KR100330524B1 - 단일 반강자성 층을 채택한 이중 거대 자기저항 센서 - Google Patents

단일 반강자성 층을 채택한 이중 거대 자기저항 센서 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단일 반강자성(AFM) 고정층을 채택한 이중 거대 자기저항 (Great Magnetoresistive; GMR)을 제공한다. 상기 이중 GMR 센서에서, 전체 스택의 두께가 더 얇아지고, 추가적인 스핀 밸브 효과가 이중 센서의 민감도 및 이중 센서의 자유층의 카운터바이어싱을 증가시켜 센서가 감지 전류의 크기 및 방향에 영향받지 않게 한다. 단일 고정층은 이중 센서의 두께를 감소시킴으로써, 이중 센서의 각 스핀 밸브 센서에 대하여 역평행(antiparallel ; AP) 피고정층 구조체의 채택이 가능하게 한다. 또한, 고정층의 두께를 50Å 내지 80Å로 감소시키는 바람직한 고정층 물질은 이리듐 망간(IrMn)이다.

Description

단일 반강자성 층을 채택한 이중 거대 자기저항 센서{DUAL GMR SENSOR WITH A SINGLE AFM LAYER}
본 발명은 단일 반강자성(AFM) 층을 구비하는 이중 거대 자기저항(Great MagnetoResistive; GMR) 센서에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 얇은 센서 스택을 구비하고 제1 GMR 센서 및 제2 GMR 센서의 스핀 밸브 효과(spin valve effect)를 더하여 GMR 출력을 향상시키는 이중 센서에 관한 것이다.
컴퓨터의 심장부는 자기 디스크 드라이브라고 부르는 조립체이다. 자기 디스크 드라이브는 회전 자기 디스크, 상기 회전 디스크 위에서 서스펜션 암 (suspension arm)에 의해 현수(懸垂)되는 기록 헤드 및 판독 헤드와, 서스펜션 암을 회전시켜 기록 헤드 및 판독 헤드가 회전하는 디스크의 선택된 원형 트랙 위에 위치하도록 하는 엑추에이터를 포함한다. 판독 헤드 및 기록 헤드는 공기 베어링 표면(air bearing surface; ABS)을 갖는 슬라이더에 직접 장착된다. 서스펜션 암은 디스크가 회전하지 않을 때는 슬라이더를 기울게 하여 디스크의 표면에 접촉하도록 하지만, 디스크가 회전하면, 슬라이더의 ABS에 인접한 회전 디스크에 의해 공기가 소용돌이 치게 되므로, 슬라이더는 회전 디스크로부터 미소한 거리를 두고 공기 베이링 위로 부양한다. 슬라이더가 공기 베어링 위로 부양하면 기록 헤드 및 판독 헤드를 사용하여 회전 디스크에 자기적 흔적(magnetic impression)을 기록하고 회전 디스크로부터 자기적 흔적을 판독한다. 판독 헤드 및 기록 헤드는 판독 기능 및 기록 기능을 구현하는 컴퓨터 프로그램에 따라 동작되는 처리 회로에 연결된다.
기록 헤드는 제1 절연층, 제2 절연층 및 제3 절연층(이들 절연층이 절연 스택을 구성함)에 내장된 코일층 및 제1 극편층(pole piece layer)과 제2 극편층 사이에 삽입된 절연 스택을 포함한다. 기록 헤드의 공기 베어링 층에 위치한 비자성간극층으로 인하여, 기록 헤드의 공기 베어링 표면(ABS)에서, 제1 극편층과 제2 극편층 사이에 간극이 형성된다. 극편층은 배간극(背間隙)(back gap)에 연결된다. 코일층을 흐르는 전류가 ABS에 위치한 극편들 사이의 간극을 가로질러 테를 형성하는 자장을 극편에 유도한다. 테두리 자장(fringe field) 또는 그것으로부터의 랙(lack)이 회전 디스크 상의 원형 트랙과 같은 이동 매체 상의 트랙에 정보를 기록한다.
판독 헤드는 비자성 절연성의 제1 판독 간극층과 제2 판독 간극층 사이에 위치한 센서를 포함하는데, 제1 판독 간극층 및 제2 판독 간극층은 강자성(ferromagnetic)의 제1 차폐층(shield layer)과 제2 차폐층 사이에 위치한다. 최근의 판독 헤드에서는, 스핀 밸브 센서(spin valve sensor)를 채택하여 회전 자기 디스크로부터의 자장을 감지한다. 센서는 비자성 도전층[이하, 이격층(spacer layer)으로 칭함]을 포함하는데, 이격층은 제1 강자성층과 제2 강자성층[이하, 각각 피고정층(pinned layer) 및 자유층(free layer)이라 칭함] 사이에 삽입된다. 제1 리드(lead) 및 제2 리드는 스핀 밸브 센서에 연결되어 감지 전류(sense current)를 전도한다. 피고정층의 자화(磁化)는 헤드의 공기 베어링 표면(ABS)에 수직으로 고정되고, 자유층의 자기 모멘트는 ABS에 평행하게 위치하되 외부 자장에 반응하여 자유롭게 회전한다. 피고정층의 자화는 통상적으로 반강자성(antiferromagnetic) 고정층(pinning layer)과의 교환 결합(exchange coupling)에 의해 고정된다.
이격층의 두께는 센서를 통과하는 전도 전자(conduction electron)의 평균자유 경로(mean free path)보다 작게 선택되어야 한다. 이러한 구성에 의하여, 전도 전자의 일부가 이격층과 피고정층 및 이격층과 자유층과의 경계면에서 분산(scattering)된다. 피고정층의 자화와 자유층의 자화가 서로에 대해 평행한 경우, 분산은 최소가 되고, 피고정층의 자화와 자유층의 자화가 서로에 대해 역평행(antiparallel)인 경우, 분산이 최대가 된다. 분산의 변화로 말미암아 스핀 밸브 센서의 저항이 cosθ에 비례하여 변경되는데, 여기서θ는 피고정층의 자화와 자유층의 자화 사이의 각이다. 판독 모드에서, 스핀 밸브 센서의 저항은 회전 디스크로부터의 자장의 크기에 비례하여 변한다. 감지 전류가 스핀 밸브 센서를 통전할 때, 저항의 변화는 전위(電位) 변화의 원인이 되는데, 전위의 변화는 처리 회로에 의하여 검출되고 재생(playback) 신호로서 처리된다.
스핀 밸브 센서는 이방성 자기 저항(anisotropic)(AMR) 센서의 자기 저항(MR) 계수보다 현저하게 큰 자기 저항(MR) 계수에 의해 규정된다. MR 계수는 dr/R이며, 여기서 dr는 스핀 밸브 센서의 저항 변화이고 R는 스핀 밸브 센서의 변화 전의 저항이다. 스핀 밸브 센서는 때때로 거대 자기 저항(giant magnetoresistive)(GMR) 센서라고 부른다. 스핀 밸브 센서가 단일 피고정층을 채택한 경우는 단순 스핀 밸브(simple spin valve)라고 부른다.
다른 유형의 스핀 밸브 센서로는 역평행(AP) 스핀 밸브 센서가 있다. AP 피고정 스핀 밸브 센서는 AP 피고정 구조체(AP pinned structure)가 단일 피고정층 대신에 제1 AP 피고정층 및 제2 AP 피고정층을 구비한다는 점에서 단순 스핀 밸브 센서와 다르다. AP 피고정 구조체는 제1 강자성 피고정층과 제2 강자성 피고정층사이에 삽입된 AP 결합층을 구비한다. 제1 피고정층은 반강자성 고정층과의 교환 결합에 의하여 제1 방향으로 향하는 자기 모멘트를 갖는다. 제2 피고정층은 자유층과 직접적으로 인접하고, 제1 피고정층과 제2 피고정층 사이의 AP 결합막의 최소 두께(8Å 정도)때문에, 제1 피고정층과 역평행 교환 결합한다. 따라서, 제2 피고정층의 자기 모멘트는 제1 피고정층의 자기 모멘트 방향에 대해 역평행한 제2 방향을 향한다.
