KR100254324B1 - 스핀밸브 자기저항효과헤드와 그 제조방법 및 자기기록장치 - Google Patents

스핀밸브 자기저항효과헤드와 그 제조방법 및 자기기록장치 Download PDF

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Abstract

스핀밸브형 자기헤드는, 제 1의 자화자유층과 제1의 자화고정층과 제1의 비자성중간층으로서 분리한 구조를 가지는 제 1 의 스핀밸브 소자와, 제 2 의 자화자유층과 제 2 의 자화고정층을 제 2 의 비자성중간층으로서 분리한 구조를 가지는 제 2 의 스핀밸브 소자를 가지고, 더구나, 제 1 의 자화고정층과 제 2 의 자화고정층은 각각 반평행으로 자화되고, 제 1 및 제 2 의 자유층은 외부자계에 의하여 회전가능케 자화되어 있다.

Description

스핀밸브 자기저항효과 헤드와 그 제조방법 빛 자기기록장치
제1도는 종래의 바이어스 자계를 사용한 통상의 자기저항효과소자를 병렬로 배치한 일예를 도시한 사시도.
제2도는 병렬로 배치한 자기저항효과소자의 각각의 저항변화를 도시한 파형도.
제3도는 본 발명의 제1의 실시예의 자기기록장치의 재생전용의 자기헤드에서의 스핀밸브소자의 층구조와 회로접속상태를 도시한 분해사시도.
제4도는 본 발명의 제1의 실시예의 재생전용의 자기헤드의 스핀밸브소자와 전극과의 접속상태의 제1의 예를 도시한 사시도.
제5도는 본 발명의 제1의 실시예의 재생전용의 자기헤드의 스핀밸브소자와 전극과의 접속상태의 제2의 예를 도시한 사시도.
제6도는 본 발명의 제1의 실시예의 재생전용의 자기헤드의 스핀밸브소자와 전극과의 접속상태의 제2의 예를 도시한 단면도.
제7도는 본 발명의 제2의 실시예의 자기기록장치의 재생전용의 자기헤드에서의 스핀밸브소자의 층구조와 회로접속상태를 도시한 분해사시도.
제8도는 본 발명의 제2의 실시예의 재생전용의 자기헤드의 스핀밸브소자와 전극과의 접속상태의 일예를 도시한 사시도.
제9도는 본 발명의 제1 또는 제2의 실시예의 재생전용의 자기헤드의 스핀밸브소자의 자화자유층의 자화방향을 제어하기위한 층구조의 일예를 도시한 측면도.
제10a도~제10c도는 본 발명의 제1 또는 제2의 실시예의 재생전용의 자기헤드를 구성하는 2개의 스핀밸브의 층구조의 제1의 예와 그 변형예를 도시한 측면도.
제11a도~제11d도는 본 발명의 실시예의 재생전용의 자기헤드를 구성하는 2개의 스핀밸브소자의 제1의 자화방법 및 패터닝 공정을 도시한 측면도.
제12a도 및 제12b도는 본 발명의 실시예의 재생전용의 자기헤드를 구성하는 2개의 스핀밸브소자의 제2의 자화방법 및 패터닝공정을 도시한 측면도.
제13a도~제13c도는 본 발명의 제1 또는 제2의 실시예의 재생전용의 자기헤드를 구성하는 2개의 스핀밸브소자의 층구조의 제2의 자화방법 및 패터닝 공정을 도시한 측면도.
제14a도 및 제14b도는 본 발명의 제1 또는 제2의 실시예의 재생전용의 자기헤드를 구성하는 2개의 스핀밸브소자의 층구조의 제3의 예와 그 변형예를 도시한 측면도.
제15a도 및 제15b도는 본 발명의 제1의 또는 제2의 실시예의 재생전용의 자기헤드를 구성하는 2개의 스핀밸브소자의 층구조의 제3의 예의 변형예를 도시한 측면도.
제16a도~제16c도는 본 발명의 제1 또는 제2의 실시예의 재생전용의 자기헤드를 구성하는 2개의 스핀밸브소자의 층구조의 제4의 예와 그 변형예를 도시한 측면도.
제17도는 본 발명의 재생전용의 자기헤드가 적용되는 자기 디스크드라이브의 내부구조를 도시한 평면도.
제18도는 본 발명의 기록재생용의 자기헤드의 단면도.
본 발명은, 스핀밸브 자기저항효과 헤드와 그 제조방법 및 자기기록장치에 관한 것으로서, 보다 상세히는, 자기 디스크 장치, 자기 테이프장치등에 쓰이는 스핀밸브 자기저항효과 헤드와 그 제조방법 및 자기기록장치에 관한 것이다.
근년, 자기 디스크 장치의 소형화, 대용량화에 수반하여, 자기헤드의 고성능화가 요구되고 있다. 이 요구를 만족하는 것으로서, 기억매체의 이동속도에 의존하지 않고, 소형디스크에 대해서도 이용되고, 더구나 높은 출력을 얻을 수 있는 자기저항효과형자기헤드(이하, MR헤드 라 함)가 주목되어 있다.
MR헤드로서는, 자기 바이어스 도체층을 사용하는 AMR(anisotropic MR)헤드, 스핀밸브 MR헤드, 자이언트(giant) MR헤드등이 있다.
자기 바이어스 도체층을 사용하는 MR헤드는, 일반적으로, MR층과 리드단자의 일부가 자기기록매체측에 노출하는 구조의 것이 채용되고 있다. 이와같은 구조의 MR헤드는, 자기기록매체로 부터의 부상량이 낮아지면, 자기 기록매체와 단락하거나, 자기기록매체와의 사이에서 방전이 일어나기 쉽게 되고, 이 결과, 자기헤드가 손상될 염려가 있다.
이와같은 문제를 해소할수 있는 구조의 자기헤드로서, 센스 전류를 신호자계와 같은 방향으로 흐르도록 MR층을 배치함과 동시에, 접지용의 리드단자만을 자기기록매체면측에 노출시키는 구조의 것이 예를들면 특개소 63-23217호 공보에 있어서 기재되어 있다. 이 MR 헤드는, 자기기록매체면과의 콘택트 영역에서 특히 유효하다. 이 구조의 MR 자기헤드를 이하에 종형 MR 헤드라 한다.
또, MR 헤드는, 자기기록매체면의 돌기에 충돌하여 서멀 애스퍼리티(thermal asperity)가 발생할 염려가 있다. 서멀애스퍼리티는, MR헤드가 돌기에 충돌 함으로써 MR소자의 온도가 상승하여 전기저항치를 상승시키는 것이다.
서멀애스퍼리티의 발생을 억제하는 한 수단으로서, 듀얼 엘레먼트 타입(dual element type)의 MR 헤드가 있고, 이 MR 헤드는 예를들면, Tomas C. Anthony et al., IEEE Transactions on magnetics, VOL. 30, NO. 2, MARCH 1994, pp. 303-308에 기재되어 있다.
이들의 구조의 헤드는, 예를들면 제1도에 도시한 바와 같이, 각각 리드(lead) 101, 102가 접속된 제1 과 제2의 MR층 103, 104를 평행으로 2개 배치함과 동시에, 그들의 MR층 103, 104에 흐르는 센스 전류 i1, i2의 방향을 역으로 함으로써 차동검출시키도록 한 것이다. 더우기, 부호 Hsig는, 자기 디스크로 부터의 신호자계를 나타내고 있다.
서멀애스퍼리티가 발생하면, 제1 및 제2의 MR층 103, 104의 저항이 제2도에 도시되는 바와 같이 각각 증가하나, 차동검출을 하고 있으므로, 동상(同相)성분은 상쇄된다. 더우기, 센스 전류는 정전류로서, 저항의 변화는 전압의 변화로 되어 나타난다.
더우기, 상기한 종형 MR헤드와 듀얼·엘레먼트타입의 MR헤드를 겸비한 MR헤드가 특개평 7-21530호 공보에 기재되어 있다.
