JPS5924426A - 集積化された磁気ひずみ−圧電抵抗形磁気記録・プレイバツク用ヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は磁気記録・プレイパック用ヘッドに係り、特に
磁気記録（録音）媒体の局部化された磁界パターンを検
知するために非誘導手段の使用される磁気記録・フ０レ
イバック用ヘッドに関する。

従来技術の説明 磁気記録媒体について記憶密度を増加したいという明ら
かに終焉する所のない探求に対して、磁気記録媒体それ
自身のみならず、記録および配備された情報のプレイパ
ックの両方に使用される変換器に関する要求も増大して
来た。記録されたビット寸法は漸進的に減少したので代
表的な環状ヘッドにおける記録用およびプレイパック用
ヘッドの空隙もまた減少し、遂に現在では分離形スペー
ーリ°層を用いてこれ以上ヘッド空隙を減少することは
実際上不可能である。その結果として薄膜を用いた新し
い種類の記録用およびプレイパック用ヘッドが開発され
たが、これは高透磁率材料が薄膜磁極片として形成され
、金属薄膜はこの薄膜磁極片の回りに誘導巻線が得られ
るように形成され、かつ絶縁性薄膜は磁極片間に空隙が
得られるように、かつ適当な所に夫々の巻線を絶縁する
ように形成されるものである。

この−よ、うな薄膜ヘッドは、本発明の譲り受は人であ
るミネソタ・マイニング・アンド・マヌファクヂュアリ
ング・カンパニーに鴎渡された米国特許第３，３４４．
．２．３７号におそらく最初に開示されたものである。

その最初の開発から多くの形式の薄膜ヘッドが開発され
、信頼性や信号対ノイズ比を改善したり、一方では製造
価格、複雑さなどを減少したりする種々の試みが行われ
て来た。本発明に関係があるのは磁気抵抗薄膜を用いた
もののような非診導形薄膜プレイバックヘッドである。

米国特許第３，９８７．４８５号（菅谷氏等）はこのよ
うなヘッドを開示した従来技術の模範的なものである。

この特許に開示されたデバイスは、磁気抵抗薄膜、Ｂち
多重トラックヘッド、磁気ヘッドに接続されたスイッチ
ング回路と増幅器のような県債回路と一緒に、その上に
蒸着し得る半導体基板を備えている。若干類似した様式
では、米国特許第６，９０８，１９４号（ローマンキフ
氏）には薄膜誘導形書込みヘッドと共に集積された傳膜
磁気抵抗形読取りヘッドが述べられている。

このような磁気抵抗薄膜ヘッドに加えて、磁気ひずみ特
性を有する簿膜を備えたヘッドを用いろこともまた公知
である。したがって、例えば、ブラウンシュ氏等が著者
であるＩＢＭ社技ヤ１す開示報告書第２１巻２号、１９
７８年７月発行の第６６７〜６６８ページには読取およ
び書込の両方の能力のある薄膜ヘッドが述べられており
、その中で永久異方り（二をもつ磁気ひずみ簿膜が単一
巻数の誘導巻線を取囲み、その間に動作空隙を形成して
おり、順次に機械的に圧電基板に接続されている。その
論文で記述されたヘッドにおいては、読取又は書込み信
号は導体から接続しもしくは導体に接続している、従っ
て誘導的に空隙から接続しまたは空隙に接続しているよ
うに思われるが、一方直流又は交流電圧は圧電性基板に
加えられ、磁気ひずみＮ膜内に応力（ひずみ）を発生さ
せ、これはＭ：４次異方性を回転させることにより信号
を空隙を介して一層容易に接続されることを可能にする
。したがってこのようなヘッドは、実際上磁気ひずみが
第２の様式で利用される誘導形デバイスである。

機械的に接合された磁気ひずみおよび圧電形薄ＪＩ＠が
局部的なフィールド（１１Ｌ磁場）を直接に検知するよ
うに使用されるデバイスは米国特許第３．９０９，８０
９号（キンスナー氏等）において記述されている。そこ
で詳しく述べられたデバイスは、磁気バルブ記憶装置と
検知装置とが共に定常的である、即ち一方が他方に対し
相対的に移動しないところの磁気バブル記憶装部におい
て存在しＴ”Ｊるような磁気バブル磁区を検知するのに
適しているが、そうでない場合は磁気記録媒体と係続さ
れた記録及びプレイバック用ヘッドの場合に同様のこと
が成立ずろものである。更にそこに開示されたデバイス
はその集積部品として増幅器や他の電子回路と合体する
ものではｔ「い。

発明の開示 上記横側したような薄ｊ摸の磁気抵抗形プレイパックヘ
ッドと磁界検知器に対比して、本発明の磁気検知器は圧
電抵抗層に機械的に結合した少くとも１個の磁気ひずみ
層を具備している。磁気ひずみＪｉｉ内に磁気的に誘導
されたひずみは、圧電抵抗層に結合されろことによりそ
の内部にその？Ｉｔ気抵抗抵抗応する変化を発生する。

磁気ひずみ層に隣１〆して位置する磁気記録媒体内の記
録用トラック内に存在し得ろような局部的磁界パターン
はそれニヨって、媒体に相対的なヘッドの速度もしくは
速度の変化に独立に検知することができよう。

この検知器は更に、抵抗の変化を検知するための、およ
びそれに応答して磁気ひずみ層に印加された磁界強度を
表わす電気出力信号をイ」与するための手段を具備して
いる。

