JP3177199B2 - 磁気トンネル接合装置及び磁気抵抗読取りヘッド - Google Patents
磁気トンネル接合装置及び磁気抵抗読取りヘッドInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は磁気トンネル接合
（ＭＴＪ）装置に関し、特に、磁気的に記録したデータ
を読み取るための磁気抵抗（ＭＲ）ヘッドとして使用す
るＭＴＪ装置に関する。
（ＭＴＪ）装置に関し、特に、磁気的に記録したデータ
を読み取るための磁気抵抗（ＭＲ）ヘッドとして使用す
るＭＴＪ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気トンネル接合（ＭＴＪ）装置は、薄
い絶縁トンネル障壁層によって分離された２枚の強磁性
層から成り、またスピン分極電子トンネル現象に基づい
ている。強磁性層の一方は、通常、他方の強磁性層より
も高い保磁力を有するので、加えられた磁界の一方向に
おいて高い飽和磁界を有する。絶縁トンネル障壁層は２
枚の強磁性層間で量子力学的トンネル現象が起きるよう
に充分薄い。トンネル現象は電子スピンに依存してお
り、ＭＴＪの磁気レスポンスを２枚の強磁性層の相対的
な配向方向とスピン分極の関数とする。
い絶縁トンネル障壁層によって分離された２枚の強磁性
層から成り、またスピン分極電子トンネル現象に基づい
ている。強磁性層の一方は、通常、他方の強磁性層より
も高い保磁力を有するので、加えられた磁界の一方向に
おいて高い飽和磁界を有する。絶縁トンネル障壁層は２
枚の強磁性層間で量子力学的トンネル現象が起きるよう
に充分薄い。トンネル現象は電子スピンに依存してお
り、ＭＴＪの磁気レスポンスを２枚の強磁性層の相対的
な配向方向とスピン分極の関数とする。
【０００３】ＭＴＪ装置は、当初、固体メモリ用のメモ
リ・セルとして提示されていた。ＭＴＪメモリ・セルの
状態は、一方の強磁性層から他方の強磁性層へとＭＴＪ
を直交して検出電流を通過させる際のＭＴＪの抵抗を測
定することにより決定させる。絶縁トンネル障壁層を通
る電荷担体のトンネル現象の確率は、２枚の強磁性層の
磁気モーメント（磁化方向）の相対的アライメントに依
存している。トンネル電流はスピン分極される。つま
り、強磁性層の一方（例えば、磁気モーメントが固定さ
れているか、回転を防止されている層）から流れる電流
は１つのスピン・タイプ（強磁性層の磁気モーメントの
配向方向により、スピン・アップあるいはスピン・ダウ
ン）の電子から優勢的に構成されている。トンネル電流
のスピン分極の程度は、トンネル障壁層と強磁性層の界
面にある強磁性層を有する磁気材料の電子バンド構造に
よって決まる。従って、第一の強磁性層はスピン・フィ
ルタとして作用する。電荷担体のトンネル現象の確率
は、第二の強磁性層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性に依存する。通常、第二強磁性層
の磁気モーメントが第一強磁性層の磁気モーメントに平
行の時、第二強磁性層の磁気モーメントが第一強磁性層
の磁気モーメントに非平行に配列されている時よりも有
効な電子状態が多くある。従って、電荷担体のトンネル
現象の確率は、両方の層の磁気モーメントが平行の時に
最高となり、非平行の時に最低となる。そのモーメント
が平行でも非平行でもない時、トンネル現象の確率は中
間値を取る。従って、ＭＴＪメモリ・セルの電気抵抗は
両強磁性層の電流のスピン分極と電子状態の両方に依
る。つまり、磁化方向が固有に固定されていない強磁性
層の可能性がある二つの磁化方向がメモリ・セルの二つ
の可能性があるビット状態（０あるいは１）を定義す
る。ＭＴＪメモリ・セルの可能性は以前は知られていた
が、実用的な構造において、また非極低温下での予期し
た程度の応答性を得ることが困難なので、大きな関心は
失われてしまった。
リ・セルとして提示されていた。ＭＴＪメモリ・セルの
状態は、一方の強磁性層から他方の強磁性層へとＭＴＪ
を直交して検出電流を通過させる際のＭＴＪの抵抗を測
定することにより決定させる。絶縁トンネル障壁層を通
る電荷担体のトンネル現象の確率は、２枚の強磁性層の
磁気モーメント（磁化方向）の相対的アライメントに依
存している。トンネル電流はスピン分極される。つま
り、強磁性層の一方（例えば、磁気モーメントが固定さ
れているか、回転を防止されている層）から流れる電流
は１つのスピン・タイプ（強磁性層の磁気モーメントの
配向方向により、スピン・アップあるいはスピン・ダウ
ン）の電子から優勢的に構成されている。トンネル電流
のスピン分極の程度は、トンネル障壁層と強磁性層の界
面にある強磁性層を有する磁気材料の電子バンド構造に
よって決まる。従って、第一の強磁性層はスピン・フィ
ルタとして作用する。電荷担体のトンネル現象の確率
は、第二の強磁性層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性に依存する。通常、第二強磁性層
の磁気モーメントが第一強磁性層の磁気モーメントに平
行の時、第二強磁性層の磁気モーメントが第一強磁性層
の磁気モーメントに非平行に配列されている時よりも有
効な電子状態が多くある。従って、電荷担体のトンネル
現象の確率は、両方の層の磁気モーメントが平行の時に
最高となり、非平行の時に最低となる。そのモーメント
が平行でも非平行でもない時、トンネル現象の確率は中
間値を取る。従って、ＭＴＪメモリ・セルの電気抵抗は
両強磁性層の電流のスピン分極と電子状態の両方に依
る。つまり、磁化方向が固有に固定されていない強磁性
層の可能性がある二つの磁化方向がメモリ・セルの二つ
の可能性があるビット状態（０あるいは１）を定義す
る。ＭＴＪメモリ・セルの可能性は以前は知られていた
が、実用的な構造において、また非極低温下での予期し
た程度の応答性を得ることが困難なので、大きな関心は
失われてしまった。
【０００４】磁気抵抗（ＭＲ）センサは、読取り素子に
よって磁束の強度および方向を検出する機能があるの
で、読取り素子の抵抗変化を介して磁界信号を検出す
る。磁気記録ディスク・ドライブにおいてデータを読取
るためのＭＲ読取りヘッドとして使用される例のよう
に、従来のＭＲセンサは大半の磁気材料（通常、パーマ
ロイＮｉ81Ｆｅ19）の異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）効果に
基づいて作用する。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検出電流の方向との
角度のコサインの二乗に比例して変化する。記録データ
はディスク・ドライブ内のディスクのような磁気媒体か
ら読み取ることが可能である。すなわち、記録磁気媒体
（信号フィールド）からの外部磁界が読取り素子内の磁
化方向の変化を生みだし、それが読取り素子の抵抗の変
化および検出電流あるいは検出電圧の対応した変化を生
み出す。
よって磁束の強度および方向を検出する機能があるの
で、読取り素子の抵抗変化を介して磁界信号を検出す
る。磁気記録ディスク・ドライブにおいてデータを読取
るためのＭＲ読取りヘッドとして使用される例のよう
に、従来のＭＲセンサは大半の磁気材料（通常、パーマ
ロイＮｉ81Ｆｅ19）の異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）効果に
基づいて作用する。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検出電流の方向との
角度のコサインの二乗に比例して変化する。記録データ
はディスク・ドライブ内のディスクのような磁気媒体か
ら読み取ることが可能である。すなわち、記録磁気媒体
（信号フィールド）からの外部磁界が読取り素子内の磁
化方向の変化を生みだし、それが読取り素子の抵抗の変
化および検出電流あるいは検出電圧の対応した変化を生
み出す。
【０００５】ＭＲ読取りヘッドとしてＭＴＪ装置を使用
することも米国特許第5,390,061号に記載されているよ
うに提案されている。しかし、こうしたＭＲ読取りヘッ
ドによる問題の一つは、記録媒体からの磁界強度に対し
て安定で、かつ直線的である出力信号を生成する構造の
開発にある。ＭＴＪ装置の強磁性検出層（つまり、モー
メントが固定されてない強磁性層）を維持するために何
らかの手段が使われてないなら、磁気ドメインのドメイ
ン壁は強磁性検出層内で位置をずらすことになり、その
結果、ノイズを発生し、ＳＮ（信号対ノイズ）比を低下
させ、また、ヘッドの再生不能な応答のもとになる。ヘ
ッドの直線的な応答が必要であり、単一の磁気ドメイン
状態を維持する問題は特に、ＭＴＪ ＭＲ読取りヘッド
の場合に難しい。すなわち、ＡＭＲセンサとは違って、
その検出電流は強磁性層およびトンネル障壁層を直交し
て通過するので、強磁性層のエッジと直接接触する金属
材料は読取りヘッドの電気抵抗を短絡することになる。
することも米国特許第5,390,061号に記載されているよ
うに提案されている。しかし、こうしたＭＲ読取りヘッ
ドによる問題の一つは、記録媒体からの磁界強度に対し
て安定で、かつ直線的である出力信号を生成する構造の
開発にある。ＭＴＪ装置の強磁性検出層（つまり、モー
メントが固定されてない強磁性層）を維持するために何
らかの手段が使われてないなら、磁気ドメインのドメイ
ン壁は強磁性検出層内で位置をずらすことになり、その
結果、ノイズを発生し、ＳＮ（信号対ノイズ）比を低下
させ、また、ヘッドの再生不能な応答のもとになる。ヘ
ッドの直線的な応答が必要であり、単一の磁気ドメイン
状態を維持する問題は特に、ＭＴＪ ＭＲ読取りヘッド
の場合に難しい。すなわち、ＡＭＲセンサとは違って、
その検出電流は強磁性層およびトンネル障壁層を直交し
て通過するので、強磁性層のエッジと直接接触する金属
材料は読取りヘッドの電気抵抗を短絡することになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
問題に鑑み、記録媒体からの磁界に直線的に応答するＭ
ＴＪ ＭＲ読取りヘッドとして機能することのできる、
安定で直線的な出力を有するＭＴＪ装置を提供すること
にある。
問題に鑑み、記録媒体からの磁界に直線的に応答するＭ
ＴＪ ＭＲ読取りヘッドとして機能することのできる、
安定で直線的な出力を有するＭＴＪ装置を提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明によるＭＴＪ装置は、１個の固定強磁性層
と、トンネル障壁層の反対側に１個の検出磁気層と、該
検知強磁性層から電気的に絶縁され、一方、該検知強磁
性層に静磁気学的に接続させられた硬質なバイアス強磁
性層とを有する。ＭＴＪ装置の磁気トンネル接合は基板
上の導電リード上で形成され、複数の層のスタックで作
られている。そのスタックは、反強磁性層と、印加磁界
の存在で磁気モーメントが回転できないように反強磁性
層と交換バイアスされた固定強磁性層と、該固定強磁性
層に接する絶縁トンネル障壁層と、該トンネル障壁層と
接し、その磁気モーメントは印加磁界の存在で回転自由
な検出強磁性層とを有する。スタックは複数の層が隣接
するエッジを有するように概ね平行な側面エッジを有す
る矩形形状とする。硬質バイアス強磁性材料の層は検出
強磁性層の側面エッジに近接して、かつ間隔を取って設
けられ、印加磁界の不在下で望ましい方向に検出強磁性
層の磁気モーメントを長手方向にバイアスする。電気絶
