JPH1196519A - スピンバルブ型薄膜素子およびその製造方法 - Google Patents
スピンバルブ型薄膜素子およびその製造方法Info
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- JPH1196519A JPH1196519A JP9251875A JP25187597A JPH1196519A JP H1196519 A JPH1196519 A JP H1196519A JP 9251875 A JP9251875 A JP 9251875A JP 25187597 A JP25187597 A JP 25187597A JP H1196519 A JPH1196519 A JP H1196519A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 固定磁性層の磁化はハイト方向に固定される
が、前記固定磁性層の両側に成膜されているバイアス層
の影響により、前記固定磁性層の両端部分での磁化は、
トラック幅方向に傾いており、従って前記固定磁性層の
磁化とフリー磁性層の磁化とが、全領域にて交叉する関
係を有しておらず、アシンメトリーが悪化するなどの問
題があった。 【解決手段】 固定磁性層2がトラック幅領域2′と不
感領域2″とで構成されており、前記トラック幅領域
2′がバイアス層5から離された位置に形成されてい
る。従って前記トラック幅領域2′の磁化はバイアス層
5の影響をあまり受けることがなく、前記トラック幅領
域2′のほぼ全領域にて、磁化がY方向に固定される。
よって、前記トラック幅領域2′とフリー磁性層の磁化
とは交叉する関係を有しており、前記トラック幅領域
2′の全領域にて良好なアシンメトリーを得ることがで
きる。
が、前記固定磁性層の両側に成膜されているバイアス層
の影響により、前記固定磁性層の両端部分での磁化は、
トラック幅方向に傾いており、従って前記固定磁性層の
磁化とフリー磁性層の磁化とが、全領域にて交叉する関
係を有しておらず、アシンメトリーが悪化するなどの問
題があった。 【解決手段】 固定磁性層2がトラック幅領域2′と不
感領域2″とで構成されており、前記トラック幅領域
2′がバイアス層5から離された位置に形成されてい
る。従って前記トラック幅領域2′の磁化はバイアス層
5の影響をあまり受けることがなく、前記トラック幅領
域2′のほぼ全領域にて、磁化がY方向に固定される。
よって、前記トラック幅領域2′とフリー磁性層の磁化
とは交叉する関係を有しており、前記トラック幅領域
2′の全領域にて良好なアシンメトリーを得ることがで
きる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、固定磁性層(ピン
(Pinned)磁性層)の磁化の方向と外部磁界の影響を受
けるフリー(Free)磁性層の磁化の方向との関係で電気
抵抗が変化するいわゆるスピンバルブ型薄膜素子に係
り、特に、固定磁性層の磁化とフリー磁性層の磁化との
相対角を適性に調節できるようにしたスピンバルブ型薄
膜素子およびその製造方法に関する。
(Pinned)磁性層)の磁化の方向と外部磁界の影響を受
けるフリー(Free)磁性層の磁化の方向との関係で電気
抵抗が変化するいわゆるスピンバルブ型薄膜素子に係
り、特に、固定磁性層の磁化とフリー磁性層の磁化との
相対角を適性に調節できるようにしたスピンバルブ型薄
膜素子およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図6は、スピンバルブ型薄膜素子の従来
の構造を示す模式図である。スピンバルブ型薄膜素子
は、巨大磁気抵抗効果を利用したGMR(giant magnet
oresistive)素子の1種であり、ハードディスクなどの
記録媒体からの記録磁界を検出するものである。このス
ピンバルブ型薄膜素子は、フリー磁性層(Free)磁性層
12、非磁性導電層3、固定磁性層(ピン(Pinned)磁
性層)11、及び反強磁性層10が積層され、その両側
にハードバイアス層5,5が形成されている。反強磁性
層10にはFe−Mn(鉄−マンガン)合金膜やNi−
Mn(ニッケル−マンガン)合金膜、固定磁性層11及
びフリー磁性層12にはNi−Fe(ニッケル−鉄)合
金膜、非磁性導電層3にはCu(銅)膜、またハードバ
イアス層5,5にはCo−Pt(コバルト−白金)合金
膜などが一般的に使用されている。
の構造を示す模式図である。スピンバルブ型薄膜素子
は、巨大磁気抵抗効果を利用したGMR(giant magnet
oresistive)素子の1種であり、ハードディスクなどの
記録媒体からの記録磁界を検出するものである。このス
ピンバルブ型薄膜素子は、フリー磁性層(Free)磁性層
12、非磁性導電層3、固定磁性層(ピン(Pinned)磁
性層)11、及び反強磁性層10が積層され、その両側
にハードバイアス層5,5が形成されている。反強磁性
層10にはFe−Mn(鉄−マンガン)合金膜やNi−
Mn(ニッケル−マンガン)合金膜、固定磁性層11及
びフリー磁性層12にはNi−Fe(ニッケル−鉄)合
金膜、非磁性導電層3にはCu(銅)膜、またハードバ
イアス層5,5にはCo−Pt(コバルト−白金)合金
膜などが一般的に使用されている。
【0003】図6に示すように、固定磁性層11の磁化
は、反強磁性層10との交換異方性磁界によりY方向
(記録媒体からの漏れ磁界方向;ハイト方向)に単磁区
化され、フリー磁性層12の磁化は、前記ハードバイア
ス層5,5からのバイアス磁界の影響を受けてX方向に
揃えられる。このスピンバルブ型薄膜素子では、ハード
バイアス層5,5上に形成された導電層(図示しない)
から、固定磁性層11、非磁性導電層3及びフリー磁性
層12に検出電流(センス電流)が与えられる。ハード
ディスクなどの記録媒体の走行方向はZ方向であり、記
録媒体からの洩れ磁界がY方向に与えられると、フリー
磁性層12の磁化がXからY方向へ向けて変化する。こ
のフリー磁性層12内での磁化の方向の変動と、固定磁
性層11の固定磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、
この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、記録媒
体からの洩れ磁界が検出される。
は、反強磁性層10との交換異方性磁界によりY方向
(記録媒体からの漏れ磁界方向;ハイト方向)に単磁区
化され、フリー磁性層12の磁化は、前記ハードバイア
ス層5,5からのバイアス磁界の影響を受けてX方向に
揃えられる。このスピンバルブ型薄膜素子では、ハード
バイアス層5,5上に形成された導電層(図示しない)
から、固定磁性層11、非磁性導電層3及びフリー磁性
層12に検出電流(センス電流)が与えられる。ハード
ディスクなどの記録媒体の走行方向はZ方向であり、記
録媒体からの洩れ磁界がY方向に与えられると、フリー
磁性層12の磁化がXからY方向へ向けて変化する。こ
のフリー磁性層12内での磁化の方向の変動と、固定磁
性層11の固定磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、
この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、記録媒
体からの洩れ磁界が検出される。
【0004】次に図6に示すスピンバルブ型薄膜素子の
製造方法について説明する。まず、フリー磁性層12、
非磁性導電層3、固定磁性層11、及び反強磁性層10
が連続して積層される。前記反強磁性層10がFeMn
合金で形成された場合は、成膜工程は図示Y方向への磁
場中で行われる。また前記反強磁性層10がNiM合金
で形成された場合、成膜後、図示Y方向への磁場中アニ
ールが施される。このとき、反強磁性層10と固定磁性
層11との界面では、交換異方性磁界(HeX)が発生
し、前記反強磁性層10の磁化が図示Y方向に単磁区化
され固定される。
製造方法について説明する。まず、フリー磁性層12、
非磁性導電層3、固定磁性層11、及び反強磁性層10
が連続して積層される。前記反強磁性層10がFeMn
合金で形成された場合は、成膜工程は図示Y方向への磁
場中で行われる。また前記反強磁性層10がNiM合金
で形成された場合、成膜後、図示Y方向への磁場中アニ
ールが施される。このとき、反強磁性層10と固定磁性
層11との界面では、交換異方性磁界(HeX)が発生
し、前記反強磁性層10の磁化が図示Y方向に単磁区化
され固定される。
【0005】次に、反強磁性層10、固定磁性層11、
非磁性導電層3、およびフリー磁性層12の各層の幅寸
法が、ほぼトラック幅Twと同じ寸法となるようにパタ
ーニングされ、その後、図6に示すように、前記反強磁
性層10からフリー磁性層12までの4層の両側にハー
ドバイアス層5,5が成膜される。前記ハードバイアス
層5,5が、図示X方向に着磁されると、前記ハードバ
イアス層からのX方向へのバイアス磁界により、前記フ
リー磁性層12の磁化は図示X方向に揃えられ、前記フ
リー磁性層12の磁化と前記固定磁性層11の磁化との
相対角がほぼ90°となる。
非磁性導電層3、およびフリー磁性層12の各層の幅寸
法が、ほぼトラック幅Twと同じ寸法となるようにパタ
ーニングされ、その後、図6に示すように、前記反強磁
性層10からフリー磁性層12までの4層の両側にハー
ドバイアス層5,5が成膜される。前記ハードバイアス
層5,5が、図示X方向に着磁されると、前記ハードバ
イアス層からのX方向へのバイアス磁界により、前記フ
リー磁性層12の磁化は図示X方向に揃えられ、前記フ
リー磁性層12の磁化と前記固定磁性層11の磁化との
相対角がほぼ90°となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図6に示す従