그러나, 특개평 7-21530호 공보에 기재된 MR헤드는, 바이어스 도체층을 가지는 MR헤드로서 기본구조가 다른 스핀밸브형의 MR헤드에 대해서는 기재가 없다. 따라서, 그 공보에 기재된 구조를 그대로 스핀밸브형의 MR헤드에 적용할 수는 없다.
본 발명은, 서멀애스퍼리티의 발생을 억제하고, 더우기 자기매체면과의 방전이나 단락을 방지하는 것을 실현하는 스핀밸브형 자기저항효과형 자기헤드와 그 구조의 제조방법 및 자기기록장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 의하면, 적어도 자화고정층, 비자성중간층 및 자화자유(magnetic free)층을 가지는 스핀밸브소자를 2개 겹침과 동시에, 자화고정(magnetic pinning)층의 자화의 방향을 서로 반평행(anti-parallel)하게 설정하여 스핀밸브형의 MR헤드를 구성하고 있다. 이 때문에, 한쪽의 스핀밸브소자는 신호자계에 의하여 저항이 증가할 때에, 다른쪽의 스핀밸브소자는 그 신호자계에 의하여 저항이 감소하게 되므로 이들의 저항의 변화, 즉 전압의 변화를 차동검출 하면, 신호가 증가한다. 이 결과, 스핀밸브형의 MR 헤드의 S/N비가 향상할 뿐만 아니라, 서멀애스퍼리티에 의한 쌍방의 스핀밸브소자의 저항의 증가는 차동검출에 의하여 지워지게 되므로, 검출한 저항변화의 신호는 서멀애스퍼리티에 의한 노이즈의 영향을 받기 어렵게 된다.
한편, 그들의 스핀밸브소자에 각각 접속하는 전극중 한쪽의 전극을 자기기록매체측에 배치하고, 다른쪽의 전극을 자기기록매체보다 멀어지도록 하였으므로, 그 한쪽의 전극을 자기록매체와 거의 같은 전압으로 설정하면, 스핀밸브소자와 자기기록매체의 사이에서 방전이 생기는 일은 없다.
또, 그들의 2개의 스핀밸브소자중 자기기록매체와의 대향면에 도전막 또는 도전층을 형성하고, 그 도전막 또는 도전층을 스핀밸브소자의 전극으로서 사용하면, 도전막 또는 도전층에 의하여 스핀밸브소자가 노출하지 않고 보호된다.
또 2개의 스핀밸브소자의 각각의 자화 고정층의 자화방향을 반평행하게 고정하기 위하여, 2개의 반강자성층을 그들의 자화 고정층에 개개로 겹쳐서 형성하는 경우에는, 블록킹 온도가 다른 재료에 의하여 그들의 반강자성층을 형성하면 그들의 자화고정층을 반평행하게 자화할 수 있다. 즉, 가열온도를 달리하여 2개의 반강자성층의 자화를 따로따로 행하면, 블록킹온도의 차에 의하여 2개의 반강자성층의 자화 방향을 따로따로 제어할 수가 있다.
더우기, 2개의 스핀밸브소자의 각각의 자화 고정층의 자화를 고정하기 위하여, 경질자성층을 사용하여도 좋다. 이 경우에는, 2개의 경질자성층의 자화보자력의 차의 상위를 이용함으로써 2층의 경질자성층의 자화방향을 반평행방향으로서, 자화 방향을 억제할 수가 있다.
[제1의 실시예]
제3도는 본 발명의 제1의 실시예의 스핀밸브 MR헤드를 구성하는 층구성과 전기적 접속관계를 도시한 분해도이다.
제3도에 도시한 MR 헤드 1은 비자성의 중간절연층 2를 통하여 형성된 제1의 스핀밸브소자 3과 제2의 스핀밸브소자 4를 가지고 있다.
제1의 스핀밸브소자 3과 제2의 스핀밸브소자 4중 자기기록매체 A와의 대향면측은 자기기록매체 A와 같은 또는 거의 같은 전위로 설정되고, 그들의 반대측은 따로 따로 정전류원 5, 6에 접속되어있다. 이에 의하여, 제1의 스핀밸브소자 3과 제2의 스핀밸브소자 4에 있어서는 자기기록매체와의 대향면(이하, '매체대향면'이라 함)에 거의 수직한 방향으로 전류가 흐른다.
제1의 스핀밸브소자 3은 제1의 자화고정층 3a와, 도전성을 가지는 제1의 비자성 중간층 3b와, 경질자성재로서는 제1의 자화자유층 3c를 이 순서로 적층하여 구성되어있다.
또, 제2의 스핀밸브 4소자는, 제2의 자화고정층 4a와, 도전성을 가지는 제2의 비자성중간층 4b와, 연질자성재로서 되는 제2의 자화자유층 4c를 이 순서로 적층하여 구성되어있다.
제1의 자화고정층 3a의 자화 M11과 제2의 자화고정층 4a의 자화 M12는 서로 반평행방향으로 되도록 고정되고, 더구나 고정된 그들의 자화 M11, M12는 매체대향면에 수직방향으로 되어있다. 제1의 자화고정층 3a와 제2의 자화고정층 4a를 연자성재로서 형성되는 경우에는, 그들의 자화M11, M12의 고정은, 경질자성층 (도시하지 않음)의 자화 또는 반강자성층 (도시하지 않음)과의 교환결합에 의하여 행해진다. 그 상세에 대해서는 후술하는 실시예에서 설명한다.
제1의 자화자유층 3c는, 제2의 스핀밸브소자4에 흐르는 전류 I2로서 발생하는 자계에 의하여 제1의 자화고정층 3a의 자화 M11와의 각도가 90도로 되는 방향으로 자화되어있다. 한편, 제2의 자화자유층 4c는, 제1의 스핀밸브소자3에 흐르는 전류I1에 의하여 발생하는 자계에 의하여 제2의 자화고정층 4a의 자화M12와의 각도가 90도로 되는 방향으로 자화되어 있다. 이 경우, 제1의 자화자유층 3c의 자화 M13과 제2의 자화자유층 4c의 자화 M14는 서로 같은 방향이어도 좋고, 역방향이더라도 좋다.
또, 제1의 스핀밸브소자 3중 자기기록매체 A와 반대측의 단부는, 차동증폭회로 7의 플러스측의 입력단에 접속되고, 또, 제2의 스핀밸브소자 4중에 자기 기록매체 A와 반대측의 단부는 차동증폭회로 7의 마이너스측의 입력단에 접속되어있다.
이와같은 스핀밸브 MR 헤드1에서, 제1 과 제2의 스핀밸브소자 3, 4에 제3도에 도시하는 바와 같은 외부자계 Hsig가 입력하면, 제1의 자화자유층 3c와 제2의 자화자유층 4c의 각각의 자화M13, M14의 각도가 같은 방향으로 변화하여 기울게 된다.
이 경우, 제1의 자화자유층 3c의 자화M13중 제1의 자화고정층 3a의 자화 M11과 역방향의 성분이 늘으므로, 제1의 스핀밸브소자 3의 전기 저항이 커져서 그 소자의 양단에 걸리는 전압이 +△V1만큼 증가하게 된다.
이에 대하여, 제2의 자화자유층 4c의 자화 M14중 제2의 자화고정층 4a의 자화 M12와 같은 방향의 성분이 늘기 때문에 제2의 스핀밸브소자 4의 전기 저항이 작아져서 소자의 양단에 걸리는 전압이 -△V2만큼 증가하게 된다.
따라서, 제1의 스핀밸브소자 3과 제2의 스핀밸브소자 4의 전압의 차를 취하면, 차동증폭회로 7에 입력하는 전압이 △V1-(-△V2)만큼 변화하게 된다.
따라서, 2개의 스핀밸브소자 3, 4의 전압변화량 △V1+△V2에서 구하게 되는 저항 변화량은, 한개만 스핀밸브소자를 갖는 MR헤드의 저항변화량 보다 더 커진다. 저항 변화량은, 전기저항 산출회로에 의해서 구해진다.