AP 피고정 구조체의 제1 피고정층 및 제2 피고정층의 자기 모멘트가 차감적으로 결합되어 순(純)자기 모멘트가 단일 피고정층의 자기 모멘트보다 작기 때문에, AP 피고정 구조체는 단일 피고정층보다 바람직하다. 상기 순자기 모멘트의 방향은 제1 피고정층 및 제2 피고정층의 두께에 의하여 결정된다. 감소된 순자기 모멘트는 AP 피고정 구조체로부터의 감소된 감자장(demagnetization field)과 같다. 반강자성 교환 결합이 순고정 모멘트(pinning momnet)에 반비례하므로, 제1 피고정층과 고정층 사이의 교환 결합이 증가된다. AP 고정 스핀 밸브 센서는 본 명세서의 일부를 이루는, 헤임(Heim)과 파킨(Parkin)에게 허여된 미국 특허 제5,465,185호에 개시되어 있다.
GMR 헤드의 MR 계수(dr/R)를 증가시키기 위해 계속 노력 중이다. 스핀 밸브 효과가 증가한다는 것은 판독 헤드에 의한 판독되는 비트의 밀도(회전 자기 디스크의 단위 정방 인치당 비트수)가 증가하는 것과 같다.
우선, 본 발명자는 각 GMR 센서가 각각의 반강자성(AFM) 고정층을 갖는 이중GMR 센서를 검토하였다. 상기 이중 GMR 센서는 비자성 도전 제1 이격층 및 제2 이격층 사이에 위치하는 강자성 자유층을 포함하는데, 제1 이격층 및 제2 이격층은 제1 피고정층과 제2 피고정층의 사이에 위치하고, 제1 피고정층 및 제2 피고정층은 제1 반강자성(AFM) 고정층과 제2 반강자성 고정층 사이에 위치한다. 각 반강자성 고정층의 통상적인 두께는 250Å과 같거나 크다. 전체 간극 길이(제1 차폐층과 제2 차폐층 사이의 거리)는 약 1000Å이다. 따라서, 두 반강자성 고정층은 대략 전체 간극 길이의 절반을 차지한다. 이중 GMR 센서의 다른 층의 두께가 두 반강자성 고정층에 더해진다면, 1000Å의 두께를 유지하기 위해서 제1 판독 간극층 및 제2 판독 간극층의 두께는 극히 얇아야만 한다. 얇은 제1 판독 간극층 및 제2 판독 간극층은 센서와 제1 차폐층 및 제2 차폐층과의 전기적 단락 확률을 현저하게 증가시킨다. 위에 설명한 바와 같이, 제1 피고정층 및 제2 피고정층이 역평행(AP) 피고정층인 경우, 각 AP 피고정층의 전체 두께는 제1 판독 간극층 및 제2 판독 간극층의 두께를 감소시키는 데에도 기여한다. 전술한 바와 같이, AP 피고정층은 단일 피고정층보다 더욱 바람직하다. 따라서, 센서의 성능에 영향을 주지 않으면서 더욱 얇은 센서 스택을 구비하는 이중 GMR 센서의 제공의 필요성이 강하게 인식되고 있다.
본 발명자는 센서 스택이 얇아지도록 단일 반강자성(AFM) 고정층을 채택하고 있는 이중 GMR 센서를 제공하기에 이르렀다. 이것은 강자성 제1 피고정층 구조체(pinned layer structure) 및 제2 피고정층 구조체 사이에 위치한 반강자성(AFM) 고정층을 설치함으로써 달성되는데, 제1 피고정층 구조체 및 제2 피고정층 구조체는 제1 비자성 도전 이격층과 제2 비자성 도전 이격층의 사이에 위치하고, 제1 및 제2 비자성 도전 이격층은 강자성 제1 자유층과 강자성 제2 자유층 사이에 위치한다. 고정층은 제1 피고정층과 제2 피고정층의 각각의 자기 모멘트를 통상적으로 ABS에 수직한 제1 방향으로 향하게 한다. 감지 전류(Is)가 센서에 통전하기 전에, 자유층의 자기 모멘트들은 통상적으로 ABS에 평행인 공통의 방향을 향한다. 감지 전류가 이중 센서에 통전되면, 센서의 층들로부터의 감지 전류장으로 말미암아 제1 자유층의 자기 모멘트가 ABS에 평행한 한 방향을 취하고 제2 자유층의 자기 모멘트는 ABS에 평행한 반대 방향을 취한다. 따라서, 감지 전류장이 센서에 통전되면, 제1 자유층 및 제2 자유층의 자기 모멘트는 크기 갖고 반대 방향으로 회전한다. 그러므로, 이 현상으로 인하여 자유층 중 한 층은 오버바이어스(overbias) 되고 다른 한 층은 언더바이어스(underbias)된다. 그러나, 센서의 양절반부(兩折半部)로부터의 신호가 가증(加增)되므로 결과 신호는 올바르게 바이어스된다. 이 가증 효과 때문에, 이중 GMR 센서의 전달 곡선(transfer curve)의 바이어스 점은 감지 전류의 양과 극성에 무관하다. 단일 반강자성(AFM) 고정층을 채택하면, 이중 GMR 센서의 전체 두께는 제1 반강자성(AFM) 고정층과 제2 반강자성 고정층을 채택한 이중 GMR 센서에 비해 적어도 250Å 정도 감소한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서는, 이리듐 망간(iridium manganese)(IrMn)을 두께 50Å 내지 80Å의 반강자성(AFM) 고정층으로 채택한다. 센서 스택의 두께의 전반적인 감소 때문에, 센서와 차폐층 사이의 전기적 단락이 일어나는 위험성 없이 제1 피고정층 구조체 및 제2 피고정층 구조체를 위한 더욱 바람직한 역방향(AP) 피고정층을 채택할 수 있다.
본 발명의 제1 목적은 더욱 얇은 센서 스택을 채택한 이중 GMR 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 목적은 센서와 제1 강자성 차폐층 및 제2 강자성 차폐층과의 전기적 단락 위험성을 증가함이 없이 제1 역평행(AP) 피고정층 및 제2 역평행 피고정층을 채택할 수 있는 이중 GMR 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 제3 목적은 더욱 얇은 스택 높이를 갖고 감지 전류의 크기와 극성에 영향 받지 않는, 제1 역평행(AP) 피고정층 및 제2 역평행 피고정층을 채택하는 이중 GMR 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 첨부 도면과 함께 후술하는 설명을 읽음으로써 명백해 질 것이다.
도 1은 예시적인 자기 디스크 드라이브의 평면도.
도 2는 도 1의 평면 2-2에서 바라본 디스크 드라이브의 자기 헤드의 단부도.
도 3은 복수 개의 디스크 및 자기 헤드가 채택된 자기 디스크 드라이브의 입면도.
도 4는 슬라이더 및 자기 헤드를 지지하는 예시적인 서스펜션 시스템(suspension system)의 등방도(isometric view).
도 5는 도 2의 평면 5-5를 따라 취한 자기 헤드의 ABS를 도시한 도면.
도 6은 도 2의 평면 6-6을 따라 취한 슬라이더 및 피기백(piggyback) 자기 헤드의 부분도.
