JP3377710B2 - 磁気抵抗装置および磁気センサ - Google Patents
磁気抵抗装置および磁気センサInfo
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-
- 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
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Description
【０００１】
【発明の背景】この発明は一般に、磁気抵抗（「Ｍ
Ｒ」）センサ、大磁気抵抗（「ＧＭＲ」）センサおよび
スピンバルブ（「ＳＶ」）センサの分野に関する。特
に、この発明は、実現においていかなる付加的な処理ス
テップをも必要とせずに、改良された磁区の安定性と、
減少されたバルクハウゼンノイズと、高まった動作の信
頼性とに備えるＭＲセンサのための改良された電気導体
ジオメトリに関する。
Ｒ」）センサ、大磁気抵抗（「ＧＭＲ」）センサおよび
スピンバルブ（「ＳＶ」）センサの分野に関する。特
に、この発明は、実現においていかなる付加的な処理ス
テップをも必要とせずに、改良された磁区の安定性と、
減少されたバルクハウゼンノイズと、高まった動作の信
頼性とに備えるＭＲセンサのための改良された電気導体
ジオメトリに関する。
【０００２】磁気抵抗センサは、誘導性または他の薄膜
ヘッドの感度を超える感度で、磁気表面からデータを読
取ることにおいて有益であることが知られている。動作
において、ＭＲセンサは感知される磁束の方向および量
の関数として磁界信号の変化を検出するために用いられ
る。また、ＭＲセンサが効果的に機能するために、それ
が横方向バイアス磁界を受けてその応答を線形化しなけ
ればならないことが知られている。このような横方向バ
イアシングを実現するためのさまざまな技術が知られて
おり、これには電流分路、「バーバーポール」および柔
らかい隣接膜バイアシングが含まれる。横方向バイアス
磁界は磁気媒体の平面に対して垂直に、かつＭＲセンサ
の表面に対して平行に与えられる。
ヘッドの感度を超える感度で、磁気表面からデータを読
取ることにおいて有益であることが知られている。動作
において、ＭＲセンサは感知される磁束の方向および量
の関数として磁界信号の変化を検出するために用いられ
る。また、ＭＲセンサが効果的に機能するために、それ
が横方向バイアス磁界を受けてその応答を線形化しなけ
ればならないことが知られている。このような横方向バ
イアシングを実現するためのさまざまな技術が知られて
おり、これには電流分路、「バーバーポール」および柔
らかい隣接膜バイアシングが含まれる。横方向バイアス
磁界は磁気媒体の平面に対して垂直に、かつＭＲセンサ
の表面に対して平行に与えられる。
【０００３】磁気媒体の表面に対して平行に、かつＭＲ
センサの主軸に対して平行に延びる縦方向バイアス磁界
と関連してＭＲセンサが利用され得ることも知られてい
る。縦方向バイアス磁界によるＭＲセンサの安定化は、
バルクハウゼンノイズを抑圧するために高トラック密度
ディスクドライブでのそのアプリケーションに必要であ
る。バルクハウゼンノイズは、たとえば関連の書込ヘッ
ドまたは他の外部磁界源からの磁気擾乱に引き続いて現
われる得るＭＲ素子内の複数磁区状態（または磁壁）の
ような不安定な磁気特性から生じる。
センサの主軸に対して平行に延びる縦方向バイアス磁界
と関連してＭＲセンサが利用され得ることも知られてい
る。縦方向バイアス磁界によるＭＲセンサの安定化は、
バルクハウゼンノイズを抑圧するために高トラック密度
ディスクドライブでのそのアプリケーションに必要であ
る。バルクハウゼンノイズは、たとえば関連の書込ヘッ
ドまたは他の外部磁界源からの磁気擾乱に引き続いて現
われる得るＭＲ素子内の複数磁区状態（または磁壁）の
ような不安定な磁気特性から生じる。
【０００４】この点で、磁気抵抗およびスピンバルブ磁
気記録「読取」素子は、マンガン鉄（「ＦｅＭｎ」）の
ような反強磁性（「ＡＦ」）材料か、またはコバルト白
金（「ＣｏＰｔ」）、コバルト白金タンタル（「ＣｏＰ
ｔＴａ」）またはコバルト白金クロミウム「（ＣｏＰｔ
Ｃｒ」）を含む永久磁石（「ＰＭ」）層で通常安定化さ
れてオフトラック境界を固定し、活性ＭＲ素子中に単数
磁区状態を得る。しかしながら、このような境界バイア
スアプローチの有効性は、境界への距離が増すにつれて
活性ＭＲ領域から磁束が急速に漏れるという事実のため
に、活性領域の中心で低下する。この不所望な磁束漏れ
は複数磁区状態とそれに関連する再生時のバルクハウゼ
ンノイズとの１つの共通の原因であり、これは付随する
不安定問題につながる。
気記録「読取」素子は、マンガン鉄（「ＦｅＭｎ」）の
ような反強磁性（「ＡＦ」）材料か、またはコバルト白
金（「ＣｏＰｔ」）、コバルト白金タンタル（「ＣｏＰ
ｔＴａ」）またはコバルト白金クロミウム「（ＣｏＰｔ
Ｃｒ」）を含む永久磁石（「ＰＭ」）層で通常安定化さ
れてオフトラック境界を固定し、活性ＭＲ素子中に単数
磁区状態を得る。しかしながら、このような境界バイア
スアプローチの有効性は、境界への距離が増すにつれて
活性ＭＲ領域から磁束が急速に漏れるという事実のため
に、活性領域の中心で低下する。この不所望な磁束漏れ
は複数磁区状態とそれに関連する再生時のバルクハウゼ
ンノイズとの１つの共通の原因であり、これは付随する
