JPH06274838A - 磁気抵抗読取り変換器及びそのアセンブリの形成方法 - Google Patents
磁気抵抗読取り変換器及びそのアセンブリの形成方法Info
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- JPH06274838A JPH06274838A JP6013263A JP1326394A JPH06274838A JP H06274838 A JPH06274838 A JP H06274838A JP 6013263 A JP6013263 A JP 6013263A JP 1326394 A JP1326394 A JP 1326394A JP H06274838 A JPH06274838 A JP H06274838A
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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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-
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 受動端部領域が中央能動領域によって分けら
れた磁気抵抗（ＭＲ）読取り変換器アセンブリを提供す
る。 【構成】 第１バイアス物質と非磁性分離スペーサ物質
の層が基板に被着され、次に中央領域２０においてのみ
マスクで覆われる。エッチングまたはイオン・ミリング
により、マスクで覆われていない層の部分が取り除か
れ、中央領域２０に横バイアス手段が画成され、受動端
部領域２６が画成される。同じマスクを残したまま、導
電物質２２と、第２バイアス物質から成る交換層２４が
全ての領域に被着される。マスクは取り除かれ、端部領
域２６にのみ導体リードと横バイアス手段が画成され形
成される。その後にＭＲ物質が、横バイアス手段を含む
中央領域２０に直に接触し、縦バイアス手段を含む端部
領域２６に直に接触した、連続した薄膜として被着され
る。
れた磁気抵抗（ＭＲ）読取り変換器アセンブリを提供す
る。 【構成】 第１バイアス物質と非磁性分離スペーサ物質
の層が基板に被着され、次に中央領域２０においてのみ
マスクで覆われる。エッチングまたはイオン・ミリング
により、マスクで覆われていない層の部分が取り除か
れ、中央領域２０に横バイアス手段が画成され、受動端
部領域２６が画成される。同じマスクを残したまま、導
電物質２２と、第２バイアス物質から成る交換層２４が
全ての領域に被着される。マスクは取り除かれ、端部領
域２６にのみ導体リードと横バイアス手段が画成され形
成される。その後にＭＲ物質が、横バイアス手段を含む
中央領域２０に直に接触し、縦バイアス手段を含む端部
領域２６に直に接触した、連続した薄膜として被着され
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】磁気ディスク装置からデータを読
取る薄膜磁気ヘッドに用いられる本発明は、磁気抵抗
（ＭＲ）読取り変換器に関し、特に製造プロセスの終わ
りにＭＲ物質層が変換器の全幅に連続した薄膜として被
着されるＭＲ変換器とその製造方法に関する。
取る薄膜磁気ヘッドに用いられる本発明は、磁気抵抗
（ＭＲ）読取り変換器に関し、特に製造プロセスの終わ
りにＭＲ物質層が変換器の全幅に連続した薄膜として被
着されるＭＲ変換器とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＭＲ読取り変換器には能動領域と受動領
域が必要である。能動領域は、変換器を横方向にバイア
スするのに適した手段から成り、受動領域はそれぞれ１
対になった導体リードと、変換器を縦方向にバイアスす
るのにほぼ適した手段から成る。
域が必要である。能動領域は、変換器を横方向にバイア
スするのに適した手段から成り、受動領域はそれぞれ１
対になった導体リードと、変換器を縦方向にバイアスす
るのにほぼ適した手段から成る。
【０００３】本発明者の知る限り、これに最も関係の深
い従来技術は米国特許第４７７１３４９号である。この
特許は、端部の受動領域が中央の能動領域によって分離
されたＭＲ読取り変換器を示している（図２）。ＭＲ物
質の連続薄膜がまず中央領域と端部領域に被着される。
非磁性スペーサ層と軟質磁性バイアス層が被着されてか
ら、パターニングされ、中央の能動領域だけが覆われ、
変換器に横方向のバイアスがかけられる。縦方向の磁性
バイアス層と導電リードが変換器の端部領域にのみ伸び
ている。このバイアス層は、ＭＲ層との間で面間の交換
相互作用を生じさせ、その結果、縦方向の効果的なバイ
アス場が生じ、磁区が抑制される。
い従来技術は米国特許第４７７１３４９号である。この
特許は、端部の受動領域が中央の能動領域によって分離
されたＭＲ読取り変換器を示している（図２）。ＭＲ物
質の連続薄膜がまず中央領域と端部領域に被着される。
非磁性スペーサ層と軟質磁性バイアス層が被着されてか
ら、パターニングされ、中央の能動領域だけが覆われ、
変換器に横方向のバイアスがかけられる。縦方向の磁性
バイアス層と導電リードが変換器の端部領域にのみ伸び
ている。このバイアス層は、ＭＲ層との間で面間の交換
相互作用を生じさせ、その結果、縦方向の効果的なバイ
アス場が生じ、磁区が抑制される。
【０００４】この変換器の動作は良好であるが、次のよ
うな理由から、変換器の製造は比較的難しい。この変換
器はマスクまたは「ステンシル」を軟質磁性層と非磁性
