JPH10105929A - 改善された磁気抵抗を有するスピン・バルブ・センサ - Google Patents
改善された磁気抵抗を有するスピン・バルブ・センサInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 改善された磁気抵抗（ＭＲ）効果を有するス
ピン・バルブ・センサを開示する。 【解決手段】 静止状態の下で、自由層及び拘束層の磁
化方向が互いに垂直となり、自由ＭＲ層内を流れる電流
が自由層の磁化方向に対して実質的に４５゜の角度で流
れるように方向付けられる、スピン・バルブ磁気抵抗読
取りセンサが提供される。自由層の磁化方向に対して４
５゜の角度で流れる電流は、自由ＭＲ層内に存在するＡ
ＭＲ効果をスピン・バルブ・センサのＧＭＲ効果に加算
し、全体的な磁気抵抗効果を約２５％乃至３３％増加さ
せる。
ピン・バルブ・センサを開示する。 【解決手段】 静止状態の下で、自由層及び拘束層の磁
化方向が互いに垂直となり、自由ＭＲ層内を流れる電流
が自由層の磁化方向に対して実質的に４５゜の角度で流
れるように方向付けられる、スピン・バルブ磁気抵抗読
取りセンサが提供される。自由層の磁化方向に対して４
５゜の角度で流れる電流は、自由ＭＲ層内に存在するＡ
ＭＲ効果をスピン・バルブ・センサのＧＭＲ効果に加算
し、全体的な磁気抵抗効果を約２５％乃至３３％増加さ
せる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に、磁気媒体に
記録された信号を読出す磁気抵抗読取りセンサに関し、
特に、改良された巨大磁気抵抗効果を有するスピン・バ
ルブ磁気抵抗読取りセンサに関する。
記録された信号を読出す磁気抵抗読取りセンサに関し、
特に、改良された巨大磁気抵抗効果を有するスピン・バ
ルブ磁気抵抗読取りセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気抵抗（ＭＲ）読取りセンサは、一般
にＭＲヘッドとして参照され、薄膜誘導ヘッドよりも高
い線密度で、磁気ディスクの表面からデータを読出せる
ように示される。ＭＲセンサは、そのＭＲセンシング層
（"ＭＲ素子"としても参照される）の抵抗の変化を通じ
て磁場を検出する。この変化はＭＲセンシング層により
センスされる磁束の強度及び方向の関数である。ＭＲ読
取りセンサは幾つかの理由から大きな関心を集めてい
る。それらには、ＭＲセンサの真性ノイズが誘導センサ
の真性ノイズよりも低いため、信号対ノイズ比（Ｓ／
Ｎ）性能の向上をもたらすこと、磁束変化の時間率ｄΦ
／ｄｔをセンスする誘導ヘッドに対してＭＲセンサは磁
束（Φ）をセンスするので、媒体上に記録される信号の
再生をＭＲセンサと媒体間の相対速度に無関係にするこ
と、及びＭＲセンサはギガヘルツ（ｇＨｚ）範囲の帯域
幅を有し、このことが１平方インチ当たり１ギガビット
を遥かに超える記憶面密度を可能にすること等が挙げら
れる。
にＭＲヘッドとして参照され、薄膜誘導ヘッドよりも高
い線密度で、磁気ディスクの表面からデータを読出せる
ように示される。ＭＲセンサは、そのＭＲセンシング層
（"ＭＲ素子"としても参照される）の抵抗の変化を通じ
て磁場を検出する。この変化はＭＲセンシング層により
センスされる磁束の強度及び方向の関数である。ＭＲ読
取りセンサは幾つかの理由から大きな関心を集めてい
る。それらには、ＭＲセンサの真性ノイズが誘導センサ
の真性ノイズよりも低いため、信号対ノイズ比（Ｓ／
Ｎ）性能の向上をもたらすこと、磁束変化の時間率ｄΦ
／ｄｔをセンスする誘導ヘッドに対してＭＲセンサは磁
束（Φ）をセンスするので、媒体上に記録される信号の
再生をＭＲセンサと媒体間の相対速度に無関係にするこ
と、及びＭＲセンサはギガヘルツ（ｇＨｚ）範囲の帯域
幅を有し、このことが１平方インチ当たり１ギガビット
を遥かに超える記憶面密度を可能にすること等が挙げら
れる。
【０００３】現在使用されている、或いは開発中のＭＲ
センサは、２つの広いカテゴリに類別される。第１は、
ＡＭＲ効果を示す異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）センサであ
り、第２は、ＧＭＲ効果を示す巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）
センサである。
センサは、２つの広いカテゴリに類別される。第１は、
ＡＭＲ効果を示す異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）センサであ
り、第２は、ＧＭＲ効果を示す巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）
センサである。
【０００４】ＡＭＲセンサでは、電子散乱、従ってＭＲ
層の抵抗がcos２αの関数として変化する。ここでαは
ＭＲ層の磁化方向と、ＭＲ層を流れるセンス電流の方向
との間の角度である（図１参照）。電子散乱、従って抵
抗は、ＭＲ層の磁化方向が電流の方向と平行なとき最大
となり、ＭＲ層の磁化方向が電流に垂直なとき最小とな
る。Krounbiらによる米国特許第５０１８０３７号（１
９９１年５月２１日公告）、"Magnetoresistive Read T
ransducer Having Hard Magnetic Bias"は、ＡＭＲ効果
にもとづき動作するＭＲセンサを開示する。
層の抵抗がcos２αの関数として変化する。ここでαは
ＭＲ層の磁化方向と、ＭＲ層を流れるセンス電流の方向
との間の角度である（図１参照）。電子散乱、従って抵
抗は、ＭＲ層の磁化方向が電流の方向と平行なとき最大
となり、ＭＲ層の磁化方向が電流に垂直なとき最小とな
る。Krounbiらによる米国特許第５０１８０３７号（１
９９１年５月２１日公告）、"Magnetoresistive Read T
ransducer Having Hard Magnetic Bias"は、ＡＭＲ効果
にもとづき動作するＭＲセンサを開示する。
【０００５】図２は、約２％の磁気抵抗効果（すなわち
ΔＲ／Ｒ＝２％）を示す、ＮｉＦｅの強磁性ＭＲ層を含
むＡＭＲセンサを示す。
ΔＲ／Ｒ＝２％）を示す、ＮｉＦｅの強磁性ＭＲ層を含
むＡＭＲセンサを示す。
【０００６】ＧＭＲセンサでは、ＭＲセンシング層の抵
抗が、非磁性層により分離される磁性層間の伝導電子の
スピン依存伝導と、磁性層と非磁性層との界面、及び磁
性層内で発生するスピン依存散乱との関数として変化す
る。
抗が、非磁性層により分離される磁性層間の伝導電子の
スピン依存伝導と、磁性層と非磁性層との界面、及び磁
性層内で発生するスピン依存散乱との関数として変化す
る。
【０００７】非磁性金属材料（銅）の層により分離され
る強磁性材料（例えばＮｉＦｅ、Ｃｏ、ＮｉＦｅＣｏま
たはＮｉＦｅ／Ｃｏ）の２つの層だけを使用するＧＭＲ
センサは、一般にスピン・バルブ（ＳＶ）センサとして
参照される。ＳＶセンサでは、拘束層（pinned layer）
として参照される強磁性層の１つが、反強磁性層（例え
ばＮｉＯまたはＦｅＭｎ）との交換結合により、通常、
その磁化方向を拘束される。反強磁性層により生成され
る拘束磁場は、通常、数百エルステッドであるので、外
部磁場（ディスク上に記録されるビットからの磁場）が
印加される間、拘束層の磁化方向が固定される。しかし
ながら、自由強磁性層の磁化方向は固定されず、ディス
クからの磁場に応答して自由に回転する。図３は、従来
のＳＶセンサを示し、これは導電性の非磁性スペーサ層
によりＭＲ拘束層から分離される自由ＭＲ層、及びＭＲ
拘束層を拘束する反強磁性層を有する。
る強磁性材料（例えばＮｉＦｅ、Ｃｏ、ＮｉＦｅＣｏま
たはＮｉＦｅ／Ｃｏ）の２つの層だけを使用するＧＭＲ
センサは、一般にスピン・バルブ（ＳＶ）センサとして
参照される。ＳＶセンサでは、拘束層（pinned layer）
として参照される強磁性層の１つが、反強磁性層（例え
ばＮｉＯまたはＦｅＭｎ）との交換結合により、通常、
その磁化方向を拘束される。反強磁性層により生成され
る拘束磁場は、通常、数百エルステッドであるので、外
部磁場（ディスク上に記録されるビットからの磁場）が
印加される間、拘束層の磁化方向が固定される。しかし
ながら、自由強磁性層の磁化方向は固定されず、ディス
クからの磁場に応答して自由に回転する。図３は、従来
のＳＶセンサを示し、これは導電性の非磁性スペーサ層
によりＭＲ拘束層から分離される自由ＭＲ層、及びＭＲ
拘束層を拘束する反強磁性層を有する。
【０００８】ＳＶセンサでは、ＧＭＲ効果が自由層と拘
束層の磁化方向の間の角度に依存する。より詳細には、
ＧＭＲ効果は拘束層の磁化ベクトル（ＭP）と自由層の
磁化ベクトル（ＭF）間の角度βの余弦に比例する（図
４及び図５）。ＳＶセンサでは、電子拘束層と自由層の
磁化方向が逆平行となるとき、散乱、従って抵抗が最大
となる。すなわち、電子がＭＲ層間の境界を横断しよう
とするとき、大多数の電子が散乱される。一方、電子拘
束層と自由層の磁化方向が平行になるとき、電子散乱、
従って抵抗が最小となる。すなわち、電子がＭＲ層間の
境界を横断しようとするとき、大多数の電子が散乱され
ない。
束層の磁化方向の間の角度に依存する。より詳細には、
ＧＭＲ効果は拘束層の磁化ベクトル（ＭP）と自由層の
磁化ベクトル（ＭF）間の角度βの余弦に比例する（図
４及び図５）。ＳＶセンサでは、電子拘束層と自由層の
磁化方向が逆平行となるとき、散乱、従って抵抗が最大
となる。すなわち、電子がＭＲ層間の境界を横断しよう
とするとき、大多数の電子が散乱される。一方、電子拘
束層と自由層の磁化方向が平行になるとき、電子散乱、
従って抵抗が最小となる。すなわち、電子がＭＲ層間の
境界を横断しようとするとき、大多数の電子が散乱され
ない。
【０００９】換言すると、拘束層と自由層の平行及び逆
平行の磁化方向の間で、ＳＶセンサのネットの抵抗が存
在する。通常の従来のＳＶセンサが示すＧＭＲ効果、す
なわち抵抗のネットの変化は、約３％乃至４％である。
Dienyらによる米国特許第５２０６５９０号（１９９３
年４月２７日出願）、"Magnetoresistive Sensor Based
On The Spin Valve Effect"は、スピン・バルブ効果に
もとづき動作するＭＲセンサを開示する。
平行の磁化方向の間で、ＳＶセンサのネットの抵抗が存
在する。通常の従来のＳＶセンサが示すＧＭＲ効果、す
なわち抵抗のネットの変化は、約３％乃至４％である。
Dienyらによる米国特許第５２０６５９０号（１９９３
年４月２７日出願）、"Magnetoresistive Sensor Based
On The Spin Valve Effect"は、スピン・バルブ効果に
もとづき動作するＭＲセンサを開示する。
