JP5014583B2 - 差動／二重ｃｐｐ磁気センサ - Google Patents
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Description
本発明は、一般的には磁気データ記憶システムに関し、特に、そのようなシステムにおいて用いられる差動／二重膜面垂直電流（ｃｕｒｒｅｎｔ−ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ−ｔｏ−ｐｌａｎｅ）（ＣＰＰ）磁気センサに関するが、それのみに関するわけではない。
ディスク・ドライブは、コンピュータ・システムにおいて用いられるコンピュータ・プログラムおよびデータの大容量記憶装置として使用される、主データ記憶装置である。ディスク・ドライブは、一般に、ディジタル情報を複数の同心円状データ・トラックに記憶するための、磁化可能媒体によりコーティングされた剛性ディスクを用いる。読取りヘッドおよび書込みヘッドは、それらのデータ・トラックから情報を読取り、またそれらのデータ・トラックに情報を書込むようにされている。
読取りヘッドおよび書込みヘッドは、ジンバル式アタッチメントを経てアクチュエータ機構に連結されたスライダにより保持される。アクチュエータ機構は、電子回路の制御のもと、スライダをディスクの表面を横切ってトラックからトラックへ移動させる。アクチュエータ機構は、スライダに荷重力を加えてスライダをディスクの方に駆動するサスペンションアセンブリを含む。ディスクが回転するのに伴い、スライダの空気軸受面（ＡＢＳ）下においては空気が引きずられて圧縮され、それは流体力学的揚力を作り出し、この揚力は荷重力の効果を打ち消してスライダを持ち上げ、ディスク表面に近接して「飛翔」させる。スライダとサスペンションアセンブリとの間のジンバル式アタッチメントは、スライダがディスクのトポグラフィーを追跡する時に、スライダが縦揺れおよび横揺れを行えるようにする。ディスクの回転中に、書込みヘッドは情報の磁気ビット（信号界）をディスクに書込み、読取りヘッドはディスクから磁気ビット（信号界）を検出する。読取りヘッドおよび書込みヘッドは、読取り機能および書込み機能を実施するためのコンピュータ・プログラムにより動作する処理回路に接続されている。
書込みヘッドは、第１、第２および第３の絶縁層内に埋込まれたコイル層（絶縁スタック）を含み、この絶縁スタックは、第１および第２の極片層の間に挟まれている。第１および第２の極片層の間には、書込みヘッドの空気軸受面（ＡＢＳ）にある書込みギャップにより、磁気ギャップが形成されている。極片層は、後部ギャップにおいて連結されている。コイル層へ伝導される電流は、極片層間のギャップに磁界を誘起する。この磁界は、前述の磁気ビットを回転ディスク上の円形トラックに書込む目的のために、ＡＢＳにおけるギャップを縁どる。情報をディスク表面上に書込むためには、長手記録方法および垂直記録方法の双方が利用されることに注意すべきである。
回転磁気ディスクから信号界を検出するために、最近の読取りヘッドにより用いられる代表的センサは、スピン・バルブ・センサ（ｓｐｉｎ ｖａｌｖｅ ｓｅｎｓｏｒ）である。スピン・バルブ・センサは、強磁性固定層（ピン層：ｐｉｎｎｅｄ ｌａｙｅｒ）と強磁性自由層との間に挟まれた非磁性スペーサ層を含む。スピン・バルブ・センサに対しては、検出電流を伝導するための第１および第２のリード線が接続される。固定層の磁化はＡＢＳに対し垂直に固定されており、自由層の磁気モーメントは、ＡＢＳに対し平行に位置しているが外部磁界に応答して自由に回転する。固定層の磁化は、一般に、反強磁性層との交換結合により固定される。スペーサ層の厚さは、センサを通る伝導電子の平均自由行程よりも小さく選択される。この構成により、伝導電子の一部は、スペーサ層の、固定層および自由層との界面により同相で散乱される。固定層および自由層の磁化が平行である時は散乱は最小であり、固定層および自由層の磁化が逆平行である時は散乱は最大である。散乱の変化は、スピン・バルブ・センサの抵抗をｃｏｓθに比例して変化させる。ただし、θは、固定層および自由層の磁化の間の角である。検出電流が、スピン・バルブ・センサを通って両層の表面に平行な方向に伝導される時は、抵抗の変化は電位差を生じさせ、それが処理回路により再生信号として検出されて処理される。