不安定問題につながる。
【０００５】磁壁の形成を未然に防ぐことを対象とする
これらのこれまでのアプローチに関連して、特に再生動
作の間かまたは漂遊磁界が存在する動作において複数磁
区状態の形成に大きく寄与する要因でもある、ＭＲ活性
領域における電流の流れのパターンにこれまでに取り組
んだ人はいない。従来の導体の設計はＭＲ装置の活性領
域を通る電流に９０°のターンを誘導し、これは非均一
的な電流の流れを生じ、磁壁または複数磁区状態が形成
される可能性を高める。
これらのこれまでのアプローチに関連して、特に再生動
作の間かまたは漂遊磁界が存在する動作において複数磁
区状態の形成に大きく寄与する要因でもある、ＭＲ活性
領域における電流の流れのパターンにこれまでに取り組
んだ人はいない。従来の導体の設計はＭＲ装置の活性領
域を通る電流に９０°のターンを誘導し、これは非均一
的な電流の流れを生じ、磁壁または複数磁区状態が形成
される可能性を高める。
【０００６】
【発明の概要】ここに開示される導体ジオメトリは、Ｍ
Ｒ構造の活性領域において電流の流れのパターンを変更
することによってＭＲヘッド、ＧＭＲヘッドおよびＳＶ
ヘッドの磁気安定性を向上させる。これが好ましい実施
例において達成されるのは、従来の導体パターンの中央
端縁の一部を装置の活性領域の側部に移動させ、より流
線型かつ均一な電流パターンを生じることによってであ
る。この改善された電流パターンはＭＲ構造での磁壁形
成を最小にし、特に再生動作の間、かつ漂遊磁界が存在
するときにより安定した装置性能を生じる。
Ｒ構造の活性領域において電流の流れのパターンを変更
することによってＭＲヘッド、ＧＭＲヘッドおよびＳＶ
ヘッドの磁気安定性を向上させる。これが好ましい実施
例において達成されるのは、従来の導体パターンの中央
端縁の一部を装置の活性領域の側部に移動させ、より流
線型かつ均一な電流パターンを生じることによってであ
る。この改善された電流パターンはＭＲ構造での磁壁形
成を最小にし、特に再生動作の間、かつ漂遊磁界が存在
するときにより安定した装置性能を生じる。
【０００７】ここに特に開示されるのは、活性領域と少
なくとも１つの導体とを有する磁気抵抗層を含む磁気抵
抗装置であって、少なくとも１つの導体が、磁気抵抗層
の活性領域に電気的に結合された近端と、活性領域から
主として縦方向に延びる遠端とを有する磁気抵抗装置で
ある。
なくとも１つの導体とを有する磁気抵抗層を含む磁気抵
抗装置であって、少なくとも１つの導体が、磁気抵抗層
の活性領域に電気的に結合された近端と、活性領域から
主として縦方向に延びる遠端とを有する磁気抵抗装置で
ある。
【０００８】さらにここに特に開示されるのは、磁気抵
抗層の少なくとも一部分を形成する活性領域を有する磁
気抵抗構造を含んだ磁気抵抗装置である。少なくとも１
つの導体が磁気抵抗構造と電気的に接触し、導体は対向
する中央端縁および側部端縁を与え、中央端縁の少なく
とも一部分が活性領域の側部に変位される。
抗層の少なくとも一部分を形成する活性領域を有する磁
気抵抗構造を含んだ磁気抵抗装置である。少なくとも１
つの導体が磁気抵抗構造と電気的に接触し、導体は対向
する中央端縁および側部端縁を与え、中央端縁の少なく
とも一部分が活性領域の側部に変位される。
【０００９】さらにここに開示されるのは、磁気抵抗層
の少なくとも一部分を形成する活性領域を有する磁気抵
抗構造と、磁気抵抗構造と電気的に接触する少なくとも
１つの導体とを含み、導体は磁気抵抗構造と電気的に接
触する対向する第１の中央端縁と、この第１の中央端縁
と同一線上にない第２の中央端縁と、第１の中央端縁と
第２の中央端縁を結合する端縁とを有し、この端縁は真
っ直ぐなあるいは湾曲しており、かつ、第１の中央端縁
と第２の中央端縁を結合する端縁の全体と第１の中央端
縁とはその間に鈍角を形成する磁気抵抗装置である。
の少なくとも一部分を形成する活性領域を有する磁気抵
抗構造と、磁気抵抗構造と電気的に接触する少なくとも
１つの導体とを含み、導体は磁気抵抗構造と電気的に接
触する対向する第１の中央端縁と、この第１の中央端縁
と同一線上にない第２の中央端縁と、第１の中央端縁と
第２の中央端縁を結合する端縁とを有し、この端縁は真
っ直ぐなあるいは湾曲しており、かつ、第１の中央端縁
と第２の中央端縁を結合する端縁の全体と第１の中央端
縁とはその間に鈍角を形成する磁気抵抗装置である。
【００１０】添付の図面に関連して以下の好ましい実施
例の説明を参照することによって、この発明の上述およ
び他の特徴および目的、ならびにそれらを達成する態様
がより明らかとなり、この発明自体が最もよく理解され
る。
例の説明を参照することによって、この発明の上述およ
び他の特徴および目的、ならびにそれらを達成する態様
がより明らかとなり、この発明自体が最もよく理解され
る。
【００１１】
【好ましい実施例の説明】ここで図１を参照すると、こ
の発明のＭＲセンサに関連した起こり得る用途でのディ
スクドライブ１０の簡略化された切取り平面図が示され
る。ディスクドライブ１０は、適切な部分に、中心軸を
中心として回転される多数のディスク１２を含む。この
発明に従ったＭＲセンサを「読取」素子として含み得る
読取／書込ヘッド１４がディスク１２の表面１８上に多
数の同心データトラックに関して位置決め部１６によっ
て位置決めされて、その磁性の硬い表面１８へのデータ
の書込または読取を可能にする。
