JPH11191207A - 逆平行固定スピン・バルブ磁気抵抗センサ - Google Patents
逆平行固定スピン・バルブ磁気抵抗センサInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 逆平行固定層の正味の磁気モーメント及び磁
気特性が良好に制御可能な、改善された逆平行固定ＳＶ
磁気抵抗センサを開示することである。 【解決手段】 逆平行固定ＳＶセンサが、ＮｉＯ／Ｎｉ
−Ｆｅ／Ｃｏ／Ｒｕ／Ｃｏ／Ｃｕ／Ｎｉ−Ｆｅ／キャッ
プの好適な構造を有し、固定層が逆平行結合層により互
いに分離される第１及び第２の強磁性固定層を含む。第
１の強磁性固定層は更に、第１のＮｉ−Ｆｅ固定サブ層
及び第２のＣｏ固定サブ層を含む。第１のＮｉ−Ｆｅ固
定サブ層は、ＮｉＯ反強磁性（ＡＦＭ）層上に直接接触
して形成される。第１のＮｉ−Ｆｅ固定サブ層の追加
は、第２のＣｏ固定サブ層をＮｉＯＡＦＭ層から分離
し、このことが積層型逆平行固定層の固定場及び磁気モ
ーメントの制御を劇的に改善する。
気特性が良好に制御可能な、改善された逆平行固定ＳＶ
磁気抵抗センサを開示することである。 【解決手段】 逆平行固定ＳＶセンサが、ＮｉＯ／Ｎｉ
−Ｆｅ／Ｃｏ／Ｒｕ／Ｃｏ／Ｃｕ／Ｎｉ−Ｆｅ／キャッ
プの好適な構造を有し、固定層が逆平行結合層により互
いに分離される第１及び第２の強磁性固定層を含む。第
１の強磁性固定層は更に、第１のＮｉ−Ｆｅ固定サブ層
及び第２のＣｏ固定サブ層を含む。第１のＮｉ−Ｆｅ固
定サブ層は、ＮｉＯ反強磁性（ＡＦＭ）層上に直接接触
して形成される。第１のＮｉ−Ｆｅ固定サブ層の追加
は、第２のＣｏ固定サブ層をＮｉＯＡＦＭ層から分離
し、このことが積層型逆平行固定層の固定場及び磁気モ
ーメントの制御を劇的に改善する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に、磁気媒体か
ら情報信号を読み出すスピン・バルブ磁気トランスジュ
ーサに関し、特に、改善された逆平行固定スピン・バル
ブ磁気抵抗センサ並びにこうしたセンサを組み込んだ磁
気記録システムに関する。
ら情報信号を読み出すスピン・バルブ磁気トランスジュ
ーサに関し、特に、改善された逆平行固定スピン・バル
ブ磁気抵抗センサ並びにこうしたセンサを組み込んだ磁
気記録システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータはしばしば、データが書込
まれ、後にデータが読み出される媒体を有する補助メモ
リ記憶装置を含む。データを磁気形式でディスク面上に
記憶するために、回転磁気ディスクを組み込んだ直接ア
クセス記憶装置（ディスク・ドライブ）が一般に使用さ
れる。データがディスク面上の半径方向に間隔をあけた
同心トラック上に記憶される。そして、読み取りセンサ
を含む磁気ヘッドが、ディスク面上のトラックからデー
タを読み出すために使用される。
まれ、後にデータが読み出される媒体を有する補助メモ
リ記憶装置を含む。データを磁気形式でディスク面上に
記憶するために、回転磁気ディスクを組み込んだ直接ア
クセス記憶装置（ディスク・ドライブ）が一般に使用さ
れる。データがディスク面上の半径方向に間隔をあけた
同心トラック上に記憶される。そして、読み取りセンサ
を含む磁気ヘッドが、ディスク面上のトラックからデー
タを読み出すために使用される。
【０００３】高容量ディスク・ドライブでは、一般にＭ
Ｒヘッドと呼ばれる磁気抵抗読み取りセンサが、薄膜誘
導ヘッドよりも大きな線密度でディスク面からデータを
読み出せる能力により有力な読み取りセンサである。Ｍ
Ｒセンサは、そのＭＲ検出層（ＭＲ素子とも呼ばれる）
の抵抗の変化を通じて磁場を検出し、この抵抗変化は、
ＭＲ層により検出される磁束の強度及び方向の関数とし
て変化する。
Ｒヘッドと呼ばれる磁気抵抗読み取りセンサが、薄膜誘
導ヘッドよりも大きな線密度でディスク面からデータを
読み出せる能力により有力な読み取りセンサである。Ｍ
Ｒセンサは、そのＭＲ検出層（ＭＲ素子とも呼ばれる）
の抵抗の変化を通じて磁場を検出し、この抵抗変化は、
ＭＲ層により検出される磁束の強度及び方向の関数とし
て変化する。
【０００４】従来のＭＲセンサは異方性磁気抵抗（ＡＭ
Ｒ）効果にもとづき動作し、そこではＭＲ素子抵抗が、
ＭＲ素子内の磁化方向とＭＲ素子を通じる検出電流の方
向との間の角度の余弦の平方として変化する。記録デー
タが磁気媒体から読み出される原理は、記録磁気媒体か
らの外部磁場（信号場）が、ＭＲ素子内の磁化方向の変
化を生じ、これがＭＲ素子の抵抗の変化並びに検出電流
または電圧の対応する変化を生じることによる。
Ｒ）効果にもとづき動作し、そこではＭＲ素子抵抗が、
ＭＲ素子内の磁化方向とＭＲ素子を通じる検出電流の方
向との間の角度の余弦の平方として変化する。記録デー
タが磁気媒体から読み出される原理は、記録磁気媒体か
らの外部磁場（信号場）が、ＭＲ素子内の磁化方向の変
化を生じ、これがＭＲ素子の抵抗の変化並びに検出電流
または電圧の対応する変化を生じることによる。
【０００５】別のタイプのＭＲセンサは、巨大磁気抵抗
（ＧＭＲ）効果を明示するＧＭＲセンサである。ＧＭＲ
センサでは、ＭＲ検出層の抵抗が非磁性層（スペーサ）
により分離される磁性層間の伝導電子のスピン依存伝達
と、磁性層と非磁性層との間の界面及び磁性層内で生じ
る、付随するスピン依存散乱の関数として変化する。
（ＧＭＲ）効果を明示するＧＭＲセンサである。ＧＭＲ
センサでは、ＭＲ検出層の抵抗が非磁性層（スペーサ）
により分離される磁性層間の伝導電子のスピン依存伝達
と、磁性層と非磁性層との間の界面及び磁性層内で生じ
る、付随するスピン依存散乱の関数として変化する。
【０００６】非磁性導電材料層により分離される２つの
強磁性材料層だけを使用するＧＭＲセンサは、一般にス
ピン・バルブ（ＳＶ）・センサと呼ばれＳＶ効果を明示
する。ＳＶセンサでは、固定層（pinned layer）と呼ば
れる強磁性層の１つが、その磁化方向を通常、反強磁性
層（例えばＮｉＯまたはＦｅ−Ｍｎ）との交換結合によ
り固定される。しかしながら、フリー層と呼ばれる他の
強磁性層の磁化方向は固定されず、記録磁気媒体からの
磁場（信号場）に応答して、自由に回転することができ
る。ＳＶセンサでは、ＳＶ効果が固定層の磁化方向とフ
リー層の磁化方向との間の角度の余弦として変化する。
記録データが磁気媒体から読み出される原理は、記録磁
気媒体からの外部磁場（信号場）がフリー層内の磁化方
向の変化を生じ、これがＳＶセンサの抵抗の変化並びに
検出電流または電圧の対応する変化を生じることによ
る。
強磁性材料層だけを使用するＧＭＲセンサは、一般にス
ピン・バルブ（ＳＶ）・センサと呼ばれＳＶ効果を明示
する。ＳＶセンサでは、固定層（pinned layer）と呼ば
れる強磁性層の１つが、その磁化方向を通常、反強磁性
層（例えばＮｉＯまたはＦｅ−Ｍｎ）との交換結合によ
り固定される。しかしながら、フリー層と呼ばれる他の
強磁性層の磁化方向は固定されず、記録磁気媒体からの
磁場（信号場）に応答して、自由に回転することができ
る。ＳＶセンサでは、ＳＶ効果が固定層の磁化方向とフ
リー層の磁化方向との間の角度の余弦として変化する。
記録データが磁気媒体から読み出される原理は、記録磁
気媒体からの外部磁場（信号場）がフリー層内の磁化方
向の変化を生じ、これがＳＶセンサの抵抗の変化並びに
検出電流または電圧の対応する変化を生じることによ
る。
【０００７】図１は、従来のＳＶセンサ１００を示し、
中央領域１０２により分離される端部領域１０４及び１
０６を含む。フリー層（フリー強磁性層）１１０が非磁
性導電スペーサ１１５により、固定層（固定強磁性層）
１２０から分離される。固定層１２０の磁化方向は、反
強磁性（ＡＦＭ）層１２１により固定される。フリー層
１１０、スペーサ１１５、固定層１２０及びＡＦＭ層１
２１は、全て中央領域１０２内に形成される。端部領域
１０４及び１０６内にそれぞれ形成されるハード・バイ
アス層１３０及び１３５は、フリー層１１０に対して長