もう１つのタイプのセンサは、トンネル・ジャンクション・センサであり、これは諸層の表面に垂直なトンネリング電流を受ける。トンネル・ジャンクション・センサは、強磁性基準層と強磁性自由層との間に、非磁性非導電性スペーサ層を含む。酸化物でありうるこのスペーサ層は、自由層と基準層との間で電子のトンネリングが起こるように十分に薄い。このセンサの抵抗はスピンに依存し、これは、センサの抵抗が、自由層および固定層の磁気モーメントの相対的方向の関数として変化することを意味する。固定層は、この固定層の磁気モーメントを、一般にＡＢＳに垂直な第１の方向に固定する反強磁性固定化層上に配置され、かつこの反強磁性固定化層に対し交換結合される。自由層は、回転ディスクからの信号界に応答して自由に回転する磁気モーメントを有する。トンネリング電流は、スペーサ層を通り抜ける。自由層および基準層の磁気モーメントが平行である時は、トンネリング電流に対する抵抗は最小であり、これらのモーメントが逆平行である時は、トンネリング電流に対する抵抗は最大である。このようにして、トンネリング電流がトンネル・ジャンクション・センサを通って伝導される時、センサの抵抗の増加および減少は電位変化を生じさせ、これらの変化は、前述の処理回路により再生信号として処理される。処理回路は、これらの電位変化を、リードバック信号を発生させるために用いる。
磁気媒体上に記憶される情報量が増加し続けるのに伴い、ＭＲセンサが、隣接する記憶情報からの雑音をも読取ることなく、記憶情報を分別して読取ることは困難となる。従って、面積密度が増加するのに伴い、ＭＲセンサの感度の対応する増加がなければならない。一般に、上述の従来のスピン・バルブおよびトンネル・ジャンクションＭＲセンサの感度は、センサの（厚さ、トラック横断幅、などのような）寸法を変更することなく容易に増加させることはできない。従って、そのようなセンサは、極めて高い面積密度のアプリケーションにおいて用いる時、ある限界に遭遇することがある。
本発明の実施例は、これらの問題および他の問題の解決法を提供し、また従来技術よりも優れた他の利点を提供する。
本発明は、磁気媒体から情報を読取るための磁気センサを提供する。この磁気センサは、底部電極と、底部電極上に配置された第１のセンサとを含む。磁気センサはまた、第１のセンサ上に配置された中央電極と、中央電極上に配置された第２のセンサと、第２のセンサ上に配置された頂部電極とを含む。底部電極、中央電極および頂部電極は、第１のセンサと第２のセンサとを電気的に並列に接続するために用いられる。
本発明の実施例を特徴づける他の特徴および利点は、以下の詳細な説明を読み関連する図面を点検する時、明らかとなろう。
本発明は、磁気媒体から情報を読取るための磁気センサを提供する。この磁気センサは、底部電極と、底部電極上に配置された第１のセンサとを含む。磁気センサはまた、第１のセンサ上に配置された中央電極と、中央電極上に配置された第２のセンサと、第２のセンサ上に配置された頂部電極とを含む。底部電極、中央電極および頂部電極は、第１のセンサと第２のセンサとを電気的に並列に接続するために用いられる。
本発明の実施例を特徴づける他の特徴および利点は、以下の詳細な説明を読み関連する図面を点検する時、明らかとなろう。
ここで図１−１を参照すると、本発明が役に立つディスク・ドライブ１００の図が示されている。ディスク・ドライブ１００は、ディスク１０４、スピンドル１０６、スピンドル・モータ１２６（図１−２に示す）、磁気ヘッド１１０、アクチュエータ１１２、および基板電子回路１１４を含む。基板電子回路１１４は、ディスク制御装置１２４（図１−２に示す）を含む。