縁物質の層は、検出電流が硬質バイアス材料に対して分
流を作らないで、かつ磁気トンネル接合スタックの複数
の層を直交して流れることが可能となるように、硬質バ
イアス材料を導電リードおよび検出強磁性層から絶縁す
る。
め、本発明によるＭＴＪ装置は、１個の固定強磁性層
と、トンネル障壁層の反対側に１個の検出磁気層と、該
検知強磁性層から電気的に絶縁され、一方、該検知強磁
性層に静磁気学的に接続させられた硬質なバイアス強磁
性層とを有する。ＭＴＪ装置の磁気トンネル接合は基板
上の導電リード上で形成され、複数の層のスタックで作
られている。そのスタックは、反強磁性層と、印加磁界
の存在で磁気モーメントが回転できないように反強磁性
層と交換バイアスされた固定強磁性層と、該固定強磁性
層に接する絶縁トンネル障壁層と、該トンネル障壁層と
接し、その磁気モーメントは印加磁界の存在で回転自由
な検出強磁性層とを有する。スタックは複数の層が隣接
するエッジを有するように概ね平行な側面エッジを有す
る矩形形状とする。硬質バイアス強磁性材料の層は検出
強磁性層の側面エッジに近接して、かつ間隔を取って設
けられ、印加磁界の不在下で望ましい方向に検出強磁性
層の磁気モーメントを長手方向にバイアスする。電気絶
縁物質の層は、検出電流が硬質バイアス材料に対して分
流を作らないで、かつ磁気トンネル接合スタックの複数
の層を直交して流れることが可能となるように、硬質バ
イアス材料を導電リードおよび検出強磁性層から絶縁す
る。
【０００８】
【発明の実施の形態】従来技術 ：本発明のＭＴＪ装置は磁気記録ディスク・ド
ライブのＭＲセンサとして実施したものを下記に説明す
るが、本発明はメモリ・セルのような他のＭＴＪの用
途、および磁気テープ記録システムのような他の磁気記
録システムにも応用可能である。
ライブのＭＲセンサとして実施したものを下記に説明す
るが、本発明はメモリ・セルのような他のＭＴＪの用
途、および磁気テープ記録システムのような他の磁気記
録システムにも応用可能である。
【０００９】図１では、ＭＲセンサを使用したタイプの
従来技術によるディスク・ドライブの概略断面図を示し
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を取り付けるベー
ス１０と、カバー１１を有する。ベース１０とカバー１
１は、このディスク・ドライブにほぼ密閉状態にあるハ
ウジングを提供する。通常、ベース１０とカバー１１間
にガスケット１３、およびこのディスク・ドライブの内
側と外気との圧力を同じにするための小さな呼吸孔（図
示せず）を設けてある。磁気記録ディスク１６をディス
ク・ドライブ・モータ１２にハブ１８により接続させて
あり、モータ１２による回転の際にディスクはハブに固
着する。薄い潤滑フィルム５０がディスク１６の表面上
に設けられている。読み書きヘッドあるいはトランスデ
ューサ２５がエアー・ベアリング・スライダ２０のよう
なキャリヤの追跡端部に形成する。このトランスデュー
サ２５は、図３に関して説明するように、誘導書込みヘ
ッド部とＭＲ読取りヘッド部から成る読み書きヘッドで
ある。スライダ２０は剛性の高いアーム２２とサスペン
ション２４によりアクチュエータ１４に接続する。サス
ペンション２４はスライダ２０を記録ディスク１６の表
面上に向ける附勢力を提供する。ディスク・ドライブの
作動中は、ドライブ・モータ１２は一定速度でディスク
１６を回転し、またアクチュエータ１４は通常、リニア
あるいはロータリのボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）
で、スライダ２０をディスク１６の表面を半径方向に横
切るように移動させる。これにより読み書きヘッド２５
はディスク１６の異なったデータ・トラックにアクセス
できる。
従来技術によるディスク・ドライブの概略断面図を示し
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を取り付けるベー
ス１０と、カバー１１を有する。ベース１０とカバー１
１は、このディスク・ドライブにほぼ密閉状態にあるハ
ウジングを提供する。通常、ベース１０とカバー１１間
にガスケット１３、およびこのディスク・ドライブの内
側と外気との圧力を同じにするための小さな呼吸孔（図
示せず）を設けてある。磁気記録ディスク１６をディス
ク・ドライブ・モータ１２にハブ１８により接続させて
あり、モータ１２による回転の際にディスクはハブに固
着する。薄い潤滑フィルム５０がディスク１６の表面上
に設けられている。読み書きヘッドあるいはトランスデ
ューサ２５がエアー・ベアリング・スライダ２０のよう
なキャリヤの追跡端部に形成する。このトランスデュー
サ２５は、図３に関して説明するように、誘導書込みヘ
ッド部とＭＲ読取りヘッド部から成る読み書きヘッドで
ある。スライダ２０は剛性の高いアーム２２とサスペン
ション２４によりアクチュエータ１４に接続する。サス
ペンション２４はスライダ２０を記録ディスク１６の表
面上に向ける附勢力を提供する。ディスク・ドライブの
作動中は、ドライブ・モータ１２は一定速度でディスク
１６を回転し、またアクチュエータ１４は通常、リニア
あるいはロータリのボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）
で、スライダ２０をディスク１６の表面を半径方向に横
切るように移動させる。これにより読み書きヘッド２５
はディスク１６の異なったデータ・トラックにアクセス
できる。
【００１０】図２はカバー１１を取り除いたディスク・
ドライブの内部を示す平面図であり、ディスク１６方向
へスライダ２０を向ける力を生み出すサスペンション２
４の詳細を示している。サスペンションは、ＩＢＭ社の
米国特許第4,167,765号に示された公知のWatrousサスペ
ンションのような従来のタイプのサスペンションが可能
である。このタイプのサスペンションも、スライダがエ
アー・ベアリング上に乗るとスライダを縦揺れおよび横
揺れ可能にするスライダのジンバル支持を提供する。ト
ランスデューサ２５によるディスク１６から検出したデ
ータはアーム２２に設けた集積回路チップ１５内の信号
増幅および処理回路により処理され、データ読み出し信
号になる。トランスデューサ２５からの信号はフレック
ス・ケーブル１７経由でチップ１５へ移動し、チップは
その出力信号をケーブル１９経由でディスク・ドライブ
電子部品（図示せず）へ送る。
ドライブの内部を示す平面図であり、ディスク１６方向
へスライダ２０を向ける力を生み出すサスペンション２
４の詳細を示している。サスペンションは、ＩＢＭ社の
米国特許第4,167,765号に示された公知のWatrousサスペ
ンションのような従来のタイプのサスペンションが可能
である。このタイプのサスペンションも、スライダがエ
アー・ベアリング上に乗るとスライダを縦揺れおよび横
揺れ可能にするスライダのジンバル支持を提供する。ト
ランスデューサ２５によるディスク１６から検出したデ
ータはアーム２２に設けた集積回路チップ１５内の信号
増幅および処理回路により処理され、データ読み出し信
号になる。トランスデューサ２５からの信号はフレック
ス・ケーブル１７経由でチップ１５へ移動し、チップは
その出力信号をケーブル１９経由でディスク・ドライブ
電子部品（図示せず）へ送る。
【００１１】図３は誘導書込みヘッド部およびＭＲ読取
りヘッド部を有する読み書きヘッド２５の縦断面図であ
る。ヘッド２５はエアー・ベアリング表面（ＡＢＳ）を
形成するためにラップ仕上げされ、ＡＢＳは上記したよ
うにエアー・ベアリングにより回転ディスク１６（図
１）の表面から間隔を維持する。読取りヘッドは、第一
間隙層Ｇ１と第二間隙層Ｇ２間に挟まれたＭＲセンサ４
０を有し、その第一、第二間隙層Ｇ１、Ｇ２も第一遮蔽
層Ｓ１と第二遮蔽層Ｓ２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（異方性
磁気抵抗）センサである。書込みヘッドはコイル層Ｃと
絶縁層Ｉ２を有し、それらは絶縁層Ｉ１とＩ３間に挟ま
れ、またその絶縁層Ｉ１、Ｉ３も第一電極片Ｐ１と第二
電極片Ｐ２に挟まれている。第三間隙層Ｇ３はその第一
電極片Ｐ１と第二電極片Ｐ２のＡＢＳに隣接した電極の
先端間に挟まれ、磁気ギャップを形成する。書込みの際
には、信号電流がコイル層Ｃを介して導かれ、かつ磁束
が第一、第二電極層Ｐ１、Ｐ２内に導かれ、その磁束が
エアー・ベアリング表面で電極先端を縁取り交差する。
この磁束は書込み操作の間に回転ディスク１６上の周回
トラックを磁化する。読取りの際には、回転ディスク１
６の磁化された領域は磁束を読取りヘッドのＭＲセンサ
４０内に注入し、ＭＲセンサ４０内で抵抗変化を起こ
す。この抵抗変化はＭＲセンサ４０を横切る電圧変化を
検出することにより検出される。この電圧変化はチップ
１５（図２）により処理され、電子部品を駆動し、ユー
ザ・データに変換される。図３に示した複合ヘッド２５
は、読取りヘッドの第二遮蔽層Ｓ２が書込みヘッドの第
一電極片Ｐ１として使用される「併合した」ヘッドであ
る。ピギーバック・ヘッド（図示せず）では、第二遮蔽
層Ｓ２と第一電極片Ｐ１が分離した層である。
りヘッド部を有する読み書きヘッド２５の縦断面図であ
る。ヘッド２５はエアー・ベアリング表面（ＡＢＳ）を
形成するためにラップ仕上げされ、ＡＢＳは上記したよ
うにエアー・ベアリングにより回転ディスク１６（図
１）の表面から間隔を維持する。読取りヘッドは、第一
間隙層Ｇ１と第二間隙層Ｇ２間に挟まれたＭＲセンサ４
０を有し、その第一、第二間隙層Ｇ１、Ｇ２も第一遮蔽
層Ｓ１と第二遮蔽層Ｓ２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（異方性
磁気抵抗）センサである。書込みヘッドはコイル層Ｃと
絶縁層Ｉ２を有し、それらは絶縁層Ｉ１とＩ３間に挟ま
れ、またその絶縁層Ｉ１、Ｉ３も第一電極片Ｐ１と第二
電極片Ｐ２に挟まれている。第三間隙層Ｇ３はその第一
電極片Ｐ１と第二電極片Ｐ２のＡＢＳに隣接した電極の
先端間に挟まれ、磁気ギャップを形成する。書込みの際
には、信号電流がコイル層Ｃを介して導かれ、かつ磁束
が第一、第二電極層Ｐ１、Ｐ２内に導かれ、その磁束が
エアー・ベアリング表面で電極先端を縁取り交差する。
この磁束は書込み操作の間に回転ディスク１６上の周回
トラックを磁化する。読取りの際には、回転ディスク１
６の磁化された領域は磁束を読取りヘッドのＭＲセンサ
４０内に注入し、ＭＲセンサ４０内で抵抗変化を起こ
す。この抵抗変化はＭＲセンサ４０を横切る電圧変化を
検出することにより検出される。この電圧変化はチップ
１５（図２）により処理され、電子部品を駆動し、ユー
ザ・データに変換される。図３に示した複合ヘッド２５
は、読取りヘッドの第二遮蔽層Ｓ２が書込みヘッドの第
一電極片Ｐ１として使用される「併合した」ヘッドであ
る。ピギーバック・ヘッド（図示せず）では、第二遮蔽
層Ｓ２と第一電極片Ｐ１が分離した層である。
【００１２】上記したＡＭＲ読取りヘッドを有する通常
の磁気記録ディスク・ドライブおよび図１から図３に関
する記載は、本発明を理解するための説明を目的とする
ものである。ディスク・ドライブは多数のディスクとア
クチュエータを有することが可能であり、各アクチュエ
ータは複数のスライダを支持できる。さらに、エアー・
ベアリング・スライダの代わりに、ヘッドをディスクと
接触あるいは近接させるため液体ベアリングおよび他の