手方向のバイアスを提供する。ハード・バイアス層１３
０及び１３５上にそれぞれ形成されるリード１４０及び
１４５は、電流源１６０からＭＲセンサ１００に流れる
検出電流Ｉsのための電気接続を提供する。リード１４
０及び１４５に接続される検出手段１７０が、外部磁場
（例えばディスク上に記憶されたデータ・ビットにより
生成される磁場）によりフリー層１１０内で誘起される
変化による抵抗の変化を検出する。
中央領域１０２により分離される端部領域１０４及び１
０６を含む。フリー層（フリー強磁性層）１１０が非磁
性導電スペーサ１１５により、固定層（固定強磁性層）
１２０から分離される。固定層１２０の磁化方向は、反
強磁性（ＡＦＭ）層１２１により固定される。フリー層
１１０、スペーサ１１５、固定層１２０及びＡＦＭ層１
２１は、全て中央領域１０２内に形成される。端部領域
１０４及び１０６内にそれぞれ形成されるハード・バイ
アス層１３０及び１３５は、フリー層１１０に対して長
手方向のバイアスを提供する。ハード・バイアス層１３
０及び１３５上にそれぞれ形成されるリード１４０及び
１４５は、電流源１６０からＭＲセンサ１００に流れる
検出電流Ｉsのための電気接続を提供する。リード１４
０及び１４５に接続される検出手段１７０が、外部磁場
（例えばディスク上に記憶されたデータ・ビットにより
生成される磁場）によりフリー層１１０内で誘起される
変化による抵抗の変化を検出する。
【０００８】DienyらによるＩＢＭの米国特許第５２０
６５９０号は、ＳＶ効果にもとづき動作するＭＲセンサ
を開示している。
６５９０号は、ＳＶ効果にもとづき動作するＭＲセンサ
を開示している。
【０００９】現在開発中の別のタイプのスピン・バルブ
・センサは、逆平行（ＡＰ）固定スピン・バルブ・セン
サである。図２は、Fontanaらによる係属中の米国特許
出願第６９７３９６号（１９９６年８月２３日出願）で
開示されるＡＰ固定ＳＶセンサを示す。図２のＡＰ固定
ＳＶセンサ２００では、固定層が２つの強磁性層が非磁
性結合層により分離される積層構造であり、２つの強磁
性層の磁化方向が逆平行に反強磁性的に強く結合され
る。図２のＡＰ固定ＳＶセンサの反強磁性（ＡＦＭ）層
と積層型固定層との間の交換結合は、図１のＳＶセンサ
のＡＦＭ層と単層型固定層との間の交換結合よりも実質
的に強い。この改善された交換結合は、高温におけるＡ
Ｐ固定ＳＶセンサの安定性を向上させ、ＡＦＭ層として
ＮｉＯなどの耐腐食性の反強磁性材料の使用を可能にす
る。
・センサは、逆平行（ＡＰ）固定スピン・バルブ・セン
サである。図２は、Fontanaらによる係属中の米国特許
出願第６９７３９６号（１９９６年８月２３日出願）で
開示されるＡＰ固定ＳＶセンサを示す。図２のＡＰ固定
ＳＶセンサ２００では、固定層が２つの強磁性層が非磁
性結合層により分離される積層構造であり、２つの強磁
性層の磁化方向が逆平行に反強磁性的に強く結合され
る。図２のＡＰ固定ＳＶセンサの反強磁性（ＡＦＭ）層
と積層型固定層との間の交換結合は、図１のＳＶセンサ
のＡＦＭ層と単層型固定層との間の交換結合よりも実質
的に強い。この改善された交換結合は、高温におけるＡ
Ｐ固定ＳＶセンサの安定性を向上させ、ＡＦＭ層として
ＮｉＯなどの耐腐食性の反強磁性材料の使用を可能にす
る。
【００１０】図２を再度参照すると、フリー層２１０は
非磁性導電スペーサ層２１５により、積層型ＡＰ固定層
２２０から分離される。積層型ＡＰ固定層２２０の磁化
方向は、ＮｉＯからなるＡＦＭ層２３０により固定され
る。積層型ＡＰ固定層２２０は、第１の強磁性層２２２
（ＰＦ１）及び第２の強磁性層２２６（ＰＦ２）を含
み、これらが非磁性材料の逆平行結合（ＡＰＣ）層２２
４により互いに分離される。積層型ＡＰ固定層２２０内
の２つの強磁性層２２２、２２６は、Ｃｏから形成さ
れ、ＡＰＣ層２２４はＲｕから形成される。ＡＦＭ層２
３０は、基板２５０上に付着されるシード層２４０上に
形成される。ＡＰ固定ＳＶセンサを完成するために、キ
ャッピング層２０５がフリー層２１０上に形成される。
非磁性導電スペーサ層２１５により、積層型ＡＰ固定層
２２０から分離される。積層型ＡＰ固定層２２０の磁化
方向は、ＮｉＯからなるＡＦＭ層２３０により固定され
る。積層型ＡＰ固定層２２０は、第１の強磁性層２２２
（ＰＦ１）及び第２の強磁性層２２６（ＰＦ２）を含
み、これらが非磁性材料の逆平行結合（ＡＰＣ）層２２
４により互いに分離される。積層型ＡＰ固定層２２０内
の２つの強磁性層２２２、２２６は、Ｃｏから形成さ
れ、ＡＰＣ層２２４はＲｕから形成される。ＡＦＭ層２
３０は、基板２５０上に付着されるシード層２４０上に
形成される。ＡＰ固定ＳＶセンサを完成するために、キ
ャッピング層２０５がフリー層２１０上に形成される。
【００１１】ＡＦＭ層としてＮｉＯ材料の使用を可能に
する図２のＡＰ固定ＳＶセンサの主要な利点は、ＡＦＭ
層２３０とＡＰ固定層２２０との間の交換結合場強度の
改善である。この交換結合場は、２つのＡＰ固定強磁性
層間の磁気モーメント差（正味の磁気モーメント）に逆
比例する。
する図２のＡＰ固定ＳＶセンサの主要な利点は、ＡＦＭ
層２３０とＡＰ固定層２２０との間の交換結合場強度の
改善である。この交換結合場は、２つのＡＰ固定強磁性
層間の磁気モーメント差（正味の磁気モーメント）に逆
比例する。
【００１２】しかしながら、図２のＡＰ固定ＳＶセンサ
（ＮｉＯ／Ｃｏ／Ｒｕ／Ｃｏ／Ｃｕ／Ｎｉ−Ｆｅ／Ｔａ
の層構造）の形成に関して、本発明者により行われた実
験によれば、Ｃｏ／ＡＰＣ／Ｃｏの積層型ＡＰ固定構造
の正味の磁気モーメントが、ＮｉＯ ＡＦＭ層とＣｏの
第１の強磁性層との間の界面において発生する界面拡散
及び酸化により、非常に制御及び再現しずらいことが判
明した。前述の界面において発生する界面拡散及び酸化
は、図２のＡＰ固定ＳＶセンサが完成された後にも、第
１の強磁性Ｃｏ層の磁気モーメントの変化を生じる。第
１の強磁性層の磁気モーメントの変化は、ＡＰ固定層の
正味の磁気モーメントの変化を生じる。これらの実験
は、連続的な製造ラン（fabrication run）において、
ＡＰ固定層の正味の磁気モーメントの２倍乃至３倍の変
化を生じた。ＡＰ固定構造の正味の磁気モーメントの変
化は、固定場（pinning field）の大きな変化を生じ、
このことがＳＶセンサの安定性を損なわせる。更に、実
施された実験によれば、ＮｉＯ ＡＦＭ層上に付着され
たＣｏは非常に大きな飽和保磁力を有するが、ＮｉＯＡ
ＦＭ層との弱い交換結合を有することが判明した。Ｃｏ
層の大きな飽和保磁力は、固定層の磁化方向をリセット
することが必要となる場合、これを困難にする。こうし
たリセットは、例えばディスク・ドライブ内において固
定層の磁化方向が大きな予期しない磁場により乱される
場合に必要となり得る。
（ＮｉＯ／Ｃｏ／Ｒｕ／Ｃｏ／Ｃｕ／Ｎｉ−Ｆｅ／Ｔａ
の層構造）の形成に関して、本発明者により行われた実
験によれば、Ｃｏ／ＡＰＣ／Ｃｏの積層型ＡＰ固定構造
の正味の磁気モーメントが、ＮｉＯ ＡＦＭ層とＣｏの
第１の強磁性層との間の界面において発生する界面拡散
及び酸化により、非常に制御及び再現しずらいことが判
明した。前述の界面において発生する界面拡散及び酸化
は、図２のＡＰ固定ＳＶセンサが完成された後にも、第
１の強磁性Ｃｏ層の磁気モーメントの変化を生じる。第
１の強磁性層の磁気モーメントの変化は、ＡＰ固定層の
正味の磁気モーメントの変化を生じる。これらの実験
は、連続的な製造ラン（fabrication run）において、
ＡＰ固定層の正味の磁気モーメントの２倍乃至３倍の変
化を生じた。ＡＰ固定構造の正味の磁気モーメントの変
化は、固定場（pinning field）の大きな変化を生じ、
このことがＳＶセンサの安定性を損なわせる。更に、実
施された実験によれば、ＮｉＯ ＡＦＭ層上に付着され
たＣｏは非常に大きな飽和保磁力を有するが、ＮｉＯＡ
ＦＭ層との弱い交換結合を有することが判明した。Ｃｏ
層の大きな飽和保磁力は、固定層の磁化方向をリセット
することが必要となる場合、これを困難にする。こうし
たリセットは、例えばディスク・ドライブ内において固