好適な実施例においては本発明の検知器は、感知できる
圧電抵抗特性をもつ基板を備え、基板の内部で磁気ひず
み層が基板の上に横たわっているところのものである。

検知手段は圧電抵抗層と−しよに単一集積構造として形
成された固体増幅器を具備することが好ましい。このよ
うな増幅器は磁気ひずみ層が機械的に結合する圧電抵抗
的応答可能な領域を備えていることが望ましい。

その上に磁気ひずみ薄膜を有する圧電抵抗基板は、磁気
記録用媒体の表面に実質的に垂直な薄膜の平面に対して
装着するのに適した担体要素と−しよに製作されるのが
好ましく、それにより媒体内にあり、その表面に垂直に
修正された局部的磁気パターンをして磁気ひずみ薄膜の
長手に印加可能にし、したがって圧電抵抗性基板に結合
する長手方向ひずみを発生する。

所望ならば、磁極片に結合する磁界が磁気ひずみ層内に
上文にて説明したように圧電抵抗層に結合する機械的ひ
ずみを誘導するように、機械的に結合した磁気ひずみ層
と圧電抵抗層とは垂直方向または横手方向のいずれかに
方向修正された磁気媒体の検出を最適にするように配置
された高透磁率Ｎ脱磁極片に最も近く位置決めすること
ができろＯ また望ましくない刺激に起因する干渉を最小にするため
に、本発明のもう一つの実施例は、磁気ひずみｊ・ｊ４
の面積と実質的に同じ面積を有し、かつ圧１１抵抗層の
相異ろ部分にわたって伸展しているひずみのないことを
検知する月利の（」加層を備えている。このような実施
例において、ひずろのないことを検知する層の最も近く
の圧電抵抗層における抵抗の変化は、磁気ひずみ層の最
も近くの圧電抵抗層の別の部分における抵抗変化と比較
されるが、これは圧電抵抗層の両方の部分に加えられた
、時間と共に変化する状態と定常状態の両方の望ましく
ない非磁気的刺激が抑制されろようにするためであり、
一方磁気ひずみ層内に磁気的に誘導されたもののように
、一部分にのみ存在する刺激を容易に検知することを可
能にするためである。

本発明の検知器が磁気記録用プレイバックヘッドとして
の使用に適するならば、それは高級な記憶システムに貯
蔵された高密度磁気情報を読みとるデバイスを必要とす
る現在の要求を満足させるものである。

？、Ｙ細な説明 明細書に詳記したように、本発明のデバイスは、磁気ひ
ずみおよび圧電抵抗層が接続された増幅器の基板とは別
の基板上に接着された実施例、および同様に各素子が相
互に直接結合された実施例とを含む種々の配置としてＦ
ｉ＆戒することができる。

第１図は、ＭＯ８Ｆ胛トランジスタのデート区域に接続
された圧電抵抗応答領域にわたって磁気ひずみ薄膜が蒸
着された後者の好適な実施例を説明するものである。

このような実施例の動作を一層よく理解するために、従
来のＭＯＳ　ＰＵＮＴデバイスの動作を［￥ｉｊ単に１
悦明することが役立つであろう。適当な大きさと挿：性
の電位がケゝ−ト電極に印加されろと、ソースとドレイ
ン領域の間に導電チャンネルが形成される。

その領域内に電位を１：ＩＪ加した結果としてそれらの
領域を接続するチャンネル内に電流の流れを生口゛しめ
、その大きさは印加された電位の極性と大きさにより決
定される。

したがって、第１図に示したように、デバイス１０は、
夫々Ｎ形領域１４と１６を得ろように二つの帯域が重（
（ｈｅａｖｉｌｙ　）ドープされたＰ形シリコンの基板
１２を備えている。その基板の頂上に、・Ｎ影領域１４
と１６に隣接して、夫々絶縁°訃の５ｉＯ２（二酸化ケ
イ素）領域１８．２０および２２が形成され、領域１８
と２２の頂上に夫々金属接触領域２４と２６が蒸着され
ろ。酸化物領域２０の頂上に従来の金属電極に代わって
、それから磁気ひずみ性金属薄膜２８が蒸着され、した
がって変形されたＭＯＳ　ＦＥＴ　）ランジスタを完成
する。

特にチャンネル区域３１にお【プるシリコン基板は適当
にひずみ検知性を有し、換言すれば感知できるに十分な
目立った圧電抵抗性を有するので、外部磁界に起因して
磁界ひずみ薄膜２８内に誘導され、下にある酸化物層２
０を通りひずみ検知領域３１に結合した応力は、ソース
電極２４とドレイン電極２６間の電流の流れを変化する
ように、この領域３１内で抵抗の変化を惹き起こす。電
源３０と３２から与えられるような適当なバイアス電位
は、夫々接触部２４．２６および２８に固着された導体
３４．３６および３８によりデバイスに印加することが
でき、また出力信号は抵抗器４００両端に発生すること
ができる。

第１図において詳記したようなデバイスは次のように設
計された。Ｐ形チャンネル・エンハンスメントモードＭ
Ｏ３ＦＦＩＩＴ）ランジスタは、近似的２５ないし１，
０００マイクロメータ（１０−６ｍ　）の寸法を有して
ゲート電極が調製された従来のＭＯ８ＦＩｌｉＴ技術を
用いてＮ形シリコン基板から製作された。近似的に５０
０ナノメータ（１０−９ｍ）厚の磁気ひずみ薄膜は９８
％以上の純粋ニッケル箔ターゲット（標的）からケゝ−
）　？ｌＪ、　ｆｉ！ｉｉ上に対してイメンビームスパ
ツタされた。二者択一的に、他の磁気ひすみ薄膜も亦、
近似的にＦｅ　　Ｓｉ　　の合金のよ７０　　　３０ うに蒸着することができる。