한편, 서멀애스퍼리티가 생기는 경우에는, 제1 및 제2의 스핀밸브소자 3, 4의 쌍방의 전기저항이 증가 하므로, 제1의 스핀밸브소자 3과 제2의 스핀밸브소자 4의 각각에 걸리는 전압은, 마찬가지로 늘기 때문에, 차동증폭회로 7내에서 그 저항증폭량이 상쇄되게 된다.
그 저항변화의 파형은, 제2도에 도시한 상태와 거의 마찬가지이다.
또, 제1의 스핀밸브소자 3과 제2의 스핀밸브소자 4중, 자기기록매체 A에 대향하는 면의 전위가 조정되어 있으므로, 그 면과 자기기록매체A와의 사이에서 방전 및 전기적 단락이 생기는 일은 없다. 또, 자기기록매체 A는 예를들면 접지된다.
이와같은 구성의 제1의 스핀밸브소자 3과 제2의 스핀밸브소자 4는 제 4도~제 6도에 도시한 바와 같이, 중간절연층 2를 끼워서 적층되고, 그 평면형상은 직사각형으로 되어 있다. 제1 및 제2의 스핀밸브소자 3, 4를 구성하는 각층의 일단은 자기기록매체 A에 대향하도록 헤드슬라이더에 부착되어있다. 또, 그들의 소자에는 다음과 같은 전극이 접속되어 있다.
제4도~제6도에 도시된 바와 같이, 자기기록매체 A의 상방에 배치되는, 제1의 스핀밸브소자 3의 상단에는 플러스 전극 8a가 접속되고, 또, 자기기록 매체 A의 상방에 배치되는 제2의 스핀밸브소자 4의 상단에는 마이너스 전극 8b가 접속되어있다.
또, 제4도에 도시한 제1 및 제2의 스핀밸브소자 3, 4의 하부의 측면에는, 각각 매체대향전극 9가 접속되어있다. 매체대향전극 9는 자기기록매체 A와 같은 또는 거의 같은 전위로 설정된다.
제5도에 도시한 제1 및 제2의 스핀밸브소자 3, 4는 그 주위가 Al2O3등의 절연층 10에 의하여 둘러싸이고, 더구나 그 양 외측에는 NiFe로서 되는 자기 실드(magnetic shield)층 11이 형성되어 있다. 그리고, 제1 및 제2의 스핀밸브소자 3, 4, 절연층 10, 및 자기실드층 11의 각각의 하면에는, 텅스텐, 탄탈등의 비자성도전재로서 되는 두께 100nm이하의 매체대향전극 9a가 연속적으로 형성되어있다. 그들의 구조에 의해 재생전용의 자기헤드가 구성된다.
제6도에 도시한 제1 및 제2의 스핀밸브소자 3, 4는, 그 주위가 Al2O3등의 절연층 10으로서 둘러싸이고, 더우기 그 양측에는, NiFe로서 되는 자기실드층 11이 형성되어있다. 그리고, 제1 및 제2의 스핀밸브소자 3, 4의 하면과 절연층 10의 각각의 매체대향면에는 도전층 9b가 형성되어있다. 그들의 구조에 의하여 재생전용의 자기헤드가 구성된다.
이 도전층 9b는, CrZr과 같은 비자성금속원소를 제1 및 제2의 스핀밸브소자 3, 4 및 절연층 10의 표면에 이온주입함으로써 형성되어있다. 이온 주입의 가속에너지는, 비자성금속원소의 농도분포의 피크가 제1 및 제2의 스핀밸브소자 3, 4의 표면에서 100nm의 깊이로 존재하도록 조정된다.
이상과 같은, 매체대향전극9a, 도전층9b는 자기실드층 11에 접속되므로, 제1 및 제2의 스핀밸브소자3, 4의 매체대향면은 실드 층 11과 같은 전위로 설정되므로 제1 및 제2의 스핀밸브소자 3, 4의 매체대향면과 자기기록매체A와의 사이에 방전이 생기는 일은 없다.
[제2의 실시예]
제7도는 본 발명의 제2의 실시예의 스핀밸브 MR헤드의 층구성과 전기적 접속관계를 도시한 분해도이고, 제8도는 그 사시도이다.
제9도에 도시한 MR헤드 21은, 비자성의 중간절연층 22를 통하여 형성된 제1의 스핀밸브소자 23과 제2의 스핀밸브소자 24를 가지고 있다. 제 8도에 도시한 바와 같이, 제1의 스핀밸브소자 23중 중간절연층 22와 반대측의 면의 일측단 근방에는 매체대향전극 29가 접속되고, 또, 타측단 근방 에는 제1의 전극 28a가 접속되어 있다. 또, 제2의 스핀밸브소자 24에도 마찬가지로 매체대향전극 29와 제2의 전극 28b가 접속되어있다. 제1의 전극 28a와 제2의 전극 286는 각각 정전류원 5,6에 접속되어있다.
제1의 전극 28a는 증폭회로 7의 플러스 측의 입력단에 접속되고, 또, 제2의 전극 28b는, 증폭회로 7의 마이너스측의 입력단에 접속되어있다.
제1의 스핀밸브소자 23은, 제1의 자화고정층 23a와, 도전성을 갖는 제1의 비자성중간층 23b와, 연질자성재로서 되는 제1의 자화자유층 23C를 이 순서로 적층하여 구성되어 있다.
또, 제2 스핀밸브 24 소자는, 제2의 자화고정층 24a와, 도전성을 가지는 제2의 비자성중간층 24b와, 연질자성층으로서 되는 제2의 자화자유층 24c를 이 순서로 적층하여 구성되어 있다.
제1의 자화고정층 23a의 자화 M21과 제2의 자화고정층 24a의 자화 M22는 서로 반평행방향으로 되도록 고정되고, 더구나 고정된 그들의 자화 M21, M22의 방향은, 자기기록매체 A에 수직으로 되어있다. 제1의 자화고정층 23a와 제2의 자화고정층 24a를 연질자성체로서 형성하는 경우에는, 그들의 자화 M21, M22의 고정은, 경질자성층(도시하지 않음)의 자화 또는 반강자성층(도시하지 않음)과의 교환결합에 의하여 행하여 진다. 그 상세에 대해서는 후술하는 실시예에서 설명한다.
제1의 자화자유층 23c는, 제 7도에 도시한 바와 같이 신호자계 Hsig가 인가되어 있지 않은 상태에서, 제1의 자화고정층 23a의 자화M21과의 각도가 실질적으로 90도로 되는 방향으로 자화되어있다. 마찬가지로 제2의 자화자유층 24c는, 제2의 자화고정층 23a의 자화M22와의 각도가 90도로 되는 방향으로 자화되어있다. 제1의 자화 자유층 23c의 자화M23과 제2의 자화자유층 24c의 자화 M24의 방향을 제어하기 위하여, 예를들면, 제9도에 도시와 같은 구조를 채용한다.
즉, 제1의 자화고정층 23c와 제2의 자화자유층 24c중 매체대향전극 29의 근방의 단부와 제1 및 제2의 전극 28a, 28b의 근방의 단부에 각각 절연층, 32, 33을 통하여 경질자성재로서 되는 자기제어층 34, 35를 형성하는 구조를 채용한다. 그리고, 그들의 자기제어층 34, 35를 자화함으로써 제1 및 제2의 자화자유층 23c, 24c 내에서 제1 및 제2의 자화고정층 23a, 24a의 자화 M21, M22의 방향과 직교하는 자계를 발생시킨다.
다만, 그 자계의 강도는 제1및 제2의 자화고정층 23a, 24a의 자화 M21, M22의 방향을 바꾸지 않을 정도로 한다. 이 구조는, 제1 실시예에서 채용하여도 좋다.
이 경우, 제7도에 도시한 바와 같이, 제1의 자화 자유층 23c의 자화와 제2의 자화자유층 24c의 자화 M23, M24는 서로 같은 방향으로 되어있다.
