JPH10269535A - 読取りセンサと磁気記録装置と読取りセンサの活性領域形成方法 - Google Patents

読取りセンサと磁気記録装置と読取りセンサの活性領域形成方法

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JPH10269535A
JPH10269535A JP10088014A JP8801498A JPH10269535A JP H10269535 A JPH10269535 A JP H10269535A JP 10088014 A JP10088014 A JP 10088014A JP 8801498 A JP8801498 A JP 8801498A JP H10269535 A JPH10269535 A JP H10269535A
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デレク・ジャン・クローズ
Marcos M Lederman
マルコス・エム・レダーマン
W Yuan Samuel
サミュエル・ダブリュー・ユーアン
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 基板２１１上に形成される磁気抵抗効果
（ＭＲ）読取りセンサは、磁気抵抗材料のＭＲ層２０５
と、軟磁性材料の軟隣接層（ＳＡＬ）２０２と、これら
ＭＲ層とＳＡＬ層間のマンガンベースの金属反強磁性
（ＡＦＭ）層２０１とからなる。ＡＦＭ層はＳＡＬ層と
直接接触し、かつ非磁性スペーサ層２０３によりＭＲ層
から分離されている。ＳＡＬ層と基板との間には、非磁
性テクスチャリング層２１０が配置される。 【効果】 この構造により、酸化物ベースの反強磁性体
を用いた読取りセンサよりも非常に大きいピン留め磁界
が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果（Ｍ
Ｒ）読取りセンサに関し、より詳細に言えば、完全に金
属のＭＲ読取りセンサ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気ディスク及びテープの分野では、磁
気抵抗効果（ＭＲ）読取りセンサを用いて、磁束の変化
の形態をなす信号を読み取る。一般に、ＭＲ読取りセン
サは、基板上に複数の薄膜層を付着させた多層構造とし
て製造される。ギル（Gill）他の米国特許第５,５０８,
８６６号明細書には、反強磁性で電気的絶縁体であり、
基板と軟隣接層（ＳＡＬ）との間に配置された酸化ニッ
ケル材料を有するＭＲセンサが開示されている。
【０００３】この特許された従来技術の構造が図３に示
されている。ＭＲセンサは、酸化ニッケル（ＮｉＯ）か
らなる反強磁性（ＡＦＭ）安定化層１０１と、軟隣接層
（ＳＡＬ）と呼ばれるニッケル−鉄−ニオブ（ＮｉＦｅ
Ｎｂ）の横バイアス層１０２と、タンタル（Ｔａ）のス
ペーサ層１０３と、適当な基板１１１上に付着されたニ
ッケル鉄（ＮｉＦｅ）のＭＲ層１０５とからなる。ニッ
ケルマンガンの縦バイアス層１０７が、前記センサの端
部又は末端の受動（パッシブ）領域１０６にＮｉＦｅの
下地層１０４の上に付着されて、前記ＮｉＭｎ層とＮｉ
Ｆｅ層間の交換結合によりＭＲ層１０５に縦バイアス磁
界を付与する。
【０００４】適当な低抵抗率材料の導電リード１０９が
前記縦バイアス層の上の端部領域に形成されて、前記Ｍ
Ｒセンサと外部回路間を電気的に接続している。導電リ
ード１０９は、Ｔａ層を上下に有する金（Ａｕ）の主導
体部からなる積層構造体である。更に、ＭＲ層１０５
は、前記ＭＲセンサの活性領域においてＴａの薄いキャ
ップ層１１３で被覆されている。電気リードコネクタに
より、前記ＭＲセンサは信号感知回路１１４及びバイア
ス電流発生源１１６に接続されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のＭＲセンサでは、酸化物ベースの反強磁性材料
により耐食性が改善されるものの、酸化物ベースのピン
した即ち固定ＳＡＬはピン留め（pinning）磁界が小さ
いという問題があった。
【０００６】そこで、酸化物ベースの反強磁性体を有す
るＭＲヘッドにより得られるピン留め磁界よりも大幅に
大きいピン留め磁界を有する、改善されたＭＲ読取りセ
ンサを提供することが望ましい。
【０００７】また、酸化物の反強磁性体を有するＭＲヘ
ッドにより得られるピン留め磁界よりも大幅に大きいピ
ン留め磁界を有する、改善されたＭＲ読取りセンサを製