第１図に示したものと同一のデバイスはＮ−チャンネル
またはＰ−チャンネルシリコン基板のいずれかを用いて
製５作し得るし、エンハンスメント（増加）もしくは空
乏モードのいずれかで動作し得ろ。またバイポーラトラ
ンジスタを用いて類似のデバイスを製作することができ
ろ。

第１図に関して本明細書中」−文にて詳論した実施例に
加えて三者、択一的なデバイスはガラスなどの平面状板
から形成されるような完全に不動態の基板を利用するこ
とができ、この基板には、デバイス１００ＭＯ８ＦＥＴ
に関し１て第１図において説明した上記の如く、夫々ド
ープした領域、絶縁層および金属接触部を有する従来の
ＭＯＳ　ＦＥＴ）ランジスタが接着される。不動態基板
の隣接部分上には同様に基板と、圧電抵抗薄膜を最初に
蒸着することにより形成された磁気的に活動化された圧
電抵抗器とより１ｖｙ成さ」ｔたデバイスの第２の部分
が接着されている。適当な電気接触部が薄膜の二側面に
接着される。接触部間に薄膜の領域を上に横たわらせる
のは５１０２のような絶縁薄膜が蒸着され、この層の積
上げ（オーバーレイ）はＮ１にッケル）のＪ：うな磁気
ひずみ材料の薄膜が蒸着される。

適当な電気的接触部はそれからＩＪ：、韮砥抗器とＭＯ
ＳＦＥＴ　）ランジスタへのバイアス’ｒｔＬ位を結合
ずろためにイＵられる。

本発明のもう一つの実施例において、上記第１図に関連
して説明したものと機能的に同等のデバイスは、磁気記
録用媒体中に存在し得るような局部化磁界のリモートセ
ンシング（遠隔探知法）を可能にするように適当な高透
磁率磁極片を加えることにより隊計することができる。

一つのこのようなデバイスは、第２図の平面図におい−
て説明され、関連的に第２図におけるＵｙｉ面図におい
て説明されている。そこで明らかにされたようにデバイ
ス９０は感知可能なほどに目立った圧電抵抗特性のある
領域９４を有するシリコン基板９２をＭｆｆえている。

領域９４の相対する端部には蒸着された電極９６と９８
とがある。圧電抵抗領域９４を積み上げ（オーバーレイ
）して、薄膜絶縁体１００があり、絶縁性薄膜１００を
債み上げて磁気ひずみ利料１０２の薄膜がある。最後に
そのように蒸着された薄膜を積み上げて夫々二個の高透
磁率薄膜磁極片１０４と１０６とがある。磁気ひずみ薄
膜１０２と隣接する圧′？ＩＬ抵抗領域９４とはしたが
って磁極片１０４と１０６の空隙内に形成される。

磁気記録Ｊ？ｉｌＯと、垂面に方向修正された磁気記録
用媒体１１４を具備するような接続された高透磁率下層
１１２の内部で垂直記録されたビットが高透磁率の脚ｔ
ｌ１９１０４を通過すれば、それからの磁束は集中され
て、磁極片１０４と１０６の間の空隙にまでヂャンネル
を形成する。磁束の実質的な割り前部分は空隙を通る磁
気ひずみ薄膜１０２を通ってそれから橋絡されるであろ
うし、また磁束のループは大きな面積の磁極１０６と高
透磁率下Ｊ！ｆ　１１２を通りそのビットに閉止復ヅ（
１するであろう。磁極片１０６はその磁極片に隣接して
通過する記録されたデータへの磁気的な影響を避けるた
めに十分低い磁束密度に結果的になるように、面積を十
分に広範囲にわたるように製作することが望ましい。磁
気ひずみ膜１０２内にこのように誘起された磁束は、圧
電抵抗領域から結合した電気出力を発生するであろう。

第２Ａ図に示した実施例において、従来のバイポーラト
ランジスタ１１６は分離して製造され、そこに示したよ
うにシリコン基板９２に固着される。電極９６と９８と
はそれから電位源１２０とトランジスタ１１６０ペース
１２２間に接合され得る。またフレフタ１２４とエミッ
タ１２６とは夫々導線１２８と１３０とを介して適当な
バイアス（偏倚）回路に結合することができる。

第２Ｂ図の断面図に一層詳細に示すように、このような
デバイスは圧電抵抗領域９４を有する基板９２を備えて
いる。領域９４の頂上には、金属Ｔ磁極９６と９８、絶
縁膜１００および磁気ひずみ膜１０２が夫々ある。高透
磁率薄膜磁極片１０４と１０６とは、磁気ひずみ膜上に
蒸着され、それらの間に空１］翁領域を残して同様に示
されている。

二者択一的なｅ　ＩＩ・は長手方向と垂１μ方向の両方
に記憶されたデータを読取る可能性を与えることができ
へよう。このようなデバイスは、第２Ａ図に示されたも
のと実質的に同様に、磁気ひずみ一圧電抵抗変換器の上
に蒸着された対称な、薄膜磁極片を利用している。一つ
の磁極片はしたがって第２の磁極チップにより実質的に
おおわれた下部に位置を占める磁極チップで終了するで
あろうし、２個の磁極チップは絶縁薄膜によって外部さ
れ、したがって合成されたヘッドの動作空隙を形成ずろ
。このような薄膜ヘッドの設沼は、Ｎ膜記録用およびプ
レイバック用ヘッドの技術に通暁した当該技術者には十
分公知である。

