2005-05-03 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. High linear density tunnel junction flux guide read head with in-stack longitudinal bias stack (LBS)
US6756648B2 (en) * 2002-03-25 2004-06-29 International Business Machines Corporation System and method for stabilizing a magnetic tunnel junction sensor
JP3749873B2 (ja) * 2002-03-28 2006-03-01 株式会社東芝 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド及び磁気再生装置
US6801410B2 (en) * 2002-06-03 2004-10-05 Seagate Technology Llc Side flux guide for current perpendicular to plane magnetoresistive transducer
US6819530B2 (en) 2002-09-25 2004-11-16 International Business Machines Corporation Current perpendicular to the planes (CPP) sensor with free layer stabilized by current field
US7068537B2 (en) * 2002-11-06 2006-06-27 Interuniversitair Microelektronica Centrum (Imec) Magnetic device and method of making the same
WO2005064356A2 (en) * 2003-12-23 2005-07-14 Koninklijke Philips Electronics N.V. High sensitivity magnetic built-in current sensor
US7264974B2 (en) * 2004-01-30 2007-09-04 Headway Technologies, Inc. Method for fabricating a low resistance TMR read head
US7463459B2 (en) * 2004-02-18 2008-12-09 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Self-pinned read sensor design with enhanced lead stabilizing mechanism
US20060171197A1 (en) * 2005-01-31 2006-08-03 Ulrich Klostermann Magnetoresistive memory element having a stacked structure
US7515381B2 (en) * 2005-12-22 2009-04-07 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Method for fabricating a side shield for a flux guide layer for perpendicular magnetic recording
US7599153B2 (en) 2006-02-27 2009-10-06 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Method and apparatus providing a stabilized top shield in read head for magnetic recording
US7848061B2 (en) * 2006-03-14 2010-12-07 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Current perpendicular to plane (CPP) magnetoresistive sensor with back flux guide
US7719801B2 (en) * 2006-04-18 2010-05-18 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands, B.V. Magnetoresistive (MR) element having a continuous flux guide defined by the free layer
JP2008052885A (ja) * 2006-07-28 2008-03-06 Fujitsu Ltd 磁気センサ及び磁気ディスク装置
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
TWI434025B (zh) * 2010-02-11 2014-04-11 Geeng Jen Sheu Non - contact sensing device
KR102008412B1 (ko) 2013-03-04 2019-08-08 에스케이하이닉스 주식회사 반도체 장치 및 이 반도체 장치를 포함하는 마이크로프로세서, 프로세서, 시스템, 데이터 저장 시스템 및 메모리 시스템
US9627061B2 (en) 2013-03-04 2017-04-18 SK Hynix Inc. Electronic device having resistance element
GB201519905D0 (en) * 2015-11-11 2015-12-23 Analog Devices Global A thin film resistive device for use in an integrated circuit, an integrated cicruit including a thin film resistive device
US10650846B2 (en) 2017-12-11 2020-05-12 International Business Machines Corporation Apparatus having recessed TMR read sensor structures for robust head-tape interface
US10748560B2 (en) 2017-12-11 2020-08-18 International Business Machines Corporation Apparatus having low-contact-pressure head-tape interface
US10755732B2 (en) * 2017-12-12 2020-08-25 International Business Machines Corporation Apparatus having sensors with hard spacers and low-contact-pressure head-tape interface
US10726868B2 (en) 2017-12-12 2020-07-28 International Business Machines Corporation Apparatus having an array of write transducers having a low friction interface
US11205447B2 (en) 2019-08-21 2021-12-21 Headway Technologies, Inc. Reader noise reduction using spin hall effects

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5390061A (en) * 1990-06-08 1995-02-14 Hitachi, Ltd. Multilayer magnetoresistance effect-type magnetic head
JPH0766033A (ja) * 1993-08-30 1995-03-10 Mitsubishi Electric Corp 磁気抵抗素子ならびにその磁気抵抗素子を用いた磁性薄膜メモリおよび磁気抵抗センサ
US5629922A (en) * 1995-02-22 1997-05-13 Massachusetts Institute Of Technology Electron tunneling device using ferromagnetic thin films
JP3217703B2 (ja) * 1995-09-01 2001-10-15 株式会社東芝 磁性体デバイス及びそれを用いた磁気センサ
US6219205B1 (en) * 1995-10-10 2001-04-17 Read-Rite Corporation High density giant magnetoresistive transducer with recessed sensor
EP0782129A3 (en) * 1995-12-29 1998-12-09 Read-Rite Corporation Magnetoresistive cpp mode transducer with multiple spin valve members
US5712612A (en) * 1996-01-02 1998-01-27 Hewlett-Packard Company Tunneling ferrimagnetic magnetoresistive sensor
US6084752A (en) * 1996-02-22 2000-07-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Thin film magnetic head
US5650958A (en) * 1996-03-18 1997-07-22 International Business Machines Corporation Magnetic tunnel junctions with controlled magnetic response
US5729410A (en) * 1996-11-27 1998-03-17 International Business Machines Corporation Magnetic tunnel junction device with longitudinal biasing

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