造する方法を提供することが望ましい。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、読取り
センサは磁気抵抗材料層と軟磁性材料層とからなり、こ
れら磁気抵抗材料層と軟磁性材料層間に金属反強磁性層
が設けられている。この金属反強磁性層は、前記軟磁性
材料層と直接接触し、かつ非磁性金属スペーサ層により
磁気抵抗材料層から分離されている。この読取りセンサ
は基板上に形成され、該基板と軟磁性材料層との間に非
磁性テクスチャリング層を配置する。
【０００９】このような技術的思想に基づく構成の全部
金属型ＭＲ読取りセンサの利点は、電流の分岐無しにピ
ン留めを改善できることである。
【００１０】本発明は、ピン留め磁界が、非金属酸化物
の反強磁性体を有するＭＲヘッドにより得られるピン留
め磁界よりも大幅に大きいという利点がある。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１において、ＭＲ読取りセンサ
は、中央の活性領域と２つの端部受動領域２０７、２０
９とを有する。このＭＲ読取りセンサは、例えばＲＦ
（無線周波数）又はＤＣ（直流）スパッタリングなどの
周知技術を用いて形成される。従来技術において公知の
ように、アルミナなどの絶縁材料層を有する基板２１１
を準備する。
【００１２】本発明によれば、順に付着されるＴａ／Ｎ
ｉＦｅＮｂ／ＦｅＭｎ／Ｔａ／ＮｉＦｅ／Ｔａからなる
膜層でセンサの活性領域構造を形成する。次に、センサ
端部領域をフォトリソグラフィにより画定し、イオンミ
リング又はエッチングにより減法的にＴａキャップ薄膜
２１３を除去して、端部領域にＮｉＦｅのＭＲ層２０５
を露出させる。
【００１３】縦バイアス層２０７を前記センサ端部領域
に付着させ、ＭＲ層２０５と接触させる。Ｔａ／Ａｕ／
Ｔａの導電リード２０９を縦バイアス層２０７の上に付
着させる。この電気的リードコネクタ２０９により、前
記ＭＲセンサを信号感知回路２１４及びバイアス電流発
生源２１６に接続する。
【００１４】前記中央活性領域の形状は、減法的除去工
程の前に第２のフォトリソグラフィによるパターニング
工程により画定される。前記センサの前記中央活性領域
は、縦バイアス層２０７及び導電リード層２０９により
拘束されている。
【００１５】図２の別の実施例では、ＮｉＭｎ層２０７
がＣｒ層２１５で置き換えられ、これが僅かに基板２１
１内部まで及びＴａ層２１３の上面まで延長している。
Ｃｒ層２１５の上面には、ＣｏＣｒＰｔ層２１７がＴａ
／Ａｕ／Ｔａの導電リード２０９の下側に形成されてい
る。これらの膜層２１５、２１７により隣接ハードバイ
アス磁石構造が得られる。図２のＭＲ読取りセンサは、
より簡単で製造が容易である。
【００１６】本発明の好適な実施例では、ＮｉＦｅＲｈ
又はＮｉＦｅＮｂの軟隣接層２０２の膜厚が約７５〜１
５０Åである。ＡＦＭ安定化層２０１及びＴａスペーサ
層２０３の合計の膜厚は約７５〜１５０Åであり、その
結果酸化物ベースの反強磁性体の場合に得られるよりも
はるかに大きい約１００エルステッドのピン留め磁界が
得られる。
【００１７】ＮｉＦｅ・ＭＲ層２０５の膜厚は約１５０
Åであり、Ｔａキャップ層２１３の膜厚は約３０Åであ
る。ＮｉＭｎ縦バイアス層２０７の膜厚は約３５０Å
で、前記導電リード構造の膜厚は約３５０Åである。基
板２１１とＳＡＬ２０２間のＴａテクスチャリング（te
xturing）層２１０の膜厚は約３０Åである。
【００１８】前記読取りセンサの活性領域２００を形成
する方法は以下の通りである。薄膜形成のために適当な
基板２１１を準備する。前記基板上にタンタルの非磁性
テクスチャリング層２１０を約３０Åの厚さまで付着さ
せる。前記非磁性テクスチャリング層の上に軟磁性材料
層２０２を約１５０Åの厚さまで付着させる。前記軟磁
性材料層の上に、ＦｅＭｎ、ＩｒＭｎ、ＮｉＭｎ、Ｐｔ
Ｍｎ、ＣｒＭｎ又はＰｄＭｎのような基本的にマンガン
ベースの合金からなる金属ＡＦＭ層２０１を約１００Å
の厚さまで付着させる。
【００１９】前記ＡＦＭ層の上に非磁性スペーサ層２０
３を付着させ、かつ該非磁性スペーサ層２０３の上にＭ
Ｒ材料層２０５を付着させる。最後に、キャップ層２１
３及び導電リード２０９を公知の従来技術により形成す
る。
【００２０】ＭｎベースのＡＦＭ材料の一般的な抵抗率
は１００〜２００マイクロΩ×cmの範囲内である。従っ
て、本発明により得られる構造は、軟磁気活性層で形成
される通常のＭＲ構造に非常に近い抵抗率が得られるこ