もう一つ別の実施例において、本発明Ｃ−を読取・書込
みの両方の可１ｊシ性を得るために外部磁極Ｊ１を用い
てまた利用することができよう。このよう′ｌｃデバイ
スは上記したように磁気ひずみ一圧電抵抗変換器と−し
よに、適当な磁極片のまわりに屯−巻数の誘導巻線全形
成するように連続した薄膜の。

蒸着されたシリコン基板を備えることができる。

第３図は複数個の磁気ひずみ一圧電抵抗検知素子を備え
、したがって平行トラックの同時プレイバックを可能に
した本発明のもう−っの好適な実施例を透視図により表
わすものである。三者Ｒ−的にこのようなデバイスはま
たそのヘッドを動的ザーボシステムを媒介として単一ト
ラック上の位置決めを維持するのに使用することができ
る。そこで示されたように、このようなヘッド１８２は
、夫々高導電領域１９２と１９４．１９６と１９８およ
び２００と２０２が形成される端部へ、複数１１【すの
圧電抵抗゛姓応答領域１８６，１８８および１９０が拡
散されるシリコン基板１８４を備えることができる。所
望の如く、若干の分解した絶縁膜とその上に横たわって
いる磁気ひずみ膜２０４と２０６．２（１８と２１０お
よび２１２と２１４とは夫々圧電抵抗領域土に蒸着しイ
ｕる。個別の接触部はその時夫々導線２１Ｇと２１８．
２２０とと ２２２および２２４と２２６を媒赤叱て高導電領域に対
して付与することができ、したがって各分結合すること
ができる。そこで示したデバイスにおいて、磁気ひずみ
素子２０６，２１０おＪ：び２１４のいずれかに夫々個
別的に誘起されたルし刀は、’ｊｆ５Ｍのひずみをうけ
た磁気ひずみ素子に殻も近い圧電抵抗領域において局所
ｒ１べ応力を誘起するであらうし、それによって夫々の
導線に加えられた電気信号を変ｓｔ、ｇするであろう。

そこに示した実ＫＭ例において、複数個の分Ｍ（ｅ　し
たｔ−ｒ：、布抵抗領域を有する？ｌｔ　　；ＩＪ＆が
使／ＩＪされたにも拘らず、磁気ひずみ層に整合する個
別の圧電抵抗層も亦同イ９；に使用することができょう
。

３個の圧Ｒｚ抵抗素子の密接した接近によって、成る幇
のＵ漏話ｊがそれらの間に発生ずるｊ’Ｊ’　Ｏｉｖ”
Ｍ：力５あり、特暢磁気ひずみ素子が各分解した圧η月
１！。

抗領域によって物〃目的におおわれる領Ｊ１ニリ大きな
領域にわたって応力を発生ずるならば、弐イ）量の”ｍ
　話ＪがそれらのｎＪに発生するであろう。その結果と
してこのような応用において、夫々の圧電抵抗領域間の
成る爪の機械的分離が望ましいといえる。

成る磁気検知状態においては、時間と共に変化するおよ
び／もしくは定常状態であるノイズの存在において、小
さな磁気的信号が検知されなければならない。場合によ
っては時々遭遇するもう一つの困９１１（は、種々の圧
電抵抗材料は圧力の検出が可能であるだけでなく、同様
に温度のような望ましくない刺激にも感知することであ
る。その上、非磁気的に誘起された応力はまた圧電抵抗
膜を媒介として望ましくない信号を結合することができ
る。

第４図は、関係する主要な磁気信号以下の他の望ましく
ない刺激の影響を抑制するために付加的な構成成分が得
られるところの、本発明の好適な実施例を示している。

このような実施例において出来るだけ略々幾何学的に同
一である一対の検知素子が得られその結果検知素子の唯
一つのみが関係の刺激を受信するが、両方の検知素子は
等しくすべての背景刺激を受信するものである。その結
果、第４図に示されたデバイスは共通モードの騒音除波
特性を具体化したものである。そこで示されたようにデ
バイス２３２は、その内部で２個の個別的なＭＯＳ　Ｆ
ＡＴ　トランジスタが製作される共′Ｊ１ｒｉの基板２
３４を備え、各トランジスタは基板の夫夫２個の分廟し
た領域２３６と２３８にわたって一般的に伸展している
のが示さｉｔている。必要欠くべからざるドープされた
領域、金属酸化物）Ｑｆおよびソース、ゲートとドレイ
ンｉＵ　＃！ｙｉをイｆする１！Ｉ４すＭＯＳ　ＩＴ　
）ランジスタの各々は事実上従来のものテアルカ、ＩＩ
ＪＥ　ＴＩＥ　Ｊ状Ｊ’ｊｊ　Ｉ？ＣＪに応答するチャ
ンネルを・θするよう更に斐更されている。その上第４
図に示すように、共通モートノ、イメ除波能カが、夫々
のケゞ−ト領域２４０と２４２にわたって磁気ひずみ１
１負２４４と、アルミニウムなどの薄膜により支えられ
得るＪ：うｒｃ同様に配置された非磁気ひずみ膜２４６
とを蒸着することによってｔＵられる。夫々の７１１２
４４と２４６の各々への（図示されで７’ｌい）１〆触
部を与えることにより適当な偏倚電位の印加を可能にす
ることができる。２個の分ｎｒ牝たＭＯ’５ＰｘＴ８１
＜　分１７）　＋Ｊ勢化には、適当なｍ庄源トハイアス
魂抗器２４８と２５０および２５２と２５４１＝ｙ’ｒ
’夫々得られるであろう。２個の夫々のＭＯＳ　ＦＥＴ
部分からの出力はそれから代表的に差動増幅器２５６に
結合されろことにより適当な差動出力値けが得られるで
あろう。