接触記録ディスク・ドライブおよび近接記録ディスク・
ドライブ内でのようなヘッド・キャリヤでもよい。
の磁気記録ディスク・ドライブおよび図１から図３に関
する記載は、本発明を理解するための説明を目的とする
ものである。ディスク・ドライブは多数のディスクとア
クチュエータを有することが可能であり、各アクチュエ
ータは複数のスライダを支持できる。さらに、エアー・
ベアリング・スライダの代わりに、ヘッドをディスクと
接触あるいは近接させるため液体ベアリングおよび他の
接触記録ディスク・ドライブおよび近接記録ディスク・
ドライブ内でのようなヘッド・キャリヤでもよい。
【００１３】望ましい実施例：本発明は、図３の読み書
きヘッド２５のＭＲセンサ４０の代わりにＭＴＪセンサ
を用いたＭＲ読取りヘッドである。
きヘッド２５のＭＲセンサ４０の代わりにＭＴＪセンサ
を用いたＭＲ読取りヘッドである。
【００１４】図４に示したＭＴＪ ＭＲ読取りヘッド
は、間隙層Ｇ１基板上に形成した底面導電リード１０２
と、間隙層Ｇ２の下の上面導電リード１０４と、その底
面導電リード１０２と上面導電リード１０４間のスタッ
ク層として形成されたＭＴＪ１００を有する。
は、間隙層Ｇ１基板上に形成した底面導電リード１０２
と、間隙層Ｇ２の下の上面導電リード１０４と、その底
面導電リード１０２と上面導電リード１０４間のスタッ
ク層として形成されたＭＴＪ１００を有する。
【００１５】ＭＴＪ１００は第一電極多層スタック１１
０、絶縁トンネル障壁層１２０、上面電極スタック１３
０を有する。各電極はトンネル障壁層１２０に直接接す
る強磁性層、つまり強磁性層１１８あるいは１３２を有
する。
０、絶縁トンネル障壁層１２０、上面電極スタック１３
０を有する。各電極はトンネル障壁層１２０に直接接す
る強磁性層、つまり強磁性層１１８あるいは１３２を有
する。
【００１６】導電リード１０２に形成された電極層スタ
ック１１０は、リード１０２上に種層あるいはテンプレ
ート層１１２を有し、その「テンプレート」層１１２上
には反強磁性材料１１６の層を有し、その反強磁性層１
１６上に形成され、かつ交換結合された「固定の」強磁
性層１１８を有する。強磁性層１１８は、その磁気モー
メントあるいは磁化方向が、所望の範囲で印加した磁界
の存在下で回転を防止されているので固定層と称され
る。上面電極スタック１３０は「検出」強磁性層１３２
と、検出層１３２上に形成した保護層あるいは覆い層１
３４を有する。検出強磁性層１３２は反強磁性層に交換
結合されておらず、その磁化方向は所望の範囲で印加し
た磁界の存在下で回転自由である。この検出強磁性層１
３２は、その磁気モーメントあるいは磁化方向（矢印１
３３で示す）がほぼエアー・ベアリング表面（図３）に
平行に向けられ、かつ所望の範囲で印加した磁界が存在
しない中で固定強磁性層１１８の磁化方向とほぼ直交す
るように製造される。トンネル障壁層１２０の直ぐ下の
電極スタック１１０の固定強磁性層１１８は、直ぐ下の
底面電極スタック１１０の一部をも形成する反強磁性層
１１６と交換結合させることにより固定した磁化方向を
有する。この固定強磁性層１１８の磁化方向はエアー・
ベアリング表面にほぼ直交するように向けられ、つま
り、図４の矢印の尾１１９で示すように紙面に直交す
る。
ック１１０は、リード１０２上に種層あるいはテンプレ
ート層１１２を有し、その「テンプレート」層１１２上
には反強磁性材料１１６の層を有し、その反強磁性層１
１６上に形成され、かつ交換結合された「固定の」強磁
性層１１８を有する。強磁性層１１８は、その磁気モー
メントあるいは磁化方向が、所望の範囲で印加した磁界
の存在下で回転を防止されているので固定層と称され
る。上面電極スタック１３０は「検出」強磁性層１３２
と、検出層１３２上に形成した保護層あるいは覆い層１
３４を有する。検出強磁性層１３２は反強磁性層に交換
結合されておらず、その磁化方向は所望の範囲で印加し
た磁界の存在下で回転自由である。この検出強磁性層１
３２は、その磁気モーメントあるいは磁化方向（矢印１
３３で示す）がほぼエアー・ベアリング表面（図３）に
平行に向けられ、かつ所望の範囲で印加した磁界が存在
しない中で固定強磁性層１１８の磁化方向とほぼ直交す
るように製造される。トンネル障壁層１２０の直ぐ下の
電極スタック１１０の固定強磁性層１１８は、直ぐ下の
底面電極スタック１１０の一部をも形成する反強磁性層
１１６と交換結合させることにより固定した磁化方向を
有する。この固定強磁性層１１８の磁化方向はエアー・
ベアリング表面にほぼ直交するように向けられ、つま
り、図４の矢印の尾１１９で示すように紙面に直交す
る。
【００１７】また、図４には検出強磁性層１３２の磁化
を長手方向にバイアスするためのバイアス強磁性層１５
０、および検出強磁性層１３２とＭＴＪ１００の他の層
からバイアス層１５０を分離させる絶縁層１６０が示さ
れている。バイアス強磁性層１５０はＣｏＰｔＣｒ合金
のような硬質磁性材料であり、印加磁界の存在なしで検
出強磁性層１３２の磁気モーメント１３３と同じ方向に
並べられた磁気モーメント（矢印１５１で示す）を有す
る。絶縁層１６０は、望ましくはアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）
かシリカ（ＳｉＯ2）で、バイアス層１５０をＭＴＪ１
００および導電リード１０２、１０４から電気的に絶縁
するように充分な厚さを有するが、検出強磁性層１３２
と静磁的に結合（点線の矢印１５３で示す）可能なよう
に充分薄い。バイアス強磁性層１５０の製品Ｍ*ｔ（Ｍ
は強磁性層の強磁性材料の単位面積あたりの磁気モーメ
ントで、ｔは強磁性層の厚さである）は、安定した長手
方向のバイアスを確実にするため検出強磁性層１３２の
Ｍ*ｔ以上でなければならない。検出強磁性層１３２で
使用されるＮｉ(100-X)Ｆｅ(X)（Ｘは約１９）の磁気モ
ーメントは、Ｃｏ75Ｐｔ13Ｃｒ12のようなバイアス強磁
性層１５０に適した通常の硬質磁気材料の磁気モーメン
トの約２倍なので、バイアス強磁性層１５０の厚さは少
なくとも検出強磁性層１３２の厚さの２倍である。
を長手方向にバイアスするためのバイアス強磁性層１５
０、および検出強磁性層１３２とＭＴＪ１００の他の層
からバイアス層１５０を分離させる絶縁層１６０が示さ
れている。バイアス強磁性層１５０はＣｏＰｔＣｒ合金
のような硬質磁性材料であり、印加磁界の存在なしで検
出強磁性層１３２の磁気モーメント１３３と同じ方向に
並べられた磁気モーメント（矢印１５１で示す）を有す
る。絶縁層１６０は、望ましくはアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）
かシリカ（ＳｉＯ2）で、バイアス層１５０をＭＴＪ１
００および導電リード１０２、１０４から電気的に絶縁
するように充分な厚さを有するが、検出強磁性層１３２
と静磁的に結合（点線の矢印１５３で示す）可能なよう
に充分薄い。バイアス強磁性層１５０の製品Ｍ*ｔ（Ｍ
は強磁性層の強磁性材料の単位面積あたりの磁気モーメ
ントで、ｔは強磁性層の厚さである）は、安定した長手
方向のバイアスを確実にするため検出強磁性層１３２の
Ｍ*ｔ以上でなければならない。検出強磁性層１３２で
使用されるＮｉ(100-X)Ｆｅ(X)（Ｘは約１９）の磁気モ
ーメントは、Ｃｏ75Ｐｔ13Ｃｒ12のようなバイアス強磁
性層１５０に適した通常の硬質磁気材料の磁気モーメン
トの約２倍なので、バイアス強磁性層１５０の厚さは少
なくとも検出強磁性層１３２の厚さの２倍である。
【００１８】図５は図４のＭＴＪ ＭＲヘッドの平面図
であり、Ｇ２以上の層を除去し、下にあるヘッドが見え
るように上面導電リード１０４を点線で示してある。一
点鎖線１６１はエアー・ベアリング表面および、ＭＴＪ
ＭＲヘッドが製造された後に層をラップ磨きする線を
示す。ＭＴＪ１００はディスク上の記録データのトラッ
ク幅に概ね匹敵する幅ＴＷ、およびラップ磨きの後の最
終高さＳＨを有する帯として示されている。実際は、記
録データ・トラックの幅はＴＷより広い。
であり、Ｇ２以上の層を除去し、下にあるヘッドが見え
るように上面導電リード１０４を点線で示してある。一
点鎖線１６１はエアー・ベアリング表面および、ＭＴＪ
ＭＲヘッドが製造された後に層をラップ磨きする線を
示す。ＭＴＪ１００はディスク上の記録データのトラッ
ク幅に概ね匹敵する幅ＴＷ、およびラップ磨きの後の最
終高さＳＨを有する帯として示されている。実際は、記
録データ・トラックの幅はＴＷより広い。
【００１９】図６は、ディスク・ドライブのディスクの
ような磁気記録媒体に隣接した図４、図５に示したＭＴ
Ｊ ＭＲ読取りヘッドの概略斜視図であり、読取りヘッ
ドの操作を説明するため分離したＭＴＪ１００の要部を
示している。ディスク上のトラック幅ＴＷを有するデー
タ・トラックが、矢印１８２により示された方向に磁界
ｈを発生する記録データを有するように描かれている。
固定強磁性層１１８は、エアー・ベアリング表面に直交
するように、かつ、ディスクからの磁界方向ｈにほぼ平
行あるいは逆平行に向けられた矢印１８４で示された磁
気モーメントを有する。記録データからの印加磁界ｈの
存在下でも、方向１８４は隣接する反強磁性層１１６か
らの界面交換結合により固定される。検出強磁性層１３
２は、エアー・ベアリング表面での検出エッジ（図示せ
ず）と、背面エッジ１９２と、２個の平行な側面エッジ
１９４、１９６とを有した、概ね矩形の形を有する。図
示のように、ＭＴＪ１００の他の層は、層１３２のエッ
ジに隣接する複数のエッジを有する。強磁性検出層１３
２は、印加磁界の非存在下で矢印１３３で示されるよう
に、エアー・ベアリング表面およびディスク表面に平行
な方向へ向けられた磁気モーメントを有する。バイアス
強磁性層１５０は、検出強磁性層１３２にほぼ単一の磁
気ドメイン状態を付与するために方向１３３と概ね平行
に並べられた、矢印１５１で示された磁気モーメントを
有する。静磁結合がＭＴＪ１００からバイアス層１５０
の硬質磁気材料を電気的に絶縁する絶縁層１６０を横切
るように発生する。
ような磁気記録媒体に隣接した図４、図５に示したＭＴ
Ｊ ＭＲ読取りヘッドの概略斜視図であり、読取りヘッ
ドの操作を説明するため分離したＭＴＪ１００の要部を
示している。ディスク上のトラック幅ＴＷを有するデー
タ・トラックが、矢印１８２により示された方向に磁界
ｈを発生する記録データを有するように描かれている。
固定強磁性層１１８は、エアー・ベアリング表面に直交
するように、かつ、ディスクからの磁界方向ｈにほぼ平
行あるいは逆平行に向けられた矢印１８４で示された磁
気モーメントを有する。記録データからの印加磁界ｈの
存在下でも、方向１８４は隣接する反強磁性層１１６か
らの界面交換結合により固定される。検出強磁性層１３
２は、エアー・ベアリング表面での検出エッジ（図示せ
ず）と、背面エッジ１９２と、２個の平行な側面エッジ
１９４、１９６とを有した、概ね矩形の形を有する。図
示のように、ＭＴＪ１００の他の層は、層１３２のエッ
ジに隣接する複数のエッジを有する。強磁性検出層１３
２は、印加磁界の非存在下で矢印１３３で示されるよう
に、エアー・ベアリング表面およびディスク表面に平行
な方向へ向けられた磁気モーメントを有する。バイアス
強磁性層１５０は、検出強磁性層１３２にほぼ単一の磁
気ドメイン状態を付与するために方向１３３と概ね平行
に並べられた、矢印１５１で示された磁気モーメントを
有する。静磁結合がＭＴＪ１００からバイアス層１５０