来のスピンバルブ型薄膜素子では、以下のような問題点
が発生する。固定磁性層11の磁化は、前述したよう
に、図示Y方向に単磁区化され固定されているが、前記
固定磁性層11の両側にはX方向に磁化されているハー
ドバイアス層5,5が設けられている。そのために、特
に、固定磁性層11の両端の磁化が、前記ハードバイア
ス層5,5からのバイアス磁界の影響を受け、図示Y方
向に固定されなくなっている。その状態を模式図で表わ
したのが図7である。なお、図7は、固定磁性層11お
よびハードバイアス層5,5を上から見た図である。
来のスピンバルブ型薄膜素子では、以下のような問題点
が発生する。固定磁性層11の磁化は、前述したよう
に、図示Y方向に単磁区化され固定されているが、前記
固定磁性層11の両側にはX方向に磁化されているハー
ドバイアス層5,5が設けられている。そのために、特
に、固定磁性層11の両端の磁化が、前記ハードバイア
ス層5,5からのバイアス磁界の影響を受け、図示Y方
向に固定されなくなっている。その状態を模式図で表わ
したのが図7である。なお、図7は、固定磁性層11お
よびハードバイアス層5,5を上から見た図である。
【0007】図7に示すように、前記固定磁性層11の
中央領域における磁化Aは、図示Y方向に向けられてい
るが、これは、前記ハードバイアス層5,5と距離的に
離れているため、前記ハードバイアス層5,5のX方向
へのバイアス磁界の影響をほとんど受けないからであ
る。ところが、特に前記固定磁性層11の両端領域にお
ける磁化B,Cは、ハードバイアス層5,5からのX方
向へのバイアス磁界の影響を強く受けるために、Y方向
に対してX方向に傾いた方向に固定されてしまう。
中央領域における磁化Aは、図示Y方向に向けられてい
るが、これは、前記ハードバイアス層5,5と距離的に
離れているため、前記ハードバイアス層5,5のX方向
へのバイアス磁界の影響をほとんど受けないからであ
る。ところが、特に前記固定磁性層11の両端領域にお
ける磁化B,Cは、ハードバイアス層5,5からのX方
向へのバイアス磁界の影響を強く受けるために、Y方向
に対してX方向に傾いた方向に固定されてしまう。
【0008】従って従来のスピンバルブ型薄膜素子で
は、固定磁性層11とフリー磁性層12との両端付近に
おける磁化関係は、固定磁性層11の磁化がY方向に固
定されていないために直交関係になく、前記両端付近に
おいて良好なマイクロトラックアシンメトリーを得るこ
とができなくなっている。ここで、マイクロトラックア
シンメトリーとは、実際のトラック幅よりも微小なトラ
ック幅において測定した再生出力波形の上下非対称性の
ことであり、前記マイクロトラックアシンメトリーが零
に近づくほど、上下対称な再生出力波形を得ることがで
きる。
は、固定磁性層11とフリー磁性層12との両端付近に
おける磁化関係は、固定磁性層11の磁化がY方向に固
定されていないために直交関係になく、前記両端付近に
おいて良好なマイクロトラックアシンメトリーを得るこ
とができなくなっている。ここで、マイクロトラックア
シンメトリーとは、実際のトラック幅よりも微小なトラ
ック幅において測定した再生出力波形の上下非対称性の
ことであり、前記マイクロトラックアシンメトリーが零
に近づくほど、上下対称な再生出力波形を得ることがで
きる。
【0009】逆に、マイクロトラックアシンメトリーの
値が大きくなり悪化すると、トラック位置検出を正確に
行うことができず、サーボエラーを引き起こしやすくな
る。また、トラック幅Tw内における固定磁性層のすべ
ての磁化がY方向に固定されていないために、磁化方向
が異なる部分で磁壁が生じ、バルクハウゼンノイズが発
生しやすくなっている。
値が大きくなり悪化すると、トラック位置検出を正確に
行うことができず、サーボエラーを引き起こしやすくな
る。また、トラック幅Tw内における固定磁性層のすべ
ての磁化がY方向に固定されていないために、磁化方向
が異なる部分で磁壁が生じ、バルクハウゼンノイズが発
生しやすくなっている。
【0010】本発明は上記従来の課題を解決するための
ものであり、固定磁性層のトラック幅領域における磁化
と、フリー磁性層の磁化との相対角がほぼ90°となる
ようにして、マイクロトラックアシンメトリーを改善で
き、しかもバルクハウゼンノイズを低減させることが可
能なスピンバルブ型薄膜素子およびその製造方法を提供
することを目的としている。
ものであり、固定磁性層のトラック幅領域における磁化
と、フリー磁性層の磁化との相対角がほぼ90°となる
ようにして、マイクロトラックアシンメトリーを改善で
き、しかもバルクハウゼンノイズを低減させることが可
能なスピンバルブ型薄膜素子およびその製造方法を提供
することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、反強磁性層
と、この反強磁性層と接して形成され、前記反強磁性層
との交換異方性磁界により磁化方向が固定される固定磁
性層と、前記固定磁性層に非磁性導電層を介して形成さ
れたフリー磁性層とを有し、さらに前記フリー磁性層の
磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向へ
揃えるバイアス層と、固定磁性層と非磁性導電層とフリ
ー磁性層に検出電流を与える導電層とが設けられて成る
スピンバルブ型薄膜素子において、前記固定磁性層は、
トラック幅Twとほぼ同じ幅寸法を有するトラック幅領
域と、前記トラック幅領域の両側に位置し、幅寸法T1
を有する不感領域とで構成されており、前記トラック幅
領域における磁化は、前記フリー磁性層の磁化方向と交
叉する方向に固定され、前記不感領域における磁化は、
前記フリー磁性層の磁化方向と同一方向に固定されてい
ることを特徴とするものである。
と、この反強磁性層と接して形成され、前記反強磁性層
との交換異方性磁界により磁化方向が固定される固定磁
性層と、前記固定磁性層に非磁性導電層を介して形成さ
れたフリー磁性層とを有し、さらに前記フリー磁性層の
磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向へ
揃えるバイアス層と、固定磁性層と非磁性導電層とフリ
ー磁性層に検出電流を与える導電層とが設けられて成る
スピンバルブ型薄膜素子において、前記固定磁性層は、
トラック幅Twとほぼ同じ幅寸法を有するトラック幅領
域と、前記トラック幅領域の両側に位置し、幅寸法T1
を有する不感領域とで構成されており、前記トラック幅
領域における磁化は、前記フリー磁性層の磁化方向と交
叉する方向に固定され、前記不感領域における磁化は、
前記フリー磁性層の磁化方向と同一方向に固定されてい
ることを特徴とするものである。
【0012】なお、前記不感領域の幅寸法T1は、0.
5μm程度であることが好ましい。
5μm程度であることが好ましい。
【0013】また本発明では前記反強磁性層は、PtM
n合金により形成されていることが好ましい。PtMn
合金は、従来から反強磁性層として使用されているFe
Mn合金等に比べて、大きな交換異方性磁界を発生し、
ブロッキング温度も高く、さらに耐食性に優れているな
ど、反強磁性材料として優れた性質を有している。また
PtMn合金で反強磁性層が形成されると、アニール処
理を施さない限り、前記反強磁性層と固定磁性層との界
面にて交換異方性磁界が発生しない。
n合金により形成されていることが好ましい。PtMn
合金は、従来から反強磁性層として使用されているFe
Mn合金等に比べて、大きな交換異方性磁界を発生し、
ブロッキング温度も高く、さらに耐食性に優れているな
ど、反強磁性材料として優れた性質を有している。また
PtMn合金で反強磁性層が形成されると、アニール処
理を施さない限り、前記反強磁性層と固定磁性層との界
面にて交換異方性磁界が発生しない。
【0014】さらに本発明では、PtMn合金に代え
て、PdMn合金、RuMn合金、IrMn合金、Os
Mn合金、RhMn合金、あるいはPt−Mn−X系合
金(X=Ni,Pd,Rh,Ru,Ir,Cr,Co)
が反強磁性層として用いられてもよい。
て、PdMn合金、RuMn合金、IrMn合金、Os
Mn合金、RhMn合金、あるいはPt−Mn−X系合
金(X=Ni,Pd,Rh,Ru,Ir,Cr,Co)
が反強磁性層として用いられてもよい。
【0015】また本発明は、スピンバルブ型薄膜素子の
製造方法において、下から反強磁性層、固定磁性層、非
磁性導電層、およびフリー磁性層の順で多層膜を形成す
る工程と、前記多層膜の幅寸法がトラック幅Twよりも
長くなるように、前記多層膜をパターニングし、前記固
定磁性層にトラック幅Twとほぼ同じ幅寸法を有するト
ラック幅領域と、前記トラック幅領域の両側に位置し、
幅寸法T1を有する不感領域とを形成する工程と、前記
多層膜の両側にバイアス層を成膜し、前記バイアス層を
トラック幅方向に着磁する工程と、記録媒体からの漏れ
磁界方向への磁場中アニールを施して、前記固定磁性層
のトラック幅領域における磁化を記録媒体からの漏れ磁
界方向に固定し、前記不感領域における磁化を、トラッ
ク幅方向に固定する工程と、を有することを特徴とする
ものである。
製造方法において、下から反強磁性層、固定磁性層、非
磁性導電層、およびフリー磁性層の順で多層膜を形成す
る工程と、前記多層膜の幅寸法がトラック幅Twよりも
長くなるように、前記多層膜をパターニングし、前記固
定磁性層にトラック幅Twとほぼ同じ幅寸法を有するト
ラック幅領域と、前記トラック幅領域の両側に位置し、
幅寸法T1を有する不感領域とを形成する工程と、前記
多層膜の両側にバイアス層を成膜し、前記バイアス層を
トラック幅方向に着磁する工程と、記録媒体からの漏れ
磁界方向への磁場中アニールを施して、前記固定磁性層
のトラック幅領域における磁化を記録媒体からの漏れ磁
界方向に固定し、前記不感領域における磁化を、トラッ
ク幅方向に固定する工程と、を有することを特徴とする
ものである。