の発明のＭＲセンサに関連した起こり得る用途でのディ
スクドライブ１０の簡略化された切取り平面図が示され
る。ディスクドライブ１０は、適切な部分に、中心軸を
中心として回転される多数のディスク１２を含む。この
発明に従ったＭＲセンサを「読取」素子として含み得る
読取／書込ヘッド１４がディスク１２の表面１８上に多
数の同心データトラックに関して位置決め部１６によっ
て位置決めされて、その磁性の硬い表面１８へのデータ
の書込または読取を可能にする。
【００１２】これまでのＭＲヘッドにおける磁気の不安
定性は主として、活性ＭＲ素子での磁区の形成（バルク
ハウゼンノイズとも呼ばれる）のために生じ、再生波形
において突然の振幅およびベースラインのジャンプにつ
ながる。これは位置決め部１６のサーボ位置決めフィー
ドバックシステムに、さらに深刻なことにはディスクド
ライブ１０の読取チャネルでのデータエラーの割合に悪
影響を及ぼし得る。すなわち、これは、ディスク１２の
表面１８上の記録されたデータの上に読取／書込ヘッド
１４を正確に位置決めし、記録されたデータを信頼可能
に読取る、ディスクドライブの能力にひどく影響を及ぼ
す。したがって、これはディスクドライブ１０の動作の
全体の失敗につながり得る。
定性は主として、活性ＭＲ素子での磁区の形成（バルク
ハウゼンノイズとも呼ばれる）のために生じ、再生波形
において突然の振幅およびベースラインのジャンプにつ
ながる。これは位置決め部１６のサーボ位置決めフィー
ドバックシステムに、さらに深刻なことにはディスクド
ライブ１０の読取チャネルでのデータエラーの割合に悪
影響を及ぼし得る。すなわち、これは、ディスク１２の
表面１８上の記録されたデータの上に読取／書込ヘッド
１４を正確に位置決めし、記録されたデータを信頼可能
に読取る、ディスクドライブの能力にひどく影響を及ぼ
す。したがって、これはディスクドライブ１０の動作の
全体の失敗につながり得る。
【００１３】ここで図２を参照すると、例示的なＭＲ装
置で利用するための従来の導体ジオメトリが示される。
示されるように、従来のＭＲ装置２０は、たとえば「読
取」ヘッドとして磁気ディスクドライブにおいて利用で
きるＭＲセンサ２２を含む。
置で利用するための従来の導体ジオメトリが示される。
示されるように、従来のＭＲ装置２０は、たとえば「読
取」ヘッドとして磁気ディスクドライブにおいて利用で
きるＭＲセンサ２２を含む。
【００１４】従来のＭＲ装置２０のＭＲセンサ２２は、
示されるようなＭＲ層の活性領域２４と、この例示的な
実施例では、ＭＲ層の活性領域２４の対向する端部に隣
接して配置された１対の縦方向バイアス素子２６、２８
とを含む。縦方向バイアス素子２６、２８はたとえば永
久磁石素子を含んでもよい。
示されるようなＭＲ層の活性領域２４と、この例示的な
実施例では、ＭＲ層の活性領域２４の対向する端部に隣
接して配置された１対の縦方向バイアス素子２６、２８
とを含む。縦方向バイアス素子２６、２８はたとえば永
久磁石素子を含んでもよい。
【００１５】分離層３０、３２が縦方向バイアス素子の
それぞれ２６および２８とＭＲ層の活性領域２４との間
に挟まれ得る。
それぞれ２６および２８とＭＲ層の活性領域２４との間
に挟まれ得る。
【００１６】ここにまた示されるのは、ＭＲ層の活性領
域２４の上に部分的に載り、それに接触する従来の導体
３４、３６である。この点で、従来の導体３４、３６が
ＭＲ層の活性領域２４の領域において直角コーナー３
８、４０をもそれぞれ含むことがわかる。
域２４の上に部分的に載り、それに接触する従来の導体
３４、３６である。この点で、従来の導体３４、３６が
ＭＲ層の活性領域２４の領域において直角コーナー３
８、４０をもそれぞれ含むことがわかる。
【００１７】さらに、従来の導体３４、３６が、それぞ
れのコーナー３８、４０から延び、一般にそれぞれの側
部端縁４６、４８に平行であり、かつその側部端縁に対
向する真っ直ぐな中央端縁４２、４４を含むことがわか
る。
れのコーナー３８、４０から延び、一般にそれぞれの側
部端縁４６、４８に平行であり、かつその側部端縁に対
向する真っ直ぐな中央端縁４２、４４を含むことがわか
る。
【００１８】ここで図３をさらに参照すると、図２に示
される従来のＭＲ装置２０の一部の拡大平面図が示され
て、従来の導体３４、３６によってＭＲセンサ２２に伝
えられる電流が、真っ直ぐな中央端縁４２、４４と結果
として生じる直角コーナー３８、４０とによって横切ら
なくてはならない実質的に直角のターンをさらに示す。
従来の導体３４、３６のそれぞれの中央端縁４２、４４
の各々で電流が生じなければならない実質的に９０°の
ターンによって、この非均一的な電流の流れのために磁
壁形成の可能性がより高くなる。
される従来のＭＲ装置２０の一部の拡大平面図が示され
て、従来の導体３４、３６によってＭＲセンサ２２に伝
えられる電流が、真っ直ぐな中央端縁４２、４４と結果
として生じる直角コーナー３８、４０とによって横切ら
なくてはならない実質的に直角のターンをさらに示す。
従来の導体３４、３６のそれぞれの中央端縁４２、４４
の各々で電流が生じなければならない実質的に９０°の
ターンによって、この非均一的な電流の流れのために磁
壁形成の可能性がより高くなる。
【００１９】ここで図４をさらに参照すると、先行する
図２−３に示される従来のＭＲ装置２０の等角図が示さ
れる。この点で、ＭＲ層の活性領域２４が、磁気間隔層
（「ＭＳＬ」）５０と、ＭＲ層の活性領域２４に横方向