スペーサ層に付着させ、エッチングまたはイオン・ミリ
ングによってマスク外側のこれらの層を取り除いて、中
央領域を画成することによって形成される。問題はＭＲ
層が概して非常に薄く（例えば２００ 未満）、薄いＭ
Ｒ層の厚みに関しては、エッチングまたはミリングを細
かく制御して停止させるのが難しいということである。
端部領域でスペーサ層を完全に取り除くことができない
ため、変換器が動作しなくなる恐れがあり、薄いＭＲ層
の１部が誤って取り除かれた場合には、その厚みが小さ
くなり、変換器の検出特性が損なわれる。ＭＲ物質の再
被着によってＭＲ層を元の厚みに戻そうとする場合は、
その場でどの程度の物質が取り除かれたかを判定するの
が困難であるので、被着の程度を判定するのが難しい。
こうした製造の難しさはまた、部分的には、ＭＲ物質の
層が製造プロセスの第１ステップとして基板に被着され
るという事実にもよる。
うな理由から、変換器の製造は比較的難しい。この変換
器はマスクまたは「ステンシル」を軟質磁性層と非磁性
スペーサ層に付着させ、エッチングまたはイオン・ミリ
ングによってマスク外側のこれらの層を取り除いて、中
央領域を画成することによって形成される。問題はＭＲ
層が概して非常に薄く（例えば２００ 未満）、薄いＭ
Ｒ層の厚みに関しては、エッチングまたはミリングを細
かく制御して停止させるのが難しいということである。
端部領域でスペーサ層を完全に取り除くことができない
ため、変換器が動作しなくなる恐れがあり、薄いＭＲ層
の１部が誤って取り除かれた場合には、その厚みが小さ
くなり、変換器の検出特性が損なわれる。ＭＲ物質の再
被着によってＭＲ層を元の厚みに戻そうとする場合は、
その場でどの程度の物質が取り除かれたかを判定するの
が困難であるので、被着の程度を判定するのが難しい。
こうした製造の難しさはまた、部分的には、ＭＲ物質の
層が製造プロセスの第１ステップとして基板に被着され
るという事実にもよる。
【０００５】米国特許第５０１４１４７号は、軟質磁性
バイアス層が基板に被着され、非磁性スペーサ層、ＭＲ
層、反強磁性層、及び導体リードで覆われたＭＲ変換器
を示している（図４）。この特許はまた、縦方向の硬質
バイアス層が補助層上に被着され、バイアス層上にＭＲ
層が被着された後、スペーサ層、軟質磁性バイアス層、
及び導体リードが被着されたＭＲ変換器を示している
（図６）。これらの実施例及び図７の変形例では、全て
の層が導電リードを除く変換器の全長に及んでいる。こ
の構造の基本的な欠陥は、変換器がその全長にわたって
縦方向にバイアスされるので、その横方向のバイアス効
果と信号感度が低下することである。
バイアス層が基板に被着され、非磁性スペーサ層、ＭＲ
層、反強磁性層、及び導体リードで覆われたＭＲ変換器
を示している（図４）。この特許はまた、縦方向の硬質
バイアス層が補助層上に被着され、バイアス層上にＭＲ
層が被着された後、スペーサ層、軟質磁性バイアス層、
及び導体リードが被着されたＭＲ変換器を示している
（図６）。これらの実施例及び図７の変形例では、全て
の層が導電リードを除く変換器の全長に及んでいる。こ
の構造の基本的な欠陥は、変換器がその全長にわたって
縦方向にバイアスされるので、その横方向のバイアス効
果と信号感度が低下することである。
【０００６】米国特許第５０１８０３７号は、ＭＲ層、
非磁性物質のスペーサ層、及び軟質磁性バイアス層が完
全な層として形成されてからパターニングされ、変換器
の中央の能動領域だけが覆われたＭＲ読取り変換器を示
している。次に縦バイアス層と導体リードが変換器の端
部領域にのみ形成される。ＭＲ層と硬質磁性バイアス層
の間の電流経路内には突合わせ接合がある（図５）。つ
まり変換器は３つの突合わせ部から成るが、これは変換
器の信頼性を損ない、これらの接合箇所では磁気挙動、
電気挙動が複雑になる。
非磁性物質のスペーサ層、及び軟質磁性バイアス層が完
全な層として形成されてからパターニングされ、変換器
の中央の能動領域だけが覆われたＭＲ読取り変換器を示
している。次に縦バイアス層と導体リードが変換器の端
部領域にのみ形成される。ＭＲ層と硬質磁性バイアス層
の間の電流経路内には突合わせ接合がある（図５）。つ
まり変換器は３つの突合わせ部から成るが、これは変換
器の信頼性を損ない、これらの接合箇所では磁気挙動、
電気挙動が複雑になる。
【０００７】Tsangらによる２つの論文がJournal of Ap
plied Physics に発表されている： （Ｉ）１９８１年３月、pp．2471以降、（ＩＩ）１９８
２年３月、pp．2605以降。論文（Ｉ）は、ＮｉＦｅ／Ｍ
ｎＦｅ／ＮｉＦｅの複合層をＭＲ変換器の交換層として
用いるとし、この層によってバルクハウゼン・ノイズが
抑制されるという。しかし、この交換層を本発明者が示
しているタイプのＭＲ読取り変換器に取り入れられるか
どうかについては言及していない。論文（ＩＩ）は、Ｃ
ｕシード層の（上方ではなく）下方のＭｎＦｅ層から成
る交換層が、室温で交換度と保磁力が高くなり、温度に
関連してブロッキング温度（ＴC ）が高くなり、交換ロ
ール・オフは低くなる。しかしこの論文は、ＮｉＦｅ層
をＭｎＦｅ層を持つシード層として、本発明者が示して
いるタイプのＭＲ読取り変換器に使用することには言及
していない。
plied Physics に発表されている： （Ｉ）１９８１年３月、pp．2471以降、（ＩＩ）１９８
２年３月、pp．2605以降。論文（Ｉ）は、ＮｉＦｅ／Ｍ
ｎＦｅ／ＮｉＦｅの複合層をＭＲ変換器の交換層として
用いるとし、この層によってバルクハウゼン・ノイズが
抑制されるという。しかし、この交換層を本発明者が示