二者択一的な実施例においては仮令膜２４４と２４６の
両方とも事実上磁気ひずみ性を有しているとしても、共
通モードのノイズ除波装置は得られるであろう。このよ
うな実施例においては漏話を最小にすることが所望され
るならば適当な遮蔽が？４Ｔられることによって、たっ
た一つの膜だけが所望の磁界にさらされるであろう。し
たがって三者の出力間の差は、除波された共通モードの
ノイズに対して磁気誘導された信号を表わすであろう。

もう一つの二者択一的な設計においては、ｍ−のＭＯＳ
　ｒｍＴデバイスを用いて共通モードのノイズ除波が同
様に達成−可能となるであろう。したがって、たとえば
このようなデバイスは、その第１の部分の土に従来のＭ
Ｏ’Ｓ　ＦｉＥＴ　）ランジスタが製作される単一のシ
リコン基板を用いて製作することができる。同じ基板内
にあるが、シ゛かし別の領域にあるので、単一圧電抵抗
帯域はそれから形成され、等しい抵抗値の分離された、
高導電領域を有する。

圧電抵ノ冗；１す）城の２１へ分の−１−に社１１月て
ねることによりそれから絶縁層が得られることになり、
その層の頂上には磁気ひずみ層が得られろことになろう
。類似的な方法で、圧電抵抗帯域の他の半分の土に積重
ねることにより別の絶縁層となるであろうしその層の頂
上では非磁気ひずみ層となるであろう。

このように形成された２個の圧電抵抗体は、１１を位置
と組合せることによりＭＯＳ　ＦＥＴ用のバイアス用回
路網を構成する。したがって外部磁界を印加することに
より磁気ひずみ層の下に横たわる帯域の抵抗値を変調し
、その結果としてＭＯ３ＦＦｊＴに加えられたバイアス
電圧の変化を生ずることになる。

本発明のデバイスを取付けるための望ましい配置は第５
図の透視図に示されている。そこで表示されたように一
つのこのようなデバイス３０４は内部くぼみを有し、一
端３０８で開放されているように配列されている従来の
〜ヒラミックデツプ担体３０６を備えている。このにう
なチップ担体は代表的にその周囲のまわりに位置した複
数個のポンディングパッドを有しているが、これはその
内部に位置した半導体基板の種々の部分に電気的接続を
することを可能にするためのものである。したがって第
５図に示したように、シリコン基板３１０は適当な熱伝
導的接着剤を用いて担体３０６内に装着され、その基板
の一端は担体の開放端３０８と実質的に一致して終了し
ているものである。第４図に示したと同様に、共通モー
ドのノイズ除波配置を得るために、磁気ひずみ膜３１４
と非磁気ひずみ膜３１６とが、分離した圧電抵抗帯域３
２０と３２２とをおおう絶縁膜３１８上に蒸着されてい
る。磁気ひずみ膜は２００〜８００ナノメータ（１０−
’ｍ）の範囲の厚さを有する近似組成Ｆｅ　７０　Ｓｉ
　ｒ３０をもった鉄−シリコン合金の薄膜である。非磁
気ひずみ膜３１６は近似的に３００ないし５００ナノメ
ータ（１０−’７ｎ）の厚みを有するアルミニウムのス
パッタリングされた膜で、同様の物理的寸法を有するも
のとすることができる。導線３２４と３２６により夫々
概略的に示されるように、別々に製作された圧電抵抗器
は、適当な熱伝導的接着剤によって基板３１０の別の部
分に接着され、もしくはその集積部分として製作された
集積トランジスタ３２８と３３０の電極に結合すること
ができる。代表的な場合として、デツプ’　Ｊｌ、ｊ体
３０６のＩＮ囲は、適当なバイアス用電位と入力および
／又は出力信号への接続がトランジスタに対してなされ
得るように（図示されてない）ポンディングパッドを含
むものであろう。

１文で説明したようなデツプ担体は、担体の開放端の最
も近くで終ｒする夫々の膜を有しており、磁気記録媒体
内の垂直に符号化した局部磁界パターンを検出するのに
使用することができる。このような媒体はそれによって
有効な磁束の復帰路を与えるところのく高透磁率基板の
上の垂直に方向修正された磁気記録利料の層を含むこと
ができる。

このような媒体は担体を過って移動する時に、局部化さ
れたピットが磁気ひずみの金属膜の近くに来て、磁気ひ
ずみ膜３１４内に微分ひずみが誘起されてトランジスタ
から適当な信号を得ることになる。

本文に説明したよつ 債部分を形成するのが望ましい増幅器はＭＯＳ　ＦＥＴ
　。

ＪＦＥＴ　（接合形電界効果トランジそ夕）あるいはバ
イポーラ形トランジスタのいずれであってもよく、シた
がってこのデバイスの磁気ひずみ一圧電抵抗部分に対し
て、インピーダンス整合と同様に初段の増幅を与えるも
のである。いずれにせよ、本デバイスでは使′用され唇
のが望ましいトランジスタは標準ＩＣプロセスで製造す
ることができろ。

このような可能な配置において、本発明のデバイスは、
Ｎ形またはＰ形のいずれかを使用する、エンハンスメン
ト（増加）モー・ドまたは空乏モニドのいずれか、で動
作するＭＯ３増幅器を以て製造する、最後性、磁気ひず
み層に関して、このような一層−は圧電抵抗層“と緊密
に機械的に接触して蒸着される９が望ま七い。若干の材
料が磁気ひず−み素子として使用され得る。これらの間
にはＰａ　Ｓｌ：　’、’　ＦｅＢ　。