バイアスを与えるための、下にある柔らかい隣接層
（「ＳＡＬ」）５２との上にあることがわかる。示され
るように、ＭＲセンサ２２の磁化容易軸は従来のＭＲ装
置２０の実質的に縦方向に延びるライン５４によって示
される。ＭＲセンサ２２に対するトラック幅（「Ｔ
Ｗ」）は、それぞれの従来の導体３４と３６との間の距
離と、ＭＲ層の活性領域２４の長さとによって設定され
る。
図２−３に示される従来のＭＲ装置２０の等角図が示さ
れる。この点で、ＭＲ層の活性領域２４が、磁気間隔層
（「ＭＳＬ」）５０と、ＭＲ層の活性領域２４に横方向
バイアスを与えるための、下にある柔らかい隣接層
（「ＳＡＬ」）５２との上にあることがわかる。示され
るように、ＭＲセンサ２２の磁化容易軸は従来のＭＲ装
置２０の実質的に縦方向に延びるライン５４によって示
される。ＭＲセンサ２２に対するトラック幅（「Ｔ
Ｗ」）は、それぞれの従来の導体３４と３６との間の距
離と、ＭＲ層の活性領域２４の長さとによって設定され
る。
【００２０】ここで図５をさらに参照すると、この発明
に従ったＭＲ装置６０が示される。ＭＲ装置６０はＭＲ
層の活性領域６４を有するＭＲセンサ６２を含む。示さ
れる実施例では、ＭＲ層の活性領域６４は実質的に２０
０Åから５００ÅのＮｉＦｅまたは他の適切な強磁性材
料を含み得る。
に従ったＭＲ装置６０が示される。ＭＲ装置６０はＭＲ
層の活性領域６４を有するＭＲセンサ６２を含む。示さ
れる実施例では、ＭＲ層の活性領域６４は実質的に２０
０Åから５００ÅのＮｉＦｅまたは他の適切な強磁性材
料を含み得る。
【００２１】１対の縦方向バイアス素子６６、６８がＭ
Ｒ層の活性領域６４の端部部分に隣接して配置されてそ
こに縦方向バイアスを与え得る。示される実施例では、
縦方向バイアス素子６６、６８はＣｏＰｔ、ＣｏＰｔＣ
ｒまたはＣｏＰｔＴａを含む永久磁石層を含み得る。縦
方向バイアス素子６６、６８が永久磁石層として示され
るが、他の従来の縦方向バイアス技術が、反強磁石の使
用を含んでこの発明と関連して利用されてもよい。
Ｒ層の活性領域６４の端部部分に隣接して配置されてそ
こに縦方向バイアスを与え得る。示される実施例では、
縦方向バイアス素子６６、６８はＣｏＰｔ、ＣｏＰｔＣ
ｒまたはＣｏＰｔＴａを含む永久磁石層を含み得る。縦
方向バイアス素子６６、６８が永久磁石層として示され
るが、他の従来の縦方向バイアス技術が、反強磁石の使
用を含んでこの発明と関連して利用されてもよい。
【００２２】１対の分離層７０、７２が縦方向バイアス
素子６６、６８のそれぞれとＭＲ層の活性領域６４の端
部部分との間に挟まれ得る。分離層７０、７２はＣｒの
ような非磁性金属か、代替的に、酸化アルミニウムのよ
うな誘電材料を含み得る。
素子６６、６８のそれぞれとＭＲ層の活性領域６４の端
部部分との間に挟まれ得る。分離層７０、７２はＣｒの
ような非磁性金属か、代替的に、酸化アルミニウムのよ
うな誘電材料を含み得る。
【００２３】ＭＲ装置６０の改良されたジオメトリの導
体７４、７６も示される。改良されたジオメトリの導体
７４、７６はＭＲ層の活性領域６４の上にあり、かつそ
れに接触するが、他のアプリケーションでは、縦方向バ
イアス素子６６、６８がＰＭ素子として設けられる場
合、それらへの直接的な接触によってＭＲ装置６０に改
良されたジオメトリの導体７４、７６が電気的な接触を
もたらし得ることに注目されるべきである。
体７４、７６も示される。改良されたジオメトリの導体
７４、７６はＭＲ層の活性領域６４の上にあり、かつそ
れに接触するが、他のアプリケーションでは、縦方向バ
イアス素子６６、６８がＰＭ素子として設けられる場
合、それらへの直接的な接触によってＭＲ装置６０に改
良されたジオメトリの導体７４、７６が電気的な接触を
もたらし得ることに注目されるべきである。
【００２４】改良されたジオメトリの導体７４、７６は
ＭＲ層の活性領域６４の１つの端縁に隣接してコーナー
７８、８０を含み、示されるように高さ（「ｈ」）を有
する第１の中央端縁８２、８４を与える。改良されたジ
オメトリの導体７４、７６のそれぞれの第１の中央端縁
８２、８４の高さ「ｈ」はＭＲ層の活性領域６４のスト
ライプ高さ（磁化容易軸に対して垂直な、ＭＲ層の活性
領域の幅）とちょうど等しいかまたは示されるように僅
かに高くてもよい。特定的な実施例では、「ｈ」はほぼ
５μｍに等しくてもよい。
ＭＲ層の活性領域６４の１つの端縁に隣接してコーナー
７８、８０を含み、示されるように高さ（「ｈ」）を有
する第１の中央端縁８２、８４を与える。改良されたジ
オメトリの導体７４、７６のそれぞれの第１の中央端縁
８２、８４の高さ「ｈ」はＭＲ層の活性領域６４のスト
ライプ高さ（磁化容易軸に対して垂直な、ＭＲ層の活性
領域の幅）とちょうど等しいかまたは示されるように僅
かに高くてもよい。特定的な実施例では、「ｈ」はほぼ
５μｍに等しくてもよい。
【００２５】改良されたジオメトリの導体７４、７６は
また、第１の中央端縁８２、８４をそれぞれの第２の中
央端縁９０、９２に結合するそれぞれの変位された端縁
８６、８８を含む。この点で、実質的に真っ直ぐなライ
ンとして示されているが、変位された端縁８６、８８は
第１の中央端縁８２、８４からそれぞれの第２の中央端
縁９０、９２まで湾曲し、以下に説明される利点をさら
に与えてもよい。第２の中央端縁９０、９２はそれぞれ
第１の中央端縁８２、８４から距離（「ｄ」）だけ変位
