JPH06259730A - 改善されたサーボ位置決め精度を得るための改善されたマイクロトラック・プロフィルを備える磁気抵抗センサ及び磁気センサ・アセンブリを製作する方法 - Google Patents

改善されたサーボ位置決め精度を得るための改善されたマイクロトラック・プロフィルを備える磁気抵抗センサ及び磁気センサ・アセンブリを製作する方法

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JPH06259730A
JPH06259730A JP5331127A JP33112793A JPH06259730A JP H06259730 A JPH06259730 A JP H06259730A JP 5331127 A JP5331127 A JP 5331127A JP 33112793 A JP33112793 A JP 33112793A JP H06259730 A JPH06259730 A JP H06259730A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 サーボ素子の改善されたマイクロトラック・
プロファイルの直線性及び、高密度テープ・ヘッド応用
例に適した安定で線形のデータ感知素子を提供する。 【構成】 軟膜バイアス式磁気抵抗センサ層と硬バイア
ス安定化磁石５０，５２の両方の下に格子プロファイル
を使用することにより、データ・センサ素子３４とサー
ボ・センサ素子３６の両方の安定性と均一性が向上す
る。アルミナまたは二酸化シリコンの厚い層を貫通して
サーボ・センサ素子用の格子パターンを複製する。アル
ミナ・ピンホールから生じる構造的損傷をなくするスト
リッピング・プロセスを用いて、サーボ素子から外側読
取りシールドを除去する。各センサの能動磁気抵抗領域
と受動硬バイアス領域の両方に格子安定化磁区があるた
めに、顕著なバルクハウゼン雑音を含まない。マイクロ
トラック・プロファイルを最適化するため、各サーボ・
センサは、単一シールドから離れた所に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、全般的に薄膜磁気テー
プ読取りヘッドに関し、より詳しくマイクロトラック磁
界の均一性が改善された、非遮蔽サーボ位置決めセンサ
を使用する多重センサ・アセンブリに関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気抵抗（ＭＲ）センサは、磁気表面か
ら高い線形データ密度でデータを読み取るための磁気変
換器として知られている。ＭＲセンサは、磁界信号をＭ
Ｒストライプ中の抵抗変化として検出する。ＭＲセンサ
・ヘッドの信号レベルは、従来型の誘導型読取りヘッド
より一般にずっと高い。さらに、ＭＲヘッドの出力は、
媒体からの瞬間的磁界のみに依存し、媒体の速度や感知
される磁界の時間変化率とは無関係である。
【０００３】図１に、当技術分野で既知のＭＲセンサ・
ストリップの幾何形状を示す。このセンサは、最も簡単
な形では、ＮｉＦｅ、ＮｉＣｏ、ＣｏＦｅなどの磁気抵
抗材料の、高さｈ、長さＷｔの狭いストライプからな
る。このストライプは、記録媒体に垂直な平面内に取り
付けられ、感知電流Ｉｓを運ぶ導体にその両端が接続さ
れている。磁気抵抗効果により、このストライプの各部
分の抵抗率は、当技術分野で周知の通り、磁化ベクトル
Ｍｓの方向と電流密度ベクトルの間の角度θに依存す
る。一般に、磁化ベクトルＭｓは、局部バイアス磁界と
記録媒体からの磁界の和である。この装置は、基本的に
平均印加磁界に応答するので、非遮蔽ストライプの解像
度は、実際上ストライプの高さｈまでに制限される。こ
の欠点は、従来の誘導型ヘッドに比べてずっと高い、Ｍ
Ｒストライプからの出力信号レベルによって打ち消され
る。
【０００４】図２に、当技術分野で既知の遮蔽ＭＲスト
ライプの幾何形状を示す。２つのシールド２０と２２
が、ＭＲストライプ２４の周りに間隔（ｂ）で配置され
ている。シールド２０及び２２は記録された遷移がスト
ライプ２４のギャップ幅（ｂ）以内になるまではストラ
イプ２４が記録媒体中の磁界を受けないようにする働き
をする。ポテンシャル感度関数Ｕ（ｘ，０）は、薄い媒
体中での非常に狭い遷移の通過に応答したＭＲセンサ出
力の形状を近似したものである。すなわち、当技術分野
で知られている通り、ギャップ間隔（ｂ）が減少するに
つれて、ポテンシャル感度関数はより大きな感知解像度
を示す。
【０００５】非常に狭いギャップ間隔（ｂ）とストライ
プ高さ（ｈ）が有利な効果をもつので、ＭＲセンサの製
造に薄膜技術が広く使用されている。図３乃至６に、い
くつかの一般的なＭＲ読取りヘッドの設計を示す。高い
解像度を得るために、図３のヘッドは、電流を運ぶＭＲ
素子２４の両側に、シールド２０及び２２を有する。図
