JPH08212517A - バイアスされた巨大磁気抵抗（ｇｍｒ）要素を有する小型の読出／書込磁気ヘッド、その製造方法、及びそれによるフラックス遷移検出方法 - Google Patents

バイアスされた巨大磁気抵抗（ｇｍｒ）要素を有する小型の読出／書込磁気ヘッド、その製造方法、及びそれによるフラックス遷移検出方法

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JPH08212517A
JPH08212517A JP7294210A JP29421095A JPH08212517A JP H08212517 A JPH08212517 A JP H08212517A JP 7294210 A JP7294210 A JP 7294210A JP 29421095 A JP29421095 A JP 29421095A JP H08212517 A JPH08212517 A JP H08212517A
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イー．ロットメイヤー ロバート
Jian-Gang Zhu
ズー ジアン−ガン
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で、高信頼性、高利得、良好な応答線型
性の巨大磁気抵抗要素を有する読出／書込ヘッドを実現
する。 【解決手段】 磁気的な方位領域51-54 を有する磁気的
にあらかじめパターン化された媒体50におけるフラック
スの遷移を検出するための磁気ヘッドであって、媒体の
方位領域51-54 と磁気的に結合し、それに応答して内部
に対応する方位の主領域部分211,221 を形成する磁気抵
抗要素123 と、磁気抵抗要素123 に動作的に結合され、
主領域部分511,521 の方位を磁気的にバイアスするバイ
アス手段180 とを備え、媒体上の記録パルスの立ち上が
りと立ち下がりエッジが識別できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜磁気ヘッドに
関し、特に、誘導書込（ライト）ヘッドと磁気抵抗（Ｍ
Ｒ）読出（リード）ヘッドとを合体した薄膜磁気ヘッド
の製作方法及び構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】１９９４年２月２８日付けで、発明者が
Robert Rottmayer、発明の名称が"MAGNETIC HEAD ASSEM
BLY WITH MR SENSOR" で出願された出願番号第8/203,22
5 号の米国特許出願は、１９９５年８月２９日に米国特
許第5,446,613 号として特許された。この特許の譲受け
人は本願の出願人である。この米国出願の主体事項は本
願に関係しており、参照文献とする。
【０００３】現時点で既知の薄膜磁気ヘッドは、誘電書
き込みヘッドと記録された信号を読むのに使用するＭＲ
ヘッドとを有している。書き込み動作は、１組の磁気書
込極（ライトポール）を使用して誘電的に行われる。こ
れらの磁気書込極は磁気経路を形成し、極先端（ポール
チップ）部内に変換用非磁気ギャップ（間隔）を規定す
る。極は背後の締切り部に接触している。変換用ギャッ
プは、極を隣接する記録媒体（例えば、磁気ディスク）
の表面に近接して浮かすように配置される。電気的コイ
ル又は巻線は、ポールの間にそれらから絶縁されて形成
され、信号情報を表す電流を生じ、極の磁気経路内に束
（フラックス）流を生じさせる。変化するフラックス
は、磁気ヘッド構造に非常に近接して移動又は回転する
磁気媒体上に信号情報を記録することになる。
【０００４】読出動作は、１組の磁気障壁（遮蔽）から
離れている磁気抵抗（ＭＲ）要素（エレメント）によっ
て実行される。検出電流は、ＭＲ要素の抵抗を検出する
ためにＭＲ要素を通って流れる。ＭＲ要素の抵抗は、磁
気フラックスにおける変化又は隣接する媒体から受ける
変化に応じて変化する。遮蔽は、迷フラックスからＭＲ
要素を保護する。
【０００５】従来、ＭＲ要素は、１組の磁気遮蔽から電
気的に分離されており、１組の分離した導体がＭＲ要素
の１つの表面上に位置しており、いわゆる“ＣＩＰ”モ
ード（平面電流（Current In the Plane) モード）にお
いて、ＭＲ要素を基準電流が通過するようにしている。
ＣＩＰモードは、電気移行(electromigration)に起因す
るショートのような問題を生じていた。ＣＩＰ型のＭＲ
要素は、大きさが相対的に大きく、構造が複雑なため大
量生産するには高価である。
【０００６】最近、磁気書込極（ライトポール）がＭＲ
要素用の遮蔽（シールド）としても作用し、更にＭＲ検
出電流を導通させる手段としても作用する小型ＭＲヘッ
ドが開発された。このような小型のＭＲヘッドを形成す
る構造及び方法が、上記の米国特許第5,446,613 号に開
示されている。米国特許第5,446,613 号の小型ＭＲヘッ
ドについて以下に簡単に説明する。薄膜蒸着及びフォト
リソグラフィ技術が、セラミック基板上にブロック型の
薄膜構造を形成するのに使用される。この薄膜構造は、
底から順に、（ａ）磁気的に及び電気的に導通である材
料で作られた下側の極（ポール）／遮蔽（シールド）層
と、（ｂ）磁気的には非導通であるが電気的には導通で
ある材料で作られた下側の接触層と、（ｃ）主平面を通
って垂直に電流が流れるＣＰＰとして知られるモードで
動作するように配置された巨大なＭＲ要素（ＧＭＲ）
と、（ｄ）磁気的には非導通であるが電気的には導通で
ある材料で作られた上側の接触層と、（ｅ）磁気的に及
び電気的に導通である材料で作られ、変換動作をする前
側ギャップと逆の後側ギャップの両方で底の極／遮蔽層
から離れている上側の極／遮蔽層とを有する。
【０００７】ＧＭＲ要素は、典型的には、パターン化さ
れた多層構造で作られ、例えば、Ｃｕ／Ｃｏ又はＦｅ／
Ｃｒを材料として使用する。本発明では、ＧＭＲ薄膜
は、ＧＭＲ薄膜に印加されるバイアス電流が薄膜の平面
に垂直、すなわち、Ｃｐｐモードになるように、方位さ
れている。読出（リード）電流は、電気的に導通である
極／遮蔽層と接触層により、ＧＭＲ要素を通って垂直に
流れる。読出回路は、磁気抵抗の変動を検出するよう
に、上側及び下側の極／遮蔽層に組み合わされる。書き
込み（ライト）フラックスは、電流が小型のＧＭＲヘッ
ド構造の後側のギャップの回りに形成された電気的コイ
ルを通過する時に、前側のギャップを通って流れる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】米国特許第5,446,613
号の小型ＭＲヘッドは、非常に利点が多いが、更に改良
した。特に、読出（リード）雑音が低減でき、ＧＭＲ応
答の線型性と利得（ゲイン）が以下に開示するように改
