JPH07201022A - 磁性構造体及びその製造方法 - Google Patents
磁性構造体及びその製造方法Info
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- JPH07201022A JPH07201022A JP6206638A JP20663894A JPH07201022A JP H07201022 A JPH07201022 A JP H07201022A JP 6206638 A JP6206638 A JP 6206638A JP 20663894 A JP20663894 A JP 20663894A JP H07201022 A JPH07201022 A JP H07201022A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】磁気抵抗層の化学的及び物理的特性の部分的変
動を回避し、それによって、磁気抵抗ヘッドの出力電圧
における非対称性における変動を少なくする。 【構成】磁気抵抗読取り変換器では、軟磁性薄膜磁気バ
イアス層に関して不活性である材料が軟磁性薄膜の付着
前に基板の表面に形成される。本発明の好ましい実施例
では、Ｃｒ又はＴａのような金属の基板表面層４２が使
用される。これら金属は基板４０上への付着時の部分的
酸化による高い抵抗を有し、磁気抵抗層を通る感知電流
の分路を減少させる。更に、それは軟磁性薄膜を基板イ
ンターフェースの汚染から護るバリアとして作用する。
更に、表面層は軟磁性薄膜磁化方向を明確に形成された
方向に設定し、従って、磁気的不安定を少なくする。
動を回避し、それによって、磁気抵抗ヘッドの出力電圧
における非対称性における変動を少なくする。 【構成】磁気抵抗読取り変換器では、軟磁性薄膜磁気バ
イアス層に関して不活性である材料が軟磁性薄膜の付着
前に基板の表面に形成される。本発明の好ましい実施例
では、Ｃｒ又はＴａのような金属の基板表面層４２が使
用される。これら金属は基板４０上への付着時の部分的
酸化による高い抵抗を有し、磁気抵抗層を通る感知電流
の分路を減少させる。更に、それは軟磁性薄膜を基板イ
ンターフェースの汚染から護るバリアとして作用する。
更に、表面層は軟磁性薄膜磁化方向を明確に形成された
方向に設定し、従って、磁気的不安定を少なくする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、概括的に云えば、磁気
ディスク記憶システムに関するものであり、更に詳しく
云えば、そのようなシステムにおいて使用するための磁
気抵抗変換器に関するものである。
ディスク記憶システムに関するものであり、更に詳しく
云えば、そのようなシステムにおいて使用するための磁
気抵抗変換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】磁気記録産業において、磁気テープ、磁
気ディスク等のような磁気記憶媒体における記録密度が
増加することは、記録された情報を読み取るために使用
される装置に関する要求も絶えず増加させている。読取
り変換器は益々高い感度を持たなければならず、ノイズ
及びクロストークに対する弱点を少なくしなければなら
ない。現在では、これらの要求に合致する最も現実的な
候補は、薄膜磁気抵抗（ＭＲ）素子を含む磁気読取りセ
ンサ又はヘッドであるように思える。
気ディスク等のような磁気記憶媒体における記録密度が
増加することは、記録された情報を読み取るために使用
される装置に関する要求も絶えず増加させている。読取
り変換器は益々高い感度を持たなければならず、ノイズ
及びクロストークに対する弱点を少なくしなければなら
ない。現在では、これらの要求に合致する最も現実的な
候補は、薄膜磁気抵抗（ＭＲ）素子を含む磁気読取りセ
ンサ又はヘッドであるように思える。
【０００３】過去においては、薄膜磁気抵抗読取りヘッ
ドは、本質的には、磁気バイアス素子（例えば、ＮｉＦ
ｅＣｒ、ＮｉＦｅＮｂ、又はＮｉＦｅＲｈの軟磁性合
金）、スペーサ素子（例えば、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2 ）、
及び磁気抵抗素子の薄膜をその順序で硬い支持基板（代
表的には、Ａｌ2Ｏ3 又はＳｉＯ2 の最上層を含む）の
上に層状にすることによって形成される。磁気記憶媒体
に書かれた磁界信号を受けた時に磁気抵抗素子の磁化方
向を変化させるようにその磁気抵抗素子は配列され、そ
して上記磁化方向の変化に従って磁気抵抗素子の内部抵
抗の変化が生じ、それが外部電圧出力として供給され
る。軟磁性薄膜は磁気抵抗素子に旋回バイアス磁界を与
えるので、磁気抵抗素子における磁化方向の変化はバイ
アス磁界の方向に関して中央に集中し、磁気抵抗素子の
内部抵抗はバイアス点における抵抗に関して増減可能で
ある。
ドは、本質的には、磁気バイアス素子（例えば、ＮｉＦ
ｅＣｒ、ＮｉＦｅＮｂ、又はＮｉＦｅＲｈの軟磁性合
金）、スペーサ素子（例えば、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2 ）、
及び磁気抵抗素子の薄膜をその順序で硬い支持基板（代
表的には、Ａｌ2Ｏ3 又はＳｉＯ2 の最上層を含む）の
上に層状にすることによって形成される。磁気記憶媒体
に書かれた磁界信号を受けた時に磁気抵抗素子の磁化方
向を変化させるようにその磁気抵抗素子は配列され、そ
して上記磁化方向の変化に従って磁気抵抗素子の内部抵
抗の変化が生じ、それが外部電圧出力として供給され
る。軟磁性薄膜は磁気抵抗素子に旋回バイアス磁界を与
えるので、磁気抵抗素子における磁化方向の変化はバイ
アス磁界の方向に関して中央に集中し、磁気抵抗素子の
内部抵抗はバイアス点における抵抗に関して増減可能で
ある。