しているタイプのＭＲ読取り変換器に取り入れられるか
どうかについては言及していない。論文（ＩＩ）は、Ｃ
ｕシード層の（上方ではなく）下方のＭｎＦｅ層から成
る交換層が、室温で交換度と保磁力が高くなり、温度に
関連してブロッキング温度（ＴC ）が高くなり、交換ロ
ール・オフは低くなる。しかしこの論文は、ＮｉＦｅ層
をＭｎＦｅ層を持つシード層として、本発明者が示して
いるタイプのＭＲ読取り変換器に使用することには言及
していない。
【０００８】これらの文献中、製造プロセスの最後のス
テップでＭＲ層が連続した層として変換器全幅に被着さ
れるＭＲ変換器構造を示したものはない。
テップでＭＲ層が連続した層として変換器全幅に被着さ
れるＭＲ変換器構造を示したものはない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記の点から言って望
ましいことは、（ａ）電流経路に突合わせ接合部のない
連続した電流プラットフォームを与えるＭＲ層を有する
ＭＲ変換器を形成し、（ｂ）クリティカルな界面でエッ
チング・プロセスを停止しなければならないようなエッ
チング・ステップを全て無くすことによって製造を容易
にすることである。
ましいことは、（ａ）電流経路に突合わせ接合部のない
連続した電流プラットフォームを与えるＭＲ層を有する
ＭＲ変換器を形成し、（ｂ）クリティカルな界面でエッ
チング・プロセスを停止しなければならないようなエッ
チング・ステップを全て無くすことによって製造を容易
にすることである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】ＭＲ読取り変換器は、中
央の能動領域が横方向にバイアスされ、能動領域が縦方
向にバイアスされた端部の受動領域によって分離され
る。この変換器は、まず、適切な基板上に横方向のバイ
アス層を被着し、次に非磁性スペーサ層で覆うことによ
って形成される。次にフォトレジスト・マスクが、エッ
チング、イオン・ミリング等のようにサブトラクティブ
に用いられ、これらの層がパターニングされ、中央能動
領域だけが覆われる。パターニングの後、同じマスクが
スパッタ付着プロセスのようにアディティブに用いられ
て、端部領域でのみ導体リードが被着されてから、端部
領域でのみ、導体リードと接触した縦方向にバイアスす
る交換層が被着される。フォトレジスト・マスクが剥離
された後、ＭＲ層が端部領域では交換層と直に接触し、
中央能動領域では非磁性スペーサ層と直に接触した変換
器の全幅に及ぶ連続した層として被着される。
央の能動領域が横方向にバイアスされ、能動領域が縦方
向にバイアスされた端部の受動領域によって分離され
る。この変換器は、まず、適切な基板上に横方向のバイ
アス層を被着し、次に非磁性スペーサ層で覆うことによ
って形成される。次にフォトレジスト・マスクが、エッ
チング、イオン・ミリング等のようにサブトラクティブ
に用いられ、これらの層がパターニングされ、中央能動
領域だけが覆われる。パターニングの後、同じマスクが
スパッタ付着プロセスのようにアディティブに用いられ
て、端部領域でのみ導体リードが被着されてから、端部
領域でのみ、導体リードと接触した縦方向にバイアスす
る交換層が被着される。フォトレジスト・マスクが剥離
された後、ＭＲ層が端部領域では交換層と直に接触し、
中央能動領域では非磁性スペーサ層と直に接触した変換
器の全幅に及ぶ連続した層として被着される。
【００１１】この製造方式には、特定の界面または界面
付近で停止しなければならないクリティカルなエッチン
グ・ステップはなく、ＭＲ層は連続した電流プラットフ
ォームから成る。すなわち、エッチングまたはイオン・
ミリングのプロセスにおいて、細かい制御ができるため
に、層から材料を取り除き過ぎるような事態を回避でき
る。ＭＲ層は構造の上部を占めるので、キャップ層も被
着することができ、これにより後工程でＭＲ層が保護さ
れる。
付近で停止しなければならないクリティカルなエッチン
グ・ステップはなく、ＭＲ層は連続した電流プラットフ
ォームから成る。すなわち、エッチングまたはイオン・
ミリングのプロセスにおいて、細かい制御ができるため
に、層から材料を取り除き過ぎるような事態を回避でき
る。ＭＲ層は構造の上部を占めるので、キャップ層も被
着することができ、これにより後工程でＭＲ層が保護さ
れる。
【００１２】横方向にバイアスをかける層は、好適には
軟質磁性バイアス物質であるが、導電シャント層または
硬質磁性バイアス物質でもよい。縦バイアスをかける交
換層は、好適にはＮｉＦｅ／ＭｎＦｅ／ＮｉＦｅ構造で
あるが、ＮｉＦｅシード層は面心立方（ＦＣＣ）金属に
変えてもよい。すなわち、本発明ではＮｉＦｅ層により
良好な結果を得ているが、所望の磁気的・電気的特性を
有するシード層である限り、またＭｎＦｅ層の所望の結
晶構造とマッチングする限り、他のＦＣＣ結晶構造を有
する金属を用いることもできる。また縦バイアス層は、
硬質磁性バイアス物質や他の反強磁性物質でもよい。
軟質磁性バイアス物質であるが、導電シャント層または
硬質磁性バイアス物質でもよい。縦バイアスをかける交
換層は、好適にはＮｉＦｅ／ＭｎＦｅ／ＮｉＦｅ構造で
あるが、ＮｉＦｅシード層は面心立方（ＦＣＣ）金属に
変えてもよい。すなわち、本発明ではＮｉＦｅ層により
良好な結果を得ているが、所望の磁気的・電気的特性を
有するシード層である限り、またＭｎＦｅ層の所望の結
晶構造とマッチングする限り、他のＦＣＣ結晶構造を有
する金属を用いることもできる。また縦バイアス層は、
硬質磁性バイアス物質や他の反強磁性物質でもよい。
【００１３】