善されることが分かった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、小型読
出（リード）／書込（ライト）ヘッドは、磁気的にバイ
アスされたＧＭＲ要素を有し、読出（リード）信号にお
ける雑音を低減し、フラックス検出の線型性と利得（ゲ
イン）を改善する。ＭＲ要素は、隣接する媒体によって
励起場が供給されない時、交互の（alternate)ＭＲ層の
主領域がはさみ(scissor) 状の形状になるように磁気的
にバイアスされる。ＭＲ要素の第１層の主領域部分は、
バイアス場によって、バイアスされない状態の位置から
＋４５°回転するようにバイアスされることが望まし
い。ＭＲ要素の隣接する第２層の主領域部分は、バイア
ス場によって、バイアスされない状態の位置から−４５
°回転するようにバイアスされることが望ましい。これ
により、バイアスに起因する第１層と第２層の主領域部
分間の角度差が約９０°になる。
【００１０】励起場が隣接する媒体によって供給される
時、はさみ形状が、この励起場の極性に応じて、交わっ
た状態（９０°）から、閉じた状態（０°）又は逆平行
状態（１８０°）のいずれかになる。従って、それによ
る余弦（ｃｏｓ）値における変化（ｃｏｓ関数であるＭ
Ｒ要素の抵抗）は、ゼロから正の１（ｃｏｓ０°＝＋
１．０）又は負の１（ｃｏｓ１８０°＝−１．０）まで
である。従って、それによるＭＲ要素の抵抗における変
化は、励起場の極性の変化を示す。
【００１１】バイアスのはさみ形状への変換の更なる利
点は、改善された感度と低レベルの励起場に対するリニ
ア（線型）な応答、及びエッジ効果による雑音の低減で
ある。本発明に基づく構造は、（ａ）ＧＭＲ要素、
（ｂ）読出（リード）モード中には遮蔽として働くと同
時に検出電流を供給し、更に書込（ライト）モード中に
は書込（ライト）フラックスを生成するためのＧＭＲ要
素の回りに配置された１組の極要素（ポールエレメン
ト）と、（ｃ）読出モード中には所定の方位の磁気的バ
イアスをＧＭＲ要素に対して印加するためにＧＭＲ要素
に隣接して配置されたソフト（柔軟な）磁気要素（エレ
メント）と、（ｄ）ソフト要素の主領域部分を前記の所
定の方位に沿って配置するための、ソフト要素に隣接し
て配置された反強磁性交換要素（エレメント）とを有す
る。
【００１２】本発明に基づく製造方法は、（ａ）基板の
設定工程と、（ｂ）基板上への磁気抵抗要素の配置工程
と、（ｃ）磁気抵抗要素に隣接して、磁気抵抗要素に磁
気バイアスを印加するためのバイアス要素（エレメン
ト）を基板上に配置する工程とを備える。バイアス要素
は、永久磁石、又はあらかじめ配位された交換層とソフ
ト層の組み合わせ、又は磁気バイアス場を誘導する電流
源、又はこれらのバイアス供給手段の１個以上の組み合
わせで実現できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明は、付属の図面を参照して
より詳しく説明される。図１は、本発明に基づくヘッド
構造１００とヘッド１００に隣接した磁気媒体５０の断
面図である。参考のため、上方に延びるＺ軸と右方に延
びるＸ軸とを有するデカルト座標格子が参照番号３０で
示される。Ｙ軸は図１の平面から内側に、Ｚ軸とＸ軸に
垂直に延びている。
【００１４】磁気媒体５０は、その表面上に規定された
複数の＋Ｚ方向又は−Ｚ方向のいずれかに向いた初期方
位フラックス領域を有する。例えば、対向する方位のフ
ラックス領域５１によって規定される第１の遷移５２
は、媒体を越えて＋Ｘ方向に延びる第１の外辺（フリン
ジ:fringe ）領域を生成するように示してある。他の対
向する方位のフラックス領域５１によって規定される第
２の遷移５３は、−Ｘ方向に延びる第２のフリンジ領域
を生成するように示してある。
【００１５】磁気媒体５０はヘッド構造１００に対して
Ｚ（＋Ｚ又は−Ｚ）方向に沿って移動する。ヘッド構造
１００は、Ｘ方向に空気力学的に規定される浮上高さＨ
だけ磁気媒体５０から離れる。ヘッド構造１００が遷移
領域５２と５３を通過する時、ヘッド構造１００の磁気
抵抗１２３はフラックスすなわちフリンジ場を検出し、
その抵抗を変化させるように応答する。
【００１６】セラミックのような磁気的に非導通である
材料でできているスライダ型（すべり型）基板１１０
は、ヘッド構造１００の大部分を形成し、空気力学的浮
上を行わせる。説明を簡単にするために、空気力学的基
板１１０の大部分は示さない。基板１１０は、Ｘ方向に
延びる実質的に平面である上表面１１１と、Ｚ方向に延
びるように上表面１１１を実質的に直角に切る媒体に面
する側壁１１５とを有する。基板側壁１１５に交わる基
板上表面１１１の端を、ここでは前側エッジ１１３とす
る。
【００１７】電気的にも磁気的にも導通である材料で作
られた第１の極／遮蔽層１２１は、前側エッジ１１３に
延びる基板上表面１１１上に適合して形成される。第１
の極／遮蔽層１２１の材料は、パーマロイ、又は高透過
性を有する高磁性体のようなニッケル−鉄組成物であ
る。第１の極／遮蔽層１２１のＺ方向の厚さは、０．５
μｍから１９μｍの範囲であることが望ましく、特に２
μｍから３μｍの範囲であることが望ましい。
【００１８】省略の形式として、Ｅｘ／Ｍｘが各種の材
料の電気的及び磁気的導通特性を記述するのに使用さ
れ、ｘがＣの時には導通であることを意味し、ｘがＮの
時には非導通であることを意味し、ｘがＸの時にはいず
れかであることを意味する。これにより、ＥＮ／ＭＣは
電気的には非導通で磁気的に導通であることを意味す
る。ＥＸ／ＭＮは電気的には導通又は非導通のいずれか
であるが、磁気的には非導通であることを意味する。
【００１９】電気的に導通であるが磁気的には非導通の
材料（ＥＣ／ＭＮ材料）でできた第１の接触要素（エレ
メント）１２２は、第１の極／遮蔽層１２１の前側部分
の上の基板の前側エッジ１１３に近い所に形成される。
第１の接触要素１２２は、例えば銅（Ｃｕ）、金（Ａ
ｕ）、銀（Ａｇ）、及びこれらの金属の合金で構成され
るグループから選択されたＥＣ／ＭＮ材料の１つ又は組
み合わせで構成することができる。第１の接触要素１２
２のＺ方向の厚さは、１００オングストロームから２０
００オングストロームの範囲であることが望ましく、特
に３００オングストロームから１５００オングストロー
ムの範囲であることが望ましい。
【００２０】巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）要素１２３は、第
１の接触要素１２２上に形成される。ＧＭＲ要素１２３
は、例えば、コバルト（Ｃｏ）及び銅（Ｃｕ）のような
磁気的に導通と非導通である材料の約２０オングストロ
ームの厚さの非常に薄い層を交互に重ねた複数の層を配
置することにより形成される。公知のように、このよう