【0016】なお本発明では、前記多層膜が、下からフ
リー磁性層、非磁性導電層、固定磁性層、及び反強磁性
層の順で積層されてもよい。本発明では、前記反強磁性
層は、PtMn合金により形成されていることが好まし
く、またPtMn合金に代えて、PdMn合金、RuM
n合金、IrMn合金、OsMn合金、RhMn合金、
あるいはPt−Mn−X系合金(X=Ni,Pd,R
h,Ru,Ir,Cr,Co)が反強磁性層として用い
られてもよい。
リー磁性層、非磁性導電層、固定磁性層、及び反強磁性
層の順で積層されてもよい。本発明では、前記反強磁性
層は、PtMn合金により形成されていることが好まし
く、またPtMn合金に代えて、PdMn合金、RuM
n合金、IrMn合金、OsMn合金、RhMn合金、
あるいはPt−Mn−X系合金(X=Ni,Pd,R
h,Ru,Ir,Cr,Co)が反強磁性層として用い
られてもよい。
【0017】本発明では、固定磁性層の幅寸法をトラッ
ク幅Twよりも長く形成して、前記トラック幅領域内に
おける磁化を、フリー磁性層の磁化方向と交叉する方向
に適性に固定している。
ク幅Twよりも長く形成して、前記トラック幅領域内に
おける磁化を、フリー磁性層の磁化方向と交叉する方向
に適性に固定している。
【0018】従来では固定磁性層は、トラック幅Twと
ほぼ同じ幅寸法で形成されていたが、このような形状で
あると、前記固定磁性層の両端部分における磁化がバイ
アス層の影響を受けて斜めに傾いてしまい、トラック幅
Twの両端部分での固定磁性層の磁化とフリー磁性層の
磁化との相対角が90°にならないという問題が生じて
いた。
ほぼ同じ幅寸法で形成されていたが、このような形状で
あると、前記固定磁性層の両端部分における磁化がバイ
アス層の影響を受けて斜めに傾いてしまい、トラック幅
Twの両端部分での固定磁性層の磁化とフリー磁性層の
磁化との相対角が90°にならないという問題が生じて
いた。
【0019】そこで本発明では、固定磁性層の幅寸法が
トラック幅Twよりも長くなるように、反強磁性層、固
定磁性層、非磁性導電層、およびフリー磁性層から成る
4層をパターニングし、前記固定磁性層のトラック幅領
域の両側に幅寸法T1の不感領域を設けている。
トラック幅Twよりも長くなるように、反強磁性層、固
定磁性層、非磁性導電層、およびフリー磁性層から成る
4層をパターニングし、前記固定磁性層のトラック幅領
域の両側に幅寸法T1の不感領域を設けている。
【0020】すなわち本発明では、図3に示すように固
定磁性層2のトラック幅領域2′をバイアス層5,5か
ら離れた位置に形成して、前記トラック幅領域2′に対
するバイアス層5,5からのバイアス磁界の影響を極力
弱めている。これにより、図示Y方向(記録媒体からの
漏れ磁界方向;ハイト方向)に磁場中アニールを施すこ
とにより、前記トラック幅領域2′の磁化Dを、Y方向
に適性に固定することが可能となり、前記固定磁性層2
のトラック幅領域2′における磁化Dと、X方向(トラ
ック幅方向)に揃えられているフリー磁性層4(図1、
2参照)の磁化との相対角を90°あるいはこれに近い
角度に設定することができる。
定磁性層2のトラック幅領域2′をバイアス層5,5か
ら離れた位置に形成して、前記トラック幅領域2′に対
するバイアス層5,5からのバイアス磁界の影響を極力
弱めている。これにより、図示Y方向(記録媒体からの
漏れ磁界方向;ハイト方向)に磁場中アニールを施すこ
とにより、前記トラック幅領域2′の磁化Dを、Y方向
に適性に固定することが可能となり、前記固定磁性層2
のトラック幅領域2′における磁化Dと、X方向(トラ
ック幅方向)に揃えられているフリー磁性層4(図1、
2参照)の磁化との相対角を90°あるいはこれに近い
角度に設定することができる。
【0021】また本発明では、図3に示すように、前記
固定磁性層2の両側に設けられた不感領域2″の磁化E
をX方向、すなわちフリー磁性層4の磁化方向と同一方
向に揃えている。不感領域2″の磁化Eをフリー磁性層
4の磁化方向と同一方向に固定するのは、トラック幅領
域2′以外の部分における再生感度を鈍化させて、トラ
ック幅領域2′のみから再生出力を得るようにするため
である。
固定磁性層2の両側に設けられた不感領域2″の磁化E
をX方向、すなわちフリー磁性層4の磁化方向と同一方
向に揃えている。不感領域2″の磁化Eをフリー磁性層
4の磁化方向と同一方向に固定するのは、トラック幅領
域2′以外の部分における再生感度を鈍化させて、トラ
ック幅領域2′のみから再生出力を得るようにするため
である。
【0022】ただし、前記不感領域2″の磁化Eを、図
示X方向に固定するには、熱処理により固定磁性層2と
の界面にて交換異方性磁界を発生する反強磁性材料を選
択することが好ましく、しかも従来における製造工程の
順番を代えることが必要である。
示X方向に固定するには、熱処理により固定磁性層2と
の界面にて交換異方性磁界を発生する反強磁性材料を選
択することが好ましく、しかも従来における製造工程の
順番を代えることが必要である。
【0023】前述したように、本発明では磁場中アニー
ル工程が、バイアス層を成膜、着磁した後に行われる。
ル工程が、バイアス層を成膜、着磁した後に行われる。
【0024】まず反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電
層、およびフリー磁性層から成る多層膜を、幅寸法がト
ラック幅Twよりも長くなるようにパターニングした
後、前記多層膜の両側にバイアス層を成膜し、前記バイ
アス層をトラック幅方向に着磁する。
層、およびフリー磁性層から成る多層膜を、幅寸法がト
ラック幅Twよりも長くなるようにパターニングした
後、前記多層膜の両側にバイアス層を成膜し、前記バイ
アス層をトラック幅方向に着磁する。
【0025】この時点ではまだ熱処理を施していないの
で、反強磁性層と固定磁性層との界面には交換異方性磁
界が発生していないが、前記固定磁性層のトラック幅領
域の両側に位置する不感領域の磁化は、バイアス層との
強磁性結合により、トラック幅方向に強固に揃えられ
る。一方、バイアス層から距離的に離れている固定磁性
層のトラック幅領域の磁化は、前記バイアス層からのバ
イアス磁界の影響を、不感領域ほど強くは受けないの
で、弱くトラック幅方向に揃えられる。
で、反強磁性層と固定磁性層との界面には交換異方性磁
界が発生していないが、前記固定磁性層のトラック幅領
域の両側に位置する不感領域の磁化は、バイアス層との
強磁性結合により、トラック幅方向に強固に揃えられ
る。一方、バイアス層から距離的に離れている固定磁性
層のトラック幅領域の磁化は、前記バイアス層からのバ
イアス磁界の影響を、不感領域ほど強くは受けないの
で、弱くトラック幅方向に揃えられる。
【0026】この状態で図3に示すY方向に磁場中アニ
ールを施すと、反強磁性層1(図1、2参照)と固定磁
性層2との界面にて交換異方性磁界が発生し、Y方向へ
の磁場の影響を強く受ける固定磁性層2のトラック幅領
域2′の磁化Dが、ほぼY方向に適性に固定される。
ールを施すと、反強磁性層1(図1、2参照)と固定磁
性層2との界面にて交換異方性磁界が発生し、Y方向へ
の磁場の影響を強く受ける固定磁性層2のトラック幅領
域2′の磁化Dが、ほぼY方向に適性に固定される。
【0027】一方、バイアス層5との強磁性結合により
X方向(トラック幅方向)に強固に向けられている不感
領域2″の磁化Eは、Y方向への磁場よりも前記強磁性
結合の方が強く作用しているため、前記不感領域2″と
反強磁性層1との界面で発生する交換異方性磁界は、X
方向に向けられ、前記不感領域2″の磁化Eは、ほぼ図
示X方向に単磁区化され固定される。
X方向(トラック幅方向)に強固に向けられている不感
領域2″の磁化Eは、Y方向への磁場よりも前記強磁性
結合の方が強く作用しているため、前記不感領域2″と
反強磁性層1との界面で発生する交換異方性磁界は、X
方向に向けられ、前記不感領域2″の磁化Eは、ほぼ図
示X方向に単磁区化され固定される。
【0028】このように、本発明では、前記固定磁性層
の両側に位置する不感領域の磁化を、フリー磁性層の磁
化方向と同一方向に揃えているので、トラック幅領域以
外の部分における再生感度を鈍化させて、前記トラック
幅領域のみから再生出力を得ることが可能となってい
る。
の両側に位置する不感領域の磁化を、フリー磁性層の磁
化方向と同一方向に揃えているので、トラック幅領域以
外の部分における再生感度を鈍化させて、前記トラック
幅領域のみから再生出力を得ることが可能となってい
る。
【0029】しかも固定磁性層のトラック幅領域の磁化
をほぼフリー磁性層の磁化方向と交叉する方向に揃える
ことができるので、良好なアシンメトリーを得ることが
でき、またバルクハウゼンノイズを低減することが可能
である。
をほぼフリー磁性層の磁化方向と交叉する方向に揃える
ことができるので、良好なアシンメトリーを得ることが
でき、またバルクハウゼンノイズを低減することが可能
である。
【0030】さらに、高密度記録化に対応するために、
トラック幅Twを狭小化する必要があるが、従来のよう
に、多層膜の幅寸法がトラック幅Twとほぼ同じ寸法と
なるようにパターニングするのは、製造上非常に困難で
ある。これに対し本発明では、多層膜の幅寸法がトラッ
ク幅Twよりも長くなるようにパターニングするので、
比較的容易に製造することができる。
トラック幅Twを狭小化する必要があるが、従来のよう
に、多層膜の幅寸法がトラック幅Twとほぼ同じ寸法と
なるようにパターニングするのは、製造上非常に困難で
ある。これに対し本発明では、多層膜の幅寸法がトラッ
ク幅Twよりも長くなるようにパターニングするので、
比較的容易に製造することができる。
【0031】また、本発明の製造方法は、従来の製造工
程の順番を代えただけであるため、従来に比べて製造工
程が複雑になったり、あるいは製造コストが増加すると