される。示される実施例では、ｄは実質的に１０μｍか
ら２０μｍの長さであり得る。
また、第１の中央端縁８２、８４をそれぞれの第２の中
央端縁９０、９２に結合するそれぞれの変位された端縁
８６、８８を含む。この点で、実質的に真っ直ぐなライ
ンとして示されているが、変位された端縁８６、８８は
第１の中央端縁８２、８４からそれぞれの第２の中央端
縁９０、９２まで湾曲し、以下に説明される利点をさら
に与えてもよい。第２の中央端縁９０、９２はそれぞれ
第１の中央端縁８２、８４から距離（「ｄ」）だけ変位
される。示される実施例では、ｄは実質的に１０μｍか
ら２０μｍの長さであり得る。
【００２６】ここで図６をさらに参照すると、先行する
図５のＭＲ装置６０がその等角図で示されて、ＭＲセン
サ６２の構造をより良く示す。ほぼ１００Åから２５０
ÅのＴａの磁気間隔層９４がＭＲ層の活性領域６４の下
にあり得る。さらに、ほぼ２００Åから５００ÅのＮｉ
ＦｅＭｏを含む柔らかい隣接層９６がＭＲ層の活性領域
６４に横方向バイアスを与えるために用いられ得る。示
されるように、ＭＲセンサ６２の磁化容易軸９８はＭＲ
装置６０の実質的に縦方向にある。
図５のＭＲ装置６０がその等角図で示されて、ＭＲセン
サ６２の構造をより良く示す。ほぼ１００Åから２５０
ÅのＴａの磁気間隔層９４がＭＲ層の活性領域６４の下
にあり得る。さらに、ほぼ２００Åから５００ÅのＮｉ
ＦｅＭｏを含む柔らかい隣接層９６がＭＲ層の活性領域
６４に横方向バイアスを与えるために用いられ得る。示
されるように、ＭＲセンサ６２の磁化容易軸９８はＭＲ
装置６０の実質的に縦方向にある。
【００２７】図５−６を参照することによってわかるよ
うに、改良されたジオメトリの導体７４、７６によって
ＭＲ装置６０を通る電流の流れはＭＲ層の活性領域６４
にわたって実質的に直線かつ均一である。このように、
より均一な電流の流れのパターンが生じ、それによっ
て、ＭＲ装置６０内で磁壁が形成され、かつそれに付随
してバルクハウゼンノイズが生じる可能性が大いに低下
する。導体の形状を示されるようなＭＲ装置６０に対し
て変えることによって、ＭＲ層の活性領域６４における
電流の流れのパターンがより流線型になり、したがっ
て、その全体の磁気安定性を高めることによってより安
定した装置性能が生じる。これは、第１の中央端縁８
２、８４を第２の中央端縁９０、９２と同一線上でない
ようにし、後者をＭＲ層の活性領域６４から離れて変位
させることによって達成されている。このように、電流
の流れは９０°未満の角度でＭＲ層の活性領域６４に向
けられることができ、こうしてそれを従来のＭＲ装置２
０（図２−３）とは区別する。電流がターンするコーナ
ーをＭＲ層の活性領域６４から移動させることによっ
て、活性領域の近くの最大電流密度がかなり減らされ
る。したがって、このために磁壁が活性領域で形成され
る可能性が減少する。
うに、改良されたジオメトリの導体７４、７６によって
ＭＲ装置６０を通る電流の流れはＭＲ層の活性領域６４
にわたって実質的に直線かつ均一である。このように、
より均一な電流の流れのパターンが生じ、それによっ
て、ＭＲ装置６０内で磁壁が形成され、かつそれに付随
してバルクハウゼンノイズが生じる可能性が大いに低下
する。導体の形状を示されるようなＭＲ装置６０に対し
て変えることによって、ＭＲ層の活性領域６４における
電流の流れのパターンがより流線型になり、したがっ
て、その全体の磁気安定性を高めることによってより安
定した装置性能が生じる。これは、第１の中央端縁８
２、８４を第２の中央端縁９０、９２と同一線上でない
ようにし、後者をＭＲ層の活性領域６４から離れて変位
させることによって達成されている。このように、電流
の流れは９０°未満の角度でＭＲ層の活性領域６４に向
けられることができ、こうしてそれを従来のＭＲ装置２
０（図２−３）とは区別する。電流がターンするコーナ
ーをＭＲ層の活性領域６４から移動させることによっ
て、活性領域の近くの最大電流密度がかなり減らされ
る。したがって、このために磁壁が活性領域で形成され
る可能性が減少する。
【００２８】ここで図７および図８をさらに参照する
と、従来のＭＲ装置２０（図２−３）に対する従来の増
幅特性曲線１００と、ＭＲ装置６０（図４−５）に対す
る改善された増幅特性曲線１０２とが示される。従来の
増幅特性曲線１００と改善された増幅特性曲線１０２と
は−１５０エルステッドから＋１５０エルステッド
（「Ｏｅ」）の磁界に対してプロットされ、−６００マ
イクロボルトから＋６００マイクロボルトでそれらの応
答を示す。
と、従来のＭＲ装置２０（図２−３）に対する従来の増
幅特性曲線１００と、ＭＲ装置６０（図４−５）に対す
る改善された増幅特性曲線１０２とが示される。従来の
増幅特性曲線１００と改善された増幅特性曲線１０２と
は−１５０エルステッドから＋１５０エルステッド
（「Ｏｅ」）の磁界に対してプロットされ、−６００マ
イクロボルトから＋６００マイクロボルトでそれらの応
答を示す。
【００２９】実験的に、１００Ｏｅまでの磁界が利用さ
れて、装置が励磁磁界のような付随する磁気媒体から遭
遇し得るものをこえて装置に圧力を加えた。このよう
に、ほぼ５０Ｏｅからほぼ６０Ｏｅにすぎない磁界が媒
体磁界によって発生する振幅をシミュレートするために
必要とされるとしても、装置は従来のＭＲ装置２０とこ
の発明のＭＲ装置６０との間の安定性の固有の差をより
容易に示す。