４及び５では、ＭＲ素子２４が一方（図４）または両方
（図５）の磁極片（図４の２８、図５の３０と３２）と
並列に配置されている。図４では、磁極片２８は記録媒
体２６からＭＲ素子２４に磁界を伝導するが、これは好
都合などんな方式で配置することもできる。図５では、
高透磁性の磁極３０と３２が、ヘッド・ヨークの媒体２
６から除去された部分でＭＲ素子２４を磁化するため
に、記録媒体２６から表面磁束を案内する。この手法で
は、薄膜感知素子がヘッドと媒体の界面で摩耗しなくな
る。図６では、対称形のバーバー・ポール構造のため
に、読取り電流Ｉｓが記録トラックの隣接する各半分で
逆方向に流れるようになる。この技法は、トラック全体
にわたって線形的な読取り特性を生み出す。また、それ
によって隣接するセンサ同士が１つの導体を共用するＭ
Ｒ素子の高密度多重トラック構成が構成できる。
【０００６】両側にある遮蔽ＭＲストライプ２４が、記
録された遷移が非常に近くなるまで媒体からの磁界を受
けないようにすることによって、感知解像度を改善する
ことが知られている。ＭＲ素子の縁部が変換器ヘッドの
平面から陥没している所では、陥没の程度に応じてポテ
ンシャル感度がやや幅広くなり、劣化する。ＭＲ素子が
一方のシールドに向かって横方向に変位しても素子の感
度は実質上減少しない。非常に薄いシールドは、非遮蔽
ＭＲストライプの解像度特性を相対的に低くする傾向が
ある。
【０００７】ＭＲストライプの出力は、記録媒体から発
するストライプ中の局部磁界、センサ・バイアス手段、
及び変換器ヘッドの解像度を決定するシールドまたはヨ
ークの近接性からなる複雑な関数である。線形バイアス
電流の流れに対して４５度の向きの磁界ベクトルでＭＲ
ストライプをバイアスするとき、最大線形センサ出力が
得られる。しかし、精密な局部磁気バイアスは、印加方
向と、センサから離れた磁束漏洩通路とに依存する。シ
ールドが存在すると、当技術分野で知られている通り、
シールド内部で磁気バイアスをかけることが必要であ
る。多数のバイアス方式が提唱されている。しかしなが
ら、単一のバイアス方式で、簡単さ、出力振幅、線形性
及び再現性という利点をすべて同時に提供するものはな
い。
【０００８】バイアス方式の最大で最も複雑なクラス
は、ＭＲストライプに最も近い補助マイクロ構造を通し
てバイアス磁界を印加するものである。こうした方式に
は、シャント・バイアス（ＭＲストライプに隣接する電
流を運ぶ媒体を使用する）、軟膜バイアス（ＭＲストラ
イプに隣接する薄い電気絶縁された軟磁性膜を使用す
る）、硬バイアス（ＭＲストライプの両端に硬磁化膜領
域を使用する）などがある。硬バイアスによって発生す
る磁化の分布は、シャント・バイアスまたは軟膜バイア
スによって発生するものよりもＭＲセンサの横断面でよ
り均一である。
【０００９】斜電流バイアスまたは「バーバー・ポー
ル」バイアスでは、感知電流をＭＲストライプ中での磁
化方向に対して４５度の角度で流させることにより、信
号応答が線形化される。当技術分野では、これは通常、
センサを導体材料の斜めのストリップでオーバーレイし
て、大部分のセンサ領域で感知電流がストリップに垂直
に所望の４５度の方向に流れるようにすることによって
達成される。この「バーバー・ポール」バイアス方式
は、簡単ではあるが、ＭＲストライプがバイアス不足状
態のままとなり、線形ではなく方形の感知応答が得られ
るので不都合である。
【００１０】当業界の技術者達は、ＭＲストライプの縦
方向に沿った永久磁気バイアスを生成するためのより良
い方法を提唱して、たえずバイアス技術を改善してき
た。たとえば、米国特許第３８４０８９８号は、軟膜バ
イアス手段を使った内部バイアスを受けるＭＲセンサを
教示している。米国特許第４０２４４８９号は、ＭＲセ
ンサ用の軟バイアス層技法を開示している。米国特許第
４６３９８０６号は、硬磁性材料の使用によりずっと大
きな保磁磁界を形成する方法を開示している。米国特許
第４６６３６８５号では、硬バイアス法と軟バイアス法
を併用してバイアス磁界とセンサ電流の間の角度を制御
する、複合磁気バイアス技法を教示している。さらに最
近になって米国特許第５０１８０３７号及び第５０７９
０３５号では、能動ＭＲ感知ストライプの両端に２つの
硬膜バイアス磁石を接合するための改善された方法を教
示している。
【００１１】ＭＲセンサ中での磁区壁の形成と非線形移
動が、当技術分野で既知の様々な理由で、バルクハウゼ
ン・ノイズの発生源である。磁区壁の形成に関連する諸
問題に対して、信号電流フィードバック技術、対称形バ
ーバー・ポール構造、超円滑薄膜付着技術、ＭＲストラ
イプの下にある磁区制御格子パターンを含めて、多数の
解決方法が提唱されている。米国特許第４４７７７９４
号では、薄膜ＭＲセンサ素子の下に格子パターンを使用
する、ＭＲストライプ磁区制御技術を開示している。こ