制御装置１２４は、一般にマイクロプロセッサ、またはディジタル・コンピュータであり、ホスト・システム１１８、または別のドライブ制御装置に結合されており、複数のドライブを制御する。制御装置１２４は、ホスト・システムから受け取ったプログラムされた命令に基づき動作する。
ディスク１０４はスピンドル１０６の回りに固定され、スピンドル１０６はスピンドル・モータ１２６に連結されていて、スピンドル・モータ１２６への通電により、スピンドル１０６およびディスク１０４が回転するようになっている。ディスク１０４が回転すると、磁気ヘッド１１０は、ディスク１０４の上／下において磁気ヘッド１１０を保持する空気または液体の薄膜上を飛翔し、それぞれのディスク表面と通信する。アクチュエータ１１２は、制御装置１２４に結合しており、制御装置１２４からの作動信号に応答して、ヘッド１１０をディスク１０４の表面に対して移動させるようになっている。
磁気ヘッド１１０は、それぞれのディスク表面上の多重円形トラック内に情報を記録するために、またそこから情報を読取るために用いられる、ピギーバック磁気ヘッド、または併合型磁気ヘッドでありうる。
図２は、ピギーバック磁気ヘッド２００の空気軸受面（ＡＢＳ）２０４に対して垂直な平面における、磁気ヘッド２００および磁気ディスク２０２の側断面立面図である。図２は、磁気ヘッド２００と、磁気ディスク２０２に対するその配置とを示す。磁気ヘッド２００のＡＢＳ２０４は、磁気ディスク２０２のディスク表面２０６に面する。磁気ディスク２０２は、磁気ヘッド２００に対し、矢印２０５により示されている方向に移動、または回転する。空気軸受面２０４とディスク表面２０６との間の間隔は、磁気ヘッド２００と磁気ディスク２０２との接触を回避しつつ好ましくは最小化される。
磁気ヘッド２００は、書込みヘッド部２０８および読取りヘッド部２１０を含み、読取りヘッド部２１０は、本発明の磁気センサ２１２を用いている。磁気センサ２１２は、非磁性非導電性の第１および第２の読取りギャップ層２１４および２１６の間に挟まれており、これらの読取りギャップ層は、強磁性の第１および第２のシールド層２１８および２２０の間に挟まれている。外部磁界に応答して、磁気センサ２１２の抵抗は変化する。磁気センサを通って伝導される検出電流ＩSは、この抵抗変化を電位変化として示す。この電位変化は、次に処理回路（図示せず）によりリードバック信号（ｒｅａｄ−ｂａｃｋ ｓｉｇｎａｌｓ）として処理される。第１および第２のシールド層２１８および２２０は、磁気センサ２１２のためのリード線として働き、磁気センサへの検出電流ＩSを伝導し、また第１および第２の読取りギャップ層２１４および２１６を貫通して延びる導電性ビア（図示せず）により磁気センサに接続できる。
磁気ヘッド２００の書込みヘッド部２０８は、第１および第２の絶縁層２２６および２２８の間に挟まれたコイル層２２２を含む。第３の絶縁層２３０は、コイル層２２２が第２の絶縁層に発生させた波紋を消去して、ヘッドを平坦化するために用いられる。第１、第２および第３の絶縁層は、本技術分野においては「絶縁スタック」と呼ばれる。コイル層２２２と、第１、第２および第３の絶縁層２２６、２２８および２３０とは、第１および第２の極片層２３２および２３４の間に挟まれている。第１および第２の極片層２３２および２３４は、後部ギャップ２３６において磁気的に結合され、また第１および第２の磁極端２３８および２４０を有し、これらの磁極端は、ＡＢＳ２０４において書込みギャップ層２４２により分離されている。絶縁層２４１は、第２のシールド層２２０と第１の極片層２３２との間に位置する。第２のシールド層２２０および第１の極片層２３２は分離した層であるので、このヘッドはピギーバック・ヘッドとして公知である。もしヘッド２００が併合型ヘッドであったとすれば、第２のシールド層２２０および極片層２３２は共通／併合層となる。