とになる。
【００２１】以上、本発明をその好適な実施例に関連し
て詳細に説明したが、当業者に明らかなように、本発明
は、その技術的範囲内において上記実施例に様々な変形
・変更を加えて実施することができる。
【００２２】
【発明の効果】本発明は、以上のように構成されている
ので、以下に記載されるような効果を奏する。本発明に
よれば、電流の分岐無しにピン留めを改善することがで
き、従来の非金属酸化物の反強磁性体を有するＭＲヘッ
ドにより得られるピン留め磁界よりも大幅に大きいピン
留め磁界を有する全部金属型ＭＲ読取りセンサが得ら
れ、磁気記録の高性能化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を具体化したＭＲ読取りセンサの構造を
示す概略図である。
【図２】本発明によるＭＲ読取りセンサの別の構造を示
す概略図である。
【図３】従来のＭＲ読取りセンサの構造を示す概略図で
ある。
【符号の説明】
１０１ ＡＦＭ安定化層 １０２ 横バイアス層 １０３ スペーサ層 １０４ 下地層 １０５ ＭＲ層 １０６ 受動領域 １０７ 縦バイアス層 １０９ 導電リード １１１ 基板 １１３ キャップ層 １１４ 信号感知回路 １１６ バイアス電流発生源 ２０１ ＡＦＭ安定化層 ２０２ 軟隣接層 ２０３ Ｔａスペーサ層 ２０５ ＭＲ層 ２０７ 受動領域、縦バイアス層 ２０９ 受動領域、導電リード ２１０ 非磁性テクスチャリング層 ２１１ 基板 ２１３ キャップ薄膜 ２１４ 信号感知回路 ２１５ Ｃｒ層 ２１６ バイアス電流発生源 ２１７ ＣｏＣｒＰｔ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マルコス・エム・レダーマン アメリカ合衆国・カリフォルニア州・ 94107，サン・フランシスコ，サード・ス トリート・300，アパートメント・321 (72)発明者 サミュエル・ダブリュー・ユーアン アメリカ合衆国・カリフォルニア州・ 94122，サン・フランシスコ，＃８シー, ロックスレイ・アベニュー・６

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 磁気抵抗材料層と、 軟磁性材料層と、 前記磁気抵抗材料層と軟磁性材料層との間に配置され、
    前記軟磁性材料層に直接接する金属反強磁性層と前記磁
    気抵抗材料層を前記反強磁性層から分離する非磁性スペ
    ーサ層と、 前記磁気抵抗材料層に接して配置され、縦バイアスを付
    与するための手段とからなることを特徴とする読取りセ
    ンサ。
  2. 【請求項２】 基板と、 前記軟磁性材料層と前記基板との間の非磁性テクスチャ
    リング層とを更に備えることを特徴とする請求項１記載
    の読取りセンサ。
  3. 【請求項３】 前記非磁性テクスチャリング層がタンタ
    ルからなることを特徴とする請求項２記載の読取りセン
    サ。
  4. 【請求項４】 前記非磁性テクスチャリング層の膜厚が
    約３０Åであることを特徴とする請求項２記載の読取り
    センサ。
  5. 【請求項５】 前記反強磁性層がマンガンベースの合金
    からなる材料からなることを特徴とする請求項１記載の
    読取りセンサ。
  6. 【請求項６】 前記反強磁性層が、鉄−マンガン、イリ
    ジウム−マンガン、ニッケル−マンガン、プラチナ−マ
    ンガン、クロム−マンガン、及びパラジウム−マンガン
    からなる群から選択した材料からなることを特徴とする
    請求項１記載の読取りセンサ。
  7. 【請求項７】 前記反強磁性層及びスペーサ層の合計の
    膜厚が約１００Åであることを特徴とする請求項１記載
    の読取りセンサ。
  8. 【請求項８】 前記軟磁性材料層の膜厚が約１５０Åで
    あることを特徴とする請求項１記載の読取りセンサ。
  9. 【請求項９】 前記縦バイアス付与手段がＮｉＭｎ層か
    らなることを特徴とする請求項１記載の読取りセンサ。
  10. 【請求項１０】 前記ＮｉＭｎ層の膜厚が約３５０Åで
    あることを特徴とする請求項９記載の読取りセンサ。
  11. 【請求項１１】 前記縦バイアス付与手段が隣接させた
    ハードバイアス材料からなることを特徴とする請求項１
    記載の読取りセンサ。
  12. 【請求項１２】 前記ハードバイアス材料が、前記磁気
    抵抗材料層と接するＣｏＣｒＰｔ層とクロム層とで形成