の硬質磁気材料を電気的に絶縁する絶縁層１６０を横切
るように発生する。
【００２０】検出電流Ｉが第一導電リード１０２から、
反強磁性層１１６、固定強磁性層１１８、トンネル障壁
層１２０、検出強磁性層１３２と直交して導かれ、第二
導電リード１０４を介して出る。前述のように、トンネ
ル障壁層１２０を流れるトンネル電流量は、トンネル障
壁層１２０に隣接して、接する固定強磁性層１１８と検
出強磁性層１３２の磁化の相対方向の関数である。記録
データからの磁界ｈは検出強磁性層１３２の磁化方向を
点線の矢印１８７、１８９により示されるように、方向
１３３から離れるように回転させる。これは強磁性層１
１８、１３２の磁気モーメントの相対方向およびトンネ
ル電流量を変える。これは、ＭＴＪ１００の電気抵抗の
変化として反映させられる。抵抗の変化はディスク・ド
ライブの電子部品により検出され、ディスクから読み戻
されたデータへと処理される。検出電流は電気絶縁層１
６０によりバイアス強磁性層１５０へ流れるのを防止さ
れ、またその絶縁層はバイアス強磁性層１５０を導電リ
ード１０２、１０４から絶縁する。望ましい実施例では
バイアス強磁性層１５０は両リード１０２、１０４から
電気的に絶縁させるが、一方のリードおよびトンネル障
壁層１２０から絶縁させる限りリードの他方と接触する
ように形成させることも可能である。従って、絶縁層１
６０は、検出電流の分流防止を確実にし、ＭＴＪ ＭＲ
ヘッドの抵抗に悪影響を与えることもなく、同時に、バ
イアス強磁性層１５０による検出強磁性層１３２への静
磁結合を可能とする。
反強磁性層１１６、固定強磁性層１１８、トンネル障壁
層１２０、検出強磁性層１３２と直交して導かれ、第二
導電リード１０４を介して出る。前述のように、トンネ
ル障壁層１２０を流れるトンネル電流量は、トンネル障
壁層１２０に隣接して、接する固定強磁性層１１８と検
出強磁性層１３２の磁化の相対方向の関数である。記録
データからの磁界ｈは検出強磁性層１３２の磁化方向を
点線の矢印１８７、１８９により示されるように、方向
１３３から離れるように回転させる。これは強磁性層１
１８、１３２の磁気モーメントの相対方向およびトンネ
ル電流量を変える。これは、ＭＴＪ１００の電気抵抗の
変化として反映させられる。抵抗の変化はディスク・ド
ライブの電子部品により検出され、ディスクから読み戻
されたデータへと処理される。検出電流は電気絶縁層１
６０によりバイアス強磁性層１５０へ流れるのを防止さ
れ、またその絶縁層はバイアス強磁性層１５０を導電リ
ード１０２、１０４から絶縁する。望ましい実施例では
バイアス強磁性層１５０は両リード１０２、１０４から
電気的に絶縁させるが、一方のリードおよびトンネル障
壁層１２０から絶縁させる限りリードの他方と接触する
ように形成させることも可能である。従って、絶縁層１
６０は、検出電流の分流防止を確実にし、ＭＴＪ ＭＲ
ヘッドの抵抗に悪影響を与えることもなく、同時に、バ
イアス強磁性層１５０による検出強磁性層１３２への静
磁結合を可能とする。
【００２１】絶縁層１６０および強磁性層１５０は３種
の異なる析出工程を用いて形成する。初め、第一アルミ
ナ析出工程により絶縁層１６０の底面部分を形成し、検
出強磁性層１３２（図４）の側面エッジ１９４、１９６
に形を合わす。ＲＦスパッタ析出技術をこの絶縁層形成
に使用するなら、側壁の絶縁層の厚さは平坦面の厚さに
比べて薄くなる。通常、側壁へのスパッタ効率は平坦面
に比べて１／２から３／４である。第二に、硬質バイア
ス強磁性層１５０はイオン・ビーム析出工程のような、
指向性析出技術を用いて形成する。側壁１９４、１９６
に形を合わせた第一絶縁層形成からのアルミナが、バイ
アス強磁性層１５０を検出強磁性層１３２を絶縁する働
きをする。第三に、最終絶縁層析出工程で絶縁層１６０
の上面領域を形成し、バイアス強磁性層１５０の上面を
密閉する。
の異なる析出工程を用いて形成する。初め、第一アルミ
ナ析出工程により絶縁層１６０の底面部分を形成し、検
出強磁性層１３２（図４）の側面エッジ１９４、１９６
に形を合わす。ＲＦスパッタ析出技術をこの絶縁層形成
に使用するなら、側壁の絶縁層の厚さは平坦面の厚さに
比べて薄くなる。通常、側壁へのスパッタ効率は平坦面
に比べて１／２から３／４である。第二に、硬質バイア
ス強磁性層１５０はイオン・ビーム析出工程のような、
指向性析出技術を用いて形成する。側壁１９４、１９６
に形を合わせた第一絶縁層形成からのアルミナが、バイ
アス強磁性層１５０を検出強磁性層１３２を絶縁する働
きをする。第三に、最終絶縁層析出工程で絶縁層１６０
の上面領域を形成し、バイアス強磁性層１５０の上面を
密閉する。
【００２２】第一絶縁層析出厚さは、バイアス強磁性層
１５０を底面リード１０２と側壁１９４、１９６の両方
から電気的に絶縁するに充分な数値としなければならな
い。この絶縁はアルミナの最小厚さ１００オングストロ
ームあるいは１００乃至５００オングストロームの範囲
で得ることができる。第二絶縁層の析出厚さは上面リー
ド１０４からバイアス強磁性層１５０を電気絶縁するに
充分でなければならない。この絶縁はアルミナの厚さ１
００乃至５００オングストロームの範囲で得ることがで
きる。
１５０を底面リード１０２と側壁１９４、１９６の両方
から電気的に絶縁するに充分な数値としなければならな
い。この絶縁はアルミナの最小厚さ１００オングストロ
ームあるいは１００乃至５００オングストロームの範囲
で得ることができる。第二絶縁層の析出厚さは上面リー
ド１０４からバイアス強磁性層１５０を電気絶縁するに
充分でなければならない。この絶縁はアルミナの厚さ１
００乃至５００オングストロームの範囲で得ることがで
きる。
【００２３】絶縁層１６０を形成する第一絶縁層および
第二絶縁層の析出厚さは様々な要因で限定される。第一
に、上面リード構造１０４を絶縁層１６０およびＭＴＪ
１００構造に形を合わせるため、第一析出および第二析
出工程での厚さの合計はＭＴＪ１００構造の全厚に近く
なければならない、すなわち２Ｘより大きくなく、理想
的には１Ｘに近い。第二に、バイアス強磁性層１５０か
らの静磁結合磁界が検出強磁性層１３２に効率的に相互
作用を行うためには、絶縁層１６０を形成する第一アル
ミナ析出工程での厚さは第一間隙と第二間隙（Ｇ１とＧ
２）の厚さよりかなり小さくなくてはならない。さもな
ければ、静磁界がセンサの第一遮蔽および第二遮蔽（Ｓ
１とＳ２）に引きつけられることになる。通常の高密度
センサは１０００オングストロームの範囲のＧ１とＧ２
を有するように作られるので、絶縁層の第一部分の厚さ
は５００オングストロームの範囲内にあり、スパッタ効
率のために側壁１９４、１９６の絶縁覆いが２５０から
４００オングストロームの範囲となる。明らかに、電気
絶縁を傷つけるという犠牲を負うことなく、この値を最
小にすることにより強磁性結合効率が改良される。すな
わち、２つの分離したアルミナ析出工程により形成され
る絶縁層１６０は、バイアス強磁性層１５０をＭＴＪ１
００構造の検出強磁性層１３２から電気的に絶縁する役
割を果たす。これら２層間の強磁性結合の程度は、これ
ら２つの析出工程での厚さにより決定され、自由層およ
び強磁性バイアス層間の絶縁完全性を損なう極端な状態
とはせず、また第一、第二間隙の厚さに対してこの厚さ
が最小とされる時に最良である。
第二絶縁層の析出厚さは様々な要因で限定される。第一
に、上面リード構造１０４を絶縁層１６０およびＭＴＪ
１００構造に形を合わせるため、第一析出および第二析
出工程での厚さの合計はＭＴＪ１００構造の全厚に近く
なければならない、すなわち２Ｘより大きくなく、理想
的には１Ｘに近い。第二に、バイアス強磁性層１５０か
らの静磁結合磁界が検出強磁性層１３２に効率的に相互
作用を行うためには、絶縁層１６０を形成する第一アル
ミナ析出工程での厚さは第一間隙と第二間隙（Ｇ１とＧ
２）の厚さよりかなり小さくなくてはならない。さもな
ければ、静磁界がセンサの第一遮蔽および第二遮蔽（Ｓ
１とＳ２）に引きつけられることになる。通常の高密度
センサは１０００オングストロームの範囲のＧ１とＧ２
を有するように作られるので、絶縁層の第一部分の厚さ
は５００オングストロームの範囲内にあり、スパッタ効
率のために側壁１９４、１９６の絶縁覆いが２５０から
４００オングストロームの範囲となる。明らかに、電気
絶縁を傷つけるという犠牲を負うことなく、この値を最
小にすることにより強磁性結合効率が改良される。すな
わち、２つの分離したアルミナ析出工程により形成され
る絶縁層１６０は、バイアス強磁性層１５０をＭＴＪ１
００構造の検出強磁性層１３２から電気的に絶縁する役
割を果たす。これら２層間の強磁性結合の程度は、これ
ら２つの析出工程での厚さにより決定され、自由層およ
び強磁性バイアス層間の絶縁完全性を損なう極端な状態
とはせず、また第一、第二間隙の厚さに対してこの厚さ
が最小とされる時に最良である。
【００２４】ＭＴＪ１００用の材料の代表的な組合せ
（図４）について説明する。ＭＴＪ１００の層全ては、
基板の表面に平行に印加した磁界の存在下で成長させら
れる。その磁界は全ての強磁性層の容易軸を配向するた
めの役割を果たす。５ｎｍのＴａ種層（図示せず）が初
め、底面導電リード１０２の役割を果たす１０−５０ｎ
ｍのＡｕ層上に形成される。その種層は、面心立方晶形
（ｆｃｃ）Ｎｉ81Ｆｅ19テンプレート層の成長を促進す
る物質から成る。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。望ましい種層材料はＣｕ
のようなｆｃｃ金属、同様に、Ｔａあるいは３−５ｎｍ
Ｔａ／３−５ｎｍＣｕのような層の組合せである。ＭＴ
Ｊベース電極スタック１１０は、１０−２０ｎｍＡｕ層
１０２上のＴａ種層に成長させた４ｎｍＮｉ81Ｆｅ19／
１０ｎｍＭｎ50Ｆｅ50／８ｎｍＮｉ81Ｆｅ19（１１２、
１１６、１１８層）のスタックから成る。Ａｕ層１０２
は基板として役割を果たすアルミナ間隙材料Ｇ１上に形
成する。次に、トンネル障壁層１２０を析出および０.
８−２ｎｍＡｌ層をプラズマ酸化することにより形成す
る。これはＡｌ2Ｏ3絶縁トンネル障壁層１２０を作る。
上面電極スタック１３０は５ｎｍＮｉ-Ｆｅ／１０ｎｍ
Ｔａスタック（１３２、１３４層）である。Ｔａ層１３
４は防護被覆層として作用する。上面電極スタック１３
０は、上面導電リード１０４として作用する２０ｎｍＡ
ｕ層によって接触が行われる。
（図４）について説明する。ＭＴＪ１００の層全ては、
基板の表面に平行に印加した磁界の存在下で成長させら
れる。その磁界は全ての強磁性層の容易軸を配向するた
めの役割を果たす。５ｎｍのＴａ種層（図示せず）が初
め、底面導電リード１０２の役割を果たす１０−５０ｎ
ｍのＡｕ層上に形成される。その種層は、面心立方晶形
（ｆｃｃ）Ｎｉ81Ｆｅ19テンプレート層の成長を促進す
る物質から成る。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。望ましい種層材料はＣｕ
のようなｆｃｃ金属、同様に、Ｔａあるいは３−５ｎｍ
Ｔａ／３−５ｎｍＣｕのような層の組合せである。ＭＴ
Ｊベース電極スタック１１０は、１０−２０ｎｍＡｕ層
１０２上のＴａ種層に成長させた４ｎｍＮｉ81Ｆｅ19／
１０ｎｍＭｎ50Ｆｅ50／８ｎｍＮｉ81Ｆｅ19（１１２、
１１６、１１８層）のスタックから成る。Ａｕ層１０２
は基板として役割を果たすアルミナ間隙材料Ｇ１上に形
成する。次に、トンネル障壁層１２０を析出および０.