上述のように、従来技術の磁気センサは、高面積密度アプリケーションにおいて用いられる時には、（前述の）ある欠点を有する。本発明においては、差動／二重磁気センサが提供され、このセンサにおいては差動リードバック信号（１対の互いを基準とする相補的リードバック信号）が発生される。そのような差動リードバック信号は、同等のサイズの従来技術の磁気センサが発生する、接地を基準とする単一リードバック信号の大きさの２倍の大きさを有する。
図３−１は、本発明の実施例による磁気センサ３００の空気軸受面の図である。磁気センサ３００は、底部電極３０２、中央電極３０４および頂部電極３０６を含む。第１のセンサ３０８は、底部電極３０２と中央電極３０４との間に配置され、第２のセンサ３１０は、中央電極３０４と頂部電極３０６との間に配置されている。
動作中には、検出電流３１２が、中央電極３０４から底部電極３０２および頂部電極３０６へ、図３−１に示されているように流れる。詳述すると、検出電流３１２の第１の部分３１２Ａは、中央電極３０４から底部電極３０２へ第１のセンサ３０８を経て、磁気センサ３００の諸層の表面に垂直な方向に流れる。同様にして、検出電流３１２の第２の部分３１２Ｂは、中央電極３０４から頂部電極３０６へ第２のセンサ３１０を経て、磁気センサ３００の諸層の表面に垂直な方向に流れる。このようにして、図３−１に示されている構成は、電気的に並列な２つの膜面垂直電流（ＣＰＰ）センサを本質的に含み、これらは、互いを基準とする相補的リードバック信号３１４Ａおよび３１４Ｂを含む差動リードバック信号３１４（図３−２）を発生することができる。換言すれば、差動リードバック信号３１４の振幅は、理想的には、信号３１４Ａおよび３１４Ｂの個々の振幅の和に等しくなる。ＣＰＰ磁気センサ３００は、接地を基準とする単一リードバック信号を発生する従来技術の磁気センサに比し、信号対雑音比（ＳＮＲ）において著しい改善を提供する。第１のセンサ３０８および第２のセンサ３１０に関する詳細は、図４から図７に関連して以下に述べる。
図４から図７は、本発明の磁気センサのさらに詳細な実施例を示す。同じ参照番号は、磁気センサ３００（図３）、４００（図４）および５００（図５）、６００（図６）および７００（図７）の同じ、または類似した素子を表すために用いられている。検出電流ＩSは、図４から図７の磁気センサを通って、図３に示されているそれと同様に流れることに注意すべきである。しかし、簡単にするために、検出電流の方向は図４から図７には示されていない。図４に示されている磁気センサ４００は、追加の薄い反強磁性（ＡＦ）安定化層を有する改変された合成反強磁性（ＳＡＦ）スタックである。磁気センサ４００は（それぞれの層の厚さの範囲を括弧内に示して）、基板（図示せず）上に形成されたシード層（１０−２０Å）４０２、底部電極３０２、ＡＦ固定化（ｐｉｎｎｉｎｇ）または安定化層（２−１０Å）４０４、矢印４０７（矢の先端は紙面内から外に向かっている）により示された磁化方向を有する第１の固定スタック（ピンスタック：ｐｉｎｎｅｄ ｓｔａｃｋ）（２０−４０Å）４０６、第１のスペーサ層（２−２０Å）４０８、合体された自由層および中央電極（３５−８０Å）４１０、第２のスペーサ層（２−２０Å）４１２、矢印４１５（矢の先端は紙面内に向かっている）により示された磁化方向を有する第２の固定スタック（ピンスタック：ｐｉｎｎｅｄ ｓｔａｃｋ）（２０−４０Å）４１４および頂部電極３０６を含む。簡単にするために、保護またはキャップ層は図示しなかった。
一般に、シード層４０２は、後続の諸層の結晶組織または粒度を変更するために堆積される任意の層である。シード層４０２は、例えば、タンタル（Ｔａ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）または酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）から形成されうる。ＡＦ層４０４は、例えば、マンガン白金（ＭｎＰｔ）、ニッケル・マンガン（ＮｉＭｎ）またはイリジウム・マンガン（ＩｒＭｎ）から形成される。