【実施例】図１乃至図５は、本発明を採用した図６のＭ
Ｒ読取り変換器アセンブリ１０の形成方法を示す。この
方法は、適切な誘電基板１２上に、軟質磁性物質の層１
４を被着し、次に非磁性物質のスペーサ層１６を分離さ
せるステップから成る（図１）。
Ｒ読取り変換器アセンブリ１０の形成方法を示す。この
方法は、適切な誘電基板１２上に、軟質磁性物質の層１
４を被着し、次に非磁性物質のスペーサ層１６を分離さ
せるステップから成る（図１）。
【００１４】次に適切なフォトレジスト・マスク１８が
スペーサ層１６の１部に置かれ、エッチングまたはイオ
ン・ミリングにより、層１４、１６のマスクの外側の部
分が取り除かれ、変換器の中央能動領域２０になる部分
が画成される。ここで基本的なことは、マスク１８で覆
われない軟質磁性層１４の全体は、このサブトラクティ
ブ・プロセスの間に完全に取り除かれことである。その
ため実際には、基板１２をわずかにアンダーカットして
「ペデスタル」１２ａ（図２）を作るのが通例である。
スペーサ層１６の１部に置かれ、エッチングまたはイオ
ン・ミリングにより、層１４、１６のマスクの外側の部
分が取り除かれ、変換器の中央能動領域２０になる部分
が画成される。ここで基本的なことは、マスク１８で覆
われない軟質磁性層１４の全体は、このサブトラクティ
ブ・プロセスの間に完全に取り除かれことである。その
ため実際には、基板１２をわずかにアンダーカットして
「ペデスタル」１２ａ（図２）を作るのが通例である。
【００１５】マスク１８は残したまま、導電物質層２
２、次に磁気バイアス物質の交換層２４が基板１２とマ
スク上に被着される（図３）。基板１２の物質が過剰に
取り除かれた部分を補う必要がある場合は、マスク１８
を使って端部領域２６にのみ誘電物質の平坦化層３０を
被着することができる。
２、次に磁気バイアス物質の交換層２４が基板１２とマ
スク上に被着される（図３）。基板１２の物質が過剰に
取り除かれた部分を補う必要がある場合は、マスク１８
を使って端部領域２６にのみ誘電物質の平坦化層３０を
被着することができる。
【００１６】レジスト・マスク１８が剥離された後、中
央領域２０の両側に重ね合わされた層２２、２４は、中
央領域によって分けられた導体リード２２ａ、２２ｂ、
及び交換層２４を持つ変換器の端部領域２６を画成する
（図４）。次にＭＲ物質の層２８が連続した薄膜とし
て、中央領域２０と端部領域２６の両方に被着される。
必要に応じて、後工程でＭＲ層を保護するために保護物
質のキャップ層３１で層２８を覆うこともできる（図
５）。
央領域２０の両側に重ね合わされた層２２、２４は、中
央領域によって分けられた導体リード２２ａ、２２ｂ、
及び交換層２４を持つ変換器の端部領域２６を画成する
（図４）。次にＭＲ物質の層２８が連続した薄膜とし
て、中央領域２０と端部領域２６の両方に被着される。
必要に応じて、後工程でＭＲ層を保護するために保護物
質のキャップ層３１で層２８を覆うこともできる（図
５）。
【００１７】図６は、本発明を採用し、図１に関して述
べた方法で形成されたＭＲ変換器１０を示す。ＭＲ読取
り変換器アセンブリは、導体リード２２ａ、２２ｂの間
に接続されて、変換器の中央領域２０にバイアス電流を
供給するバイアス電流ソース３２から成る。この電流
は、中央領域２０においてのみ横方向バイアスで変換器
を磁気的にバイアスし、変換器の線形応答モードを作動
させる。交換層２４は、変換器の端部領域２６において
のみ縦方向にバイアスをかけ、磁区を抑制する。
べた方法で形成されたＭＲ変換器１０を示す。ＭＲ読取
り変換器アセンブリは、導体リード２２ａ、２２ｂの間
に接続されて、変換器の中央領域２０にバイアス電流を
供給するバイアス電流ソース３２から成る。この電流
は、中央領域２０においてのみ横方向バイアスで変換器
を磁気的にバイアスし、変換器の線形応答モードを作動
させる。交換層２４は、変換器の端部領域２６において
のみ縦方向にバイアスをかけ、磁区を抑制する。
【００１８】図６に示した変換器１０の好適な実施例で
は、軟質磁性層１４に用いられた物質はＮｉＦｅＲｈ、
スペーサ層１６にはＴａ、交換層２４にはＮｉＦｅ／Ｍ
ｎＦｅ／ＮｉＦｅ、ＭＲ層にはＮｉＦｅである。
は、軟質磁性層１４に用いられた物質はＮｉＦｅＲｈ、
スペーサ層１６にはＴａ、交換層２４にはＮｉＦｅ／Ｍ
ｎＦｅ／ＮｉＦｅ、ＭＲ層にはＮｉＦｅである。
【００１９】中央能動領域２０は、必要なら軟質磁性層
１４を、永久磁石等の硬質磁性バイアス物質（図示な
し）、または層２８のＭＲ物質にシャント・バイアスを
かける導電シャント層（図示なし）に代えることで、横
方向にバイアスすることもできる。シャント・バイアス
は、ＭＲセンサに横バイアス場を与える代替法である。
軟磁性層（ＳＡＬ）や硬磁性層よりもむしろ導電性のあ
る層が、ＭＲセンサに隣接して付着され、分離層によっ
てＭＲ層から分離される。センサ電流の一部が導電層を
通じて"シャント"されてセンサにバイアスをかけるべく
ＭＲセンサに静磁気的に結合される磁場をもたらす。
１４を、永久磁石等の硬質磁性バイアス物質（図示な
し）、または層２８のＭＲ物質にシャント・バイアスを
かける導電シャント層（図示なし）に代えることで、横
方向にバイアスすることもできる。シャント・バイアス
は、ＭＲセンサに横バイアス場を与える代替法である。
軟磁性層（ＳＡＬ）や硬磁性層よりもむしろ導電性のあ
る層が、ＭＲセンサに隣接して付着され、分離層によっ
てＭＲ層から分離される。センサ電流の一部が導電層を
通じて"シャント"されてセンサにバイアスをかけるべく
ＭＲセンサに静磁気的に結合される磁場をもたらす。
【００２０】交換層２４から成るＮｉＦｅ／ＭｎＦｅ／