이와같은, 스핀밸브 MR헤드 21에서 자기기록매체 A로의 방향의 외부자계 Hsig를 제1 및 제2의 스핀밸브소자 23, 24에 입력하면, 제1의 자화자유층 23c과 제2의 자화자유층 24c의 각각의 자화의 각도가 제7도의 파선으로 표시한 바와 같이 자기기록매체 A측에 기울어지게 된다.
이에 의하여, 제1의 자화자유층 23c에서, 제1의 자화고정층 23a의 자화M21과 역방향의 자화성분이 늘기 때문에, 제1의 스핀밸브소자 23의 전기저항이 증가하여 증폭회로 7의 플러스측 단자에 입력하는 전압이 +△V1만큼 증가하게 된다.
이에 대하여, 제2의 자화자유층 24c에서, 제2의 자화고정층 24a의 자화 M22와 같은 방향의 자화성분이 늘기 때문에, 제2의 스핀밸브소자 24의 전기 저항이 작아져서 증폭회로 7의 마이너스측 단자에 입력하는 전압이 -△V2만큼 증가하게 된다.
따라서, 제1의 스핀밸브소자 23과 제2의 스핀밸브소자 24의 전압의 차를 취하면, 차동증폭회로에 입력하는 전압이 △V1-(-△V2) 만큼 변화하게 되고, 그 전압 변화량은 한개의 스핀밸브소자를 갖는 MR 헤드보다 더 커진다.
한편, 서멀애스퍼리티가 생기는 경우에는, 쌍방의 저항이 증가하므로 제1의 스핀밸브소자 23과 제2의 스핀밸브소자 24의 각각에 걸리는 전압은 마찬가지로 늘기 때문에, 증폭회로 7에서는 그들의 전압을 지우게 되어 서멀애스퍼리티에 의한 저항변화는 읽어내지 않는다.
더우기, 제9도에 있어서, 부호 31은, 기판을 표시하고 있다. 그 기판 31은, 제1 및 제2의 스핀밸브소자 23, 24 및 전극을 끼우도록 1쌍이 설치되어있고, 자성절연층 10과 자기 실드층 11을 가지고 있다
[제3의 실시예]
제10a도~c도는, 제1 및 제2의 실시예에서 설명한 제1 및 제2의 스핀밸브소자의 층구조를 구체적으로 도시한 측면도이다.
본 실시예의 MR헤드의 제1 및 제2의 스핀밸브소자는, 그들을 구성하는 복수의 막을 기판에 가까운 측에서 자화자유층, 비자성중간층, 자화고정층의 이 순서로 형성하여 구성한 것이다.
먼저, 제10a도에 도시한 소자구조를 설명한다.
기판 (도시하지 않음) 상에, NiFe등의 연질자성재로서 되는 제1의 자화자유층 41a와, Cu등의 비자성 도전재로서 되는 제1의 비자성 중간층 41b와, NiFe등의 연질자성재로서 되는 제1의 자화고정층 41c와, 제1의 반강자성층 41d와를 이 순서로 형성하고, 이들에 의하여 제1의 스핀밸브소자 42가 구성된다. 여기서 제1의 반강자성층 41d의 재료로서는 FeMn, NiMn, NiO등이 있으나, 제1의 반강자성층 41d에는, 전극이 접속되지 않으므로 반드시 도전재를 사용할 필요는 없다.
이 후에, Al2O3, SiO2등에 의하여 비자성의 중간절연층 43을 형성한 후에, NiFe등의 연질자성재로서 되는 제2의 자화자유층 44a와, Cu등의 비자성 도전재로서 되는 제2의 비자성중간층 44b와, NiFe등의 연질자성재로서 되는 제2의 자화고정층 44c와, 제2의 반강자성층 44d를 이 순서로 형성하고, 이들에 의하여 제2의 스핀밸브소자 45가 구성된다. 여기서, 제2의 반강자성층 44d에는, 전류공급용전극과 매체대향전극의 적어도 한쪽이 접속되므로 그 재료로서는 도전성을 가지는 FeMn, NiMn, PdMn등이 사용된다.
이들의 막은, 성장을 끝낸 후에 포토리소그라피에 의하여 패터닝된다.
그런데, 반강자성층과의 교환결합에 의한 제1의 자화고정층 41c의 자화M11의 방향과 제2의 자화고정층 44c의 자화 M12의 방향을 반평행으로 할 필요가 있고 그와같은 자화방향을 설정하기 위하여 다음과 같은 방법을 채용한다.
그 하나로서, 블로킹 온도가 높은 재료로서 제1의 반강자성층 41d를 형성하고, 블로킹 온도가 낮은 재료로서 제2의 반강자성층 44d를 형성하는 방법이 있다.
예를들면, 제11a도에 도시한 바와 같이, 제1의 반강자성층 41d로서 블로킹 온도가 높은 NiMn을 제1의 자화고정층 41c 상에 200~300℃의 온도로 형성한다. 그 NiMn의 성장은, 제1의 방향의 자계 H1중에서 행한다. 그후에, 제11b도에 도시한 바와 같이, 제2의 반강자성층 44d로서 FeMn을 제2의 자화고정층 44c상에 160℃부근의 온도에서 형성한다. 그 FeMn의 성장은 제1의 방향과는 역방향으로 자계 H2를 인가하면서 행한다.
NiMn은 200~300℃에서 교환상호작용이 발생하는 한편, FeMn의 블로킹 온도는 약 160℃도 이므로, 제2의 반강자성층 44d를 형성 할때의 자계 H2에 의하여 제1의 반강자성층 41d의 자화방향은 변화하지 않는다.
그 후에, 제11c도에 도시한 바와 같이, 제2의 반강자성층 44d 상에 레지스트마스크 P를 형성한다. 이어서, 레지스터마스크 P에 덮히지 않는 부분을 이온밀링에 의하여 제거함으로써 제11d도에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2의 스핀밸브소자 42, 45를 소정의 형상으로 한다. 레지스트 마스크 P는, 패터닝 후에 제거된다.
더우기, 제1의 반강자성층 41d를 형성한 후에 제1의 방향의 자계 H1을 인가하고, 이어서 제2의 반강자성층 44d를 형성한 후에 자계 H2를 인가하도록 하여도 좋다.
이 경우, 제1의 반강자성층 41d와 제2의 반강자성층 44d의 각각을 형성하면서 교환상호작용의 방향을 결정하고 있으나, 제1의 반강자성층 41d와 제2의 반강자성층 44d를 형성한 후에 그들의 방향을 결정하여도 좋다.
예를들면, NiMn으로서 되는 제1의 반강자성층 41d를 포함하는 제1의 스핀밸브소자 42를 형성하고, 그 후에 FeMn으로서 되는 제2의 반강자성층 44d를 포함하는 제2의 스핀밸브소자 45를 형성한다. 다음에 제12a도에 도시한 바와 같이, 제1의 ㅂ 반강자성층 41d를 제1의 방향의 자계 H1중에 있어서 교환상호작용이 발생하는 온도로 가열한다.
그 후에, 제12b도에 도시한 바와 같이, 제2의 반강자성층 44d를 블로킹 온도부근에서 가열하여 제1의 방향과 역방향의 자계 H2를 인가한다. 이에 의하여, 제1의 반강자성층 41d에 의한 교환결합의 자화방향과 제2의 반강자성층 44d에 의한 교환결합의 자화방향은 반평행으로 된다. 계속하여, 제12c도, 제12d도에 도시한 바와 같이, 레지스트 마스크 P를 사용하여 제1 및 제2의 스핀밸브소자 42, 45를 소망의 형상으로 패터닝한다.
다음에, 제10b도에 도시한 소자구조를 설명한다.
제10b도의 층구조가 제10a도의 층구조와 다른점은, 제1의 반강자성층 41d 대신에 제1의 경질자성층 41e를 사용함과 동시에, 제2의 반강자성층 44d 대신에 제2의 경질자성층 44e를 사용하는 것이다. 경질자성재로서는 CoCrPt, CoCrTa등이 있다. 단자를 접속하는 관계상, 제2의 경질자성층 44e를 도전재로서 형성할 필요가 있다.