第１の固定スタック４０６および第２の固定スタック４１４のそれぞれは、反強磁性結合（ＡＦＣ）層（図示せず）により互いに分離された、第１の強磁性層（図示せず）および第２の強磁性層（図示せず）を含む。第１および第２の強磁性層はＣｏＦｅから形成し、ＡＦＣ層はＲｕから作ることができる。第１のスペーサ層４０８および第２のスペーサ層４１２の組成は、さらに以下に詳述する。自由層４１０は、例えば、コバルト鉄（ＣｏＦｅ）の単一層から形成できる。電極３０２および３０６と、層４１０の電極部とは、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、などのような導電材料から形成できる。
図４からわかるように、ＡＦ固定化層４０４、第１の固定スタック４０６、第１のスペーサ層４０８および領域４１０の下部は、第１のセンサ３０８を形成する。同様にして、第２の固定スタック４１４、第２のスペーサ層４１２および領域４１０の上部は、第２のセンサ３１０を形成する。ある実施例においては、第１のスペーサ層４０８および第２のスペーサ層４１２は、好ましくはＣｕから作った金属層であるが、それらはまたＡｕまたはＡｇから作ることもできる。そのような実施例においては、センサ３０８および３１０のそれぞれは、固定層と自由層との間の金属層の存在により、膜面垂直電流（ＣＰＰ）スピン・バルブ・センサである。他の実施例においては、第１のスペーサ層４０８および第２のスペーサ層４１２は、例えばＡｌ2Ｏ3または酸化チタンから形成された、非磁性非導電性層（バリヤ層）である。そのような実施例においては、センサ３０８および３１０のそれぞれは、固定層と自由層との間の非磁性非導電性層の存在により、ＣＰＰトンネリング接合センサである。
図５は、図４の磁気センサに類似した磁気センサを示す。しかし、磁気センサ５００においては、第１の固定スタック４０６（図４）および第２の固定スタック４１４（図４）の代わりに、第１の自由層５０２および第２の自由層５０４が含まれている。磁気センサ５００の３つの自由層（５０２、４１０および５０４）の間の静磁相互作用は、いわゆるシザリング界を発生する（３つの自由層（５０２、４１０および５０４）の磁気モーメントは、互いに対しシザリング方向をなす）。磁気センサ５００が記録媒体の磁界を受けると、２つの隣接自由層毎に、それらの間の磁化ベクトルは反対方向に傾斜する。検出電流が磁気センサ５００を通過する時、磁気センサ５００は、本発明の上述の磁気センサ３００および４００と同様に動作する。第１の自由層５０２および第２の自由層５０４のそれぞれは、例えば、２０−４０Åの厚さを有する単一のＣｏＦｅ層から形成される。磁気センサ５００の残余の素子は、上述の磁気センサ４００（図４）の諸素子と同様である。
図６は、図５の磁気センサに類似した磁気センサを示す。しかし、磁気センサ６００においては、合体された自由層および中央電極４１０（図４および図５）の代わりに、多層中央電極６０２が含まれている。図６からわかるように、多層中央電極６０２は、非磁性材料のＡＦＣ層（２−１４Å）６０５により互いに分離された、第１の基準（強磁性）層（１０−３０Å）６０４と、第２の基準（強磁性）層（１０−３０Å）６０６とを含む。第１の強磁性層６０４および第２の強磁性層６０６は、共にＣｏＦｅから形成することができる。ＡＦＣ層６０５は、ルテニウム（Ｒｕ）から作ることができる。検出電流は、第１のセンサ３０８および第２のセンサ３１０を、上述した検出電流と同様に流れる。図７は、図４の磁気センサと実質的に同様の磁気センサを示す。磁気センサ７００は追加のＡＦ固定化（ｐｉｎｎｉｎｇ）層７０２を含み、固定スタック４０６および４１４の双方の磁化方向は同じである。磁気センサ７００の残余の素子は、磁気センサ４００の素子と実質的に同様である。また、磁気センサ７００および４００は同様に動作する。