【００１０】ＭＲセンサは更に２つの構成に分類され
る。一方の構成では、センス電流がＭＲセンシング素子
内をエア・ベアリング面に平行に流れる。エア・ベアリ
ング面（ＡＢＳ）は、磁気ディスク表面に近接するスラ
イダ及びヘッドの表面を指し示す。他方の構成ではセン
ス電流がＭＲセンシング素子内を、エア・ベアリング面
に垂直に流れる。前者の構成は、水平ＭＲ読取りセンサ
として参照され、後者の構成は直交ＭＲ読取りセンサと
して参照される。
る。一方の構成では、センス電流がＭＲセンシング素子
内をエア・ベアリング面に平行に流れる。エア・ベアリ
ング面（ＡＢＳ）は、磁気ディスク表面に近接するスラ
イダ及びヘッドの表面を指し示す。他方の構成ではセン
ス電流がＭＲセンシング素子内を、エア・ベアリング面
に垂直に流れる。前者の構成は、水平ＭＲ読取りセンサ
として参照され、後者の構成は直交ＭＲ読取りセンサと
して参照される。
【００１１】図６は水平ＭＲセンサ１０の斜視図を示
し、受動端部領域１２及び１４が、能動中央領域１６に
より分離される。ＭＲセンシング素子１８は、記憶媒体
の環状トラック３０上の読取り表面２０を有し、中央領
域１６内に形成される。読取り表面２０は、エア・ベア
リング面２２の一部を形成する。水平ＭＲセンサ１０で
は、ＭＲセンシング層１８は、その前後軸、従って容易
軸が環状トラック３０のトラック幅Ｗに平行となるよう
に物理的に方向付けられる。水平ＭＲセンサ１０では、
両方のリードがＡＢＳに位置する。
し、受動端部領域１２及び１４が、能動中央領域１６に
より分離される。ＭＲセンシング素子１８は、記憶媒体
の環状トラック３０上の読取り表面２０を有し、中央領
域１６内に形成される。読取り表面２０は、エア・ベア
リング面２２の一部を形成する。水平ＭＲセンサ１０で
は、ＭＲセンシング層１８は、その前後軸、従って容易
軸が環状トラック３０のトラック幅Ｗに平行となるよう
に物理的に方向付けられる。水平ＭＲセンサ１０では、
両方のリードがＡＢＳに位置する。
【００１２】図７は直交ＭＲセンサ１０'の斜視図を示
し、受動端部領域１２'及び１４'が、能動中央領域１
６'により分離される。ＭＲセンシング層１８'は記憶媒
体の環状トラック３０'上の読取り表面２０'を有し、中
央領域１６'内に形成される。読取り表面２０'は、エア
・ベアリング面２２'の一部を形成する。直交ＭＲセン
サ１０'ではＭＲセンシング層１８'は、その前後軸、従
って容易軸が環状トラック３０'のトラック幅Ｗ'に平行
となるように物理的に方向付けられる。直交ＭＲセンサ
１０'では、一方のリードだけがＡＢＳに位置する。
し、受動端部領域１２'及び１４'が、能動中央領域１
６'により分離される。ＭＲセンシング層１８'は記憶媒
体の環状トラック３０'上の読取り表面２０'を有し、中
央領域１６'内に形成される。読取り表面２０'は、エア
・ベアリング面２２'の一部を形成する。直交ＭＲセン
サ１０'ではＭＲセンシング層１８'は、その前後軸、従
って容易軸が環状トラック３０'のトラック幅Ｗ'に平行
となるように物理的に方向付けられる。直交ＭＲセンサ
１０'では、一方のリードだけがＡＢＳに位置する。
【００１３】前述のように、スピン・バルブ・センサの
磁気抵抗は、自由層と拘束層の磁化方向の間の角度の関
数である。磁気抵抗は、ＭPとＭF間の角度が増加する
（すなわちＭPとＭFが逆平行になる）とき増加し、ＭP
とＭF間の角度が減少する（すなわちＭPとＭFが平行に
なる）とき、減少する。これらの抵抗変化は、センス電
流の方向に無関係である。
磁気抵抗は、自由層と拘束層の磁化方向の間の角度の関
数である。磁気抵抗は、ＭPとＭF間の角度が増加する
（すなわちＭPとＭFが逆平行になる）とき増加し、ＭP
とＭF間の角度が減少する（すなわちＭPとＭFが平行に
なる）とき、減少する。これらの抵抗変化は、センス電
流の方向に無関係である。
【００１４】しかしながら、自由ＭＲ層内の磁化の回転
は、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）効果を生じ、これは自由
層の磁化ベクトルと、自由層内を流れる電流の方向の間
の角度に依存することが重要である。換言するとＳＶセ
ンサでは、ＧＭＲ効果及びＡＭＲ効果の両方が存在し、
最適な感度（すなわち最適な磁気抵抗）では、両方の効
果の寄与が使用されるべきである。従来のスピン・バル
ブ・センサは、スピン・バルブ・センサの全体感度を向
上するために、自由層内に存在するＡＭＲ効果の寄与を
利用しない。
は、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）効果を生じ、これは自由
層の磁化ベクトルと、自由層内を流れる電流の方向の間
の角度に依存することが重要である。換言するとＳＶセ
ンサでは、ＧＭＲ効果及びＡＭＲ効果の両方が存在し、
最適な感度（すなわち最適な磁気抵抗）では、両方の効
果の寄与が使用されるべきである。従来のスピン・バル
ブ・センサは、スピン・バルブ・センサの全体感度を向
上するために、自由層内に存在するＡＭＲ効果の寄与を
利用しない。
【００１５】前述のように、ＮｉＦｅ ＭＲ層を有する
従来のＭＲヘッドでは、ＡＭＲ効果は約２％である。Ｓ
Ｖセンサでは、銅スペーサ及び拘束層を通じて分流する
部分電流によりＡＭＲ効果が幾分低減される。部分シャ
ンティングにも関わらず、約１％のＡＭＲ効果がＳＶセ
ンサにおいて一般に観測される。約１％のＡＭＲ効果
を、約３％乃至４％の通常のスピン・バルブＧＭＲ効果
に追加することにより、ＳＶセンサの全体的な磁気抵抗
効果をそれぞれ約３３％乃至２５％向上することができ
る。
従来のＭＲヘッドでは、ＡＭＲ効果は約２％である。Ｓ
Ｖセンサでは、銅スペーサ及び拘束層を通じて分流する
部分電流によりＡＭＲ効果が幾分低減される。部分シャ
ンティングにも関わらず、約１％のＡＭＲ効果がＳＶセ
ンサにおいて一般に観測される。約１％のＡＭＲ効果
を、約３％乃至４％の通常のスピン・バルブＧＭＲ効果
に追加することにより、ＳＶセンサの全体的な磁気抵抗
効果をそれぞれ約３３％乃至２５％向上することができ
る。
【００１６】図８を参照すると、従来のＳＶセンサ４８
の自由層４０及び拘束層５０が示される。このタイプの
ＳＶセンサでは拘束層の磁化方向ＭPは一般に、エア・
ベアリング面４６に垂直に向けられる。自由層内を流れ
るセンス電流に当たる電流Ｉ1は、自由層の前後軸に平
行（ＡＢＳに平行）に流れるように方向付けられる。拘
束層内を流れるセンス電流に当たる電流Ｉ2は、拘束層
の前後軸に平行（ＡＢＳに平行）である。強磁性結合、
拘束層反磁場及びセンス電流Ｉ1磁場などの内部磁場も
平衡化され、外部磁場が０の時に、自由層の磁化方向Ｍ
Fが拘束層の磁化方向ＭPに垂直となるように保証する。
外部磁場とは、読取りヘッドが磁気媒体の表面上を接近
して浮上する間、読取りヘッドによりセンスされる磁気
媒体からの磁場を指し示す。外部磁場は、磁気媒体上に
書込まれるビット情報の極性に依存して、正または負の
いずれかである。ＳＶセンサ４８では、リード４２及び
４４のそれぞれエッジ４３及び４５がエア・ベアリング
面４６に垂直であり、更にリード４２及び４４が、自由
層４０と隣接接合を形成する点が注目される。図８で
は、短い矢印４９が電流Ｉ1が自由層内を流れる方向を
示す。
の自由層４０及び拘束層５０が示される。このタイプの
ＳＶセンサでは拘束層の磁化方向ＭPは一般に、エア・
ベアリング面４６に垂直に向けられる。自由層内を流れ
るセンス電流に当たる電流Ｉ1は、自由層の前後軸に平
行（ＡＢＳに平行）に流れるように方向付けられる。拘
束層内を流れるセンス電流に当たる電流Ｉ2は、拘束層
の前後軸に平行（ＡＢＳに平行）である。強磁性結合、
拘束層反磁場及びセンス電流Ｉ1磁場などの内部磁場も
平衡化され、外部磁場が０の時に、自由層の磁化方向Ｍ
Fが拘束層の磁化方向ＭPに垂直となるように保証する。
外部磁場とは、読取りヘッドが磁気媒体の表面上を接近
して浮上する間、読取りヘッドによりセンスされる磁気
媒体からの磁場を指し示す。外部磁場は、磁気媒体上に
書込まれるビット情報の極性に依存して、正または負の
いずれかである。ＳＶセンサ４８では、リード４２及び
４４のそれぞれエッジ４３及び４５がエア・ベアリング
面４６に垂直であり、更にリード４２及び４４が、自由
層４０と隣接接合を形成する点が注目される。図８で
は、短い矢印４９が電流Ｉ1が自由層内を流れる方向を
示す。
【００１７】図８及び図９を参照すると、＋Ｙ方向に沿
う外部磁場に対して自由層の磁化ベクトルＭFは位置Ｍ
F1に回転し、ＭPとの間で角度α1を形成する。この状態
では、数１に示されるように、自由層４０内に存在する
ＡＭＲ効果及びＧＭＲ効果が、互いに加算される。
う外部磁場に対して自由層の磁化ベクトルＭFは位置Ｍ
F1に回転し、ＭPとの間で角度α1を形成する。この状態
では、数１に示されるように、自由層４０内に存在する
ＡＭＲ効果及びＧＭＲ効果が、互いに加算される。
【数１】ΔＲ１＝−ΔＲGMR−ΔＲAMR
【００１８】−Ｙ方向に沿う外部磁場に対して自由層の
磁化ベクトルＭFは位置ＭF2に回転し、ＭPとの間で角度
α2を形成する。この状態では、数２に示されるよう
に、自由層４０内のＡＭＲ効果がＧＭＲ効果から減算さ
れる。
磁化ベクトルＭFは位置ＭF2に回転し、ＭPとの間で角度
α2を形成する。この状態では、数２に示されるよう
に、自由層４０内のＡＭＲ効果がＧＭＲ効果から減算さ
れる。
【数２】ΔＲ２＝＋ΔＲGMR−ΔＲAMR
【００１９】ΔＲ１とΔＲ２との差に当たるネットの抵
抗変化は、
抗変化は、
【数３】ΔＲ＝２ΔＲ（ＧＭＲ）
【００２０】数３を詳細に吟味すると、このタイプのス
ピン・バルブ・センサでは、ネットの抵抗変化が単にＧ
ＭＲ効果の関数であり、自由層４０内に存在するＡＭＲ
効果に依存しないことが分かる。
ピン・バルブ・センサでは、ネットの抵抗変化が単にＧ
ＭＲ効果の関数であり、自由層４０内に存在するＡＭＲ
効果に依存しないことが分かる。
【００２１】従って、ネットのＭＲ効果が外部磁場の方
向に関係無しに、自由層のＡＭＲ効果及びＳＶセンサの
ＧＭＲ効果に依存することを保証することにより、実質
的に前述の問題を排除し、同時にＳＶセンサの磁気抵抗
効果を増加する方法を教示する発明が待望される。
向に関係無しに、自由層のＡＭＲ効果及びＳＶセンサの
ＧＭＲ効果に依存することを保証することにより、実質
的に前述の問題を排除し、同時にＳＶセンサの磁気抵抗
効果を増加する方法を教示する発明が待望される。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、改善
されたＭＲ効果を有するスピン・バルブ・センサを開示
することである。
されたＭＲ効果を有するスピン・バルブ・センサを開示
することである。