の格子パターンは、動作中に受けるバイアスの範囲にわ
たって磁区境界を静止した状態に留まらせ、それによっ
て突然の非線形な磁区壁シフトから生じるバルグハウゼ
ン・ノイズをなくする。
【００１２】ＭＲセンサの複数の性能パラメータを同時
に最適化する必要が長い間感じられてきたので、技術者
達は多数の小さな改善を提示している。たとえば、米国
特許第４５５６９２５号では、バーバー・ポールＭＲ素
子を端部の丸くなったＭＲストライプの幾何形状と組み
合わせることにより、センサ・ストライプの両端で改善
された磁区状態を提供している。また米国特許第４８４
３５０５号では、ＭＲストライプの縁部に１．５ミクロ
ンの突起を設けると、追加磁区の形成から生じると予想
される歪みなしでトラッキング状態が向上するとの発見
を報告している。同特許明細書では、１．５ミクロンの
突起では、センサ縁部で新しい磁区の生成を可能にする
には小さすぎるので、ペナルティなしでトラッキングの
向上が得られると報告している。
【００１３】当技術分野では、感度と帯域幅、感度と雑
音、感度とトラッキング精度など、性能上のトレードオ
フに対する改善された解決策がはっきり求められ続けて
いる。たとえば、ＭＲセンサでは帯域幅を犠牲にすれば
雑音性能の改善が可能である。センサと媒体の間隔を広
げると、熱遷移がなくなって雑音が改善されるが、感度
が犠牲になる。非遮蔽ＭＲセンサでＭＲストライプのバ
イアスを改善できるが、その代償として帯域幅と感度が
受け入れられないほど失われる。
【００１４】一部の技術者は、特殊な状況でこれらのト
レードオフのいくつかを利用するための珍しい方式を提
案している。たとえば米国特許第４７５７４１０号は、
デジタル・オーディオ・テープ（ＤＡＴ）ヘッドの応用
分野用の新規なマルチチャネル設計を開示している。同
特許は、単一の基板上に複数の横に並んだＭＲセンサを
製作する方法を教示している。ＭＲセンサの陥没深さを
変えることにより、特定のセンサの帯域幅感度を変化さ
せることができる。すなわち、「サーボ」ヘッド・エレ
メントを「データ」ヘッド・エレメントよりも媒体から
離すことにより、低周波応答を改善することができ、し
たがってサーボ・トラッキング精度を上げることができ
る。しかし、同特許は、ＭＲストライプ中の磁気バイア
スの均一性を改善し、それによってサーボ・トラッキン
グ精度を上げる方法を教示も示唆もしていない。
【００１５】正確なサーボ・トラッキング性能をもたら
し、同時に安定した線形の高密度データ感知エレメント
をもたらす、多重チャネルＭＲ感知ヘッドを製作するた
めの簡単で信頼できる技法が当技術分野で求められてい
るということは明白である。これに関連する未解決の問
題点と欠陥が当技術分野では明確に認識されているが、
それらは、本発明により下記のように解決される。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、サーボ・エ
レメントについて改善されたマイクロトラック・プロフ
ィルの均一性をもたらし、同時に高密度テープ・ヘッド
用の安定した線形のデータ感知エレメントをもたらす、
多重トラック・ヘッド設計及び薄膜製造法を提供するこ
とにより、上記の問題の一部を解決するものである。本
発明の一目的は、薄膜ブレーナ加工技術を使って高密度
テープ・ヘッド用の安定した信頼できるＭＲデータ及び
サーボ感知エレメントを製作することである。本発明の
他の目的は、硬磁性及び軟磁性安定化と、ＭＲストライ
プの中央の能動領域と末端の受動領域の下の基板格子パ
ターンとの有用な組合せによって、これらの改善を提供
することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明は、部分的には、
ＭＲサーボ感知エレメントをフェライト基板から少なく
とも１ミクロン離すと、ＭＲストライプの形状異方性が
改善され、かつＭＲストライプの末端受動領域における
硬バイアスＣｏＰｔＣｒ縦方向安定化磁石の有効性も改
善されるという有益な観察から生じたものである。本発
明者等はまた、外部磁界をＭＲサーボ感知エレメントか
ら取り除くと、サーボ応用例で受け入れられない帯域幅
の犠牲を払わずに、同様の利益が得られることを発見し
た。
【００１８】本発明のサーボＭＲセンサの利点は、サー
ボＭＲセンサを基板中の第１のシールドより上に持ち上
げ、第２のシールドを完全に除去すると、サーボＭＲセ
ンサを横切るマイクロトラック磁界プロフィルの線形性
が改善される点にある。本発明のもう１つの利点は、こ
うした遮蔽の変化から生じる帯域幅の減少が、サーボ位
置決めに必要なサーボ信号を感知するのに依然として十
分であるという点にある。
【００１９】本発明の他の目的は、ＭＲ中央能動領域中
及び硬バイアス縦方向安定化磁石中のＭＲストライプの