図８−１および図８−２と、図９−１および図９−２とは、本発明の（３００、４００、５００、６００および７００のような）磁気センサから形成された、３端子装置と２端子装置とを示す。図８−１において、中央電極３０４は、検出電流ＩSを供給する電流／電圧源８００に接続されている。底部電極３０２および頂部電極３０６は、前置増幅器８０２の異なる入力にそれぞれ接続されており、この前置増幅器は、磁気センサ３００、４００、５００、６００、７００における抵抗変化により発生した信号を増幅する。３つの接点３０２、３０４および３０６のそれぞれは、電流／電圧源８００および前置増幅器８０２の異なる入力／出力に接続されるので、磁気センサ３００、４００、５００、６００、７００は、３端子装置を形成する。電流／電圧源８００および一般に差動増幅器である前置増幅器８０２は、ディスク・ドライブ１００内に含まれるプリント回路板（ＰＣＢ）（図示せず）上に取り付けられる。図８−２は、図８−１の３端子装置の平面図である。図９−１において、底部電極３０２および頂部電極３０６は前置増幅器８０２の単一入力に結合され、それにより２端子装置を形成している。図９−２は、図９−１の２端子装置の平面図である。３端子装置が発生する差動リードバック信号とは異なり、２端子装置はシングルエンド・リードバック信号（ａ ｓｉｎｇｌｅ−ｅｎｄｅｄ ｒｅａｄ−ｂａｃｋ ｓｉｇｎａｌ）を発生することに注意すべきである。
上述のように、磁気読取りヘッドおよび書込みヘッドは、スライダにより保持される。そのようなスライダと、読取りヘッドおよび書込みヘッドとは、薄膜堆積技術を用いて製造される。そのような工程においては、スライダのアレイが、共通基板またはウエハ上に形成される。そのウエハは検査された後に、それぞれの棒上にスライダの行がパターンをなして並ぶようにスライスされて、棒が製造される。これらの棒は次に、最終的に記録媒体に面する表面をラップ仕上げされて、所望の磁気抵抗（ＭＲ）素子高さ（ストライプ高さとも呼ばれる）が得られる。ラップ仕上げの後、空気軸受パターンが棒上に形成され、棒はダイシングされて個々のスライダが製造される。スライダに含まれる本発明の磁気センサの形成方法は、図１０から図１２に関連して以下に説明される。
図１０は、本発明の磁気センサ４００（図４）または７００（図７）を形成する実施例の方法のフローチャート１０００である。図１１は、図１０の方法による磁気センサの製造中における、異なる磁気センサ層のいくつかの平面図および断面図を示す。同じ参照番号は、図４、図７および図１１の同じ、または類似した素子を表すために用いられる。図１０のステップ１００２においては、シード層（４０２）および底部電極（３０２）が堆積される（ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ）。ステップ１００４においては、ＡＦ固定化層（４０４）が堆積される。これに続き、ステップ１００６において、底部または第１のＳＡＦ固定スタック（４０６）が堆積される。ステップ１００８においては、光活性膜（ホトレジスト）が堆積されて露光され、次に、第１のセンサの頂部ストライプ高さ線１１０２を定めるためのカッティング作業が行われる。ステップ１０１０においては、側壁を完全に覆うための誘電体層が堆積される。次に、ステップ１０１２において、ホトレジストを除去するための剥離作業が行われる。図１１−１および図１１−２には、ステップ１００２からステップ１０１２が行われ終わった後の装置の平面図および断面図がそれぞれ示されている。
ステップ１０１４においては、（キス・スパッタ・エッチング（ｋｉｓｓ ｓｐｕｔｔｅｒ ｅｔｃｈ）およびクリーニング工程が行われた後に）第１のスペーサ層（４０８）が堆積される。次に、ステップ１０１６において、自由層（４１０）が堆積される。ステップ１０１８においては、ホトレジストが堆積されて露光される。次に、ステップ１０２０において、中間電極を形成するために自由層（４１０）がカットされる。ステップ１０２２においては、側壁を完全に覆うための誘電体層が堆積される。次に、ステップ１０２４において、ホトレジストを除去するための剥離作業が行われる。図１１−３および図１１−４には、ステップ１０１４からステップ１０２４が行われ終わった後の装置の平面図および断面図がそれぞれ示されている。