８−２ｎｍＡｌ層をプラズマ酸化することにより形成す
る。これはＡｌ2Ｏ3絶縁トンネル障壁層１２０を作る。
上面電極スタック１３０は５ｎｍＮｉ-Ｆｅ／１０ｎｍ
Ｔａスタック（１３２、１３４層）である。Ｔａ層１３
４は防護被覆層として作用する。上面電極スタック１３
０は、上面導電リード１０４として作用する２０ｎｍＡ
ｕ層によって接触が行われる。
【００２５】電流はＭＴＪ１００の層に直交して通るの
で、ＭＴＪ装置の抵抗はトンネル障壁層１２０の抵抗に
より大きく左右されることになる。従って、導電リード
１０２、１０４の単位面積あたりの抵抗は、電流が層と
平行に流れる従来のＭＲ読取りヘッドに比べてはるかに
高くすることができる。このように、リード１０２、１
０４は従来のＭＲヘッド構造より薄く、かつ／あるいは
狭く作ることができ、また／さもなければ合金あるいは
複数の素子の組合せのような本来大きな抵抗のある材料
で作ることができる。
で、ＭＴＪ装置の抵抗はトンネル障壁層１２０の抵抗に
より大きく左右されることになる。従って、導電リード
１０２、１０４の単位面積あたりの抵抗は、電流が層と
平行に流れる従来のＭＲ読取りヘッドに比べてはるかに
高くすることができる。このように、リード１０２、１
０４は従来のＭＲヘッド構造より薄く、かつ／あるいは
狭く作ることができ、また／さもなければ合金あるいは
複数の素子の組合せのような本来大きな抵抗のある材料
で作ることができる。
【００２６】底面電極スタック１１０の層は平滑であ
り、Ａｌ2Ｏ3トンネル障壁層１２０は接合を電気的に短
絡する可能性のあるピンホールがないことが重要であ
る。例えば、金属の多層スタックにおける良好な巨大磁
気抵抗効果を得るために公知のスパッタ技術による成長
が望ましい。ＭＴＪ１００では、固定強磁性層１１８お
よび検出強磁性層１３２のそれぞれの磁気モーメントの
方向は、印加磁界ゼロにおいて互いにほぼ直交してい
る。固定層１１８のモーメントの方向は、反強磁性層１
１６の交換異方性磁界の方向により大きく左右される。
検出層１３２のモーメントの配向は、強磁性層自身の固
有の異方性やこの層の形状などを含む複数の要因に影響
される。固有の磁気異方性は、固定層１１８の磁化方向
の磁界に対して直角に設けた小さな磁界において析出す
ることにより検出層１３２内に誘導することができる。
検出層の長さ（ＴＷ）を高さより長く選択することによ
り、形状異方性が検出層の磁気モーメントを固定層１１
８の磁気モーメントに直交して配向することになる。従
って、固有の異方性および形状異方性は固定層の磁気モ
ーメントにたいする検出層の磁気モーメントの適切な配
向を助長するように配置することが可能である。しか
し、これらの異方性のどちらもＭＴＪ ＭＲヘッドの適
切な操作に対して本質的ではない。検出層１３２のモー
メントの適切な配向はバイアス強磁性層１５０のみの存
在により行うことが可能である。検出層１３２の磁気歪
みは、製造プロセスにより誘発されるこの層のいかなる
歪みも磁気異方性を導かないように、（Ｎｉ-Ｆｅ合金
の組成を選択して）ゼロに近づけるように設定する。
り、Ａｌ2Ｏ3トンネル障壁層１２０は接合を電気的に短
絡する可能性のあるピンホールがないことが重要であ
る。例えば、金属の多層スタックにおける良好な巨大磁
気抵抗効果を得るために公知のスパッタ技術による成長
が望ましい。ＭＴＪ１００では、固定強磁性層１１８お
よび検出強磁性層１３２のそれぞれの磁気モーメントの
方向は、印加磁界ゼロにおいて互いにほぼ直交してい
る。固定層１１８のモーメントの方向は、反強磁性層１
１６の交換異方性磁界の方向により大きく左右される。
検出層１３２のモーメントの配向は、強磁性層自身の固
有の異方性やこの層の形状などを含む複数の要因に影響
される。固有の磁気異方性は、固定層１１８の磁化方向
の磁界に対して直角に設けた小さな磁界において析出す
ることにより検出層１３２内に誘導することができる。
検出層の長さ（ＴＷ）を高さより長く選択することによ
り、形状異方性が検出層の磁気モーメントを固定層１１
８の磁気モーメントに直交して配向することになる。従
って、固有の異方性および形状異方性は固定層の磁気モ
ーメントにたいする検出層の磁気モーメントの適切な配
向を助長するように配置することが可能である。しか
し、これらの異方性のどちらもＭＴＪ ＭＲヘッドの適
切な操作に対して本質的ではない。検出層１３２のモー
メントの適切な配向はバイアス強磁性層１５０のみの存
在により行うことが可能である。検出層１３２の磁気歪
みは、製造プロセスにより誘発されるこの層のいかなる
歪みも磁気異方性を導かないように、（Ｎｉ-Ｆｅ合金
の組成を選択して）ゼロに近づけるように設定する。
【００２７】別の検出強磁性層１３２では、層１３２の
大部分が低い磁気歪みのＮｉ(100-X )Ｆｅ(X)（Ｘは約１
９）のような物質を有する、検出強磁性１３２とトンネ
ル障壁層１２０との界面でＣｏあるいはＣｏ(100-X)Ｆ
ｅ(X)あるいはＮｉ(100-X)Ｆｅ(X)（Ｘは約６０）の薄
い層から構成することも可能である。ＣｏあるいはＣｏ
(100-X)Ｆｅ(X)あるいはＮｉ(100-X)Ｆｅ(X)（Ｘは約６
０）の薄い界面層を有する、このタイプの検出層の最終
的な磁気歪みは、層１３２の大部分の組成を僅かに変え
ることによりゼロに近い値を有するように設定する。別
の固定強磁性層１１８は、トンネル障壁層１２０との界
面でＣｏあるいはＣｏ(100-X)Ｆｅ(X)あるいはＮｉ
(100-X)Ｆｅ(X)（Ｘは約６０）の薄い層を有する大容量
のＮｉ(100-X )Ｆｅ(X)層を多量に有することも可能であ
る。最大信号はＣｏで、あるいは最高分極のＮｉ
(100-X)Ｆｅ(X)（Ｘは約６０）あるいはＣｏ(100-X)Ｆ
ｅ(X)合金（Ｘは約７０）で得られる。界面層は最適に
は約１−２ｎｍ厚である。組み合わせた層の最終的な磁
気歪みは組成を僅かに変えることによりゼロに近づける
ように設定する。層１１８の大部分がＮｉ-Ｆｅなら、
組成はＮｉ81Ｆｅ19であり、大部分がＮｉ-Ｆｅの組成
は磁気歪みゼロである。
大部分が低い磁気歪みのＮｉ(100-X )Ｆｅ(X)（Ｘは約１
９）のような物質を有する、検出強磁性１３２とトンネ
ル障壁層１２０との界面でＣｏあるいはＣｏ(100-X)Ｆ
ｅ(X)あるいはＮｉ(100-X)Ｆｅ(X)（Ｘは約６０）の薄
い層から構成することも可能である。ＣｏあるいはＣｏ
(100-X)Ｆｅ(X)あるいはＮｉ(100-X)Ｆｅ(X)（Ｘは約６
０）の薄い界面層を有する、このタイプの検出層の最終
的な磁気歪みは、層１３２の大部分の組成を僅かに変え
ることによりゼロに近い値を有するように設定する。別
の固定強磁性層１１８は、トンネル障壁層１２０との界
面でＣｏあるいはＣｏ(100-X)Ｆｅ(X)あるいはＮｉ
(100-X)Ｆｅ(X)（Ｘは約６０）の薄い層を有する大容量
のＮｉ(100-X )Ｆｅ(X)層を多量に有することも可能であ
る。最大信号はＣｏで、あるいは最高分極のＮｉ
(100-X)Ｆｅ(X)（Ｘは約６０）あるいはＣｏ(100-X)Ｆ
ｅ(X)合金（Ｘは約７０）で得られる。界面層は最適に
は約１−２ｎｍ厚である。組み合わせた層の最終的な磁
気歪みは組成を僅かに変えることによりゼロに近づける
ように設定する。層１１８の大部分がＮｉ-Ｆｅなら、
組成はＮｉ81Ｆｅ19であり、大部分がＮｉ-Ｆｅの組成
は磁気歪みゼロである。
【００２８】Ｆｅ-Ｍｎ反強磁性層１１６はＮｉ-Ｍｎ
層、あるいは固定層１１８の強磁性材料を交換バイアス
し、Ａｌ2Ｏ3障壁層の抵抗より実質的に小さい抵抗を有
する他の適切な反強磁性層で換えることができる。同様
に、固定強磁性層１１８の安定性は、薄い金属層により
分離された、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｎｉ-Ｆｅ合金、Ｃｏ-Ｆｅ合
金、あるいはＮｉ-Ｆｅ-Ｃｏ三元合金のような２つの磁
性層の積層から形成することにより増大させることがで
きる。この構造は２つの磁性層の反強磁性結合とする。
このタイプの積層固定層はＩＢＭ社の米国特許、USP 5,
465,185に記載されている。
層、あるいは固定層１１８の強磁性材料を交換バイアス
し、Ａｌ2Ｏ3障壁層の抵抗より実質的に小さい抵抗を有
する他の適切な反強磁性層で換えることができる。同様
に、固定強磁性層１１８の安定性は、薄い金属層により
分離された、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｎｉ-Ｆｅ合金、Ｃｏ-Ｆｅ合
金、あるいはＮｉ-Ｆｅ-Ｃｏ三元合金のような２つの磁
性層の積層から形成することにより増大させることがで
きる。この構造は２つの磁性層の反強磁性結合とする。
このタイプの積層固定層はＩＢＭ社の米国特許、USP 5,
465,185に記載されている。
【００２９】ＭＴＪ ＭＲ読取りヘッド製造プロセス：
本発明によるＭＴＪ ＭＲ読取りヘッドを製造するプロ
セスについて、図７から図２０を参照に説明する。この
一連の説明図では、左の図（図７、図９、図１１、図１
３、図１５、図１７、図１９）は個々の層を析出させ、
パターンを形成した層の断面を示し、右側の図（図８、
図１０、図１２、図１４、図１６、図１８、図２０）は
対応の平面図であり、図５に示したようなＭＴＪ ＭＲ
読取りヘッドを最終的に作成するためのリソグラフ・パ
ターン形成を示している。
本発明によるＭＴＪ ＭＲ読取りヘッドを製造するプロ
セスについて、図７から図２０を参照に説明する。この
一連の説明図では、左の図（図７、図９、図１１、図１
３、図１５、図１７、図１９）は個々の層を析出させ、
パターンを形成した層の断面を示し、右側の図（図８、
図１０、図１２、図１４、図１６、図１８、図２０）は
対応の平面図であり、図５に示したようなＭＴＪ ＭＲ
読取りヘッドを最終的に作成するためのリソグラフ・パ
ターン形成を示している。
【００３０】このプロセスの説明を容易にするため、Ｍ
ＴＪ１００を作る個々の層は図７から図２０では示して
なく、これら一連の層はＭＴＪとして個々に示す。層が
設けられる基板（図示せず）はＧ１アルミナ層である。
薄膜成長は室温で、その基板を用いてアルゴン（Ａｒ）
ガスでマグネトロン・スパッタリングにより行われる。
スパッタ成長が非常に平滑な薄膜を作るように注意を払
う必要がある。基板の面方向（および図面の左から右へ
の方向）の磁界方向で２０−１００Oeの印加磁界を用
い、磁性層が成長する際に磁気異方性を磁性層に誘導す
る。ＭＴＪ１００の形成の一部として、トンネル障壁層
１２０になるアルミニウム層を析出させ、続いて１００
mTorrの酸素圧と２５Ｗ／ｃｍ２の電力密度で３０−２
４０秒間、プラズマ酸化を行う。これによりアルミナの
トンネル障壁層１２０が形成する。アルミニウム層のプ
ラズマ酸化は、このプロセスの真空を中断することなく
行われる。
ＴＪ１００を作る個々の層は図７から図２０では示して
なく、これら一連の層はＭＴＪとして個々に示す。層が
設けられる基板（図示せず）はＧ１アルミナ層である。
薄膜成長は室温で、その基板を用いてアルゴン（Ａｒ）
ガスでマグネトロン・スパッタリングにより行われる。
スパッタ成長が非常に平滑な薄膜を作るように注意を払
う必要がある。基板の面方向（および図面の左から右へ
の方向）の磁界方向で２０−１００Oeの印加磁界を用
い、磁性層が成長する際に磁気異方性を磁性層に誘導す
る。ＭＴＪ１００の形成の一部として、トンネル障壁層
１２０になるアルミニウム層を析出させ、続いて１００
mTorrの酸素圧と２５Ｗ／ｃｍ２の電力密度で３０−２
４０秒間、プラズマ酸化を行う。これによりアルミナの
トンネル障壁層１２０が形成する。アルミニウム層のプ
ラズマ酸化は、このプロセスの真空を中断することなく
行われる。
【００３１】ＭＴＪ装置の作動にとって本質的ではない
が、固定強磁性層と検出強磁性層をおおよそ直交する磁
界内で析出することにより、両強磁性層に適切な磁気異
方性を誘導する利点がある。ＭＴＪ１００の検出強磁性
層１３２の析出の前で、アルミナのトンネル障壁層１２
０の形成後、基板を基板平面において約９０゜回転させ