各末端受動領域における磁区のシフトを機械的に制限す
ることによって、バルクハウゼン・ノイズを最小限に抑
えることである。本発明の一特徴は、データ・エレメン
トとサーボ・エレメントの両方を、同一の基板上に配置
した格子パターン上に共通の工程で製作できることであ
る。本発明のもう１つの利点は、盛り上がっていないデ
ータ・エレメントと盛り上がったサーボＭＲセンサ・エ
レメントの下に同時に格子パターンを作成できることで
ある。本発明の方法に従って基板格子パターンを複製す
ることによって、サーボ・センサ・エレメント用の格子
パターンを盛り上げることができる。
【００２０】本発明の独特の特徴は、サーボＭＲセンサ
が遮蔽基板から盛り上がっているが、磁気媒体における
空気軸受面（ＡＢＳ）からは必ずしも陥没していないこ
とである。
【００２１】本発明の他の目的は、盛り上がったサーボ
・センサの上方に、サーボ感知領域の上の第２のシール
ド層の除去を処理する際に使用する上部エッチ・ストッ
プ層を設けることである。１００ナノメートルの二酸化
物層をサーボ構造の上だけに付着すると、これが上部エ
ッチ・ストップ層となる。何故ならば、付着パラメータ
のために、ピンホール形成が最小となり、下にある多数
のアルミナ・ピンホールの被覆率が最大となり、変化す
る構造トポグラフィが可能になるからである。本発明の
バリア層は、本発明の多重トラック・ヘッドの製作に必
要な工程段階の数またはコストを大幅に増加させずに収
率を高める。
【００２２】
【実施例】
本発明の二重センサ形状 図７に、本発明の二重ＭＲセンサの概略側面図を示す。
ＭＲデータ・センサ３４が、ＭＲサーボ・センサ３６の
すぐ左側に付着されている。サーボ・センサ３６は、記
録媒体の移動方向に沿ってデータ・センサから約０．７
２ミクロンずれている。したがって、この二重センサ・
アセンブリ３３を使って、磁気記録媒体（図示せず）上
の２本の横に並んだデータ・トラックとサーボ・トラッ
クを読み取ることができる。その際に、サーボ信号出力
はデータ信号出力から０．７２ミクロンに相当する時間
だけずれる。Ｐ1遮蔽基板３８から１．０ミクロン間隔
を置くことによって、サーボ・センサ３６中により均一
なマイクロトラック・プロファイルが実現され、テープ
・ヘッド（図示せず）の高精度のサーボ動作が確保され
る。
【００２３】データ・センサ３４は、サーボ・センサ３
６と比べて高解像度の広帯域読取り素子であり、Ｐ1遮
蔽基板から、Ｉ1層４０中の厚さ０．２８ミクロンアル
ミナ（Ａｌ2Ｏ3）絶縁材のみによって切り離されてい
る。Ｐ2シールド層４２も同様に、ＭＲストライプ４４
から、厚さ０．３２ミクロンのアルミナ絶縁層Ｉ2４６
のみによって間隔があけられてる。したがって、データ
・センサ３４は、基本的に０．６８ミクロンのシールド
・ギャップ（ｂ）に中心を置く二重遮蔽ＭＲストライプ
４４を含んでいる。このシールド３８と４２の間の狭い
ギャップが、データ・トラック（図示せず）上での高密
度記録をサポートする良好な高周波性能を与える。
【００２４】サーボ・センサ３６は、予め記録したサー
ボ・トラック（図示せず）に応答してセンサ・アセンブ
リ３３を機械的に位置決めするための信号だけを提供す
ればよいので、より低い周波数で動作することができ
る。外部（Ｐ2）シールドは、サーボ・センサ３６中に
は存在しない。ＭＲストライプ４８を基板シールド３８
から持ち上げ、Ｐ2シールド（図示せず）を除去するこ
とにより、下にある軟膜バイアス（ＳＦＢ）エレメント
（図９）のＭＲストライプ４８と硬膜の安定化磁石５
０、５２の両方の効果を、図１０に示すように劇的に改
善することができる。
【００２５】図１０を参照すると、３つの縦方向磁界プ
ロファイルが、ＭＲストライプ４８の縦軸に沿った位置
の関数として示してある。図１０の３本の曲線はそれぞ
れ、ストライプ４８をＰ1シールド基板３８から分離す
るＩ1層４０の厚さが異なる場合の磁界プロファイルを
表す。分離間隔が０．２８ミクロンのとき、縦方向磁界
の大きさは現在のサーボ位置決め応用例には不十分であ
る。というのは、ＭＲストライプ４８中の縦磁界バイア
スは、ＭＲストライプ４８の中央から末端へと２０：１
の比率で変化するからである。ストライプ４８の下に
０．７２ミクロンの絶縁層５４を加えると、Ｐ1基板３
８からの間隔は１ミクロンに増加し、そのため縦方向磁
界プロファイルが５００％以上改善されて４：１の比率
になる。２ミクロンの間隔を置くと、磁界プロファイル
の比率が３：１未満に改善されるが、この追加の改善は
３０％にすぎない。図７のＭＲストライプ４８と４４の
下に格子パターンを加えると、マイクロトラックの均一
性及び雑音レベルがさらに改善される。本発明にとって
好ましい格子パターンの上面図を図８に示す。
【００２６】図８には、単一の薄膜センサを示す。図８
のセンサは、データ・センサ３４とサーボ・センサ３６