【００２３】本発明の別の目的は、改善されたＭＲ効果
を有する水平スピン・バルブ・センサを開示することで
ある。
を有する水平スピン・バルブ・センサを開示することで
ある。
【００２４】更に本発明の別の目的は、改善されたＭＲ
効果を有する直交スピン・バルブ・センサを開示するこ
とである。
効果を有する直交スピン・バルブ・センサを開示するこ
とである。
【００２５】更に本発明の別の目的は、ＭＲ効果が外部
磁場の方向に依存しないスピン・バルブ・センサを開示
することである。
磁場の方向に依存しないスピン・バルブ・センサを開示
することである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】これらの及び他の目的及
び利点が、本発明の原理に従うスピン・バルブ読取りセ
ンサにより達成される。そこでは、自由層内を流れる電
流（Ｉ1）が自由層の磁化ベクトルに対して実質的に４
５゜の角度の方向に流れるように方向付けられる。電流
（Ｉ1）を自由層の磁化ベクトルに対して実質的に４５
゜の角度方向に流すことにより、外部磁場の存在の下で
外部磁場の方向に関係無しに、常に自由層のＡＭＲ効果
をスピン・バルブ・センサのＧＭＲ効果に加算し、それ
により、ＳＶセンサの全体的なＭＲ効果を向上させる。
び利点が、本発明の原理に従うスピン・バルブ読取りセ
ンサにより達成される。そこでは、自由層内を流れる電
流（Ｉ1）が自由層の磁化ベクトルに対して実質的に４
５゜の角度の方向に流れるように方向付けられる。電流
（Ｉ1）を自由層の磁化ベクトルに対して実質的に４５
゜の角度方向に流すことにより、外部磁場の存在の下で
外部磁場の方向に関係無しに、常に自由層のＡＭＲ効果
をスピン・バルブ・センサのＧＭＲ効果に加算し、それ
により、ＳＶセンサの全体的なＭＲ効果を向上させる。
【００２７】斜めの導通エッジを有する電気リード（電
流導通リード、コンタクト）を使用することにより、Ｉ
1電流が自由層の磁化ベクトルに対して実質的に４５゜
の角度で流れるように方向付けられる。従来の実施例と
異なり、斜めの導通エッジ（斜角の導通エッジ）が、自
由層の磁化ベクトルＭFに対して９０゜未満の非ゼロの
角度を形成する。好適な実施例では、斜めの導通エッジ
が自由層と隣接する。従って、このことは導通エッジが
自由層の上面を覆い、それと物理的に接触することを意
味する。更に好適な実施例では、斜めの導通エッジが、
自由層の磁化ベクトル及びＡＢＳに対して４５゜の角度
を成す。Ｉ1電流は斜めの導通エッジに垂直に流れるの
で、自由層内では、自由層の磁化ベクトルに対して４５
゜の角度で流れる。
流導通リード、コンタクト）を使用することにより、Ｉ
1電流が自由層の磁化ベクトルに対して実質的に４５゜
の角度で流れるように方向付けられる。従来の実施例と
異なり、斜めの導通エッジ（斜角の導通エッジ）が、自
由層の磁化ベクトルＭFに対して９０゜未満の非ゼロの
角度を形成する。好適な実施例では、斜めの導通エッジ
が自由層と隣接する。従って、このことは導通エッジが
自由層の上面を覆い、それと物理的に接触することを意
味する。更に好適な実施例では、斜めの導通エッジが、
自由層の磁化ベクトル及びＡＢＳに対して４５゜の角度
を成す。Ｉ1電流は斜めの導通エッジに垂直に流れるの
で、自由層内では、自由層の磁化ベクトルに対して４５
゜の角度で流れる。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下の説明では、本発明を実現す
る上で、現在最適と考えられるモードを示す。但し、こ
の説明及びここで示される代替実施例の数は、本発明の
一般的な原理を示すものであり、本発明の概念を制限す
るものではない。
る上で、現在最適と考えられるモードを示す。但し、こ
の説明及びここで示される代替実施例の数は、本発明の
一般的な原理を示すものであり、本発明の概念を制限す
るものではない。
【００２９】図１０を参照すると、本発明は磁気ディス
ク記憶システムにおいて実現されるように述べられる
が、本発明は磁気テープ記録システムなどの、他の磁気
記録システムにも適用可能であることが明らかとなろ
う。図１０に示されるように、少なくとも１つの回転式
磁気ディスク５１２が、スピンドル５１４上に支持さ
れ、ディスク・ドライブ・モータ５１８により回転され
る。各磁気ディスク上の磁気記録媒体は、ディスク５１
２上の同心データ・トラック（図示せず）の環状パター
ンの形式を取る。
ク記憶システムにおいて実現されるように述べられる
が、本発明は磁気テープ記録システムなどの、他の磁気
記録システムにも適用可能であることが明らかとなろ
う。図１０に示されるように、少なくとも１つの回転式
磁気ディスク５１２が、スピンドル５１４上に支持さ
れ、ディスク・ドライブ・モータ５１８により回転され
る。各磁気ディスク上の磁気記録媒体は、ディスク５１
２上の同心データ・トラック（図示せず）の環状パター
ンの形式を取る。
【００３０】少なくとも１つのスライダ５１３が、磁気
ディスク５１２上に位置決めされ、各スライダ５１３は
１つ以上の磁気読取り／書込みヘッド５２１を支持す
る。磁気ディスクが回転するとき、スライダ５１３が磁
気ディスク表面５２２上で半径方向に移動され、磁気読
取り／書込みヘッド５２１が所望のデータが記録される
磁気ディスクの異なる部分をアクセスできる。各スライ
ダ５１３はサスペンション５１５により、アクチュエー
タ・アーム５１９に取り付けられる。サスペンション５
１５は、スライダ５１３をディスク表面５２２に対して
固定（bias）するための微小なスプリング力を提供す
る。各アクチュエータ・アーム５１９は、アクチュエー
タ手段５２７に取り付けられる。図１０に示されるアク
チュエータ手段は、ボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）
である。ＶＣＭは固定磁場内を移動できるコイルを含
み、コイルの移動の方向及びスピードは、制御装置５２
９により提供されるモータ電流信号により制御される。
ディスク５１２上に位置決めされ、各スライダ５１３は
１つ以上の磁気読取り／書込みヘッド５２１を支持す
る。磁気ディスクが回転するとき、スライダ５１３が磁
気ディスク表面５２２上で半径方向に移動され、磁気読
取り／書込みヘッド５２１が所望のデータが記録される
磁気ディスクの異なる部分をアクセスできる。各スライ
ダ５１３はサスペンション５１５により、アクチュエー
タ・アーム５１９に取り付けられる。サスペンション５
１５は、スライダ５１３をディスク表面５２２に対して
固定（bias）するための微小なスプリング力を提供す
る。各アクチュエータ・アーム５１９は、アクチュエー
タ手段５２７に取り付けられる。図１０に示されるアク
チュエータ手段は、ボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）
である。ＶＣＭは固定磁場内を移動できるコイルを含
み、コイルの移動の方向及びスピードは、制御装置５２
９により提供されるモータ電流信号により制御される。
【００３１】ディスク記憶システムの動作の間、磁気デ
ィスク５１２の回転はスライダ５１３とディスク表面５
２２との間にエア・ベアリングを生成し、これがスライ
ダに上向きの力または揚力を加える。エア・ベアリング
は従って、サスペンション５１５の微小なスプリング力
を平衡させ、通常動作の間にスライダをディスク表面上
に、僅かな実質的に一定の間隔だけ浮上させて支持す
る。
ィスク５１２の回転はスライダ５１３とディスク表面５
２２との間にエア・ベアリングを生成し、これがスライ
ダに上向きの力または揚力を加える。エア・ベアリング
は従って、サスペンション５１５の微小なスプリング力
を平衡させ、通常動作の間にスライダをディスク表面上
に、僅かな実質的に一定の間隔だけ浮上させて支持す
る。
【００３２】ディスク記憶システムの様々な構成要素
は、制御ユニット５２９により生成される制御信号によ
り、それらの動作を制御される。こうした制御信号に
は、アクセス制御信号及び内部クロック信号が含まれ
る。通常、制御ユニット５２９は論理制御回路、記憶手
段、及びマイクロプロセッサを含む。制御ユニット５２
９は、様々なシステム動作を制御する制御信号を生成
し、こうした制御信号には信号線５２３上のモータ駆動
制御信号、及び信号線５２８上のヘッド位置及びシーク
制御信号が含まれる。信号線５２８上の制御信号は、ス
ライダ５１３を磁気ディスク５１２上の所望のデータ・
トラックに最適に移動及び位置決めするための、所望の
電流プロファイルを提供する。読取り及び書込み信号が
データ記録チャネル５２５を介して読取り／書込みヘッ
ド５２１との間で通信される。
は、制御ユニット５２９により生成される制御信号によ
り、それらの動作を制御される。こうした制御信号に
は、アクセス制御信号及び内部クロック信号が含まれ
る。通常、制御ユニット５２９は論理制御回路、記憶手
段、及びマイクロプロセッサを含む。制御ユニット５２
９は、様々なシステム動作を制御する制御信号を生成
し、こうした制御信号には信号線５２３上のモータ駆動
制御信号、及び信号線５２８上のヘッド位置及びシーク
制御信号が含まれる。信号線５２８上の制御信号は、ス
ライダ５１３を磁気ディスク５１２上の所望のデータ・
トラックに最適に移動及び位置決めするための、所望の
電流プロファイルを提供する。読取り及び書込み信号が
データ記録チャネル５２５を介して読取り／書込みヘッ
ド５２１との間で通信される。
【００３３】通常の磁気ディスク記憶システムの上述の
説明、並びに関連する図１０の図面は、説明の都合上提
示しただけである。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を含み、各アクチュエータが多
数のスライダを支持し得ることは、明らかであろう。
説明、並びに関連する図１０の図面は、説明の都合上提
示しただけである。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を含み、各アクチュエータが多
数のスライダを支持し得ることは、明らかであろう。
【００３４】図１１及び図１２を参照すると、本発明の
好適な実施例のスピン・バルブ・センサ６００のエア・
ベアリング面及び斜視図が示され、これは中央活性領域
６３０と、それにより分離される受動端部領域６１０及
び６２０を含む。磁気シールド層６５０及びギャップ層
６４８が、好適な基板６５２上に順次形成される。シー
ルド層６５０はＭＲセンサ６００の磁気分離を提供し、
通常、ＮｉＦｅまたはセンダスト（商標）から成る。ギ
ャップ層６４８はＳＶ材料６６０のための電気分離を提
供し、一般にＡｌ2Ｏ3またはＳｉＯ2から成る。ギャッ
プ層６４８を形成後、反強磁性層６４６、拘束ＭＲ層６