なＧＭＲ要素１２３の電気抵抗は、時間的に変化する磁
気フラックスにさらされる時に変動する。誘導変換器
（トランスデューサ(transducers) ）と異なり、磁気抵
抗要素は、フラックス遷移の変化率よりむしろフラック
ス遷移の強度に敏感である。これにより、磁気抵抗要素
がディスク速度の変化に対して感度を有しないといった
誘導トランスデューサに対する特定の効果を生じる。
【００２１】ＧＭＲ要素１２３のＺ方向の全体の厚さ
は、６０オングストロームから１０００オングストロー
ムの範囲であることが望ましく、特に、１００オングス
トロームから５００オングストロームの範囲であること
が望ましい。第１の接触要素１２２と同一又は等価なＥ
Ｃ／ＭＮ材料で作られた第２の接触要素１２４は、ＧＭ
Ｒ要素１２３上に形成される。第２接触要素１２４のＺ
方向の厚さは、実質的に第１接触要素１２２の厚さと同
一であることが望ましい。
【００２２】第１の極／遮蔽層１２１と同一又は等価な
ＥＣ／ＭＣ材料で作られた第２の極／遮蔽層１２５は、
第２の接触要素１２４上に形成される。第２の極／遮蔽
層１２５のＺ方向の厚さは、実質的に第１の極／遮蔽層
１２１の厚さと同一かそれ以下である。第１及び第２の
極／遮蔽層１２１、１２５と同一又は等価なＥＣ／ＭＣ
材料で作られた第３の極／遮蔽層１２６は、第２の極／
遮蔽層１２５の上に背後に（＋Ｘ方向に）延びるように
形成され、第１の極／遮蔽層１２１との間に背後（バッ
ク）ギャップ１３０を規定する。第３の極／遮蔽層１２
６のＺ方向の厚さは、実質的に第１の極／遮蔽層１２１
の厚さと同一かそれ以上である。
【００２３】バックギャップ１３０は、少なくとも電気
的には非導通（ＥＮ／ＭＸ）の材料で満たされるが、ア
ルミナ(Al2O3) 、強焼結レジスト(hard-baked resist)
又は（ダウケミカル社から供給される）ベンゾシクロブ
テン（ＢＣＢ）のような磁気的にも電気的にも非導通で
ある材料（ＥＮ／ＭＮ）によって満たされることが望ま
しい。
【００２４】前側エッジ１１３のところの第１の極／遮
蔽層１２１の先端と第２の極／遮蔽層１２５の底との間
の間隔は、図２でＧで示される前側書込ギャップを規定
する。前側ギャップＧの大きさは、第１の接触要素１２
２、ＧＭＲ要素１２３及び第２の接触要素１２４のＺ方
向の厚さによって規定される。バックギャップ１３０の
Ｚ方向の大きさは、前側ギャップの大きさより以下であ
り、第１及び第３の極／遮蔽層１２１、１２６間の電気
的絶縁を保証可能な範囲でできるだけ小さくすることが
望ましい。
【００２５】Ｙ−Ｚ平面３１におけるヘッド構造１００
の関係部分の好適な前側平面図を示す図２に関しては、
参照番号１２１から１２６の要素は、好適なＩビーム輪
郭（プロフィール）を示している。要素１２１と１２２
から１２５の上側部分によって規定されるＩビームプロ
フィールのステム（柄）部分におけるＹ方向の厚さは、
２μｍから１００μｍであることが望ましく、特に３μ
ｍから５μｍの範囲であることが望ましい。要素１２１
と１２６の上側部分によってそれぞれ規定されるＩビー
ムプロフィールの底と先端のキャップ（ふた）は、より
幅広く、特に１．５から２倍であることが望ましい。
【００２６】図２の要素１２５（第２極／遮蔽層）のＺ
方向の高さは、図示のＧの１．０倍から１０倍であるこ
とが望ましく、特にＧの約３倍であることが望ましい。
要素１２１（第１極／遮蔽層）の上側のステム状の部分
のＺ方向の高さは、Ｇの１．０倍から１０倍であること
が望ましく、特にＧの約３倍であることが望ましい。全
ては示してないが、アルミナ(Al2O3) 、強焼結レジスト
(hard-baked resist) 又はＢＣＢのような材料の１つ又
はそれ以上で構成されるＥＮ／ＭＮで満たした平面化構
造１７０は、Ｉビームプロフィールの基板の先端表面１
１１から少なくとも第３極／遮蔽層１２６の底までを囲
む。第３極／遮蔽層１２６は、必要ならば、不活性ＥＮ
／ＭＮ材料で包むこともできる。
【００２７】再び図１に戻って、要素１２２から１２５
のＸ方向の長さは、５０μｍから２００μｍであること
が望ましく、特に１００μｍから１５０μｍの範囲であ
ることが望ましい。図１に示すように、第１と第３極／
遮蔽層１２１、１２６は挟まれる要素１２２から１２５
より＋Ｘ方向に延びている。参照番号１４１−１４４で
示したような電気的に導通性の巻線部材を有する平面コ
イル１４０は、バックギャップ１３０の回りに形成さ
れ、ＥＮ／ＭＮで満たした平面化構造１７０又は他の適
当なＥＮ／ＭＮ指示構造によって、第１と第３極／遮蔽
層１２１、１２６から電気的に絶縁される。
【００２８】書込回路１５０は、コイル１４０の対向す
る端に接続され、例えば、コイルがら線状の先端を有す
る場合には部材１４２と１４４に接続され、書込モード
の間、バックギャップ１３０の前側に位置する巻線部材
１４１−１４２を通って第１の方向（＋Ｙ方向）に通過
する電流Ｉｗを送り、バックギャップ１３０の後側に位
置する巻線部材１４３−１４４を通って第２の方向（−
Ｙ方向）に通過する電流Ｉｗを送る。これにより、前側
のギャップとバックギャップを通過するフラックスの流
れを誘導する。前側のギャップを横切るフラックスの流
れにおける変化は、書込動作の間磁気媒体５０の磁化さ
れた領域５１の異なる磁気方位を生じる。
【００２９】読出回路１６０は、第１と第３極／遮蔽層
１２１、１２６の対向する後側の端に接続され、読出動
作の間、挟まれる要素１２２乃至１２５を通ってＺ方向
に流れる検出電流ＩR を送る。読出検出電流ＩR は、Ｇ
ＭＲ要素１２３を垂直に流れ、これにより、平面に沿っ
た電気の移動の問題と平面モードにおける電流（ＣＩ
Ｐ）動作に基づく初期の設計に関係する平行な電流の問
題に起因する磁気バイアスを回避できる。
【００３０】電気的に非導通の磁気バイアス要素１８０
は、第１の接触要素１２２と、ＧＭＲ要素１２３と、第
２の接触要素１２４の組み合わせの後ろに位置する。バ
イアス要素１８０は、第１と第２極／遮蔽層１２１、１
２５の間に挟まれる。バイアス要素１８０は、図示の矢
印によって示されるように実質的にＸ方向（＋Ｘ又は−
ｘ方向）に沿ってＧＭＲ要素１２３内に延びる磁気バイ
アス場を生成する。
【００３１】バイアス要素１８０の目的を、図３と図１
８を参照して説明する。図１８はバイアス要素１８０が
ない場合の状態を示し、図３はバイアス要素１８０が存
在する状態を示す。図１８は、バイアス要素１８０がな
い場合に、微小レベルでバイアスされないＧＭＲ要素内
の磁界分布を決定するコンピュータシミュレーションの
結果を示す。簡単のため、３層ＧＭＲ要素は、２０オン
グストロームの厚さの磁気／非磁気／磁気層で、それぞ
れＸの長さとＹの厚さは０．５μｍで、遮蔽と遮蔽のギ
ャップ（Ｇ）は０．３５μｍで、浮上高さは５００オン
グストロームであると仮定した。実際のシミュレーショ