定層の磁化方向が大きな予期しない磁場により乱される
場合に必要となり得る。
【００１３】従って、ＡＰ固定層が良好に制御可能で再
現可能な正味の磁気モーメントを有するＡＰ固定ＳＶセ
ンサが待望される。
現可能な正味の磁気モーメントを有するＡＰ固定ＳＶセ
ンサが待望される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ＡＰ
固定層の正味の磁気モーメント及び磁気特性が良好に制
御可能な、改善されたＡＰ固定ＳＶセンサを開示するこ
とである。
固定層の正味の磁気モーメント及び磁気特性が良好に制
御可能な、改善されたＡＰ固定ＳＶセンサを開示するこ
とである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板／シード
層／固定層／スペーサ／フリー層の構造を有し、固定層
が第１及び第２の強磁性固定層を含み、第１の強磁性固
定層が更に第１及び第２の強磁性サブ層を含む、ＡＰ固
定ＳＶセンサを開示する。
層／固定層／スペーサ／フリー層の構造を有し、固定層
が第１及び第２の強磁性固定層を含み、第１の強磁性固
定層が更に第１及び第２の強磁性サブ層を含む、ＡＰ固
定ＳＶセンサを開示する。
【００１６】本発明の原理によれば、基板／シード／Ｎ
ｉＯ／Ｎｉ−Ｆｅ／Ｃｏ／Ｒｕ／Ｃｏ／Ｃｕ／Ｎｉ−Ｆ
ｅ／キャップの好適な構造を有し、ＡＰ固定層が逆平行
結合層により互いに分離される第１及び第２の強磁性固
定層を含む、ＡＰ固定ＳＶセンサを開示する。第１の強
磁性固定層は、第１のＮｉ−Ｆｅサブ層及び第２のＣｏ
サブ層を含む。第１のＮｉ−Ｆｅサブ層は、ＮｉＯ Ａ
ＦＭ層上に接触して付着される。Ｎｉ−Ｆｅサブ層の追
加は、Ｃｏサブ層をＮｉＯ ＡＦＭ層から分離し、この
ことが積層型ＡＰ固定層構造の固定場及び磁気モーメン
トの制御を改善する上、第１の固定層の飽和保磁力を低
減する。
ｉＯ／Ｎｉ−Ｆｅ／Ｃｏ／Ｒｕ／Ｃｏ／Ｃｕ／Ｎｉ−Ｆ
ｅ／キャップの好適な構造を有し、ＡＰ固定層が逆平行
結合層により互いに分離される第１及び第２の強磁性固
定層を含む、ＡＰ固定ＳＶセンサを開示する。第１の強
磁性固定層は、第１のＮｉ−Ｆｅサブ層及び第２のＣｏ
サブ層を含む。第１のＮｉ−Ｆｅサブ層は、ＮｉＯ Ａ
ＦＭ層上に接触して付着される。Ｎｉ−Ｆｅサブ層の追
加は、Ｃｏサブ層をＮｉＯ ＡＦＭ層から分離し、この
ことが積層型ＡＰ固定層構造の固定場及び磁気モーメン
トの制御を改善する上、第１の固定層の飽和保磁力を低
減する。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下では、本発明を実現するため
に現在考えられる最適な実施例について述べる。但し、
この説明は本発明の一般的な原理を説明することを目的
とし、本発明の概念を制限することを意味するものでは
ない。
に現在考えられる最適な実施例について述べる。但し、
この説明は本発明の一般的な原理を説明することを目的
とし、本発明の概念を制限することを意味するものでは
ない。
【００１８】図３を参照すると、本発明を実現するディ
スク・ドライブ３００が示される。図示のように、少な
くとも１つの回転式磁気ディスク３１２がスピンドル３
１４上に支持され、ディスク・ドライブ・モータ３１８
により回転される。各ディスク上の磁気記録媒体は、デ
ィスク３１２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である。
スク・ドライブ３００が示される。図示のように、少な
くとも１つの回転式磁気ディスク３１２がスピンドル３
１４上に支持され、ディスク・ドライブ・モータ３１８
により回転される。各ディスク上の磁気記録媒体は、デ
ィスク３１２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である。
【００１９】少なくとも１つのスライダ３１３がディス
ク３１２上に位置決めされ、各スライダ３１３は１つ以
上の磁気読み取り／書込みヘッド３２１を支持し、ヘッ
ド３２１が本発明のＭＲセンサを組み込む。ディスクが
回転するとき、スライダ３１３がディスク面３２２上の
半径方向に移動され、ヘッド３２１が所望のデータが記
録されるディスクの異なる部分をアクセスする。各スラ
イダ３１３はサスペンション３１５により、アクチュエ
ータ・アーム３１９に結合される。サスペンション３１
５は、スライダ３１３をディスク面３２２に対して固定
する微小なばね力を提供する。各アクチュエータ・アー
ム３１９は、アクチュエータ手段３２７に結合される。
アクチュエータ手段３２７は、図３に示されるように、
ボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）でもよい。ＶＣＭは
固定磁場内で移動可能なコイルを含み、コイルの移動の
方向及びスピードが、制御装置３２９により供給される
モータ電流信号により制御される。
ク３１２上に位置決めされ、各スライダ３１３は１つ以
上の磁気読み取り／書込みヘッド３２１を支持し、ヘッ
ド３２１が本発明のＭＲセンサを組み込む。ディスクが
回転するとき、スライダ３１３がディスク面３２２上の
半径方向に移動され、ヘッド３２１が所望のデータが記
録されるディスクの異なる部分をアクセスする。各スラ
イダ３１３はサスペンション３１５により、アクチュエ
ータ・アーム３１９に結合される。サスペンション３１
５は、スライダ３１３をディスク面３２２に対して固定
する微小なばね力を提供する。各アクチュエータ・アー
ム３１９は、アクチュエータ手段３２７に結合される。
アクチュエータ手段３２７は、図３に示されるように、
ボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）でもよい。ＶＣＭは
固定磁場内で移動可能なコイルを含み、コイルの移動の
方向及びスピードが、制御装置３２９により供給される
モータ電流信号により制御される。
【００２０】ディスク記憶システムの動作中、ディスク
３１２の回転がスライダ３１３とディスク面３２２との
間にエア・ベアリングを生成し（ヘッド３２１を含み、
ディスク３１２の表面に面するスライダ３１３の表面
が、エア・ベアリング面（ＡＢＳ）と呼ばれる）、これ
がスライダに上向きの力または揚力を与える。従って、
エア・ベアリングはサスペンション３１５の微小なばね
力を平衡させ、通常動作の間、小さな実質的に一定の間
隔で、スライダ３１３をディスク面から僅かに離して支
持する。
３１２の回転がスライダ３１３とディスク面３２２との
間にエア・ベアリングを生成し（ヘッド３２１を含み、
ディスク３１２の表面に面するスライダ３１３の表面
が、エア・ベアリング面（ＡＢＳ）と呼ばれる）、これ
がスライダに上向きの力または揚力を与える。従って、
エア・ベアリングはサスペンション３１５の微小なばね
力を平衡させ、通常動作の間、小さな実質的に一定の間
隔で、スライダ３１３をディスク面から僅かに離して支
持する。
【００２１】ディスク記憶システムの様々な構成要素の
動作が、制御ユニット３２９により生成されるアクセス
制御信号及び内部クロック信号などの制御信号により制
御される。通常、制御ユニット３２９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
３２９は様々なシステム動作を制御する制御信号を生成
し、それらには信号線３２３上のドライブ・モータ制御
信号や信号線３２８上のヘッド位置及びシーク制御信号
が含まれる。信号線３２８上の制御信号は、スライダ３
１３をディスク３１２上の所望のデータ・トラックに最
適に移動し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。読み取り信号及び書込み信号は記録チャネ
ル３２５により、読み取り／書込みヘッド３２１に及び
ヘッド３２１から伝達される。
動作が、制御ユニット３２９により生成されるアクセス
制御信号及び内部クロック信号などの制御信号により制