いったことがない。
程の順番を代えただけであるため、従来に比べて製造工
程が複雑になったり、あるいは製造コストが増加すると
いったことがない。
【0032】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1実施形態の
スピンバルブ型薄膜素子の構造をABS面側から見た断
面図である。なお、図1ではX方向に延びる素子の中央
部分のみを破断して示している。このスピンバルブ型薄
膜素子は、ハードディスク装置に設けられた浮上式スラ
イダのトレーリング側端部などに設けられて、ハードデ
ィスクなどの記録磁界を検出するものである。なお、ハ
ードディスクなどの磁気記録媒体の移動方向はZ方向で
あり、磁気記録媒体からの洩れ磁界の方向はY方向であ
る。
スピンバルブ型薄膜素子の構造をABS面側から見た断
面図である。なお、図1ではX方向に延びる素子の中央
部分のみを破断して示している。このスピンバルブ型薄
膜素子は、ハードディスク装置に設けられた浮上式スラ
イダのトレーリング側端部などに設けられて、ハードデ
ィスクなどの記録磁界を検出するものである。なお、ハ
ードディスクなどの磁気記録媒体の移動方向はZ方向で
あり、磁気記録媒体からの洩れ磁界の方向はY方向であ
る。
【0033】図1の最も下に形成されているのはTa
(タンタル)などの非磁性材料で形成された下地層6で
ある。この下地層6の上に反強磁性層1、固定磁性層
2、非磁性導電層3、およびフリー磁性層4が積層され
ている。そして、前記フリー磁性層4の上にTa(タン
タル)などの保護層7が形成されている。前記固定磁性
層2は反強磁性層1と接して形成され、磁場中アニール
が施されることにより、前記反強磁性層1と固定磁性層
2との界面にて交換結合による交換異方性磁界が生じ、
前記固定磁性層2の磁化が適性な方向に単磁区化され固
定される。
(タンタル)などの非磁性材料で形成された下地層6で
ある。この下地層6の上に反強磁性層1、固定磁性層
2、非磁性導電層3、およびフリー磁性層4が積層され
ている。そして、前記フリー磁性層4の上にTa(タン
タル)などの保護層7が形成されている。前記固定磁性
層2は反強磁性層1と接して形成され、磁場中アニール
が施されることにより、前記反強磁性層1と固定磁性層
2との界面にて交換結合による交換異方性磁界が生じ、
前記固定磁性層2の磁化が適性な方向に単磁区化され固
定される。
【0034】本発明では、前記反強磁性層1がPt−M
n(白金−マンガン)合金膜により形成されている。P
t−Mn合金膜は、従来から反強磁性層として使用され
ているFe−Mn合金などに比べて耐熱性に優れてお
り、またブロッキング温度も高く、さらに交換異方性磁
界(Hex)が大きいなど反強磁性材料として優れた特
性を有している。またPt−Mn合金膜を反強磁性層1
として使用した場合、アニール処理を施さない段階で
は、前記固定磁性層2との界面にて交換異方性磁界が発
生せず、アニール処理を施して初めて、前記固定磁性層
2との界面にて交換異方性磁界が発生する。
n(白金−マンガン)合金膜により形成されている。P
t−Mn合金膜は、従来から反強磁性層として使用され
ているFe−Mn合金などに比べて耐熱性に優れてお
り、またブロッキング温度も高く、さらに交換異方性磁
界(Hex)が大きいなど反強磁性材料として優れた特
性を有している。またPt−Mn合金膜を反強磁性層1
として使用した場合、アニール処理を施さない段階で
は、前記固定磁性層2との界面にて交換異方性磁界が発
生せず、アニール処理を施して初めて、前記固定磁性層
2との界面にて交換異方性磁界が発生する。
【0035】また、本発明ではPt−Mn合金に代え
て、PdMn合金、RuMn合金、IrMn合金、Os
Mn合金、RhMn合金、あるいはPt−Mn−X系合
金(X=Ni,Pd,Rh,Ru,Ir,Cr,Co)
などを反強磁性層1として使用してもよい。前記固定磁
性層2およびフリー磁性層4は、Ni−Fe(ニッケル
−鉄)合金、Co(コバルト)、Fe−Co(鉄−コバ
ルト)合金、Fe−Co−Ni合金などで形成されてお
り、前記非磁性導電層3は、Cu(銅)などの電気抵抗
の低い非磁性導電材料で形成されている。
て、PdMn合金、RuMn合金、IrMn合金、Os
Mn合金、RhMn合金、あるいはPt−Mn−X系合
金(X=Ni,Pd,Rh,Ru,Ir,Cr,Co)
などを反強磁性層1として使用してもよい。前記固定磁
性層2およびフリー磁性層4は、Ni−Fe(ニッケル
−鉄)合金、Co(コバルト)、Fe−Co(鉄−コバ
ルト)合金、Fe−Co−Ni合金などで形成されてお
り、前記非磁性導電層3は、Cu(銅)などの電気抵抗
の低い非磁性導電材料で形成されている。
【0036】図1に示すように、下地層6から保護層7
までの6層の両側には、ハードバイアス層5,5が形成
されており、前記ハードバイアス層5,5の上には、導
電層8,8が形成されている。前記ハードバイアス層
5,5は例えばCo−Pt(コバルト−白金)合金やC
o−Cr−Pt(コバルト−クロム−白金)合金などで
形成されており、導電層8,8は、Cu(銅)やW(タ
ングステン)などで形成されている。前記ハードバイア
ス層5,5は図示X方向(トラック幅方向)に着磁され
ており、前記ハードバイアス層5,5からのX方向への
バイアス磁界により、前記フリー磁性層4の磁化は図示
X方向に揃えられている。
までの6層の両側には、ハードバイアス層5,5が形成
されており、前記ハードバイアス層5,5の上には、導
電層8,8が形成されている。前記ハードバイアス層
5,5は例えばCo−Pt(コバルト−白金)合金やC
o−Cr−Pt(コバルト−クロム−白金)合金などで
形成されており、導電層8,8は、Cu(銅)やW(タ
ングステン)などで形成されている。前記ハードバイア
ス層5,5は図示X方向(トラック幅方向)に着磁され
ており、前記ハードバイアス層5,5からのX方向への
バイアス磁界により、前記フリー磁性層4の磁化は図示
X方向に揃えられている。
【0037】図2は、本発明の第2実施形態のスピンバ
ルブ型薄膜素子の構造をABS面側から見た断面図であ
る。図2に示すスピンバルブ型薄膜素子は、図1に示す
スピンバルブ型薄膜素子の積層の順番を逆にしたもので
ある。つまり、図2では、下地層6の上にフリー磁性層
4、非磁性導電層3、固定磁性層2、及び反強磁性層1
が連続して積層されている。なお、図2に示すスピンバ
ルブ型薄膜素子のフリー磁性層4は、反強磁性層1より
も下方に形成されているために、ハードバイアス層5,
5の膜厚の厚い部分と隣接しており、従って前記フリー
磁性層4の磁化は容易にX方向に揃えられる。
ルブ型薄膜素子の構造をABS面側から見た断面図であ
る。図2に示すスピンバルブ型薄膜素子は、図1に示す
スピンバルブ型薄膜素子の積層の順番を逆にしたもので
ある。つまり、図2では、下地層6の上にフリー磁性層
4、非磁性導電層3、固定磁性層2、及び反強磁性層1
が連続して積層されている。なお、図2に示すスピンバ
ルブ型薄膜素子のフリー磁性層4は、反強磁性層1より
も下方に形成されているために、ハードバイアス層5,
5の膜厚の厚い部分と隣接しており、従って前記フリー
磁性層4の磁化は容易にX方向に揃えられる。
【0038】また、図2に示す反強磁性層1は、図1に
示す反強磁性層1と同様に、PtMn合金、PdMn合
金、RuMn合金、IrMn合金、OsMn合金、Rh
Mn合金、あるいはPt−Mn−X系合金(X=Ni,
Pd,Rh,Ru,Ir,Cr,Co)で形成されてい
るが、反強磁性材料としてこれらの材質を使用すると、
この反強磁性層1の上下どちらに固定磁性層2を形成し
ても、界面にて交換異方性磁界を発生させることが可能
である。
示す反強磁性層1と同様に、PtMn合金、PdMn合
金、RuMn合金、IrMn合金、OsMn合金、Rh
Mn合金、あるいはPt−Mn−X系合金(X=Ni,
Pd,Rh,Ru,Ir,Cr,Co)で形成されてい
るが、反強磁性材料としてこれらの材質を使用すると、
この反強磁性層1の上下どちらに固定磁性層2を形成し
ても、界面にて交換異方性磁界を発生させることが可能
である。
【0039】ところで、従来では、図6に示すように、
反強磁性層10、固定磁性層11、非磁性導電層3、お
よびフリー磁性層12の4層の幅寸法がトラック幅Tw
とほぼ同じ寸法で形成されていたが、本発明では図1及
び図2に示すように、反強磁性層1、固定磁性層2、非
磁性導電層3、およびフリー磁性層4の4層の幅寸法が
トラック幅Twよりも長く形成されている。これにより
図1及び図2に示すように、固定磁性層2には、トラッ
ク幅Twとほぼ同じ幅寸法を有するトラック幅領域2′
と、前記トラック幅領域2′の両側に位置し、幅寸法T
1を有する不感領域2″とが形成される。
反強磁性層10、固定磁性層11、非磁性導電層3、お
よびフリー磁性層12の4層の幅寸法がトラック幅Tw
とほぼ同じ寸法で形成されていたが、本発明では図1及
び図2に示すように、反強磁性層1、固定磁性層2、非
磁性導電層3、およびフリー磁性層4の4層の幅寸法が
トラック幅Twよりも長く形成されている。これにより
図1及び図2に示すように、固定磁性層2には、トラッ
ク幅Twとほぼ同じ幅寸法を有するトラック幅領域2′
と、前記トラック幅領域2′の両側に位置し、幅寸法T
1を有する不感領域2″とが形成される。
【0040】図3は前記固定磁性層2のトラック幅領域
2′および不感領域2″の磁化状態を示した模式図であ
る。なお図3では、固定磁性層2およびハードバイアス
層5,5を真上から見ている。図3に示すように、前記
固定磁性層2のトラック幅領域2′の両側に位置する不
感領域2″の磁化Eは、図示X方向(トラック幅方向)
に単磁区化され固定されている。
2′および不感領域2″の磁化状態を示した模式図であ
る。なお図3では、固定磁性層2およびハードバイアス
層5,5を真上から見ている。図3に示すように、前記