제1의 경질자성층 41e의 자화 M31과 제2의 경질자성층 44e의 자화M32는 각각 반평행이 되도록 형성된다. 그 자화방법으로서 다음과 같은 방법이있다.
예를들면, 제2의 경질자성층 44e의 보자력 Hc2보다 제1의 경질자성층 41e의 보자력이 Hc1이 커지도록, 예를들면, 제2의 경질자성층 44e로서 CoCrTa, CoCrPt등, 제1의 경질자성층 41e로서 CoNiCr등을 사용한다. 그리고, 제1의 자계 H1중에서 제1의 경질자성층 41e를 성장한 후에, 제1의 경질자성층 41e의 자화M31방향을 바꾸지 않는 크기의 제2의 자계 H2중에서 제2의 경질자성층 44e를 성장한다. 더우기, 제1의 자계와 제2의 자계의 방향은 역이다.
제10b도에 도시한 층구조에 의하면, 제1 및 제2의 경질 자성층 41e, 44e의 자화M31M32에 의하여 제1 및 제2의 자화고정층 41c, 44c의 자화 M11, M12의 방향을 정하고 있으나 제10c도에 도시한 바와 같이, 제1의 자화고정층 41c와 제2의 자화고정층 44c를 각각 경질자성층으로서 형성하여도 좋다. 더우기, 각층의 성장은, 예를들면, 진공 분위기에서 스퍼터로서 행한다. 이하의 실시예에 있어서도 마찬가지이다.
[제4의 실시예]
제3의 실시예에서는, MR헤드의 제1 및 제2의 스핀밸브소자를 구성하는 막을 각각 자화자유층, 비자성중간층, 자화고정층의 순에 형성하는 경우에 대하여 설명하였으나, 그 적층순은 반드시 이에 한정하는 것은 아니고, 이하에 제3의 실시예와는 다른 층구조에 대하여 설명한다.
본 실시예에서는, 제1의 스핀밸브소자를 구성하는 막을 기판상에 자화고정층, 자화자유층, 비자성중간층의 이 순서로 성장하고, 제2의 스핀밸브소자에 대하여는 제3의 실시예와 마찬가지로 한 것이다.
제13a도는, 그 층구조의 일예를 도시하는 것이다.
기판 (도시하지 않음)상에, NiMn, PdMn등의 도전성자성재 로서 되는 제1의 반강자성층 46a와, NiFe등의 연질재료로서 되는 제1의 자화고정층 46b와, Cu등의 비자성도전재로서 되는 제1의 비자성중간층 46c과, NiFe등의 연질자성제로서 되는 제1의 자화자유층 46d를 이 순서로 형성하고, 이들에 의하여 제1의 스핀밸브소자 47이 구성된다. 더우기, 제1의 반강자성층 46a는, 그 밑이 단자 접속면으로 되므로 도전재를 사용하고 있으나, 이 하지가 NiFe가 아닌 경우에는, FeMn이 fcc 결정구조로 되지 않으므로, 제1의 반강자성층 46a의 재료로서 FeMn을 채용할수는 없다.
이 후에, 비자성의 중간절연층 48을 형성한 후에, NiFe등의 연질자성재로서 되는 제2의 자화자유층 49a와, Cu등의 비자성도전재로서 되는 제2의 비자성중간층 49b와, NiFe등의 연질재료로 되는 자화고정층 49C의 상에 제2의 반강자성층 49d를 이 순서로 형성하고, 이들에 의하여 제2의 스핀밸브소자 50이 구성된다. 여기서, 제2의 반강자성층 49d에는 전류공급용 또는 매체대향전극이 접속되므로, 그 재료로서는 도전성을 가지는 FeMn, NiMn, PdMn 등이 사용된다.
이 후에, 제1 및 제2의 스핀밸브소자를 구성하는 각층을 포토리소그래피로서 패터닝한다.
이상과 같은 층을 형성할때 또는 형성후에, 제1의 반강자성층 46a로서 고정되는 제1의 자화고정층 46b의 자화 M11의 방향과, 제2의 반강자성층 49d로서 고정되는 제2의 자화고정층 49c의 자화 M12의 방향과를 각각 반평행으로 한다. 그 자화방법은, 제3의 실시예에서 도시한 바와같이, 블로킹 온도의 차를 이용한 방법을 채용한다.
다음에, 제13b도에 도시한 구조를 설명한다.
제13b도의 층구조가 제13a도의 층구조와 다른 점은, 제1 및 제2의 반강자성층 46a, 49d의 대신에 제1 및 제2의 경질자성층 46e, 49e를 사용한 것이다. 단자가 접속되는 제1 및 제2의 경질 자성층 46e, 49e는, 도전성의 경질자성재로서 CoCrPt, CoCrTa등으로서 형성될 필요가 있다.
제1의 경질자성층 46e와 제2의 경질자성층 49e는 각각 반평행으로 되도록 자화된다. 그 자화 방법으로서 제3의 실시예에서 도시한 바와같이, 자성재의 보자력의 차를 이용한 방법을 채용한다.
제13b도에 도시한 층구조에 의하면, 제1 및 제2의 경질자성층 46e, 49e의 자화 M41, M42에 의해서 제1 및 제2의 자화고정층 46b, 49c의 자화M11, M12의 방향을 정하고 있으나, 제13c도에 도시한 바와 같이, 제1의 자화고정층 46b와, 제2의 자화고정층 49c를 각각 경질자성재로서 형성하여도 좋다.
[제5의 실시예]
본 실시예에서는, 2개의 스핀밸브소자중 기판에 대하여 상측의 제2의 스핀 밸브소자를 구성하는 층을 제3 및 제4의 실시예와 다르게 할 경우에 대하여 설명한다.
먼저, 제14a도에 소자 구조를 설명한다.
기판 (도시하지 않음)상에, NiFe등의 연질자성재로서 되는 제1의 자화자유층51a와 Cu등의 비자성도전재로서 되는 제1의 비자성중간층 51b와, NiFe등의 연질자성재로서되는 제1의 자화고정층 51c와, 제1의 반강자성층 51d를 이 순서로 형성하고, 이들에 의하여 제1의 스핀밸브소자 52가 구성된다. 여기서, 제1의 반강자성층 51d의 재료로서는 FeMn, NiMn, NiO등이 있고, 반드시 도전재를 사용하는 필요는 없다.
이 후에, 비자성의 중간 절연층 53을 형성한 후에, NiMn, PdMn, NiO등으로서 되는 제2의 반강자성층 54a와, NiFe 등과의 연질자성재로서 되는 제2의 자화고정층 54b와, Cu등과 비자성도전재로서 되는 제2의 비자성중간층 54c와, NiFe등과의 연질자성재로서되는 제2의 자화자유층 54d를 이 순서로 형성하고, 이들에 대하여 제2의 스핀밸브소자 55가 구성된다. 여기서, 제2의 반강자성층 54a에는 전극이 접속되지 않으므로, 도전성재료를 가질 필요는 없으나, 그 아래가 중간절연층이므로 fcc결정구조로 되지않는 FeMn을 사용할수는 없다.
이들의 막은, 성장을 끝낸 후에, 포토리소그래피에 의하여 패터닝된다.
제1의 반강자성층 51d로서 고정되는 제1의 자화고정층 51c의 자화M11의 방향과, 제2의 반강자성층 54a로서 고정되는 제2의 자화고정층 54b의 자화 M12의 방향을 각각 반평행으로 한다. 그 자화 방법은, 제3의 실시예에서 도시한 바와같이, 블로킹 온도의 차를 이용한 방법을 채용한다.
다음에, 제14b도에 도시한 구조를 설명한다.
제14b도의 층구조가 제14a도의 층구조와 다른 점은, 제1 및 제2의 반강자성층 51d, 54a 대신에 제1 및 제2의 경질자성층 51e, 54e를 사용한 것이다. 경질자성재로서 되는 CoCrPt, CoCrTa등이 있으므로 제1 및 제2의 경질자성층 51e, 54e는 전극에 접속되지 않으므로 도전재일 필요는 없다.