【０００４】磁気抵抗素子の適正なバイアスは磁気抵抗
変換器の線形性能にとって重要である。理想的には、磁
気抵抗素子は、磁気記憶媒体に記憶された磁界信号にお
ける遷移に対応したその電圧出力が基準電圧に関して対
称的になるように、軟磁性薄膜によって磁気的にバイア
スされなければならない。しかし、種々な要素の結果、
その出力に非対称性が生ずる。それら要素１つは、ウエ
ハ上の顕微鏡レベルでの軟磁性薄膜におけるミクロ組織
の磁気特性変動である。更に、ウエハを横切る方向の軟
磁性薄膜の特性は均一ではない。軟磁性薄膜を付着する
前のウエハ表面における残留物及び汚染物質の存在は非
均一性を更に増長する。これらすべての結果、製造され
た磁気抵抗読取りヘッドの間で上記電圧出力の非対称性
における非系統的変動が生ずる。
変換器の線形性能にとって重要である。理想的には、磁
気抵抗素子は、磁気記憶媒体に記憶された磁界信号にお
ける遷移に対応したその電圧出力が基準電圧に関して対
称的になるように、軟磁性薄膜によって磁気的にバイア
スされなければならない。しかし、種々な要素の結果、
その出力に非対称性が生ずる。それら要素１つは、ウエ
ハ上の顕微鏡レベルでの軟磁性薄膜におけるミクロ組織
の磁気特性変動である。更に、ウエハを横切る方向の軟
磁性薄膜の特性は均一ではない。軟磁性薄膜を付着する
前のウエハ表面における残留物及び汚染物質の存在は非
均一性を更に増長する。これらすべての結果、製造され
た磁気抵抗読取りヘッドの間で上記電圧出力の非対称性
における非系統的変動が生ずる。
【０００５】軟磁性薄膜の微小構造及び組成は、それが
付着される下層のウエハ表面の化学的性質に依存する。
例えば、ＮｉＦｅＣｒの軟磁性薄膜は下層のＡｌ2Ｏ3層
と反応する。その接触面では、ＮｉＦｅＣｒは酸化物の
存在で酸化する。それら酸化物は、付着時に、或いは上
昇温度（例えば、２５０゜Ｃ）における反復アニール段
階を含むその後の処理時に、或いはジュール熱による実
用存続時に生じ得るものである。残念ながら、ウエハ層
の表面の化学的性質は十分に解明されておらず、従っ
て、原子レベルでは制御不可能である。
付着される下層のウエハ表面の化学的性質に依存する。
例えば、ＮｉＦｅＣｒの軟磁性薄膜は下層のＡｌ2Ｏ3層
と反応する。その接触面では、ＮｉＦｅＣｒは酸化物の
存在で酸化する。それら酸化物は、付着時に、或いは上
昇温度（例えば、２５０゜Ｃ）における反復アニール段
階を含むその後の処理時に、或いはジュール熱による実
用存続時に生じ得るものである。残念ながら、ウエハ層
の表面の化学的性質は十分に解明されておらず、従っ
て、原子レベルでは制御不可能である。
【０００６】上記の問題を軽減するために、基板のスパ
ッタ・エッチング・クリーニングが利用され、軟磁性薄
膜合金の付着前に汚れのない表面を得ている。この方法
はきれいな表面を得る助けにはなるけれども、その問題
を除くものではない。合金材料のコンポーネントは、概
して同じスパッタリング収率を持たないことが知られて
いる。合金コンポーネントのこの所謂「優先スパッタリ
ング」によって、薄膜の他の部分とは異なり且つウエハ
に対して必ずしも均一でない化学量論を持った最上部の
活性表面層が生じる。汚染物質を一掃するように及び平
衡した表面の化学的性質に達するようにスパッタリング
・エッチング時間を長くすることは不可能である。それ
は、潜在的にこれが基板を通して電気的短絡を引き起こ
し易いためである。
ッタ・エッチング・クリーニングが利用され、軟磁性薄
膜合金の付着前に汚れのない表面を得ている。この方法
はきれいな表面を得る助けにはなるけれども、その問題
を除くものではない。合金材料のコンポーネントは、概
して同じスパッタリング収率を持たないことが知られて
いる。合金コンポーネントのこの所謂「優先スパッタリ
ング」によって、薄膜の他の部分とは異なり且つウエハ
に対して必ずしも均一でない化学量論を持った最上部の
活性表面層が生じる。汚染物質を一掃するように及び平
衡した表面の化学的性質に達するようにスパッタリング
・エッチング時間を長くすることは不可能である。それ
は、潜在的にこれが基板を通して電気的短絡を引き起こ
し易いためである。
【０００７】軟磁性薄膜及び磁気抵抗素子の厚さは、付
着時に所与のウエハ上で２乃至３パーセント内までなら
ば制御可能であるけれども、ウエハ間の電圧出力の非対
称性の変動は、通常、ウエハ・レベルの厚さ制御より５
乃至１０倍も大きい。この結果、磁気抵抗ヘッドの製造
にとって大きな収率損失が生じる。
着時に所与のウエハ上で２乃至３パーセント内までなら
ば制御可能であるけれども、ウエハ間の電圧出力の非対
称性の変動は、通常、ウエハ・レベルの厚さ制御より５
乃至１０倍も大きい。この結果、磁気抵抗ヘッドの製造
にとって大きな収率損失が生じる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の主た
る目的は、合金層（軟磁性薄膜、即ち、磁気抵抗層）の
付着前に明確に形成された不活性表面を与えて合金の化
学的及び物理的特性の局部的な変動を回避し、それによ
って、製造された磁気抵抗ヘッドの電圧出力における非
対称性の変動を少なくすることにある。
る目的は、合金層（軟磁性薄膜、即ち、磁気抵抗層）の
付着前に明確に形成された不活性表面を与えて合金の化
学的及び物理的特性の局部的な変動を回避し、それによ
って、製造された磁気抵抗ヘッドの電圧出力における非
対称性の変動を少なくすることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の原理によれば、
基板は、被覆合金層に関して実質的に不活性であるとし
て特徴付けられた材料の表面層を備えている。本発明の
好ましい実施例では、Ｃｒ又はＴａのような金属の基板
表面層が合金層の付着前に付着される。これら材料は、