固定磁性層2のトラック幅領域2′の両側に位置する不
感領域2″の磁化Eは、図示X方向(トラック幅方向)
に単磁区化され固定されている。
【0041】なお、前記不感領域2″の磁化Eを図示X
方向に固定するには、従来における製造工程の順番を代
える必要があるが、これについては後述する。また図3
に示すように、前記不感領域2″とトラック幅領域2′
との境界付近における磁化Fは、X方向に対してY方向
に傾いた方向に単磁区化され固定されている。
方向に固定するには、従来における製造工程の順番を代
える必要があるが、これについては後述する。また図3
に示すように、前記不感領域2″とトラック幅領域2′
との境界付近における磁化Fは、X方向に対してY方向
に傾いた方向に単磁区化され固定されている。
【0042】本発明でも従来と同様に、磁化が斜めに傾
く領域が発生するが、この領域の幅は、従来(図7参
照)に比べて非常に狭くなっている。そして図3に示す
ように、トラック幅領域2′のほぼ全領域における磁化
Dが、適性にY方向(記録媒体からの漏れ磁界方向;ハ
イト方向)に単磁区化され固定されている。このように
本発明では、固定磁性層2の両端部(不感領域2″)に
おける磁化が図示X方向に固定されており、この両端部
から中央部(トラック幅領域2′)にかけて磁化が急激
にY方向に立ち上がっていることがわかる。前述したよ
うに、本発明では固定磁性層2のトラック幅領域2′の
ほぼ全領域における磁化を図示Y方向に固定することが
できるため、図4に示すように前記トラック幅領域2′
の磁化Dと、前記トラック幅領域2′に対向するフリー
磁性層4の磁化Gとの相対角θを90°あるいはこの値
に近い角度に設定することが可能となっている。
く領域が発生するが、この領域の幅は、従来(図7参
照)に比べて非常に狭くなっている。そして図3に示す
ように、トラック幅領域2′のほぼ全領域における磁化
Dが、適性にY方向(記録媒体からの漏れ磁界方向;ハ
イト方向)に単磁区化され固定されている。このように
本発明では、固定磁性層2の両端部(不感領域2″)に
おける磁化が図示X方向に固定されており、この両端部
から中央部(トラック幅領域2′)にかけて磁化が急激
にY方向に立ち上がっていることがわかる。前述したよ
うに、本発明では固定磁性層2のトラック幅領域2′の
ほぼ全領域における磁化を図示Y方向に固定することが
できるため、図4に示すように前記トラック幅領域2′
の磁化Dと、前記トラック幅領域2′に対向するフリー
磁性層4の磁化Gとの相対角θを90°あるいはこの値
に近い角度に設定することが可能となっている。
【0043】また、図3に示す前記固定磁性層2の両側
に位置する不感領域2″の磁化Eは、図示X方向に単磁
区化され固定されているが、これはトラック幅領域以外
の領域から再生出力がほとんど出ないようにして、前記
トラック幅領域のみから適性に再生出力が得られるよう
にするためである。以下、固定磁性層2の磁化とフリー
磁性層4の磁化との相対角θと、再生感度との関係につ
いて図5を用いて説明する。なお図5は、前記相対角θ
とスピンバルブ型薄膜素子の電気抵抗値との関係を示す
グラフである。スピンバルブ型薄膜素子の再生感度を向
上させるには、大きい抵抗変化率が得られるようにする
必要があるが、そのためには、固定磁性層2の磁化とフ
リー磁性層4の磁化との相対角θを90°にすることが
最も好ましい。
に位置する不感領域2″の磁化Eは、図示X方向に単磁
区化され固定されているが、これはトラック幅領域以外
の領域から再生出力がほとんど出ないようにして、前記
トラック幅領域のみから適性に再生出力が得られるよう
にするためである。以下、固定磁性層2の磁化とフリー
磁性層4の磁化との相対角θと、再生感度との関係につ
いて図5を用いて説明する。なお図5は、前記相対角θ
とスピンバルブ型薄膜素子の電気抵抗値との関係を示す
グラフである。スピンバルブ型薄膜素子の再生感度を向
上させるには、大きい抵抗変化率が得られるようにする
必要があるが、そのためには、固定磁性層2の磁化とフ
リー磁性層4の磁化との相対角θを90°にすることが
最も好ましい。
【0044】図5に示すように電気抵抗値はCOSθカ
ーブを描き、相対角θが90°の所で最も傾きが大きく
なるので、前記相対角θを90°とすることで、抵抗変
化率を最も大きくすることができる。逆に最も抵抗変化
率を小さくするには、固定磁性層2の磁化とフリー磁性
層4の磁化との相対角を0°にするかあるいは180°
にすればよい。
ーブを描き、相対角θが90°の所で最も傾きが大きく
なるので、前記相対角θを90°とすることで、抵抗変
化率を最も大きくすることができる。逆に最も抵抗変化
率を小さくするには、固定磁性層2の磁化とフリー磁性
層4の磁化との相対角を0°にするかあるいは180°
にすればよい。
【0045】本発明では、前記固定磁性層2の不感領域
2″の磁化Eと、フリー磁性層4の磁化との相対角は0
°となっているので、この不感領域2″における再生感
度は非常に鈍くなっており、実質上、トラック幅領域の
みから再生出力が得られるようになっている。さらに前
述したように、トラック幅領域における固定磁性層2の
磁化と、フリー磁性層4の磁化との相対角はほぼ90°
なっているので、本発明では、トラック領域でのほぼ全
領域において良好なマイクロトラックアシンメトリーを
得ることができ、しかもバルクハウゼンノイズを低減さ
せることが可能となっている。
2″の磁化Eと、フリー磁性層4の磁化との相対角は0
°となっているので、この不感領域2″における再生感
度は非常に鈍くなっており、実質上、トラック幅領域の
みから再生出力が得られるようになっている。さらに前
述したように、トラック幅領域における固定磁性層2の
磁化と、フリー磁性層4の磁化との相対角はほぼ90°
なっているので、本発明では、トラック領域でのほぼ全
領域において良好なマイクロトラックアシンメトリーを
得ることができ、しかもバルクハウゼンノイズを低減さ
せることが可能となっている。
【0046】また最近の高記録密度化に対応するため
に、スピンバルブ型薄膜素子のトラック幅Twを狭小化
する必要があるが、従来(図6参照)のように、反強磁
性層10からフリー磁性層12までの多層膜を、幅寸法
がほぼトラック幅Twとなるようにパターニングするの
は、製造上極めて難しい。これに対して本発明では、多
層膜の幅寸法をトラック幅Twよりも長く設定してパタ
ーニングするので、ある程度の精度をもったパターニン
グ工程であれば、トラック幅Twの狭小化に対応するこ
とが可能となっている。
に、スピンバルブ型薄膜素子のトラック幅Twを狭小化
する必要があるが、従来(図6参照)のように、反強磁
性層10からフリー磁性層12までの多層膜を、幅寸法
がほぼトラック幅Twとなるようにパターニングするの
は、製造上極めて難しい。これに対して本発明では、多
層膜の幅寸法をトラック幅Twよりも長く設定してパタ
ーニングするので、ある程度の精度をもったパターニン
グ工程であれば、トラック幅Twの狭小化に対応するこ
とが可能となっている。
【0047】ところで、図1ないし図3に示す固定磁性
層2の不感領域2″の幅寸法T1は、0.5μm程度で
あることが好ましい。前記幅寸法T1があまり小さくな
ってしまうと、トラック幅領域2′の磁化Dが、ハード
バイアス層5,5の影響を強く受けて斜めに傾いてしま
い、マイクロトラックアシンメトリーは悪化してしま
う。逆に、不感領域2″の幅寸法T1があまり大きくな
ってしまうと、前記不感領域2″にはトラック幅方向に
固定された磁化Eだけでなく、斜めに傾いている磁化F
やY方向に固定されている磁化Dまでが含まれてしま
い、実質上、トラック幅Twは大きくなってしまう。前
述したように、不感領域2″の幅寸法T1は0.5μm
程度であることが好ましいので、固定磁性層2の幅寸法
は、1.0μmにトラック幅Twを足した値とすればよ
い。
層2の不感領域2″の幅寸法T1は、0.5μm程度で
あることが好ましい。前記幅寸法T1があまり小さくな
ってしまうと、トラック幅領域2′の磁化Dが、ハード
バイアス層5,5の影響を強く受けて斜めに傾いてしま
い、マイクロトラックアシンメトリーは悪化してしま
う。逆に、不感領域2″の幅寸法T1があまり大きくな
ってしまうと、前記不感領域2″にはトラック幅方向に
固定された磁化Eだけでなく、斜めに傾いている磁化F
やY方向に固定されている磁化Dまでが含まれてしま
い、実質上、トラック幅Twは大きくなってしまう。前
述したように、不感領域2″の幅寸法T1は0.5μm
程度であることが好ましいので、固定磁性層2の幅寸法
は、1.0μmにトラック幅Twを足した値とすればよ
い。
【0048】次に本発明におけるスピンバルブ型薄膜素
子の製造方法について以下に説明する。なお本発明の製
造方法は、従来における製造工程の順番を一部代えただ
けである。まず、図1に示すように基板上に、反強磁性
層1、固定磁性層2、非磁性導電層3、およびフリー磁
性層4が連続して積層され多層膜が形成される。あるい
は図2に示すように、基板上に、フリー磁性層4、非磁
性導電層3、固定磁性層2、及び反強磁性層1が連続し
て積層され多層膜が形成される。
子の製造方法について以下に説明する。なお本発明の製
造方法は、従来における製造工程の順番を一部代えただ
けである。まず、図1に示すように基板上に、反強磁性
層1、固定磁性層2、非磁性導電層3、およびフリー磁
性層4が連続して積層され多層膜が形成される。あるい
は図2に示すように、基板上に、フリー磁性層4、非磁
性導電層3、固定磁性層2、及び反強磁性層1が連続し
て積層され多層膜が形成される。
【0049】なお本発明では、前記反強磁性層1が、好
ましくはPtMn合金で、またはPdMn合金、RuM
n合金、IrMn合金、OsMn合金、RhMn合金、
あるいはPt−Mn−X系合金(X=Ni,Pd,R
h,Ru,Ir,Cr,Co)で形成される。これらの