ＮｉＦｅ構造は図７に示す通りである。この構造は、Ｍ
ｎＦｅ層２４ｂの下側に直に接触したＮｉＦｅシード層
２４ａから成り、ＭｎＦｅ層の上側はＮｉＦｅ層２４ｃ
に接触し、層２４ｃは保護層として機能し、ＭＲ層２８
に直に接触する。この構造でＭｎＦｅ層は、反強磁性層
として機能し、縦方向バイアスを与える他、ＭＲ層２８
はこれによって磁束の遷移を検出することができる。シ
ード層２４ａの厚みを増せば、ＭｎＦｅ層による上層２
４ｃとの交換の効率が良くなり保磁力が向上する。Ｎｉ
Ｆｅ層２４ａ、２４ｃの両方の厚みは、所望の境界条
件、すなわち中央領域２０の層と端部領域２６の層の厚
みに合わせて調整することができる。
ＮｉＦｅ構造は図７に示す通りである。この構造は、Ｍ
ｎＦｅ層２４ｂの下側に直に接触したＮｉＦｅシード層
２４ａから成り、ＭｎＦｅ層の上側はＮｉＦｅ層２４ｃ
に接触し、層２４ｃは保護層として機能し、ＭＲ層２８
に直に接触する。この構造でＭｎＦｅ層は、反強磁性層
として機能し、縦方向バイアスを与える他、ＭＲ層２８
はこれによって磁束の遷移を検出することができる。シ
ード層２４ａの厚みを増せば、ＭｎＦｅ層による上層２
４ｃとの交換の効率が良くなり保磁力が向上する。Ｎｉ
Ｆｅ層２４ａ、２４ｃの両方の厚みは、所望の境界条
件、すなわち中央領域２０の層と端部領域２６の層の厚
みに合わせて調整することができる。
【００２１】交換層２４は、必要であれば異なるシード
層（面心立方金属等）から成るバイアス層、異なる反強
磁性物質（ＮｉＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ等）、または硬質磁
性物質（永久磁石等）のバイアス層にし、下層の非磁性
層上に被着してもよい。この下層は別に被着したＴａ
や、Ｔａ／Ａｕ／Ｔａの３層の導体リード物質に追加し
たＴａ等、個別に被着するか、または導体リード２２
ａ、２２ｂに用いられる導電物質２２の１部として追加
することができる。
層（面心立方金属等）から成るバイアス層、異なる反強
磁性物質（ＮｉＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ等）、または硬質磁
性物質（永久磁石等）のバイアス層にし、下層の非磁性
層上に被着してもよい。この下層は別に被着したＴａ
や、Ｔａ／Ａｕ／Ｔａの３層の導体リード物質に追加し
たＴａ等、個別に被着するか、または導体リード２２
ａ、２２ｂに用いられる導電物質２２の１部として追加
することができる。
【００２２】ここでわかるように、本発明の製造方法に
より、クリティカルなエッチング・ステップやアディテ
ィブ・ステップがなく、電流経路に突合わせ接合がない
連続電流プラットフォームとして機能する連続した薄膜
の形のＭＲ層２８を有する改良されたＭＲ読取り変換器
１０が得られる。キャップ層３１はＭＲ層に簡単に追加
でき、後工程でＭＲ層が保護される。同じマスク１８を
最初はサブトラクティブに、次にはアディティブに用い
ることで、中央領域２０と端部領域２６の境界が整列し
た構造が保持される。また、シード層２４ａとしてＮｉ
Ｆｅを含むＮｉＦｅ／ＭｎＦｅ／ＮｉＦｅの交換層２４
を用いることにより、室温で交換度と保磁力が高くな
り、温度に関連して交換ロールオフが減少し、より高い
ブロッキング温度まで作動が可能である。この原理を説
明してみると、交換結合磁場は温度の関数であり、一般
にはその大きさは温度が上昇すると減少する。ＮｉＦｅ
の交換層の使用によって交換バイアス層は温度が上昇し
てもその減少量を抑えることができる。このことは、セ
ンサが高温度でもその性能を維持できることを意味す
る。ブロッキング温度では材料の磁気特性が突然変化す
るが、ＮｉＦｅ／ＭｎＦｅ／ＮｉＦｅとして用いればＭ
ｎＦｅそれ自体で用いるよりも高いブロッキング温度を
有することになる。このことから逆にいえば、磁気特性
に不利な変化を生じると高い温度ではセンサが動作しな
いことになる。
より、クリティカルなエッチング・ステップやアディテ
ィブ・ステップがなく、電流経路に突合わせ接合がない
連続電流プラットフォームとして機能する連続した薄膜
の形のＭＲ層２８を有する改良されたＭＲ読取り変換器
１０が得られる。キャップ層３１はＭＲ層に簡単に追加
でき、後工程でＭＲ層が保護される。同じマスク１８を
最初はサブトラクティブに、次にはアディティブに用い
ることで、中央領域２０と端部領域２６の境界が整列し
た構造が保持される。また、シード層２４ａとしてＮｉ
Ｆｅを含むＮｉＦｅ／ＭｎＦｅ／ＮｉＦｅの交換層２４
を用いることにより、室温で交換度と保磁力が高くな
り、温度に関連して交換ロールオフが減少し、より高い
ブロッキング温度まで作動が可能である。この原理を説
明してみると、交換結合磁場は温度の関数であり、一般
にはその大きさは温度が上昇すると減少する。ＮｉＦｅ
の交換層の使用によって交換バイアス層は温度が上昇し
てもその減少量を抑えることができる。このことは、セ
ンサが高温度でもその性能を維持できることを意味す
る。ブロッキング温度では材料の磁気特性が突然変化す
るが、ＮｉＦｅ／ＭｎＦｅ／ＮｉＦｅとして用いればＭ
ｎＦｅそれ自体で用いるよりも高いブロッキング温度を
有することになる。このことから逆にいえば、磁気特性
に不利な変化を生じると高い温度ではセンサが動作しな
いことになる。
【００２３】以上は、以下の（１）乃至（２１）の記載
となる。 （１）磁気抵抗読取り変換器アセンブリを形成する方法
であって、（ａ）基板上に第１バイアス物質と非磁性分
離スペーサ層を被着するステップと、（ｂ）中央領域に