付着後、基板上に形成された時の部分的酸化による高い
抵抗を有し、磁気抵抗素子における感知電流の分路を減
少させ、更に、その合金をインターフェースの汚染から
保護するためのバリアとして作用する。この材料層は、
適切に定義された方向に軟磁性薄膜の磁化方向を設定す
るための「シード」層としても作用可能である。
基板は、被覆合金層に関して実質的に不活性であるとし
て特徴付けられた材料の表面層を備えている。本発明の
好ましい実施例では、Ｃｒ又はＴａのような金属の基板
表面層が合金層の付着前に付着される。これら材料は、
付着後、基板上に形成された時の部分的酸化による高い
抵抗を有し、磁気抵抗素子における感知電流の分路を減
少させ、更に、その合金をインターフェースの汚染から
保護するためのバリアとして作用する。この材料層は、
適切に定義された方向に軟磁性薄膜の磁化方向を設定す
るための「シード」層としても作用可能である。
【００１０】
【実施例】この説明は本発明の一般的原理を示すために
行われるものであり、限定した意味に解釈されるべきで
はない。本発明の範囲は特許請求の範囲の記載によって
決定されるべきものである。
行われるものであり、限定した意味に解釈されるべきで
はない。本発明の範囲は特許請求の範囲の記載によって
決定されるべきものである。
【００１１】本発明は、図１に示された磁気ディスク記
憶装置において具体化されるものとして説明されるけれ
ども、それが、例えば、磁気テープ記録システムのよう
な他の磁気記録システムにも適用可能であることは明ら
かである。図１を参照すると、少なくとも１つの回転可
能な磁気ディスク１２がスピンドル１４上に支持され、
ディスク駆動モータ１８によって回転される。その磁気
記録はディスク１２の表面２２における同心円のデータ
・トラック（図示されてない）の円形パターンの形で行
われる。
憶装置において具体化されるものとして説明されるけれ
ども、それが、例えば、磁気テープ記録システムのよう
な他の磁気記録システムにも適用可能であることは明ら
かである。図１を参照すると、少なくとも１つの回転可
能な磁気ディスク１２がスピンドル１４上に支持され、
ディスク駆動モータ１８によって回転される。その磁気
記録はディスク１２の表面２２における同心円のデータ
・トラック（図示されてない）の円形パターンの形で行
われる。
【００１２】少なくとも１つのスライダ１３がディスク
１２上に位置付けられる。そのスライダ１３の各々は１
つ又は複数個の磁気読取り・書込みヘッド２１を支持す
る。ディスクが回転する時、データを有するディスク表
面２２の種々な部分をそのヘッド２１がアクセスし得る
ように、スライダ１３は、半径方向に、前後に動かされ
る。各スライダ１３はサスペンション１５によってアク
チュエータ・アーム１９に取り付けられる。そのサスペ
ンション１５は、ディスク表面２２に向けてスライダ１
３をバイアスする僅かなバネ力を与える。各アクチュエ
ータ・アーム１９はアクチュエータ装置２７に取り付け
られる。図１に示されたアクチュエータ装置はボイス・
コイル・モータ（ＶＣＭ）である。ＶＣＭは一定磁界内
で可動なコイルであり、コイル移動の方向及び速度は、
制御装置２９によって供給される電流によって制御され
る。それの代わりに、他の種類のアクチュエータを使用
してもよい。
１２上に位置付けられる。そのスライダ１３の各々は１
つ又は複数個の磁気読取り・書込みヘッド２１を支持す
る。ディスクが回転する時、データを有するディスク表
面２２の種々な部分をそのヘッド２１がアクセスし得る
ように、スライダ１３は、半径方向に、前後に動かされ
る。各スライダ１３はサスペンション１５によってアク
チュエータ・アーム１９に取り付けられる。そのサスペ
ンション１５は、ディスク表面２２に向けてスライダ１
３をバイアスする僅かなバネ力を与える。各アクチュエ
ータ・アーム１９はアクチュエータ装置２７に取り付け
られる。図１に示されたアクチュエータ装置はボイス・
コイル・モータ（ＶＣＭ）である。ＶＣＭは一定磁界内
で可動なコイルであり、コイル移動の方向及び速度は、
制御装置２９によって供給される電流によって制御され
る。それの代わりに、他の種類のアクチュエータを使用
してもよい。
【００１３】磁気ディスク記憶システムの種々のコンポ
ーネントが、アクセス制御信号及び内部クロック信号の
ような、制御装置２９により発生される信号によって動
作を制御される。制御装置２９は、線２３におけるモー
タ制御信号及び線２８におけるヘッド位置制御信号のよ
うな種々のシステム・オペレーションを制御するための
信号を発生する。線２８上の制御信号は、関連するディ
スク１２上の所望のデータ・トラックまで選択されたス
ライダを選択的に移動させそして位置付けるために、所
望の電流プロファイルを与える。読取り及び書込み信号
は、記録チャネル２５によって読取り・書込みヘッド２
１との間でコミュニケートされる。磁気抵抗読取りヘッ
ドに関して更に詳しく云えば、後述のように、その読取
りヘッドにおける磁気抵抗性の材料の抵抗変化が検出さ
れる。その変化は、その磁気記憶媒体１２に記録された
データ・ビットを表す磁界（磁気抵抗素子によって遮断
される）の変化に対応する。
ーネントが、アクセス制御信号及び内部クロック信号の
ような、制御装置２９により発生される信号によって動
作を制御される。制御装置２９は、線２３におけるモー
タ制御信号及び線２８におけるヘッド位置制御信号のよ
うな種々のシステム・オペレーションを制御するための
信号を発生する。線２８上の制御信号は、関連するディ
スク１２上の所望のデータ・トラックまで選択されたス
ライダを選択的に移動させそして位置付けるために、所
望の電流プロファイルを与える。読取り及び書込み信号
は、記録チャネル２５によって読取り・書込みヘッド２
１との間でコミュニケートされる。磁気抵抗読取りヘッ