제1의 경질자성층 51e와 제2의 경질자성층 54e는 각각 판평행이 되도록 자화된다. 그 자화방법으로서는 제3의 실시예에 도시한 바와같이, 자성재의 보자력의 차를 이용한 방법을 채용한다.
제14b도에 도시한 층구조에서는, 제1 및 제2의 경질자성층 51e, 54e의 자화 M51, M52에 의해서 제1 및 제2의 자화고정층 51c, 54b의 자화방향을 정하고 있으나, 제15a도에 도시한 바와 같이, 제1의 자화고정층 51c와 제2의 자화고정층 54b를 각각 경질자성재로서 형성하여, 제1 및 제2의 경질자성층을 생략하도록 하여도 좋다.
더우기, 제14a도에서, 제1 및 제2의 반강자성층 51d, 54a로서 NiO, CoO등의 절연재를 사용하여도 좋다. 이 경우, 제1의 스핀밸브소자 52와 제2의 스핀밸브소자 55를 전기적으로 절연하기 위한 비자성중간절연층 53을 제15b도에 도시한 바와 같이 생략하여도 좋다.
본 실시예에서는, 제1 및 제2의 스핀밸브소자의 각각의 자화고정층의 자화방향을 제어하기 위한 반강자성층 또는 경질자성층을 기판측에 배치하는 경우에 대하여 설명한다.
제16a도는, 그 층 구조의 일예를 도시한 것이다.
기판 (도시하지 않음)상에 NiMn, PdMn등의 도전성자성재로서 되는 제1의 반강자성층 61a와, NiFe등의 연질자성재로서 되는 제1의 자화고정층 61b와, Cu등의 비자성도전재로 되는 제1의 비자성중간층 61c와, NiFe등의 연질성 재료로 되는 제1의 자화자유층 61d를 이 순서로 형성하고, 이들이 제1의 스핀밸브소자 62의 층구조으로 된다. 더우기, 제1의 반강자성층 61a는 그 밑이 단자접속면으로 되므로 도전재를 사용하고 있으나, 이 하지(下地)가 NiFe가 아니므로 fcc 결정구조의 FeMn으로서 제1의 반강자성층 61a를 형성하는 일이 없다.
이 후에, 비자성의 중간절연층 63을 형성한 후에, NiMn, PdMn, NiO등으로서 되는 제2의 반강자성층 64a와, NiFe등의 연질자성재로서 되는 제2의 자화고정층 64b와, Cu등의 비자성도전재로서 되는 제2의 비자성중간층 64c와, NiFe등의 연질자성재로서 되는 제2의 자화자유층 64d를 이 순서로 형성하고, 이들이 제2의 스핀밸브소자 65의 층구조으로 된다. 여기서, 제2의 반강자성층 64a에는, 전극이 접속되지 않으므로 도전성재료를 가질 필요는 없으나, 그 밑이 중간절연층 63등이므로 fcc 결정구조로 되지 않는 FeMn을 사용할 수는 없다.
이들의 막은, 성장을 끝낸 후에 포토리소그래피에 의하여 패터닝된다.
제1의 반강자성층 61a로서 고정되는 제1의 자화고정층 61b의 자화M11방향과, 제2의 반강자성층 64a에 의해 고정되는 제2의 자화고정층의 자화M12의 방향을 반평행으로 한다. 그 자화 방법은 제3의 실시예에서 도시와같이 자성재의 블록킹 온도의 차를 이용한 방법을 채용한다.
다음에, 제16b도에 도시한 구조를 설명한다.
제16b도의 층구조가 제16a도의 층구조와 다른 점은, 제1 및 제2 반강자성층 61a, 64a의 대신에 제1 및 제2의 경질자성층 61e, 64e를 사용하는 것이다.
경질자성재로서는 CoCrPt, CoCrTa등이 있으나, 제2의 경질자성층 64e는 전극으로 접속되지 않으므로 도전재일 필요는 없다.
제1의 경질자성층 61e와 제2의 경질자성층 64e는 각각 반평행으로 되도록 자화된다. 그 자화방법으로서는 제3의 실시예에서 도시한 바와 같이, 자성재의 보자력의 차를 이용한 방법을 채용한다.
제16b도에 도시한 층구조에 의하면, 제1 및 제2의 경질 자성층의 자화M61, M62에 의하여 제1 및 제2의 자화고정층 61b, 64b의 자화 M11, M12의 방향을 정하고 있으나, 제16c도에 도시한 바와 같이, 제1의 자화고정층 61a와 제2의 자화고정층 64b를 각각 경질자성재로서 형성하여도 좋다.
상기한 구조의 스핀밸브 MR 헤드는, 제17도에 도시한 바와 같은 자기디스크드라이브에 사용된다.
제17도에서, 하우징 70의 중에는, 자기기록매체인 디스크 71과 서스펜션 72가 부착되어있다. 서스펜션 72의 일단은, 자기 디스크 71의 상방에서 이동가능케 배치되고, 또, 그 일단에는 자기 디스크 71 상을 부상하는 슬라이더 73이 부착되어있다. 그 슬라이더 73에는 이미 기술한 스핀밸브 MR헤드1(21)이 부착되어있다.
그 MR헤드 1(21)상에는, 제18도에 도시한 바와 같이, 유도 코일형의 기록전용자기헤드 74가 형성되어있다.

Claims (25)

  1. 제1의 자화자유층(3c, 23c, 41a, 46d, 51a, 61d)과 제1의 방향(M11, M21)으로 자화된 제1의 자화고정층(3a, 23a, 41c, 46b, 51c, 61b)을 제1의 비자성중간층(3b, 23b, 41b, 46c, 51b, 61c)으로서 분리한 구조를 가지는 제1의 스핀밸브소자(3, 23, 42, 47, 52, 62)와, 제1의 스핀밸브소자상에 형성되고, 비자성절연층(2, 22, 43, 48, 53, 63)에 의해 제1의 스핀밸브소자로부터 분리되고, 더우기 제2의 자화자유층(4c, 24c, 44a, 49a, 54d, 64d)과 제1의 방향과 반평행한 제2의 방향으로 자화(M12, M22)된 제2의 자화고정층(4a, 24a, 44c, 49c, 54b, 64b)을 제2의 비자성중간층(4b, 24b, 44b, 49b, 54c, 64c)에 의해 분리한 구조를 갖는 제2의 스핀밸브소자(4, 24, 45, 50, 55, 65)와, 제1의 매체대향전극(9, 29)와 제1의 전류공급용전극(8a, 28a)를 포함하고, 이들 각각의 전극은 상기 제1의 스핀밸브소자의 반대측 근방에 접속되어 있고, 이 반대측은 상기 제1의 스핀밸브소자의 길이방향으로 분리된 구조를 갖는 한쌍의 제1의 전극(8a, 9 ; 28a, 29)와, 제2의 매체대향전극(9, 29)와 제2의 전류공급용전극(8b, 28b)를 포함하고, 이들 각각의 전극은 상기 제2의 스핀밸브소자의 반대측 근방에 접속되어 있고, 이 반대측은 상기 제2의 스핀밸브소자의 길이방향으로 분리된 구조를 갖는 한쌍의 제2의 전극(8b, 9 ; 28b, 29)으로 구성되어 있고, 상기 제1의 매체대향전극은 상기 제2의 매체대향전극에 접속되어 있고, 상기 제1의 전류공급용전극은 상기 제2의 전류공급용전극으로부터 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 스핀밸브 자기저항효과 헤드.