ンの出力は色で分けられている。図１８は色分けされた
結果の粗い、白黒の略図である。
【００３２】図１８の左上側の部分は、２つの隣接する
ＧＭＲ層５１０と５２０における磁化状態の第１の上面
図の断片図を示し、ヘッドは媒体磁化遷移点５３上の第
１の相対位置ＺR ＝１にあり、媒体からの励起場である
外辺場（フリンジフィールド）５５１を下方向に生成す
る。Ｚ方向に順に積み上げられているので、ＸＹ平面３
２で見るとＧＭＲ層５１０と５２０は実際には相互に重
なっているが、これらの各ＧＭＲ層で生じることが分か
るように、説明のために、互いに上下方向に離して、分
離して示してある。媒体５０によって生成される外部励
起場５５１は、ＸＹ平面内で、媒体から重なったＧＭＲ
層５１０と５２０内に延びる。
【００３３】説明を簡単にするために、各断片図では媒
体励起場と同一の参照番号をサフィックス“Ｓ−”を前
に付けて使用することとする。従って、断片図Ｓ−５５
１は媒体励起場５５１を有する図１８の左上の断片図を
示す。断片図Ｓ−５５１の副領域５１１における下向き
の矢印は、第１の層５１０の中央主部分における領域の
磁気方位を示す。図示のように、副領域の磁気方位５１
１は、断片図Ｓ−５５１における対応する媒体励起場５
５１の磁気方位に沿っている。
【００３４】断片図Ｓ−５５１の副領域５２１における
下向きの矢印は、第２の層５２０の中央主部分における
領域の磁気方位を示す。図示のように、副領域の磁気方
位５２１も、対応する媒体励起場５５１の磁気方位に沿
っている。従って、第１と第２のＧＭＲ層の中央磁気方
位５１１と５２１の角度差は、ゼロである。この角度差
の余弦（Ｃｏｓ）値は＋１．０（Ｃｏｓ０＝＋１．０）
である。
【００３５】ＧＭＲ層５１０と５２０のエッジ副領域に
おける領域の磁気方位は、同様に矢印で示される。第１
のＧＭＲ層５１０は、断片図Ｓ−５５１において、左、
上、右の各エッジ副領域５１２、５１３、５１４を有し
ている。第２のＧＭＲ層は、断片図Ｓ−５５１におい
て、左、上、右の各エッジ副領域５２２、５２３、５２
４を有している。各ＧＭＲ層５１０、５２０の中央
（主）副領域５１１、５２１と対応するエッジ副領域５
１２−２１４と５２２−２２４の間の接合は、ここでは
「副領域壁」として定義される。
【００３６】左／右側方エッジ副領域５１２、５１４、
５２２及び５２４における領域の磁気方位は、断片図Ｓ
−５５１では、対応する（下を指している）媒体の励起
場５５１の磁気方位に沿って配置されている。上エッジ
副領域５１３と５２３における領域の磁気方位は、ＧＭ
Ｒ層の反強磁性特性のために逆の左と右を指すように配
位される。
【００３７】次の断片図Ｓ−５５２では、媒体に対する
ヘッドの相対位置が、ＺR ＝２に進められ、下にある媒
体励起場５５２は強度は低下するがまだ下方向を指して
いる。（相対位置ＺR ＝１、２、３等は連続であるが、
かならずしも相互の距離が等しいとは限らない。） エッジ副領域５１２−５１４、５２２−５２４における
領域の磁気方位は、断片図Ｓ−５５２では変化せずその
ままである。第１のＧＭＲ層５１０の中央副領域におけ
る磁気方位は、参照番号５１１’で示すように、前エッ
ジ副領域５１３との相互作用のために反時計方向に若干
回転している。第２のＧＭＲ層５２０の中央副領域にお
ける領域の磁気方位は、参照番号５２１’で示すよう
に、前エッジ副領域５１３との相互作用のために時計方
向に若干回転している。中央磁気方位５１１’、５２
１’との間の角度差は、ゼロより大きいが、１８０°よ
りは小さい。この角度差の余弦（Ｃｏｓ）値は、＋１．
０と−１．０の間である。
【００３８】第３の断片図Ｓ−５５３においては、媒体
に対するヘッドの相対位置が、ＺR＝３に進められ、下
にある媒体励起場５５３は強度がゼロに減少している。
エッジ副領域５１２−５１４、５２２−５２４における
領域の磁気方位は、断片図Ｓ−５５２では変化せずその
ままである。第１のＧＭＲ層５１０の中央副領域におけ
る磁気方位は、参照番号５１１''で示すように、前エッ
ジ副領域５１３との相互作用のために更に反時計方向に
若干回転し、右を指している。第２のＧＭＲ層５２０の
中央副領域における領域の磁気方位は、参照番号５２
１''で示すように、前エッジ副領域５２３との相互作用
のために更に時計方向に若干回転し、左を指している。
中央磁気方位５１１''、５２１''との間の角度差は、１
８０°である。この角度差の余弦（Ｃｏｓ）値は、−
１．０である。（Ｃｏｓ１８０°＝−１．０） 第４の断片図Ｓ−５５４では、媒体に対するヘッドの相
対位置が、ＺR ＝４に進められ、下にある媒体励起場５
５４は方向が切り換わり、小さな強度で上方向を指して
いる。エッジ副領域５１２−５１４、５２２−５２４に
おける領域の磁気方位は、ヒステリシスのために、変化
せずそのままである。第１のＧＭＲ層５１０の中央副領
域における磁気方位は、媒体励起場５５４との相互作用
のために反時計方向に更に回転し、右上を指している。
第２のＧＭＲ層５２０の中央副領域における領域の磁気
方位は、媒体励起場５５４との相互作用のために時計方
向に更に回転し、左上を指している。
【００３９】第５の断片図Ｓ−５５５では、媒体に対す
るヘッドの相対位置が、ＺR ＝５に進められ、下にある
媒体励起場５５５は強度が増加し、上方向を示し続けて
いる。エッジ副領域５１４と５２２における領域の磁気
方位は変化せずそのままであるが、５１２と５２４とし
て前に言及されたエッジ副領域の部分は、媒体励起場５
５５の増加した強度に応じて変化し始める。
【００４０】特に、断片図Ｓ−５５５に示すように、元
の副領域５１２と５２４の副領域の壁は、新しい形状５
１２’と５２４’に収縮される。新しい副領域（すなわ
ち「泡（バブル）」）５５２と５５４は、下方向の代わ
りに上方向を指す磁気方位を有して、切り換わったエッ
ジ副領域部分に現れる。エッジ副領域内の磁気領域は、
境界領域のために回転できないが、代わりに切り換えに
よって方位を変化させる。切り換えのメカニズム（機
構）は、公知のバークハウゼン効果（Barkhausen effec
t)に従って、不連続的に各ＧＭＲ層５１０と５２０内で
変化する。いずれの例においても、切り換えは、ＧＭＲ
層５１０の１つのエッジ部分内で起き、対称な対応する
切り換えがそれとは同時にＧＭＲ層５１０と５２０の他
の層で生じることはない。このエッジ副領域での領域の
不釣り合いな切り換えがＧＭＲ要素の抵抗の変化にラン
ダム雑音の要素を生じるものと信じられている。
【００４１】第６の断片図Ｓ−５５６では、媒体に対す
るヘッドの相対位置が、ＺR ＝６に進められ、下にある
媒体励起場５５６は強度は増加するがまだ上方向を指し
ている。副領域５１１''' と５２１''' における領域の
磁気方位は、媒体励起場５５６に沿うように回転する。