ドに関して更に詳しく云えば、後述のように、その読取
りヘッドにおける磁気抵抗性の材料の抵抗変化が検出さ
れる。その変化は、その磁気記憶媒体１２に記録された
データ・ビットを表す磁界（磁気抵抗素子によって遮断
される）の変化に対応する。
【００１４】典型的な磁気ディスクシステムの上記記述
及び図１における添付図面は、単に説明のためのもので
ある。ディスク記憶システムが多数のディスク及びアク
チュエータ・アームを含み得ること及び各アクチュエー
タ・アームが多数のスライダを支持し得ることは明らか
である。
及び図１における添付図面は、単に説明のためのもので
ある。ディスク記憶システムが多数のディスク及びアク
チュエータ・アームを含み得ること及び各アクチュエー
タ・アームが多数のスライダを支持し得ることは明らか
である。
【００１５】図２は、本発明による多層磁気薄膜構造の
概略的断面図である。特に、図２は、磁気記憶媒体１２
（その図では、平面的に置かれる）の表面に近接した磁
気抵抗読取りヘッドの層状構造を示す。図示のように、
磁気抵抗読取りヘッドは、基本的には、表面層４２を有
する基板４０、磁気バイアス（軟磁性薄膜）層４４、非
磁性スペーサ層４６、磁気抵抗層４８、及びキャップ層
５０より成る。基板４０は、磁気シールド層、絶縁層等
を含む他の種々の補助層を含み得るものである。これら
補助層は、付着されるべきヘッドの「アクティブ」層
（即ち、図示の実施例における軟磁性薄膜バイアス層及
び磁気抵抗層）に関連して、まとめて基板と呼ばれる。
以下で明らかとなるように、本発明は、隣接の軟磁性薄
膜層又は磁気抵抗合金層の付着に対して安定した表面の
化学的性質を有するその基板の表面層を提供することに
関するものである。
概略的断面図である。特に、図２は、磁気記憶媒体１２
（その図では、平面的に置かれる）の表面に近接した磁
気抵抗読取りヘッドの層状構造を示す。図示のように、
磁気抵抗読取りヘッドは、基本的には、表面層４２を有
する基板４０、磁気バイアス（軟磁性薄膜）層４４、非
磁性スペーサ層４６、磁気抵抗層４８、及びキャップ層
５０より成る。基板４０は、磁気シールド層、絶縁層等
を含む他の種々の補助層を含み得るものである。これら
補助層は、付着されるべきヘッドの「アクティブ」層
（即ち、図示の実施例における軟磁性薄膜バイアス層及
び磁気抵抗層）に関連して、まとめて基板と呼ばれる。
以下で明らかとなるように、本発明は、隣接の軟磁性薄
膜層又は磁気抵抗合金層の付着に対して安定した表面の
化学的性質を有するその基板の表面層を提供することに
関するものである。
【００１６】基板４０は、典型的には、表面層４２が形
成されるアルミナ（Ａｌ2Ｏ3 ）又はシリカ（ＳｉＯ
2 ）の層を有する。表面層４２がない場合、軟磁性薄膜
合金は、その読取りヘッドの性能に影響するほど軟磁性
薄膜層４４の化学的及び物理的特性が影響される範囲ま
で下層の酸化層と反応する。詳しく云えば、層４２がな
い場合、軟磁性薄膜層４４は下層の酸化物の存在でその
接触面において部分的に酸化する。それら酸化物は、付
着時に、或いは上昇温度（例えば、２５０゜Ｃ）におけ
る反復したアニール段階を含むその後の処理時に、或い
はジュール熱による実用存続時に生じ得るものである。
この酸化は、少なくとも、酸化物層に面したその接触表
面において軟磁性薄膜層４４の化学的及び物理的特性を
変化させ、従って、読取りヘッドの性能に悪影響を与え
る。
成されるアルミナ（Ａｌ2Ｏ3 ）又はシリカ（ＳｉＯ
2 ）の層を有する。表面層４２がない場合、軟磁性薄膜
合金は、その読取りヘッドの性能に影響するほど軟磁性
薄膜層４４の化学的及び物理的特性が影響される範囲ま
で下層の酸化層と反応する。詳しく云えば、層４２がな
い場合、軟磁性薄膜層４４は下層の酸化物の存在でその
接触面において部分的に酸化する。それら酸化物は、付
着時に、或いは上昇温度（例えば、２５０゜Ｃ）におけ
る反復したアニール段階を含むその後の処理時に、或い
はジュール熱による実用存続時に生じ得るものである。
この酸化は、少なくとも、酸化物層に面したその接触表
面において軟磁性薄膜層４４の化学的及び物理的特性を
変化させ、従って、読取りヘッドの性能に悪影響を与え
る。
【００１７】表面層４２は、隣接の合金に関して安定し
た化学的性質を有する表面を与える任意の適当な材料の
ものでよい。その表面層は２５０゜Ｃよりも低い温度で
は軟磁性薄膜に関して不活性でなければならない。ここ
で使用されるように、不活性とは、すべての物質が或範
囲までは相互拡散しそして化学的に反応すると理解した
場合、それがなければ、軟磁性薄膜層の化学的特性、微
小構造的特性、又は磁気的特性を不利に変更する化学的
反応及び相互拡散がそのような範囲まで生じないことを
いう。
た化学的性質を有する表面を与える任意の適当な材料の
ものでよい。その表面層は２５０゜Ｃよりも低い温度で
は軟磁性薄膜に関して不活性でなければならない。ここ
で使用されるように、不活性とは、すべての物質が或範
囲までは相互拡散しそして化学的に反応すると理解した
場合、それがなければ、軟磁性薄膜層の化学的特性、微
小構造的特性、又は磁気的特性を不利に変更する化学的
反応及び相互拡散がそのような範囲まで生じないことを
いう。
【００１８】好ましくは、タンタル（Ｔａ）又はクロム
（Ｃｒ）のような金属がアルミナ又はシリカ上に付着さ
れ、層４２を形成する。本来導電性であるＴａ及びＣｒ
は、アルミナ又はシリカ上に付着された時の部分的な酸
化のために大いに抵抗性となる。この高い抵抗性は、磁
気抵抗層４８における感知電流の分路を減少させる。表
面層４２は、軟磁性薄膜層４４に関して安定しており、
軟磁性薄膜を表面残留物による汚染から護るためのバリ
アとしても作用する。又、表面層４２は、軟磁性薄膜の
磁化方向を、明確に形成された方向に設定するためのシ