反強磁性材料で反強磁性層1が形成されると、磁場中ア
ニールを施して初めて、前記反強磁性層1と固定磁性層
2との界面にて交換異方性磁界が得られる。
ましくはPtMn合金で、またはPdMn合金、RuM
n合金、IrMn合金、OsMn合金、RhMn合金、
あるいはPt−Mn−X系合金(X=Ni,Pd,R
h,Ru,Ir,Cr,Co)で形成される。これらの
反強磁性材料で反強磁性層1が形成されると、磁場中ア
ニールを施して初めて、前記反強磁性層1と固定磁性層
2との界面にて交換異方性磁界が得られる。
【0050】次に、図1及び図2に示すように前記多層
膜の幅寸法がトラック幅Twよりも長くなるように、前
記多層膜がパターニングされる。これにより、固定磁性
層2には、トラック幅Twとほぼ同じ幅寸法を有するト
ラック幅領域2′と前記トラック幅領域2′の両側に位
置し、幅寸法T1を有する不感領域2″とが形成され
る。なお前記不感領域2″の幅寸法T1は、前述したよ
うに0.5μm程度で形成されることが好ましい。
膜の幅寸法がトラック幅Twよりも長くなるように、前
記多層膜がパターニングされる。これにより、固定磁性
層2には、トラック幅Twとほぼ同じ幅寸法を有するト
ラック幅領域2′と前記トラック幅領域2′の両側に位
置し、幅寸法T1を有する不感領域2″とが形成され
る。なお前記不感領域2″の幅寸法T1は、前述したよ
うに0.5μm程度で形成されることが好ましい。
【0051】次に、パターニングされた前記多層膜の両
側にハードバイアス層5,5が成膜され、さらに、前記
ハードバイアス層5,5が図示X方向(トラック幅方
向)に着磁される。ハードバイアス層5,5の着磁によ
り、前記ハードバイアス層5,5に隣接する固定磁性層
2およびフリー磁性層4の両端部分(不感領域)におけ
る磁化がX方向に強固に揃えられる。
側にハードバイアス層5,5が成膜され、さらに、前記
ハードバイアス層5,5が図示X方向(トラック幅方
向)に着磁される。ハードバイアス層5,5の着磁によ
り、前記ハードバイアス層5,5に隣接する固定磁性層
2およびフリー磁性層4の両端部分(不感領域)におけ
る磁化がX方向に強固に揃えられる。
【0052】一方、固定磁性層2およびフリー磁性層4
の中央部分(トラック幅領域)における磁化は、ハード
バイアス層5,5からのバイアス磁界の影響が弱く、従
って、固定磁性層2およびフリー磁性層4のトラック領
域における磁化は、X方向に比較的弱く揃えられる。そ
して、図示Y方向(記録媒体からの漏れ磁界方向;ハイ
ト方向)への磁場中アニールが施される。磁場中アニー
ルが施されることにより、反強磁性層1と固定磁性層2
との界面にて交換異方性磁界が発生する。
の中央部分(トラック幅領域)における磁化は、ハード
バイアス層5,5からのバイアス磁界の影響が弱く、従
って、固定磁性層2およびフリー磁性層4のトラック領
域における磁化は、X方向に比較的弱く揃えられる。そ
して、図示Y方向(記録媒体からの漏れ磁界方向;ハイ
ト方向)への磁場中アニールが施される。磁場中アニー
ルが施されることにより、反強磁性層1と固定磁性層2
との界面にて交換異方性磁界が発生する。
【0053】図3に示すように、磁場中アニールが施さ
れると、固定磁性層2のトラック幅領域2′における磁
化Dは図示Y方向に単磁区化され固定される。これは、
前記トラック幅領域2′は、ハードバイアス層5から距
離的に離れているため、前記ハードバイアス層5からの
X方向へのバイアス磁界よりも、Y方向への磁場の影響
を強く受けるからである。これにより、反強磁性層1と
固定磁性層2のトラック幅領域2′との界面に発生した
交換異方性磁界は図示Y方向に向けられ、前記トラック
幅領域2′における磁化Dが図示Y方向に単磁区化され
固定される。
れると、固定磁性層2のトラック幅領域2′における磁
化Dは図示Y方向に単磁区化され固定される。これは、
前記トラック幅領域2′は、ハードバイアス層5から距
離的に離れているため、前記ハードバイアス層5からの
X方向へのバイアス磁界よりも、Y方向への磁場の影響
を強く受けるからである。これにより、反強磁性層1と
固定磁性層2のトラック幅領域2′との界面に発生した
交換異方性磁界は図示Y方向に向けられ、前記トラック
幅領域2′における磁化Dが図示Y方向に単磁区化され
固定される。
【0054】一方、図3に示すように、固定磁性層2の
不感領域2″における磁化Eは、図示X方向に単磁区化
され固定される。前述したように、ハードバイアス層5
を成膜、着磁した段階で、前記ハードバイアス層5のバ
イアス磁界の影響を強く受けた不感領域2″の磁化Eは
図示X方向に強固に揃えられるため、アニール処理を施
すことにより前記不感領域2″と反強磁性層1との界面
にて発生する交換異方性磁界は、図示X方向に向けら
れ、前記不感領域2″における磁化Eが強固に図示X方
向に単磁区化され固定される。
不感領域2″における磁化Eは、図示X方向に単磁区化
され固定される。前述したように、ハードバイアス層5
を成膜、着磁した段階で、前記ハードバイアス層5のバ
イアス磁界の影響を強く受けた不感領域2″の磁化Eは
図示X方向に強固に揃えられるため、アニール処理を施
すことにより前記不感領域2″と反強磁性層1との界面
にて発生する交換異方性磁界は、図示X方向に向けら
れ、前記不感領域2″における磁化Eが強固に図示X方
向に単磁区化され固定される。
【0055】また、固定磁性層2のトラック幅領域2′
と不感領域2″との境界付近の磁化Fは、ハードバイア
ス層5からのX方向へのバイアス磁界の影響と、Y方向
への磁場の影響とをほぼ同程度受けるために、図示Y方
向に対してややX方向に傾いた方向に固定されている。
ただし本発明では、前述したように、固定磁性層2の両
端部分(不感領域2″)における磁化Eが、ほぼ図示X
方向に単磁区化され固定されているので、実質的に、磁
化が斜めに傾いている領域は図7に示す従来に比べて非
常に狭くなっているものと推測される。
と不感領域2″との境界付近の磁化Fは、ハードバイア
ス層5からのX方向へのバイアス磁界の影響と、Y方向
への磁場の影響とをほぼ同程度受けるために、図示Y方
向に対してややX方向に傾いた方向に固定されている。
ただし本発明では、前述したように、固定磁性層2の両
端部分(不感領域2″)における磁化Eが、ほぼ図示X
方向に単磁区化され固定されているので、実質的に、磁
化が斜めに傾いている領域は図7に示す従来に比べて非
常に狭くなっているものと推測される。
【0056】つまり図7に示す従来例では、磁場中アニ
ールが施されて、一旦Y方向に固定磁性層11のすべて
の磁化が固定されるが、その後ハードバイアス層5の成
膜、着磁によって、前記固定磁性層11の両端部分にお
ける磁化がY方向から無理矢理にX方向に傾けられ、傾
けられた状態のままで固定されてしまう。
ールが施されて、一旦Y方向に固定磁性層11のすべて
の磁化が固定されるが、その後ハードバイアス層5の成
膜、着磁によって、前記固定磁性層11の両端部分にお
ける磁化がY方向から無理矢理にX方向に傾けられ、傾
けられた状態のままで固定されてしまう。
【0057】これに対し本発明では、反強磁性層1と固
定磁性層2との界面にて交換異方性磁界が発生していな
い段階で、まずハードバイアス層5が成膜、着磁され、
固定磁性層2の両端部分(不感領域2″)における磁化
EがX方向に強固に揃えられる。そしてY方向への磁場
中アニールが施されると、前記両端部分(不感領域
2″)の磁化Eも、Y方向への磁場の影響を受けるが、
それよりもハードバイアス層5との強磁性結合の方が強
いために、前記磁化EはX方向に揃えられた状態のまま
で、交換異方性磁界により、強固にX方向に単磁区化さ
れ固定される。このように本発明では、固定磁性層2の
両端部分(不感領域2″)がほぼ図示X方向に単磁区化
され固定されているので、磁化が斜めに傾いている領域
を従来に比べて低減させることが可能となっている。
定磁性層2との界面にて交換異方性磁界が発生していな
い段階で、まずハードバイアス層5が成膜、着磁され、
固定磁性層2の両端部分(不感領域2″)における磁化
EがX方向に強固に揃えられる。そしてY方向への磁場
中アニールが施されると、前記両端部分(不感領域
2″)の磁化Eも、Y方向への磁場の影響を受けるが、
それよりもハードバイアス層5との強磁性結合の方が強
いために、前記磁化EはX方向に揃えられた状態のまま
で、交換異方性磁界により、強固にX方向に単磁区化さ
れ固定される。このように本発明では、固定磁性層2の
両端部分(不感領域2″)がほぼ図示X方向に単磁区化
され固定されているので、磁化が斜めに傾いている領域
を従来に比べて低減させることが可能となっている。
【0058】以上説明した本発明における製造方法によ
り、固定磁性層2のトラック幅領域2′における磁化D
をほぼY方向に固定し、前記トラック幅領域2′の両側
に位置する不感領域2″の磁化EをほぼX方向に固定す
ることが可能である。つまりトラック幅領域における固
定磁性層2の磁化とフリー磁性層4の磁化との相対角を
ほぼ90°とすることができ、前記トラック幅領域以外
の領域(不感領域)の固定磁性層2の磁化とフリー磁性
層4の磁化との相対角を0°とすることができる。
り、固定磁性層2のトラック幅領域2′における磁化D
をほぼY方向に固定し、前記トラック幅領域2′の両側
に位置する不感領域2″の磁化EをほぼX方向に固定す
ることが可能である。つまりトラック幅領域における固
定磁性層2の磁化とフリー磁性層4の磁化との相対角を
ほぼ90°とすることができ、前記トラック幅領域以外
の領域(不感領域)の固定磁性層2の磁化とフリー磁性
層4の磁化との相対角を0°とすることができる。
【0059】従って本発明では、トラック幅領域以外の
領域の再生感度を鈍化させることができ、前記トラック
幅領域のみから良好な再生出力を得ることができる。し
かも前述したようにトラック幅領域における固定磁性層