エッジ副領域５１４と５２２における領域の磁気方位
は、媒体の励起場５５６の増加した強度と中央副領域５
１１''' と５２１''' における領域との相互作用に応じ
て変化もし始める。
【００４２】特に、断片図Ｓ−５５６に示すように、元
の副領域５１２と５２４の副領域壁は、更に収縮し、新
しい副領域（バブル）５５２と５５４は実質的に大きく
なる。同時に、元の副領域５１４と５２２の副領域の壁
は、新しい形状５１４’と５２２’に収縮する。新しい
副領域（すなわちバブル）５６２と５６４は、下の代わ
りに上を指す磁気方位を有するようになる。新しい副領
域（バブル）５６２と５６４の延長は、より古いバブル
５５２と５５４の場合のように不連続であり、非対称で
ある。
【００４３】第７の断片図Ｓ−５５７では、媒体に対す
るヘッドの相対位置が、ＺR ＝７に進められ、下にある
媒体励起場５５６は上方向を指したまま強度は最大値に
なる。ＧＭＲ層５１０と５２０の中央（主）の副領域と
左と右のエッジ副領域の両方において、領域の磁気方位
はすべて、下の媒体励起場５５７に沿って上方向を示
す。各ＧＭＲ層５１０と５２０の上エッジ副領域５１３
と５２３における領域は、それぞれ左と右の逆の方向を
示し続ける。
【００４４】第７の断片図Ｓ−５５７における磁化状態
は、中央及びエッジの副領域における磁気方位が下側で
あるよりむしろ上側である点を除けば、第１の断片図Ｓ
−５５１におけるのと基本的には同一である。媒体励起
場の次の切り換えへの応答は、上／下の方位が逆にな
り、中央副領域の回転が逆になる点を除けば、断片図Ｓ
−５５１からＳ−５５７と同様の過程である。
【００４５】中央磁気方位５１１と５２１間の角度差
は、断片図Ｓ−５５１と同様に第７の断片図Ｓ−５５７
ではゼロであり、この角度差の余弦（Ｃｏｓ）値は＋
１．０である。（Ｃｏｓ０°＝＋１．０） 図１９は、励起場強度における変化に対するバイアスさ
れないＧＭＲ要素の余弦（Ｃｏｓ）関数状の応答をプロ
ットした図である。図示のように、この応答は、ＧＭＲ
層５１０と５２０が媒体励起場の遷移を通して掃引する
時の、ＧＭＲ層５１０と５２０の中央（主）副領域の磁
気方位間の角度差の余弦（Ｃｏｓ）関数である。ＧＭＲ
要素の抵抗は、交互のＧＭＲ層の中央副領域の磁気方位
の角度差の余弦（Ｃｏｓ）関数におおよそ比例する。
【００４６】図１９の縦軸は、媒体励起場に対する抵抗
又は電圧で表した磁気抵抗を示す。図１９の横軸は、１
平方センチメータ（ｃｍ2 ）当たりのミリＥＭＵ（電気
磁気単位）で表した媒体励起場の強度を示す。０ミリＥ
ＭＵ／ｃｍ2 の場の強度位置は、図１８の第３の断片図
Ｓ−５５３に対応する。−１．２ミリＥＭＵ／ｃｍ2の
場の強度位置は、図１８の第１の断片図Ｓ−５５１に対
応する。＋１．２ミリＥＭＵ／ｃｍ2 の場の強度位置
は、図１８の第７の断片図Ｓ−５５７に対応する。
【００４７】図１９において、余弦（Ｃｏｓ）関数状の
応答曲線のもっとも非線型（ノンリニア）な部分（ｆ
〔Ｃｏｓ１８０°〕）は、０ミリＥＭＵ／ｃｍ2 の場の
強度位置（Ｓ−５５３）上に位置している。余弦（Ｃｏ
ｓ）関数状の応答曲線のこの部分（ｆ〔Ｃｏｓ１８０
°〕）は、最小の傾斜部分でもある。これは、バイアス
されないＧＭＲ要素の非常に小さい強度の振動励起場に
対する応答は、相対的に非線型であり、振動励起場の強
度が小さくなるに従って、より非線型になるということ
を意味する。更に、バイアスされないＧＭＲ要素の利得
は、振動励起場の強度が小さくなるに従って、小さくな
ることも意味する。これらの両方の特徴は、不利な点で
あり、相対的に低い強度の磁気遷移を検出しようとする
時に特に不利である。
【００４８】図２０は、ＧＭＲ要素が媒体上にあらかじ
め記録された正弦波状に振動する励起場強度により励起
される時のバイアスされないＧＭＲ要素の出力電圧又は
抵抗をプロットした図である。図２０の縦軸は外部の励
起場に対する磁気抵抗を示し、横軸は媒体のトラックに
沿った位置をミクロンメートル（μｍ）単位で示す。あ
らかじめ記録された励起信号は、３μｍの周期の方形波
で強度が正と負に対称に振れる（南北に振れる。） 図２０における０．０μｍの右のＺR の位置は、図１８
の断片図Ｓ−５５１に対応する。応答が潜伏するのはヒ
ステリシスのためである。０．７５μｍの右のＺR の位
置は、図１８の断片図Ｓ−５５７に対応する。約０．０
μｍでの出力（Ｓ−５５１）は、たとえ励起場がこれら
のそれぞれの位置で逆の極性であっても、約１．５μｍ
での出力（Ｓ−５５７）から区別されない。ＧＭＲ要素
の出力から、検出した磁気遷移が下から上への変化か、
上から下への変化であるかを識別することはできない。
あらかじめ記録された磁気信号内の極性情報は、バイア
スされないＧＭＲ要素の出力には現れない。
【００４９】図３から図５は、ＧＭＲ要素がバイアス要
素１８０によってバイアスされる場合の１組の図であ
る。図３は、媒体励起場が十分に下を示す場合（断片図
Ｓ−２５１）と、媒体励起場が中立の場合（断片図Ｓ−
２５３）と、媒体励起場が十分に上を示す場合（断片図
Ｓ−２５７）の磁気方位を示す。下方向を示す矢印２８
１は、バイアス場を示す。バイアス場は、中立の外部励
起状態（Ｓ−２５３）においては、主（中央）磁気方位
が他の上に重なる時には「はさみ」状の形状を規定する
ようになっている。ＧＭＲ要素の第１の層の主領域部分
はバイアスされ、バイアス場によりバイアスされない時
の方位に対して＋４５°回転することが望ましい。ＧＭ
Ｒ要素の隣接する第２層における主領域部分はバイアス
され、バイアス場によりバイアスされない時の方位に対
して−４５°回転することが望ましい。これにより、第
１と第２の層の主領域部分にバイアスに起因する約９０
°の角度差を生じる。このバイアスにより生じた角度差
（９０°）の余弦（Ｃｏｓ）値は約ゼロである。
【００５０】図３の（バイアスされたＧＭＲ要素の）磁
化の状態Ｓ−２５１、Ｓ−２５３、Ｓ−２５７のそれぞ
れにおいて、エッジ副領域の方位は実質的に変化せずに
そのままである。バイアスされたＧＭＲ要素のエッジに
おける領域の切り換えは基本的に生じない。これによ
り、バークハウゼン効果(Barkhausen effect) に起因し
て生じるランダム雑音の問題は除去される。
【００５１】図１９、図２０、図４、及び図５に示した
結果は、完全な余弦（Ｃｏｓ）関数曲線ではないが、コ
ンピュータシミュレーションの結果であると理解され
る。シミュレーションの条件においては、３層のＧＭＲ
要素は、磁気／導電／磁気の３層から構成され、それぞ
れ厚さが２ナノメータ（２ｎｍ）で、Ｙ方向の幅が０．
５μｍで、Ｘ方向の長さが０．２５μｍである。媒体信
号は、１．５μｍの期間で記録された立ち上がりと立ち
下がりのエッジが９０°の完全な方形波として表され
る。媒体表面とヘッドの間の磁気的な３０ｎｍの間隔