    されていることを特徴とする請求項１１記載の読取りセ
    ンサ。
  13. 【請求項１３】 データを処理するために磁気記録媒体
    を有する磁気記録装置であって、 活性領域を有する磁気変換器を備え、 前記活性領域が磁気抵抗層を有し、 前記活性領域が強磁性材料の軟隣接層を有し、前記軟隣
    接層により前記磁気抵抗層に縦バイアスが付与され、 前記活性領域が、前記磁気抵抗層と前記軟隣接層との間
    に反強磁性材料の反強磁性層を有し、前記反強磁性層が
    前記軟隣接層と直接接しており、 前記磁気抵抗層を前記反強磁性層から分離する非磁性ス
    ペーサ層と、 前記磁気記録媒体に記録されたデータビットを表す磁界
    に応答した前記磁気抵抗材料における抵抗の変化を検出
    するために前記活性領域に結合された感知手段とを更に
    備えることを特徴とする磁気記録装置。
  14. 【請求項１４】 前記活性領域が、前記軟隣接層と前記
    基板との間に非磁性テクスチャリング層を更に備えるこ
    とを特徴とする請求項１３記載の磁気記録装置。
  15. 【請求項１５】 前記非磁性テクスチャリング層がタン
    タルからなることを特徴とする請求項１４記載の磁気記
    録装置。
  16. 【請求項１６】 前記非磁性テクスチャリング層の膜厚
    が約３０Åであることを特徴とする請求項１４記載の磁
    気記録装置。
  17. 【請求項１７】 前記金属反強磁性層がマンガンベース
    の合金からなる材料からなることを特徴とする請求項１
    ３記載の磁気記録装置。
  18. 【請求項１８】 前記金属反強磁性層が、鉄−マンガ
    ン、イリジウム−マンガン、ニッケル−マンガン、プラ
    チナ−マンガン、クロム−マンガン、及びパラジウム−
    マンガンからなる群から選択した材料からなることを特
    徴とする請求項１３記載の磁気記録装置。
  19. 【請求項１９】 前記金属反強磁性層及びスペーサ層の
    合計の膜厚が７５〜１５０Åであることを特徴とする請
    求項１３記載の磁気記録装置。
  20. 【請求項２０】 前記軟隣接層の膜厚が約１５０Åであ
    ることを特徴とする請求項１４記載の磁気記録装置。
  21. 【請求項２１】 読取りセンサの活性領域を形成するた
    めの方法であって、 基板上に非磁性テクスチャリング層を付着させる過程
    と、 前記非磁性テクスチャリング層上に軟磁性材料層を付着
    させる過程と、 前記軟磁性材料層上に金属反強磁性層を付着させる過程
    と、 前記反強磁性層上に非磁性スペーサ層を付着させる過程
    と、 前記非磁性スペーサ層上に磁気抵抗材料層を付着させる
    過程とからなることを特徴とする読取りセンサの活性領
    域形成方法。
  22. 【請求項２２】 前記金属反強磁性層がマンガンベース
    の合金からなる材料からなることを特徴とする請求項２
    １記載の読取りセンサの活性領域形成方法。
  23. 【請求項２３】 前記金属反強磁性層が、鉄−マンガ
    ン、イリジウム−マンガン、ニッケル−マンガン、プラ
    チナ−マンガン、クロム−マンガン、及びパラジウム−
    マンガンからなる群から選択した材料からなることを特
    徴とする請求項２１記載の読取りセンサの活性領域形成
    方法。
  24. 【請求項２４】 前記非磁性テクスチャリング層がタン
    タルからなることを特徴とする請求項２１記載の読取り
    センサの活性領域形成方法。
  25. 【請求項２５】 前記金属反強磁性層及びスペーサ層の
    合計の膜厚が７５〜１５０Åであることを特徴とする請
    求項２１記載の読取りセンサの活性領域形成方法。
  26. 【請求項２６】 前記非磁性テクスチャリング層の膜厚
    が約３０Åであることを特徴とする請求項２１記載の読
    取りセンサの活性領域形成方法。
  27. 【請求項２７】 前記軟磁性材料層層の膜厚が約１５０
    Åであることを特徴とする請求項２１記載の読取りセン
    サの活性領域形成方法。
JP10088014A 1997-03-17 1998-03-17 読取りセンサと磁気記録装置と読取りセンサの活性領域形成方法 Pending JPH10269535A (ja)

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