ード層としても作用し、それによって、磁気的不安定を
減少させる。
（Ｃｒ）のような金属がアルミナ又はシリカ上に付着さ
れ、層４２を形成する。本来導電性であるＴａ及びＣｒ
は、アルミナ又はシリカ上に付着された時の部分的な酸
化のために大いに抵抗性となる。この高い抵抗性は、磁
気抵抗層４８における感知電流の分路を減少させる。表
面層４２は、軟磁性薄膜層４４に関して安定しており、
軟磁性薄膜を表面残留物による汚染から護るためのバリ
アとしても作用する。又、表面層４２は、軟磁性薄膜の
磁化方向を、明確に形成された方向に設定するためのシ
ード層としても作用し、それによって、磁気的不安定を
減少させる。
【００１９】非磁性スペーサ層４６は軟磁性薄膜層４４
及び磁気抵抗層４８を磁気的に分離し、電流が軟磁性薄
膜を流れる時にそれらの間の静磁気的結合を可能にす
る。軟磁性薄膜４４は、ＮｉＦｅＲｈ、ＮｉＦｅＮｂ、
又はＮｉＦｅＣｒのうちのどれか１つ、或いは磁気抵抗
層４８に磁気的バイアスを与えるに適した他の任意の材
料でよい。キャップ層５０は磁気抵抗層４８を覆い、汚
染及び腐食を最小にし又は除去する。スペーサ層４６及
びキャップ層５０は、好ましくは、層４２と同じ材料で
よいＴａ又はＣｒであり、それによって製造コストを少
なくすることができる。磁気抵抗素子４８はＮｉＦｅ又
は他の適当な任意の材料でよい。
及び磁気抵抗層４８を磁気的に分離し、電流が軟磁性薄
膜を流れる時にそれらの間の静磁気的結合を可能にす
る。軟磁性薄膜４４は、ＮｉＦｅＲｈ、ＮｉＦｅＮｂ、
又はＮｉＦｅＣｒのうちのどれか１つ、或いは磁気抵抗
層４８に磁気的バイアスを与えるに適した他の任意の材
料でよい。キャップ層５０は磁気抵抗層４８を覆い、汚
染及び腐食を最小にし又は除去する。スペーサ層４６及
びキャップ層５０は、好ましくは、層４２と同じ材料で
よいＴａ又はＣｒであり、それによって製造コストを少
なくすることができる。磁気抵抗素子４８はＮｉＦｅ又
は他の適当な任意の材料でよい。
【００２０】好ましくは、表面層４２の厚さは３０乃至
５０Åであり、軟磁性薄膜層４４は１００乃至１７５Å
の好ましい範囲（センサの厚さの約６０％）を含む５０
乃至２００Åの厚さであり、スペーサ層４６は６０Å程
度の厚さであり、磁気抵抗層４８は９０乃至３００Åの
厚さであり、そしてキャップ層５０は３０Å程度の厚さ
である。
５０Åであり、軟磁性薄膜層４４は１００乃至１７５Å
の好ましい範囲（センサの厚さの約６０％）を含む５０
乃至２００Åの厚さであり、スペーサ層４６は６０Å程
度の厚さであり、磁気抵抗層４８は９０乃至３００Åの
厚さであり、そしてキャップ層５０は３０Å程度の厚さ
である。
【００２１】それら層４２、４４、４６、４８、及び５
０は、例えば、読取りヘッドの望ましい層構造を得るに
適したフォトマスク又は写真平版技術を含む電子ビーム
又はスパッタリング付着のような任意の通常のプロセス
によって、その指定された順序で形成可能である。電気
的リード５２及び５４がキャップ層５０上に形成され、
その構造体における各層を通して一定の電流を供給する
ために使用される。読取りヘッド２１の動作時、媒体１
２において変化する磁界が存在する場合の磁気抵抗の変
化に応答して、磁気抵抗層４８にまたがる電圧の変化が
測定される。ヘッドを構造的に完全なものに改善するた
めに、他の材料（図２に示されてない）をこの基本構造
に重ねることは可能である。更に、追加の付着ステップ
によってその磁気抵抗読取りヘッドの上に書込み変換器
を形成し、一体型の読取り・書込み変換器を形成するこ
とも可能である。媒体１２に面したそのヘッドのエア・
ベアリング面に、耐磨耗コーティング（図２には示され
てない）を施すことも可能である。最後に、所望の外部
構造を得るために、適当な外装手順又はイオン・ミリン
グ手順によってヘッドを完成させることも可能である。
０は、例えば、読取りヘッドの望ましい層構造を得るに
適したフォトマスク又は写真平版技術を含む電子ビーム
又はスパッタリング付着のような任意の通常のプロセス
によって、その指定された順序で形成可能である。電気
的リード５２及び５４がキャップ層５０上に形成され、
その構造体における各層を通して一定の電流を供給する
ために使用される。読取りヘッド２１の動作時、媒体１
２において変化する磁界が存在する場合の磁気抵抗の変
化に応答して、磁気抵抗層４８にまたがる電圧の変化が
測定される。ヘッドを構造的に完全なものに改善するた
めに、他の材料（図２に示されてない）をこの基本構造
に重ねることは可能である。更に、追加の付着ステップ
によってその磁気抵抗読取りヘッドの上に書込み変換器
を形成し、一体型の読取り・書込み変換器を形成するこ
とも可能である。媒体１２に面したそのヘッドのエア・
ベアリング面に、耐磨耗コーティング（図２には示され
てない）を施すことも可能である。最後に、所望の外部
構造を得るために、適当な外装手順又はイオン・ミリン
グ手順によってヘッドを完成させることも可能である。
【００２２】軟磁性薄膜層４４及び磁気抵抗層４８はそ
の層構造において相互交換可能であり、依然として本発
明の利点を受けることは注目される。そのような構造で
は、層４２は磁気抵抗材の付着前に基板４０の表面を整
える。
の層構造において相互交換可能であり、依然として本発
明の利点を受けることは注目される。そのような構造で
は、層４２は磁気抵抗材の付着前に基板４０の表面を整
える。
【００２３】酸化Ｔａ又はＣｒのような表面層４２を設
けることによって、軟磁性薄膜のＮｉＦｅＣｒのような
合金の層は物理的に基板から遮蔽される。従って、軟磁
性薄膜は基板に関して実質的に安定したままであり、そ
の軟磁性薄膜の特性の非系統的の変動を除去する。従っ
て、製造された複数の磁気抵抗読取りヘッドの間の非対
称特性の非系統的な変動は少なくされる。