て印加磁界に対してほぼ横切るようにする。あるいは、
外部印加磁界を回転させることもできる。
が、固定強磁性層と検出強磁性層をおおよそ直交する磁
界内で析出することにより、両強磁性層に適切な磁気異
方性を誘導する利点がある。ＭＴＪ１００の検出強磁性
層１３２の析出の前で、アルミナのトンネル障壁層１２
０の形成後、基板を基板平面において約９０゜回転させ
て印加磁界に対してほぼ横切るようにする。あるいは、
外部印加磁界を回転させることもできる。
【００３２】図４に示されたＭＴＪ装置はＭＴＪ１００
の底面上に固定強磁性層を有するが、トンネル障壁層に
続いて検出強磁性層を初めに析出し、固定強磁性層、そ
して反強磁性層を析出してＭＴＪ装置を形成することも
できる。こうしたＭＴＪ装置は図４に示したＭＴＪ１０
０とは逆の層を有することになる。
の底面上に固定強磁性層を有するが、トンネル障壁層に
続いて検出強磁性層を初めに析出し、固定強磁性層、そ
して反強磁性層を析出してＭＴＪ装置を形成することも
できる。こうしたＭＴＪ装置は図４に示したＭＴＪ１０
０とは逆の層を有することになる。
【００３３】製造プロセスは図７で、底面リード１０２
とＭＴＪ１００（上面覆い層１３４を含む）の連続的析
出で開始する。次に、これらの層は図８に示されるよう
に底面導電リード１０２の形状にパターン形成する。図
９に示す、次の工程では、リソグラフを用いてＭＴＪ１
００のトラック幅ＴＷを形成する。図９に示すように、
ポジ型フォトレジスト１９０がリード１０２およびＭＴ
Ｊ１００に塗布されて、そのトラック幅を形成するため
に現像される。続いて、島になっている部分を導電リー
ド層１０２へとイオン・ミリングによりＭＴＪ１００か
ら除去する。保護層１３４用に適切な材料を選択するこ
とにより、残りのＭＴＪ層をイオン・ミリングする前に
保護層１３４を反応性イオン・エッチングすることもで
きる。
とＭＴＪ１００（上面覆い層１３４を含む）の連続的析
出で開始する。次に、これらの層は図８に示されるよう
に底面導電リード１０２の形状にパターン形成する。図
９に示す、次の工程では、リソグラフを用いてＭＴＪ１
００のトラック幅ＴＷを形成する。図９に示すように、
ポジ型フォトレジスト１９０がリード１０２およびＭＴ
Ｊ１００に塗布されて、そのトラック幅を形成するため
に現像される。続いて、島になっている部分を導電リー
ド層１０２へとイオン・ミリングによりＭＴＪ１００か
ら除去する。保護層１３４用に適切な材料を選択するこ
とにより、残りのＭＴＪ層をイオン・ミリングする前に
保護層１３４を反応性イオン・エッチングすることもで
きる。
【００３４】次に、図１１から図１２に示すように、第
一アルミナ絶縁層１６０、ＣｏＰｔＣｒ硬質バイアス強
磁性層１５０、第二アルミナ絶縁層１６０をフォトレジ
スト１９０の開口部を通して析出させ、電気的に絶縁し
た長手方向にバイアスする材料の島を残し、バイアス強
磁性層１５０を形成する。第一、第二アルミナ層１６０
は、導電リード１０２およびＭＴＪ１００のエッジを全
面的に覆い、それぞれ１００から５００オングストロー
ムの厚さを形成するようにするため、ＲＦスパッタリン
グにより形成するのが望ましい。このプロセスは、検出
電流が硬質バイアス層１５０を通じて分流を作らないこ
とが重要なので、高い完全さを有する絶縁体を得る。硬
質バイアス層１５０はＣｏＰｔＣｒ合金が望ましく、イ
オン・ビーム・スパッタ析出のような指向性析出プロセ
スにより指向性をもって形成するのが望ましい。そうす
ることで、エッジの重なりがなく、検出層１３２の厚さ
の約２倍の厚さが析出する。フォトレジスト１９０とそ
の上面のアルミナと硬質バイアス層を取り除き、磁気ト
ンネル接合（トラック幅ＴＷを形成）の側面エッジに設
けた硬質バイアス強磁性層１５０の電気絶縁領域が得ら
れる（図１３、図１４）。つぎに、リソグラフィを用い
て、フォトレジスト１９１の塗布とパタン処理によりＭ
ＴＪ１００の第一帯状部（ラップ処理以前）を形成する
（図１５、図１６）。そしてイオン・ミリングを導電リ
ード１０２へ向けて行い、続けて、追加のアルミナ１４
０の析出を行い、図１７、図１８に示すような構造が得
られる。その上面のフォトレジスト１９１とアルミナ１
４０を除去し、図１９、図２０に示す構造を残す。これ
はＭＴＪ ＭＲヘッド構造の製造が実質的に完成してお
り、導電リード１０２への開口経路のみ必要であり、さ
らにＭＴＪ１００の上面に上面導電リード１０４を積層
する。
一アルミナ絶縁層１６０、ＣｏＰｔＣｒ硬質バイアス強
磁性層１５０、第二アルミナ絶縁層１６０をフォトレジ
スト１９０の開口部を通して析出させ、電気的に絶縁し
た長手方向にバイアスする材料の島を残し、バイアス強
磁性層１５０を形成する。第一、第二アルミナ層１６０
は、導電リード１０２およびＭＴＪ１００のエッジを全
面的に覆い、それぞれ１００から５００オングストロー
ムの厚さを形成するようにするため、ＲＦスパッタリン
グにより形成するのが望ましい。このプロセスは、検出
電流が硬質バイアス層１５０を通じて分流を作らないこ
とが重要なので、高い完全さを有する絶縁体を得る。硬
質バイアス層１５０はＣｏＰｔＣｒ合金が望ましく、イ
オン・ビーム・スパッタ析出のような指向性析出プロセ
スにより指向性をもって形成するのが望ましい。そうす
ることで、エッジの重なりがなく、検出層１３２の厚さ
の約２倍の厚さが析出する。フォトレジスト１９０とそ
の上面のアルミナと硬質バイアス層を取り除き、磁気ト
ンネル接合（トラック幅ＴＷを形成）の側面エッジに設
けた硬質バイアス強磁性層１５０の電気絶縁領域が得ら
れる（図１３、図１４）。つぎに、リソグラフィを用い
て、フォトレジスト１９１の塗布とパタン処理によりＭ
ＴＪ１００の第一帯状部（ラップ処理以前）を形成する
（図１５、図１６）。そしてイオン・ミリングを導電リ
ード１０２へ向けて行い、続けて、追加のアルミナ１４
０の析出を行い、図１７、図１８に示すような構造が得
られる。その上面のフォトレジスト１９１とアルミナ１
４０を除去し、図１９、図２０に示す構造を残す。これ
はＭＴＪ ＭＲヘッド構造の製造が実質的に完成してお
り、導電リード１０２への開口経路のみ必要であり、さ
らにＭＴＪ１００の上面に上面導電リード１０４を積層
する。
【００３５】ＭＴＪ装置の対称的な出力特性を得るた
め、強磁性検出層１３２の磁化方向１３３は図４に示し
た方向、つまり、横切らない部材の長手方向に沿って維
持しなければならない。これは、検出強磁性層と固定強
磁性層間の強磁性結合磁界Ｈfcを固定強磁性層からの消
磁磁界Ｈdとバランスを取ることにより達成される。Ｍ
ＴＪ装置では、トンネル電流はその構造の層に向かって
通常流れており、薄膜内での電流からほとんど磁界は誘
導されないことに注意すべきである。Ｈfcは数Ｏｅから
２０乃至５０Ｏｅの幅で変化可能である。Ｈdはセンサ
のジオメトリ、つまり最終帯状部分の高さＳＨおよび固
定強磁性層の厚さｔ、また固定強磁性層の磁化Ｍに依存
し、かつ［（ｔ／ＳＨ）×Ｍ］に応じて変化する。従っ
て、ｔ＝５０オングストローム、ＳＨ＝１０，０００オ
ングストローム、Ｍ＝８００Ｏｅの時、Ｈdは４０Ｏｅ
のレンジである。センサのジオメトリと界面の特性を変
えることにより、ＨdをＨfcに一致させることが可能で
ある。これら２つの力のバランスを取る一方法は両磁界
を最小とするセンサを設計することである。Ｈdは、前
述のＩＢＭ社による米国特許第5,465,185号に記載のラ
ミネートした逆平行の固定層を使用することにより最小
にすることが可能である。この層の最終的な磁気モーメ
ントは２枚のピン留めの薄膜間の差に等しく、この差は
約５オングストロームであり、Ｈdは約４Ｏｅに低下さ
せられる。Ｈfcへ低下させるために一方がその界面を最
適にすることが可能である。
め、強磁性検出層１３２の磁化方向１３３は図４に示し
た方向、つまり、横切らない部材の長手方向に沿って維
持しなければならない。これは、検出強磁性層と固定強
磁性層間の強磁性結合磁界Ｈfcを固定強磁性層からの消
磁磁界Ｈdとバランスを取ることにより達成される。Ｍ
ＴＪ装置では、トンネル電流はその構造の層に向かって
通常流れており、薄膜内での電流からほとんど磁界は誘
導されないことに注意すべきである。Ｈfcは数Ｏｅから
２０乃至５０Ｏｅの幅で変化可能である。Ｈdはセンサ
のジオメトリ、つまり最終帯状部分の高さＳＨおよび固
定強磁性層の厚さｔ、また固定強磁性層の磁化Ｍに依存
し、かつ［（ｔ／ＳＨ）×Ｍ］に応じて変化する。従っ
て、ｔ＝５０オングストローム、ＳＨ＝１０，０００オ
ングストローム、Ｍ＝８００Ｏｅの時、Ｈdは４０Ｏｅ
のレンジである。センサのジオメトリと界面の特性を変
えることにより、ＨdをＨfcに一致させることが可能で
ある。これら２つの力のバランスを取る一方法は両磁界
を最小とするセンサを設計することである。Ｈdは、前
述のＩＢＭ社による米国特許第5,465,185号に記載のラ
ミネートした逆平行の固定層を使用することにより最小
にすることが可能である。この層の最終的な磁気モーメ
ントは２枚のピン留めの薄膜間の差に等しく、この差は
約５オングストロームであり、Ｈdは約４Ｏｅに低下さ
せられる。Ｈfcへ低下させるために一方がその界面を最
適にすることが可能である。
【００３６】リード１０４がパターン形成され、ＭＴＪ
ＭＲヘッド構造が実質的に完成した後、固定強磁性層
１１８の磁化を適切な方向へ並べる必要がある。固定強
磁性層１１８と交換結合するためのＦｅ-Ｍｎ層１１６
は析出させた時は反強磁性である。しかし、その磁化
が、固定強磁性層１１８を適切な配向に交換結合できる
ように再度並べなくてはならない。この構造体をアニー
ル炉に入れ、温度を約１８０゜Ｃに上げる。この温度は
Ｆｅ-Ｍｎのブロッキング温度より高い。この温度で、
Ｆｅ-Ｍｎ層は固定強磁性層１１８との交換異方性を生
じることはない。強磁性層１１８の交換異方性は磁界の
中で層１１６と１１８の対を冷却することにより作り出
される。固定強磁性層１１８の磁化の配向は印加磁界の
方向に沿うことになる。従って、このアニール炉での印
加磁界は図６の矢印１８４で示すように、固定強磁性層
１１８のモーメントをエアー・ベアリング表面に直交し
た必要な方向に沿って固定させる。これは所望の方向
で、印加磁界により磁化された、強磁性層１１８の存在
でＦｅ-Ｍｎ層を冷却した結果である。従って、記録媒
体からの印加磁界の存在でＦｅ-Ｍｎのブロッキング温
度より下の温度では、固定強磁性層１１８の磁化は実質
的に回転しない。
ＭＲヘッド構造が実質的に完成した後、固定強磁性層
１１８の磁化を適切な方向へ並べる必要がある。固定強
磁性層１１８と交換結合するためのＦｅ-Ｍｎ層１１６
は析出させた時は反強磁性である。しかし、その磁化
が、固定強磁性層１１８を適切な配向に交換結合できる
ように再度並べなくてはならない。この構造体をアニー
ル炉に入れ、温度を約１８０゜Ｃに上げる。この温度は
Ｆｅ-Ｍｎのブロッキング温度より高い。この温度で、
Ｆｅ-Ｍｎ層は固定強磁性層１１８との交換異方性を生
じることはない。強磁性層１１８の交換異方性は磁界の
中で層１１６と１１８の対を冷却することにより作り出
される。固定強磁性層１１８の磁化の配向は印加磁界の
方向に沿うことになる。従って、このアニール炉での印
加磁界は図６の矢印１８４で示すように、固定強磁性層
１１８のモーメントをエアー・ベアリング表面に直交し
た必要な方向に沿って固定させる。これは所望の方向
で、印加磁界により磁化された、強磁性層１１８の存在
でＦｅ-Ｍｎ層を冷却した結果である。従って、記録媒
体からの印加磁界の存在でＦｅ-Ｍｎのブロッキング温
度より下の温度では、固定強磁性層１１８の磁化は実質
的に回転しない。
【００３７】この装置のＭＴＪ１００の最終的な帯部の
高さＳＨは、リソグラフにて形成した前部検出エッジを
最終的な寸法に線１６１までラップ処理することにより
形成され、図４、図５に示した構造を完成する。
高さＳＨは、リソグラフにて形成した前部検出エッジを
最終的な寸法に線１６１までラップ処理することにより
形成され、図４、図５に示した構造を完成する。