（この間隔は薄膜磁気ヘッドが配置されるエアベアリン
グスライダのエアベアリング表面（ＡＢＳ:AirBearing
Surface）が磁気ディスク表面に面する間隔である。）
であると仮定する。強度Ｍｒｔ＝０．４５ミリＥＭＵ／
ｃｍ2 の永久磁石のバイアスが−Ｘ方向に延びると仮定
し、それぞれ「バイアスされた」と付記してある。
【００５２】バイアスされていない時の図２０に示すよ
うに、方形波の立ち上がりエッジ（ＺR ＝０．０μｍ）
における読出（リードバック）電圧は、方形波の立ち下
がりエッジ（ＺR ＝１．５μｍ）におけるリードバック
電圧とは、同じ極性で同じ強度であるため識別できな
い。もし雑音の上方向へのスパイク（突起）が、例え
ば、ＺR ＝１．０μｍに現れると、雑音から信号を分離
するのは難しい。
【００５３】これに対して、バイアスされている時の図
５に示すように、方形波の立ち上がりエッジ（ＺR ＝
０．０μｍ）におけるリードバック電圧は、方形波の立
ち下がりエッジ（ＺR ＝１．５μｍ）におけるリードバ
ック電圧と、同じ極性でないため識別できることは明ら
かである。もし雑音の上方向へのスパイクが、例えば、
ＺR ＝１．０μｍに現れたとしても、交互の極性をフィ
ルタリングの基礎として使用することにより雑音から信
号を分離するのは相対的に良好である。
【００５４】第４図において、余弦（Ｃｏｓ）関数状応
答曲線のもっとも線型（リニア）な部分は、０ミリＥＭ
Ｕ／ｃｍ2 の場の強度位置（Ｓ−２５３）に位置してい
る。余弦（Ｃｏｓ）関数状応答曲線（ｆ〔Ｃｏｓ９０
°〕）のこの部分は、最大の傾斜の部分でもある。これ
は、バイアスされたＧＭＲ要素の微小な強度で振動する
励起場に対する応答は、相対的に線型で、振動する励起
場の強度が小さくなるに従ってより線型になることを意
味する。更に、バイアスされたＧＭＲ要素の利得も、振
動する励起場の強度が小さくなるに従って増加すること
も意味する。これらの両方の利点は非常に有利であり、
特に、相対的に低い強度の磁気遷移を検出使用とする場
合に有利である。
【００５５】バイアスされない場合とバイアスされる場
合における移転曲線特性の比較は、図２１に分かりやす
く示されており、丸はバイアスされない配置を示し、三
角形はバイアスされた配置を示す。鍵となる対称領域
は、破線で示したゼロ軸に等しい場の強度の部分であ
る。相対的に低い強度の振動する励起場は、バイアスさ
れないＧＭＲ要素に対してバイアスしたＧＭＲ要素を使
用し、それ以外の要因は等しい時に、より線型な応答を
行い、より大きな出力の振れを生じる。
【００５６】（図３に参照番号２８１で示す）バイアス
された場は、永久磁石、又はあらかじめ配位された交換
層と柔軟な層の組み合わせ、又は磁気バイアス場を誘導
する電流源、又はこれらのバイアス提供手段の１つ又は
それ以上の組み合わせによって実現される。永久磁石
は、磁石の磁化を永久的に損なう強い書込場のない場合
に使用できる。強い書込場がバイアス提供手段を通過す
る可能性がある場合には、あらかじめ配位された交換層
（反強磁性層）と柔軟な層（強磁性層）の組み合わせの
ような回復可能なバイアスシステムを使用することが望
ましい。
【００５７】図６は、本発明に基づいてバイアスされる
ＧＭＲヘッドを製造する方法を示す。可能であれば、図
１と図２で使用された１００番台の参照番号で示される
要素を、対応する３００番台の参照番号を有するものと
して示す。以下の層は、スパッタリング、ＣＶＤ（chem
ical vapor deposition)、又は他の適当な蒸着方法によ
り、セラミックの基板３１０上に堆積される。その好適
な順番は、ＥＮ／ＭＮ材料で作られた任意のベース絶縁
層３１１、ＥＣ／ＭＣ材料で作られた第１の極／遮蔽層
３２１、ＥＣ／ＭＮ材料で作られた第１の接触層３２
２、ＥＣ／ＭＮとＥＣ／ＭＣの材料を非常に薄く交互に
重ねた膜で作られた層３２３、ＥＣ／ＭＮ材料で作られ
た第２の極／遮蔽層３２４、及びフォトリソグラフィで
規定されたアパーチャ（開口）３０１を有し、そこを通
って垂直に延びるパターン化された第１のフォトレジス
ト層３０２である。
【００５８】図７においては、アパーチャ３０１が層３
２２から３２４を通って延びる空洞３０３を形成するの
に使用される。（説明を簡単にするために、任意のベー
ス絶縁層３１１はこれ以上は示していないが、存在する
場合には、基板３１０の上表面上に形成されると理解さ
れる。）空洞３０３のＹ方向の幅は、空洞の左側に形成
されるＧＭＲ要素の幅に等しいか、それより大きい。空
洞３０３のＸ方向の長さは、ＧＭＲ要素の最大の長さよ
り長いことが望ましく、できれば最大の長さの５倍から
１０倍であることが望ましい。空洞３０３は、例えばア
ルゴン（Ａｒ）イオン加工又は再活性イオンエッチッグ
（ＲＩＥ）を使用して加工される。加工の方法は、層３
２２−３２４の各材料の応じて適当に選択される。空洞
の形成は、典型的には等方性の側方切断を有し、その結
果図示のような傾斜した側壁になる。傾斜の度合いΔ
Ｚ：ΔＸは、おおよそ１：１から２：１の範囲である。
【００５９】図８では、ＲＦスパッタされたアルミ酸化
物(Al2O3) のようなＥＮ／ＭＮ材料の薄膜が配置され
る。参照番号３０５で示されるＥＮ／ＭＮ材料の一部は
層３２１の上及び層３２２−３２４の側壁に付着する。
参照番号３０４で示される残りは、第１のフォトレジス
ト層３０２の上に付着する。内部空洞部のＥＮ／ＭＮの
薄膜３０５は、以下第１の絶縁層３０５とする。
【００６０】次に説明する反強磁性材料３０６−３０７
が電気的に絶縁される時、第１の絶縁層３０５は除いて
もよい。図９において、参照番号３０６と３０７で示さ
れるＮｉＣｏＯ又はＭｎＦｅ又はＴｂＣｏ又はＭｎＮｉ
のような反強磁性材料の薄膜が配置される。反強磁性の
薄膜の空洞内部３０７は、以下交換層３０７として示さ
れる。交換層３０７の磁気領域方位は、蒸着の間又は蒸
着後の高温アニールの間のいずれかで同様の方位の外部
場を印加することにより、Ｘ方向に向く。
【００６１】図１０において、パーマロイのようなソフ
ト強磁性材料の薄膜が蒸着され、参照番号３０８と３０
９で示される。強磁性薄膜の空洞内部３０９は、以下バ
イアス層３０９とされる。バイアス層３０９は、少なく
とも部分的には層３２３のＸＹ平面内にある。交換層３
０７とバイアス層３０９のＸＹ境界を横切る反強磁性カ
ップリングは、バイアス層３０９の磁気領域がＸ方向に
沿って配位されるようにし、これによりＧＭＲ要素３２
３にＸ方向の磁気バイアスを印加する。磁気バイアス
は、図１６に示すように、書込場が第１の極／遮蔽層３
２１と形成される第３の極／遮蔽層３２６の間に形成さ
れる時に、一時的に分裂されるが、交換層３０７の方位
は影響されず、書込（記録）が完了した後バイアス層３
０９内の領域の方位をＸ方向に戻すようにする。