れて、装置が励磁磁界のような付随する磁気媒体から遭
遇し得るものをこえて装置に圧力を加えた。このよう
に、ほぼ５０Ｏｅからほぼ６０Ｏｅにすぎない磁界が媒
体磁界によって発生する振幅をシミュレートするために
必要とされるとしても、装置は従来のＭＲ装置２０とこ
の発明のＭＲ装置６０との間の安定性の固有の差をより
容易に示す。
【００３０】理解されるように、ＭＲ装置６０の改善さ
れた増幅特性曲線１０２が、従来のＭＲ装置２０の従来
の増幅特性曲線１００よりもはるかに少ないバルクハウ
ゼンノイズを示し、一般にさらに安定した性能を示す。
重要なことに、縦方向バイアス素子６６、６８（図４−
５）の方向に対向して与えられる１５Ｏｅの漂遊磁界が
存在しても、改善された増幅特性曲線１０２はバルクハ
ウゼンノイズを示さない。同様の条件下で、従来のＭＲ
装置２０は、磁気の不安定性を示すかなりのヒステリシ
スを従来の増幅特性曲線１００において示した。ＭＲ装
置６０の全体の磁気安定性特性での著しい改良点に加え
て、改善された増幅特性曲線１０２はまた、この設計が
１５Ｏｅもの磁化容易軸漂遊磁界に対して非常に感度が
低いことを示し、したがってより良いクロストラック性
能を意味した。
れた増幅特性曲線１０２が、従来のＭＲ装置２０の従来
の増幅特性曲線１００よりもはるかに少ないバルクハウ
ゼンノイズを示し、一般にさらに安定した性能を示す。
重要なことに、縦方向バイアス素子６６、６８（図４−
５）の方向に対向して与えられる１５Ｏｅの漂遊磁界が
存在しても、改善された増幅特性曲線１０２はバルクハ
ウゼンノイズを示さない。同様の条件下で、従来のＭＲ
装置２０は、磁気の不安定性を示すかなりのヒステリシ
スを従来の増幅特性曲線１００において示した。ＭＲ装
置６０の全体の磁気安定性特性での著しい改良点に加え
て、改善された増幅特性曲線１０２はまた、この設計が
１５Ｏｅもの磁化容易軸漂遊磁界に対して非常に感度が
低いことを示し、したがってより良いクロストラック性
能を意味した。
【００３１】増幅特性曲線１００、１０２に対応するＨ
ＡＭＰｓｔｅｒ（図７−８の増幅特性曲線１００、１０
２のためのデータ分析ソフトウェア）データが以下の表
１に示される。表１は、ＭＲ装置６０（図４−５）およ
び従来の装置２０（図２−３）に対するヒステリシス割
合および導関数範囲割合を比較し、ゼロ漂遊磁界と１５
Ｏｅの漂遊磁界との両方が存在するときに著しい性能の
向上を示す。ヒステリシス割合は、［（増幅特性曲線に
よって包囲される面積）／与えられる磁界範囲 * 全振
幅）］×１００％として与えられ得る。導関数範囲は、
（［（ｓｌｏｐｅ）max −（ｓｌｏｐｅ）min ］／全振
幅）×１００％として与えられることができ、ここで
（ｓｌｏｐｅ）は与えられた磁界に対する増幅特性曲線
の導関数である。導関数範囲は増幅特性曲線における突
然のジャンプを示し、したがって、バルクハウゼンノイ
ズの測定値である。
ＡＭＰｓｔｅｒ（図７−８の増幅特性曲線１００、１０
２のためのデータ分析ソフトウェア）データが以下の表
１に示される。表１は、ＭＲ装置６０（図４−５）およ
び従来の装置２０（図２−３）に対するヒステリシス割
合および導関数範囲割合を比較し、ゼロ漂遊磁界と１５
Ｏｅの漂遊磁界との両方が存在するときに著しい性能の
向上を示す。ヒステリシス割合は、［（増幅特性曲線に
よって包囲される面積）／与えられる磁界範囲 * 全振
幅）］×１００％として与えられ得る。導関数範囲は、
（［（ｓｌｏｐｅ）max −（ｓｌｏｐｅ）min ］／全振
幅）×１００％として与えられることができ、ここで
（ｓｌｏｐｅ）は与えられた磁界に対する増幅特性曲線
の導関数である。導関数範囲は増幅特性曲線における突
然のジャンプを示し、したがって、バルクハウゼンノイ
ズの測定値である。
【００３２】
【表１】
【００３３】実験的には、ＭＲ装置６０の抵抗は改良さ
れたジオメトリの導体７４、７６の形状における変化の
ために著しくは上昇しなかったことに注目されるべきで
ある。これは、改良されたジオメトリの導体７４、７６
のために金（「Ａｕ」）を用いると、このような電気導
体がＭＲ装置６０の全ＭＲ抵抗のかなり小さい部分を形
成し、導体の再構成が全ＭＲ抵抗に対して及ぼす影響が
無視できるものであるという事実による。さらに、ＭＲ
装置６０が改良されたジオメトリの導体７４、７６を組
み入れることも、再生プロセスの間ＭＲ装置６０の重ね
書き能力に著しい影響は与えない。実験データから、重
ね書きは設計から独立しているように思われ、平均し
て、設計上の公差内に十分に入るほぼ３８ｄＢであっ
た。
れたジオメトリの導体７４、７６の形状における変化の
ために著しくは上昇しなかったことに注目されるべきで
ある。これは、改良されたジオメトリの導体７４、７６
のために金（「Ａｕ」）を用いると、このような電気導
体がＭＲ装置６０の全ＭＲ抵抗のかなり小さい部分を形
成し、導体の再構成が全ＭＲ抵抗に対して及ぼす影響が
無視できるものであるという事実による。さらに、ＭＲ
装置６０が改良されたジオメトリの導体７４、７６を組
み入れることも、再生プロセスの間ＭＲ装置６０の重ね
書き能力に著しい影響は与えない。実験データから、重
ね書きは設計から独立しているように思われ、平均し
て、設計上の公差内に十分に入るほぼ３８ｄＢであっ
た。
【００３４】この発明の原理がＰＭの縦方向にバイアス
された磁気抵抗装置の特定的な実施例に関連して上述さ