  2. 제1항에 있어서, 매체대향면을 더 포함하고, 상기 제1의 방향과 상기 제2의 방향은 각각 이 매체대향면에 수직한 방향인 것을 특징으로 하는 스핀밸브 자기저항효과 헤드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1의 스핀밸브소자와 상기 제2의 스핀밸브소자는 각각 자기기록매체(A)에 평행하고, 이 매체에서 일정간격으로 떨어진 매체대향면을 갖고, 상기 제1의 매체대향전극과 상기 제2의 매체대향전극은 각각 상기 제1의 스핀밸브소자와 상기 제2의 스핀밸브소자의 대응하는 매체대향면에 접속되어 있고, 상기 제1의 매체대향전극과 상기 제2의 매체대향전극은 상기 매체대향면에서 수직한 방향 또는 평행한 방향으로 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 스핀밸브 자기저항효과 헤드.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1의 매체대향전극과 상기 제2의 매체대향전극은 상기 제1의 스핀밸브소자와 상기 제2의 스핀밸브소자의 매체대향면을 덮는 연속적인 도전막(9a) 또는 그 매체대향면의 각각에 형성된 도전층(9b)중 어느 하나에 의하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스핀밸브 자기저항효과 헤드.
  5. 제3항에 있어서, 상기 제1의 매체대향전극과 상기 제2의 매체대향전극에는 자기기록매체와 같은 전위가 인가 되어있는 것을 특징으로 하는 스핀밸브 자기저항효과 헤드.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1의 매체대향전극과 상기 제2의 매체 대향전극은 상기 제1의 스핀밸브소자와 상기 제2의 스핀밸브소자를 끼우는 자기 실드층(11)에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 스핀밸브 자기저항효과 헤드.
  7. 제2항 내지 제6항중 어느 한항에 있어서, 상기 제1의 전류공급용 전극과 상기 제2의 전류공급용전극에는 각각 상기 매체대향면에 대하여 평행 또는 수직한 방향으로 센스전류를 흘리는 전류원(5, 6)이 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 스핀밸브 자기저항효과 헤드.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1의 자화자유층과 상기 제2의 자화자유층의 각각의 자화방향은 자기기록매체의 매체대향면에 대하여 평행하되, 서로 평행 또는 반평행하게 고정되어있는 것을 특징으로 하는 스핀밸브 자기저항효과 헤드.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1의 스핀밸브소자의 제1 의 자화고정층은 제1의 반강자성층(41d, 46a, 51d, 61a)과 접촉하도록 형성되고, 제1의 반강자성층에 의해서 제1의 방향의 자화가 고정되고, 상기 제2의 스핀밸브소자의 제2의 자화고정층은 제2의 반강자성층(44d, 49d, 54a, 64a)과 접촉하도록 형성되고, 제2의 반강자성층에 의해서 상기 제2의 방향의 자화가 고정되며, 상기 제1의 반강자성층과 상기 제2의 반강자성층은 상기 절연층(2, 22, 43, 48, 53, 63)에 의해 자기적으로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 스핀밸브 자기저항효과 헤드.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1의 스핀밸브소자의 제1의 자화고정층은 제1의 경질자성층(41e, 46e, 51e, 61e)과 접촉하도록 형성되고, 제1의 경질 자성층에 의해 상기 제1의 방향의 자화가 고정되고, 상기 제2의 스핀밸브소자의 제2의 자화고정층은 제2의 경질자성층(44e, 49e, 54e, 64e)과 접촉하도록 형성되고, 제2의 경질자성층에 의해 상기 제2의 방향의 자화가 고정되어 있는 것을 스핀밸브 자기저항효과 헤드.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제1의 스핀밸브소자의 제1의 자화고정층은 제1의 경질자성재료로서 형성되고, 상기 제2의 스핀밸브소자의 제2의 자화고정층은 제2의 경질자성재로서 형성되며, 상기 제1의 경질자성재료는 상기 제2의 경질자성재료보다 보자력이 큰 재료인 것을 특징으로 하는 스핀밸브 자기저항효과 헤드.
  12. (a) 제1의 자화자유층(3c, 23c)과 제1의 방향으로 자화(M11, M21)된 제1의 자화고정층(3a, 23a)을 제1의 비자성중간층(3b, 23b)에 의해 분리한 구조를 가지는 제1의 스핀밸브소자(3, 23, 42, 47, 52, 62)와, 상기 제1의 스핀밸브소자상에 형성되고, 비자성절연층(2, 22)에 의해 제1의 스핀밸브 소자와 분리되고, 더우기 제2의 자화자유층(4c, 24c)와 제1의 방향과 반평행한 제2의 방향으로 자화(M12, M22)된 제2의 자화고정층(4a, 24a)을 제2의 비자성층간층(4b, 24b)에 의해 분리한 구조를 가지는 제2의 스핀밸브소자(4, 24, 45, 50, 55, 65)와, 제1의 매체대향전극(9, 29)과 제1의 전류공급용전극(8a, 28a)을 포함하고, 이들 각각의 전극은 상기 제1의 스핀밸브소자의 반대측 근방에 접속되어 있고, 이 반대측은 상기 제1의 스핀밸브소자의 길이방향으로 분리한 구조를 갖는 한쌍의 제1의 전극(8a, 9 ; 28a, 29)과, 제2의 매체대향전극(9, 29)과 제2의 전류공급용전극(8b, 28b)를 포함하고, 이들 각각의 전극은 상기 제2의 스핀밸브소자의 반대측 근방에 접속되어 있고, 이 반대측은 상기 제2의 스핀밸브소자의 길이방향으로 분리한 구조를 갖는 한쌍의 제2의 전극(8b, 9 ; 28b, 29)으로 구성되어 있고, 상기 제1의 매체대향전극은 상기 제2의 매체대향전극에 접속되어 있고, 상기 제1의 전류공급용전극은 상기 제2의 전류공급용전극과 분리된 구조를 갖도록 구성되어 있는 재생용 자기헤드(1)과,
    (b) 기록용자기헤드(74)와,
    (c) 상기 제1의 스핀밸브소자와 상기 제2의 스핀밸브소자의 각각에 정전류를 공급하는 전류공급원(5, 6)과,
    (d) 외부신호자계에 의해서 상기 제1의 스핀밸브소자와 상기 제2의 스핀 밸브소자의 출력을 차동검출하는 차동증폭회로(7)와, 를 구비하는 것을 특징으로 하는 자기기록재생장치.
  13. 하지층(31)상에, 제1의 자화자유층(41a)과 제1의 비자성중간층(41b)과 제1의 방향으로 자화(M11)된 제1의 자화고정층(41c)과 제1의 반강자성층(41d)을 이 순서로 형성하는 공정과, 상기 제1의 반강자성층(41d)상에 비자성절연층(43)을 형성하는 공정과, 상기 비자성절연층(43)상에 제2의 자화자유층(44a)과 제2의 비자성중간층(44b)과 상기 제1의 방향과 반평행한 제2의 방향으로 자화(M12)된 제2의 자화고정층(44c)과 제2의 반강자성층(44d)를 이 순서로 형성하는 공정과, 상기 제2의 반강자성층상에 레지스트 마스크(P)를 형성하는 공정과, 상기 레지스트 마스크(P)를 사용하여 상기 제1의 자화자유층(41a)에서 상기 제2의 반강자성층(44d)까지를 포토리소그래피에 의해 패터닝하여, 상기 제1의 자화자유층(41a)에서 상기 제1의 반강자성층(41d)까지를 제1의 스핀밸브소자(42)로 하고, 상기 제2의 자화자유층(44a)에서 상기 제2의 반강자성층(44d)까지를 제2의 스핀밸브소자(45)로 하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 스핀밸브 자기저항효과 헤드의 제조방법.
  14. 하지층(31)상에, 제1의 반강자성층(46a)과 제1의 방향으로 자화(M11)된 제1의 자화고정층(46b)과 제1의 비자성중간층(46c)과 제1의 자화자유층(46d)을 이 순서로 형성하는 공정과, 상기 제1의 자화자유층(46d)상에 비자성절연층(48)을 형성하는 공정과, 상기 비자성절연층상에, 제2의 자화자유층(49a)과 제2의 비자성중간층(49b)과 제1의 방향과 반평행한 제2의 방향으로 자화(M12)된 제2의 자화고정층(49c)과 제2의 반강자성층(49d)을 이 순서로 형성하는 공정과, 상기 제2의 반강자성층(49d)상에 레지스트 마스크(P)를 형성하는 공정과, 상기 레지스트 마스크를 사용하여 상기 제1의 반강자성층(46a)상에서 상기 제2의 반강자성층(49d)까지를 포토리소그래피에 의해 패터닝하여, 상기 제1의 반강자성층(46a)에서 상기 제1의 자화자유층(46d) 까지를 제1의 스핀밸브소자(47)로 하고, 상기 제2의 자화자유층(49a)에서 상기 제2의 반강자성층(49d) 까지를 제2의 스핀밸브소자(50)로 하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 스핀밸브 자기저항효과헤드의 제조방법.