４４、スペーサ６４２及び自由ＭＲ層６３２がこの順序
でギャップ層６４８上の中央領域６３０に形成される。
層６３２、６４２、６４４及び６４６は、まとめてＳＶ
センシング素子（またはセンシング材料）６６０として
参照される。反強磁性層６４６は拘束ＭＲ層６４４の磁
化方向を固定方向に拘束するために使用される。本発明
の好適な実施例では、拘束層の磁化方向はＡＢＳ６３６
に垂直に固定される。反強磁性層６４６は通常、ＦｅＭ
ｎ、ＮｉＯまたはＮｉＭｎから成る。磁化方向が固定方
向に拘束されるＭＲ層６４４（それ故、用語"拘束ＭＲ
層"６４４が適用される）は、軟強磁性材料、好適には
コバルト（Ｃｏ）から成る。非磁気金属スペーサ６４２
は、好適には銅（Ｃｕ）から成るが、他の不活性要素
（noble element）も使用され得る。自由ＭＲ層６３２
は、外部磁場の存在の下でその磁化方向が自由に回転で
き、好適にはＮｉＦｅまたはＮｉＦｅ／Ｃｏなどの軟強
磁性材料から成る。自由ＭＲ層６３２の磁化方向は、外
部磁場の不在の下で拘束層の磁化方向に垂直にセットさ
れる。
好適な実施例のスピン・バルブ・センサ６００のエア・
ベアリング面及び斜視図が示され、これは中央活性領域
６３０と、それにより分離される受動端部領域６１０及
び６２０を含む。磁気シールド層６５０及びギャップ層
６４８が、好適な基板６５２上に順次形成される。シー
ルド層６５０はＭＲセンサ６００の磁気分離を提供し、
通常、ＮｉＦｅまたはセンダスト（商標）から成る。ギ
ャップ層６４８はＳＶ材料６６０のための電気分離を提
供し、一般にＡｌ2Ｏ3またはＳｉＯ2から成る。ギャッ
プ層６４８を形成後、反強磁性層６４６、拘束ＭＲ層６
４４、スペーサ６４２及び自由ＭＲ層６３２がこの順序
でギャップ層６４８上の中央領域６３０に形成される。
層６３２、６４２、６４４及び６４６は、まとめてＳＶ
センシング素子（またはセンシング材料）６６０として
参照される。反強磁性層６４６は拘束ＭＲ層６４４の磁
化方向を固定方向に拘束するために使用される。本発明
の好適な実施例では、拘束層の磁化方向はＡＢＳ６３６
に垂直に固定される。反強磁性層６４６は通常、ＦｅＭ
ｎ、ＮｉＯまたはＮｉＭｎから成る。磁化方向が固定方
向に拘束されるＭＲ層６４４（それ故、用語"拘束ＭＲ
層"６４４が適用される）は、軟強磁性材料、好適には
コバルト（Ｃｏ）から成る。非磁気金属スペーサ６４２
は、好適には銅（Ｃｕ）から成るが、他の不活性要素
（noble element）も使用され得る。自由ＭＲ層６３２
は、外部磁場の存在の下でその磁化方向が自由に回転で
き、好適にはＮｉＦｅまたはＮｉＦｅ／Ｃｏなどの軟強
磁性材料から成る。自由ＭＲ層６３２の磁化方向は、外
部磁場の不在の下で拘束層の磁化方向に垂直にセットさ
れる。
【００３５】受動端部領域６１０及び６２０にそれぞれ
形成されるハード・バイアス層６１２及び６２２は、中
央活性領域６３０内のＳＶ材料の単磁区状態を保証する
長手方向のバイアス磁場を提供する。ハード・バイアス
層６１２及び６２２は、好適にはＣｏＰｔＣｒ、ＣｏＰ
ｔＣｒＴａまたはＣｏＰｔＣｒＳｉＯ2から成る。ハー
ド・バイアス層６１２及び６２２は更に、ＳＶ材料６６
０との隣接接合を形成する。
形成されるハード・バイアス層６１２及び６２２は、中
央活性領域６３０内のＳＶ材料の単磁区状態を保証する
長手方向のバイアス磁場を提供する。ハード・バイアス
層６１２及び６２２は、好適にはＣｏＰｔＣｒ、ＣｏＰ
ｔＣｒＴａまたはＣｏＰｔＣｒＳｉＯ2から成る。ハー
ド・バイアス層６１２及び６２２は更に、ＳＶ材料６６
０との隣接接合を形成する。
【００３６】台形の電気リード６８０及び６９０が、次
に受動端部領域６１０及び６２０内のそれぞれハード・
バイアス層６１２及び６２２上、並びに自由ＭＲ層６３
２の表面６３４の一部上にも付着される。台形のリード
６８０及び６９０は斜めの導通エッジ６８２及び６９２
をそれぞれ有する。斜めの導通エッジ６８２及び６９２
は、自由層６３２と隣接する（すなわち自由層を覆い、
物理的な接触を形成する）。本発明の好適な実施例で
は、斜めの導通エッジ６８２及び６９２が中央活性領域
６３０だけに形成され、自由層６３２の表面６３４とだ
け隣接し、自由層６３２の完全な高さ６６６に延びる。
好適な実施例では、斜めの導通エッジ６８２及び６９２
とＡＢＳ６３６との間の小角度が約４５゜である。
に受動端部領域６１０及び６２０内のそれぞれハード・
バイアス層６１２及び６２２上、並びに自由ＭＲ層６３
２の表面６３４の一部上にも付着される。台形のリード
６８０及び６９０は斜めの導通エッジ６８２及び６９２
をそれぞれ有する。斜めの導通エッジ６８２及び６９２
は、自由層６３２と隣接する（すなわち自由層を覆い、
物理的な接触を形成する）。本発明の好適な実施例で
は、斜めの導通エッジ６８２及び６９２が中央活性領域
６３０だけに形成され、自由層６３２の表面６３４とだ
け隣接し、自由層６３２の完全な高さ６６６に延びる。
好適な実施例では、斜めの導通エッジ６８２及び６９２
とＡＢＳ６３６との間の小角度が約４５゜である。
【００３７】センス電流源７４０（図１３）が、リード
６８０及び６９０に電気的に接続され、スピン・バルブ
・センサ６００を通じて流れるセンス電流を供給する。
また、センシング回路７５０もセンス電流源７４０と並
列にリード６８０及び６９０に電気的に接続され、ＳＶ
センサ６００がディスクからの外部磁場に露出されると
きに、ＳＶセンサ６００にかかる電位変化をセンスす
る。
６８０及び６９０に電気的に接続され、スピン・バルブ
・センサ６００を通じて流れるセンス電流を供給する。
また、センシング回路７５０もセンス電流源７４０と並
列にリード６８０及び６９０に電気的に接続され、ＳＶ
センサ６００がディスクからの外部磁場に露出されると
きに、ＳＶセンサ６００にかかる電位変化をセンスす
る。
【００３８】図１３及び図１４を参照すると、図１２の
ＳＶセンサ６００の自由層６３２（及びリード６８０及
び６９０、並びにハード・バイアス層６１２及び６２２
の一部）及び拘束層６４４の斜視図、及び外部磁場が不
在の時、及び正負の外部磁場が存在する時の磁化ベクト
ルＭF及びＭPがそれぞれ示される。
ＳＶセンサ６００の自由層６３２（及びリード６８０及
び６９０、並びにハード・バイアス層６１２及び６２２
の一部）及び拘束層６４４の斜視図、及び外部磁場が不
在の時、及び正負の外部磁場が存在する時の磁化ベクト
ルＭF及びＭPがそれぞれ示される。
【００３９】図１１乃至図１４を参照すると、拘束層の
磁化方向ＭPが＋Ｙ磁区方向に拘束され、ＭPが拘束層６
４４の前後軸に垂直（すなわちＡＢＳに垂直）になるよ
うに、ＡＢＳから遠ざかるように方向付けられる。
磁化方向ＭPが＋Ｙ磁区方向に拘束され、ＭPが拘束層６
４４の前後軸に垂直（すなわちＡＢＳに垂直）になるよ
うに、ＡＢＳから遠ざかるように方向付けられる。
【００４０】ＭPの方向が固定されると、強磁性結合、
拘束層反磁場、及びセンス電流Ｉ1磁場などの内部磁場
が平衡化され、静止バイアス・ポイントにおいて（ディ
スクからの磁場などの外部磁場が不在の時に）、自由層
の磁化ベクトルＭFが拘束層の磁化ベクトルＭPに垂直と
なる、すなわち＋Ｘ軸方向に向くように保証する（その
結果、ＭFがＡＢＳに平行になる）。
拘束層反磁場、及びセンス電流Ｉ1磁場などの内部磁場
が平衡化され、静止バイアス・ポイントにおいて（ディ
スクからの磁場などの外部磁場が不在の時に）、自由層
の磁化ベクトルＭFが拘束層の磁化ベクトルＭPに垂直と
なる、すなわち＋Ｘ軸方向に向くように保証する（その
結果、ＭFがＡＢＳに平行になる）。
【００４１】図１３を再度参照すると、センス電流ＩS
の一部は自由層内を流れ（Ｉ1で示される）、センス電
流ＩSの一部は拘束層内を流れる（Ｉ2で示される）こと
に注意されたい。更にＩ1電流は斜めの導通エッジ６８
２から自由層６３２に、自由層の磁化ベクトルに対して
４５゜の角度で流れ込む。短い矢印６４９は電流Ｉ1が
流れる方向を示す。電流Ｉ1の４５゜の方位は、Ｉ1電流
がＭF及びＳＶセンサ６００のＡＢＳ６３６と４５゜の
角度を成す斜めの導通エッジ６８２に対して垂直に流れ
るために達成される。以下で示されるように、静止状態
（すなわち外部磁場が存在しない）において、電流が自
由層の磁化方向に対して４５゜の角度で流れるとき、ス
ピン・バルブＧＭＲ効果及びＡＭＲ効果は互いに加算し
合い、ＳＶセンサのネットの磁気抵抗を増加する。
の一部は自由層内を流れ（Ｉ1で示される）、センス電
流ＩSの一部は拘束層内を流れる（Ｉ2で示される）こと
に注意されたい。更にＩ1電流は斜めの導通エッジ６８
２から自由層６３２に、自由層の磁化ベクトルに対して
４５゜の角度で流れ込む。短い矢印６４９は電流Ｉ1が
流れる方向を示す。電流Ｉ1の４５゜の方位は、Ｉ1電流
がＭF及びＳＶセンサ６００のＡＢＳ６３６と４５゜の
角度を成す斜めの導通エッジ６８２に対して垂直に流れ
るために達成される。以下で示されるように、静止状態
（すなわち外部磁場が存在しない）において、電流が自
由層の磁化方向に対して４５゜の角度で流れるとき、ス
ピン・バルブＧＭＲ効果及びＡＭＲ効果は互いに加算し
合い、ＳＶセンサのネットの磁気抵抗を増加する。
【００４２】図１３及び図１４を再度参照すると、静止
バイアス・ポイントにおいて、拘束層及び自由層の磁化
方向、それぞれＭP及びＭFは互いに垂直（すなわち磁化
ベクトルが互いに９０゜）であり、電流Ｉ1の方向は自
由層の磁化ベクトルと４５゜の角度を成す。＋Ｙ方向に
沿う外部磁場の存在の下では、自由層の磁化ベクトルＭ
FがＭPと平行になる方向に向けて位置ＭF1に回転する。
ＭFがＭPと平行になる方向に向けて回転するので（角度
α1を形成）、自由層６３２内のＡＭＲ効果の他に、Ｓ
Ｖセンサ６００内のスピン・バルブ効果のために抵抗が
減少する。この状態の下では、自由層内に存在するＡＭ
Ｒ効果、及びＧＭＲ効果は、両者同一の符号を有し、数
４に示されるように互いに加算し合う。
バイアス・ポイントにおいて、拘束層及び自由層の磁化
方向、それぞれＭP及びＭFは互いに垂直（すなわち磁化
ベクトルが互いに９０゜）であり、電流Ｉ1の方向は自
由層の磁化ベクトルと４５゜の角度を成す。＋Ｙ方向に
沿う外部磁場の存在の下では、自由層の磁化ベクトルＭ
FがＭPと平行になる方向に向けて位置ＭF1に回転する。
ＭFがＭPと平行になる方向に向けて回転するので（角度
α1を形成）、自由層６３２内のＡＭＲ効果の他に、Ｓ
Ｖセンサ６００内のスピン・バルブ効果のために抵抗が
減少する。この状態の下では、自由層内に存在するＡＭ
Ｒ効果、及びＧＭＲ効果は、両者同一の符号を有し、数
４に示されるように互いに加算し合う。
【数４】ΔＲ１＝−ΔＲGMR−ΔＲAMR
【００４３】−Ｙ方向に沿う外部磁場の存在の下では、