れたが、上の説明は例としてのみのものであり、この発
明の範疇を限定するものではないことが明確に理解され
るべきである。特に、ここに開示された導体ジオメトリ
は、ＧＭＲ装置およびＳＶ装置、ならびに、反強磁石に
よって縦方向バイアスが与えられ、かつＳＡＬバイアス
ではなく横方向バイアス技術を利用するＭＲ装置に関連
して用いられ得る。たとえば、この発明は、ディスクド
ライブヘッド、テープドライブヘッド、（ＶＣＲにおい
て用いられるような）螺旋状スキャンテープヘッド、お
よび、デュアルストライプＭＲヘッドを含んだ他のコン
ピュータ大容量アプリケーションにおいて有利に利用で
きる。これは磁界を感知するための磁気抵抗フィルムを
含む。
された磁気抵抗装置の特定的な実施例に関連して上述さ
れたが、上の説明は例としてのみのものであり、この発
明の範疇を限定するものではないことが明確に理解され
るべきである。特に、ここに開示された導体ジオメトリ
は、ＧＭＲ装置およびＳＶ装置、ならびに、反強磁石に
よって縦方向バイアスが与えられ、かつＳＡＬバイアス
ではなく横方向バイアス技術を利用するＭＲ装置に関連
して用いられ得る。たとえば、この発明は、ディスクド
ライブヘッド、テープドライブヘッド、（ＶＣＲにおい
て用いられるような）螺旋状スキャンテープヘッド、お
よび、デュアルストライプＭＲヘッドを含んだ他のコン
ピュータ大容量アプリケーションにおいて有利に利用で
きる。これは磁界を感知するための磁気抵抗フィルムを
含む。
【図１】磁気「読取」ヘッドとしてこの発明の磁気抵抗
センサの１つのアプリケーションを構成する従来のディ
スクドライブの簡略化された切取り平面図である。
センサの１つのアプリケーションを構成する従来のディ
スクドライブの簡略化された切取り平面図である。
【図２】磁気抵抗装置のための従来の導体ジオメトリを
（仮想線で）示す部分平面図であり、電流の流れのパタ
ーンがＭＲ活性領域の各端部で実質的に９０°の経路を
横断しなければならないものとして示される図である。
（仮想線で）示す部分平面図であり、電流の流れのパタ
ーンがＭＲ活性領域の各端部で実質的に９０°の経路を
横断しなければならないものとして示される図である。
【図３】図２の磁気抵抗装置のＭＲ層の拡大平面図であ
り、不所望な磁壁の形成とそれに伴うバルクハウゼンノ
イズとの可能性を高める、装置の活性領域を通る実質的
に非均一的な電流の流れのパターンをより詳細に示す図
である。
り、不所望な磁壁の形成とそれに伴うバルクハウゼンノ
イズとの可能性を高める、装置の活性領域を通る実質的
に非均一的な電流の流れのパターンをより詳細に示す図
である。
【図４】ＭＲセンサのＭＲＳ構造をさらに示す、図２−
３の磁気抵抗装置の（仮想線で示される）従来の導体ジ
オメトリの等角図である。
３の磁気抵抗装置の（仮想線で示される）従来の導体ジ
オメトリの等角図である。
【図５】この発明に従った磁気抵抗装置のための改良さ
れた導体ジオメトリを（仮想線で）示す部分平面図であ
り、電流の流れのパターンがＭＲ活性領域の各端部でか
つそこを通って実質的に均一なものとして示され、した
がって不所望な磁壁の形成を効果的に防ぐ図である。
れた導体ジオメトリを（仮想線で）示す部分平面図であ
り、電流の流れのパターンがＭＲ活性領域の各端部でか
つそこを通って実質的に均一なものとして示され、した
がって不所望な磁壁の形成を効果的に防ぐ図である。
【図６】これもまたＭＲＳ構造を示す、図５の磁気抵抗
装置のこの発明の（仮想線でされる）改良された導体ジ
オメトリの等角図である。
装置のこの発明の（仮想線でされる）改良された導体ジ
オメトリの等角図である。
【図７】１５エルステッド（「Ｏｅ」）の漂遊磁界が存
在するときに、図２−３で示された従来の導体ジオメト
リに対するＭＲ応答の増幅特性曲線を表わすグラフ図で
ある。
在するときに、図２−３で示された従来の導体ジオメト
リに対するＭＲ応答の増幅特性曲線を表わすグラフ図で
ある。
【図８】同じ大きさの漂遊磁界が存在するときに、たと
えば図５−６で示されるこの発明の改良された導体ジオ
メトリを利用する磁気抵抗装置に対するＭＲ応答の増幅
特性曲線を表わすさらなるグラフ図である。
えば図５−６で示されるこの発明の改良された導体ジオ
メトリを利用する磁気抵抗装置に対するＭＲ応答の増幅
特性曲線を表わすさらなるグラフ図である。
６０ 磁気抵抗装置
６２ ＭＲセンサ
６４ ＭＲ層の活性領域
６６ 縦方向バイアス素子
６８ 縦方向バイアス素子
７４ 改良されたジオメトリの導体
７６ 改良されたジオメトリの導体
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平７−105510（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−78315（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−61548（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−21529（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−93719（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−65330（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−302411（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−311914（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 43/08