2の磁化とフリー磁性層4の磁化との相対角をほぼ90
°とすることができるので、良好なマイクロトラックア
シンメトリーを得ることができ、またバルクハウゼンノ
イズを低減させることが可能である。
領域の再生感度を鈍化させることができ、前記トラック
幅領域のみから良好な再生出力を得ることができる。し
かも前述したようにトラック幅領域における固定磁性層
2の磁化とフリー磁性層4の磁化との相対角をほぼ90
°とすることができるので、良好なマイクロトラックア
シンメトリーを得ることができ、またバルクハウゼンノ
イズを低減させることが可能である。
【0060】
【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、固定磁性
層のトラック幅領域の両側に不感領域を設けることによ
り、前記トラック幅領域をバイアス層から離れた位置に
形成することができるので、前記トラック幅領域の磁化
をほぼ記録媒体からの漏れ磁界方向、すなわちフリー磁
性層の磁化方向(トラック幅方向)と交叉する方向に固
定することができる。
層のトラック幅領域の両側に不感領域を設けることによ
り、前記トラック幅領域をバイアス層から離れた位置に
形成することができるので、前記トラック幅領域の磁化
をほぼ記録媒体からの漏れ磁界方向、すなわちフリー磁
性層の磁化方向(トラック幅方向)と交叉する方向に固
定することができる。
【0061】また前記不感領域の磁化をフリー磁性層と
同じ方向に固定しているので、この不感領域における再
生感度を鈍化させて、トラック幅領域のみから良好な再
生出力を得ることが可能となっている。
同じ方向に固定しているので、この不感領域における再
生感度を鈍化させて、トラック幅領域のみから良好な再
生出力を得ることが可能となっている。
【0062】以上のように本発明では、トラック幅領域
の固定磁性層の磁化とフリー磁性層の磁化とが交叉する
関係にあり、しかも前記トラック幅領域以外の領域(不
感領域)からは再生出力がほとんど出ないようになって
いるので、良好なマイクロアシンメトリーを得ることが
でき、またバルクハウゼンノイズを低減させることが可
能となっている。
の固定磁性層の磁化とフリー磁性層の磁化とが交叉する
関係にあり、しかも前記トラック幅領域以外の領域(不
感領域)からは再生出力がほとんど出ないようになって
いるので、良好なマイクロアシンメトリーを得ることが
でき、またバルクハウゼンノイズを低減させることが可
能となっている。
【0063】また本発明では熱処理を施すことにより、
交換異方性磁界を発生する反強磁性材料を選択すること
が好ましいが、そのような反強磁性材料として本発明で
はPtMn合金を提示することができる。またこのPt
Mn合金は、大きな交換異方性磁界を発生し、ブロッキ
ング温度も高く、さらに耐食性に優れているなど、反強
磁性材料として優れた性質を有している。
交換異方性磁界を発生する反強磁性材料を選択すること
が好ましいが、そのような反強磁性材料として本発明で
はPtMn合金を提示することができる。またこのPt
Mn合金は、大きな交換異方性磁界を発生し、ブロッキ
ング温度も高く、さらに耐食性に優れているなど、反強
磁性材料として優れた性質を有している。
【0064】また本発明における製造方法では、従来、
バイアス層を成膜、着磁する前に行われていた磁場中ア
ニール工程を、前記バイアス層を成膜、着磁した後に行
っている。
バイアス層を成膜、着磁する前に行われていた磁場中ア
ニール工程を、前記バイアス層を成膜、着磁した後に行
っている。
【0065】これにより、反強磁性層と固定磁性層との
界面にて交換異方性磁界が発生していない段階で、前記
固定磁性層の不感領域の磁化を、バイアス層のバイアス
磁界により、フリー磁性層の磁化方向(トラック幅方
向)と同一方向に強固に揃えることができる。
界面にて交換異方性磁界が発生していない段階で、前記
固定磁性層の不感領域の磁化を、バイアス層のバイアス
磁界により、フリー磁性層の磁化方向(トラック幅方
向)と同一方向に強固に揃えることができる。
【0066】この状態で磁場中アニールを施すことによ
り、前記不感領域の磁化をフリー磁性層の磁化方向と同
一方向に固定することができ、前記固定磁性層のトラッ
ク幅領域の磁化を、フリー磁性層の磁化方向と交叉する
方向に固定することが可能となっている。
り、前記不感領域の磁化をフリー磁性層の磁化方向と同
一方向に固定することができ、前記固定磁性層のトラッ
ク幅領域の磁化を、フリー磁性層の磁化方向と交叉する
方向に固定することが可能となっている。
【0067】また本発明の製造方法は、従来の製造工程
の順番を代えただけであるから、従来の製造方法に比べ
て製造工程が複雑になったり、あるいは製造工程数が増
加するといったこともない。
の順番を代えただけであるから、従来の製造方法に比べ
て製造工程が複雑になったり、あるいは製造工程数が増
加するといったこともない。
【図1】本発明の第1実施形態のスピンバルブ型薄膜素
子の構造を示す部分断面図、
子の構造を示す部分断面図、
【図2】本発明の第2実施形態のスピンバルブ型薄膜素
子の構造を示す部分断面図、
子の構造を示す部分断面図、
【図3】図1及び図2に示す固定磁性層およびハードバ
イアス層を真上から見た場合の各層の磁化状態を示す模
式図、
イアス層を真上から見た場合の各層の磁化状態を示す模
式図、
【図4】図3に示す固定磁性層の磁化とフリー磁性層の
磁化との相対角θを示す模式図、
磁化との相対角θを示す模式図、
【図5】図4に示す相対角θとスピンバルブ型薄膜素子
の電気抵抗値との関係を示すグラフ、
の電気抵抗値との関係を示すグラフ、
【図6】従来のスピンバルブ型薄膜素子の構造を示す模
式図、
式図、
【図7】図6に示す固定磁性層およびハードバイアス層
を真上から見た場合の各層の磁化状態を示す模式図、
を真上から見た場合の各層の磁化状態を示す模式図、
1 反強磁性層 2 固定磁性層 3 非磁性導電層 4 フリー磁性層 5 ハードバイアス層 6 下地層 7 保護層 8 導電層
Claims (8)
- 【請求項1】 反強磁性層と、この反強磁性層と接して
形成され、前記反強磁性層との交換異方性磁界により磁
化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非
磁性導電層を介して形成されたフリー磁性層とを有し、
さらに前記フリー磁性層の磁化方向を前記固定磁性層の
磁化方向と交叉する方向へ揃えるバイアス層と、固定磁
性層と非磁性導電層とフリー磁性層に検出電流を与える
導電層とが設けられて成るスピンバルブ型薄膜素子にお
いて、前記固定磁性層は、トラック幅Twとほぼ同じ幅
寸法を有するトラック幅領域と、前記トラック幅領域の
両側に位置し、幅寸法T1を有する不感領域とで構成さ
れており、前記トラック幅領域における磁化は、前記フ
リー磁性層の磁化方向と交叉する方向に固定され、前記
不感領域における磁化は、前記フリー磁性層の磁化方向
と同一方向に固定されていることを特徴とするスピンバ
ルブ型薄膜素子。 - 【請求項2】 前記不感領域の幅寸法T1は、0.5μ
m程度である請求項1記載のスピンバルブ型薄膜素子。 - 【請求項3】 前記反強磁性層は、PtMn合金により
形成されている請求項1または請求項2に記載のスピン
バルブ型薄膜素子。 - 【請求項4】 PtMn合金に代えて、PdMn合金、
RuMn合金、IrMn合金、OsMn合金、RhMn
合金、あるいはPt−Mn−X系合金(X=Ni,P
d,Rh,Ru,Ir,Cr,Co)が用いられる請求
項3記載のスピンバルブ型薄膜素子。 - 【請求項5】 反強磁性層と、この反強磁性層と接して
形成され、前記反強磁性層との交換異方性磁界により磁
化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非
磁性導電層を介して形成されたフリー磁性層とを有し、
さらに前記フリー磁性層の磁化方向を前記固定磁性層の
磁化方向と交叉する方向へ揃えるバイアス層と、固定磁
性層と非磁性導電層とフリー磁性層に検出電流を与える
導電層とが設けられて成るスピンバルブ型薄膜素子の製
造方法において、 下から反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層、および
フリー磁性層の順で多層膜を形成する工程と、 前記多層膜の幅寸法がトラック幅Twよりも長くなるよ
うに、前記多層膜をパターニングし、前記固定磁性層に
トラック幅Twとほぼ同じ幅寸法を有するトラック幅領
域と、前記トラック幅領域の両側に位置し、幅寸法T1
を有する不感領域とを形成する工程と、 前記多層膜の両側にバイアス層を成膜し、前記バイアス
層をトラック幅方向に着磁する工程と、 記録媒体からの漏れ磁界方向への磁場中アニールを施し
て、前記固定磁性層のトラック幅領域における磁化を記
録媒体からの漏れ磁界方向に固定し、前記不感領域にお
ける磁化を、トラック幅方向に固定する工程と、 を有することを特徴とするスピンバルブ型薄膜素子の製
造方法。 - 【請求項6】前記多層膜が、下からフリー磁性層、非磁
性導電層、固定磁性層、及び反強磁性層の順で積層され
る請求項5記載のスピンバルブ型薄膜素子の製造方法。 - 【請求項7】 前記反強磁性層は、PtMn合金により
形成されている請求項5または請求項6に記載のスピン
バルブ型薄膜素子の製造方法。 - 【請求項8】 PtMn合金に代えて、PdMn合金、
RuMn合金、IrMn合金、OsMn合金、RhMn
合金、あるいはPt−Mn−X系合金(X=Ni,P
d,Rh,Ru,Ir,Cr,Co)が用いられる請求
項7記載のスピンバルブ型薄膜素子の製造方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9251875A JPH1196519A (ja) | 1997-09-17 | 1997-09-17 | スピンバルブ型薄膜素子およびその製造方法 |