도 7은 도 2의 평면 7-7을 따라 취한 슬라이더 및 병합된(merged) 자기 헤드의 부분도.
도 8은 도 6의 평면 8-8을 따라 취한 슬라이더의 ABS를 도시한 것으로서 피기백 자기 헤드의 판독 요소 및 기록 요소를 나타낸 도면.
도 9는 도 7의 평면 9-9를 따라 취한 슬라이더의 ABS의 부분을 도시한 것으로서, 병합된 자기 헤드의 판독 요소 및 기록 요소를 나타낸 도면.
도 10은 코일층 위의 모든 물질과 리드가 제거된 상태의, 도 6 또는 도 7의 평면 10-10을 따라 취한 도면.
도 11은 역평행(antiparallel; AP) 피고정 스핀 밸브(pinned spin valve)(SV) 센서를 채택한 판독 헤드의 ABS를 도시한 등방도.
도 12는 단일 반강자성(antiferromagnetic)(AFM) 고정층(pinning layer)을 구비한 본 발명의 이중 GMR 센서의 ABS를 도시한 도면.
도 13은 일정 층의 자기 모멘트가 나타나 있는 도 12의 이중 센서의 개략 전개도.
도 14a 내지 도 14d는 이중 GMR 센서의 제1 센서 및 제2 센서 각각의, 감지 전류(Is)의 방향과 제1 자유층 및 제2 자유층의 자기 모멘트의 방향 그리고 제2 역평행 피고정층의 자기 모멘트의 방향의 다양한 조합을 도시한 도면.
도 15a 및 도 15b는 각각 오버바이어스되고 언더바이어스되는 자유층들의 전달 곡선(transfer curve)을 도시한 도면.
도 15c는 감지 전류장에 의한 바이어스가 없는 경우의 조합된 자유층의 전달 곡선을 도시한 도면.
도 16은 역평행(AP) 피고정층의 ABS를 도시한 도면.
도 17은 단일 피고정층의 ABS를 도시한 도면.
[자기 디스크 드라이브]
도면을 참조함에 있어서, 몇 개의 도면에 걸쳐 동일하거나 유사한 부분은 동일한 참조 번호를 부여하였다. 도 1 내지 도 3은 자기 디스크 드라이브(30)를 도시한 도면이다. 드라이브(30)는 자기 디스크(34)를 지지하고 회전시키는 스핀들(spindle)(32)을 포함한다. 스핀들(32)은 모터 제어기(38)에 의해 제어되는 모터(36)에 의해 회전한다. 결합된 판독 및 기록 자기 헤드(40)는 서스펜션(44) 및 액추에이터 암(actuator arm)(46)에 의해 지지되는 슬라이더(42)에 장착된다. 복수 개의 디스크, 슬라이더 및 서스펜션은 도 3에 도시된 대용량 직접 접근 저장 장치(direct access storage device)(DASD)에 설치된다. 서스펜션(44) 및 액추에이터 암(46)은 자기 헤드(40)가 자기 디스크(34)의 표면과 변환 관계(transducing relationship)를 갖도록 슬라이더(42)의 위치를 정한다. 디스크(34)가 모터(36)에 의해 회전되면, 상기 슬라이더는 디스크(34) 표면과 공기 베이링 표면(ABS) 사이의 얇은(통상적으로, 0.05μm) 공기 쿠션(cushion of air : air bearing) 위에 지지된다. 이 때, 자기 헤드(40)는 디스크(34)의 표면에 있는 다중 원형 트랙에 정보를 기록할 뿐 아니라 정보를 판독하는 데 사용될 수도 있다. 처리 회로(50)는 헤드(40)를 이용하여 그러한 정보를 나타내는 신호를 교환하고, 자기 디스크(34)를 회전시키기 위한 모터 구동 신호를 제공하며, 슬라이더를 다양한 트랙으로 이동시키기 위한 신호를 제공한다. 도 4에는, 서스펜션(44)에 장착된 슬라이더(42)가 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전술한 구성 요소는 하우징의 프레임(54)에 장착될 수 있다.
도 5는 슬라이더(42) 및 자기 헤드(40)의 ABS를 도시한 도면이다. 슬라이더는 자기 헤드(40)를 지지하는 중심 레일(56)과 외측 레일(58, 60)을 구비한다. 이들 레일(56, 58, 60)은 교차 레일(cross rail)(62)로부터 연장되어 있다. 자기 디스크(34)의 회전과 관련하여, 교차 레일(62)은 슬라이더의 리딩 엣지(leading edge)(64)에 위치하고 자기 헤드(40)는 슬라이더의 트레일링 엣지(trailing edge)(66)에 위치한다.
도 6은 기록 헤드부(70) 및 판독 헤드부(72)를 포함하는 피기백(piggyback) 자기 헤드(40)의 측단면도이며, 판독 헤드부는 본 발명의 스핀 밸브 센서(74)를 채택한다. 도 8은 도 6의 ABS를 도시한 도면이다. 스핀 밸브 센서(74)는 비자성의 전기 절연성의 제1 판독 간극층(76)과 제2 판독 간극층(78) 사이에 삽입되고, 판독 간극층은 강자성 제1 차폐층(80)과 제2 차폐층(82) 사이에 삽입된다. 외부 자장에 반응하여, 스핀 밸브 센서(74)의 저항이 변한다. 센서에 통전되는 감지 전류(Is)는 이들 저항 변화가 전위의 변화로서 나타나도록 한다. 이 때, 이 전위 변화는 도 3에 도시된 처리 회로(5)에 의해 재생 신호로서 처리된다.
자기 헤드(40)의 기록 헤드부(70)에는 제1 차폐층(86)과 제2 차폐층(88) 사이에 삽입된 코일층(84)이 포함되어 있다. 코일층(84)에 의하여 생긴 제2 절연층 내의 잔주름(ripple)을 제거하기 위해 상기 헤드를 평탄하게 하는 데에는 제3 절연층(90)을 사용할 수 있다. 제1, 제2 및 제3 절연층은 당업계에서 '절연 스택'이라고 부른다. 코일층(84) 및 제1, 제2 및 제3 절연층(86, 88, 90)은 제1 극편층(92)와 제2 극편층(94) 사이에 삽입된다. 제1 극편층(92)과 제2 극편층(94)은 배간극(back gap)(96)에 자기적으로 결합되고, ABS에서 기록 간극층(102)에 의해 분리된 제1 극단(pole tip)(98) 및 제2 극단(100)을 갖는다. 절연층(103)은 제2 차폐층(82)와 제1 극편층(92) 사이에 삽입된다. 제2 차폐층(82)과 제1 극편층(92)는 분리된 층이므로, 이 헤드는 피기백 헤드라고 알려져 있다. 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 솔더 연결부(104) 및 제2 솔더 연결부(106)는 스핀 밸브 센서(74)로부터의 리드를 서스펜션(44)의 리드(112, 114)와 연결하고, 제3 솔더 연결부(116) 및 제4 솔더 연결부(118)는 코일(84)(도 8에 도시됨)로부터의 리드(120, 122)를 서스펜션의 리드(124, 126)와 연결한다.
도 7 및 도 9는 제2 차폐층(82) 및 제1 극편층(92)이 공통층인 것을 제외하고는 도 6 및 도 8과 동일하다. 이 형식의 헤드는 병합된 자기 헤드(merged magnetic head)라고 알려져 있다. 도 6 및 도 8의 피기백 헤드의 절연층(103)은 생략하였다.
