KR100502752B1 - 자기 저항 소자 , 자기 저항 헤드, 및 자기기록/재생 장치 - Google Patents

자기 저항 소자 , 자기 저항 헤드, 및 자기기록/재생 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판 위에 제공되는 제 1 자성층 1과 상기 제 1 자성층에 접촉하여 배열된 비자성층 3과 상기 비자성층에 접촉하여 배열된 제 2 자성층 2으로 구성된 자기 저항 소자를 제공하는데, 제 1 자성층 및 제 2 자성층 내를 흐르는 센스 전류가 외부 자장에 따르는 저항의 변화에 의해 변하고, 제 1 또는 제 2 자성층 내를 흐르는 센스 전류의 흐름 거리가 제 1 자성층 위에 중첩된 부분, 비자성층, 및 제 2 자성층을 흐르는 센스 전류의 흐름 거리보다 길다.

Description

자기 저항 소자, 자기 저항 헤드, 및 자기 기록/재생 장치{MAGNETO-RESISTIVE ELEMENT, MAGNETO-RESISTIVE HEAD, AND MAGNETIC RECORDING/REPRODUCING APPARATUS}
본 발명은 자기 저항(MR) 소자 및 그 생산 방법, MR 헤드와 자기 저장 장치/ 재생 장치에 관한 것으로서, 특히 자기 저장 매체에 저장된 정보 신호를 읽기 위한 자기 저항(MR) 소자와 그 생산 방법, MR 헤드 및 자기 저장 장치/재생 장치에 관한 것이다.
종래에는, 하드 디스크 드라이브의 기술로서 MR 센서나 MR 헤드로 불리는 자기적 판독 컨버터가 있었다. 이것은 높은 선밀도를 가진 자성체로부터 데이터를 읽을 수 있다.
MR 센서는 판독 소자에 의해 감지되는 자기 플럭스의 방향과 강도의 함수인 저항 변화에 따라 자기장 신호를 검출한다. 이러한 종래의 MR 센서는 이방성 자기 저항(AMR)의 영향에 따라 동작하는데 그 방법은 판독소자의 저항 성분이 자기장의 방향과 그 소자내의 센스 전류의 방향사이의 각의 코사인 제곱에 비례하여 변한다. AMR 효과는 D. A. Thompson "Memory, Storage, and Related Applications", IEEE Trans. on Mag. MAG-11, p 1039 (1975)에 상세히 기술되어 있다.
AMR 효과를 사용하는 자기 헤드에서, 바크하우젠 노이즈를 줄이기 위하여 종종 세로(longitudinal) 바이어스가 인가된다. 세로 바이어스는 FeMn, NiMn, 산화 니켈 등과 같은 반강자성 물질에 의해 실현될 수 있다.
더구나, 더욱 뛰어난 자기저항성이 알려졌다. 그것은 층 형상의 자기 센서의 저항 변화가 비자성층을 통하여 자성층들 간에 일어나는 전도 전자들의 스핀 종속적 전송과, 이어서 층 가장자리 상에서 일어나는 스핀 종속적 스캐터링에 기초한다. 이러한 MR 센서는 적절한 물질로부터 만들어지며, AMR 효과를 사용하는 센서에 비하여 감도를 향상시키고 저항 변화를 증가시킬 수 있다.
이 타입의 MR 센서에서는, 비자성층에 의해 분리된 한 쌍의 강자성층 사이의 면의 저항은 두 강자성층 내의 자화 방향에 의해 정의된 각의 코사인에 비례하여 변한다.
반면에, 일본 특허 공보 제 261572 호에는 자성층 내의 자화의 반평형 배열에 의하여 발생하는 높은 MR 변화를 일으키는 자성층 구조가 개시되어 있다. 상기 층 구조는 강자성 천이 금속 또는 합금으로부터 만들어 진다. 더구나, 층간막에 의해 분리된 두 강자성층들 중 적어도 하나는 추가된 고정층을 갖고 자화방향의 고정층은 FeMn으로부터 만들어진다.
