JPH07122925B2 - 磁気抵抗読取り変換器及びその製造方法 - Google Patents

磁気抵抗読取り変換器及びその製造方法

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JPH07122925B2
JPH07122925B2 JP2236018A JP23601890A JPH07122925B2 JP H07122925 B2 JPH07122925 B2 JP H07122925B2 JP 2236018 A JP2236018 A JP 2236018A JP 23601890 A JP23601890 A JP 23601890A JP H07122925 B2 JPH07122925 B2 JP H07122925B2
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magnetoresistive read
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Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は、薄膜磁気フィルムに関し、より具体的には、
磁気抵抗読取り変換器及びその製造方法に関する。
B.従来の技術 磁気抵抗（MR）センサを使用して磁気的に記載されたデ
ータを感知することは、長年にわたり公知であった。バ
ルクハウゼン・ノイズを除去し、センサをその線形動作
範囲内に維持するために、縦方向（longitudinal）及び
横方向（transverse）のバイアスの与えなければならな
いことも公知であった。米国特許第4024489号明細書
は、硬磁性バイアス層を使用したMRセンサを開示してい
る。このセンサでは、MR層及び硬磁性バイアス層の両方
が、センサ全体を横切って延びて、横方向のバイアスを
形成する。
米国特許第3840898号明細書は、横方向バイアスが形成
されるMRセンサを開示している。その第４図及び第５図
に示されている実施例では、NiFeなどの磁気抵抗ストラ
イプの縁部領域を処理して、硬磁性状態を発生させてい
る。しかし、縁部領域は、感知電流の方向と平行に配設
され、ストライプ全体に沿って延びて、横方向バイアス
を発生させているが、縦方向バイアスは発生させない。
たえず狭くなるトラック幅の上に、常に増加する記録密
度で記録されたデータを読み取るのに必要な小型のMR読
取り変換器を製造することは、ますます困難になって来
ている。これらの要件を満たすべく提案された１つの解
決策が、米国特許第4663685号明細書に記載されてい
る。この特許によれば、端部領域内へと延びる強磁性MR
層及び端部領域上にのみ延びる反強磁性層の間の交換カ
ップリングにより、横方向バイアスはセンサの中心の能
動領域にのみ発生され、縦方向バイアスは端部受動領域
に発生される。米国特許第4639806号明細書は、MR層と
硬磁性層の間の交換カップリングによって端部領域のみ
に発生される縦方向バイアスを有するMRセンサを開示し
ている。
図面の第２図に図示するように、米国特許第4663685号
明細書に開示され特許請求された形式の従来型のMR読取
り変換器は、変換器10′の全体にわたって延びるMR層11
を含んでいる。交換バイアス層12は、端部領域14上にの
み延びて、縦方向バイアス・フィールドを発生させ、薄
い非磁性スペーサ層13によってMR層11から離隔された軟
磁性薄膜層15が、少なくとも中心能動領域16の部分に、
横方向バイアス・フィールドを発生させる。読取り信号
は、この実施例では、導体18と20の間の間隔によって画
定される、中心能動領域16上で感知される。
これらのセンサは、本発明の要件を大よそ満たしてい
る。しかし、将来の設計上の要件を満たすには、寸法が
正確なことが必要なため、経済的で十分に正確な工程で
これらの構造体を構築する可能性が厳しく限定される。
C.発明が解決しようとする課題 公知の従来技術のどの引例も、MR層が、実質的に中心能
動領域上のみに延びており、硬磁性バイアス層が、MR層
との隣接接合部を形成する各端部に設けられ、MRセンサ
中に縦方向バイアスを発生させるような、MRセンサを開
示していない。
したがって、本発明の主要な目的は、MR層が、実質的に
中心の能動領域上のみに延びており、硬磁性バイアス層
がMR層との隣接接合部を形成する各端部領域に設けられ