のどちらを考えてもよいが、本発明の硬膜安定化軟膜バ
イアスＭＲセンサ５５の好ましい厳密な構造である。単
一ＭＲセンサ５５でのその細部については、図９に関し
てさらに詳しく述べる。
【００２７】好ましい格子パターン５６は、センサ５５
の縦軸に対して約４５度傾いた一連の溝、たとえば溝６
８からなる。図９にセンサ５５の断面図を示す。硬膜安
定化磁石７４、７６が、センサ５５の末端受動領域に付
着されている。領域７８はまた、磁気抵抗材料層８２か
ら薄いスペーシング層８４で分離された、軟膜バイアス
（ＳＦＢ）磁性体の層８０を含んでいる。中央能動領域
７８は磁気抵抗材料８２を含む唯一の領域である。セン
サ５５の好ましい実施例では、ＳＦＢ層８０はＮｉＦｅ
Ｒｈからなり、薄いスペーシング層８４はＴａからな
る。図９では、格子ノッチは原寸に比例していない。
【００２８】図８には、好ましいセンサ５５の典型的な
寸法を示してある。中央能動領域７８は長さ３６ミクロ
ンであり、各末端受動領域７４、７６はやはり長さ３６
ミクロンのＣｏＰｔＣｒ硬膜バイアス磁石層を含んでい
る。硬膜安定化磁石７４、７６は、金のリード膜８２、
８４と接触するためのタブを備えている。これらの金の
タブは、ＡＢＳにある他の金属合金と相互作用して摩耗
を起こすのを避けるため、ＡＢＳから引っ込んでいる。
これらのタブは、長さ約１３ミクロンである。溝６８な
どの溝が３ミクロンの中心間隔で配置され、幅約１．５
ミクロンのリッジで分離されていることに留意された
い。アセンブリの製作完了後、磁石７４、７６を外部磁
界で初期設定して、非常に高い線形性と低いバルクハウ
ゼン雑音レベルを得るようにする。エッチされたパター
ンの深さは、ＭＲストライプ４４中のＳＦＢ層８０の厚
さ、通常は３０〜６０ナノメートルに合わせる。金の層
８２、８４と磁石層７４、７６との接合部、及び磁石層
７４、７６とＭＲストライプ７８との接合部を通して電
気的接触を行う。エッチされたパターンの深さは、名目
で４５ナノメートル、下限が約３０ナノメートル、上限
が約８０ナノメートルである。ＳＦＢ三層（図９）の厚
さが２４６ナノメートルを超えると、ＭＲエレメントの
溝とリッジを切り換える部分が、センサの線形動作領域
に侵入し始める。
【００２９】図８で、ラップ線６８は、完成したセンサ
・アセンブリ５５の最終的空気軸受面（ＡＢＳ）を記
す。本発明の薄膜加工の完了後、完成したアセンブリ３
３（図７）の縁部をラップ仕上げまたは研磨して、アセ
ンブリが磁気記憶媒体と接触するＡＢＳ６６でデータ・
センサ３４及びサーボ・センサ３６の縁部を露出させ
る。
【００３０】先に論じたように、ＭＲストライプ４４、
４８の下、ならびにすべての硬バイアス磁石５０、５
２、５８、６０（図７）の下に格子パターンを設ける。
ヘッド表面製作の完了後、硬バイアス磁石５０、５２、
５８、６０を３００ＫＡ／ｍを超える外部磁界で初期設
定して、両方のＭＲセンサ３４と３６中で非常に高い線
形性と低いバルクハウゼン雑音が得られるようにする。
この格子パターンは、格子縁部間で機械的に磁区壁をト
ラップし、それによって当技術で既知のように外部磁界
の変化中の磁区壁の迅速で予測不能なシフトから生じる
バルクハウゼン雑音を減らすまたはなくする働きをす
る。
【００３１】図１３及び１４に、厚さ２４６ナノメート
ルのＳＦＢ三層についてＭＲエレメント中のパターン溝
の幅を４５ナノメートルにした場合の効果を８４．５ナ
ノメートルの場合と比較して示す。図１３は、溝の深さ
が４５ナノメートルのプロトタイプ基板からとった８個
の測定サンプルを示し、図１４は溝の深さが８４．５ナ
ノメートルのプロトタイプからとった８個のサンプルの
測定値を示す。図１４では準静的ループのいくつかがセ
ンサ・バイアス点のごく近くで開いており、大きな駆動
信号（たとえば、サンプル番号２４、３２）の場合に不
安定な非線形動作を引き起こす可能性があることに留意
されたい。
【００３２】ＭＲ素子中に格子パターンがない場合に比
べて深さ４５ナノメートルの溝の効果は、図１５及び図
１６を参照すると評価できる。図１５には、格子パター
ンのない原型のサンプル８個を示し、図１６には深さ４
５ナノメートルの溝を備えたサンプル８個を示す。図１
５ではＭＲ素子の応答が非常に非線形で、許容できない
歪みが生じることに留意されたい。図１６の結果は、感
知素子の下に４５ナノメートルの格子パターンを追加す
ることの線形化効果をはっきり示している。
【００３３】サーボ・センサ３６の下に盛り上がった格
子パターンを生成するために、新規の複製技法を使用す
る。第１の格子パターン７０の上面に第２の絶縁層５４
を付着して、このパターンを複製する（図７）。この複
製方法の有利な結果が図１１及び図１２に示されてい
る。図１１には、Ｉ1層４０上の格子パターン７０の垂