けることによって、軟磁性薄膜のＮｉＦｅＣｒのような
合金の層は物理的に基板から遮蔽される。従って、軟磁
性薄膜は基板に関して実質的に安定したままであり、そ
の軟磁性薄膜の特性の非系統的の変動を除去する。従っ
て、製造された複数の磁気抵抗読取りヘッドの間の非対
称特性の非系統的な変動は少なくされる。
【００２４】本発明をその好ましい実施例に関して詳細
に開示したけれども、本発明の精神、範囲、及び教示す
るところから離れることなく、形態及び詳細に関する種
々な変更を行い得ることは当業者には明らかであろう。
に開示したけれども、本発明の精神、範囲、及び教示す
るところから離れることなく、形態及び詳細に関する種
々な変更を行い得ることは当業者には明らかであろう。
【００２５】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
の事項を開示する。
【００２６】（１）基板と、該基板の上に付着された材
料の表面層と、該表面層の上の第１の磁性合金材の層
と、より成り、該表面層の材料は該第１の磁性合金材に
関して実質的に不活性であり、それによって、該第１の
磁性合金材の層の形成のための明確に形成された表面を
与えることを特徴とする層状の磁性構造体。 （２）前記第１の磁性合金材から磁気的に分離され且つ
前記第１の磁性合金材に静磁気的に結合された第２の磁
性合金材の層より成ることを特徴とする上記（１）に記
載の層状の磁性構造体。 （３）前記基板は酸化物層を含み、前記表面層は該酸化
物層の上に付着されることを特徴とする上記（２）に記
載の層状の磁性構造体。 （４） 前記基板の酸化物層はＳｉＯ2 又はＡｌ2Ｏ3
の１つであることを特徴とする上記（３）に記載の層状
の磁性構造体。 （５）前記表面層の材料はＴａ又はＣｒであることを特
徴とする（４）に記載の層状の磁性構造体。 （６）前記第２の磁性合金材は磁気抵抗材であることを
特徴とする上記（２）に記載の層状の磁性構造体。 （７）前記第１の磁性合金材はＮｉＦｅＲｈ、ＮｉＦｅ
Ｎｂ、又はＮｉＦｅＣｒの１つであることを特徴とする
上記（１）に記載の層状の磁性構造体。 （８）前記表面層の材料はＴａ又はＣｒの酸化物である
ことを特徴とする上記（７）に記載の層状の磁性構造
体。 （９）前記基板は酸化物層を含み、前記表面層は該酸化
物層の上に付着されることを特徴とする上記（８）に記
載の層状の磁性構造体。 （１０）前記表面層の材料はＴａ又はＣｒの酸化物であ
ることを特徴とする上記（１）に記載の層状の磁性構造
体。 （１１）基板と、該基板の上に付着された材料の表面層
と、該表面層の上の軟磁性材のバイアス層と、該軟磁性
材から磁気的に分離され且つ該軟磁性材に静磁気的に結
合され、該軟磁性材によって磁気的にバイアスされる磁
気抵抗材の層と、より成り、該表面層の材料は該軟磁性
材に関して実質的に不活性であり、それによって、該軟
磁性材の層の形成のための明確に形成された表面を与え
ることを特徴とする磁気抵抗読取り変換器。 （１２）基板と、磁気的に結合された第１の磁性合金の
層及び第２の磁性合金の層とを含む多層構造体を有し、
該第１の磁性合金の層が該基板の上に形成されて成る磁
気変換器において、該基板の上且つ該第１の磁性合金の
層の下における表面層より成り、該表面層は該第１の磁
性合金に関して実質的に不活性であり、それによって、
該第１の磁性合金の層の形成のための明確に形成された
表面を与えることを特徴とする磁気変換器。 （１３）前記第１の磁性合金は軟磁性材であり、該第２
の磁性合金は磁気抵抗材であることを特徴とする上記
（１２）に記載の磁気変換器。 （１４）層状の磁性構造体を製造するための方法にし
て、基板を設けるステップと、該基板の表面上に表面層
を付着するステップと、該表面層の上に第１の磁性合金
の層を付着するステップと、より成り、該表面層の材料
は該第１の磁性合金に関して実質的に不活性であり、そ
れによって、該第１の磁性合金の層の形成のための明確
に形成された表面を与えることを特徴とする方法。 （１５）前記第１の磁性合金の層から磁気的に分離され
且つ前記第１の磁性合金の層に静磁気的に結合された第
２の磁性合金の層を付着するステップより成る上記（１
４）に記載の方法。 （１６）前記表面層の材料はＴａ又はＣｒの酸化物であ
ることを特徴とする上記（１５）に記載の方法。 （１７）前記基板は酸化物層を含み、前記表面層は該酸
化物層の上に付着されることを特徴とする上記（１６）
に記載の方法。 （１８）前記第１の磁性合金はＮｉＦｅＲｈ、ＮｉＦｅ
Ｎｂ、又はＮｉＦｅＣｒの１つであることを特徴とする
上記（１４）に記載の方法。 （１９）前記第２の磁性合金は磁気抵抗材であることを
特徴とする上記（１５）に記載の方法。 （２０）データ・トラックに沿ってデータを記録するた
めの磁気記憶媒体と、該磁気記憶媒体との間の相対的移
動の間、該磁気記憶媒体に関して近接した位置に保持さ
れる磁気変換器と、より成る磁気記憶システムにして、
該磁気変換器は、基板と、該基板の上に付着された表面
層と、該表面層の上の第１の磁性合金材の層と、該第１
の磁性合金材の層から磁気的に分離され且つ該第１の磁
性合金材の層に静磁気的に結合された第２の磁性合金材
の層とを含む多層構造体より成る磁気抵抗性センサを含
むこと、該表面層は該第１の磁性合金材に関して実質的
に不活性であり、それによって、該第１磁性合金材の層
に対する明確に形成された表面を与えること、該磁気記
憶システムは、更に、該磁気変換器に接続され、該磁気
記憶媒体の上の選択されたデータ・トラックまで該磁気
変換器を移動させるためのアクチュエータ手段と、該磁
気抵抗性センサに接続され、該磁気記憶媒体に記録され
たデータ・ビットを表し且つ該磁気抵抗性センサにより
遮られる磁界に応答して該磁気抵抗性センサにおける抵
抗変化を検出するための検出手段とより成ること、を特
