JPH06243439A - 磁気抵抗読取りトランスジューサ及びその製造方法 - Google Patents

磁気抵抗読取りトランスジューサ及びその製造方法

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JPH06243439A
JPH06243439A JP6006974A JP697494A JPH06243439A JP H06243439 A JPH06243439 A JP H06243439A JP 6006974 A JP6006974 A JP 6006974A JP 697494 A JP697494 A JP 697494A JP H06243439 A JPH06243439 A JP H06243439A
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Chen Mao-Min
マオ−ミン・チェン
Timothy J Gallagher
チモシー・ジョセフ・ガラガー
Fumei Fumei
ポー−カン・ワン
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 安定性の高い磁気抵抗(MR)読取りトラン
スジューサ及びその製造方法を提供すること。 【構成】 軟磁性膜層18及びMR層24が、トランス
ジューサ10の中央能動領域12及び受動末端領域1
4、16の上を覆う。非磁性スペーサ層22は、軟磁性
膜層及びMR層を分離し、且つ中央能動領域と2つの受
動末端領域の少なくとも一部の上を覆う。反強磁性層2
6は、2つの受動末端領域においてのみMR層に直接接
し、トランスジューサの縦方向に対し所定の鋭角をなす
交換バイアス場を反強磁性層とMR層との間に生ずる。
その結果、MR層は所定の鋭角に配向され、受動末端領
域における軟磁性膜層は、MR層との静磁的結合により
横方向に配向される。トランスジューサを製造するた
め、強磁性層は、ネール温度以上で外場中で熱処理され
ることにより傾斜した交換バイアス場を生じる。この傾
斜により、読取り動作中に、中央能動領域及び受動末端
領域の磁気モーメントが適合する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気記憶素子からデー
タを読取るために薄膜磁気ヘッドにおいて用いる磁気抵
抗(MR)読取りトランスジューサに関し、特に、トラ
ンスジューサの能動領域と受動領域との間の磁気モーメ
ントが読取り動作中に適合するよう、製造過程において
交換バイアス場が所定の角度に傾斜した状態で製造され
るMR読取りトランスジューサ及びその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】MR読取りトランスジューサは、能動領
域と受動領域とを必要とする。能動領域は、トランスジ
ューサに対して横方向にバイアスをかけるための適切な
手段から構成され、そして各受動領域は、一般的に、ト
ランスジューサに対して縦方向にバイアスをかけるため
の適切な手段から構成される。
【0003】縦方向バイアスは、MRトランスジューサ
からバルクハウゼン雑音を除くために必要なものであ
る。この縦バイアスは、受動領域に対して交換結合する
ことにより能動領域内に単一の磁区状態を生じる反強磁
性体または硬磁性バイアス層を用いた「パターン化交
換」によって与えることができる。
【0004】米国特許第4663685号は、連続的ス
ペーサ層を用いたパターン化交換の簡単な実施例につい
て記載している。この特許は、連続的MR層と連続的軟
磁性層を分離する連続的スペーサ層を有するMRトラン
スジューサを開示している。受動末端領域にのみ蒸着さ
れた反強磁性バイアス材料が、トランスジューサの縦方
向に向いたバイアス場を発生する。受動領域中の軟磁性
層の磁気配向は、交換結合によって制御されないので、
多数の磁気状態が可能である。ヘッドディスク部品(H
DA)の試験により、受動領域から発生する磁場がトラ
ンスジューサのMR応答に影響を及ぼすためにしばしば
問題となることが明らかにされている。
【0005】米国特許第4785366号は、トランス
ジューサの性能を最適に発揮するために、交換結合によ
って受動領域全体を直接制御できるよう開発されたパタ
ーン化スペーサ層構造を明らかにしている。この特許
は、連続的軟磁性層と連続的MR層との間にパターン化
スペーサ層を設け、且つ反強磁性材料の交換バイアス層
が、軟磁性層の上層として配されているMRトランスジ
ューサを開示している。スペーサ層が、能動領域を越え
て受動末端領域の隣接する端にまで延びることにより製
造中の配向許容差を与える。
【0006】しかしながら、HDAレベルでの製造及び
試験の過程において明らかになったことであるが、トラ