도 11은 도 6 및 도 8에 도시된 판독 헤드(72)의 ABS를 도시한 등방도이다. 판독 헤드(72)는 반강자성(AFM) 고정층(132) 위에 위치한 스핀 밸브 센서(130)를 포함한다. 스핀 밸브 센서(130)의 후술하는 강자성 피고정층은 고정층(132)의 자기 스핀에 의해 고정되는 자기 모멘트를 가진다. AFM 고정층은 425Å의 니켈 산화물(nickel oxide : NiO)일 수 있다. 제1 하드 바이어스/리드층(hard bias and lead layer)(134)과 제2 하드 바이어스/리드층(136)은 스핀 밸브 센서의 제1 측면 엣지(138) 및 제2 측면 엣지(140)와 연결된다. 이 연결은 당업계에서 접촉 접합(contiguous junction)이라고 알려져 있으며, 본 명세서의 일부를 이루는 미국 특허 제5,108,037호에 충분히 설명되어있다. 제1 하드 바이어스/리드층(134)은 제1 하드 바이어스층(140)과 제1 리드층(142)을 포함하고, 제2 하드 바이어스/리드층(136)은 제2 하드 바이어스층(144)과 제2 리드층(146)을 포함한다. 하드 바이어스층(140, 144)은 자장이 스핀 밸브 센서(130)를 통과하며 수평으로 확장되도록 함으로써 그곳의 자기 도메인을 견고하게 한다. AFM 고정층(132), 스핀 밸브 센서(130) 및 제1 하드 바이어스/리드층과 제2 하드 바이어스/리드층(134, 136)은 비자성의 전기적 절연성 제1 판독 간극층(148)과 제2 판독 간극층(150) 사이에 삽입된다. 이어서, 제1 판독 간극층 및 제2 판독 간극층(148, 150)은 강자성 제1 차폐층(152)과 제2 차폐층(154) 사이에 삽입된다.
[발명]
본 발명의 이중 GMR 센서(200)가 도 12에 도시되어 있다. 단일 반강자성(AFM) 고정층(202)은 강자성 제1 피고정층 구조체(204)와 제2 피고정층 구조체(206) 사이에 삽입된다. 피고정층 구조체(204, 206)는 비자성의 전기 도전성 제1 이격층(S)(208)과 제2 이격층(210) 사이에 삽입된다. 이격층(208, 210)은 강자성 제1 자유층(212)과 제2 자유층(214) 사이에 삽입된다. 탄탈륨(Ta) 시드층(seed layer)(216)은 제1 자유층(212)과 제1 간극층(218) 사이에 위치할 수 있고, 탄탈륨(Ta) 캡층(cap layer)(220)은 제2 자유층(214) 위에 위치할 수 있다. 층(204, 208, 212)은 제1 스핀 밸브(SV1)를 구성하고 층(206, 210, 214)은 제2 스핀 밸브(SV2)를 구성한다.
본 발명의 양호한 실시예에 있어서, 제1 피고정층 구조체(204) 및 제2 피고정층 구조체(206)는 제1 역평행(AP) 피고정층 구조체 및 제2 역평행 피고정층 구조체로 이루어져 있다. 제1 피고정층 구조체(204)는 제1 역평행층(AP1)(232)과 제2 역평행층(AP2)(234) 및 이들 사이에 위치한 루테늄(Ru)층(230)을 포함한다. 제2 피고정층 구조체(206)은 강자성 제1 역평행층(AP1)(238)과 제2 역평행층(AP2)(240) 및 이들 사이에 위치한 루테늄(Ru)층(236)을 포함한다. 제1 피고정층 구조체(204) 및 제2 피고정층 구조체(206)의 자기 모멘트는 고정층(202)에 의하여 동일한 방향으로 고정된다. 제1 역평행 피고정층(232, 238)의 자기 모멘트(242, 244)는 ABS로부터 멀어지는 방향으로 ABS에 수직하게 고정된다. 루테늄층(230, 236)의 역평행 결합 때문에, 제2 역평행 피고정층(234, 240)의 자기 모멘트(246, 248)는 제1 역평행 피고정층(232, 238)의 자기 모멘트에 역평행하게 고정된다. 제1 피고정층 구조체(204)와 제2 피고정층 구조체(206)의 피고정 방향은 제2 역평행 피고정층(234, 240)에 의해 결정되는데, 이는 스핀 밸브 효과가 상기 층들과 제1 자유층(212) 및 제2 자유층(214) 사이에서 제1 이격층(208)과 제2 이격층(210)을 가로질러 발생하기 때문이다. 대안으로서, 필요하다면 자기 모멘트(242, 244, 246, 248)를 센서의 성능에 영향을 주는 일이 없이 반전시킬 수도 있다.
본 발명의 양호한 실시예에 있어서, 반강자성(AFM) 고정층은 이리듐 망간(IrMn), 니켈 망간(NiMn) 및 백금 망간(PtMn)을 포함하는 그룹으로부터 선택된다. 이들 물질을 사용하면 고정층(202)의 두께가 250Å 이하로 감소된다. 고정층(202)을 구성하기에 바람직한 물질은 이리듐 망간(IrMn)이고, 이 경우 두께가 50Å 내지 80Å이 될 수 있다. 루테늄(Ru) 역평행 결합층(230, 236)의 두께는 8Å이 좋다. 역평행 고정층(234, 238)을 구성하는 코발트(Co) 또는 코발트 철(cobalt iron)(CoFe)의 두께는 20Å이 좋고, 역평행 고정층(232, 240)을 구성하는 코발트(Co) 또는 코발트 철(CoFe)의 두께는 24Å이 좋다. 각 이격층(208, 210)을 구성하는 두께 및 물질은 20Å의 구리(Cu)가 좋다. 제1 자유층(212) 및 제2 자유층(214)의 두께 및 물질은 35Å의 니켈 철(NiFe)이 좋다.
도 12에서, 스핀 밸브(SV1, SV2) 내의 제1 역평행 피고정층(232, 238)의 두께가 서로 다르고, 스핀 밸브(SV1, SV2) 내의 제1 역평행 피고정층(234, 240)의 두께도 서로 다름을 유의해야 한다. 그러나, 각 스핀 밸브(SV1, SV2) 내의 역평행 피고정층 두께 간의 차이가 4Å으로 동일하다는 것도 역시 유의해야 한다. 이 관계는다음의 두 가지 이유에서 바람직하다. 즉 1) 스핀 밸브(SV1, SV2)로부터 나오는 감자장(減磁場)을 상쇄(견제)하고, 2) 목적하는 리셋을 이행하는 열 및 감지 전류장의 원인으로 될 감지 전류(Is)의 인가시(도 13에 도시됨)에 AFM 층(202)의 자기 스핀의 리셋을 가능하게 하는 데 좋다. 감자장과 관련하여, 제1 스핀 밸브 센서(SV1)로부터의 순감자장(純減磁場)은 도면으로 들어가는 방향의 4Å인 반면, 제2 스핀 밸브 센서(SV2)의 감자장은 도면에서 나오는 방향의 4Å이다. 이 감자장은 서로 상쇄된다. 리셋과 관련하여, 감지 전류(Is)는 스핀 밸브 센서(SV1) 위의 층들로부터의 감지 전류장을 유도하여 제1 역평행 피고정층(232) 및 제2 역평행 피고정층(234)의 자기 모멘트를 도면으로 들어가는 방향이 되게 한다. 그러나, 역평행 피고정층(232)의 두께가 역평행 피고정층(234)의 두께보다 두꺼우므로, 이것의 자기 모멘트(242)는 도면으로 향할 것이고, 층(232, 234) 사이의 역평행 결합에 의해 역평행 피고정층(234)의 자기 모멘트(246)는 도면을 나오는 방향이 될 것이다. 동일한 관계가 제2 스핀 밸브 센서(SV2)에도 적용된다. 제2 스핀 밸브(SV2) 아래의 전도층은 역평행 피고정층(238, 240)의 자기 모멘트가 도면으로부터 나오는 방향이 되게 할 것이다. 제2 역평행 피고정층(240)의 두께가 제1 역평행 피고정층(238)의 두께보다 두꺼우므로, 이것의 자기 모멘트(248)는 도면으로부터 나오는 방향이 될 것이고, 피고정층 사이의 역평행 결합에 의해 제1 역평행 피고정층(238)의 자기 모멘트(244)는 도면안으로 들어가게 될 것이다.