御される。通常、制御ユニット３２９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
３２９は様々なシステム動作を制御する制御信号を生成
し、それらには信号線３２３上のドライブ・モータ制御
信号や信号線３２８上のヘッド位置及びシーク制御信号
が含まれる。信号線３２８上の制御信号は、スライダ３
１３をディスク３１２上の所望のデータ・トラックに最
適に移動し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。読み取り信号及び書込み信号は記録チャネ
ル３２５により、読み取り／書込みヘッド３２１に及び
ヘッド３２１から伝達される。
【００２２】典型的な磁気ディスク記憶システムの前述
の説明及び図３の構成は、代表的な例を示すことだけを
目的とし、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複数のスラ
イダをサポートしてもよい。
の説明及び図３の構成は、代表的な例を示すことだけを
目的とし、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複数のスラ
イダをサポートしてもよい。
【００２３】図４は、本発明の好適な実施例に従うＡＰ
固定ＳＶセンサ４００のエア・ベアリング面（ＡＢＳ）
を示す。ＳＶセンサ４００は、中央領域４０２により互
いに分離される端部領域４０４及び４０６を有する。基
板４５０はガラス、半導体材料またはアルミナ（Ａｌ2
Ｏ3)などのセラミック材料などの、任意の好適な物質で
ある。シード層４４０は、シード層４４０上に付着され
る続く層の結晶組織または粒子サイズを変更することを
目的として、基板４５０上に付着される任意の層であ
る。シード層４４０は使用される基板のタイプに依存し
て、必要とされない場合もある。使用される場合、シー
ド層４４０はタンタル（Ｔａ）、ジルコニア（Ｚｒ）、
ニッケル−鉄（Ｎｉ−Ｆｅ）またはＡｌ2Ｏ3などからな
る。好適な実施例ではシード層４４０はＴａからなる。
シード層４４０の付着に続き、ＮｉＯ材料の反強磁性
（ＡＦＭ）層４３０がシード層上に形成される。ＮｉＯ
ＡＦＭ層４３０は、酸素含有気体の存在の下で、Ｎｉ
ターゲットをイオン・ビーム・スパッタリングすること
により、シード層４４０上に所望の交換特性が達成され
る厚さ（通常２００Å乃至５００Å）に形成される。積
層型ＡＰ固定層４２０が、続いてＡＦＭ層４３０上に形
成される。ＡＰ固定層４２０は第１及び第２の固定強磁
性層、それぞれ４２５及び４２６を含む。第１の固定強
磁性層４２５は複合層であり、第１及び第２の固定強磁
性サブ層、それぞれ４３５及び４２２を含む。好適な実
施例では、第１のサブ層４３５は、ＡＦＭ層４３０上に
接触して付着されるＮｉ−Ｆｅの薄層であり、第２のサ
ブ層４２２は、第１のサブ層４３５上に付着されるＣｏ
層である。第２の強磁性層４２６もＣｏからなり、Ｃｏ
サブ層４２２と等しいまたはほぼ等しい磁気モーメント
を有する。第１及び第２の強磁性固定層４２５及び４２
６は、非磁性材料の逆平行結合（ＡＰＣ）層４２４によ
り互いに分離され、ＡＰＣ層４２４は固定層４２５及び
４２６の強い反強磁性結合を可能にする。積層型ＡＰ固
定層構造４２０内の固定層４２５及び４２６は、矢印の
尾４２１及び４２３及び矢印の頭４２７により示される
ように、それらの磁化方向が逆平行に向けられる。固定
層４２５及び４２６の磁化方向の逆平行アライメント
は、逆平行結合層４２４を通じる反強磁性交換結合によ
る。この反強磁性結合により及び２つのＣｏ膜４２２及
び４２６が実質的に同一の厚さを有するので、それぞれ
の膜の磁気モーメントが互いにほぼ相殺し合い、積層型
ＡＰ固定層４２０構造内の正味の磁気モーメントは、主
に、通常２Å乃至３０Åの厚さのＮｉ−Ｆｅサブ層４３
５の磁気モーメントによる。積層型ＡＰ固定層４２０の
小さな正味の磁気モーメントは、層４２２だけがＡＦＭ
層４３０により固定される単一の固定層の場合に存在す
るよりも高い交換場の増幅を生じる。
固定ＳＶセンサ４００のエア・ベアリング面（ＡＢＳ）
を示す。ＳＶセンサ４００は、中央領域４０２により互
いに分離される端部領域４０４及び４０６を有する。基
板４５０はガラス、半導体材料またはアルミナ（Ａｌ2
Ｏ3)などのセラミック材料などの、任意の好適な物質で
ある。シード層４４０は、シード層４４０上に付着され
る続く層の結晶組織または粒子サイズを変更することを
目的として、基板４５０上に付着される任意の層であ
る。シード層４４０は使用される基板のタイプに依存し
て、必要とされない場合もある。使用される場合、シー
ド層４４０はタンタル（Ｔａ）、ジルコニア（Ｚｒ）、
ニッケル−鉄（Ｎｉ−Ｆｅ）またはＡｌ2Ｏ3などからな
る。好適な実施例ではシード層４４０はＴａからなる。
シード層４４０の付着に続き、ＮｉＯ材料の反強磁性
（ＡＦＭ）層４３０がシード層上に形成される。ＮｉＯ
ＡＦＭ層４３０は、酸素含有気体の存在の下で、Ｎｉ
ターゲットをイオン・ビーム・スパッタリングすること
により、シード層４４０上に所望の交換特性が達成され
る厚さ（通常２００Å乃至５００Å）に形成される。積
層型ＡＰ固定層４２０が、続いてＡＦＭ層４３０上に形
成される。ＡＰ固定層４２０は第１及び第２の固定強磁
性層、それぞれ４２５及び４２６を含む。第１の固定強
磁性層４２５は複合層であり、第１及び第２の固定強磁
性サブ層、それぞれ４３５及び４２２を含む。好適な実
施例では、第１のサブ層４３５は、ＡＦＭ層４３０上に
接触して付着されるＮｉ−Ｆｅの薄層であり、第２のサ
ブ層４２２は、第１のサブ層４３５上に付着されるＣｏ
層である。第２の強磁性層４２６もＣｏからなり、Ｃｏ
サブ層４２２と等しいまたはほぼ等しい磁気モーメント
を有する。第１及び第２の強磁性固定層４２５及び４２
６は、非磁性材料の逆平行結合（ＡＰＣ）層４２４によ
り互いに分離され、ＡＰＣ層４２４は固定層４２５及び
４２６の強い反強磁性結合を可能にする。積層型ＡＰ固
定層構造４２０内の固定層４２５及び４２６は、矢印の
尾４２１及び４２３及び矢印の頭４２７により示される
ように、それらの磁化方向が逆平行に向けられる。固定
層４２５及び４２６の磁化方向の逆平行アライメント
は、逆平行結合層４２４を通じる反強磁性交換結合によ
る。この反強磁性結合により及び２つのＣｏ膜４２２及
び４２６が実質的に同一の厚さを有するので、それぞれ
の膜の磁気モーメントが互いにほぼ相殺し合い、積層型
ＡＰ固定層４２０構造内の正味の磁気モーメントは、主
に、通常２Å乃至３０Åの厚さのＮｉ−Ｆｅサブ層４３
５の磁気モーメントによる。積層型ＡＰ固定層４２０の
小さな正味の磁気モーメントは、層４２２だけがＡＦＭ
層４３０により固定される単一の固定層の場合に存在す
るよりも高い交換場の増幅を生じる。
【００２４】ＳＶセンサ４００を完成するため、金属ス
ペーサ層４１５が第２の固定層４２６上に形成され、フ
リー層４１０がスペーサ層４１５上に形成され、キャッ
ピング層４０５がフリー層４１０上に形成される。印加
磁場が不在の場合、フリー層４１０の磁化軸が矢印４１
２で示される方向、すなわち一般に固定層４３５、４２
２、４２６の磁化軸４２１、４２３、４２７に垂直に向
けられる。
ペーサ層４１５が第２の固定層４２６上に形成され、フ
リー層４１０がスペーサ層４１５上に形成され、キャッ
ピング層４０５がフリー層４１０上に形成される。印加
磁場が不在の場合、フリー層４１０の磁化軸が矢印４１
２で示される方向、すなわち一般に固定層４３５、４２
２、４２６の磁化軸４２１、４２３、４２７に垂直に向
けられる。
【００２５】図４を再度参照すると、ＳＶセンサ４００
は更に、端部領域４０４及び４０６内にそれぞれ形成さ
れ、フリー層４１０を長手方向にバイアスするハード・
バイアス層４７０及び４７５を含む。電気リード４６
０、４６５がそれぞれハード・バイアス層４７０及び４
７５上に形成され、ＳＶセンサ４００と電流源４９０と
検出手段４８０との間の回路経路を形成する。好適な実
施例では、フリー層４１０の磁化方向が、記録媒体から