晶・・＋−Ｆｅ　５ｉＴｂ　、Ｆｅ、Ｎｉ　などの種々
の化合物がある。

最適の厚さと応用技術とは選択した特定の相和に依存す
るであろう。磁気ひずみと圧電抵抗層の間の結合に対し
て得られるために利用し得る種々の技術がある。例えば
圧電抵抗４４料の上の薄いエポキシ樹脂層に対して、磁
気ひずみ材料はスパッタされ、蒸着され、めっきされも
しくは固着することができよう。勿論、デバイスの機械
的、電気的特性は使用された特定の蒸着もしくは接着方
法に依存するであろう。

実際に磁界に結合するのは磁気ひずみ膜である。

その結果、その性質はおそらくデバイス性能に最も決定
的なものであろう。必要とされる基本的な材料特性は膜
の磁化が容易に切換えることができるような比較的低い
保磁力であり、かつ比較ａ９高い磁気ひずみ係数である
。磁気ひずみ層の特別な性質は、圧電抵抗層と使用され
る増幅器の１＜ＩＥ　’Ｅｌ（に整合するように若干目
的に合わせて適合することができる。しかしながら一般
に快く受入れられるように低い磁界強度におけるディジ
タル応用における磁気飽和の達成に一致し−で、単位印
加磁界あたり最高の可能な誘導ひずみを有すること力９
望ましい。膜の物理的寸法検知器の空間磁界分解會シと
帯域幅を決定する。薄膜の写真蝕刻法的番こ）々ターン
化した素子は最大の帯域幅と分Ｍ、Ｎ’ｔを達成するこ
とができる。