【００３８】ＭＴＪ装置の詳細な説明を、ＭＲ読取りヘ
ッドとして使用する例をあげながら上記のように行っ
た。しかし、本発明は、ソリッド・ステート・メモリ配
列におけるメモリ・セルとして使用されるＭＴＪ装置に
全面的に応用できる。この応用では、固定強磁性層は検
出強磁性層の磁化方向に平行、あるいは逆平行となるよ
うに印加磁界の存在なしで、固定した望ましい磁化方向
を有し、電気絶縁した強磁性バイアス層により長手方向
にバイアスされている。メモリ・セルが書込み電流から
発生した印加磁界により「書き込まれる」時、検出強磁
性層の磁化方向は１８０度回転させられる。そして、検
出回路が電気抵抗を検出することによりメモリ・セルが
「１」あるいは「０」かを判定する。それは、強磁性層
が平行か逆平行に並べられているかによる。
ッドとして使用する例をあげながら上記のように行っ
た。しかし、本発明は、ソリッド・ステート・メモリ配
列におけるメモリ・セルとして使用されるＭＴＪ装置に
全面的に応用できる。この応用では、固定強磁性層は検
出強磁性層の磁化方向に平行、あるいは逆平行となるよ
うに印加磁界の存在なしで、固定した望ましい磁化方向
を有し、電気絶縁した強磁性バイアス層により長手方向
にバイアスされている。メモリ・セルが書込み電流から
発生した印加磁界により「書き込まれる」時、検出強磁
性層の磁化方向は１８０度回転させられる。そして、検
出回路が電気抵抗を検出することによりメモリ・セルが
「１」あるいは「０」かを判定する。それは、強磁性層
が平行か逆平行に並べられているかによる。
【００３９】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。
の事項を開示する。
【００４０】（１）内蔵の電気抵抗の変化を検出する検
出回路に接続するための磁気トンネル接合装置におい
て、基板と、上記基板上に形成した第一導電リードと、
上記第一導電リード上に形成し、印加磁界の存在なしで
望ましい方向に固定した磁気モーメントを有する固定強
磁性層と、その固定強磁性層に接した絶縁トンネル障壁
層と、その絶縁トンネル障壁層に接し、ほぼ矩形形状を
して２つの反対側のエッジを有する検出強磁性層とを有
する、上記第一リード上に形成した磁気トンネル接合ス
タックと、上記時期トンネル接合スタックに接触し、か
つ該スタック上に形成した第二導電リードと、上記検出
強磁性層の側面エッジから離され、上記スタックの対向
する側面上の上記基板上に形成したバイアス強磁性層で
あり、該バイアス強磁性層は印加磁界の存在なしで該バ
イアス強磁性層のモーメントとほぼ同じ方向に上記検出
強磁性層の磁気モーメントをバイアスするための磁気モ
ーメントを有し、上記バイアス強磁性層と上記検出強磁
性層を、該検出強磁性層の側面エッジで互いに接触状態
から分離する電気絶縁層とを有し、よって、上記複数の
導電リードを上記検出回路に接続させると、上記スタッ
クの層を直交して電流が流れるための電気抵抗が上記固
定および検出強磁性層の相対的磁気モーメントにより決
定され、また検出電流は上記絶縁層によって上記バイア
ス強磁性層に分流するのを防止されることを特徴とする
磁気トンネル接合装置。 （２）上記固定および検出強磁性層の磁気モーメントは
印加磁界の存在なしで互いにほぼ平行あるいは逆平行に
配向されたことを特徴とする、上記（１）に記載の磁気
トンネル接合装置。 （３）上記固定および検出強磁性層の磁気モーメントは
印加磁界の存在なしで互いに直角に配向されたことを特
徴とする、上記（１）に記載の磁気トンネル接合装置。 （４）上記絶縁層も上記複数のリードの少なくとも１つ
から上記バイアス強磁性層を電気絶縁することを特徴と
する、上記（１）に記載の磁気トンネル接合装置。 （５）上記第一導電リードは底面リードであり、上記磁
気トンネル接合スタックは上記固定強磁性層が上記第一
導電リードに電気的に接続するように上記基板上に形成
され、また、上記第二導電リードは上面リードであり、
上記検出強磁性層と電気的に接していることを特徴とす
る、上記（１）に記載の磁気トンネル接合装置。 （６）上記第一導電リードは底面リードであり、上記磁
気トンネル接合スタックは上記検出強磁性層が上記第一
導電リードに電気的に接続するように上記基板上に形成
され、また、上記第二導電リードは上面リードであり、
上記固定強磁性層と電気的に接していることを特徴とす
る、上記（１）に記載の磁気トンネル接合装置。 （７）上記スタックの全ての層は、隣接する側面エッジ
とほぼ同じ矩形形状を有することを特徴とする、上記
（１）に記載の磁気トンネル接合装置。 （８）上記磁気トンネル接合スタックは、界面交換結合
により上記望ましい方向に上記固定強磁性層の磁気モー
メントを固定するための固定強磁性層と接する反強磁性
層をさらに有することを特徴とする、上記（１）に記載
の磁気トンネル接合装置。 （９）媒体に磁気的に記録されたデータを検出するため
の磁気トンネル接合磁気抵抗読取りヘッドにおいて、基
板と、上記基板上に形成した固定強磁性層を有し、該固
定強磁性層の磁化方向は上記媒体からの印加磁界の存在
下で回転をほぼ防止されるような望ましい方向に固定さ
れた、第一電極と、印加磁界の存在がない固定強磁性層
の磁化方向にほぼ直角の方向に配向され、上記媒体から
の印加磁界の存在下で回転自在となる磁化方向を有する
検出強磁性層を有する第二電極と、上記固定および検出
強磁性層にほぼ直角の方向にトンネル電流を流すことを
可能とする、上記固定および検出強磁性層間に設けた絶
縁トンネル障壁層と、印加磁界の存在なしで上記固定強
磁性層の磁化方向とほぼ直角に上記検出強磁性層の磁化
方向を長手方向にバイアスするためのバイアス強磁性層
と、上記検出層から上記バイアス層を電気的に絶縁する
ための、上記バイアス強磁性層と検出強磁性層の間に設
けた電気絶縁層と、上記絶縁層により上記バイアス層か
ら電気的に絶縁され、上記各々の電極に接続された、一
対の導電リードとを有し、検出電流が上記電極間を通過
すると、該電流は上記バイアス層を通ることなく上記絶
縁トンネル障壁層をほぼ直交に通ることを特徴とする、
磁気トンネル接合磁気抵抗読取りヘッド。 （１０）界面交換結合により上記固定強磁性層の磁化方
向を固定するため、上記固定強磁性層と接する反強磁性
層をさらに有することを特徴とする、上記（９）に記載
の磁気トンネル接合磁気抵抗読取りヘッド。 （１１）上記導電リードの一方を上記基板上に形成し、
かつ、上記反強磁性層を上記基板と上記固定強磁性層間
で上記基板上に形成し、上記固定強磁性層は上記反強磁
性層上に接触して形成し、それにより上記固定強磁性層
の磁化方向は上記反強磁性層との界面交換結合により固
定されることを特徴とする、上記（９）に記載の磁気ト
ンネル接合磁気抵抗読取りヘッド。 （１２）上記導電リードの一方を上記基板上に形成し、
かつ、上記第二電極を該導電リードの一方上に形成し、
上記基板と上記絶縁トンネル障壁層の間に設けたことを
特徴とする、上記（９）に記載の磁気トンネル接合磁気
抵抗読取りヘッド。 （１３）上記検出強磁性層は、上記媒体に向けて配向し
た検出エッジと、該検出エッジにほぼ平行で上記媒体か
ら離した背面エッジと、２つのほぼ直交する側面エッジ
を有するほぼ矩形の周辺を持っており、また、上記バイ
アス強磁性層は上記２つの側面エッジに隣接し、上記絶
縁層により該側面エッジから分けられており、それによ
り検出強磁性層の磁化方向は上記検出エッジにほぼ平行
な方向に長手にバイアスされることを特徴とする、上記
（９）に記載の磁気トンネル接合磁気抵抗読取りヘッ
ド。 （１４）上記固定強磁性層、上記トンネル障壁層、上記
検出強磁性層は、該固定強磁性層とトンネル障壁層が該
検出強磁性層の矩形エッジとほぼ同一面のエッジを有す
る層のスタックとして形成され、また、上記絶縁層は該
スタックを上記バイアス強磁性層と導電リードから電気
的に絶縁することを特徴とする、上記（１１）に記載の
磁気トンネル接合磁気抵抗読取りヘッド。
出回路に接続するための磁気トンネル接合装置におい
て、基板と、上記基板上に形成した第一導電リードと、
上記第一導電リード上に形成し、印加磁界の存在なしで
望ましい方向に固定した磁気モーメントを有する固定強
磁性層と、その固定強磁性層に接した絶縁トンネル障壁
層と、その絶縁トンネル障壁層に接し、ほぼ矩形形状を
して２つの反対側のエッジを有する検出強磁性層とを有
する、上記第一リード上に形成した磁気トンネル接合ス
タックと、上記時期トンネル接合スタックに接触し、か
つ該スタック上に形成した第二導電リードと、上記検出
強磁性層の側面エッジから離され、上記スタックの対向
する側面上の上記基板上に形成したバイアス強磁性層で
あり、該バイアス強磁性層は印加磁界の存在なしで該バ
イアス強磁性層のモーメントとほぼ同じ方向に上記検出
強磁性層の磁気モーメントをバイアスするための磁気モ
ーメントを有し、上記バイアス強磁性層と上記検出強磁
性層を、該検出強磁性層の側面エッジで互いに接触状態
から分離する電気絶縁層とを有し、よって、上記複数の
導電リードを上記検出回路に接続させると、上記スタッ
クの層を直交して電流が流れるための電気抵抗が上記固
定および検出強磁性層の相対的磁気モーメントにより決
定され、また検出電流は上記絶縁層によって上記バイア
ス強磁性層に分流するのを防止されることを特徴とする
磁気トンネル接合装置。 （２）上記固定および検出強磁性層の磁気モーメントは
印加磁界の存在なしで互いにほぼ平行あるいは逆平行に
配向されたことを特徴とする、上記（１）に記載の磁気
トンネル接合装置。 （３）上記固定および検出強磁性層の磁気モーメントは
印加磁界の存在なしで互いに直角に配向されたことを特
徴とする、上記（１）に記載の磁気トンネル接合装置。 （４）上記絶縁層も上記複数のリードの少なくとも１つ
から上記バイアス強磁性層を電気絶縁することを特徴と
する、上記（１）に記載の磁気トンネル接合装置。 （５）上記第一導電リードは底面リードであり、上記磁
気トンネル接合スタックは上記固定強磁性層が上記第一
導電リードに電気的に接続するように上記基板上に形成
され、また、上記第二導電リードは上面リードであり、
上記検出強磁性層と電気的に接していることを特徴とす
る、上記（１）に記載の磁気トンネル接合装置。 （６）上記第一導電リードは底面リードであり、上記磁
気トンネル接合スタックは上記検出強磁性層が上記第一
導電リードに電気的に接続するように上記基板上に形成
され、また、上記第二導電リードは上面リードであり、
上記固定強磁性層と電気的に接していることを特徴とす
る、上記（１）に記載の磁気トンネル接合装置。 （７）上記スタックの全ての層は、隣接する側面エッジ
とほぼ同じ矩形形状を有することを特徴とする、上記
（１）に記載の磁気トンネル接合装置。 （８）上記磁気トンネル接合スタックは、界面交換結合
により上記望ましい方向に上記固定強磁性層の磁気モー
メントを固定するための固定強磁性層と接する反強磁性
層をさらに有することを特徴とする、上記（１）に記載
の磁気トンネル接合装置。 （９）媒体に磁気的に記録されたデータを検出するため
の磁気トンネル接合磁気抵抗読取りヘッドにおいて、基
板と、上記基板上に形成した固定強磁性層を有し、該固
定強磁性層の磁化方向は上記媒体からの印加磁界の存在
下で回転をほぼ防止されるような望ましい方向に固定さ
れた、第一電極と、印加磁界の存在がない固定強磁性層
の磁化方向にほぼ直角の方向に配向され、上記媒体から
の印加磁界の存在下で回転自在となる磁化方向を有する
検出強磁性層を有する第二電極と、上記固定および検出
強磁性層にほぼ直角の方向にトンネル電流を流すことを
可能とする、上記固定および検出強磁性層間に設けた絶
縁トンネル障壁層と、印加磁界の存在なしで上記固定強
磁性層の磁化方向とほぼ直角に上記検出強磁性層の磁化
方向を長手方向にバイアスするためのバイアス強磁性層
と、上記検出層から上記バイアス層を電気的に絶縁する
ための、上記バイアス強磁性層と検出強磁性層の間に設
けた電気絶縁層と、上記絶縁層により上記バイアス層か
ら電気的に絶縁され、上記各々の電極に接続された、一