の印加磁気信号に応答して回転するので、検出手段４８
０が抵抗の変化すなわちデルタＲを検出することによ
り、媒体内の磁気信号を検出する。
は更に、端部領域４０４及び４０６内にそれぞれ形成さ
れ、フリー層４１０を長手方向にバイアスするハード・
バイアス層４７０及び４７５を含む。電気リード４６
０、４６５がそれぞれハード・バイアス層４７０及び４
７５上に形成され、ＳＶセンサ４００と電流源４９０と
検出手段４８０との間の回路経路を形成する。好適な実
施例では、フリー層４１０の磁化方向が、記録媒体から
の印加磁気信号に応答して回転するので、検出手段４８
０が抵抗の変化すなわちデルタＲを検出することによ
り、媒体内の磁気信号を検出する。
【００２６】ＡＰ固定ＳＶセンサ４００は次のように形
成される。約４２５Åの厚さのＮｉＯ ＡＦＭ層４３０
が、酸素の存在の下で、Ｎｉターゲットからのイオン・
ビーム・スパッタリングにより、酸化アルミニウム基板
層４５０上に付着される。酸化アルミニウム基板上にお
いてシード層は使用されない。次に、サンプルが約２０
Ｏｅの横断方向の印加磁場内に置かれる間に、積層型Ａ
Ｐ固定層４２０、スペーサ４１５、フリー層４１０及び
キャップ層４０５が、イオン・ビーム・スパッタリング
により付着される。ここでＮｉ−Ｆｅ層４３５は約１０
Å、コバルト層４２２は約２４Å、スペーサ層４２４は
約５Å、コバルト層４２６は約２４Å、スペーサ４１５
は約２２Å、フリー層４１０は約７２ÅそしてＴａキャ
ップ層４０５は約５０Åのそれぞれの厚さを有する。
成される。約４２５Åの厚さのＮｉＯ ＡＦＭ層４３０
が、酸素の存在の下で、Ｎｉターゲットからのイオン・
ビーム・スパッタリングにより、酸化アルミニウム基板
層４５０上に付着される。酸化アルミニウム基板上にお
いてシード層は使用されない。次に、サンプルが約２０
Ｏｅの横断方向の印加磁場内に置かれる間に、積層型Ａ
Ｐ固定層４２０、スペーサ４１５、フリー層４１０及び
キャップ層４０５が、イオン・ビーム・スパッタリング
により付着される。ここでＮｉ−Ｆｅ層４３５は約１０
Å、コバルト層４２２は約２４Å、スペーサ層４２４は
約５Å、コバルト層４２６は約２４Å、スペーサ４１５
は約２２Å、フリー層４１０は約７２ÅそしてＴａキャ
ップ層４０５は約５０Åのそれぞれの厚さを有する。
【００２７】ＳＶセンサ４００の全ての層が付着された
後、ＡＦＭ層４３０は恐らく単一反強磁性ドメイン状態
ではなく、その結果、Ｎｉ−Ｆｅ／Ｃｏ／Ｒｕ／Ｃｏの
積層型ＡＰ固定層４２０が単一強磁性ドメイン状態では
なく、その結果、磁気抵抗の振幅が低減する。従って、
ＳＶセンサ４００の全ての層が付着された後、ＳＶセン
サ４００が１５ｋＯｅの磁場内で、ＮｉＯ反強磁性ブロ
ッキング温度（１８０℃）以上に加熱される。この大き
な磁場は、逆平行結合層４２４の効果に対抗して、ＡＰ
固定層４２０内の強磁性層の磁化方向を回転するのに十
分であり、従って、両方の固定強磁性層４２５及び４２
６の磁化方向は印加磁場に平行であり、両方の固定強磁
性層が単一ドメイン状態である。次にサンプルが依然印
加磁場の存在の下で冷却され、積層型ＡＰ固定層４２０
のＮｉＯ／Ｎｉ−Ｆｅ／Ｃｏ部分の単一ドメイン状態が
維持される。室温に冷却後、印加磁場が除去され、第２
の固定強磁性層４２６の磁化方向が、逆平行結合層４２
４の影響により、第１の固定強磁性層４２５の磁化方向
と逆平行に回転する。これにより交換異方性の方向に整
列され、積層型ＡＰ固定層４２０が実質的に単一ドメイ
ン状態となり、最大の磁気抵抗を生じる。
後、ＡＦＭ層４３０は恐らく単一反強磁性ドメイン状態
ではなく、その結果、Ｎｉ−Ｆｅ／Ｃｏ／Ｒｕ／Ｃｏの
積層型ＡＰ固定層４２０が単一強磁性ドメイン状態では
なく、その結果、磁気抵抗の振幅が低減する。従って、
ＳＶセンサ４００の全ての層が付着された後、ＳＶセン
サ４００が１５ｋＯｅの磁場内で、ＮｉＯ反強磁性ブロ
ッキング温度（１８０℃）以上に加熱される。この大き
な磁場は、逆平行結合層４２４の効果に対抗して、ＡＰ
固定層４２０内の強磁性層の磁化方向を回転するのに十
分であり、従って、両方の固定強磁性層４２５及び４２
６の磁化方向は印加磁場に平行であり、両方の固定強磁
性層が単一ドメイン状態である。次にサンプルが依然印
加磁場の存在の下で冷却され、積層型ＡＰ固定層４２０
のＮｉＯ／Ｎｉ−Ｆｅ／Ｃｏ部分の単一ドメイン状態が
維持される。室温に冷却後、印加磁場が除去され、第２
の固定強磁性層４２６の磁化方向が、逆平行結合層４２
４の影響により、第１の固定強磁性層４２５の磁化方向
と逆平行に回転する。これにより交換異方性の方向に整
列され、積層型ＡＰ固定層４２０が実質的に単一ドメイ
ン状態となり、最大の磁気抵抗を生じる。
【００２８】図４を再度参照すると、２つの強磁性Ｃｏ
層４２２及び４２６の厚さが同一であれば、理論上、積
層型ＡＰ固定層４２０の正味の磁気モーメントは薄いＮ
ｉ−Ｆｅ層４３５の磁気モーメントとなる。Ｎｉ−Ｆｅ
層４３５が存在しない場合、正味の磁気モーメントの制
御はＣｏ層の厚さの厳密な制御と、制御が極めて困難な
ＮｉＯ／Ｃｏ界面におけるＣｏ層の安定性に依存する。
ＮｉＯ ＡＦＭ層４３０と第１のＣｏ層４２２との間の
Ｎｉ−Ｆｅ層４３５の導入は、第１のＣｏ層４２２の磁
気モーメントの制御を劇的に改善する。この改善された
構造により、２つのＣｏ膜４２２、４２６の磁気モーメ
ント制御が、実質的に、Ｎｉ−Ｆｅ付着層の厚さの制御
に軽減される。Ｃｏ層４２２、４２６の等しい厚さによ
り、積層型ＡＰ固定層４２０の正味の磁気モーメント
が、Ｎｉ−Ｆｅ層４３５の磁気モーメントに等しくな
る。薄いＮｉ−Ｆｅ層４３５は、小さな良好に制御され
た正味の磁気モーメントを保証し、このことは磁場の存
在の下で、積層型ＡＰ固定層４２０の磁化方向が安定な
ことを保証し、従って磁化方向が予測可能となる。
層４２２及び４２６の厚さが同一であれば、理論上、積
層型ＡＰ固定層４２０の正味の磁気モーメントは薄いＮ
ｉ−Ｆｅ層４３５の磁気モーメントとなる。Ｎｉ−Ｆｅ
層４３５が存在しない場合、正味の磁気モーメントの制
御はＣｏ層の厚さの厳密な制御と、制御が極めて困難な
ＮｉＯ／Ｃｏ界面におけるＣｏ層の安定性に依存する。
ＮｉＯ ＡＦＭ層４３０と第１のＣｏ層４２２との間の
Ｎｉ−Ｆｅ層４３５の導入は、第１のＣｏ層４２２の磁
気モーメントの制御を劇的に改善する。この改善された
構造により、２つのＣｏ膜４２２、４２６の磁気モーメ
ント制御が、実質的に、Ｎｉ−Ｆｅ付着層の厚さの制御
に軽減される。Ｃｏ層４２２、４２６の等しい厚さによ
り、積層型ＡＰ固定層４２０の正味の磁気モーメント
が、Ｎｉ−Ｆｅ層４３５の磁気モーメントに等しくな
る。薄いＮｉ−Ｆｅ層４３５は、小さな良好に制御され
た正味の磁気モーメントを保証し、このことは磁場の存
在の下で、積層型ＡＰ固定層４２０の磁化方向が安定な
ことを保証し、従って磁化方向が予測可能となる。
【００２９】ここで述べられる本発明の最善の実施例
は、等しい厚さの２つのＣｏ層４２２、４２６を使用す
るが、当業者であれば、Ｃｏ層４２２及びＮｉ−Ｆｅ層
４３５の厚さの他の組み合わせも、積層型ＡＰ固定層構
造の同じ小さな正味の磁気モーメントを生成し得ること
が明らかであろう。Ｃｏ層４２２がより薄く形成される
場合、所望の正味の磁気モーメントを達成するため、Ｎ
ｉ−Ｆｅ層４３５の厚さは増加されなければならず、逆
にＣｏ層４２２がより厚く形成される場合には、それ相
当により薄いＮｉ−Ｆｅ層４３５が要求される。
は、等しい厚さの２つのＣｏ層４２２、４２６を使用す
るが、当業者であれば、Ｃｏ層４２２及びＮｉ−Ｆｅ層
４３５の厚さの他の組み合わせも、積層型ＡＰ固定層構
造の同じ小さな正味の磁気モーメントを生成し得ること
が明らかであろう。Ｃｏ層４２２がより薄く形成される
場合、所望の正味の磁気モーメントを達成するため、Ｎ
ｉ−Ｆｅ層４３５の厚さは増加されなければならず、逆
にＣｏ層４２２がより厚く形成される場合には、それ相
当により薄いＮｉ−Ｆｅ層４３５が要求される。
【００３０】本発明の最善の実施例に従い形成されたＡ
Ｐ固定ＳＶセンサは、多大に改善された特性及びロット