G01R 33/09
G11B 5/39
Claims (24)
- 【請求項１】 磁気抵抗層の少なくとも一部分を形成す
る活性領域を有する磁気抵抗構造と、 前記磁気抵抗構造と電気的に接触する少なくとも１つの
導体とを含み、前記導体は前記磁気抵抗構造と電気的に
接触する対向する第１の中央端縁と、この第１の中央端
縁と同一線上にない第２の中央端縁と、前記第１の中央
端縁と前記第２の中央端縁を結合する端縁とを有し、こ
の端縁は真っ直ぐなあるいは湾曲しており、かつ、前記
第１の中央端縁と前記第２の中央端縁を結合する端縁の
全体と前記第１の中央端縁とはその間に鈍角を形成す
る、磁気抵抗装置。 - 【請求項２】 前記第１の中央端縁は、前記磁気抵抗層
の磁化容易軸に対して垂直な高さと実質的に等しい長さ
である、請求項１に記載の磁気抵抗装置。 - 【請求項３】 前記第１の中央端縁は実質的に５μｍの
長さである、請求項２に記載の磁気抵抗装置。 - 【請求項４】 前記第２の中央端縁は、前記磁気抵抗層
の磁化容易軸に対して垂直な高さよりも実質的に大きい
距離だけ前記第１の中央端縁より離れた位置にある、請
求項１に記載の磁気抵抗装置。 - 【請求項５】 前記距離は実質的に１０μｍから２０μ
ｍである、請求項４に記載の磁気抵抗装置。 - 【請求項６】 ヘッドディスクアセンブリと、 前記ヘッドディスクアセンブリ内に回転可能に含まれ、
符号化可能なデータをその上に有する少なくとも１つの
磁気記憶媒体と、 前記ヘッドディスクアセンブリ内に可動に含まれ、前記
記憶媒体に対して前記磁気抵抗装置を位置決めして前記
データの選択された部分の読取を可能にするための少な
くとも１つの位置決め機構とをさらに含む、請求項１に
記載の磁気抵抗装置。 - 【請求項７】 前記磁気抵抗層はＮｉＦｅを含む、請求
項１に記載の磁気抵抗装置。 - 【請求項８】 前記磁気抵抗構造は柔らかい隣接層を含
む、請求項１に記載の磁気抵抗装置。 - 【請求項９】 前記柔らかい隣接層はＮｉＦｅＭｏを含
む、請求項８に記載の磁気抵抗装置。 - 【請求項１０】 前記磁気抵抗構造は磁気間隔層をさら
に含む、請求項１に記載の磁気抵抗装置。 - 【請求項１１】 前記磁気間隔層はＴａを含む、請求項
１０に記載の磁気抵抗装置。 - 【請求項１２】 前記第２の中央端縁の長さは、前記第
１の中央端縁の長さよりも実質的に大きい、請求項１に
記載の磁気抵抗装置。 - 【請求項１３】 磁気抵抗層の少なくとも一部分を形成
する活性領域を有する磁気抵抗構造と、 前記磁気抵抗構造と電気的に接触する少なくとも１つの
導体とを含み、前記導体は前記磁気抵抗構造と電気的に
接触する対向する第１の中央端縁と、この第１の中央端
縁と同一線上にない第２の中央端縁と、前記第１の中央
端縁と前記第２の中央端縁を結合する端縁とを有し、こ
の端縁は真っ直ぐなあるいは湾曲しており、かつ、前記
第１の中央端縁と前記第２の中央端縁を結合する端縁の
全体と前記第１の中央端縁とはその間に鈍角を形成す
る、磁気センサ。 - 【請求項１４】 前記第１の中央端縁は、前記磁気抵抗
層の磁化容易軸に対して垂直な高さと実質的に等しい長
さである、請求項１３に記載の磁気センサ。 - 【請求項１５】 前記第１の中央端縁は実質的に５μｍ
の長さである、請求項１４に記載の磁気センサ。 - 【請求項１６】 前記第２の中央端縁は、前記磁気抵抗
層の磁化容易軸に対して垂直な高さよりも実質的に大き
い距離だけ前記第１の中央端縁より離れた位置にある、
請求項１３に記載の磁気センサ。 - 【請求項１７】 前記距離は実質的に１０μｍから２０
μｍである、請求項１６に記載の磁気センサ。 - 【請求項１８】 ヘッドディスクアセンブリと、 前記ヘッドディスクアセンブリ内に回転可能に含まれ、
符号化可能なデータをその上に有する少なくとも１つの
磁気記憶媒体と、 前記ヘッドディスクアセンブリ内に可動に含まれ、前記
記憶媒体に対して前記磁気抵抗装置を位置決めして前記
データの選択された部分の読取を可能にするための少な
くとも１つの位置決め機構とをさらに含む、請求項１３
に記載の磁気センサ。 - 【請求項１９】 前記磁気抵抗層はＮｉＦｅを含む、請
求項１３に記載の磁気センサ。 - 【請求項２０】 前記磁気抵抗層は柔らかい隣接層を含
む磁気抵抗構造の一部を形成する、請求項１３に記載の
磁気センサ。 - 【請求項２１】 前記柔らかい隣接層はＮｉＦｅＭｏを
含む、請求項２０に記載の磁気センサ。 - 【請求項２２】 前記磁気抵抗構造は磁気間隔層をさら
に含む、請求項１３に記載の磁気センサ。 - 【請求項２３】 前記磁気間隔層はＴａを含む、請求項
２２に記載の磁気センサ。 - 【請求項２４】 前記第２の中央端縁の長さは、前記第
１の中央端縁の長さよりも実質的に大きい、請求項１３
に記載の磁気センサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/569674 | 1995-12-08 | ||
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