ンスジューサを構成するいくつかのパターン化スペーサ
は、波形歪みとして示されるように不安定であった。さ
らに、これらのトランスジューサは、同じ並びのウェハ
から作製されたものであっても、しばしば出力特性にか
なりばらつきがあることがわかった。パターン化スペー
サ構造における不安定さと性能のばらつきは、スペーサ
層が能動領域中央を越えて2つの受動末端領域を覆う領
域に対応する軟磁性膜内の自由なモーメントの領域内で
発生することが見い出された。これらのランダムに発生
する不安定性を考慮する際に、プロセスのばらつきとは
相関が無いこともわかった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】プロセスによる解決法
がなさそうであることから、構造の変更によって実現可
能な解決法が必要となる。それは、製造プロセスを複雑
にすることなく高い歩留まりを維持するようなやり方
で、通常の材料及び製造プロセスのばらつきの許容範囲
を広げるものである。
【0008】読取り中に、即ち、電流がオン状態である
動作中に中央能動領域と受動末端領域の間の磁気モーメ
ントを適合させるために、受動末端領域内に傾斜した交
換場を有するような連続的スペーサまたはパターン化ス
ペーサ構造を持つMRトランスジューサは、未だ開示ま
たは示唆されていない。従来の配置では、受動領域の配
向は、電流がオンであったかオフであったかによってそ
れと同じ状態のままとなり、そしてモーメントは、電流
がオンであったときではなく、電流がオフであったとき
に適合していた。
【0009】
【課題を解決するための手段】磁気抵抗(MR)読取り
トランスジューサ及びその製造方法を開示する。軟磁性
膜層及びMR層が、トランスジューサの中央能動領域及
び受動末端領域の上を覆っている。非磁性スペーサ層
が、軟磁性膜層とMR層を分離し、且つ中央能動領域及
び双方の受動末端領域の少なくとも一部分の上部を覆っ
ている。
【0010】末端領域でのみ直接MR層に接する反強磁
性層が、トランスジューサの縦方向に対して所定の鋭角
(好適には40乃至45度)をなす交換バイアス場を反
強磁性層とMR層との間に生じる。その結果、MR層は
所定の鋭角で配向し、そして、受動末端領域における軟
磁性膜層は、MR層への静磁的結合により横方向に配向
する。スペーサ層は、連続的スペーサ層を形成するため
に末端領域双方の全長に亘って覆っていてもよく、ある
いは、中央能動領域に隣接する各末端領域の一部分にの
み重なるパターン化スペーサ層でもよい。
【0011】トランスジューサを作製するために、反強
磁性層は、ネール温度以上において外場中で熱処理さ
れ、傾斜した交換バイアス場を生じる。
【0012】
【作用】傾斜させたことによって、読取り動作中に中央
能動領域及び受動末端領域の磁気モーメントが適合す
る。反強磁性層は、MnFe/NiFeの多層構造から
構成してもよい。その場合、熱処理温度は約160乃至
180℃程度である。
【0013】
【実施例】図1に示すように、本発明の実施例による磁
気抵抗(MR)トランスジューサ10は、2つの受動末
端領域14、16を分離する中央能動領域12から構成
されている。先ず、連続的薄膜軟磁性層18が、基板2
0上に蒸着される。次に、非磁性材料によるスペーサ層
22が、軟磁性膜層18上にパターン化されて、中央領
域12上及び短い長さだけ末端領域14、16上を覆
う。連続的薄膜MR層24は、スペーサ層22と、スペ
ーサ層22の末端を越えて出ている軟磁性膜層18の一
部に接している。反強磁性層26は、末端領域14、1
6のみにおいてMR層24に接するようにパターン化さ
れ、これらの末端領域においてのみ反強磁性層とMR層
間の交換結合によってバイアス場を与えることにより磁
区を抑制する。導電体のリード27a、27bが、末端
領域14、16のそれぞれにおいてのみ反強磁性層26
に接している。導電体27a、27bの間に接続された
バイアス電流源29は、中央領域12にバイアス電流を
与え、トランスジューサの線形応答モードを生ずるため
に横方向バイアスを発生する。
【0014】以上で述べたように、MRトランスジュー
サ10は、本質的に前述の米国特許第4785366号
と同一である。しかしながら本発明では、末端領域1
4、16に縦方向バイアスを与える代わりに、上記のと
おり、中央領域と末端領域の磁気モーメント28を適合
させるためにトランスジューサが製造された後の交換バ
イアスが傾斜している。この処理は、反強磁性層26の
ネール温度以上において外場中で熱処理することによっ
て行われる。例えば、MnFe/NiFe接合膜につい
ては160乃至180℃である。この結果、図2のよう
にMR層24中の磁気モーメントが矢印28の方向へ傾
斜する。そして中央能動領域12に隣接する両方の自由
な軟磁性層は、MR層のモーメントによって矢印30の