自由層の磁化ベクトルＭFがＭPと逆平行になる方向に向
けて、位置ＭF2に回転する（角度α2を形成）。ＭFがＭ
Pと逆平行になる方向に向けて回転するので、自由層６
３２内のＡＭＲ効果の他に、スピン・バルブ効果のため
に抵抗が増加する。この状態の下では、自由層のＡＭＲ
効果、及びＳＶセンサのＧＭＲ効果は両者同一の符号を
有し、数５に示されるように互いに加算し合う。
自由層の磁化ベクトルＭFがＭPと逆平行になる方向に向
けて、位置ＭF2に回転する（角度α2を形成）。ＭFがＭ
Pと逆平行になる方向に向けて回転するので、自由層６
３２内のＡＭＲ効果の他に、スピン・バルブ効果のため
に抵抗が増加する。この状態の下では、自由層のＡＭＲ
効果、及びＳＶセンサのＧＭＲ効果は両者同一の符号を
有し、数５に示されるように互いに加算し合う。
【数５】ΔＲ２＝＋ΔＲGMR＋ΔＲAMR
【００４４】ΔＲ１とΔＲ２の間の差であるネットの抵
抗変化は、次のようになる。
抗変化は、次のようになる。
【数６】ΔＲ＝ΔＲ１−ΔＲ２＝２ΔＲ（ＧＭＲ）＋２
ΔＲ（ＡＭＲ）
ΔＲ（ＡＭＲ）
【００４５】数６を吟味すると、本発明に従えば、外部
磁場の方向（正または負の外部磁場）に関係無しに、自
由層のＡＭＲ効果が常にＳＶセンサのＧＭＲ効果に加算
され、結果的に、ＳＶセンサの磁気抵抗効果を増大する
ことが理解される。ＧＭＲ効果は約３％乃至４％であ
り、ＳＶセンサ内で観測されるＡＭＲ効果は約１％であ
るので、本発明はＳＶセンサの総合磁気抵抗効果を、そ
れぞれ約３３％乃至２５％向上させる。
磁場の方向（正または負の外部磁場）に関係無しに、自
由層のＡＭＲ効果が常にＳＶセンサのＧＭＲ効果に加算
され、結果的に、ＳＶセンサの磁気抵抗効果を増大する
ことが理解される。ＧＭＲ効果は約３％乃至４％であ
り、ＳＶセンサ内で観測されるＡＭＲ効果は約１％であ
るので、本発明はＳＶセンサの総合磁気抵抗効果を、そ
れぞれ約３３％乃至２５％向上させる。
【００４６】図１５及び図１６を参照すると、本発明の
直交ＳＶセンサ８００の斜視図、及び直交ＳＶセンサ８
００の自由層８３２及び拘束層８４４の斜視図がそれぞ
れ示される。ＳＶセンサ８００は中央活性領域８３０に
より分離される受動端部領域８１０及び８２０を含む。
磁気シールド層８５０及びギャップ層８４８が、好適な
基板８５２上に順次形成される。ギャップ層８４８を形
成後、反強磁性層８４６、拘束ＭＲ層８４４、スペーサ
８４２及び自由ＭＲ層８３２が、この順序で、ギャップ
層８４８上の中央領域８３０に形成される。ＭＲ層８３
２はＡＢＳ８７０に実質的に垂直な側縁部８３６及び８
３８を有する。層８３２、８４２、８４４及び８４６
は、まとめてＳＶセンシング素子（またはセンシング材
料）８６０として参照される。反強磁性層８４６は、拘
束ＭＲ層８４４の磁化方向を＋Ｙ方向または−Ｙ方向の
いずれかに拘束するために使用される。この時、外部磁
場の不在の下で、自由層８３２の磁化方向が拘束層の磁
化方向に垂直にセットされる。
直交ＳＶセンサ８００の斜視図、及び直交ＳＶセンサ８
００の自由層８３２及び拘束層８４４の斜視図がそれぞ
れ示される。ＳＶセンサ８００は中央活性領域８３０に
より分離される受動端部領域８１０及び８２０を含む。
磁気シールド層８５０及びギャップ層８４８が、好適な
基板８５２上に順次形成される。ギャップ層８４８を形
成後、反強磁性層８４６、拘束ＭＲ層８４４、スペーサ
８４２及び自由ＭＲ層８３２が、この順序で、ギャップ
層８４８上の中央領域８３０に形成される。ＭＲ層８３
２はＡＢＳ８７０に実質的に垂直な側縁部８３６及び８
３８を有する。層８３２、８４２、８４４及び８４６
は、まとめてＳＶセンシング素子（またはセンシング材
料）８６０として参照される。反強磁性層８４６は、拘
束ＭＲ層８４４の磁化方向を＋Ｙ方向または−Ｙ方向の
いずれかに拘束するために使用される。この時、外部磁
場の不在の下で、自由層８３２の磁化方向が拘束層の磁
化方向に垂直にセットされる。
【００４７】受動端部領域８１０及び８２０にそれぞれ
形成されるハード・バイアス層８１２及び８２２は、中
央活性領域８３０内のＳＶ材料の単磁区状態を保証する
長手方向のバイアス磁場を提供する。ハード・バイアス
層８１２及び８２２は更に、ＳＶセンシング材料８６０
との隣接接合を形成する。
形成されるハード・バイアス層８１２及び８２２は、中
央活性領域８３０内のＳＶ材料の単磁区状態を保証する
長手方向のバイアス磁場を提供する。ハード・バイアス
層８１２及び８２２は更に、ＳＶセンシング材料８６０
との隣接接合を形成する。
【００４８】台形の電気リード８８０及び８９０が、次
に自由ＭＲ層８３２の表面の一部上に付着される。台形
のリード８８０及び８９０は、斜めの導通エッジ８８２
及び８９２をそれぞれ有する。斜めの導通エッジ８８２
及び８９２は、中央活性領域８３０内に形成され、自由
層８３２と隣接する（すなわち自由層を覆い、物理的な
接触を形成する）。この実施例では、斜めの導通エッジ
８８２及び８９２が、自由層８３２の完全な幅８６６に
延び、更に自由層８３２の側縁部８３６及び８３８と４
５゜の角度を形成する。ここでセンス電流ＩSの一部は
自由層８３２内を流れ（Ｉ1で示される）、センス電流
ＩSの一部は拘束層８４４内を流れる（Ｉ2で示される）
ことに注意されたい。更に、Ｉ1電流は斜めの導通エッ
ジ８９２から自由層８３２に、自由層の磁化ベクトルに
対して４５゜の角度で流れ込む。短い矢印８４９は電流
Ｉ1が流れる方向を示す。
に自由ＭＲ層８３２の表面の一部上に付着される。台形
のリード８８０及び８９０は、斜めの導通エッジ８８２
及び８９２をそれぞれ有する。斜めの導通エッジ８８２
及び８９２は、中央活性領域８３０内に形成され、自由
層８３２と隣接する（すなわち自由層を覆い、物理的な
接触を形成する）。この実施例では、斜めの導通エッジ
８８２及び８９２が、自由層８３２の完全な幅８６６に
延び、更に自由層８３２の側縁部８３６及び８３８と４
５゜の角度を形成する。ここでセンス電流ＩSの一部は
自由層８３２内を流れ（Ｉ1で示される）、センス電流
ＩSの一部は拘束層８４４内を流れる（Ｉ2で示される）
ことに注意されたい。更に、Ｉ1電流は斜めの導通エッ
ジ８９２から自由層８３２に、自由層の磁化ベクトルに
対して４５゜の角度で流れ込む。短い矢印８４９は電流
Ｉ1が流れる方向を示す。
【００４９】ここで重要な点は、Ｉ1電流を自由層の磁
化ベクトルに対して４５゜の角度で流れるように方向付
けることは、自由層内に存在するＡＭＲ効果がＳＶセン
サの全体感度に及ぼす影響を最大にする最適な電流導通
角であることを意味する。Ｉ1電流と自由層の磁化ベク
トルの間の角度が０゜（電流とＭFが平行）、または９
０゜（電流とＭFが垂直）に近づくと、ＡＭＲ効果がＳ
Ｖセンサの全体感度に及ぼす影響は著しく減少する。電
気リードの形状、特に長さ及び斜めの導通エッジの配置
は、図１７及び図１８の別の代替実施例に示されるよう
に、ＡＭＲ効果の寄与に大きく影響する。
化ベクトルに対して４５゜の角度で流れるように方向付
けることは、自由層内に存在するＡＭＲ効果がＳＶセン
サの全体感度に及ぼす影響を最大にする最適な電流導通
角であることを意味する。Ｉ1電流と自由層の磁化ベク
トルの間の角度が０゜（電流とＭFが平行）、または９
０゜（電流とＭFが垂直）に近づくと、ＡＭＲ効果がＳ
Ｖセンサの全体感度に及ぼす影響は著しく減少する。電
気リードの形状、特に長さ及び斜めの導通エッジの配置
は、図１７及び図１８の別の代替実施例に示されるよう
に、ＡＭＲ効果の寄与に大きく影響する。
【００５０】図１７を参照すると、本発明の別の実施例
のスピン・バルブ・センサ９００の斜視図が示され、こ
れは中央活性領域９３０と、それにより分離される受動
端部領域９１０及び９２０を含む。磁気シールド層９５
０及びギャップ層９４８が、好適な基板９５２上に順次
形成される。ギャップ層９４８を形成後、反強磁性層９
４６、拘束ＭＲ層９４４、スペーサ９４２及び自由ＭＲ
層９３２が、この順序で、ギャップ層９４８上の中央領
域９３０に形成される。層９３２、９４２、９４４及び
９４６は、まとめてＳＶセンシング素子（またはセンシ
ング材料）９６０として参照される。外部磁場の不在の
下で自由層９３２の磁化方向が、拘束層の磁化方向に垂
直に、従ってエア・ベアリング面（ＡＢＳ）と平行にセ
ットされる。
のスピン・バルブ・センサ９００の斜視図が示され、こ
れは中央活性領域９３０と、それにより分離される受動
端部領域９１０及び９２０を含む。磁気シールド層９５
０及びギャップ層９４８が、好適な基板９５２上に順次
形成される。ギャップ層９４８を形成後、反強磁性層９
４６、拘束ＭＲ層９４４、スペーサ９４２及び自由ＭＲ
層９３２が、この順序で、ギャップ層９４８上の中央領
域９３０に形成される。層９３２、９４２、９４４及び
９４６は、まとめてＳＶセンシング素子（またはセンシ
ング材料）９６０として参照される。外部磁場の不在の
下で自由層９３２の磁化方向が、拘束層の磁化方向に垂
直に、従ってエア・ベアリング面（ＡＢＳ）と平行にセ
ットされる。
【００５１】受動端部領域９１０及び９２０にそれぞれ
形成されるハード・バイアス層９１２及び９２２は、長
手方向のバイアス磁場を提供する。ハード・バイアス層
９１２及び９２２は更にＳＶセンシング材料９６０との
隣接接合を形成し、エッジ９１４及び９２４をそれぞれ
有する。エッジ９１４及び９２４は、ＡＢＳ９３６に垂
直である。
形成されるハード・バイアス層９１２及び９２２は、長
手方向のバイアス磁場を提供する。ハード・バイアス層
９１２及び９２２は更にＳＶセンシング材料９６０との
隣接接合を形成し、エッジ９１４及び９２４をそれぞれ
有する。エッジ９１４及び９２４は、ＡＢＳ９３６に垂
直である。
【００５２】三角形の電気リード９８０及び９９０が、
次に受動端部領域９１０及び９２０の一部上にそれぞれ
付着され、同時に自由ＭＲ層９３２の表面９３４の一部
上にも付着される。三角形のリード９８０及び９９０は
斜めの導通エッジ９８２及び９９２をそれぞれ有する。
斜めの導通エッジ９８２はハード・バイアス層９１２及
び自由ＭＲ層９３２の上面９３４を覆い、それらと物理
的な接触を形成する。同様に斜めの導通エッジ９９２
は、ハード・バイアス層９２２及び自由ＭＲ層９３２の
上面９３４を覆い、それらと物理的な接触を形成する。
斜めの導通エッジ９８２及び９９２は更に、自由層の磁
化ベクトルと、従って＋Ｘ軸方向のＳＶセンサ９００の
ＡＢＳ９３６と４５゜の角度を成す。
次に受動端部領域９１０及び９２０の一部上にそれぞれ
付着され、同時に自由ＭＲ層９３２の表面９３４の一部
上にも付着される。三角形のリード９８０及び９９０は
斜めの導通エッジ９８２及び９９２をそれぞれ有する。
斜めの導通エッジ９８２はハード・バイアス層９１２及