直盛上りの測定値を示し、図１２には、ＭＲセンサ４８
の下の盛り上がった格子パターンの垂直隆起の測定値を
示す（図７）。図１１の溝の深さは約４５ナノメートル
であり、図１２の溝の深さは約５０ナノメートルであ
り、第２の絶縁層５４の成長によって顕著な劣化がない
ことを示している。これらの結果は、ＭＲストライプ４
８とＭＲストライプ４４が共に本発明の簡略化した製造
方法によって等しく有効な格子パターンを得ることを確
認するものである。
【００３４】Ｐ2シールド層４２の最終付着前に、サー
ボ・センサ３６の上だけに１００ナノメートルの二酸化
シリコン層７２がある状態でＩ2絶縁層４１をキャッピ
ングする。Ｐ2層４２の付着に続いて、バリア７２層ま
でエッチングすることにより、層４２のサーボ・センサ
３６の上にある部分を除去する。０．１ミクロンのＳｉ
Ｏ2層７２がＰ2除去中に上部エッチング・ストップ層と
して働く。何故なら、付着パラメータにより、ピンホー
ルの形成が最小になり、かつ多数のＩ2アルミナ・ピン
ホール及び構造トポグラフィの被覆度が最大になるから
である。したがって、バリア層７２は、サーボ・センサ
３６独自の加工ステップの数を著しく増加させずに製造
収率を改善させる。
【００３５】本発明の薄膜製造手順 図１７ないし図２７に、本発明のセンサ製造方法の２３
段の製造工程（ステップ（Ａ）ないし（Ｗ）を示す。ス
テップ（Ａ）ないし（Ｗ）を図１７ないし図２７に個別
に示したが、必ずしもすべてのステップに別々の図があ
るわけではない。この工程は、図１７に示すＮｉＺｎ基
板８６から始まり、これがＰ1シールド基板を構成す
る。
【００３６】図１８のステップ（Ｂ）で、基板３８の上
面に０．２８ミクロンのアルミナをスパッタして、第１
のＩ1層９２を形成する。図１９のステップ（Ｃ）で、
層９２の上面２ヶ所に格子パターンまたはシェブロン・
パターンをミリングする。第１のパターンはデータ・セ
ンサ領域９４にミリングし、第２のパターンはサーボ・
センサ領域９６にミリングする。パターン９４及び９６
中の溝はマスクして４５±１５ナノメートルの深さまで
ミリングする。次いでステップ（Ｄ）で、ミリングした
パターンを洗浄し、レジスト層（図示せず）を加える。
【００３７】図２０のステップ（Ｅ）で、０．７２ミク
ロンのサーボ盛上り層９８を付着する。この層は二酸化
シリコンまたはアルミナを含むことができる。ステップ
（Ｆ）で、マスクされた領域（図示せず）をシフトオフ
して、図２０に示すようにサーボ・センサ領域９６の上
だけに層９８を残す。この特定のリフトオフ技法は、性
能の不安定性をもたらす恐れのある隣接する構造区域に
対する作用を防止する。スパッタされた盛上り隆起層９
８は格子パターンをほぼそのまま複製し、それによって
単一のステップ（Ｃ）によりアセンブリ内のすべての格
子パターンの形成が可能になる。
【００３８】図２１のステップ（Ｇ）で、中央能動領域
１００及び１０２に軟膜バイアス（ＳＦＢ）層及び磁気
抵抗（ＭＲ）層をスパッタする。これらの層１００及び
１０２の細部は、図９に関する上記の考察を参照すれば
自明であろう。まずＳＦＢ層８０（図９）を厚さ２７ナ
ノメートルに付着する。次に分離層８４（図９）を厚さ
２０ナノメートルに付着し、その後でＭＲ薄膜８２（図
９）を厚さ３５ナノメートルに付着する。ＳＦＢ層１０
０及び１０２は、磁区整列技術で周知の方法で磁界及び
熱にさらすことにより予めコンディショニングする。領
域１００及び１０２の合計層厚は、ステップ（Ｇ）の完
了後で約８２ナノメートルである。
【００３９】ステップ（Ｈ）で、スパッタ・エッチング
技法を使って、次のステップの準備としてマスク領域
（図示せず）から材料を除去する。図２２のステップ
（Ｉ）で、データ・センサ領域９４の末端受動領域１０
４、１０６、及びサーボ・センサ領域９６の末端受動領
域１０８、１１０に硬膜バイアス層を付着する。硬膜膜
安定化磁気層１０４、１０６、１０８、１１０は、１５
ナノメートルのＣｒとそれに続く１０５ナノメートルの
ＣｏＰｔＣｒからなり、合計層厚が約１２０ナノメート
ルである。
【００４０】ステップ（Ｊ）で、最終的ＭＲ及び硬膜磁
石の幾何形状を画定するマスク領域（図示せず）を２回
目にスパッタ・エッチングする。図２３のステップ
（Ｋ）で、両方のＭＲセンサの各末端に金導体１１２、
１１４、１１６、及び１１８を付着する。この金導体層
は１５ナノメートルのＴｉ、続いて２００ナノメートル
の金、さらにもう５ナノメートルのＴｉからなり合計層
厚が２２０ナノメートルである。このような初期金リー
ド構造は、リフトオフ技法と蒸着法を使用して形成し、
空気に触れたとき腐食反応を防止するためにＡＢＳから
引っ込めてある。
【００４１】図２４のステップ（Ｌ）で、アセンブリ全
体の上にアルミナＩ2絶縁層１２０を深さ０．３２ミク
ロン±１０％に付着する。ステップ（Ｍ）及び（Ｎ）