本明細書で横側した図面Ｇこ関連して種々の特定の設計
と回路構成が示されたりれども、当該技術者にとって多
くの変形と二者択一の選択カミ可自シであることは容易
に明白なことであろう。しだ力（つて実例として、種々
の回路接続、接地など力（適当な直流電圧、もしくは等
価な増幅器などを与えろことにより反転され、オフセッ
トすること力（できる。同様に、種々の設計上の配置も
反転し、付ＪＪＤ的な膜を含み、二者択一的な磁極片σ
〕幾何学＋ｆＣＩＮＷ造を置換した−りすることもでき
よう。またＪ墜みの人混な変更やこのデバイスで使用さ
れるそれぞれの膜の他の寸法も、所望の仕様Ｇこ依存し
て使Ｉ■する−ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はデートに最も近く圧電抵抗領域を有するＮ−チ
ャンネルＭＯ３Ｆ］ＩＧＴのデートＧこ磁気ひ１′み層
が直接に接着された本発明のデフ前イスの＜１ｒ３８な
実施例の断面図である。 第２Ａ図は垂直記録用の再生に適したブレイノぐツク用
ヘッドを得るために非対称磁極片を用し）だ本発明のも
う一つの実施例の平面図である。 第２Ｂ図は集積化されたデバイスを形成する種種の層の
間の関係を示す２Ｂ線に沿った断面図である。 第３図は多重チャンネルプレイバック用へ゛ンドを得る
ために複数個の磁気ひずみ一圧ＴＩ℃抵抗検知素子を組
合せた本発明のもう一つの実施例の透視図である。 第４図は単一基板」二に双対のＭＯＳ　ＦＥＴ増幅器を
有し、夫々が圧電抵抗性応答チャンネルを有し、磁気ひ
ずみ層がゲートの一つに近接しており、他方共通モード
のイ１１イメ除波回路を得ろように非磁気ひずみ層が他
のケゞ−トに近接しているところの、単一基板に合体し
た本発明のもう一つの実ｈｎ；例の断面図と電気的概略
図とを組合せた図面である。 第５図は磁気ひずみおよび非磁気ひずみ薄膜の両方を利
用して、第４図に示したような共通モードのン、イズ除
波回路を得る本発明において、デバイスがそれ以上の取
付けに便利なように従来の集積回路チップ担体内で組立
てられる本発明の透視図である。 符号の説明 １０・・・デバイス（Ｍｏｓ　ＦＥＴ　）１２・・・基
板 １４・・・Ｎ影領域 １６・・・　〃 １８・・・５１０２領域 ２０・・・　〃 ２２・・・　〃 ２４・・・金属接触領域（ソース電極）２６・・・　〃
　　　　　（ドレイン電極）２８・・・磁気ひずみ金属
薄膜 ３０・・・電源 ３１・・・チャンネル区域、ひずみ検知領域３２・・・
電源 ３４・・・導体 ３６・・・　　〃 ３８　・・・　　〃 ４０・・・抵抗器 ９０・・・デバイス ９２・・・シリコン基板 ９４・・・圧電抵抗領域 ９６・・・蒸着された電極 ９８・・・　〃 １００・・・絶縁性薄膜 １０２・・・磁気ひずみ材料の薄膜 １０４・・・高透磁率薄膜磁極片 １０６・・・　〃 １０８・・・　〃 １１０・・・磁気記録層 １１２・・・高透磁率下層 １１４・・・垂直（ｌｎ気気記録媒体 １１６・・・バイポーラトランジスタ １２０・・・電位源 １２２・・・ペース（トランジスタの）１２４・・・コ
レクタ １２６・・・エミッタ １２８・・・導線 １３０・・・　〃 １８２・・・ヘッド １８４・・・シリコン基板 １８６・・・圧電抵抗性応答領域 １８８・・・　　〃 １９０・・・　　〃 １９２・・・高導電領域 １９４・・・　〃 １９６・・・　〃 １９８・・・　〃 ２００・・・　〃 ２０２・・・　〃 ２０４・・・磁気ひずみ膜 ２０６・・・　〃 ２０８・・・　〃 ２１０・・・　〃 ２１２・・・磁気ひ、すみ膜 ２１４・・・磁気ひずみ膜 ２１６・・・導線 ２１８・・・　〃 ２２０・・・　〃 ２２２・・・　〃 ２２４・・・　〃 ２２６・・・　〃 ２３２・・・デバイス ２３４　・・・基板（ＭｏｓＦｇＴ用）２３６・・・分
離領域 ２３８・・・　〃 ２４０　・・・　ゲー　ト　領域 ２４２・・　〃 ２４４・・・磁気ひずみ膜 ２４６・・・非磁気ひずみ膜 ２４８・・・バイアス抵抗 ２５０・・・　〃 ２５２・・・　〃 ２５４・・・　〃 ２５６・・・差動増’Ｉ’ＡＩ器 ３０４・・・デバイス ３０６・・・セラミックチップ担体 ３０８・・・開放端 ３１０・・・シリコン基板 ３１４・・・磁気ひずみ膜（Ｆｅ７０Ｓｉ３ｏの薄膜）
３１６・・・非磁気ひずみ膜（Ａｌのスパッタされた膜
）３１８・・・絶縁膜 ３２０・・・圧電抵抗帯域 ３２２・・・圧電抵抗帯域 ３２４・・・導線 ３２６・・・　〃 ３２８・・・集積トランジスタ ３３０・・・　〃 代理人　浅　利　　　皓 Ｆｉｇ、／ Ｆｉｇ、３ Ｆｉｇ、２Ａ Ｆｉｇ、２Ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）磁気ひずみ層（２８）、 圧電抵抗層（１２）が磁気ひずみ層に結合され、磁気ひ
   ずみ層内に磁気的に誘起された歪をして上−配圧電」Ｉ
   Ａ；抗層内においてその′ｆｌｆ、気的抵抗量的抵抗率
   る変化を発生ｕしめろことｌ！’−、、５ｆ能にする１
   、ＩＥ電抵抗ｊ帝（１２）、および 一ヒ記抵抗率の変化を検知し、それにル１）、答して、
   上記磁気ひずみ層に１・１ｊ加される磁界強Ｉグを表わ
   すところの電気的出力（ｉ号を供給するための手段（３
   ０，３２，３４，３６，３８および４０）、を具備する
   ことを特徴とする磁気検知器。 （２）上記圧′）Ｉｔ抵抗層（３１）が基板（１２）の
   内にあり、かつ上記磁気ひずみ層（２８）が上記基板の
   上に横だわ２）ことを牛、＋１′徴とする特ｉ′「請求
   の範囲第１項記載の検知器。 （３）上記検知手段が１．Ｊ：、配圧ｍ抵抗層と−しよ
   に屯−集ＩＷｆ　ｆｆη造として形成された固体増幅器
   を、すｆｌｔｉｉすることを特徴とするＱ’！ｊ　、４
   ’＋’　１ｆ）Ｖ求の範囲第１項記イｔ９の磁気検知器
   。 （４）上記固体増幅器が、上記磁気ひず９層に機（１１
   （的に結合したＬ〕：、′市抵ｍ／心答領域を含むこと
   を！Ｉ’、７徴とする’ｌＷｆ　Ｆｌ’　！ｆ〜求の範
   囲第６ｊＪ二１記載の磁気検知器。 （［う）上記固体増幅器が、」―ｄ（冒ｉ勿１ひず９層
   （２８）が機械的に結合されろヂャンネルｋ　ｂＱ　（
   ３１）　’イ１ずろ↑φＯ３Ｆｌｌ’ｌ’肘増幅器を具
   （＋ｆｉｔすることを特徴とする特Ａ′１゛請求の範囲
   ｆｆｓ　４項記）代の磁′ＡＪ検知器。 （６）」二記磁気ひずみＪＣ’２が’１ｌｔｚ的導電率
   を示し、史に上記ａｌ気ひずみ層と上記圧？＜ｆ　Ｊｌ
   ｍ；抗層との間に絶縁層（２０）を具（Ａｆｔすること
   全特徴とする′ＦＭ’　、！’ｒ請求の範囲第１瑣ｔ！
   １ＩＪｌ！ψの磁気検知器。 （７）　　もう一つ別の層（２４６）が」二記磁気ひず