方向へ静磁的結合を介して横方向に配向する。MR層2
4の縦方向モーメントが、能動領域と受動領域の境界に
おいて適合しているので、トラック端には軟磁性層18
を消磁する自由な磁極が存在しない。実際の試験によっ
て、スペーサ層22の末端に固定された2つの磁壁があ
る場合でさえも、安定であることが明らかになった。ト
ランスジューサの動作を安定化する以外に、トランスジ
ューサによって感知される信号の振幅が極めて大きくな
ることがわかった。これは、MR層を硬化させ信号応答
を低下させる傾向があるトラック端における磁荷が除か
れたためであると考えられる。図2の領域Xの磁気的状
態は、MR層24への静磁的結合を介して軟磁性層18
に横方向にバイアスをかけるような方法を用いて、反強
磁性交換層26の配向を回転させることによって制御さ
れる。
【0015】図3は、本発明の別の実施例によるMRト
ランスジューサ50を示しており、連続的スペーサ構造
を利用することによって、製造の複雑さを低減すると共
に、磁気的状態の安定性も維持することができる。
【0016】トランスジューサ50は、基板52と、そ
の上に連続層として順に蒸着された軟磁性膜層54、ス
ペーサ層56、及びMR層58層から構成されている。
反強磁性層60は、末端領域14′、16′でのみMR
層58と重なり合い且つ接するようにパターン化されて
いる。リード62a、62bは、それぞれ末端領域1
4′、16′でのみ反強磁性層60と重なり合い且つ接
している。
【0017】先の例のように、交換バイアスは、反強磁
性交換層60を熱処理することによって傾斜させる。受
動領域14′、16′内の軟磁性膜層54は、トランス
ジューサの横方向に回転する。即ち、交換バイアスのか
かったMR層58に対する軟磁性層54の静磁的結合に
よって図4の矢印64で示されるように回転し、さらに
矢印66で示されるように傾斜した磁気モーメントを有
している。図5に示すように、軟磁性層54及びMR層
58は、受動領域14′、16′中に能動領域12′に
おけるものと類似した磁束の囲いを形成する。領域1
4′、16′の縦方向の磁気モーメントは、領域12′
のそれと適合している。トラック端には自由な磁極は存
在しないので、不安定化する力は発生しない。実際の試
験によって、受動領域14′、16′内の磁気的状態の
不確定さを除くことによって、MRトランスジューサの
信号振幅及び非対称的分布が改善され、より安定したト
ラック決めが実現されることがわかった。
【0018】ここで、トランスジューサ10であっても
トランスジューサ50であっても、初期に交換バイアス
の傾斜角度を調整することによって、そして必要であれ
ば引き続いて微調整することによって製造されたなら
ば、出力の非対称性は最小限になることを注記する。
【0019】以上において、本発明を好適例に関して示
し且つ記載してきたが、当業者であれば本発明の要旨の
範囲内で態様と詳細において変更が可能であることは自
明であろう。従って、ここに開示したMR読取りトラン
スジューサ及びその製造方法は、単に説明のためのもの
であると見なすべきであり、本発明は、請求の範囲によ
ってのみ限定されるべきものである。
【0020】
【発明の効果】本発明により、反強磁性交換層を傾斜さ
せることから得られる効果は、引き続き試験によっても
確かめられたが、安定性を確保するためのパターン化ス
ペーサ構造が不要である点である。本発明によるMRト
ランスジューサに対して実際に試験を行った結果、受動
領域14′、16′内の磁気的状態の不確定さを除くこ
とによって、MRトランスジューサの信号振幅及び非対
称的分布が改善され、より安定したトラック決めが実現
されることが見い出された。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した実施例の1つである、パター
ン化スペーサ層を持つMRトランスジューサの側面図で
ある。
【図2】MR層及び軟磁性膜層における磁気モーメント
の配向を示す、図1の線2−2に沿った断面図である。
【図3】本発明を適用した実施例の1つである、連続的
スペーサ層を持つMRトランスジューサの側面図であ
る。
【図4】MR層及び軟磁性膜層における磁気モーメント
の配向を示す、図3の線4−4に沿った断面図である。
【図5】図3を左から見た側面図である。
【符号の説明】
10 MRトランスジューサ 12 能動領域 14、16 受動領域 18 軟磁性膜層 20 基板 22 スペーサ層 24 MR層 26 反強磁性層 27a、27b 導電体リード 29 バイアス電流源 50 MRトランスジューサ 52 基板 54 軟磁性膜層 56 スペーサ層 58 MR層 60 反強磁性層 62a、62b 導電体リード