のみ上記層を覆うマスク手段を置くステップと、（ｃ）
上記マスク手段によって覆われていない上記層の部分を
取り除いて、該層の残る部分により、上記中央領域に横
バイアス手段を画成し、該中央領域の各側面に該層の受
動端部領域を画成するステップと、（ｄ）上記マスク手
段を用い該マスク手段と端部領域上に、導電物質と第２
バイアス物質を被着するステップと、（ｅ）上記マスク
手段を取り除いて上記端部領域にのみ、導体リードと縦
バイアス手段を画成し形成するステップと、（ｆ）上記
横バイアス手段を含む上記中央領域と直に接触し、上記
縦バイアス手段を含む上記端部領域と直に接触した、連
続した少なくとも１つの薄膜の形で磁気抵抗物質を被着
するステップと、を含む磁気抵抗読取り変換器アセンブ
リの形成方法。 （２）ステップ（ｆ）に続いて、後工程で上記磁気抵抗
物質を保護するために、保護物質のキャップ層を該磁気
抵抗物質上に追加するステップを含む、上記（１）記載
の方法。 （３）上記第１バイアス物質が軟質磁性物質の層から成
る、上記（１）記載の方法。 （４）上記第１バイアス物質が、上記磁気抵抗物質にシ
ャント・バイアスをかける導電シャント層から成る、上
記（１）記載の方法。 （５）上記第１バイアス物質が硬質磁性物質の層から成
る、上記（１）記載の方法。 （６）ステップ（ｄ）の間に、ＮｉＦｅ、ＭｎＦｅ、及
びＮｉＦｅの層を導電物質上に順次に被着し、ステップ
（ｅ）によって、ＮｉＦｅ層の１つがＭｎＦｅ層の下側
のシード層として機能し、もう１つのＮｉＦｅ層がＭｎ
Ｆｅ層と磁気抵抗層の間に保護層として挟まれて縦バイ
アス手段を形成する交換層を画成し形成するステップを
含む、上記（１）記載の方法。 （７）ステップ（ｄ）の間に、上記導体物質上に面心立
方金属であるＭｎＦｅとＮｉＦｅの層を順次に被着し、
ステップ（ｅ）によって、該面心立方金属がＭｎＦｅ層
の下側のシード層として機能し、ＮｉＦｅ層が該ＭｎＦ
ｅ層と磁気抵抗層の間に保護層として挟まれて縦バイア
ス手段を形成する交換層を画成し形成するステップを含
む、上記（１）記載の方法。 （８）ステップ（ｄ）の間に、上記導体物質上に反強磁
性物質を第２バイアス物質として被着して縦バイアス手
段を形成するステップを含む、上記（１）記載の方法。 （９）ステップ（ｄ）の間に、上記導電物質上に硬質磁
性物質を第２バイアス物質として被着して縦バイアス手
段を形成するステップを含む、上記（１）記載の方法。 （１０）ステップ（ｃ）と（ｄ）の間に、上記マスク手
段を用いて誘電物質の平坦化層を上記端部領域にのみ被
着して、ステップ（ｃ）の間に上記基板から過剰に取り
除かれた物質を補うステップを含む、上記（１）記載の
方法。 （１１）２つの受動端部領域を分離する中央能動領域を
有する磁気抵抗読取り変換器であって、非導電基板と、
上記中央領域においてのみ上記基板に接触したバイアス
層と、該バイアス層に接触した非磁性分離スペーサ層を
含み、上記変換器を横方向にバイアスする第１手段と、
上記基板に隣接し上記端部領域にのみ位置して、２つの
導体リードを与える導体物質と、上記導体リードに接触
して上記端部領域においてのみ交換層を与え、上記変換
器を縦方向にバイアスして磁区を抑制する第２手段と、
上記交換層と分離スペーサ層に接触して連続した電流プ
ラットフォームを与える磁気抵抗物質の連続薄膜と、を
含む、磁気抵抗読取り変換器。 （１２）上記バイアス層が軟質磁性物質である、上記
（１１）記載の変換器。 （１３）上記バイアス層が、上記磁気抵抗物質にシャン
ト・バイアスをかける導電シャント層である、上記（１
１）記載の変換器。 （１４）上記バイアス層が硬質磁性物質である、上記
（１１）記載の変換器。 （１５）各交換層がＮｉＦｅ／ＭｎＦｅ／ＮｉＦｅのサ
ンドイッチ構造から成る、上記（１１）記載の変換器。 （１６）上記交換層が多層構造であり、それぞれがＭｎ
Ｆｅ層の下のシード層として機能するＮｉＦｅ層と、Ｍ
ｎＦｅ層と上記磁気抵抗層の間に保護層として挟まれた
もう１つのＮｉＦｅ層から成る、上記（１１）記載の変
換器。 （１７）上記交換層が多層構造であり、それぞれがＭｎ
Ｆｅ層の下のシード層として機能する面心立方金属層
と、ＭｎＦｅ層と上記磁気抵抗層の間に保護層として挟
まれたＮｉＦｅ層から成る、上記（１１）記載の変換
器。 （１８）各交換層が反強磁性物質から成る、上記（１
１）記載の変換器。 （１９）各交換層が硬質磁性バイアス物質から成る、上
記（１１）記載の変換器。 （２０）上記基板と導体リードの導電物質との間に挟ま
れた上記端部領域においてのみ誘電物質の平坦化層を含
み、該端部領域において過剰に取り除かれた基板物質を
補う、上記（１１）記載の変換器。 （２１）電流ソースと組合わせられ、上記導体リードの
それぞれが該電流ソースの両端に接続されて、上記中央
領域にバイアス電流を生じさせ、磁気バイアスを生成し
て上記変換器を横方向にバイアスする、上記（１１）記
載の変換器。
となる。 （１）磁気抵抗読取り変換器アセンブリを形成する方法
であって、（ａ）基板上に第１バイアス物質と非磁性分
離スペーサ層を被着するステップと、（ｂ）中央領域に
のみ上記層を覆うマスク手段を置くステップと、（ｃ）
上記マスク手段によって覆われていない上記層の部分を
取り除いて、該層の残る部分により、上記中央領域に横
バイアス手段を画成し、該中央領域の各側面に該層の受
動端部領域を画成するステップと、（ｄ）上記マスク手
段を用い該マスク手段と端部領域上に、導電物質と第２
バイアス物質を被着するステップと、（ｅ）上記マスク
手段を取り除いて上記端部領域にのみ、導体リードと縦
バイアス手段を画成し形成するステップと、（ｆ）上記