일본 공개특허 공보 제 4-358310 호는 강자성층, 비자성층, 및 강자성층의 기본 구성을 갖는 MR필름에서 두 강자성층들(프리층과 피고정층)의 면적이 비자성층의 면적과 같고 검출 전류가 필름 표면에 평형되게 흐르도록 만들어져 있다고 개시하고 있다.
예를 들어 IEEE Transaction on Magnetics, vol. 33, No. 5, 9월 1997년, pp 3505-3510는 강자성층, 비자성층, 및 강자성층의 기본 구성을 갖는 MR필름에서 두 강자성층들(프리층과 피고정층)의 면적이 비자성층의 면적과 같고 검출 전류가 필름 표면에 수직으로 흐르도록 만들어져 있다고 개시하고 있다.
도 18은 대표적인 종래 자기 저항(MR) 소자를 도시한다. 도 18(a)에 도시된 바와 같이, 비자성층(103)은 제 1 자성층(101)과 제 2 자성층(102)사이에 끼어있다. 더구나, 도 18(b)에 도시된 바와 같이, 제 1 자성층(101), 제 2 자성층(102), 및 비자성층(103)은 ABS(air bearing surface)라는 말단 표면들을 갖는다.
도 19는 재생 헤드에 적용된 도 18의 자기 저항(MR)의 일 예를 도시한다. 도 19(a)에 도시된 바와 같이, 자기 저항(MR) 소자는 세로의 바이어스층(106)사이에 낀 고정층(105), 피고정층(101a), 비자성층(103),및 프리층(102a)을 포함한다. 세로 바이어스층(106)상에 전극(108a)과 전극(108b)이 제공된다. 더구나, 도 19(b)에 도시된 바와 같이, 피고정층(101a), 프리층(102a), 및 비자성층(103)은 ABS와 같은 말단 표면을 갖는다.
그러나, 프리층, 비자성층, 및 피고정층의 기본 구성을 갖는 이러한 종래의 자기 저항(MR) 소자는 여러 문제를 안고 있다. 도 19(a) 및 (b)에서 분명히 알 수 있듯이, 위에서 보면 종래의 구성에서는 프리층(102a)이 피고정층(101a)과 동일한 면적을 갖는다.
이러한 자기 저항(MR) 소자에서, 센스 전류가 수평 방향(CPI;current in the plane)으로 흐를 때, 전자들은 프리층 (102a) 및 피고정층 (101a) 중 하나에서 충분히 스핀 분극되기 전에, 다른 층으로 이동한다. 그리하여 자성 물질이 사용되어진 것으로부터 기대된 것보다 훨씬 작은 저항 변화를 얻을 수 있다.
반면에, 센스 전류가 수직으로(CPP;current perpendicular to the plane) 흐르도록 한 자기 저항(MR) 소자에서, 프리층(102a)과 피고정층(101a)가 충분한 두께를 갖고 있을 때, 전자 스핀 분극이 충분히 실현되고 원래 기대되었던 것에 가까운 저항 변화가 얻어질 수 있다.
그러나, 재생 헤드로서 실지 응용이 고려될 때, 프리층(102a)은 감도 증가 때문에 작은 두께를 갖는 것이 좋다. 더구나 피고정층(101a)도 작은 두께를 갖는 것이 좋은데 그 이유는 이것이 피고정층(101a)으로부터 이에 이웃하고 비자성층(103)의 반대편에 있는 고정층(105)에 인가된 결합 필드를 교환하는 값을 증가시키기고, 피고정층(101a)의 자기 안정성을 향상시키기 때문이다. 더구나, 프리층(102a)과 피고정층(101a)이 두께가 작을 때, 이들 층간의 정자기 결합이 줄어들고, 그것은 자장이 인가되지 않을 때 영점 포지셔닝을 용이하게 한다.