で、図２５のステップ（Ｏ）で１００ナノメートルの二
酸化シリコン・エッチ・ストップ層１２２を付着する準
備として、通常のマスキング、エッチング、洗浄、及び
レジスト・ステップを実行する。各エッチ・ストップ層
１２２は、サーボ・センサ領域９６の上にだけ付着する
ことに留意されたい。
【００４２】エッチ・ストップ層１２２は、リフト・オ
フ及びスパッタ付着技法によってサーボ・センサ領域９
６の上だけでパターン付けする。このステップは非常に
重要である。層１２２がないと、アルミナ層１２０を貫
通するピンホールにより、後でステップ（Ｔ）でＰ2層
１２４を除去する際に、センサ素子１０２がエッチング
されてしまう恐れがある。層１２２中の二酸化シリコン
材料は、上部エッチ・ストップである。何故なら、付着
パラメータにより、層１２０中でピンホールの形成が最
小になり、かつ多数のアルミナ・ピンホール及び構造ト
ポグラフィの被覆度が最大になるからである。したがっ
て、エッチ・ストップ層１２２により、サーボ・センサ
だけに必要な工程ステップの数やコストが顕著に増大せ
ずに、収率が改善される。
【００４３】ステップ（Ｐ）で、再度通常の洗浄及びレ
ジスト・ステップ（図示せず）を実行し、続いてステッ
プ（Ｑ）で、第２の金導体層（図示せず）を付着する。
これらの導体は厚さ２．５ミクロンで、感知素子と外部
パッケージの接点の間の必要な主相互接続となる。ステ
ップ（Ｒ）で、後のシールド付着ステップ（Ｓ）の準備
としてさらに洗浄及びレジスト・ステップ（図示せず）
を実行する。
【００４４】ステップ（Ｓ）で、アセンブリ全体の上に
Ｐ2シールド層１２４を合計３．５ミクロンの厚さに付
着する。Ｐ2層１２４は、別々の８９回のスパッタ付着
からなる。そのうち最初のものは３５ナノメートルのＮ
ｉＦｅである。その後、窒素中でＦｅ層とＮｉＦｅ層を
交互に４４回ずつ付着する。Ｐ2層１２４のスパッタ中
にアセンブリに磁界をかけて、当技術分野で周知の方法
でＰ2磁区を予め整列させる。
【００４５】Ｐ2層１２４の付着に続いて、ステップ
（Ｔ）で、通常の洗浄、マスキング、イオン・ミリン
グ、エッチング、マスキング、及び化学的除去ステップ
を実行して、Ｐ2層１２４の大部分を除去すると、図２
６に示すＰ2データ・センサ・シールド１２６が残る。
【００４６】図２７のステップ（Ｕ）で、アセンブリ全
体の上にアルミナ保護層１２８を２３．５ミクロン以上
の厚さに付着する。ステップ（Ｖ）で、仕上げ、ラップ
仕上げ及び２００ナノメートルのＣｒ層の付着を行う
（図示せず）。最後にステップ（Ｗ）で、センサと外部
パッケージの接点の間に相互接続を設ける（図示せ
ず）。ステップ（Ｖ）のラップ仕上げ操作の間にアセン
ブリを図８に示すＡＢＳ線６６までカットバックする。
【００４７】図２８は、本発明の磁気ヘッド１８２を使
用して、磁気テープ媒体１８４上に記録されたデータ信
号及びサーボ信号を読み取る、磁気テープ・データ記憶
装置１８０の概略図である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の磁気抵抗センサ・ストライプの幾何
形状を示す概略図である。
【図２】従来技術の遮蔽磁気抵抗センサ・ストライプの
幾何形状を示す概略図である。
【図３】従来技術の磁気抵抗読取りヘッド設計の１つを
示す図である。
【図４】従来技術の磁気抵抗読取りヘッド設計の１つを
示す図である。
【図５】従来技術の磁気抵抗読取りヘッド設計の１つを
示す図である。
【図６】従来技術の磁気抵抗読取りヘッド設計の１つを
示す図である。
【図７】本発明のマルチチャネル薄膜テープ・ヘッド・
センサの正面断面図である。
【図８】図７のセンサの上面図である。
【図９】本発明の１つの例示的磁気抵抗センサの断面図
である。
【図１０】本発明の磁気抵抗ストライプの横断磁界プロ
ファイルをストライプと基板シールド層の分離間隔の関
数として示すグラフである。
【図１１】本発明のセンサで使用する例示的格子パター
ンを示す図である。
【図１２】本発明のセンサで使用する例示的格子パター
ンを示す図である。
【図１３】例示的なある格子パターンの溝の深さについ
て測定した磁気抵抗センサの出力特性の例を示すグラフ
である。
【図１４】例示的なある格子パターンの溝の深さについ
て測定した磁気抵抗センサの出力特性の例を示すグラフ
である。
【図１５】本発明の格子パターンがない場合の測定した
磁気抵抗センサの出力特性の例を示すグラフである。
【図１６】本発明の格子パターンがある場合の測定した
磁気抵抗センサの出力特性の例を示すグラフである。
【図１７】本発明のマルチチャネル・センサ製造方法の
選択した２３段の製造ステップの１つを示す図である。
【図１８】本発明のマルチチャネル・センサ製造方法の
選択した２３段の製造ステップの１つを示す図である。