横バイアス手段を含む上記中央領域と直に接触し、上記
縦バイアス手段を含む上記端部領域と直に接触した、連
続した少なくとも１つの薄膜の形で磁気抵抗物質を被着
するステップと、を含む磁気抵抗読取り変換器アセンブ
リの形成方法。 （２）ステップ（ｆ）に続いて、後工程で上記磁気抵抗
物質を保護するために、保護物質のキャップ層を該磁気
抵抗物質上に追加するステップを含む、上記（１）記載
の方法。 （３）上記第１バイアス物質が軟質磁性物質の層から成
る、上記（１）記載の方法。 （４）上記第１バイアス物質が、上記磁気抵抗物質にシ
ャント・バイアスをかける導電シャント層から成る、上
記（１）記載の方法。 （５）上記第１バイアス物質が硬質磁性物質の層から成
る、上記（１）記載の方法。 （６）ステップ（ｄ）の間に、ＮｉＦｅ、ＭｎＦｅ、及
びＮｉＦｅの層を導電物質上に順次に被着し、ステップ
（ｅ）によって、ＮｉＦｅ層の１つがＭｎＦｅ層の下側
のシード層として機能し、もう１つのＮｉＦｅ層がＭｎ
Ｆｅ層と磁気抵抗層の間に保護層として挟まれて縦バイ
アス手段を形成する交換層を画成し形成するステップを
含む、上記（１）記載の方法。 （７）ステップ（ｄ）の間に、上記導体物質上に面心立
方金属であるＭｎＦｅとＮｉＦｅの層を順次に被着し、
ステップ（ｅ）によって、該面心立方金属がＭｎＦｅ層
の下側のシード層として機能し、ＮｉＦｅ層が該ＭｎＦ
ｅ層と磁気抵抗層の間に保護層として挟まれて縦バイア
ス手段を形成する交換層を画成し形成するステップを含
む、上記（１）記載の方法。 （８）ステップ（ｄ）の間に、上記導体物質上に反強磁
性物質を第２バイアス物質として被着して縦バイアス手
段を形成するステップを含む、上記（１）記載の方法。 （９）ステップ（ｄ）の間に、上記導電物質上に硬質磁
性物質を第２バイアス物質として被着して縦バイアス手
段を形成するステップを含む、上記（１）記載の方法。 （１０）ステップ（ｃ）と（ｄ）の間に、上記マスク手
段を用いて誘電物質の平坦化層を上記端部領域にのみ被
着して、ステップ（ｃ）の間に上記基板から過剰に取り
除かれた物質を補うステップを含む、上記（１）記載の
方法。 （１１）２つの受動端部領域を分離する中央能動領域を
有する磁気抵抗読取り変換器であって、非導電基板と、
上記中央領域においてのみ上記基板に接触したバイアス
層と、該バイアス層に接触した非磁性分離スペーサ層を
含み、上記変換器を横方向にバイアスする第１手段と、
上記基板に隣接し上記端部領域にのみ位置して、２つの
導体リードを与える導体物質と、上記導体リードに接触
して上記端部領域においてのみ交換層を与え、上記変換
器を縦方向にバイアスして磁区を抑制する第２手段と、
上記交換層と分離スペーサ層に接触して連続した電流プ
ラットフォームを与える磁気抵抗物質の連続薄膜と、を
含む、磁気抵抗読取り変換器。 （１２）上記バイアス層が軟質磁性物質である、上記
（１１）記載の変換器。 （１３）上記バイアス層が、上記磁気抵抗物質にシャン
ト・バイアスをかける導電シャント層である、上記（１
１）記載の変換器。 （１４）上記バイアス層が硬質磁性物質である、上記
（１１）記載の変換器。 （１５）各交換層がＮｉＦｅ／ＭｎＦｅ／ＮｉＦｅのサ
ンドイッチ構造から成る、上記（１１）記載の変換器。 （１６）上記交換層が多層構造であり、それぞれがＭｎ
Ｆｅ層の下のシード層として機能するＮｉＦｅ層と、Ｍ
ｎＦｅ層と上記磁気抵抗層の間に保護層として挟まれた
もう１つのＮｉＦｅ層から成る、上記（１１）記載の変
換器。 （１７）上記交換層が多層構造であり、それぞれがＭｎ
Ｆｅ層の下のシード層として機能する面心立方金属層
と、ＭｎＦｅ層と上記磁気抵抗層の間に保護層として挟
まれたＮｉＦｅ層から成る、上記（１１）記載の変換
器。 （１８）各交換層が反強磁性物質から成る、上記（１
１）記載の変換器。 （１９）各交換層が硬質磁性バイアス物質から成る、上
記（１１）記載の変換器。 （２０）上記基板と導体リードの導電物質との間に挟ま
れた上記端部領域においてのみ誘電物質の平坦化層を含
み、該端部領域において過剰に取り除かれた基板物質を
補う、上記（１１）記載の変換器。 （２１）電流ソースと組合わせられ、上記導体リードの
それぞれが該電流ソースの両端に接続されて、上記中央
領域にバイアス電流を生じさせ、磁気バイアスを生成し
て上記変換器を横方向にバイアスする、上記（１１）記
載の変換器。
【図１】本発明を実現したＭＲ読取り変換器の形成ステ
ップを示す図である。
ップを示す図である。
【図２】本発明を実現したＭＲ読取り変換器の形成ステ
ップを示す図である。
ップを示す図である。
【図３】本発明を実現したＭＲ読取り変換器の形成ステ
ップを示す図である。
ップを示す図である。
【図４】本発明を実現したＭＲ読取り変換器の形成ステ
ップを示す図である。
ップを示す図である。
【図５】本発明を実現したＭＲ読取り変換器の形成ステ
ップを示す図である。
ップを示す図である。
【図６】ＭＲ読取り変換器アセンブリの端面図である。
【図７】図２の変換器の交換層の好適な構造を示す図で
ある。
ある。
１０ ＭＲ読取り変換器アセンブリ １２ 誘電基板 １４ 軟質磁性物質の層 １６ スペーサ層 １８ フォトレジスト・マスク ２０ 中央領域 ２２ 導電物質 ２４ 交換層 ２６ 端部領域 ２８ ＭＲ材料の層 ３０ 平坦化層 ３１ 保護物質のキャップ層 ３２ バイアス電流ソース
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケネス・チン−ユアン・クン アメリカ合衆国95120、カリフォルニア州 サン・ホセ、パセオ・プエブロ・ドライブ 6168 (72)発明者 チン・ワ・ツァン アメリカ合衆国94087、カリフォルニア州 サニーベール、ヘレナ・ドライブ 882