ステップ１０２６においては、第２の固定スタック（４１４）のための頂部ストライプ高さ線を定めるために、ホトレジストが堆積されて露光される。ステップ１０２８においては、第２の固定スタック（４１４）のための頂部ストライプ高さ線を形成するために、ハード・マスク（一酸化シリコン（ＳｉＯ）または窒化シリコン（ＳｉＮ））１１０４が堆積される。ステップ１０３０においては、ホトレジストを除去するための剥離作業が行われる。図１１−５および図１１−６には、ステップ１０２６からステップ１０３０が行われ終わった後の装置の平面図および断面図がそれぞれ示されている。
ステップ１０３２においては、（キス・スパッタ・エッチングおよびクリーニング工程が行われた後に）第２のスペーサ層（４１２）が堆積される。次に、ステップ１０３４において、第２のＳＡＦ固定スタック（４１４）が堆積される。オプションのステップ１０３６においては、第２のＡＦ固定化（ｐｉｎｎｉｎｇ）層（７０２）が堆積される。次に、ステップ１０３８において、ホトレジストが堆積されて露光される。ステップ１０４０においては、第２のセンサの寸法を定めるためのカッティング（またはイオン・ミリング）処理が行われる。ステップ１０４２においては、ホトレジストを除去するための剥離作業が行われる。図１１−７および図１１−８には、ステップ１０３２からステップ１０４２が行われ終わった後の装置の平面図および断面図がそれぞれ示されている。
ステップ１０４４においては、ホトレジストが堆積されて露光される。次に、ステップ１０４６において、最終リーダ幅を定めるためのカッティング作業が行われる。ステップ１０４８においては、誘電体層が堆積されて、ホトレジストが除去される。図１１−９および図１１−１０には、ステップ１０４４からステップ１０４８が行われ終わった後の装置の平面図および断面図がそれぞれ示されている。
ステップ１０５０においては、自由層を安定化するために永久磁石（図示せず）が堆積される。ステップ１０５２においては、ホトレジストが剥離される。ステップ１０５４においては、頂部電極金属層が堆積され、また光活性膜（ホトレジスト）が堆積されて露光される。ステップ１０５６においては、頂部電極金属層が、頂部電極の形状を定めるためにカットされる。次に、ステップ１０５８において、ホトレジストが剥離され、誘電体層およびキャップ層が堆積される。
図１２は、本発明の磁気センサ６００（図６）を形成する実施例の方法のフローチャート１２００である。ステップ１２０２においては、シード層（４０２）および底部電極（３０２）が堆積される。ステップ１２０４においては、第１の自由層（５０２）が堆積される。ステップ１２０６においては、第１のスペーサ層（４０８）が堆積される。ステップ１２０８においては、第１の基準層（６０４）（ＳＡＦスタック（６０２）の前半）が堆積される。ステップ１２１０においては、ＡＦＣ層（６０５）が堆積される。ステップ１２１２においては、光活性膜（ホトレジスト）が堆積されて露光され、次に、第１のセンサの頂部ストライプ高さ線を定めるためのカッティング作業が行われる。ステップ１２１４においては、側壁を完全に覆うための誘電体層が堆積される。次に、ステップ１２１６において、ホトレジストを除去するための剥離作業が行われる。ステップ１２１８においては、第２の基準層（６０６）（ＳＡＦスタック（６０２）の後半）が堆積される。ステップ１２２０においては、第２のスペーサ層（４１２）が堆積される。ステップ１２２２においては、第２の自由層（５０４）が堆積される。ステップ１２２４においては、頂部電極が堆積される。ステップ１２２６においては、キャップ層が堆積される。ステップ１２２８においては、ホトレジストが堆積されて露光される。次に、ステップ１２３０において、最終リーダ幅を定め、また中央電極を形成するために、スタック６００がカット（イオン・ミリング）される。イオン・ミリング処理は、第２のスペーサ層（４１２）内において停止されなければならないことに注意すべきである。ステップ１２３２においては、側壁を完全に覆うための誘電体層が堆積される。次に、ステップ１２３４において、ホトレジストを除去するための剥離作業が行われる。磁気センサ５００（図５）は、図１０から図１２において説明した工程と同様の工程を用いて製造できることに注意すべきである。