間の再現性を有する。固定場Ｈp（固定層が回転し始め
る磁場）は約１１００Ｏｅであり、ＳＶセンサ動作条件
の下では、ＡＰ固定層が回転しないことを保証する。固
定層とフリー層との間の強磁性結合場は、僅かに約４Ｏ
ｅであり、外部信号場に応答して回転するフリー層の高
い感度を示す。磁気抵抗率（デルタＲ／Ｒ）は約４．３
％であり、ロット間変化（ある製造ランにおいて加工さ
れるＳＶセンサの特性と、別のランにおける特性との間
の変化）は、２０ロット以上に対して、±４％以下であ
った。
Ｐ固定ＳＶセンサは、多大に改善された特性及びロット
間の再現性を有する。固定場Ｈp（固定層が回転し始め
る磁場）は約１１００Ｏｅであり、ＳＶセンサ動作条件
の下では、ＡＰ固定層が回転しないことを保証する。固
定層とフリー層との間の強磁性結合場は、僅かに約４Ｏ
ｅであり、外部信号場に応答して回転するフリー層の高
い感度を示す。磁気抵抗率（デルタＲ／Ｒ）は約４．３
％であり、ロット間変化（ある製造ランにおいて加工さ
れるＳＶセンサの特性と、別のランにおける特性との間
の変化）は、２０ロット以上に対して、±４％以下であ
った。
【００３１】図５は、中央領域５０２により互いに分離
される端部領域５０４及び５０６を有する、ＡＰ固定Ｓ
Ｖセンサ５００の別の実施例のＡＢＳを示す。ＳＶセン
サ５００は図４のＳＶセンサ４００に類似であるが、フ
リー層５１０が多層構造である。好適な実施例では、Ｓ
Ｖセンサ５００は次の構造、すなわち基板／シード／Ｎ
ｉＯ／Ｎｉ−Ｆｅ／Ｃｏ／Ｒｕ／Ｃｏ／Ｃｕ／Ｃｏ／Ｎ
ｉ−Ｆｅ／キャップを有する。シード層５４０が使用さ
れる場合、これは基板５５０上に付着される。ＮｉＯ
ＡＦＭ層５３０は、酸素の存在の下で、Ｎｉターゲット
をイオン・ビーム・スパッタリングすることにより、シ
ード層５４０上に付着される。積層型ＡＰ固定層５２０
が、ＡＦＭ層５３０上に形成される。第１の強磁性固定
層５２５は複合層であり、薄いＮｉ−Ｆｅ層５３５がＡ
ＦＭ層５３０上に接触して付着され、Ｃｏ層５２２がＮ
ｉ−Ｆｅ層５３５上に付着される。第２の強磁性固定層
５２６もＣｏから形成され、Ｃｏ層５２２の磁気モーメ
ントと等しいまたはほぼ等しい磁気モーメントを有す
る。２つのＣｏ層５２２、５２６は、非磁性材料の逆平
行結合層５２４により分離され、これは固定層５２５及
び５２６の強い反強磁性結合を可能にする。磁気スペー
サ層５１５が、第２の強磁性固定層５２６上に形成され
る。この実施例では、フリー層５１０が多層構造であ
り、薄いＣｏ層５１４とＮｉ−Ｆｅ層５１３とを含む。
Ｃｏ層５１４はスペーサ層５１５上に接触して形成さ
れ、Ｎｉ−Ｆｅ層５１３はＣｏ層５１４上に接触して形
成される。ＳＶセンサ５００を完成するために、キャッ
ピング層５０５がＮｉ−Ｆｅ層５１３上に形成される。
印加磁場が不在の場合、フリー層５１０の磁化軸が矢印
５１２で示される方向、すなわち一般に固定層５３５、
５２２、５２６の磁化軸５２１、５２３、５２７に垂直
に向けられる。
される端部領域５０４及び５０６を有する、ＡＰ固定Ｓ
Ｖセンサ５００の別の実施例のＡＢＳを示す。ＳＶセン
サ５００は図４のＳＶセンサ４００に類似であるが、フ
リー層５１０が多層構造である。好適な実施例では、Ｓ
Ｖセンサ５００は次の構造、すなわち基板／シード／Ｎ
ｉＯ／Ｎｉ−Ｆｅ／Ｃｏ／Ｒｕ／Ｃｏ／Ｃｕ／Ｃｏ／Ｎ
ｉ−Ｆｅ／キャップを有する。シード層５４０が使用さ
れる場合、これは基板５５０上に付着される。ＮｉＯ
ＡＦＭ層５３０は、酸素の存在の下で、Ｎｉターゲット
をイオン・ビーム・スパッタリングすることにより、シ
ード層５４０上に付着される。積層型ＡＰ固定層５２０
が、ＡＦＭ層５３０上に形成される。第１の強磁性固定
層５２５は複合層であり、薄いＮｉ−Ｆｅ層５３５がＡ
ＦＭ層５３０上に接触して付着され、Ｃｏ層５２２がＮ
ｉ−Ｆｅ層５３５上に付着される。第２の強磁性固定層
５２６もＣｏから形成され、Ｃｏ層５２２の磁気モーメ
ントと等しいまたはほぼ等しい磁気モーメントを有す
る。２つのＣｏ層５２２、５２６は、非磁性材料の逆平
行結合層５２４により分離され、これは固定層５２５及
び５２６の強い反強磁性結合を可能にする。磁気スペー
サ層５１５が、第２の強磁性固定層５２６上に形成され
る。この実施例では、フリー層５１０が多層構造であ
り、薄いＣｏ層５１４とＮｉ−Ｆｅ層５１３とを含む。
Ｃｏ層５１４はスペーサ層５１５上に接触して形成さ
れ、Ｎｉ−Ｆｅ層５１３はＣｏ層５１４上に接触して形
成される。ＳＶセンサ５００を完成するために、キャッ
ピング層５０５がＮｉ−Ｆｅ層５１３上に形成される。
印加磁場が不在の場合、フリー層５１０の磁化軸が矢印
５１２で示される方向、すなわち一般に固定層５３５、
５２２、５２６の磁化軸５２１、５２３、５２７に垂直
に向けられる。
【００３２】図５を再度参照すると、ＳＶセンサ５００
は更に、端部領域５０４及び５０６内にそれぞれ形成さ
れ、フリー層５１０を長手方向にバイアスするハード・
バイアス層５７０及び５７５を含む。電気リード５６
０、５６５がそれぞれハード・バイアス層５７０及び５
７５上に形成され、ＳＶセンサ５００と電流源５９０と
検出手段５８０との間の回路経路を形成する。
は更に、端部領域５０４及び５０６内にそれぞれ形成さ
れ、フリー層５１０を長手方向にバイアスするハード・
バイアス層５７０及び５７５を含む。電気リード５６
０、５６５がそれぞれハード・バイアス層５７０及び５
７５上に形成され、ＳＶセンサ５００と電流源５９０と
検出手段５８０との間の回路経路を形成する。
【００３３】この実施例では、Ｃｏフリー層５１４が約
１６Åの厚さを有し、Ｎｉ−Ｆｅフリー層５１３が約２
９Åの厚さを有する。この実施例の磁気抵抗率（デルタ
Ｒ／Ｒ）は、７．５％の値を有する。図４に示される好
適な実施例により獲得される値を上回るデルタＲ／Ｒの
改善は、複合フリー層５１４とスペーサ層５１５との間
のより良好な界面特性による。しかしながら、複合フリ
ー層の使用は、このＳＶセンサの形成プロセスの複雑度
を増加させる。
１６Åの厚さを有し、Ｎｉ−Ｆｅフリー層５１３が約２
９Åの厚さを有する。この実施例の磁気抵抗率（デルタ
Ｒ／Ｒ）は、７．５％の値を有する。図４に示される好
適な実施例により獲得される値を上回るデルタＲ／Ｒの
改善は、複合フリー層５１４とスペーサ層５１５との間
のより良好な界面特性による。しかしながら、複合フリ
ー層の使用は、このＳＶセンサの形成プロセスの複雑度
を増加させる。
【００３４】図６は、図４に類似するＡＰ固定ＳＶセン
サ６００の第２の別の実施例のエア・ベアリング面を示
すが、フリー層６１０がＳＶセンサの底部（基板６５０
の近く）にあり、第１及び第２の固定層６２５及び６２
６を有するＡＰ固定層６２０が、スペーサ６１５の上部
に形成される。フリー層６１０の付着の後、スペーサ層
６１５が付着され、続いてＣｏ層６２６、Ｒｕ ＡＰＣ
層６２４、Ｃｏ層６２２及びＮｉ−Ｆｅ層６３５が付着
される。次にＮｉ−Ｆｅ層６３５上にＡＦＭ層６３０が
付着され、続いてキャップ層６０５が付着される。ＡＦ
Ｍ層６３０は好適にはＮｉＯ材料からなるが、ＮｉＭｎ
などの他の反強磁性材料であってもよい。ハード・バイ
アス層６７０及び６７５は、フリー層６１０を長手方向
にバイアスする。電気リード６６０、６６５が、それぞ
れハード・バイアス層６７０及び６７５上に形成され、
ＳＶセンサ６００、電流源６９０及び検出手段６８０と
の間の回路経路を形成する。
サ６００の第２の別の実施例のエア・ベアリング面を示
すが、フリー層６１０がＳＶセンサの底部（基板６５０
の近く）にあり、第１及び第２の固定層６２５及び６２
６を有するＡＰ固定層６２０が、スペーサ６１５の上部
に形成される。フリー層６１０の付着の後、スペーサ層
６１５が付着され、続いてＣｏ層６２６、Ｒｕ ＡＰＣ
層６２４、Ｃｏ層６２２及びＮｉ−Ｆｅ層６３５が付着
される。次にＮｉ−Ｆｅ層６３５上にＡＦＭ層６３０が
付着され、続いてキャップ層６０５が付着される。ＡＦ
Ｍ層６３０は好適にはＮｉＯ材料からなるが、ＮｉＭｎ