び自由ＭＲ層９３２の上面９３４を覆い、それらと物理
的な接触を形成する。同様に斜めの導通エッジ９９２
は、ハード・バイアス層９２２及び自由ＭＲ層９３２の
上面９３４を覆い、それらと物理的な接触を形成する。
斜めの導通エッジ９８２及び９９２は更に、自由層の磁
化ベクトルと、従って＋Ｘ軸方向のＳＶセンサ９００の
ＡＢＳ９３６と４５゜の角度を成す。
【００５３】この実施例では、斜めの導通エッジの各々
が、ハード・バイアス材料及び自由ＭＲ層９３２の両方
を覆い、それらと物理的な接触を形成するので、電流Ｉ
1の一部が自由層の磁化方向に対して４５゜の角度で流
れ（Ｉ1Aで示される）、電流Ｉ1の別の一部が自由層の
磁化方向に平行に流れる（Ｉ1Bで示される）。より詳細
には、電流Ｉ1Aは自由層９３２上に形成される斜めの導
通エッジ９８２の部分から、自由層の磁化方向に対して
４５゜の角度で流れ、電流Ｉ1Bはハード・バイアス層自
体が導体であることにより、ハード・バイアス層９１２
上に形成される斜めの導通エッジ９８２の部分から自由
層の磁化方向に平行に流れる。その結果、ＡＭＲ効果が
ＳＶセンサ９００の全体磁気抵抗に及ぼす影響は、全て
の電流Ｉ1が自由層の磁化ベクトルに対して４５゜の角
度で流れる最適な状態（図１１及び図１２に示される好
適な実施例）よりも小さくなる。
が、ハード・バイアス材料及び自由ＭＲ層９３２の両方
を覆い、それらと物理的な接触を形成するので、電流Ｉ
1の一部が自由層の磁化方向に対して４５゜の角度で流
れ（Ｉ1Aで示される）、電流Ｉ1の別の一部が自由層の
磁化方向に平行に流れる（Ｉ1Bで示される）。より詳細
には、電流Ｉ1Aは自由層９３２上に形成される斜めの導
通エッジ９８２の部分から、自由層の磁化方向に対して
４５゜の角度で流れ、電流Ｉ1Bはハード・バイアス層自
体が導体であることにより、ハード・バイアス層９１２
上に形成される斜めの導通エッジ９８２の部分から自由
層の磁化方向に平行に流れる。その結果、ＡＭＲ効果が
ＳＶセンサ９００の全体磁気抵抗に及ぼす影響は、全て
の電流Ｉ1が自由層の磁化ベクトルに対して４５゜の角
度で流れる最適な状態（図１１及び図１２に示される好
適な実施例）よりも小さくなる。
【００５４】図１８を参照すると、本発明の別の実施例
のＳＶセンサ１１００の斜視図が示され、中央活性領域
１１３０と、それにより分離される受動端部領域１１１
０及び１１２０とを含む。このＳＶセンサでは、外部磁
場が不在の時、拘束層の磁化方向がエア・ベアリング面
１１３６に垂直にセットされ、自由層１１３２の磁化方
向が拘束層の磁化ベクトルに垂直にセットされる。ハー
ド・バイアス層１１１２及び１１２２が、受動端部領域
１１１０及び１１２０にそれぞれ形成され、自由層１１
３２と隣接接合を形成する。
のＳＶセンサ１１００の斜視図が示され、中央活性領域
１１３０と、それにより分離される受動端部領域１１１
０及び１１２０とを含む。このＳＶセンサでは、外部磁
場が不在の時、拘束層の磁化方向がエア・ベアリング面
１１３６に垂直にセットされ、自由層１１３２の磁化方
向が拘束層の磁化ベクトルに垂直にセットされる。ハー
ド・バイアス層１１１２及び１１２２が、受動端部領域
１１１０及び１１２０にそれぞれ形成され、自由層１１
３２と隣接接合を形成する。
【００５５】台形の電気リード１１８０及び１１９０
が、次に受動端部領域１１１０及び１１２０上にそれぞ
れ形成され、同時に自由ＭＲ層１１３２の表面１１３４
の一部上にも付着される。台形のリード１１８０及び１
１９０は、斜めの導通エッジ１１８２及び１１９２をそ
れぞれ有する。斜めの導通エッジ１１８２及び１１９２
は、中央活性領域１１３０内の自由層１１３２上に形成
され、自由層１１３２の表面１１３４を覆い、それと物
理的な接触を形成する。更にこの実施例では、斜めの導
通エッジ１１８２及び１１９２と、ＡＢＳ１１３６との
間の小角度は約７５゜である。
が、次に受動端部領域１１１０及び１１２０上にそれぞ
れ形成され、同時に自由ＭＲ層１１３２の表面１１３４
の一部上にも付着される。台形のリード１１８０及び１
１９０は、斜めの導通エッジ１１８２及び１１９２をそ
れぞれ有する。斜めの導通エッジ１１８２及び１１９２
は、中央活性領域１１３０内の自由層１１３２上に形成
され、自由層１１３２の表面１１３４を覆い、それと物
理的な接触を形成する。更にこの実施例では、斜めの導
通エッジ１１８２及び１１９２と、ＡＢＳ１１３６との
間の小角度は約７５゜である。
【００５６】図１８の実施例では、斜めの導通エッジ１
１８２及び１１９２と、ＡＢＳ１１３６との間の角度が
約７５゜であるので、センシング電流と自由層の磁化ベ
クトルとの間の角度が約１５゜である。結果的に、ＡＭ
Ｒ効果がＳＶセンサ１１００の全体磁気抵抗に及ぼす影
響は、全ての電流Ｉ1が自由層の磁化ベクトルに対して
４５゜の角度で流れる最適な状態よりも小さい。
１８２及び１１９２と、ＡＢＳ１１３６との間の角度が
約７５゜であるので、センシング電流と自由層の磁化ベ
クトルとの間の角度が約１５゜である。結果的に、ＡＭ
Ｒ効果がＳＶセンサ１１００の全体磁気抵抗に及ぼす影
響は、全ての電流Ｉ1が自由層の磁化ベクトルに対して
４５゜の角度で流れる最適な状態よりも小さい。
【００５７】本発明は特に好適な実施例に関連して述べ
られてきたが、当業者には、本発明の趣旨、範囲及び教
示から逸脱すること無しに、様々な変更が可能であるこ
とが理解されよう。
られてきたが、当業者には、本発明の趣旨、範囲及び教
示から逸脱すること無しに、様々な変更が可能であるこ
とが理解されよう。
【００５８】例えば本発明の好適な実施例は、静止ポイ
ントにおいて、センシング電流が自由層の磁化方向に対
して４５゜の角度で流れるスピン・バルブＭＲセンサに
関して述べられてきたが、本発明は、センシング電流が
自由層の磁化ベクトルに対して０゜よりも大きく、９０
゜未満の任意の角度で流れる実施例にも適用することが
できる。
ントにおいて、センシング電流が自由層の磁化方向に対
して４５゜の角度で流れるスピン・バルブＭＲセンサに
関して述べられてきたが、本発明は、センシング電流が
自由層の磁化ベクトルに対して０゜よりも大きく、９０
゜未満の任意の角度で流れる実施例にも適用することが
できる。
【００５９】更に、本発明の好適な実施例及び代替実施
例は、台形または三角形のリードを有するスピン・バル
ブ・センサに関して述べられたが、本発明は、各リード
が斜めの導通エッジを有し、それら導通エッジが自由Ｍ
Ｒ層の表面を部分的に覆い、それとの物理的な接触を形
成し、且つエア・ベアリング面に対して０゜よりも大き
く９０゜未満の任意の角度を形成する限り、リードが一
般的に定義される形状を有さない実施例にも適用するこ
とができる。
例は、台形または三角形のリードを有するスピン・バル
ブ・センサに関して述べられたが、本発明は、各リード
が斜めの導通エッジを有し、それら導通エッジが自由Ｍ
Ｒ層の表面を部分的に覆い、それとの物理的な接触を形
成し、且つエア・ベアリング面に対して０゜よりも大き
く９０゜未満の任意の角度を形成する限り、リードが一
般的に定義される形状を有さない実施例にも適用するこ
とができる。
【００６０】更に、本発明の好適な実施例では、拘束層
の磁化方向ＭPが＋Ｙ軸に沿って拘束され、エア・ベア
リング面から遠ざかって方向付けられたが、ＭPが−Ｙ
軸に沿って、ＡＢＳに向けて拘束されてもよい。
の磁化方向ＭPが＋Ｙ軸に沿って拘束され、エア・ベア
リング面から遠ざかって方向付けられたが、ＭPが−Ｙ
軸に沿って、ＡＢＳに向けて拘束されてもよい。
【００６１】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。
【００６２】（１）エア・ベアリング面（ＡＢＳ）を有
するスピン・バルブ（ＳＶ）磁気抵抗センサであって、
中央領域により分離される端部領域と、前記中央領域内
に形成される磁気抵抗（ＭＲ）素子であって、前記中央
領域内に形成され、前記エア・ベアリング面に垂直な磁
化方向を有する拘束層と、前記中央領域内に形成され、
前記拘束層の磁化方向に垂直な磁化方向を有する自由層
と、前記中央領域内に形成され、前記自由層と前記拘束
層との間に配置されるスペーサ層と、を含む、前記磁気
抵抗素子と、前記自由層と接触する第１及び第２の電気
リードであって、前記電気リードの各々が、電流の向き
を前記自由層の磁化方向に対して０゜よりも大きく９０
゜未満に方向付ける斜めの導通エッジを有し、前記斜め
の導通エッジの各々が前記自由層と隣接する、前記電気
リードと、を含む、スピン・バルブ磁気抵抗センサ。 （２）前記磁気抵抗素子が、前記拘束層と交換結合さ
れ、前記拘束層の磁化方向を前記エア・ベアリング面に
垂直に拘束する、前記中央領域内に形成される反強磁性
層を含む、前記（１）記載のスピン・バルブ磁気抵抗セ
ンサ。 （３）前記スピン・バルブ・センサの前記端部領域内に
形成され、前記スピン・バルブ・センサを長手方向にバ
イアスするハード・バイアス層であって、前記ハード・
バイアス層が前記中央領域内の前記磁気抵抗センシング
素子と隣接接合を形成する、前記ハード・バイアス層を
含む、前記（２）記載のスピン・バルブ磁気抵抗セン
サ。 （４）前記自由層がＮｉＦｅ及びＮｉＦｅ／Ｃｏを含む
材料のグループから選択される、前記（３）記載のスピ
ン・バルブ磁気抵抗センサ。 （５）前記拘束層がコバルトを含む、前記（３）記載の
スピン・バルブ磁気抵抗センサ。 （６）前記スペーサ層が銅を含む、前記（３）記載のス
ピン・バルブ磁気抵抗センサ。 （７）前記反強磁性層が、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ及びＮｉ
Ｏを含む材料のグループから選択される、前記（３）記
載のスピン・バルブ磁気抵抗センサ。 （８）前記ハード・バイアス層が、ＣｏＰｔＣｒ、Ｃｏ
ＰｔＣｒＴａ、及びＣｏＰｔＣｒＳｉＯ2を含む材料の
グループから選択される、前記（３）記載のスピン・バ
ルブ磁気抵抗センサ。 （９）前記斜めの導通エッジの各々が、前記自由層の磁
化方向と約３０゜乃至６０゜の範囲の角度を成す、前記
（３）記載のスピン・バルブ磁気抵抗センサ。 （１０）前記斜めの導通エッジの各々が前記自由層とだ
け隣接し、前記自由層の磁化方向と約３０゜乃至６０゜
の範囲の角度を成す、前記（３）記載のスピン・バルブ
磁気抵抗センサ。 （１１）前記斜めの導通エッジの各々が、前記自由層及
び前記ハード・バイアス層の一方とだけ隣接し、前記自
由層の磁化方向と約３０゜乃至６０゜の範囲の角度を成
す、前記（３）記載のスピン・バルブ磁気抵抗センサ。 （１２）磁気記憶システムであって、データを記録する
磁気記憶媒体と、エア・ベアリング面（ＡＢＳ）を有
し、前記磁気記憶媒体から情報を読み出すスピン・バル