対の導電リードとを有し、検出電流が上記電極間を通過
すると、該電流は上記バイアス層を通ることなく上記絶
縁トンネル障壁層をほぼ直交に通ることを特徴とする、
磁気トンネル接合磁気抵抗読取りヘッド。 （１０）界面交換結合により上記固定強磁性層の磁化方
向を固定するため、上記固定強磁性層と接する反強磁性
層をさらに有することを特徴とする、上記（９）に記載
の磁気トンネル接合磁気抵抗読取りヘッド。 （１１）上記導電リードの一方を上記基板上に形成し、
かつ、上記反強磁性層を上記基板と上記固定強磁性層間
で上記基板上に形成し、上記固定強磁性層は上記反強磁
性層上に接触して形成し、それにより上記固定強磁性層
の磁化方向は上記反強磁性層との界面交換結合により固
定されることを特徴とする、上記（９）に記載の磁気ト
ンネル接合磁気抵抗読取りヘッド。 （１２）上記導電リードの一方を上記基板上に形成し、
かつ、上記第二電極を該導電リードの一方上に形成し、
上記基板と上記絶縁トンネル障壁層の間に設けたことを
特徴とする、上記（９）に記載の磁気トンネル接合磁気
抵抗読取りヘッド。 （１３）上記検出強磁性層は、上記媒体に向けて配向し
た検出エッジと、該検出エッジにほぼ平行で上記媒体か
ら離した背面エッジと、２つのほぼ直交する側面エッジ
を有するほぼ矩形の周辺を持っており、また、上記バイ
アス強磁性層は上記２つの側面エッジに隣接し、上記絶
縁層により該側面エッジから分けられており、それによ
り検出強磁性層の磁化方向は上記検出エッジにほぼ平行
な方向に長手にバイアスされることを特徴とする、上記
（９）に記載の磁気トンネル接合磁気抵抗読取りヘッ
ド。 （１４）上記固定強磁性層、上記トンネル障壁層、上記
検出強磁性層は、該固定強磁性層とトンネル障壁層が該
検出強磁性層の矩形エッジとほぼ同一面のエッジを有す
る層のスタックとして形成され、また、上記絶縁層は該
スタックを上記バイアス強磁性層と導電リードから電気
的に絶縁することを特徴とする、上記（１１）に記載の
磁気トンネル接合磁気抵抗読取りヘッド。
【図１】本発明によるＭＴＪ ＭＲ読取りヘッドを使用
する従来の磁気記録ディスク・ドライブの簡単な説明図
である。
する従来の磁気記録ディスク・ドライブの簡単な説明図
である。
【図２】図１のディスク・ドライブのカバーを取り除い
た状態の平面図。
た状態の平面図。
【図３】シールド間に設け、誘導書込みヘッドに隣接し
たＭＲ読取りヘッドを有する従来の誘導書込みヘッド／
ＭＲ読取りヘッドの縦断面図。
たＭＲ読取りヘッドを有する従来の誘導書込みヘッド／
ＭＲ読取りヘッドの縦断面図。
【図４】本発明によるＭＴＪ ＭＲ読取りヘッドの断面
図。
図。
【図５】本発明によるＭＴＪ ＭＲ読取りヘッドの平面
図。
図。
【図６】検出強磁性層の長手方向バイアスを提供するた
めの構造を含む、種々の材料の層の配置を説明するため
の図４、図５のＭＴＪ ＭＲ読取りヘッドの斜視図。
めの構造を含む、種々の材料の層の配置を説明するため
の図４、図５のＭＴＪ ＭＲ読取りヘッドの斜視図。
【図７】本発明のＭＴＪ ＭＲ読取りヘッドの製造の一
工程を示す概略断面図。
工程を示す概略断面図。
【図８】図７に対応する製造工程を示す概略平面図。
【図９】本発明のＭＴＪ ＭＲ読取りヘッドの製造の一
工程を示す概略断面図。
工程を示す概略断面図。
【図１０】図９に対応する製造工程を示す概略平面図。
【図１１】本発明のＭＴＪ ＭＲ読取りヘッドの製造の
一工程を示す概略断面図。
一工程を示す概略断面図。
【図１２】図１１に対応する製造工程を示す概略平面
図。
図。
【図１３】本発明のＭＴＪ ＭＲ読取りヘッドの製造の
一工程を示す概略断面図。
一工程を示す概略断面図。
【図１４】図１３に対応する製造工程を示す概略平面
図。
図。
【図１５】本発明のＭＴＪ ＭＲ読取りヘッドの製造の
一工程を示す概略断面図。
一工程を示す概略断面図。
【図１６】図１５に対応する製造工程を示す概略平面
図。
図。
【図１７】本発明のＭＴＪ ＭＲ読取りヘッドの製造の
一工程を示す概略断面図。
一工程を示す概略断面図。
【図１８】図１７に対応する製造工程を示す概略平面
図。
図。
【図１９】本発明のＭＴＪ ＭＲ読取りヘッドの製造の
一工程を示す概略断面図。
一工程を示す概略断面図。
【図２０】図１９に対応する製造工程を示す概略平面
図。
図。
１０ ベース １１ カバー １２ ディスク・ドライブ・モータ １３ ガスケット １４ アクチュエータ １６ 磁気記録ディスク １８ ハブ ２０ エアー・ベアリング・スライダ ２２ アーム ２４ サスペンション ２５ トランスデューサ ４０ ＭＲセンサ Ｇ１ 間隙層 Ｇ２ 間隙層 １００ ＭＴＪ １０２ 底面導電リード １０４ 上面導電リード １１０ 第一電極多層スタック １１２ 種層 １１６ 反強磁性層 １１８ 強磁性層 １２０ 絶縁トンネル障壁層 １３０ 上面電極スタック １３２ 検出強磁性層 １３３ 磁化方向あるいは磁気モーメント １３４ 保護層 １４０ 追加アルミナ層 １５０ バイアス強磁性層 １６０ 絶縁層 １９０ フォトレジスト
フロントページの続き (72)発明者 スチュアート・ステファン・パップウオ ース・パーキン アメリカ合衆国95123、カリフォルニア 州、サンノゼ、ロイヤル・オーク・コー ト 6264 (56)参考文献 特開 平９−282616（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−172117（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G11B 5/39
Claims (14)
- 【請求項１】内蔵の電気抵抗の変化を検出する検出回路
に接続するための磁気トンネル接合装置において、 基板と、 上記基板上に形成した第一導電リードと、 上記第一導電リード上に形成し、印加磁界の存在なしで
望ましい方向に固定した磁気モーメントを有する固定強
磁性層と、その固定強磁性層に接した絶縁トンネル障壁
層と、その絶縁トンネル障壁層に接し、ほぼ矩形形状を
して２つの反対側のエッジを有する検出強磁性層とを有
する、上記第一リード上に形成した磁気トンネル接合ス
タックと、 上記時期トンネル接合スタックに接触し、かつ該スタッ
ク上に形成した第二導電リードと、 上記検出強磁性層の側面エッジから離され、上記スタッ
クの対向する側面上の上記基板上に形成したバイアス強
磁性層であり、印加磁界の存在なしで該バイアス強磁性
層のモーメントとほぼ同じ方向に上記検出強磁性層の磁
気モーメントをバイアスするための磁気モーメントを有
する、バイアス強磁性層と、 上記バイアス強磁性層と上記検出強磁性層を、該検出強
磁性層の側面エッジで互いに接触状態から分離する電気
絶縁層とを有し、 よって、上記複数の導電リードを上記検出回路に接続さ
せると、上記スタックの層を直交して電流が流れるため
の電気抵抗が上記固定および検出強磁性層の相対的磁気
モーメントにより決定され、また検出電流は上記絶縁層
によって上記バイアス強磁性層に分流するのを防止され
ることを特徴とする、磁気トンネル接合装置。 - 【請求項２】上記固定および検出強磁性層の磁気モーメ
ントは印加磁界の存在なしで互いにほぼ平行あるいは逆
平行に配向されたことを特徴とする、請求項１に記載の
磁気トンネル接合装置。 - 【請求項３】上記固定および検出強磁性層の磁気モーメ
ントは印加磁界の存在なしで互いに直角に配向されたこ
とを特徴とする、請求項１に記載の磁気トンネル接合装
置。 - 【請求項４】上記絶縁層も上記複数のリードの少なくと
も１つから上記バイアス強磁性層を電気絶縁することを
特徴とする、請求項１に記載の磁気トンネル接合装置。 - 【請求項５】上記第一導電リードは底面リードであり、
上記磁気トンネル接合スタックは上記固定強磁性層が上
記第一導電リードに電気的に接続するように上記基板上
に形成され、また、上記第二導電リードは上面リードで
あり、上記検出強磁性層と電気的に接していることを特
徴とする、請求項１に記載の磁気トンネル接合装置。 - 【請求項６】上記第一導電リードは底面リードであり、
上記磁気トンネル接合スタックは上記検出強磁性層が上
記第一導電リードに電気的に接続するように上記基板上
に形成され、また、上記第二導電リードは上面リードで
あり、上記固定強磁性層と電気的に接していることを特
徴とする、請求項１に記載の磁気トンネル接合装置。 - 【請求項７】上記スタックの全ての層は、隣接する側面
エッジとほぼ同じ矩形形状を有することを特徴とする、
請求項１に記載の磁気トンネル接合装置。 - 【請求項８】上記磁気トンネル接合スタックは、界面交
換結合により上記望ましい方向に上記固定強磁性層の磁
気モーメントを固定するための固定強磁性層と接する反
強磁性層をさらに有することを特徴とする、請求項１に
記載の磁気トンネル接合装置。 - 【請求項９】媒体に磁気的に記録されたデータを検出す
るための磁気トンネル接合磁気抵抗読取りヘッドにおい
て、 基板と、 上記基板上に形成した固定強磁性層を有し、該固定強磁
性層の磁化方向は上記媒体からの印加磁界の存在下で回
転をほぼ防止されるような望ましい方向に固定された、
第一電極と、 印加磁界の存在がない固定強磁性層の磁化方向にほぼ直
角の方向に配向され、上記媒体からの印加磁界の存在下
で回転自在となる磁化方向を有する検出強磁性層を有す
る第二電極と、 上記固定および検出強磁性層にほぼ直角の方向にトンネ
ル電流を流すことを可能とする、上記固定および検出強
磁性層間に設けた絶縁トンネル障壁層と、 印加磁界の存在なしで上記固定強磁性層の磁化方向とほ
ぼ直角に上記検出強磁性層の磁化方向を長手方向にバイ
アスするためのバイアス強磁性層と、 上記検出層から上記バイアス層を電気的に絶縁するため
の、上記バイアス強磁性層と検出強磁性層の間に設けた
電気絶縁層と、 上記絶縁層により上記バイアス層から電気的に絶縁さ
れ、上記各々の電極に接続された、一対の導電リードと
を有し、 検出電流が上記電極間を通過すると、該電流は上記バイ
アス層を通ることなく上記絶縁トンネル障壁層をほぼ直
交に通ることを特徴とする、磁気トンネル接合磁気抵抗
読取りヘッド。 - 【請求項１０】界面交換結合により上記固定強磁性層の
磁化方向を固定するため、上記固定強磁性層と接する反
強磁性層をさらに有することを特徴とする、請求項９に
記載の磁気トンネル接合磁気抵抗読取りヘッド。 - 【請求項１１】上記導電リードの一方を上記基板上に形
成し、かつ、上記反強磁性層を上記基板と上記固定強磁
性層間で上記基板上に形成し、上記固定強磁性層は上記
反強磁性層上に接触して形成し、それにより上記固定強
磁性層の磁化方向は上記反強磁性層との界面交換結合に
より固定されることを特徴とする、請求項９に記載の磁
気トンネル接合磁気抵抗読取りヘッド。 - 【請求項１２】上記導電リードの一方を上記基板上に形
成し、かつ、上記第二電極を該導電リードの一方上に形
成し、上記基板と上記絶縁トンネル障壁層の間に設けた
ことを特徴とする、請求項９に記載の磁気トンネル接合
磁気抵抗読取りヘッド。 - 【請求項１３】上記検出強磁性層は、上記媒体に向けて
配向した検出エッジと、該検出エッジにほぼ平行で上記
媒体から離した背面エッジと、２つのほぼ直交する側面
エッジを有するほぼ矩形の周辺を持っており、また、上
記バイアス強磁性層は上記２つの側面エッジに隣接し、
上記絶縁層により該側面エッジから分けられており、そ
れにより検出強磁性層の磁化方向は上記検出エッジにほ
ぼ平行な方向に長手にバイアスされることを特徴とす
る、請求項９に記載の磁気トンネル接合磁気抵抗読取り
ヘッド。 - 【請求項１４】上記固定強磁性層、上記トンネル障壁
層、上記検出強磁性層は、該固定強磁性層とトンネル障
壁層が該検出強磁性層の矩形エッジとほぼ同一面のエッ
ジを有する層のスタックとして形成され、また、上記絶
縁層は該スタックを上記バイアス強磁性層と導電リード
から電気的に絶縁することを特徴とする、請求項１１に
記載の磁気トンネル接合磁気抵抗読取りヘッド。
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