【００６２】装置が磁気記録（書込）のために使用され
なかったり、磁気書込場が中立化できないほど強度が十
分に弱い場合には、永久磁石（図示せず）が交換層３０
７とバイアス層３０９の組み合わせの代わりに使用され
る。バイアス層３０９が少なくとも部分的にはＧＭＲ層
３２３のＸＹ平面内にある時、バイアス層３０９が交換
層３０７の上にあるかどうかで動作の点で少しではある
が差が生じる。いくつかの場合では、蒸着の順番を逆に
して、まずバイアス層３０９を蒸着し、次にバイアス層
３０９の上に交換層３０７を蒸着するとよい。この場
合、最初に蒸着されるバイアス層３０９のソフト磁気材
料は、次に蒸着される交換層３０７に対する結晶学的境
界整列が改良される。
【００６３】交換層３０７が電気的に導通の材料で作ら
れており、バイアス層３０９が絶縁材料で作られている
時、図８の第１の絶縁層３０５と図１１の以下に説明す
る第２の絶縁層３１３の一方又は両方の蒸着を除くこと
も効果がある。しかし、両方の絶縁層３０５と３１３
は、図１の電流がバイアス要素１８０を通って漏れない
ことを最大限保証できるように、設ける方がよい。
【００６４】図１１において、磁気的にも電気的にも非
導通（ＥＮ／ＭＮ）の材料が更に蒸着され、第１のフォ
トレジスト層３０１を通過し、第２の絶縁層３１３を形
成し、図１の第２の接触層３２４の上面のほぼ沿う上表
面を有する部分が形成される。ＥＮ／ＭＮ材料の残り
は、参照番号３１２で示すバイアス沿う３０８の上面を
形成する。
【００６５】図１２では、第１のフォトレジスト層３０
２を分解して、図１１で参照番号３０４、３０６、３０
８、そして３１２で示される重ねられた材料を流し去る
のに適当な溶剤が使用される。これにより、上表面を成
す第２の接触層３２４と第２の絶縁層３１３を有する一
般的な平面構造が残される。図１３では、第２の極／遮
蔽層３２５が蒸着される。その後、第２のフォトレジス
ト層３３４が図示のようなパターンで蒸着される。これ
により、前面がマスクされて露光される構造の背面部が
残される。
【００６６】図１４では、第２のフォトレジスト層３３
４が、それまで領域３３５を占めていた材料を除去する
加工に使用される。除去する加工は、第１の極／遮蔽層
３２１の先端の近くまで又は若干それより下まで切り込
まれる。層３２１−３２５と３０５−３１３用に選択さ
れた材料に応じて、アルゴンイオンミリングとＲＩＥ及
び他の異方性エッチング方法の１つ又はそれらの組み合
わせが、除去部３３５の形成のために適宜使用される。
【００６７】次に、図１３に示した第２のフォトレジス
ト層３３４が除かれ、図１４に示した構造が残される。
図１５では、次にＥＮ／ＭＮ材料で作られた第３の絶縁
層３３６が図１４の構造上に蒸着され、平面化される。
その後、第３のフォトレジスト層３３７が、第２の極／
遮蔽層３２５の上の第３の絶縁層３３６上に蒸着され、
図２のＩビームの正面図のステム部のＹ方向の幅を規定
するようにパターン化される。
【００６８】図１６においては、図２のＥＭ／ＭＮの側
方の支持材料１７０が次に蒸着され、構造は再び平面化
される。その後、更にフォトレジスト層（図示せず）が
蒸着され、図１６に示した構造がＹ方向にまたがって、
第３の極／遮蔽層３２６が図示のように蒸着されるよう
にパターン化される。第３の極／遮蔽層３２６は、第１
及び第２の極／遮蔽層３２１、３２５を作るのに使用さ
れたのと同一の又は実質的に類似した合成物で構成され
る。
【００６９】平面書込コイル１４０のようなヘッドの他
の部分は、公知の方法で、上記の工程の後又はその間に
形成される。大量生産の場合には、図６から図１６の構
造は、複数のウエハのそれぞれについて多数回再現さ
れ、各読出／書込ヘッドは、工程の最後に各ウエハから
切り出される。従って、小型でＣＰＰ型のバイアスされ
る磁気抵抗ヘッドの大量生産の経済的な方法が実現され
る。
【００７０】図１７は、損傷を与える書込フラックスの
遷移に周期的にさらされても、ＧＭＲ要素４２３をバイ
アスする機構の図である。交換層４０７は、その反強磁
性材料の磁気領域がＸ方向（ＧＭＲ要素４２３から図示
していない隣接する媒体の表面に延びる線の方向）の逆
の方向を指すようにあらかじめ配向される。交換層４０
７と強磁性バイアス層４０９の間の境界の結合表面は、
強磁性バイアス層４０９内でＸ方向の一方の方向を指す
磁気領域を生成する。これらの一方の方向を指す領域の
フラックスは、境界４９３を横切ってＧＭＲ要素４２３
内に延び、ＧＭＲ要素４２３をバイアスする。反強磁性
の交換層４０７内で対向する方向を指す領域の方位は、
書込フラックスの印加によっては永久には損なわれな
い。従って、たとえヘッドが相対的に強力な書込パルス
を生成するようにあらかじめ使用されていても読出モー
ドの間バイアスは維持される。
【００７１】本発明は、上記の特別のパラメータ及び材
料に限られるものではない。各種の変形例や変化が、本
発明の範囲内で可能である。
【００７２】
【発明の効果】本発明により、高い信頼性で読み取るこ
とが可能で、相対的に小さい励起場でも高い利得で読み
取ることが可能で、線型性のよい応答が得られる小型の
読出／書込ヘッドが実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づくバイアスされたＧＭＲヘッド構
造を示す側断面図である。
【図２】図１のバイアスされたＧＭＲヘッド構造の例の
正面図である。
【図３】バイアスされたＧＭＲ要素が隣接する媒体にお
けるフラックスの遷移を掃引した時のバイアスされたＧ
ＭＲ要素における微小磁気領域の分布を示す断片図のグ
ループである。
【図４】フラックスの強度を変化させた時の磁気的にバ
イアスされたＧＭＲ要素の余弦関数（Ｃｏｓ）状の応答
をプロットした図である。
【図５】磁気的にバイアスされたＧＭＲ要素が媒体にお
ける１組のフラックスの遷移を掃引した時の磁気的にバ
イアスされたＧＭＲ要素の極性感度をプロットした図で
ある。
【図６】本発明に基づいたバイアスされたＧＭＲヘッド
を製造する方法における第１の工程を示す側断面図であ
り、パターン化されたフォトレジストマスクが複数の蒸
着層の上に設けられている。
【図７】空洞が堀り込まれた第２の工程を示す側断面図
である。
【図８】絶縁層が蒸着された第３の工程を示す側断面図
である。
【図９】反強磁性の交換層が蒸着された第４の工程を示
す側断面図である。
【図１０】ソフト磁気層が蒸着された第５の工程を示す
側断面図である。
【図１１】他の絶縁層層が蒸着された第６の工程を示す
側断面図である。
【図１２】第１のフォトレジスト層が除去された第７の
工程を示す側断面図である。
【図１３】上側の極層が蒸着され、第２のフォトレジス
ト層がパターン化されて蒸着された第８の工程を示す側
断面図である。
【図１４】マスクされない材料が除去された第９の工程
を示す側断面図である。