ブ（ＳＶ）磁気抵抗センサであって、中央領域により分
離される端部領域と、前記中央領域内に形成される磁気
抵抗（ＭＲ）素子であって、前記中央領域内に形成さ
れ、前記エア・ベアリング面に垂直な磁化方向を有する
拘束層と、前記中央領域内に形成され、前記拘束層の磁
化方向に垂直な磁化方向を有する自由層と、前記中央領
域内に形成され、前記自由層と前記拘束層との間に配置
されるスペーサ層と、を含む、前記磁気抵抗素子と、前
記自由層と接触する第１及び第２の電気リードであっ
て、前記電気リードの各々が電流の向きを前記自由層の
磁化方向に対して０゜よりも大きく９０゜未満に方向付
ける斜めの導通エッジを有し、前記斜めの導通エッジの
各々が前記自由層と隣接する、前記電気リードと、前記
磁気記憶媒体に記録されるデータ・ビットを表す印加磁
場に応答する、前記磁気抵抗センシング素子の抵抗変化
を検出する、前記磁気抵抗センサに結合され記録チャネ
ルと、を含む、磁気記憶システム。 （１３）前記磁気抵抗素子が、前記拘束層と交換結合さ
れ、前記拘束層の磁化方向を前記エア・ベアリング面に
垂直に拘束する、前記中央領域内に形成される反強磁性
層を含む、前記（１２）記載の磁気記憶システム。 （１４）前記スピン・バルブ磁気抵抗センサが、前記ス
ピン・バルブ・センサの前記端部領域内に形成され、前
記スピン・バルブ・センサを長手方向にバイアスするハ
ード・バイアス層を含み、前記ハード・バイアス層が前
記中央領域内の前記磁気抵抗センシング素子と隣接接合
を形成する、前記（１３）記載の磁気記憶システム。 （１５）前記自由層がＮｉＦｅ及びＮｉＦｅ／Ｃｏを含
む材料のグループから選択される、前記（１４）記載の
磁気記憶システム。 （１６）前記拘束層がコバルトを含む、前記（１４）記
載の磁気記憶システム。 （１７）前記スペーサ層が銅を含む、前記（１４）記載
の磁気記憶システム。 （１８）前記反強磁性層が、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ及びＮ
ｉＯを含む材料のグループから選択される、前記（１
４）記載の磁気記憶システム。 （１９）前記ハード・バイアス層が、ＣｏＰｔＣｒ、Ｃ
ｏＰｔＣｒＴａ、及びＣｏＰｔＣｒＳｉＯ2を含む材料
のグループから選択される、前記（１４）記載の磁気記
憶システム。 （２０）前記斜めの導通エッジの各々が、前記自由層の
磁化方向と約３０゜乃至６０゜の範囲の角度を成す、前
記（１４）記載の磁気記憶システム。 （２１）前記斜めの導通エッジの各々が、前記自由層と
だけ隣接し、前記自由層の磁化方向と約３０゜乃至６０
゜の範囲の角度を成す、前記（１４）記載の磁気記憶シ
ステム。 （２２）前記斜めの導通エッジの各々が、前記自由層及
び前記ハード・バイアス層の一方とだけ隣接し、前記自
由層の磁化方向と約３０゜乃至６０゜の範囲の角度を成
す、前記（１４）記載の磁気記憶システム。
するスピン・バルブ（ＳＶ）磁気抵抗センサであって、
中央領域により分離される端部領域と、前記中央領域内
に形成される磁気抵抗（ＭＲ）素子であって、前記中央
領域内に形成され、前記エア・ベアリング面に垂直な磁
化方向を有する拘束層と、前記中央領域内に形成され、
前記拘束層の磁化方向に垂直な磁化方向を有する自由層
と、前記中央領域内に形成され、前記自由層と前記拘束
層との間に配置されるスペーサ層と、を含む、前記磁気
抵抗素子と、前記自由層と接触する第１及び第２の電気
リードであって、前記電気リードの各々が、電流の向き
を前記自由層の磁化方向に対して０゜よりも大きく９０
゜未満に方向付ける斜めの導通エッジを有し、前記斜め
の導通エッジの各々が前記自由層と隣接する、前記電気
リードと、を含む、スピン・バルブ磁気抵抗センサ。 （２）前記磁気抵抗素子が、前記拘束層と交換結合さ
れ、前記拘束層の磁化方向を前記エア・ベアリング面に
垂直に拘束する、前記中央領域内に形成される反強磁性
層を含む、前記（１）記載のスピン・バルブ磁気抵抗セ
ンサ。 （３）前記スピン・バルブ・センサの前記端部領域内に
形成され、前記スピン・バルブ・センサを長手方向にバ
イアスするハード・バイアス層であって、前記ハード・
バイアス層が前記中央領域内の前記磁気抵抗センシング
素子と隣接接合を形成する、前記ハード・バイアス層を
含む、前記（２）記載のスピン・バルブ磁気抵抗セン
サ。 （４）前記自由層がＮｉＦｅ及びＮｉＦｅ／Ｃｏを含む
材料のグループから選択される、前記（３）記載のスピ
ン・バルブ磁気抵抗センサ。 （５）前記拘束層がコバルトを含む、前記（３）記載の
スピン・バルブ磁気抵抗センサ。 （６）前記スペーサ層が銅を含む、前記（３）記載のス
ピン・バルブ磁気抵抗センサ。 （７）前記反強磁性層が、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ及びＮｉ
Ｏを含む材料のグループから選択される、前記（３）記
載のスピン・バルブ磁気抵抗センサ。 （８）前記ハード・バイアス層が、ＣｏＰｔＣｒ、Ｃｏ
ＰｔＣｒＴａ、及びＣｏＰｔＣｒＳｉＯ2を含む材料の
グループから選択される、前記（３）記載のスピン・バ
ルブ磁気抵抗センサ。 （９）前記斜めの導通エッジの各々が、前記自由層の磁
化方向と約３０゜乃至６０゜の範囲の角度を成す、前記
（３）記載のスピン・バルブ磁気抵抗センサ。 （１０）前記斜めの導通エッジの各々が前記自由層とだ
け隣接し、前記自由層の磁化方向と約３０゜乃至６０゜
の範囲の角度を成す、前記（３）記載のスピン・バルブ
磁気抵抗センサ。 （１１）前記斜めの導通エッジの各々が、前記自由層及
び前記ハード・バイアス層の一方とだけ隣接し、前記自
由層の磁化方向と約３０゜乃至６０゜の範囲の角度を成
す、前記（３）記載のスピン・バルブ磁気抵抗センサ。 （１２）磁気記憶システムであって、データを記録する
磁気記憶媒体と、エア・ベアリング面（ＡＢＳ）を有
し、前記磁気記憶媒体から情報を読み出すスピン・バル
ブ（ＳＶ）磁気抵抗センサであって、中央領域により分
離される端部領域と、前記中央領域内に形成される磁気
抵抗（ＭＲ）素子であって、前記中央領域内に形成さ
れ、前記エア・ベアリング面に垂直な磁化方向を有する
拘束層と、前記中央領域内に形成され、前記拘束層の磁
化方向に垂直な磁化方向を有する自由層と、前記中央領
域内に形成され、前記自由層と前記拘束層との間に配置
されるスペーサ層と、を含む、前記磁気抵抗素子と、前
記自由層と接触する第１及び第２の電気リードであっ
て、前記電気リードの各々が電流の向きを前記自由層の
磁化方向に対して０゜よりも大きく９０゜未満に方向付
ける斜めの導通エッジを有し、前記斜めの導通エッジの
各々が前記自由層と隣接する、前記電気リードと、前記
磁気記憶媒体に記録されるデータ・ビットを表す印加磁
場に応答する、前記磁気抵抗センシング素子の抵抗変化
を検出する、前記磁気抵抗センサに結合され記録チャネ
ルと、を含む、磁気記憶システム。 （１３）前記磁気抵抗素子が、前記拘束層と交換結合さ
れ、前記拘束層の磁化方向を前記エア・ベアリング面に
垂直に拘束する、前記中央領域内に形成される反強磁性
層を含む、前記（１２）記載の磁気記憶システム。 （１４）前記スピン・バルブ磁気抵抗センサが、前記ス
ピン・バルブ・センサの前記端部領域内に形成され、前
記スピン・バルブ・センサを長手方向にバイアスするハ
ード・バイアス層を含み、前記ハード・バイアス層が前
記中央領域内の前記磁気抵抗センシング素子と隣接接合
を形成する、前記（１３）記載の磁気記憶システム。 （１５）前記自由層がＮｉＦｅ及びＮｉＦｅ／Ｃｏを含
む材料のグループから選択される、前記（１４）記載の
磁気記憶システム。 （１６）前記拘束層がコバルトを含む、前記（１４）記
載の磁気記憶システム。 （１７）前記スペーサ層が銅を含む、前記（１４）記載
の磁気記憶システム。 （１８）前記反強磁性層が、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ及びＮ
ｉＯを含む材料のグループから選択される、前記（１
４）記載の磁気記憶システム。 （１９）前記ハード・バイアス層が、ＣｏＰｔＣｒ、Ｃ
ｏＰｔＣｒＴａ、及びＣｏＰｔＣｒＳｉＯ2を含む材料
のグループから選択される、前記（１４）記載の磁気記
憶システム。 （２０）前記斜めの導通エッジの各々が、前記自由層の
磁化方向と約３０゜乃至６０゜の範囲の角度を成す、前
記（１４）記載の磁気記憶システム。 （２１）前記斜めの導通エッジの各々が、前記自由層と
だけ隣接し、前記自由層の磁化方向と約３０゜乃至６０
゜の範囲の角度を成す、前記（１４）記載の磁気記憶シ
ステム。 （２２）前記斜めの導通エッジの各々が、前記自由層及
び前記ハード・バイアス層の一方とだけ隣接し、前記自
由層の磁化方向と約３０゜乃至６０゜の範囲の角度を成
す、前記（１４）記載の磁気記憶システム。
【図１】従来のＡＭＲセンサの斜視図である。
【図２】従来のＡＭＲセンサのエア・ベアリング面を示
す図である。
す図である。
【図３】従来のＳＶセンサのエア・ベアリング面を示す
図である。
図である。
【図４】従来のＳＶセンサの自由層及び拘束層の斜視図
である。
である。
【図５】従来のＳＶセンサの磁化ベクトルを示す図であ
る。
る。
【図６】従来の水平ＭＲセンサと、磁気ディスク上の情
報保持トラックとの関係を示すの斜視図である。
報保持トラックとの関係を示すの斜視図である。
【図７】従来の直交ＭＲセンサと、磁気ディスク上の情
報保持トラックとの関係を示すの斜視図である。
報保持トラックとの関係を示すの斜視図である。
【図８】図３のＳＶセンサの自由層及び拘束層の斜視図
である。
である。
【図９】正負の外部磁場が不在及び存在する場合の、磁
化ベクトルを示す図である。
化ベクトルを示す図である。
【図１０】本発明を実現する磁気ディスク記憶システム
を単純化して示す図である。
を単純化して示す図である。
【図１１】本発明の好適な実施例のスピン・バルブ・セ
ンサのエア・ベアリング面を示す図である。
ンサのエア・ベアリング面を示す図である。
【図１２】本発明の好適な実施例のスピン・バルブ・セ
ンサの斜視図である。
ンサの斜視図である。
【図１３】図１１及び図１２のＳＶセンサの自由層及び
拘束層の斜視図である。
拘束層の斜視図である。
【図１４】正負の外部磁場が不在及び存在する場合の磁
化ベクトルを示す図である。
化ベクトルを示す図である。
【図１５】本発明の直交スピン・バルブ・センサの斜視
図である。
図である。
【図１６】図１５のＭＲセンサの自由層及び拘束層の斜
視図である。
視図である。
【図１７】本発明の別の実施例の斜視図である。
【図１８】本発明の更に別の実施例の斜視図である。
１０ 水平ＭＲセンサ １０' 直交ＭＲセンサ １２、１２'、１４、１４'、６１０、６２０、８１０、
８２０、９１０、９２０、１１１０、１１２０ 受動端