て、MRセンサ中に縦方向バイアスを発生させる、磁気抵
抗（MR）読取り変換器を提供することである。本発明の
他の目的は、経済的で十分に正確な工程で前記磁気抵抗
読取り変換器を製造する方法を提供することである。
D.課題を解決するための手段 本発明によれば、MR読取り変換器は、中心能動領域によ
って離隔された端部受動領域を有するMRセンサを含んで
いる。実質的に中心能動領域上のみに延びる強磁性薄膜
MR層が、形成される。硬磁性材料の第１及び第２の薄膜
が、実質的に一方の端部受動領域上に延びて、MR層の一
端との電気的かつ磁気的な連続性を有する隣接接合部を
形成し、MRセンサ中に縦方向バイアスを発生させる。
MR読取り変換器を製造するための好ましい方法は、強磁
性材料からなる薄膜MR層を、変換器の少なくとも中心能
動領域上に付着するステップと、変換器の中心能動領域
を覆うステンシルを生成するステップと、変換器のステ
ンシルで覆われない部分をエッチングで除去するステッ
プを含む。次いで、硬磁性材料の薄膜を変換器のステン
シルで覆われない領域上に付着して、変換器の端部受動
領域を形成し、硬磁性材料で、MR材料の一端との隣接接
合部を形成して、縦方向バイアスを変換器の各端部受動
領域に発生させる。
E.実施例 本発明によるMR読取り変換器の概念図を第１図に示す。
MR読取り変換器は、実質的に中心能動領域24上のみに延
びるMR層22と、MR読取り変換器10中に縦方向バイアスを
発生させるためMR層22との隣接接合部30を形成する各端
部領域28中の硬磁性バイアス層26とを含んでいる。本実
施例は、追加の側部読取り抑制要素を必要としない。そ
のかわり、各端部領域28の硬磁性バイアス層26は、MR層
22との電気的及び磁気的連続性を提供しなければならな
い。硬磁性バイアス層26には、CoCr、CoPt、CoCrPtなど
のメタラジの単層を設けることができるが、タングステ
ンや金などの下側層または上側層を使用することが望ま
しい。硬磁性層の厚さは、所望量のバイアス・フラック
スを与えるように選ぶ。当業者なら知っているように、
横方向バイアスは、中心能動領域24でも必要であるが、
このバイアスは、軟質フィルム・バイアス、分岐バイア
ス、ラセン状バイアスあるいは、他の整合性のある任意
の横方向バイアス技術によってもたらすことができる。
ただし、横方向バイアス構造は、第１図の概念図には示
されていない。
MR層22と硬磁性バイアス層26との間に適切な接合部を作
成するための方法の特定の実施例を第3a図ないし第3d図
に示す。この方法は、NiFeなどのMR材料の薄膜を適切な
基板21上にたとえばセンサの長さにわたって付着するス
テップを含んでいる。図の実施例では、軟磁性薄膜23及
び非磁性スペーサ層25を含む横方向バイアス構造体を、
基板21上に付着した後、MR層22を付着する。この方法で
は、続いてフォトレジストなど適切な材料の薄膜を付着
し、フォトレジスト材料をパターン付けしてステンシル
32（第3a図参照）を形成する。ステンシル32は、MR材料
の薄膜22、スペーサ層25及び軟磁性薄膜23にスパッタ・
エッチング、イオン・ミリング、化学的エッチングなど
のサブトラクティブ工程を施して、ステンシル32に被覆
されていない部分を除去し、MR3層構造27（第3b図参
照）を形成するとき、MR層22の各縁部を画定し、中心能
動領域を形成するために用いる。次いで、ステンシル32
がバイアス層26（第3c図参照）の縁部を再び画定し、硬
磁性バイアス層26用の材料を付着する。同じステンシル
32を用いて導体層を付着して、導体リード線29及び31を
形成する。希望するなら、導体リード線29及び31が硬磁
性バイアス層26と同じ長さに延びていない場合、導体リ
ード線29及び31を後のステップで付着することができ
る。言うまでもなく、ある量の硬磁性材料及び導電性材
料もステンシル32の上部に付着する。ただし、この一定
量の材料は、端部領域のみに硬磁性バイアス層26を有
し、それぞれ中心能動領域24上にのみ延びるMR3層構造2
7との連続する接合部を有するセンサを形成するため、
リフトオフ工程（第3d図参照）でステンシル32と共に除
去する。
MR層22と硬磁性バイアス層26との間の隣接接合部は、第
１図及び第３図では概念的に正方形として示してある
が、好ましい実施例は、接合部が容易にかつ迅速に製造
できるように、形状が充分に制御できる接合部を含んで
いる。
第４図に、本発明の一実施例による連続した接合部の形