以上の説明においては、本発明のさまざまな実施例の多くの特徴および利点を、本発明のさまざまな実施例の構造および機能の詳細とともに提示したが、この開示は説明のためのみのものであり、本発明の原理内において、殊に諸部品の構造および配置に関し、添付の特許請求の範囲を記述している用語の広い一般的意味により表される限度まで、細部において変更を行うことができる。例えば、特定の素子は、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、実質的に同じ機能性を維持しつつ、磁気センサのための特定のアプリケーションに依存して変えることができる。さらに、ここで説明した実施例は、ディスク記憶システムにおける差動／二重ＣＰＰ磁気センサに向けてのものであるが、当業者は、本発明の教示が、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、任意のタイプの記憶システムまたは磁気的に検出する装置に適用可能であることを認識するであろう。
３００ 磁気センサ
３０２ 底部電極
３０４ 中央電極
３０６ 頂部電極
３０８ 第１のセンサ
３１０ 第２のセンサ
３１４ 差動リードバック信号
４００ 磁気センサ
４０８ 第１のスペーサ層
４１２ 第２のスペーサ層
５００ 磁気センサ
６００ 磁気センサ
３０２ 底部電極
３０４ 中央電極
３０６ 頂部電極
３０８ 第１のセンサ
３１０ 第２のセンサ
３１４ 差動リードバック信号
４００ 磁気センサ
４０８ 第１のスペーサ層
４１２ 第２のスペーサ層
５００ 磁気センサ
６００ 磁気センサ
Claims (8)
- 情報を読取るための磁気センサにおいて、該磁気センサは、
シード層の上に形成された底部電極と、
前記底部電極上に配置され、第１の自由層、および該第１の自由層の上に形成された、第１のスペーサ層を含む第１のセンサと、
前記第１のセンサ上に配置された中央電極と、
前記中央電極上に配置され、第２のスペーサ層、および該第２のスペーサ層の上に形成された第２自由層を含む第２のセンサと、
前記第２のセンサ上に配置された頂部電極と、を含み、
前記底部電極、前記中央電極および前記頂部電極は、前記第１のセンサおよび前記第２のセンサを電気的に並列に接続するために利用され、
前記中央電極は、反強磁性結合層により互いに分離された第１の強磁性層と第２の強磁性層とを含む、多層中央電極である、磁気センサ。 - 前記底部電極、前記第１のセンサ、前記中央電極、前記第２のセンサおよび前記頂部電極は、差動リードバック信号が発生されるように配置されている請求項１記載の磁気センサ。
- 前記第１および第２のスペーサ層のそれぞれは、導電性金属から形成された、請求項１記載の磁気センサ。
- 前記導電性金属は、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）および金（Ａｕ）から成るグループから選択される請求項３記載の磁気センサ。
- 前記第１および第２のスペーサ層のそれぞれは、絶縁性材料から形成されたバリヤ層である、請求項１記載の磁気センサ。
- 前記絶縁性材料は、酸化アルミニウムおよび酸化チタンから成るグループから選択される請求項５記載の磁気センサ。
- 前記底部電極および前記頂部電極は、シングルエンド・リードバック信号を発生するように互いに電気的に結合されている請求項１記載の磁気センサ。
- 検出電流は前記第１のセンサおよび前記第２のセンサの諸層の表面に実質的に垂直に流れる請求項１記載の磁気センサ。
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