【図１９】本発明のマルチチャネル・センサ製造方法の
選択した２３段の製造ステップの１つを示す図である。
【図２０】本発明のマルチチャネル・センサ製造方法の
選択した２３段の製造ステップの１つを示す図である。
【図２１】本発明のマルチチャネル・センサ製造方法の
選択した２３段の製造ステップの１つを示す図である。
【図２２】本発明のマルチチャネル・センサ製造方法の
選択した２３段の製造ステップの１つを示す図である。
【図２３】本発明のマルチチャネル・センサ製造方法の
選択した２３段の製造ステップの１つを示す図である。
【図２４】本発明のマルチチャネル・センサ製造方法の
選択した２３段の製造ステップの１つを示す図である。
【図２５】本発明のマルチチャネル・センサ製造方法の
選択した２３段の製造ステップの１つを示す図である。
【図２６】本発明のマルチチャネル・センサ製造方法の
選択した２３段の製造ステップの１つを示す図である。
【図２７】本発明のマルチチャネル・センサ製造方法の
選択した２３段の製造ステップの１つを示す図である。
【図２８】磁気テープ・データ記憶システムの概略図で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エドワード・ヴァージル・デニソン アメリカ合衆国85749、アリゾナ州チュー ソン、イースト・ホルスター・ドライブ 11240 (72)発明者 ヴィンセント・ノエル・キャフワティ アメリカ合衆国85715、アリゾナ州チュー ソン、イースト・ハイビュー・プレース 7856

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数のトラックを有する磁気記録媒体に記
    録された磁気信号を読み取るための薄膜センサ・アセン
    ブリを含む磁気ヘッドにおいて、前記アセンブリが、 磁気遮蔽材料の第１の層を含む遮蔽領域を有する基板
    と、 前記基板の前記遮蔽領域上に前記第１の磁気遮蔽層から
    第１の分離間隔の所に配置された磁気抵抗材料の第１の
    ストリップを含む、第１の中央能動領域によって分離さ
    れた末端受動領域を有し、前記第１の磁気抵抗材料の上
    にそれから第２の分離間隔の所に配置された第２の磁気
    遮蔽層を有し、その結果、前記第１の磁気抵抗ストリッ
    プを前記記録媒体に隣接して配置し、その上のデータ・
    トラックに記録された前記磁気信号を読み取ることがで
    きる、データ・センサと、 前記基板上に配置された磁気抵抗材料の第２のストリッ
    プを含む、第２の中央能動領域によって分離された末端
    受動領域を有し、前記第２の磁気抵抗ストリップの上に
    配置された磁気遮蔽層を有さず、その結果、前記第２の
    磁気抵抗ストリップを前記記録媒体に隣接して配置し、
    その上のサーボ・トラックに記録された前記磁気信号を
    読み取ることができる、サーボ・センサとを備えること
    を特徴とする、磁気ヘッド。
  2. 【請求項２】それぞれ中央能動領域によって分離された
    末端受動領域を有する、少なくとも１個のデータ・セン
    サと少なくとも１個のサーボ・センサを有する薄膜磁気
    センサ・アセンブリを基板上に製作する方法であって、
    （ａ）前記基板の表面上に、前記基板のデータ・センサ
    領域には複数のリッジ及び溝を有する第１の格子パター
    ンを作成し、前記基板のサーボ・センサ領域には複数の
    リッジ及び溝を有する第２の格子パターンを作成するス
    テップと、（ｂ）前記基板の前記サーボ・センサ領域の
    上に実質上均一な厚さの非磁性スペーシング材料の第１
    の被膜を付着し、それによって前記基板より第１の盛上
    りだけ上の所に前記第２の格子パターンを複製するステ
    ップと、（ｃ）前記第１の格子パターンの少なくとも前
    記中央能動領域の上、または前記盛上った第２の格子パ
    ターンの少なくとも前記中央能動領域の上に磁気抵抗材
    料の第２の被覆を付着するステップと、（ｄ）前記デー
    タ・センサまたは前記サーボ・センサの前記各末端受動
    領域の上に硬磁性材料の第３の被膜を付着して、前記当
    該のセンサの前記中央能動領域の各末端に前記磁気抵抗
    材料との突合せ接合部を形成し、それによって前記当該
    のセンサの前記各末端受動領域に縦方向の磁気バイアス
    を発生させるステップと、（ｅ）前記基板の上に、非磁
    性スペーシング材料の第４の被膜を付着するステップ
    と、（ｆ）前記基板の前記データ・センサ領域の上に硬
    磁性遮蔽材料の第５の被膜を付着するステップとを含む
    方法。
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