フロントページの続き (72)発明者 チモシー・ジョセフ・ガラガー アメリカ合衆国95129 カリフォルニア州、 サン・ノゼ、ハーラン・ドライブ 1021 (72)発明者 ポー−カン・ワン アメリカ合衆国95120 カリフォルニア州、 サン・ノゼ、シャドー・ブルック・ドライ ブ 1007

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2つの受動末端領域を分離する中央能動領
    域を有する磁気抵抗(MR)読取りトランスジューサで
    あって、 前記中央能動領域及び前記2つの受動末端領域の上を覆
    う軟磁性層と、 前記中央能動領域及び前記2つの受動末端領域の上を覆
    うMR層と、 前記軟磁性層と前記MR層とを分離し、且つ前記中央能
    動領域と前記2つの受動末端領域の少なくとも一部との
    上を覆う非磁性スペーサ層と、 前記MR層の前記2つの受動末端領域のみにおいて該M
    R層と直接接する反強磁性層とを有し、 前記反強磁性層が、前記トランスジューサの縦方向に対
    して所定の鋭角で向けられた交換バイアス場を、該反強
    磁性層と前記MR層との間に生じ、それによって該MR
    層が該所定の鋭角に配向し、且つ前記受動末端領域にお
    ける前記軟磁性層が該MR層に対する静磁的結合により
    横方向に配向される、 磁気抵抗読取りトランスジューサ。
  2. 【請求項2】前記所定の角度が、約40乃至45度の間
    である、請求項1のMR読取りトランスジューサ。
  3. 【請求項3】前記中央能動領域及び受動末端領域の磁気
    モーメントが、前記トランスジューサの読取り動作中に
    適合している、請求項1のMR読取りトランスジュー
    サ。
  4. 【請求項4】前記スペーサ層が、前記2つの受動末端領
    域の双方間の全長に亘って覆うことにより連続的なスペ
    ーサ層を形成している、請求項1のMR読取りトランス
    ジューサ。
  5. 【請求項5】前記スペーサ層が、前記2つの受動末端領
    域のそれぞれの、前記中央能動領域に隣接する一部分に
    のみ重なっているパターン化されたスペーサ層である、
    請求項1のMR読取りトランスジューサ。
  6. 【請求項6】2つの末端領域を分離する中央能動領域を
    有するMR読取りトランスジューサを製造する方法であ
    って、 前記中央能動領域及び前記2つの末端領域の上を覆い、
    且つ該中央能動領域と該2つの末端領域の少なくとも一
    部との上を覆う非磁性スペーサ層によって分離される、
    軟磁性膜層とMR層とを設けるステップと、 前記2つの末端領域においてのみ前記MR層に直接接す
    る反強磁性交換層を設けるステップと、 前記反強磁性交換層を、ネール温度以上で外場中で熱処
    理することによって、前記軟磁性膜層と前記MR層との
    間に、前記トランスジューサの縦方向に対して所定の鋭
    角をなす交換バイアス場を生じるステップとを含む、 MR読取りトランスジューサを製造する方法。
  7. 【請求項7】前記所定の角度が、約40乃至45度の間
    である、請求項6のMR読取りトランスジューサを製造
    する方法。
  8. 【請求項8】前記反強磁性層が、MnFe/NiFeの
    多層構造から構成され、且つ熱処理温度が約160乃至
    180℃程度である、請求項6のMR読取りトランスジ
    ューサを製造する方法。
  9. 【請求項9】前記熱処理ステップの間及びその結果、前
    記MR層を前記所定の鋭角で配向させ、且つ該MR層に
    対する静磁的結合によって前記軟磁性膜層を前記トラン
    スジューサの横方向に配向させることを含む、請求項6
    のMR読取りトランスジューサを製造する方法。
  10. 【請求項10】前記熱処理ステップの結果、前記中央能
    動領域及び前記2つの受動末端領域の磁気モーメント
    が、前記トランスジューサの読取り動作中に適合してい
    る、請求項6のMR読取りトランスジューサを製造する
    方法。
JP6006974A 1993-02-17 1994-01-26 磁気抵抗読取りトランスジューサ及びその製造方法 Pending JPH06243439A (ja)

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US08/018,612 US5325253A (en) 1993-02-17 1993-02-17 Stabilization of magnetoresistive transducer using canted exchange bias
US018612 1993-02-17

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