徴とする磁気記憶システム。
料の表面層と、該表面層の上の第１の磁性合金材の層
と、より成り、該表面層の材料は該第１の磁性合金材に
関して実質的に不活性であり、それによって、該第１の
磁性合金材の層の形成のための明確に形成された表面を
与えることを特徴とする層状の磁性構造体。 （２）前記第１の磁性合金材から磁気的に分離され且つ
前記第１の磁性合金材に静磁気的に結合された第２の磁
性合金材の層より成ることを特徴とする上記（１）に記
載の層状の磁性構造体。 （３）前記基板は酸化物層を含み、前記表面層は該酸化
物層の上に付着されることを特徴とする上記（２）に記
載の層状の磁性構造体。 （４） 前記基板の酸化物層はＳｉＯ2 又はＡｌ2Ｏ3
の１つであることを特徴とする上記（３）に記載の層状
の磁性構造体。 （５）前記表面層の材料はＴａ又はＣｒであることを特
徴とする（４）に記載の層状の磁性構造体。 （６）前記第２の磁性合金材は磁気抵抗材であることを
特徴とする上記（２）に記載の層状の磁性構造体。 （７）前記第１の磁性合金材はＮｉＦｅＲｈ、ＮｉＦｅ
Ｎｂ、又はＮｉＦｅＣｒの１つであることを特徴とする
上記（１）に記載の層状の磁性構造体。 （８）前記表面層の材料はＴａ又はＣｒの酸化物である
ことを特徴とする上記（７）に記載の層状の磁性構造
体。 （９）前記基板は酸化物層を含み、前記表面層は該酸化
物層の上に付着されることを特徴とする上記（８）に記
載の層状の磁性構造体。 （１０）前記表面層の材料はＴａ又はＣｒの酸化物であ
ることを特徴とする上記（１）に記載の層状の磁性構造
体。 （１１）基板と、該基板の上に付着された材料の表面層
と、該表面層の上の軟磁性材のバイアス層と、該軟磁性
材から磁気的に分離され且つ該軟磁性材に静磁気的に結
合され、該軟磁性材によって磁気的にバイアスされる磁
気抵抗材の層と、より成り、該表面層の材料は該軟磁性
材に関して実質的に不活性であり、それによって、該軟
磁性材の層の形成のための明確に形成された表面を与え
ることを特徴とする磁気抵抗読取り変換器。 （１２）基板と、磁気的に結合された第１の磁性合金の
層及び第２の磁性合金の層とを含む多層構造体を有し、
該第１の磁性合金の層が該基板の上に形成されて成る磁
気変換器において、該基板の上且つ該第１の磁性合金の
層の下における表面層より成り、該表面層は該第１の磁
性合金に関して実質的に不活性であり、それによって、
該第１の磁性合金の層の形成のための明確に形成された
表面を与えることを特徴とする磁気変換器。 （１３）前記第１の磁性合金は軟磁性材であり、該第２
の磁性合金は磁気抵抗材であることを特徴とする上記
（１２）に記載の磁気変換器。 （１４）層状の磁性構造体を製造するための方法にし
て、基板を設けるステップと、該基板の表面上に表面層
を付着するステップと、該表面層の上に第１の磁性合金
の層を付着するステップと、より成り、該表面層の材料
は該第１の磁性合金に関して実質的に不活性であり、そ
れによって、該第１の磁性合金の層の形成のための明確
に形成された表面を与えることを特徴とする方法。 （１５）前記第１の磁性合金の層から磁気的に分離され
且つ前記第１の磁性合金の層に静磁気的に結合された第
２の磁性合金の層を付着するステップより成る上記（１
４）に記載の方法。 （１６）前記表面層の材料はＴａ又はＣｒの酸化物であ
ることを特徴とする上記（１５）に記載の方法。 （１７）前記基板は酸化物層を含み、前記表面層は該酸
化物層の上に付着されることを特徴とする上記（１６）
に記載の方法。 （１８）前記第１の磁性合金はＮｉＦｅＲｈ、ＮｉＦｅ
Ｎｂ、又はＮｉＦｅＣｒの１つであることを特徴とする
上記（１４）に記載の方法。 （１９）前記第２の磁性合金は磁気抵抗材であることを
特徴とする上記（１５）に記載の方法。 （２０）データ・トラックに沿ってデータを記録するた
めの磁気記憶媒体と、該磁気記憶媒体との間の相対的移
動の間、該磁気記憶媒体に関して近接した位置に保持さ
れる磁気変換器と、より成る磁気記憶システムにして、
該磁気変換器は、基板と、該基板の上に付着された表面
層と、該表面層の上の第１の磁性合金材の層と、該第１
の磁性合金材の層から磁気的に分離され且つ該第１の磁
性合金材の層に静磁気的に結合された第２の磁性合金材
の層とを含む多層構造体より成る磁気抵抗性センサを含
むこと、該表面層は該第１の磁性合金材に関して実質的
に不活性であり、それによって、該第１磁性合金材の層
に対する明確に形成された表面を与えること、該磁気記
憶システムは、更に、該磁気変換器に接続され、該磁気
記憶媒体の上の選択されたデータ・トラックまで該磁気
変換器を移動させるためのアクチュエータ手段と、該磁
気抵抗性センサに接続され、該磁気記憶媒体に記録され
たデータ・ビットを表し且つ該磁気抵抗性センサにより
遮られる磁界に応答して該磁気抵抗性センサにおける抵
抗変化を検出するための検出手段とより成ること、を特
徴とする磁気記憶システム。
【００２７】
【発明の効果】本発明を実施することによって、合金層
（軟磁性薄膜、即ち、磁気抵抗層）の付着前に十分に形
成された不活性表面を与えて合金の化学的及び物理的特
性の局部的な変動を回避し、それによって、製造された
磁気抵抗ヘッドの電圧出力における非対称性の変動を少
なくすることができる。
（軟磁性薄膜、即ち、磁気抵抗層）の付着前に十分に形
成された不活性表面を与えて合金の化学的及び物理的特
性の局部的な変動を回避し、それによって、製造された
磁気抵抗ヘッドの電圧出力における非対称性の変動を少
なくすることができる。
【図１】本発明を実施する磁気ディスク記憶システムの
簡単なブロック図である。
簡単なブロック図である。
【図２】本発明の好ましい実施例による多層磁気構造体
の概略的断面図である。
の概略的断面図である。