이중 센서(200)의 동작 준비 후, 감지 전류(Is)가 이중 센서(200)를 통전하기 전에, 제1 자유층(212) 및 제2 자유층(214)의 자기 모멘트(250, 252)는 ABS에 평행하게 배열되는 것이 보통이다. 대안으로서는, 이들 방향을 센서(200)의 성능에 영향을 주는 일이 없이 반전시킬 수도 있다. 그러나, 감지 전류(Is)의 인가시, 도 12에 도시된 자기 모멘트(250, 252)는 센서의 다른 층으로부터의 감지 전류장에 의해, 도 13에서 254, 256으로 도시한 바와 같이, 회전될 것이다. 역평행 피고정층(234)의 자기 모멘트(246)에 대한 자유층(218)의 자기 모멘트(254)의 회전은 저항의 변화를 결정하고, 제1 스핀 밸브(SV1)의 스핀 밸브 효과와 자기 모멘트(248)에 대한 자기 모멘트(256)의 회전은 제2 스핀 밸브(SV2)의 저항 변화를 결정한다. 제1 스핀 밸브(SV1) 및 제2 스핀 밸브(SV2)의 저항 변화는 인가되는 장의 방향에 불구하고 가증된다. 더욱이, 감지 전류장에 의한 자기 모멘트(256)의 오버바이어스와 감지 전류장에 의한 자기 모멘트(254)의 언더바이어스는, 이중 MR 센서가 감지 전류의 방향과 크기에 대하여 둔감하게 하는 스핀 밸브 효과의 가증 중에 서로 상쇄된다. 이들 효과는 도 14a 내지 도 14d에서 더욱 자세하게 설명되어 있다.
도 14a는 감지 전류(Is), 자유층의 자기 모멘트(254, 256) 및 도 12 및 도 13에 도시된 센서의 제2 역평행층(AP2)의 자기 모멘트(246, 248)를 도시하고 있다. 센서를 통과하여 흐르는 감지 전류(Is)에 기인하는 감지 전류장은, 전술한 바와 같이, 자기 모멘트(254, 256)를 ABS에 수평인 각으로 되게 한다. 인가된 장(H)이 자기 디스크에 의해 발휘될 때, 자기 모멘트(254, 256)는 모두 반시계 방향으로 회전하여 자기 모멘트(246/248)에 더욱 역평행하게 되고, 각 스핀 밸브 센서(SV1, SV2)의 저항을 증가시킨다. 이 저항은 가증적이므로 감지 전류(Is)에 대한 이중 센서(200)의 저항을 증가시킨다. △r 로 나타낸 저항의 이 증가는 △r/R비(比)를 구성하는데, 여기서 R는 이중 센서의 변화 전의 저항이다. △r/R는 자기 저항 계수라고 부르며, 인가된 장(H)에 반응한 이것의 크기는 센서의 민감도와 동등하다. 도 14b는 자기 모멘트(246/248)의 방향이 반전되었다는 것을 제외하면, 도 14a와 동일하다. 인가된 장(H)이 적용되면, 자기 모멘트(254, 256)는 반시계 방향으로 회전하여 자기 모멘트(246/248)와 더욱 평행하게 되어 이중 센서의 저항을 감소시킨다. 도 14c는 감지 전류(Is)가 반전됨으로써, 도 14a에 도시된 방향과 반대되는 방향의 감지 전류장에 의해 자기 모멘트(254, 256)가 회전한다는 것을 제외하고는, 도 14a와 동일하다. 회전 자기 디스크로부터 인가된 장(H)이 적용되면, 자기 모멘트(254, 256)는 반시계 방향으로 회전하여 자기 모멘트(246/248)와 더욱 역평행하게 되므로 이중 센서의 저항을 증가시킨다. 도 14d는 자기 모멘트(246, 248)가 반전되었다는 것을 제외하고는 도 14c와 동일하다. 회전 자기 디스크로부터 인가된 장(H)이 적용되면, 자기 모멘트(254, 256)는 반시계 방향으로 회전하여 자기 모멘트(246/248)와 더욱 평행하게 되므로 이중 센서의 저항을 감소시킨다. 도 14a 내지 도 14d에 도시된 인가된 장(H)은 양의 방향으로 진행하는 인가된 장으로서 도시되어 있다. 인가된 장이 음일 경우(즉, H 화살표가 아래로 향하는 경우), 이중 센서의 저항의 증가 및 감소는 전술한 바와는 반대가 될 것이다.
도 15a 및 도 15b는 제1 스핀 밸브(SV1) 및 제2 스핀 밸브(SV2)에 대한 전달 곡선을 도시하고 있다. 도 15a에 있어서, 제1 스핀 밸브(SV1)의 자유층은 감지 전류장에 의해 오버바이어스되므로, 자기 모멘트(256)의 방향은 ABS에 대한 평행 방향에 양각(positive angle)이 되고 제1 스핀 밸브(SV1)의 전달 곡선의 바이어스 점은 점(260)에 위치한다. 도 15b에 있어서, 감지 전류장은 제2 스핀 밸브(SV2)의 자유층에 반대 효과를 야기하므로, 상기 제2 스핀 밸브(SV2)의 전달 곡선의 바이어스 점은 점(262)이 된다. 본 발명의 이중 센서에 있어서, 스핀 밸브 효과는 가증적이므로, 도 15a의 오버바이어스와 도 15b의 언더바이어스가 평형을 이루도록하여, 도 15c에 도시된 바와 같이, 그 결과 얻은 전달 곡선의 중간에 바이어스 점(264)이 위치하도록 한다. 따라서, 양의 방향 및 음의 방향으로 진행하는 동일한 크기의 인가된 장은 이중 센서의 자기 저항 계수(dr/R)가 동일한 크기의 양 또는 음의 값으로 되게 된다.
도 16은 도 12에 도시된 양호한 실시예의 각 스핀 밸브(SV1, SV2)에 채택된 역평행(AP) 피고정층 구조체(270)를 도시한 것이다. 전술한 바와 같이, AP 피고정층 구조체(270)에는 강자성 역평행(AP)층(274, 276) 사이에 삽입된 루테늄(Ru) 역평행 결합층(272)이 있다. 상기 강자성 역평행층(274, 276) 중 어느 하나는 고정층에 의해 자유층과 연동하는 다른 역평행층과 고정되어, 스핀 밸브 효과를 생성할 수 있다. 대안적인 실시예에 있어서, AP 피고정층 구조체는 단일 강자성 피고정층(280)으로 대체될 수 있다. 단일 피고정층(280)을 채택하는 장점은 이것의 전체 두께가 도 17에 도시된 AP 피고정층보다 얇다는 것이다. 그러나, AP 피고정층의 전술한 장점 때문에, AP 피고정층 구조체(270)가 좋고, 이는 전술한 본 발명에 의해 센서 스택의 두께를 감소시킬 수 있으므로 채택될 수 있는 것이다.