결과적으로, CPP에서, 프리층(102a) 및 피고정층(101a)은 가능한 한 작은 두께의 필름을 가져야 한다. 그러나, 필름 두께가 작다면 저항 변화가 너무 줄어든다는 문제가 발생한다.
상술한 바와 같이, CIP 및 CPP를 포함한 종래의 구성은 프리층(102a) 및 피고정층(101a)의 물질 밴드 구성으로부터 기대될 수 있는 것보다 훨씬 작은 저항 변화를 제공한다.
따라서 본 발명의 목적은 종래의 자기 저항(MR) 소자에서 보다 더 높은 재생 결과를 얻게하고, 높은 수율을 갖는 자기 저항(MR) 소자를 제공하고, 이 소자와, MR 헤드, 및 자기 기록/재생 장치를 생산하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르는 자기 저항(MR) 소자는 기판위에 제공된 제 1 자성층; 제 1 자성층에 접촉되어 배열된 비자성층; 비자성층에 접촉되어 배열된 제 2 자성층으로 구성되어 있으며, 소자 내에서 제 1 자성층과 제 2 자성층을 흐르는 센스 전류가 외부에 인가된 자장에 따라 변하는 저항 변화에 의해 변화되고, 제 1 자성체를 흐르는 센스 전류 흐름 거리 및/또는 제 2 자성체를 흐르는 센스 전류 흐름 거리가 제 1 자성층의 중첩된 부분과 비자성층 및 제 2 자성층을 흐르는 센스 전류 흐름 거리보다 길다.
기판을 그 기판의 주 표면을 수직으로 가르는 방향에서 볼 때 제 1 자성층의 중첩된 부분과 제 2 자성층은 제 1 자성층과 제 2 자성층 각각 보다 작은 면적을 갖고 있다.
또한, 본 발명에 따르는 MR 헤드는 청구항 1 및 2에서 청구되고 기판위에 제공된 자기 저항(MR) ; 제 1 자성층 위에 탑재된 제 1 전극; 제 2 자성층 위에 탑재된 제 2 전극; 제 1 자성층이 자화 방향을 고정하기 위하여 제 1 자성층에 접촉되어 배열된 고정층으로 구성되어 있다.
또한, 본 발명에 따르는 자기 기록/재생 장치는 데이터를 기록하기 위한 복수의 트랙을 가진 자기 기록 매체; 자기 기록 매체에 데이터를 저장하기 위한 자기 기록 헤드; 청구항 3, 및 4에 청구된 MR 헤드; 및 자기 기록 헤드와 MR 헤드를 자기 기록 매체상의 원하는 곳으로 이동시키기 위한 구동 수단으로 구성되어 있다.
또한, 자기 기록 매체는 하드 디스크일 수 있다.
바람직한 실시예
(제 1 실시예)
도 1은 본 발명의 제 1 실시예를 도시한다. 도 1(a)에 도시된 바와 같이, 제 1 자성층 1과 제 2 자성층 2는 사각형이고, 도 1(b)에 도시된 바와 같이 부분적으로 포개져 있다. 중첩된 부분에, 비자성층 3이 제공된다. 이런 구성에서, 전자들은 중첩된 부분보다는 제 1 자성층과 제 2 자성층에서 더 긴 흐름 거리를 흐른다. 전자들이 제 1 자성층을 흐르는 동안에, 전자들은 필터 효과에 의해 스핀 분극되고 비자성층을 통과하여 제 2 자성층으로 흐른다. 전자들은 필터 효과에 더욱 쉽게 영향 받으며, 소자 저항은 제 1 자성층의 자화 방향이나 제 2 자성층의 자화 방향에 의해 변화된다.
여기서, 제 1 자성층은 MR 헤드 내의 피고정층에 해당하고, 제 2 자성층은 MR 헤드의 프리층에 해당한다. 따라서, 이 실시예는 프리층과 피고정층을 흐르는 센스 전류의 흐름 거리가 두 자성층의 중첩된 부분에서의 센스 전류 흐름 거리보다 길다는 점에 특징이 있다.