  15. 하지층(31)상에, 제1의 자화자유층(51a)과 제1의 비자성중간층(51b)과 제1의 방향으로 자화(M11)된 제1의 자화고정층(51c)과 제1의 반강자성층(51d)을 이 순서로 형성하는 공정과, 상기 제1의 반강자성층(51d)상에 비자성절연층(53)을 형성하는 공정과, 상기 비자성절연층(53)상에 제2의 반강자성층(54a)과 제1의 방향과 반평행한 제2의 방향으로 자화(M12)된 제2의 자화고정층(54b)과 제2의 비자성중간층(54c)과 제2의 자화자유층(54d)를 이 순서로 형성하는 공정과, 상기 제2의 자화자유층(54d)상에 레지스트 마스크(P)를 형성하는 공정과, 상기 레지스트 마스크(P)를 사용하여 상기 제1의 자화자유층(51a)상에서 상기 제2의 자화자유층(54d)까지를 포토리소그래피에 의해 패터닝하여, 상기 제1의 자화자유층(51a)에서 상기 제1의 반강자성층(51d)까지를 제1의 스핀밸브소자(51)로 하고, 상기 제2의 반강자성층(54a)에서 상기 제2의 자화자유층(54d)까지를 제2의 스핀밸브소자(55)로 하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 스핀밸브 자기저항효과 헤드의 제조방법.
  16. 하지층(31)상에, 제1의 자화자유층(61a)과 제1의 방향으로 자화(M11)된 제1의 자화고정층(61c)과 제1의 비자성중간층(61c)과 제1의 자화자유층(61d)를 이 순서로 형성하는 공정과, 상기 제1의 자화자유층(61d)상에 비자성절연층(63)을 형성하는 공정과, 상기 비자성절연층(63)상에 제2의 반강자성층(64a)과 제1의 방향과 반평행한 제2의 방향으로 자화(M12)된 제2의 자화고정층(64b)과 제2의 비자성중간층(64c)과 제2의 자화자유층(64d)을 이 순서로 형성하는 공정과, 상기 제2의 자화자화자유층(64d)상에 레지스터 마스크(P)를 형성하는 공정과, 상기 레지스트 마스크(P)를 사용하여 상기 제1의 반강자성층(61a)에서 상기 제2의 자화자유층(64d)까지를 포토리소그래피에 의해 패터닝하여, 상기 제1의 반강자성층(61a)에서 상기 제1의 자화자유층(61d)까지를 제1의 스핀밸브소자(62)로 하고, 상기 제2의 반강자성층(64a)에서 상기 제2의 자화자유층(64d)까지를 제2의 스핀밸브소자(65)로 하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 스핀밸브 자기저항효과 헤드의 제조방법.
  17. 하지층(31)상에, 제1의 자화자유층(51a)과 제1의 비자성중간층(51b)과 제1의 방향으로 자화(M11)된 제1의 자화고정층(51c)과 절연성의 제1의 반강자성층(51d)을 형성하는 공정과, 상기 제1의 반강자성층(51d)상에, 절연성의 제2의 반강자성층(54a)과 제1의 방향과 반평행한 제2의 방향으로 자화(M12)된 제2의 자화고정층(54b)과 제2의 비자성성중간층(54c)과 제2의 자화자유층(54d)을 이 순서로 형성하는 공정과, 상기 제2의 자화자유층(54d)상에 레지스트 마스크(P)를 형성하는 공정과, 상기 레지스트 마스크(P)를 사용하여 상기 제1의 자화자유층(51a)에서 상기 제2의 자화자유층(54d)까지를 포토리소그래피에 의해 패터닝하여, 상기 제1의 자화자유층(51a)에서 상기 제1의 반강자성층(51d)까지를 제1의 스핀밸브소자(52)로 하고, 상기 제2의 반강자성층(54a)에서 상기 제2의 자화자유층(54d)까지를 제2의 스핀밸브소자(55)로 하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 스핀밸브 자기 저항효과 헤드의 제조방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1의 반강자성층을 구성하는 절연재는 NiO, CoO중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 스핀밸브 자기저항효과 헤드의 제조방법.
  19. 제13항 내지 제17항중 어느 한항에 있어서, 제1의 방향의 자계(H1)중에서, 제1의 온도로 가열하면서 상기 제1의 자화고정층과 제1의 반강자성층을 진공중에서 성막하는 공정과, 상기 제1의 방향과는 역방향인 제2의 방향의 자계(H2)중에서, 상기 제1의 온도보다 낮은 온도로 가열하면서 상기 제1의 반강자성막보다 블로킹 온도가 낮은 재료로서 상기 제2의 반강자성층과 제2의 자화고정층을 성막하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀밸브 자기저항효과 헤드의 제조방법.
  20. 제13항 내지 제17항중 어느 한항에 있어서, 상기 제1의 자화자유층과 상기 제1의 비자성중간층과 상기 제1의 자화고정층을 성막한 후에, 제1의 방향의 자계(H1)중에서 상기 제1의 자화고정층을 자화시키는 열처리를 행하는 공정과, 상기 제2의 자화자유층과 상기 제2의 비자성중간층과 상기 제2의 자화고정층을 성막한 후에, 제1의 방향과는 역방향인 제2의 방향의 자계(H2)중에서 상기 제1의 온도보다 낮은 온도로 상기 제2의 고정층을 자화시키는 열처리를 행하는 공정을 가지는 것을 특징으로 하는 스핀밸브 자기저항효과 헤드의 제조방법.
  21. 제13항 내지 제17항중 어느 한항에 있어서, 블로킹 온도가 높은 제1의 재료로서 상기 제1의 반강자성층을 성막하고, 블로킹 온도가 낮은 제2의 재료로서 상기 제2의 반강자성층을 성막한 후에, 제1의 방향의 자계(H1)중에서 상기 제1의 반강자성층이 교환상호작용을 생기게 하는 제1의 온도로 가열하는 공정과, 상기 제1의 방향과는 역방향인 제2의 방향의 자계(H2) 중에서, 제1의 온도보다 낮은 상기 제2의 반강자성층이 교환상호작용을 생기게 하는 온도로 가열하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 스핀밸브 자기저항효과 헤드의 제조방법.
  22. 제13항 내지 제17항중 어느 한항에 있어서, 상기 제1의 반강자성층(41d, 46a, 51d, 61a) 대신에 제1의 경질자성층(41e, 46e, 51e, 61e)을, 상기 제2의 반강자성층(44d, 49d, 54a, 64a) 대신에 제2의 경질자성층(44e, 49e, 54e, 64e)을 사용하는 것을 특징으로 하는 스핀밸브 자기저항효과 헤드의 제조방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 제1의 경질자성층(41e, 46e, 51e, 61e)은, 상기 제2의 경질자성층(44e, 49e, 54e, 64e) 보다 보자력이 큰 재료로서 형성되고, 상기 제1의 경질자성층은 상기 제2의 경질자성층보다 약한 자계를 사용하여 자화되는 것을 특징으로 하는 스핀밸브 자기저항효과 헤드의 제조방법.
  24. 제13항 내지 제17항중 어느 한항에 있어서, 상기 제1의 반강자성층과 상기 제2의 반강자성층의 적어도 한쪽을 도전재료로서 형성하는 것을 특징으로 하는 스핀밸브 자기저항효과 헤드의 제조방법.
  25. 제17항에 있어서, 상기 제2의 반강자성층을 구성하는 절연재는 NiO, CoO중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 스핀밸브 자기저항효과 헤드의 제조방법.
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