도 12에 도시된 스핀 밸브 센서(200)를 구성함에 있어서, 각 층들의 자기 모멘트의 자화 용이축(磁化容易軸 ; easy axes)은, 도 12에 도시된 자기 모멘트(242, 244, 246, 248, 250, 252)의 형성 중에 이들 자기 모멘트와 동일한 방향으로 배향되는 것이 좋다는 것을 이해해야 한다. 도 12에 도시된 층들은 통상적으로 스퍼터링 챔버(sputtering chamber)에 의해 스퍼터링 된다. 이들 층을 스퍼터링 하는 중에, 자기장은 스퍼터링에 의한 형성 도중의 전술한 자기 모멘트의 목적하는 방향과 동일한 방향으로 된다. 이것이 달성되면, 각 층(212, 234, 232, 238, 240, 214)의 자화 용이축은 자기 모멘트(250, 246, 242, 244, 248, 252)의 방향과 각각 동일하게 된다.
본 발명의 기타 실시예 및 변형은 이들 교시의 관점에서 볼 때 당업계에 통상의 지식을 가진 자들에게 용이하리라는 것은 자명하다. 따라서, 본 발명은 전술한 명세서 및 도면과 관련하여 볼 때 그러한 모든 실시예 및 변형을 포함하는 아래의 특허 청구 범위에 의해서만 한정되어야 한다.
본 발명에 의하면 성능을 저하시키는 일이 없이 더욱 얇은 이중 GMR 센서를 제공할 수 있다.

Claims (37)

  1. 스핀 밸브 센서 및 공기 베어링 표면(ABS)을 구비한 자기 판독 헤드에 있어서,
    상기 스핀 밸브 센서는,
    a) 반강자성 고정층과,
    b) 강자성 제1 피고정층 구조체 및 제2 피고정층 구조체와,
    c) 강자성 제1 자유층 및 제2 자유층과,
    d) 비자성의 전기 전도성 제1 이격층 및 제2 이격층
    을 포함하고,
    상기 고정층은 상기 제1 피고정층 구조체와 상기 제2 피고정층 구조체 사이에 위치하고 상기 제1 피고정층 구조체 및 상기 제2 피고정층 구조체 각각의 자기 모멘트를 피고정 방향으로 고정하고,
    상기 제1 이격층은 상기 제1 피고정층 구조체와 상기 제1 자유층 사이에 위치하며 상기 제2 이격층은 상기 제2 피고정층 구조체와 상기 제2 자유층 사이에 위치하고,
    감지 전류가 상기 스핀 밸브 센서에 통전시, 상기 제1 자유층은 제1 방향으로 향하는 자기 모멘트를 가지며, 상기 제2 자유층은 제2 방향으로 향하는 자기 모멘트를 가지고,
    감지 전류가 상기 스핀 밸브 센서에 통전되고 장이 인가될 때, 상기 제1 피고정층 구조체와 상기 제1 자유층 및 이들 사이에 있는 상기 제1 이격층은 제1 스핀 밸브 효과를 생성하며, 제2 피고정층 구조체와 제2 자유층 및 이들 사이에 있는 제2 이격층은 제2 스핀 밸브 효과를 생성하고,
    상기 제1 피고정층 구조체 및 상기 제2 피고정층 구조체의 자기 모멘트의 피고정 방향과 상기 제1 자유층 및 상기 제2 자유층의 자기 모멘트의 제1 방향 및 제2 방향은 상기 제1 스핀 밸브 효과 및 상기 제2 스핀 밸브 효과가 가증(加增)되도록 되어 있는 자기 판독 헤드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 피고정층 구조체 및 상기 제2 피고정층 구조체는 각각,
    강자성 제1 역평행 피고정층 및 제2 역평행 피고정층과,
    상기 제1 역평행 피고정층과 상기 제2 역평행 피고정층 사이의 역평행 결합층과,
    상기 피고정 방향에 역평행한 방향으로 상기 고정층에 의해 고정되는 각 상기 제1 역평행 피고정층의 자기 모멘트와,
    각 상기 제1 역평행 피고정층과의 역평행 결합에 의해 상기 피고정 방향으로 고정되는 각 상기 제2 역평행 피고정층의 자기 모멘트
    를 포함하는 자기 판독 헤드.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 피고정층 구조체 및 상기 제2 피고정층 구조체는각각 단일 강자성 층인 자기 판독 헤드.
  4. 제1항에 있어서, 감지 전류가 스핀 밸브 센서를 통하여 전도시, 상기 고정층의 두께와 저항은 상기 고정층이 상기 제1 피고정층 구조체와 상기 제2 피고정층 구조체 사이에서 전도 전자가 자유롭게 전도될 수 있도록 된 것인 자기 판독 헤드.
  5. 제1항에 있어서, 상기 고정층은 이리듐 망간(IrMn), 니켈 망간(NiMn) 및 백금 망간(PtMn)을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것인 자기 판독 헤드.
  6. 제1항에 있어서, 상기 고정층은 이리듐 망간(IrMn)인 자기 판독 헤드.
  7. 제6항에 있어서, 상기 고정층의 두께는 50Å 내지 80Å인 자기 판독 헤드.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 피고정 방향은 ABS에 수직한 방향이고,
    감지 전류의 비통전시, 상기 제1 자유층 및 상기 제2 자유층의 자기 모멘트는 ABS에 평행하고,
    감지 전류의 통전시, 감지 전류장은 상기 제1 자유층의 자기 모멘트의 제1 방향을 ABS로부터의 어느 한 방향으로 되게 하고, 상기 제2 자유층의 자기 모멘트의 제2 방향을 ABS로부터의 반대 방향으로 되게 하는 것인 자기 판독 헤드.
  9. 제1항에 있어서, 감지 전류의 통전시, 감지 전류장은 상기 제1 자유층 및 상기 제2 자유층의 자기 모멘트를 역으로 바이어스하여 스핀 밸브 센서의 바이어스 점이 스핀 밸브 센서의 전달 곡선의 중간에 유지되도록 하는 것인 자기 판독 헤드.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 스핀 밸브 센서의 제1 측면 엣지 및 제2 측면 엣지에 연결되는 제1 하드 바이어스(hard bias)/리드층 및 제2 하드 바이어스/리드층과,
    비자성의 전기 절연성의 제1 판독 간극층 및 제2 판독 간극층과,
    강자성 제1 차폐층 및 제2 차폐층
    을 포함하고,
    상기 스핀 밸브 센서, 상기 제1 하드 바이어스/리드층 및 상기 제2 하드 바이어스/리드층은 상기 제1 판독 간극층과 상기 제2 판독 간극층 사이에 위치하고,
    상기 제1 판독 간극층 및 상기 제2 판독 간극층은 상기 제1 차폐층과 상기 제2 차폐층 사이에 위치하는 것인 자기 판독 헤드.
  11. 제10항에 있어서, 감지 전류가 스핀 밸브 센서를 통하여 전도시, 상기 고정층의 두께와 저항은 상기 고정층이 상기 제1 피고정층 구조체와 상기 제2 피고정층 구조체 사이에서 전도 전자가 자유롭게 전도될 수 있도록 된 것인 자기 판독 헤드.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 피고정 방향은 ABS에 수직하고,
    감지 전류의 비통전시, 상기 제1 자유층 및 상기 제2 자유층의 자기 모멘트는 ABS에 평행하고,
    감지 전류의 통전시, 감지 전류장은 상기 제1 자유층의 자기 모멘트의 제1 방향을 ABS로부터의 어느 한 방향이 되게 하고, 상기 제2 자유층의 자기 모멘트의 제2 방향을 ABS로부터의 반대 방향이 되게 하는 것인 자기 판독 헤드.
  13. 제12항에 있어서, 감지 전류의 통전시, 감지 전류장은 상기 제1 자유층 및 상기 제2 자유층의 자기 모멘트를 역으로 바이어스하여 스핀 밸브 센서의 바이어스 점이 스핀 밸브 센서의 전달 곡선 상의 중간에 유지되도록 하는 것인 자기 판독 헤드.