成方法をより詳細に示す。この場合、ステンシル32は、
薄い下側層33と厚い結像層から形成される２層レジスト
を含んでいる。１回の露光と１回の現像ステップでレジ
ストの縁部形状を画定する。適切な現像液中で下側層33
を溶解することによってアンダーカットを形成する。ア
ンダーカットの距離は、現像時間によって決まる。
次に、MR材料の層35のマスクされていない領域を、たと
えば、イオン・ミリングなど単一方向法を用いて除去す
る。入射角Φは、入射ビームに対して基板を適切に傾斜
させることによって、制御する。更に、所与のどの位置
から見ても、基板の回転のある区間にその縁部が薄膜35
に影を落とす、ステンシル32の近傍を除いて、入射ビー
ムが方位角θの周囲を円錐状に回転するのが見えるよう
に基板を回転させることによって、円対称が得られる。
第４図に示すように、方位角が０度の場合、薄膜35はＣ
点まで露光され、この露光限界点は徐々に左へ移動し
て、終には、方位角180度のとき、ａ点まで移動する。
この実施例では複合ミリングによって、薄膜の破線で示
す部分37のミリング加工の間に、除去の結果として曲線
状のテーパ36が形成される。
次いで、たとえば、基板を同様に配向させ回転させる間
に、硬磁性バイアス層38をスパッタリングによって付着
して、破線39で示すような付着形状を形成させる。バイ
アス層38を付着した結果得られる複合接合部のプロファ
イルを実線で示す。MR材料層35は、第４図では単一層と
して示してあるが、MR要素は、たとえば、横方向バイア
ス層など、他の層を含んでもよいことを認識されたい。
この接合部のプロファイルは、２つの重なったテーパ部
分を含んでいる。このテーパ形状は、ステンシル32の高
さ及び選択した入射角Φによって決まる。特定の実施例
では、ステンシルの厚さは約１μｍであり、入射角Φ
は、70〜80度の範囲にあった。この選択した組合せによ
り、センサの厚さのおよそ５倍の長さのテーパが得られ
た。電気的信頼性を高めるには、接合部は長くなければ
ならないが、磁気的信頼性を高めるには、接合部は短く
なければならない。特定の適用例では、長さがセンサの
厚さの３〜５倍の範囲内の接合部が適切である。
上記方法によって作成される磁気抵抗読取り変換器を第
５図に示す。この図は、センサの端面図、すなわち以前
に記録された磁気データがそこから読み出される、磁気
記録媒体に非常に近接した表面を示している。変換器
は、変換器の中心能動領域44上に延びるMR素子42と、MR
素子との隣接接合部48を形成する硬磁性バイアス層46と
を含んでいる。この硬磁性バイアス層46は、変換器の端
部領域50上にのみ縦方向バイアスを発生させるように、
変換器の端部領域50上を延びる。
F.発明の効果 本発明によれば、MR層が実質的に中心の能動領域上のみ
に延びており、硬磁性バイアス層がMR層との隣接接合部
を形成する各端部領域に設けられて、MRセンサ中に縦方
向バイアスを発生させる、磁気抵抗読取り変換器が提供
される。また、本発明によれば、経済的で十分に正確な
工程で前記磁気抵抗読取り変換器を製造する方法を提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明を実施したMR読取り変換器の概念的な
端面図である。 第２図は、縦方向バイアスが、MR読取り変換器の端部領
域にのみ設けられている、従来型のMR式読取り変換器の
端面図である。 第３図は、本発明による連続した接合部を形成するため
の方法の特定の実施例を示す図である。 第４図は、本発明の特定の実施例による連続した接合部
を形成するための方法をより詳細に示す展開図である。 第５図は、第３図及び第４図に図示した方法により製造
されるMR読取り変換器の特定の実施例の端面図である。 21……基板、22……磁気抵抗（MR）層、23……軟磁性薄
膜、24……中心能動領域、25……非磁性スペーサ層、26
……硬磁性バイアス層、27……MR3層構造、28……端部
受動領域、29、31……リード線、30……隣接接合部、32
……ステンシル、33……下側層、34……結像層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ポーカング・ワング アメリカ合衆国カリフオルニア州サン・ノ ゼ，シヤドー・ブルツク・ドライブ1007番 地

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】中心能動領域によって隔離された端部受動