などの他の反強磁性材料であってもよい。ハード・バイ
アス層６７０及び６７５は、フリー層６１０を長手方向
にバイアスする。電気リード６６０、６６５が、それぞ
れハード・バイアス層６７０及び６７５上に形成され、
ＳＶセンサ６００、電流源６９０及び検出手段６８０と
の間の回路経路を形成する。
【００３５】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。
【００３６】（１）フリー強磁性層と、反強磁性結合層
と、前記反強磁性結合層により互いに分離される第１及
び第２の強磁性層とを含み、前記第１の強磁性層が第１
及び第２の強磁性サブ層を含む、逆平行（ＡＰ）固定層
と、前記第１の強磁性サブ層と接触し、前記第１の強磁
性層の磁化方向を固定する反強磁性（ＡＦＭ）層と、前
記フリー強磁性層と前記ＡＰ固定層との間に配置される
スペーサ層とを含む、スピン・バルブ磁気抵抗センサ。 （２）前記第２の強磁性層がコバルトからなる、前記
（１）記載のスピン・バルブ磁気抵抗センサ。 （３）前記第１の強磁性サブ層がＮｉ−Ｆｅからなり、
前記第２の強磁性サブ層がＣｏからなる、前記（２）記
載のスピン・バルブ磁気抵抗センサ。 （４）前記第１の強磁性サブ層のＮｉ−Ｆｅ組成が、お
およそ８１％のＮｉ及び１９％のＦｅである、前記
（３）記載のスピン・バルブ磁気抵抗センサ。 （５）前記第１の強磁性サブ層のＮｉ−Ｆｅの厚さが、
おおよそ２Å乃至３０Åの範囲である、前記（４）記載
のスピン・バルブ磁気抵抗センサ。 （６）前記第１の強磁性層の厚さが、前記第２の強磁性
層の厚さよりも大きい、前記（１）記載のスピン・バル
ブ磁気抵抗センサ。 （７）前記第１の強磁性層の厚さが、前記第２の強磁性
層の厚さよりも小さい、前記（１）記載のスピン・バル
ブ磁気抵抗センサ。 （８）磁気記録ディスクと、前記ディスク上に磁気的に
記録されたデータを検出するスピン・バルブ磁気抵抗セ
ンサであって、フリー強磁性層と、反強磁性結合層と、
前記反強磁性結合層により互いに結合される第１及び第
２の強磁性層とを含み、前記第１の強磁性層が第１及び
第２の強磁性サブ層を含む、逆平行（ＡＰ）固定層と、
前記第１の強磁性サブ層と直接接触し、前記第１及び第
２の強磁性サブ層の磁化方向を固定する反強磁性（ＡＦ
Ｍ）層と、前記フリー強磁性層と前記ＡＰ固定層との間
に配置されるスペーサ層とを含む、スピン・バルブ磁気
抵抗センサと、前記スピン・バルブ磁気抵抗センサを前
記磁気記録ディスクを横断して移動させ、前記センサが
前記ディスク上に磁気的に記録されたデータの異なる領
域をアクセスすることを可能にするアクチュエータと、
前記スピン・バルブ磁気抵抗センサに電気的に結合さ
れ、磁気的に記録されたデータからの磁場に応答して、
前記逆平行固定層内で逆平行に結合される前記第１及び
第２の強磁性層の固定磁化方向に対する、前記フリー強
磁性層の磁化軸の回転により生じる前記センサの抵抗の
変化を検出する手段とを含む、ディスク・ドライブ・シ
ステム。 （９）前記第２の強磁性層がコバルトからなる、前記
（８）記載のディスク・ドライブ・システム。 （１０）前記第１の強磁性サブ層がＮｉ−Ｆｅからな
り、前記第２の強磁性サブ層がＣｏからなる、前記
（９）記載のディスク・ドライブ・システム。 （１１）前記第１の強磁性サブ層のＮｉ−Ｆｅ組成が、
おおよそ８１％のＮｉ及び１９％のＦｅである、前記
（１０）記載のディスク・ドライブ・システム。 （１２）前記第１の強磁性サブ層のＮｉ−Ｆｅの厚さ
が、おおよそ２Å乃至３０Åの範囲である、前記（１
０）記載のディスク・ドライブ・システム。 （１３）前記第１の強磁性層の厚さが、前記第２の強磁
性層の厚さよりも大きい、前記（８）記載のディスク・
ドライブ・システム。 （１４）前記第１の強磁性層の厚さが、前記第２の強磁
性層の厚さよりも小さい、前記（８）記載のディスク・
ドライブ・システム。
と、前記反強磁性結合層により互いに分離される第１及
び第２の強磁性層とを含み、前記第１の強磁性層が第１
及び第２の強磁性サブ層を含む、逆平行（ＡＰ）固定層
と、前記第１の強磁性サブ層と接触し、前記第１の強磁
性層の磁化方向を固定する反強磁性（ＡＦＭ）層と、前
記フリー強磁性層と前記ＡＰ固定層との間に配置される
スペーサ層とを含む、スピン・バルブ磁気抵抗センサ。 （２）前記第２の強磁性層がコバルトからなる、前記
（１）記載のスピン・バルブ磁気抵抗センサ。 （３）前記第１の強磁性サブ層がＮｉ−Ｆｅからなり、
前記第２の強磁性サブ層がＣｏからなる、前記（２）記
載のスピン・バルブ磁気抵抗センサ。 （４）前記第１の強磁性サブ層のＮｉ−Ｆｅ組成が、お
およそ８１％のＮｉ及び１９％のＦｅである、前記
（３）記載のスピン・バルブ磁気抵抗センサ。 （５）前記第１の強磁性サブ層のＮｉ−Ｆｅの厚さが、
おおよそ２Å乃至３０Åの範囲である、前記（４）記載
のスピン・バルブ磁気抵抗センサ。 （６）前記第１の強磁性層の厚さが、前記第２の強磁性
層の厚さよりも大きい、前記（１）記載のスピン・バル
ブ磁気抵抗センサ。 （７）前記第１の強磁性層の厚さが、前記第２の強磁性
層の厚さよりも小さい、前記（１）記載のスピン・バル
ブ磁気抵抗センサ。 （８）磁気記録ディスクと、前記ディスク上に磁気的に
記録されたデータを検出するスピン・バルブ磁気抵抗セ
ンサであって、フリー強磁性層と、反強磁性結合層と、
前記反強磁性結合層により互いに結合される第１及び第
２の強磁性層とを含み、前記第１の強磁性層が第１及び
第２の強磁性サブ層を含む、逆平行（ＡＰ）固定層と、
前記第１の強磁性サブ層と直接接触し、前記第１及び第
２の強磁性サブ層の磁化方向を固定する反強磁性（ＡＦ
Ｍ）層と、前記フリー強磁性層と前記ＡＰ固定層との間
に配置されるスペーサ層とを含む、スピン・バルブ磁気
抵抗センサと、前記スピン・バルブ磁気抵抗センサを前
記磁気記録ディスクを横断して移動させ、前記センサが
前記ディスク上に磁気的に記録されたデータの異なる領
域をアクセスすることを可能にするアクチュエータと、
前記スピン・バルブ磁気抵抗センサに電気的に結合さ
れ、磁気的に記録されたデータからの磁場に応答して、
前記逆平行固定層内で逆平行に結合される前記第１及び
第２の強磁性層の固定磁化方向に対する、前記フリー強
磁性層の磁化軸の回転により生じる前記センサの抵抗の
変化を検出する手段とを含む、ディスク・ドライブ・シ
ステム。 （９）前記第２の強磁性層がコバルトからなる、前記
（８）記載のディスク・ドライブ・システム。 （１０）前記第１の強磁性サブ層がＮｉ−Ｆｅからな
り、前記第２の強磁性サブ層がＣｏからなる、前記
（９）記載のディスク・ドライブ・システム。 （１１）前記第１の強磁性サブ層のＮｉ−Ｆｅ組成が、
おおよそ８１％のＮｉ及び１９％のＦｅである、前記
（１０）記載のディスク・ドライブ・システム。 （１２）前記第１の強磁性サブ層のＮｉ−Ｆｅの厚さ
が、おおよそ２Å乃至３０Åの範囲である、前記（１
０）記載のディスク・ドライブ・システム。 （１３）前記第１の強磁性層の厚さが、前記第２の強磁
性層の厚さよりも大きい、前記（８）記載のディスク・
ドライブ・システム。 （１４）前記第１の強磁性層の厚さが、前記第２の強磁
性層の厚さよりも小さい、前記（８）記載のディスク・
ドライブ・システム。
【図１】従来のＳＶセンサの断面図である。
【図２】ＡＰ固定ＳＶセンサの断面図である。
【図３】磁気記録ディスク・ドライブ・システムの単純
化された図である。
化された図である。
【図４】本発明によるＡＰ固定ＳＶセンサのエア・ベア
リング面を示す図である。
リング面を示す図である。
【図５】本発明のＡＰ固定ＳＶセンサの別の実施例のエ
ア・ベアリング面を示す図である。
ア・ベアリング面を示す図である。
【図６】本発明のＡＰ固定ＳＶセンサの第２の別の実施
例のエア・ベアリング面を示す図である。
例のエア・ベアリング面を示す図である。
１００、２００、４００、５００、６００ ＳＶセンサ １０２、４０２、５０２、６０２ 中央領域 １０４、１０６、４０４、４０６、５０４、５０６、６
０４、６０６ 端部領域 １１０、２１０、４１０、５１０、６１０ フリー層