１２ 磁気ディスク １３ スライダ １４ スピンドル １５ サスペンション １９ アクチュエータ・アーム ２１ 磁気ヘッド ２２ ディスク表面 ４０ 基板 ４２ 表面層 ４４ 磁気バイアス軟磁性薄膜層 ４６ 非磁性スペーサ層 ４８ 磁気抵抗層 ５０ キャップ層 ５２、５４ 電気的リード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 43/08 Ｚ 43/12
Claims (20)
- 【請求項１】基板と、 該基板の上に付着された材料の表面層と、 該表面層の上の第１の磁性合金材の層と、 を含み、 該表面層の材料は該第１の磁性合金材に関して実質的に
不活性であり、それによって、該第１の磁性合金材の層
の形成のための明確に形成された表面を与えることを特
徴とする層状の磁性構造体。 - 【請求項２】前記第１の磁性合金材から磁気的に分離さ
れ且つ前記第１の磁性合金材に静磁気的に結合された第
２の磁性合金材の層を含むことを特徴とする請求項１に
記載の層状の磁性構造体。 - 【請求項３】前記基板は酸化物層を含み、前記表面層は
該酸化物層の上に付着されることを特徴とする請求項２
に記載の層状の磁性構造体。 - 【請求項４】前記基板の酸化物層はＳｉＯ2 又はＡｌ2
Ｏ3 の１つであることを特徴とする請求項３に記載の層
状の磁性構造体。 - 【請求項５】前記表面層の材料はＴａ又はＣｒであるこ
とを特徴とする請求項４に記載の層状の磁性構造体。 - 【請求項６】前記第２の磁性合金材は磁気抵抗材である
ことを特徴とする請求項２に記載の層状の磁性構造体。 - 【請求項７】前記第１の磁性合金材はＮｉＦｅＲｈ、Ｎ
ｉＦｅＮｂ、又はＮｉＦｅＣｒの１つであることを特徴
とする請求項１に記載の層状の磁性構造体。 - 【請求項８】前記表面層の材料はＴａ又はＣｒの酸化物
であることを特徴とする請求項７に記載の層状の磁性構
造体。 - 【請求項９】前記基板は酸化物層を含み、前記表面層は
該酸化物層の上に付着されることを特徴とする請求項８
に記載の層状の磁性構造体。 - 【請求項１０】前記表面層の材料はＴａ又はＣｒの酸化
物であることを特徴とする請求項１に記載の層状の磁性
構造体。 - 【請求項１１】基板と、 該基板の上に付着された材料の表面層と、 該表面層の上の軟磁性材のバイアス層と、 該軟磁性材から磁気的に分離され且つ該軟磁性材に静磁
気的に結合され、該軟磁性材によって磁気的にバイアス
される磁気抵抗材の層と、 を含み、 該表面層の材料は該軟磁性材に関して実質的に不活性で
あり、それによって、該軟磁性材の層の形成のための明
確に形成された表面を与えることを特徴とする磁気抵抗
読取り変換器。 - 【請求項１２】基板と、磁気的に結合された第１の磁性
合金の層及び第２の磁性合金の層とを含む多層構造体を
有し、該第１の磁性合金の層が該基板の上に形成されて
成る磁気変換器において、該基板の上且つ該第１の磁性
合金の層の下における表面層を含み、該表面層は該第１
の磁性合金に関して実質的に不活性であり、それによっ
て、該第１の磁性合金の層の形成のための明確に形成さ
れた表面を与えることを特徴とする磁気変換器。 - 【請求項１３】前記第１の磁性合金は軟磁性材であり、
該第２の磁性合金は磁気抵抗材であることを特徴とする
請求項１２に記載の磁気変換器。 - 【請求項１４】層状の磁性構造体を製造するための方法
にして、 基板を設けるステップと、 該基板の表面上に表面層を付着するステップと、 該表面層の上に第１の磁性合金の層を付着するステップ
と、 を含み、 該表面層の材料は該第１の磁性合金に関して実質的に不
活性であり、それによって、該第１の磁性合金の層の形
成のための明確に形成された表面を与えることを特徴と
する方法。 - 【請求項１５】前記第１の磁性合金の層から磁気的に分
離され且つ前記第１の磁性合金の層に静磁気的に結合さ
れた第２の磁性合金の層を付着するステップより成る請
求項１４に記載の方法。 - 【請求項１６】前記表面層の材料はＴａ又はＣｒの酸化
物であることを特徴とする請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１７】前記基板は酸化物層を含み、前記表面層
は該酸化物層の上に付着されることを特徴とする請求項
１６に記載の方法。 - 【請求項１８】前記第１の磁性合金はＮｉＦｅＲｈ、Ｎ
ｉＦｅＮｂ、又はＮｉＦｅＣｒの１つであることを特徴
とする請求項１４に記載の方法。 - 【請求項１９】前記第２の磁性合金は磁気抵抗材である
ことを特徴とする請求項１５に記載の方法。 - 【請求項２０】データ・トラックに沿ってデータを記録
するための磁気記憶媒体と、 該磁気記憶媒体との間の相対的移動の間、該磁気記憶媒
体に関して近接した位置に保持される磁気変換器と、 を含む磁気記憶システムにして、 該磁気変換器は、基板と、該基板の上に付着された表面
層と、該表面層の上の第１の磁性合金材の層と、該第１
の磁性合金材の層から磁気的に分離され且つ該第１の磁
性合金材の層に静磁気的に結合された第２の磁性合金材
の層とを含む多層構造体より成る磁気抵抗性センサを含
むこと、 該表面層は該第１の磁性合金材に関して実質的に不活性
であり、それによって、該第１磁性合金材の層に対する
明確に形成された表面を与えること、 該磁気記憶システムは、更に、該磁気変換器に接続さ
れ、該磁気記憶媒体の上の選択されたデータ・トラック
まで該磁気変換器を移動させるためのアクチュエータ手
段と、該磁気抵抗性センサに接続され、該磁気記憶媒体
に記録されたデータ・ビットを表し且つ該磁気抵抗性セ
ンサにより遮られる磁界に応答して該磁気抵抗性センサ
における抵抗変化を検出するための検出手段とを含むこ
と、 を特徴とする磁気記憶システム。
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