KR1019980037918A KR100319423B1 (ko) | 1997-09-17 | 1998-09-15 | 스핀밸브형박막소자및그제조방법 |
US09/153,923 US6150045A (en) | 1997-09-17 | 1998-09-16 | Spin-valve type magnetoresistive thin film element and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9251875A JPH1196519A (ja) | 1997-09-17 | 1997-09-17 | スピンバルブ型薄膜素子およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1196519A true JPH1196519A (ja) | 1999-04-09 |
Family
ID=17229241
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9251875A Pending JPH1196519A (ja) | 1997-09-17 | 1997-09-17 | スピンバルブ型薄膜素子およびその製造方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6150045A (ja) |
JP (1) | JPH1196519A (ja) |
KR (1) | KR100319423B1 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100413174B1 (ko) * | 2000-08-21 | 2003-12-31 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 자기 저항 소자 |
US6721146B2 (en) | 2001-03-14 | 2004-04-13 | International Business Machines Corporation | Magnetic recording GMR read back sensor and method of manufacturing |
JP2006032973A (ja) * | 2004-07-16 | 2006-02-02 | Headway Technologies Inc | 磁気メモリセルおよびその製造方法ならびに磁気メモリセルアレイ |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3382866B2 (ja) * | 1998-12-18 | 2003-03-04 | 日本電気株式会社 | 磁気抵抗効果素子の製造方法 |
JP2000207707A (ja) * | 1999-01-08 | 2000-07-28 | Hitachi Ltd | 薄膜磁気ヘッド及びこれを用いた磁気ディスク装置 |
US6326637B1 (en) * | 1999-10-18 | 2001-12-04 | International Business Machines Corporation | Antiferromagnetically exchange-coupled structure for magnetic tunnel junction device |
US6621664B1 (en) | 2000-02-28 | 2003-09-16 | Seagate Technology Llc | Perpendicular recording head having integrated read and write portions |
US6906899B2 (en) * | 2002-09-26 | 2005-06-14 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | GMR sensor with end portion magnetization of pinned layer modified to reduce side reading effects |
US7035059B2 (en) * | 2003-07-18 | 2006-04-25 | Hitachi Global Storage Technologies, Netherland B.V. | Head with self-pinned structure having pinned layer extending beyond track edges of the free layer |
US8343319B1 (en) | 2008-09-25 | 2013-01-01 | Western Digital (Fremont), Llc | Method and system for providing an improved hard bias structure |
WO2010132541A2 (en) * | 2009-05-14 | 2010-11-18 | University Of Delaware | Electromagnetic detection apparatus and methods |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5079035A (en) * | 1989-10-10 | 1992-01-07 | International Business Machines Corporation | Method of making a magnetoresistive read transducer having hard magnetic bias |
US5018037A (en) * | 1989-10-10 | 1991-05-21 | Krounbi Mohamad T | Magnetoresistive read transducer having hard magnetic bias |
US5206590A (en) * | 1990-12-11 | 1993-04-27 | International Business Machines Corporation | Magnetoresistive sensor based on the spin valve effect |
US5159513A (en) * | 1991-02-08 | 1992-10-27 | International Business Machines Corporation | Magnetoresistive sensor based on the spin valve effect |
DE4121821A1 (de) * | 1991-07-02 | 1993-01-14 | Boehringer Ingelheim Kg | Neue benzomorphane und ihre verwendung als arzneimittel |
US5373238A (en) * | 1992-11-06 | 1994-12-13 | International Business Machines Corporation | Four layer magnetoresistance device and method for making a four layer magnetoresistance device |
JP3629309B2 (ja) * | 1995-09-05 | 2005-03-16 | アルプス電気株式会社 | 薄膜磁気ヘッド |
US5869963A (en) * | 1996-09-12 | 1999-02-09 | Alps Electric Co., Ltd. | Magnetoresistive sensor and head |
-
1997
- 1997-09-17 JP JP9251875A patent/JPH1196519A/ja active Pending
-
1998
- 1998-09-15 KR KR1019980037918A patent/KR100319423B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1998-09-16 US US09/153,923 patent/US6150045A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100413174B1 (ko) * | 2000-08-21 | 2003-12-31 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 자기 저항 소자 |
US6721146B2 (en) | 2001-03-14 | 2004-04-13 | International Business Machines Corporation | Magnetic recording GMR read back sensor and method of manufacturing |
JP2006032973A (ja) * | 2004-07-16 | 2006-02-02 | Headway Technologies Inc | 磁気メモリセルおよびその製造方法ならびに磁気メモリセルアレイ |
Also Published As
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---|---|
KR100319423B1 (ko) | 2002-02-19 |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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