Claims (21)
- 【請求項１】磁気抵抗読取り変換器アセンブリを形成す
る方法であって、 （ａ）基板上に第１バイアス物質と非磁性分離スペーサ
層を被着するステップと、 （ｂ）中央領域にのみ上記層を覆うマスク手段を置くス
テップと、 （ｃ）上記マスク手段によって覆われていない上記層の
部分を取り除いて、該層の残る部分により、上記中央領
域に横バイアス手段を画成し、該中央領域の各側面に該
層の受動端部領域を画成するステップと、 （ｄ）上記マスク手段を用い該マスク手段と端部領域上
に、導電物質と第２バイアス物質を被着するステップ
と、 （ｅ）上記マスク手段を取り除いて上記端部領域にの
み、導体リードと縦バイアス手段を画成し形成するステ
ップと、 （ｆ）上記横バイアス手段を含む上記中央領域と直に接
触し、上記縦バイアス手段を含む上記端部領域と直に接
触した、連続した少なくとも１つの薄膜の形で磁気抵抗
物質を被着するステップと、 を含む磁気抵抗読取り変換器アセンブリの形成方法。 - 【請求項２】ステップ（ｆ）に続いて、後工程で上記磁
気抵抗物質を保護するために、保護物質のキャップ層を
該磁気抵抗物質上に追加するステップを含む、 請求項１記載の方法。 - 【請求項３】上記第１バイアス物質が軟質磁性物質の層
から成る、請求項１記載の方法。 - 【請求項４】上記第１バイアス物質が、上記磁気抵抗物
質にシャント・バイアスをかける導電シャント層から成
る、請求項１記載の方法。 - 【請求項５】上記第１バイアス物質が硬質磁性物質の層
から成る、請求項１記載の方法。 - 【請求項６】ステップ（ｄ）の間に、ＮｉＦｅ、ＭｎＦ
ｅ、及びＮｉＦｅの層を導電物質上に順次に被着し、ス
テップ（ｅ）によって、ＮｉＦｅ層の１つがＭｎＦｅ層
の下側のシード層として機能し、もう１つのＮｉＦｅ層
がＭｎＦｅ層と磁気抵抗層の間に保護層として挟まれて
縦バイアス手段を形成する交換層を画成し形成するステ
ップを含む、請求項１記載の方法。 - 【請求項７】ステップ（ｄ）の間に、上記導体物質上に
面心立方金属であるＭｎＦｅとＮｉＦｅの層を順次に被
着し、ステップ（ｅ）によって、該面心立方金属がＭｎ
Ｆｅ層の下側のシード層として機能し、ＮｉＦｅ層が該
ＭｎＦｅ層と磁気抵抗層の間に保護層として挟まれて縦
バイアス手段を形成する交換層を画成し形成するステッ
プを含む、請求項１記載の方法。 - 【請求項８】ステップ（ｄ）の間に、上記導体物質上に
反強磁性物質を第２バイアス物質として被着して縦バイ
アス手段を形成するステップを含む、請求項１記載の方
法。 - 【請求項９】ステップ（ｄ）の間に、上記導電物質上に
硬質磁性物質を第２バイアス物質として被着して縦バイ
アス手段を形成するステップを含む、請求項１記載の方
法。 - 【請求項１０】ステップ（ｃ）と（ｄ）の間に、上記マ
スク手段を用いて誘電物質の平坦化層を上記端部領域に
のみ被着して、ステップ（ｃ）の間に上記基板から過剰
に取り除かれた物質を補うステップを含む、請求項１記
載の方法。 - 【請求項１１】２つの受動端部領域を分離する中央能動
領域を有する磁気抵抗読取り変換器であって、 非導電基板と、 上記中央領域においてのみ上記基板に接触したバイアス
層と、該バイアス層に接触した非磁性分離スペーサ層を
含み、上記変換器を横方向にバイアスする第１手段と、 上記基板に隣接し上記端部領域にのみ位置して、２つの
導体リードを与える導体物質と、 上記導体リードに接触して上記端部領域においてのみ交
換層を与え、上記変換器を縦方向にバイアスして磁区を
抑制する第２手段と、 上記交換層と分離スペーサ層に接触して連続した電流プ
ラットフォームを与える磁気抵抗物質の連続薄膜と、 を含む、磁気抵抗読取り変換器。 - 【請求項１２】上記バイアス層が軟質磁性物質である、
請求項１１記載の変換器。 - 【請求項１３】上記バイアス層が、上記磁気抵抗物質に
シャント・バイアスをかける導電シャント層である、請
求項１１記載の変換器。 - 【請求項１４】上記バイアス層が硬質磁性物質である、
請求項１１記載の変換器。 - 【請求項１５】各交換層がＮｉＦｅ／ＭｎＦｅ／ＮｉＦ
ｅのサンドイッチ構造から成る、請求項１１記載の変換
器。 - 【請求項１６】上記交換層が多層構造であり、それぞれ
がＭｎＦｅ層の下のシード層として機能するＮｉＦｅ層
と、ＭｎＦｅ層と上記磁気抵抗層の間に保護層として挟
まれたもう１つのＮｉＦｅ層から成る、請求項１１記載
の変換器。 - 【請求項１７】上記交換層が多層構造であり、それぞれ
がＭｎＦｅ層の下のシード層として機能する面心立方金
属層と、ＭｎＦｅ層と上記磁気抵抗層の間に保護層とし
て挟まれたＮｉＦｅ層から成る、請求項１１記載の変換
器。 - 【請求項１８】各交換層が反強磁性物質から成る、請求
項１１記載の変換器。 - 【請求項１９】各交換層が硬質磁性バイアス物質から成
る、請求項１１記載の変換器。 - 【請求項２０】上記基板と導体リードの導電物質との間
に挟まれた上記端部領域においてのみ誘電物質の平坦化
層を含み、該端部領域において過剰に取り除かれた基板
物質を補う、請求項１１記載の変換器。 - 【請求項２１】電流ソースと組合わせられ、上記導体リ
ードのそれぞれが該電流ソースの両端に接続されて、上
記中央領域にバイアス電流を生じさせ、磁気バイアスを
生成して上記変換器を横方向にバイアスする、請求項１
１記載の変換器。
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