   み層（２４４）と実質的に同じ面積分有し第２の用′ｆ
   ｖ抵抗層（２３Ｂ）に結合され、上記別の層の領域内に
   加えられ上記第２の圧？１℃抵抗抵抗結ｆ＞　シた刺激
   をしてその内部に対応する電気抵抗率の変化の発生を可
   能にする別の層（２４６）と、上記第２の圧′［ル抵抗
   層（２３８）内の電気導電率の変化を検知する目的と、
   それに応答して上記ＭＰの層の領域内に加えられた刺激
   を表わす第２の出力信号を供給する目的の手段（２５２
   ，２５４および２５６）とを具備し、 両方の圧電抵抗層に加えられた刺激が相異なるモードで
   上記検知手段内で抑圧し得るものであり、−力士記圧電
   抵抗層の一つにのみ結合された刺激を容易に検出するこ
   とを可能にすることにより更に特徴づけられた特許請求
   の範囲第１項記載の磁気検知器。 （８）　、、上記別の層（２４６）が、実質的に磁気ひ
   ずみ特性をもたない材料より描威され、それによって上
   記圧電抵抗層の両方に印加され、時間と共に変化するお
   よび定常状態の両方の、望ましくない非磁気的刺激の抑
   制暫可能にし、−力筒１の圧電抵抗層内部にのみ存在す
   る磁気刺激が容易に検出されること゛を特徴とする特許
   ′請求の範囲第７項記載の検知器。 （９）上記磁気ひずみ層が、ニッケルおよび鉄のニッケ
   ル、ボウ素、シリコンもしくはテルビウムとの合金より
   構成された族から選ばれた材料を具備することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の検出器。 ００）上記磁気ひずみ層が、その内部に圧電抵抗層を有
   する半導体基板に接着された磁気ひずみ材料の薄膜を具
   備し、更に磁気記録用媒体から誘導された磁束を上記磁
   気ひずみ層に結合するための手段（１０４）とを具備す
   ることを特徴とする、磁気記録媒体用のプレイバックヘ
   ッドとしての使用に適した特ハ１：請求の範囲第１項記
   載の検知器。 （１１）感知し得ろ程度に顕著な圧電抵抗特性を有する
   基板と、その上の磁気ひずみ材料の薄膜とを支持するた
   めの担体手段（３０６）を上記検知器が更に具備し、上
   記担体手段は一端が開放されており、上記基板と上記開
   放端と実質的に共面で終了している上記磁気ひずみ薄膜
   とを有し、更に上記担体手段とその内部に支持された素
   子とは磁気記録媒体の表面に実質的に垂直な上記薄膜の
   面に対して装着される如く用いられ、それによって上記
   媒体内にありかつその表面に垂直な方向修正された局所
   化磁気パターンをして、上記記録媒体表面から伸展して
   いる磁気ひずみ薄膜の縦長方向に印加することにより、
   それによって上記圧電抵抗基板に結合された長手方向ひ
   ずみを知らせることを可能ならしめたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１０項記載の検知器。 ０２）少くとも１個の磁極片を備えた上記磁束結合手段
   （１０４）は、上記磁極片の平面が磁気記録媒体の平面
   に実質的に垂直に装着し得るよう；それによって上記媒
   体中の局所化磁気パターンに関連する磁界を上記磁極片
   に結合することを可能にするように、上記担体手段によ
   り支持され、かつ上記開放端に対し実質的に共面で終了
   する高透磁率材料の薄膜を具備し、更に上記磁界ひずみ
   薄膜が上記担体手段内に位置決めされ、上記磁極片を磁
   気的に結合することにより、上記結合された磁界を上記
   磁気ひずみ薄膜に結合させたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１１項記載の検知器。 ０３）上記磁極片（１０４）が」二記担体手段内で終了
   することにより後部空隙の一境界を限ＭＺするものであ
   り、更に感知し得る程大きな面積の高透磁率材料の第２
   の薄膜（１０６）が上記担体手段により支持され、その
   一部分は上記担体手段内で終了することによって上記後
   部空隙の別の境界を限定し、拡張された幅を有する第２
   の部分は上記開放端で実質的に共面で終了することによ
   り上記結合された磁界を上記媒体に戻って分配するもの
   であり、更に、上記磁気ひずみ薄膜は上記担体手段内に
   おいて上記磁極片により境界を定められた」―配接部空
   隙の実質的に両端にて位置決めされろことにより、上記
   結合された磁界を上記４気ひすみ薄膜に印加することを
   特徴とする特許１’ｌ求の範囲第１２項記載の検知器。 ０（イ）一定の磁気ひずみ薄膜内に磁気的に誘起された
   応力を受けた複数の磁気ひずみ薄膜がそれに隣接する圧
   電抵抗成層に結合されることにより、記録媒体内の多重
   平行なトラックが検知され得るように、および／又は上
   記ヘッドが十分な幅をもつ単一トラック上に動的に中心
   位置に置かれ得るようにすることにより少くとも６個の
   磁気ひずみ膜を包囲するように、上記隣接する圧電抵抗
   層内の電気抵抗の変化をひきおこすものであり、かつヘ
   ッドのいかなる偏位も最も外部の磁気ひずみ膜の検知す
   る信号の平衡の変化として検知可能であることによって
   それにより横方向ヘッド位置のサーボ機械を作動せしめ
   ることを更に特徴とする特許請求の範囲第１０項記載の
   検知器。 （１５）上記半導体基板がｎ型もしくはｐ型のいずれか
   の特性の単一結晶を具備し、磁気ひずみ材料の上記薄膜
   がその上に加えられる反対導電型の少くとも一つの領域
   を備え、上記領域に加えられた電気電位が結果としで上
   記磁気ひずみ薄膜によりおおわれる領域内に局部化され
   る電流の流れを惹きおこすようにしたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１０項記載の検知器。 ０６）上記半導体基板が上記反対導電型の少くとも２個
   の電気的に分離された領域を含み、上記磁気ひずみ薄膜
   は上記領域の一つの上に横たわるものであり、かつ上記
   検知手段は上記圧電抵抗層の二つの部分における電気抵
   抗の変化を微分的に検知する手段を具（ｉｉｆｆ　Ｌ、
   それによって時間と共Ｇこ変化しおよび定常状態の両方
   の状態のものであり、上記圧１１抵抗層の両方の部分に
   加えられた刺激が抑制され得るものであり、他方その一
   方のみの部分に存在する刺激をして容易に検知可能なら
   しめたことを特徴とする特許請求の範囲第１５項記載の
   検知器。