  14. 제13항에 있어서, 상기 고정층은 이리듐 망간(IrMn), 니켈 망간(NiMn) 및 백금 망간(PtMn)을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 것인 자기 판독 헤드.
  15. 제13항에 있어서, 상기 고정층은 이리듐 망간(IrMn)인 자기 판독 헤드.
  16. 제15항에 있어서, 상기 고정층의 두께는 50Å 내지 80Å인 자기 판독 헤드.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1 피고정층 구조체 및 상기 제2 피고정층 구조체의 각각에 대하여, 상기 제1 역평행 피고정층 및 상기 제2 역평행 피고정층은 코발트(Co) 또는 코발트 철(CoFe)이며 두께는 실질적으로 12Å이고, 상기 역평행 결합층은 루테늄(Ru)이고 두께는 실질적으로 8Å인 자기 판독 헤드.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1 자유층 및 상기 제2 자유층의 각각은 두께가 실질적으로 35Å이고, 상기 각 이격층은 두께가 실질적으로 12Å인 자기 판독 헤드.
  19. 판독 헤드 및 기록 헤드를 구비한 자기 헤드 조립체에 있어서,
    a) 상기 기록 헤드는
    ⅰ) 각각 극단부(pole tip portion)와 배간극부(back gap portion) 사
    이에 위치하는 요크부(yoke portion)를 갖는 강자성 제1 극편층 및
    제2 극편층과,
    ⅱ) 상기 제1 극편층의 극단부와 상기 제2 극편층의 극단부 사이에 위
    치한 비자성 기록 간극층과,
    ⅲ) 상기 제1 극편층의 요크부와 상기 제2 극편층의 요크부 사이에 위
    치하고, 적어도 하나의 코일층을 내장하는 절연 스택
    을 포함하고,
    상기 제1 극편층 및 상기 제2 극편층은 자신들의 배간극부에서 연결된 것
    이고,
    b) 상기 판독 헤드는,
    ⅰ) 비자성의 전기 절연성 제1 판독 간극층 및 제2 판독 간극층과,
    ⅱ) 스핀 밸브 센서와,
    ⅲ) 상기 스핀 밸브 센서에 연결된 제1 하드 바이어스/리드층 및 제2
    하드 바이어스/리드층과,
    ⅳ) 제1 차폐층
    을 포함하고,
    상기 스핀 밸브 센서, 상기 제1 하드 바이어스/리드층 및 상기 제2 하드
    바이어스/리드층은 상기 제1 판독 간극층과 상기 제2 판독 간극층 사이에
    위치하고,
    상기 제1 판독 간극층 및 상기 제2 판독 간극층은 상기 제1 차폐층과 상기
    제1 극편층 사이에 위치하는 것이고,
    상기 스핀 밸브 센서는 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 기재된 스핀 밸브 센서인 자기 헤드 조립체.
  20. 제 19항에 있어서,
    강자성 제2 차폐층과 비자성 분리층을 더 포함하고, 상기 분리층은 상기 제2 차폐층과 상기 제1 극편층에 위치하는 것인 자기 헤드 조립체.
  21. 공기 베어링 표면(ABS)을 구비한 슬라이더를 적어도 1개 포함하고, 상기 슬라이더는 판독 헤드 및 기록 헤드를 포함하는 자기 헤드 조립체를 적어도 1개 지지하는 것인 자기 디스크 드라이브에 있어서,
    상기 자기 디스크 드라이브는,
    a) 기록 헤드와
    b) 판독 헤드와,
    c) 하우징(housing)과,
    d) 상기 하우징 내에서 회전 가능하게 지지되는 자기 디스크와,
    e) 상기 하우징 내에 장착되는 것으로서, 자기 헤드 조립체를 지지하되 상기 자기 헤드 조립체의 ABS를 상기 자기 디스크와 서로 마주보도록 하여 상기 자기 헤드 조립체가 상기 자기 디스크와 변환 관계(transducing relationship)를 갖도록 하는 지지체와,
    f) 상기 자기 디스크를 회전시키는 회전 수단과,
    g) 상기 지지체와 연결되어, 상기 자기 헤드 조립체를 상기 자기 디스크에 대하여 여러 위치로 이동시키는 위치 설정 수단과,
    h) 상기 자기 헤드 조립체, 상기 자기 디스크를 회전시키는 상기 회전 수단 및 상기 자기 헤드 조립체와 신호를 교환하는 상기 위치 설정 수단에 연결되는 것으로서, 자기 디스크의 움직임과 자기 헤드 조립체의 위치를 제어하는 처리 수단
    을 포함하고,
    상기 기록 헤드는
    ⅰ) 각각 극단부(pole tip portion)와 배간극부(back gap portion) 사
    이에 위치하는 요크부(yoke portion)를 갖는 강자성 제1 극편층 및
    제2 극편층과,
    ⅱ) 상기 제1 극편층의 극단부와 상기 제2 극편층의 극단부 사이에 위
    치한 비자성 기록 간극층과,
    ⅲ) 상기 제1 극편층의 요크부와 상기 제2 극편층의 요크부 사이에 위
    치하고, 적어도 하나의 코일층을 내장하는 절연 스택
    을 포함하고,
    상기 제1 극편층 및 상기 제2 극편층은 자신들의 배간극부에서 연결된 것
    이고,
    상기 판독 헤드는,
    ⅰ) 비자성의 전기 절연성 제1 판독 간극층 및 제2 판독 간극층과,
    ⅱ) 스핀 밸브 센서와,
    ⅲ) 상기 스핀 밸브 센서에 연결된 제1 하드 바이어스/리드층 및 제2
    하드 바이어스/리드층과,
    ⅳ) 제1 차폐층
    을 포함하고,
    상기 스핀 밸브 센서, 상기 제1 하드 바이어스/리드층 및 상기 제2 하드
    바이어스/리드층은 상기 제1 판독 간극층과 상기 제2 판독 간극층 사이에
    위치하고,
    상기 제1 판독 간극층 및 상기 제2 판독 간극층은 상기 제1 차폐층과 상기
    제1 극편층 사이에 위치하는 것이고,
    상기 스핀 밸브 센서는 제1항 내지 제18항 및 제20항 중 어느 한 항에 기재된 스핀 밸브 센서인 자기 디스크 드라이브.
  22. 공기 베어링 표면을 구비한 판독 헤드를 제조하는 방법에 있어서,
    a) 강자성 제1 차폐층을 형성하는 단계와,
    b) 상기 제1 차폐층 위에 비자성의 전기 절연성 제1 판독 간극층을 형성하는 단계와,
    c) 상기 제1 판독 간극층 위에 스핀 밸브 센서를 형성하는 단계로서,
    ⅰ) 상기 제1 판독 간극층 위에, 감지 전류가 스핀 밸브 센서를 통전
    시 제1 방향으로 향하는 자기 모멘트를 갖는 강자성 제1 자유층을
    형성하는 단계와,
    ⅱ) 상기 제1 자유층 위에 비자성의 전기 도전성 제1 이격층을 형성하
    는 단계와,
    ⅲ) 상기 제1 이격층 위에 강자성 제1 피고정층 구조체를 형성하는 단
    계와,
    ⅳ) 상기 제1 피고정층 위에, 상기 제1 피고정층 구조체의 자기 모멘
    트를 피고정 방향으로 고정하는 반강자성 고정층을 형성하는 단계
    와,
    ⅴ) 상기 고정층 위에, 상기 고정층이 상기 피고정 방향으로 제2 피고
    정층 구조체의 자기 모멘트를 고정할 수 있도록 강자성 제2 피고정
    층 구조체를 형성하는 단계와,
    ⅵ) 상기 제2 피고정층 구조체 위에 비자성의 전기 도전성 제2 이격층
    을 형성하는 단계와
    ⅶ) 상기 제2 이격층 위에, 상기 감지 전류가 스핀 밸브 센서에 통전
    시 제2 방향으로 향하는 자기 모멘트를 갖는 강자성 제2 자유층을
    형성하는 단계
    를 포함하는 스핀 밸브 센서를 형성하는 단계와,
    d) 상기 스핀 밸브 센서의 제1 측면 엣지 및 제2 측면 엣지에 연결되는 제1 판독 간극층의 위에 제1 하드 바이어스/리드층과 제2 하드 바이어스/리드층을 형성하는 단계와,
    e) 상기 스핀 밸브 센서, 상기 제1 하드 바이어스/리드층 및 상기 제2 하드 바이어스/리드층 위에 비자성의 전기 도전성 제2 판독 간극층을 형성하는 단계와,
    f) 상기 제2 판독 간극층 위에 강자성 제2 차폐층을 형성하는 단계
    를 포함하는 판독 헤드 제조 방법.