部領域 １６、１６'、６３０、８３０、９３０、１１３０ 活
性中央領域 １８、１８' ＭＲセンシング素子 ２０、２０' 読取り表面 ２２、２２'、４６、６３６、９３６、１１３６ エア
・ベアリング面 ３０、３０' 環状トラック ４０、６３２、８３２、９３２、１１３２ 自由層 ４２、４４、６８０、６９０、８８０、８９０、９８
０、９９０、１１８０、１１９０ 電気リード ４３、４５、６８２、６９２、８８２、８９２、９８
２、９９２、１１８２、１１９２ エッジ ４８、６００、８００、９００、１１００ ＳＶセンサ ５０、６４４、８４４、９４４ 拘束層 ５１２ 磁気ディスク ５１３ スライダ ５１４ スピンドル ５１５ サスペンション ５１８ ディスク・ドライブ・モータ ５１９ アクチュエータ・アーム ５２１ 読取り／書込みヘッド ５２２ ディスク表面 ５２３、５２８ 信号線 ５２５ データ記録 ５２７ アクチュエータ手段 ５２９ 制御装置 ６１２、６２２、８１２、８２２、９１２、９２２、１
１１２、１１２２ ハード・バイアス層 ６４２、８４２、９４２ スペーサ ６４６、８４６、９４６ 反強磁性層 ６４８、８４８、９４８ ギャップ層 ６５０、８５０、９５０ 磁気シールド層 ６５２、８５２、９５２ 基板 ６６０、８６０、９６０ ＳＶセンシング素子 ６６６ 高さ ７４０ センス電流源 ７５０ センシング回路 ８４２、９４２ スペーサ層 ８６６ 幅
８２０、９１０、９２０、１１１０、１１２０ 受動端
部領域 １６、１６'、６３０、８３０、９３０、１１３０ 活
性中央領域 １８、１８' ＭＲセンシング素子 ２０、２０' 読取り表面 ２２、２２'、４６、６３６、９３６、１１３６ エア
・ベアリング面 ３０、３０' 環状トラック ４０、６３２、８３２、９３２、１１３２ 自由層 ４２、４４、６８０、６９０、８８０、８９０、９８
０、９９０、１１８０、１１９０ 電気リード ４３、４５、６８２、６９２、８８２、８９２、９８
２、９９２、１１８２、１１９２ エッジ ４８、６００、８００、９００、１１００ ＳＶセンサ ５０、６４４、８４４、９４４ 拘束層 ５１２ 磁気ディスク ５１３ スライダ ５１４ スピンドル ５１５ サスペンション ５１８ ディスク・ドライブ・モータ ５１９ アクチュエータ・アーム ５２１ 読取り／書込みヘッド ５２２ ディスク表面 ５２３、５２８ 信号線 ５２５ データ記録 ５２７ アクチュエータ手段 ５２９ 制御装置 ６１２、６２２、８１２、８２２、９１２、９２２、１
１１２、１１２２ ハード・バイアス層 ６４２、８４２、９４２ スペーサ ６４６、８４６、９４６ 反強磁性層 ６４８、８４８、９４８ ギャップ層 ６５０、８５０、９５０ 磁気シールド層 ６５２、８５２、９５２ 基板 ６６０、８６０、９６０ ＳＶセンシング素子 ６６６ 高さ ７４０ センス電流源 ７５０ センシング回路 ８４２、９４２ スペーサ層 ８６６ 幅
Claims (22)
- 【請求項１】エア・ベアリング面（ＡＢＳ）を有するス
ピン・バルブ（ＳＶ）磁気抵抗センサであって、 中央領域により分離される端部領域と、 前記中央領域内に形成される磁気抵抗（ＭＲ）素子であ
って、 前記中央領域内に形成され、前記エア・ベアリング面に
垂直な磁化方向を有する拘束層と、 前記中央領域内に形成され、前記拘束層の磁化方向に垂
直な磁化方向を有する自由層と、 前記中央領域内に形成され、前記自由層と前記拘束層と
の間に配置されるスペーサ層と、 を含む、前記磁気抵抗素子と、 前記自由層と接触する第１及び第２の電気リードであっ
て、前記電気リードの各々が、電流の向きを前記自由層
の磁化方向に対して０゜よりも大きく９０゜未満に方向
付ける斜めの導通エッジを有し、前記斜めの導通エッジ
の各々が前記自由層と隣接する、前記電気リードと、 を含む、スピン・バルブ磁気抵抗センサ。 - 【請求項２】前記磁気抵抗素子が、前記拘束層と交換結
合され、前記拘束層の磁化方向を前記エア・ベアリング
面に垂直に拘束する、前記中央領域内に形成される反強
磁性層を含む、 請求項１記載のスピン・バルブ磁気抵抗センサ。 - 【請求項３】前記スピン・バルブ・センサの前記端部領
域内に形成され、前記スピン・バルブ・センサを長手方
向にバイアスするハード・バイアス層であって、前記ハ
ード・バイアス層が前記中央領域内の前記磁気抵抗セン
シング素子と隣接接合を形成する、前記ハード・バイア
ス層を含む、請求項２記載のスピン・バルブ磁気抵抗セ
ンサ。 - 【請求項４】前記自由層がＮｉＦｅ及びＮｉＦｅ／Ｃｏ
を含む材料のグループから選択される、請求項３記載の
スピン・バルブ磁気抵抗センサ。 - 【請求項５】前記拘束層がコバルトを含む、請求項３記
載のスピン・バルブ磁気抵抗センサ。 - 【請求項６】前記スペーサ層が銅を含む、請求項３記載
のスピン・バルブ磁気抵抗センサ。 - 【請求項７】前記反強磁性層が、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ及
びＮｉＯを含む材料のグループから選択される、請求項
３記載のスピン・バルブ磁気抵抗センサ。 - 【請求項８】前記ハード・バイアス層が、ＣｏＰｔＣ
ｒ、ＣｏＰｔＣｒＴａ、及びＣｏＰｔＣｒＳｉＯ2を含
む材料のグループから選択される、請求項３記載のスピ
ン・バルブ磁気抵抗センサ。 - 【請求項９】前記斜めの導通エッジの各々が、前記自由
層の磁化方向と約３０゜乃至６０゜の範囲の角度を成
す、請求項３記載のスピン・バルブ磁気抵抗センサ。 - 【請求項１０】前記斜めの導通エッジの各々が前記自由
層とだけ隣接し、前記自由層の磁化方向と約３０゜乃至
６０゜の範囲の角度を成す、請求項３記載のスピン・バ
ルブ磁気抵抗センサ。 - 【請求項１１】前記斜めの導通エッジの各々が、前記自
由層及び前記ハード・バイアス層の一方とだけ隣接し、
前記自由層の磁化方向と約３０゜乃至６０゜の範囲の角
度を成す、請求項３記載のスピン・バルブ磁気抵抗セン
サ。 - 【請求項１２】磁気記憶システムであって、 データを記録する磁気記憶媒体と、 エア・ベアリング面（ＡＢＳ）を有し、前記磁気記憶媒
体から情報を読み出すスピン・バルブ（ＳＶ）磁気抵抗
センサであって、 中央領域により分離される端部領域と、 前記中央領域内に形成される磁気抵抗（ＭＲ）素子であ
って、 前記中央領域内に形成され、前記エア・ベアリング面に
垂直な磁化方向を有する拘束層と、 前記中央領域内に形成され、前記拘束層の磁化方向に垂
直な磁化方向を有する自由層と、 前記中央領域内に形成され、前記自由層と前記拘束層と
の間に配置されるスペーサ層と、 を含む、前記磁気抵抗素子と、 前記自由層と接触する第１及び第２の電気リードであっ
て、前記電気リードの各々が電流の向きを前記自由層の
磁化方向に対して０゜よりも大きく９０゜未満に方向付
ける斜めの導通エッジを有し、前記斜めの導通エッジの
各々が前記自由層と隣接する、前記電気リードと、 前記磁気記憶媒体に記録されるデータ・ビットを表す印
加磁場に応答する、前記磁気抵抗センシング素子の抵抗
変化を検出する、前記磁気抵抗センサに結合され記録チ
ャネルと、 を含む、磁気記憶システム。 - 【請求項１３】前記磁気抵抗素子が、前記拘束層と交換
結合され、前記拘束層の磁化方向を前記エア・ベアリン
グ面に垂直に拘束する、前記中央領域内に形成される反
強磁性層を含む、 請求項１２記載の磁気記憶システム。 - 【請求項１４】前記スピン・バルブ磁気抵抗センサが、
前記スピン・バルブ・センサの前記端部領域内に形成さ
れ、前記スピン・バルブ・センサを長手方向にバイアス
するハード・バイアス層を含み、前記ハード・バイアス
層が前記中央領域内の前記磁気抵抗センシング素子と隣
接接合を形成する、請求項１３記載の磁気記憶システ
ム。 - 【請求項１５】前記自由層がＮｉＦｅ及びＮｉＦｅ／Ｃ
ｏを含む材料のグループから選択される、請求項１４記
載の磁気記憶システム。 - 【請求項１６】前記拘束層がコバルトを含む、請求項１
４記載の磁気記憶システム。 - 【請求項１７】前記スペーサ層が銅を含む、請求項１４
記載の磁気記憶システム。 - 【請求項１８】前記反強磁性層が、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ
及びＮｉＯを含む材料のグループから選択される、請求
項１４記載の磁気記憶システム。 - 【請求項１９】前記ハード・バイアス層が、ＣｏＰｔＣ
ｒ、ＣｏＰｔＣｒＴａ、及びＣｏＰｔＣｒＳｉＯ2を含
む材料のグループから選択される、請求項１４記載の磁
気記憶システム。 - 【請求項２０】前記斜めの導通エッジの各々が、前記自
由層の磁化方向と約３０゜乃至６０゜の範囲の角度を成
す、請求項１４記載の磁気記憶システム。 - 【請求項２１】前記斜めの導通エッジの各々が、前記自
由層とだけ隣接し、前記自由層の磁化方向と約３０゜乃
至６０゜の範囲の角度を成す、請求項１４記載の磁気記
憶システム。 - 【請求項２２】前記斜めの導通エッジの各々が、前記自
由層及び前記ハード・バイアス層の一方とだけ隣接し、
前記自由層の磁化方向と約３０゜乃至６０゜の範囲の角
度を成す、請求項１４記載の磁気記憶システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/715200 | 1996-09-18 | ||
| US08/715,200 US5739988A (en) | 1996-09-18 | 1996-09-18 | Spin valve sensor with enhanced magnetoresistance |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10105929A true JPH10105929A (ja) | 1998-04-24 |
| JP3251884B2 JP3251884B2 (ja) | 2002-01-28 |
Family
ID=24873047
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25035197A Expired - Fee Related JP3251884B2 (ja) | 1996-09-18 | 1997-09-16 | 改善された磁気抵抗を有するスピン・バルブ・センサ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5739988A (ja) |
| JP (1) | JP3251884B2 (ja) |
| KR (1) | KR100259429B1 (ja) |
| SG (1) | SG50880A1 (ja) |
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