（フリー強磁性層） １１５、２１５、４１５、５１５、６１５ 非磁性導電
スペーサ １２０、４２５、４２６、５２５、５２６、６２５、６
２６ 固定層（固定強磁性層） １２１、２３０、４３０、５３０、６３０ 反強磁性
（ＡＦＭ）層 １３０、１３５、４７０、４７５、５７０、５７５、６
７０、６７５ ハード・バイアス層 １４０、１４５、４６０、４６５、５６０、５６５、６
６０、６６５ リード １６０、４９０、５９０、６９０ 電流源 １７０ ４８０、５８０、６８０ 検出手段 ２０５、４０５、５０５、６０５ キャッピング層 ２２２、２２６ 強磁性層 ２２４、４２４、５２４、６２４ 逆平行結合（ＡＰ
Ｃ）層 ２４０、４４０、５４０、６４０ シード層 ２５０、４５０、５５０、６５０ 基板 ３００ ディスク・ドライブ ３１２ 磁気ディスク ３１３ スライダ ３１４ スピンドル ３１５ サスペンション ３１８ ディスク・ドライブ・モータ ３１９ アクチュエータ・アーム ３２１ 磁気読み取り／書込みヘッド ３２２ ディスク面 ３２３、３２８ 信号線 ３２５ 記録チャネル ３２７ アクチュエータ手段 ３２９ 制御装置 ４２０、５２０、６２０ 積層型ＡＰ固定層 ４２１、４２３、４２７、５２１、５２３、５２７ 磁
化軸 ４２２、４３５ 固定強磁性サブ層
０４、６０６ 端部領域 １１０、２１０、４１０、５１０、６１０ フリー層
（フリー強磁性層） １１５、２１５、４１５、５１５、６１５ 非磁性導電
スペーサ １２０、４２５、４２６、５２５、５２６、６２５、６
２６ 固定層（固定強磁性層） １２１、２３０、４３０、５３０、６３０ 反強磁性
（ＡＦＭ）層 １３０、１３５、４７０、４７５、５７０、５７５、６
７０、６７５ ハード・バイアス層 １４０、１４５、４６０、４６５、５６０、５６５、６
６０、６６５ リード １６０、４９０、５９０、６９０ 電流源 １７０ ４８０、５８０、６８０ 検出手段 ２０５、４０５、５０５、６０５ キャッピング層 ２２２、２２６ 強磁性層 ２２４、４２４、５２４、６２４ 逆平行結合（ＡＰ
Ｃ）層 ２４０、４４０、５４０、６４０ シード層 ２５０、４５０、５５０、６５０ 基板 ３００ ディスク・ドライブ ３１２ 磁気ディスク ３１３ スライダ ３１４ スピンドル ３１５ サスペンション ３１８ ディスク・ドライブ・モータ ３１９ アクチュエータ・アーム ３２１ 磁気読み取り／書込みヘッド ３２２ ディスク面 ３２３、３２８ 信号線 ３２５ 記録チャネル ３２７ アクチュエータ手段 ３２９ 制御装置 ４２０、５２０、６２０ 積層型ＡＰ固定層 ４２１、４２３、４２７、５２１、５２３、５２７ 磁
化軸 ４２２、４３５ 固定強磁性サブ層
Claims (14)
- 【請求項１】フリー強磁性層と、 反強磁性結合層と、前記反強磁性結合層により互いに分
離される第１及び第２の強磁性層とを含み、前記第１の
強磁性層が第１及び第２の強磁性サブ層を含む、逆平行
（ＡＰ）固定層と、 前記第１の強磁性サブ層と接触し、前記第１の強磁性層
の磁化方向を固定する反強磁性（ＡＦＭ）層と、 前記フリー強磁性層と前記ＡＰ固定層との間に配置され
るスペーサ層とを含む、スピン・バルブ磁気抵抗セン
サ。 - 【請求項２】前記第２の強磁性層がコバルトからなる、
請求項１記載のスピン・バルブ磁気抵抗センサ。 - 【請求項３】前記第１の強磁性サブ層がＮｉ−Ｆｅから
なり、前記第２の強磁性サブ層がＣｏからなる、請求項
２記載のスピン・バルブ磁気抵抗センサ。 - 【請求項４】前記第１の強磁性サブ層のＮｉ−Ｆｅ組成
が、おおよそ８１％のＮｉ及び１９％のＦｅである、請
求項３記載のスピン・バルブ磁気抵抗センサ。 - 【請求項５】前記第１の強磁性サブ層のＮｉ−Ｆｅの厚
さが、おおよそ２Å乃至３０Åの範囲である、請求項４
記載のスピン・バルブ磁気抵抗センサ。 - 【請求項６】前記第１の強磁性層の厚さが、前記第２の
強磁性層の厚さよりも大きい、請求項１記載のスピン・
バルブ磁気抵抗センサ。 - 【請求項７】前記第１の強磁性層の厚さが、前記第２の
強磁性層の厚さよりも小さい、請求項１記載のスピン・
バルブ磁気抵抗センサ。 - 【請求項８】磁気記録ディスクと、 前記ディスク上に磁気的に記録されたデータを検出する
スピン・バルブ磁気抵抗センサであって、 フリー強磁性層と、 反強磁性結合層と、前記反強磁性結合層により互いに結
合される第１及び第２の強磁性層とを含み、前記第１の
強磁性層が第１及び第２の強磁性サブ層を含む、逆平行
（ＡＰ）固定層と、 前記第１の強磁性サブ層と直接接触し、前記第１及び第
２の強磁性サブ層の磁化方向を固定する反強磁性（ＡＦ
Ｍ）層と、 前記フリー強磁性層と前記ＡＰ固定層との間に配置され
るスペーサ層とを含む、スピン・バルブ磁気抵抗センサ
と、 前記スピン・バルブ磁気抵抗センサを前記磁気記録ディ
スクを横断して移動させ、前記センサが前記ディスク上
に磁気的に記録されたデータの異なる領域をアクセスす
ることを可能にするアクチュエータと、 前記スピン・バルブ磁気抵抗センサに電気的に結合さ
れ、磁気的に記録されたデータからの磁場に応答して、
前記逆平行固定層内で逆平行に結合される前記第１及び
第２の強磁性層の固定磁化方向に対する、前記フリー強
磁性層の磁化軸の回転により生じる前記センサの抵抗の
変化を検出する手段とを含む、ディスク・ドライブ・シ
ステム。 - 【請求項９】前記第２の強磁性層がコバルトからなる、
請求項８記載のディスク・ドライブ・システム。 - 【請求項１０】前記第１の強磁性サブ層がＮｉ−Ｆｅか
らなり、前記第２の強磁性サブ層がＣｏからなる、請求
項９記載のディスク・ドライブ・システム。 - 【請求項１１】前記第１の強磁性サブ層のＮｉ−Ｆｅ組
成が、おおよそ８１％のＮｉ及び１９％のＦｅである、
請求項１０記載のディスク・ドライブ・システム。 - 【請求項１２】前記第１の強磁性サブ層のＮｉ−Ｆｅの
厚さが、おおよそ２Å乃至３０Åの範囲である、請求項
１０記載のディスク・ドライブ・システム。 - 【請求項１３】前記第１の強磁性層の厚さが、前記第２
の強磁性層の厚さよりも大きい、請求項８記載のディス
ク・ドライブ・システム。 - 【請求項１４】前記第１の強磁性層の厚さが、前記第２
の強磁性層の厚さよりも小さい、請求項８記載のディス
ク・ドライブ・システム。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US958607 | 1997-10-27 | ||
| US08/958,607 US6038107A (en) | 1997-10-27 | 1997-10-27 | Antiparallel-pinned spin valve sensor |
| US08/958607 | 1997-10-27 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11191207A true JPH11191207A (ja) | 1999-07-13 |
| JP3264653B2 JP3264653B2 (ja) | 2002-03-11 |
Family
ID=25501100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29815098A Expired - Fee Related JP3264653B2 (ja) | 1997-10-27 | 1998-10-20 | 逆平行固定スピン・バルブ磁気抵抗センサ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6038107A (ja) |
| JP (1) | JP3264653B2 (ja) |
| KR (1) | KR100278420B1 (ja) |
| CN (1) | CN1136540C (ja) |
| MY (1) | MY117782A (ja) |
| SG (1) | SG71855A1 (ja) |
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