  23. 제22항에 있어서, 제1 피고정층 구조체 및 제2 피고정층 구조체는 각각,
    강자성 제1 역평행 피고정층 및 제2 역평행 피고정층과,
    상기 제1 역평행 피고정층과 상기 제2 역평행 피고정층 사이에 위치하는 역평행 결합층과,
    상기 고정층에 의하여 상기 피고정 방향에 역평행한 방향으로 고정되는 상기 각 제1 역평행 피고정층의 자기 모멘트와,
    상기 각 제1 역평행 피고정층과의 각각의 역평행 결합에 의해 상기 피고정 방향으로 고정되는 상기 각 제2 역평행 피고정층의 자기 모멘트
    를 포함하는 방법.
  24. 제22항에 있어서, 상기 제1 역평행 피고정층 구조체와 상기 제2 역평행 피고정층 구조체는 각각 단일 강자성층을 형성하여 제조되는 것인 방법.
  25. 제22항에 있어서, 상기 고정층은 이리듐 망간(IrMn), 니켈 망간(NiMn) 및 백금 망간(PtMn)을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 방법.
  26. 제22항에 있어서, 상기 고정층은 이리듐 망간(IrMn)인 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 고정층의 두께는 50Å 내지 80Å인 방법.
  28. 제22항에 있어서,
    ABS에 수직한 상기 피고정 방향으로 제1 피고정층 구조체와 제2 피고정층 구조체 및 그들 사이에 위치하는 고정층을 형성하고,
    감지 전류의 비통전시에는 제1 자유층 및 제2 자유층의 자기 모멘트가 ABS에평행하게 되도록 제1 자유층과 제2 자유층을 형성하고,
    감지 전류의 통전시에는 상기 제1 자유층의 자기 모멘트의 제1 방향은 ABS로부터의 어느 한 방향이 되게 하고, 상기 제2 자유층의 자기 모멘트의 제2 방향은 ABS로부터의 반대 방향이 되게 하는 감지 전류장을 생성 하도록 스핀 밸브 센서에 감지 전류를 통전시키는 방법.
  29. 제22항에 있어서, 감지 전류의 통전시, 감지 전류장은 상기 제1 자유층 및 상기 제2 자유층의 자기 모멘트를 역으로 바이어스함으로써, 감지 전류가 흐르지 않아도 스핀 밸브 센서의 바이어스 점이 스핀 밸브 센서의 전달 곡선의 중간에 위치하도록 하는 방법.
  30. 제22항에 있어서, 감지 전류가 상기 스핀 밸브 센서에 통전시, 상기 고정층이 상기 제1 피고정층 구조체와 상기 제2 피고정층 구조체 사이에서 전도 전자가 자유롭게 전도될 수 있게 하는 정도의 두께와 저항을 갖는 상기 고정층을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  31. 제30항에 있어서,
    ABS에 수직한 상기 피고정 방향으로 제1 피고정층 구조체와 제2 피고정층 구조체 및 그들 사이에 위치하는 고정층을 형성하고,
    감지 전류의 비통전시에는 제1 자유층 및 제2 자유층의 자기 모멘트가 ABS에평행하게 되도록 제1 자유층과 제2 자유층을 형성하고,
    감지 전류의 통전시에는 상기 제1 자유층의 자기 모멘트의 제1 방향은 ABS로부터의 어느 한 방향이 되게 하고, 상기 제2 자유층의 자기 모멘트의 제2 방향은 ABS로부터의 반대 방향이 되게 하는 감지 전류장을 생성 하도록 스핀 밸브 센서에 감지 전류를 통전시키는 방법.
  32. 제31항에 있어서, 감지 전류의 통전시, 감지 전류장은 상기 제1 자유층 및 상기 제2 자유층의 자기 모멘트를 역으로 바이어스함으로써, 감지 전류가 흐르지 않아도 상기 스핀 밸브 센서의 바이어스 점이 상기 스핀 밸브 센서의 전달 곡선의 중간에 위치하도록 하는 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 고정층은 이리듐 망간(IrMn), 니켈 망간(NiMn) 및 백금 망간(PtMn)을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 방법.
  34. 제32항에 있어서, 상기 고정층은 이리듐 망간(IrMn)인 방법.
  35. 제34항에 있어서, 상기 고정층의 두께는 50Å 내지 80Å인 방법.
  36. 판독 헤드 및 기록 헤드를 포함하는 자기 헤드 조립체를 제조하는 방법에 있어서, 판독 헤드를 제조하는 단계와 기록 헤드를 제조하는 단계를 포함하고,
    상기 판독 헤드를 제조하는 단계는,
    a) 강자성 제1 차폐층을 형성하는 단계와,
    b) 상기 제1 차폐층 위에 비자성의 전기 절연성 제1 판독 간극층을 형성하는 단계와,
    c) 상기 제1 판독 간극층 위에 제22항 내지 제35항 중 어느 한 항에 기재된 방법으로 스핀 밸브 센서를 형성하는 단계와,
    d) 상기 스핀 밸브 센서의 제1 측면 엣지 및 제2 측면 엣지에 연결되는 제1 판독 간극층의 위에 제1 하드 바이어스/리드층과 제2 하드 바이어스/리드층을 형성하는 단계와,
    e) 상기 스핀 밸브 센서, 상기 제1 하드 바이어스/리드층 및 상기 제2 하드 바이어스/리드층 위에 비자성의 전기 도전성 제2 판독 간극층을 형성하는 단계
    를 포함하고,
    상기 기록 헤드를 제조하는 단계는,
    f) 상기 제2 판독 간극층 위에, 극단부(pole tip region)와 배간극부(back gap region) 사이에 요크 영역을 갖는 강자성 제1 극편층을 형성하는 단계와,
    g) 정해지지 않은 순서로, 극단부 내의 상기 제1 극편층에 비자성 기록 간극층을 형성하고, 요크 영역 내의 상기 제1 극편층에 판독 코일을 내장한 절연 스택을 형성하는 단계와,
    h) 상기 기록 간극층, 상기 절연 스택 및 상기 배간극부 내의 상기 제1 극편층 위에 제2 극편층을 형성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 제2 판독 간극층을 형성한 후, 그리고 제1 극편층을 형성하기 전에, 상기 제2 판독 간극층 위에 강자성 제2 차폐층을 형성하는 단계와,
    상기 제2 차폐층 위에 비자성 분리층을 형성하는 단계와,
    상기 분리층에 상기 제1 극편층을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
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