【図１５】付加的な絶縁層が蒸着され、その後の第３の
パターン化されたフォトレジスト層により平面化された
第１０の工程を示す側断面図である。
【図１６】Ｉビームの正面図のステム部分がパターン化
され第３のフォトレジスト層が除去され、充満材料（図
示せず）がＩビームの正面図のステム部分の回りに加え
られ、その後広い上側の極層がＩビームの正面図の先端
を形成するように蒸着された第１１の工程を示す側断面
図である。
【図１７】交換層からソフトバイアス層及びそこからＧ
ＭＲ要素への磁気的結合を示す側断面図である。
【図１８】バイアスされないＧＭＲ要素が媒体における
１組のフラックスの遷移を掃引した時のバイアスされな
いＧＭＲ要素における微小磁気領域の分布を示す断片図
のグループである。
【図１９】フラックスの強度を変化させた時のバイアス
されないＧＭＲ要素の余弦関数（Ｃｏｓ）状の応答をプ
ロットした図である。
【図２０】バイアスされないＧＭＲ要素が媒体における
１組のフラックスの遷移を掃引した時のバイアスされな
いＧＭＲ要素の応答をプロットした図である。
【図２１】フラックスの強度を変化させた時の、バイア
スされないＧＭＲ要素と磁気的にバイアスされるＧＭＲ
要素の余弦関数（Ｃｏｓ）状の応答を比較できるように
プロットした図である。
【符号の説明】
５０…磁気媒体 ５１−５４…方位領域 １００…ヘッド（構造） １２１、１２５…極／遮蔽層 １２２、１２４…接触要素 １２３…巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）要素 ５１１、５２１…主領域部分

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 磁気的な方位領域を有する磁気的な記録
    がされる磁気記録媒体における遷移を検出するための磁
    気ヘッドであって、 磁気経路を提供すると共に磁気シールドを提供する離さ
    れた第１と第２の磁気極／遮蔽層と、 該磁気極／遮蔽層の間に配置された上側の平面状の主表
    面と底側の平面状の主表面で形成され、前記磁気媒体上
    に記録された前記遷移を検出するように前記媒体の方位
    領域と磁気的に結合し、前記媒体上に主領域部分を有す
    る巨大磁気抵抗層と、 前記第１の磁気極／遮蔽層と前記巨大磁気抵抗層の間に
    配置された第１の導電接触要素と、 前記第２の磁気極／遮蔽層と前記巨大磁気抵抗層の間に
    配置された第２の導電接触要素と、 前記磁気抵抗層に隣接し且つつながれ、前記主領域部分
    の方位を磁気的にバイアスするバイアス手段とを備え、 前記磁気抵抗層は、検出電流が前記磁気抵抗層の前記平
    面状の主表面に対して実質的に垂直に移動する電流垂直
    平面モードで動作するように配置されていることを特徴
    とする磁気ヘッド。
  2. 【請求項２】 磁気的な方位領域を有する磁気的な記録
    がされる磁気記録媒体における遷移を検出するための磁
    気ヘッドの製造方法であって、 支持基板を設置する工程と、 磁気経路を提供すると共に磁気シールドを提供する離さ
    れた第１と第２の磁気極／遮蔽層を前記基板上に配置す
    る工程と、 前記磁気極／遮蔽層の間に、上側の平面状の主表面と底
    側の平面状の主表面で形成され、前記磁気媒体上に記録
    された前記遷移を検出するように前記媒体の方位領域と
    磁気的につなぎ、前記媒体上に主領域部分を有する巨大
    磁気抵抗層を配置する工程と、 前記第１の磁気極／遮蔽層と前記巨大磁気抵抗層の間に
    配置された第１の導電接触要素と、前記第２の磁気極／
    遮蔽層と前記巨大磁気抵抗層の間に配置された第２の導
    電接触要素とを設ける工程と、 前記磁気抵抗層に隣接し且つつながれ、前記主領域部分
    の方位を磁気的にバイアスするバイアス手段を設ける工
    程とを備え、 前記磁気抵抗層は、検出電流が前記磁気抵抗層の前記平
    面状の主表面に対して実質的に垂直に移動する電流垂直
    平面モードで動作するように配置されていることを特徴
    とする磁気ヘッドの製造方法。
  3. 【請求項３】 前記第１及び第２の極／遮蔽層を通過
    し、前記第１及び第２の極／遮蔽層が前記第１及び第２
    の接触要素と前記巨大磁気抵抗要素の組み合わせを挟む
    位置で実質的に規定される前側ギャップを横切る磁気書
    込フラックスの流れを誘導するコイルを、前記第１及び
    第２の極／遮蔽層の一方又は両方の回りに形成する工程
    を更に備える請求項２に記載の磁気ヘッドの製造方法。
  4. 【請求項４】 それぞれ磁気的主方位を有すると共に磁
    気的主方位のエッジ副領域を有する第１と第２の中央主
    副領域によって特徴付けられる第１と第２の磁気抵抗層
    を少なくとも有する磁気抵抗要素で、外部励起場のフラ
    ックス遷移を検出する方法であって、 前記外部励起場が実質的に強度がない時に、前記第１及
    び第２の磁気抵抗層の前記第１及び第２の中央主副領域
    の磁気領域方位がはさみ(scissor) 形状を規定するよう
    に、前記磁気抵抗要素（１２３）を磁気的にバイアスす
    ることを特徴とするフラックス遷移検出方法。
  5. 【請求項５】 前記第１と第２の主副領域の各磁気方位
    間の角度は、前記外部励起場が実質的に強度がない場合
    に、近似的に９０°である請求項４に記載のフラックス
    遷移検出方法。
  6. 【請求項６】 前記磁気的にバイアスする工程は、前記
    外部励起場が一方向における最大強度から逆の第２の方
    向で最大強度になる時に、前記エッジ副領域の各領域方
    位における切り換えが実質的に生じない請求項４に記載
    のフラックス遷移検出方法。
  7. 【請求項７】 前記磁気抵抗要素は、巨大磁気抵抗要素
    である請求項４に記載のフラックス遷移検出方法。
  8. 【請求項８】 前記巨大磁気抵抗要素を、電流が平面に
    垂直に流れるモードで動作させる請求項４５に記載のフ
    ラックス遷移検出方法。
  9. 【請求項９】 前記磁気的にバイアスする工程は、あら
    かじめ方位された交換層とソフト層の組み合わせを使用
    して、バイアス場を形成することを含む請求項４に記載
    のフラックス遷移検出方法。
JP7294210A 1994-11-14 1995-11-13 バイアスされた巨大磁気抵抗（ｇｍｒ）要素を有する小型の読出／書込磁気ヘッド、その製造方法、及びそれによるフラックス遷移検出方法 Pending JPH08212517A (ja)

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