    領域を有する磁気抵抗センサを含み、 前記磁気抵抗センサは、磁性材料から形成され、実質的
    に前記中心能動領域上にのみ延びる磁気抵抗導電層と、
    硬磁性材料の第１及び第２の層とを含み、 硬磁性材料の前記層がそれぞれ前記磁気抵抗導電層の一
    端との電気的かつ磁気点連続性を有する隣接接合部を形
    成しており、硬磁性材料の前記層がそれぞれ実質的に前
    記端部受動領域の一方上にのみ延びて、前記磁気抵抗セ
    ンサ中に縦方向バイアスを発生させることを特徴とす
    る、磁気抵抗読取り変換器。
  2. 【請求項２】前記隣接接合部が、２個の重なったテーパ
    を含むことを特徴とする、請求項１に記載の磁気抵抗読
    取り変換器。
  3. 【請求項３】前記の重なったテーパが連続曲面を含むこ
    とを特徴とする、請求項２に記載の磁気抵抗読取り変換
    器。
  4. 【請求項４】前記隣接接合部が、前記磁気抵抗層の厚さ
    の３〜５倍の長さを有することを特徴とする、請求項１
    に記載の磁気抵抗読取り変換器。
  5. 【請求項５】さらに、前記中心能動領域の少なくとも１
    部分に、横方向バイアスを形成するための手段を有する
    請求項１に記載の磁気抵抗読取り変換器。
  6. 【請求項６】横方向バイアスを発生させるための前記手
    段が、前記磁気抵抗層から離隔した軟磁性薄膜を含むこ
    とを特徴とする、請求項５に記載の磁気抵抗読取り変換
    器。
  7. 【請求項７】中心能動領域によって離隔された端部受動
    領域を有する磁気抵抗読取り変換器を製造するための方
    法であって、 前記変換器の少なくとも中心能動領域上に、強磁性材料
    の薄い磁気抵抗層を付着するステップと、 前記変換器の中心能動領域を被覆するステンシルを生成
    するステップと、 前記磁気抵抗材料の前記ステンシルで被覆されていない
    部分をエッチングで除去して、前記変換器の中心能動領
    域を形成するステップと、 硬磁性材料の薄膜を、変換器の前記ステンシルで被覆さ
    れていない領域上に付着して、変換器の端部受動領域を
    生成するステップとを含み、前記端部領域の硬磁性材料
    は、磁気抵抗材料の前記層の一端との隣接接合部を形成
    して、縦方向バイアスが、変換器の各端部受動領域中に
    形成されることを特徴とする、方法。
  8. 【請求項８】前記エッチング・ステップで、方向性エッ
    チング法を使用することを特徴とする、請求項７に記載
    の磁気抵抗読取り変換器を製造するための方法。
  9. 【請求項９】前記方向性エッチング法が、イオン・ビー
    ム・ミリングから成ることを特徴とする、請求項８に記
    載の磁気抵抗読取り変換器を製造するための方法。
  10. 【請求項１０】前記方向性エッチング法が、前記変換器
    に対してある角度で行なわれることを特徴とする、請求
    項８に記載の磁気抵抗読取り変換器を製造するための方
    法。
  11. 【請求項１１】前記角度が、70〜80度の範囲にあること
    を特徴とする、請求項10に記載の磁気抵抗読取り変換器
    を製造するための方法。
  12. 【請求項１２】前記ステンシルが、フォトレジスト材料
    から成ることを特徴とする、請求項11に記載の磁気抵抗
    読取り変換器を製造するための方法。
  13. 【請求項１３】前記フォトレジスト材料が、薄い下側層
    と厚い結像層とを含むことを特徴とする、請求項12に記
    載の磁気抵抗読取り変換器を製造するための方法。
  14. 【請求項１４】前記薄い下側層がアンダーカットをもつ
    ことを特徴とする、請求項13に記載の磁気抵抗読取り変
    換器を製造するための方法。
  15. 【請求項１５】さらに、前記中心能動領域の少なくとも
    一部分に横方向バイアスを発生させるための手段を付着
    するステップを含む、請求項７に記載の磁気抵抗読取り
    変換器を製造するための方法。
  16. 【請求項１６】横方向バイアスを発生させるための前記
    手段が、前記磁気抵抗層から離隔した軟磁性薄膜から成
    ることを特徴とする、請求項15に記載の磁気抵抗読取り
    変換器を製造するための方法。
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