전자가 제일 먼저 도입되는 자성층을 제 1 자성층이라 하고, 전자가 비자성층을 통과하고 난 후에 도입되는 자성층을 제 2 자성층이라 함을 주목해야 한다.
전술한 구성에서, 전자가 제 1 자성층을 흐른 흐름 거리가 충분히 길다면, 전자가 제 2 자성층에 흘러 들어갈 때, 저항이 자화 방향에 따라 크게 변한다. 이는 한 방향으로 일치된 전자들이 충분히 긴 제 1 자성층 내에서 흐르고, 필터 효과(가능한 스핀 방향 중 하나의 스핀 방향이 전자들이 쉽게 통과할 수 있는 자성층의 자화 방향을 결정한다는 성질)에 쉽게 영향을 받아서,전자들이 충분히 분극된다. 더구나, 전자들이 제 2 자성층 내에서 충분히 긴 거리를 흐른다면, 필터 효과는 충분히 작용하고 저항 변화가 증가된다.
따라서, 전자 흐름 거리가 제 1 자성층과 제 2 자성층 모두에서 충분히 길다면, 가장 큰 저항 변화를 얻을 수 있다. 이 원리에 따르면, 전자의 흐름 거리는 제 1 자성층과 제 2 자성층에서 가능한한 길어야 한다고 여겨진다.
그러나, 실제로는, 전자들은 스핀 정보를 잃게 되는 스핀 확산 길이(SDL)를 갖고 있다. 이것이 자기 저항 변화의 증가를 제한한다. 즉, 전자들이 SDL보다 긴 거리를 흐르게 될 때, 자기 저항 변화는 얻어질 수 없다. 따라서, SDL이 증가하여야, 더 큰 자기 저항 변화가 기대될 수 있다. 결과적으로, 본 발명의 장점은 충분히 긴 SDL을 갖는 자기 필름을 형성함에 의하여 얻어질 수 있다.
(제 2 실시예)
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 자기 저항(MR) 을 도시한다. 도 2(a)는 단면도이고 도 2(b)는 평면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 제 2 실시예는 비자성층 3이 중첩된 부분외에도 있다는 점을 제외하고는 제 1 실시예와 동일하다. 이런 구성에서는, 제 1 자성층과 제 2 자성층의 전자의 흐름 거리가 중첩된 부분에서의 전자 흐름 거리보다 더 길다.
비자성층 3이 매우 특별한 저항이거나 얇은 필름 두께로 인하여 제 1 및 제 2 자성층에 비해 큰 전기 저항을 가질 때, 상술한 문제는 발생하지 않을 것이다. 그러나, 비자성층 3이 낮은 전기 저항을 가질 때, 많은 전자들은 비자성층 3으로 흘러든다. 비자성층 3으로 흘러든 전자들은 제 1 및 제 2 자성층의 자화 방향에 의한 필터 효과에 영향을 받지 않고 저항 변화를 일으키지 않아서, 전 소자의 저항 변화율을 떨어뜨리게 된다. 따라서, 이 구성에서는, 비자성층 3이 높은 저항을 갖는 물질이 선택되거나, 두 자성층들이 중첩되지 않은 곳의 비자성층의 두께를 얇게할 필요가 있다.
(제 3 및 제 4 실시예)
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따른 자기 저항(MR) 을 도시한다. 도 3(a)는 단면도이고, 도 3(b)는 평면도이다. 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 비자성층 3은 제 2 자성층의 거의 전부를 덮고 있다. 도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 자기 저항(MR) 을 도시한다. 도 4(a)는 단면도이고, 도 4(b)는 평면도이다. 도 4(a)에 도시된 바와 같이, 비자성층 3은 제 1 자성층의 거의 전부를 덮고 있다.
제 3 실시예 및 제 4 실시예는 제 1 및 제 2 실시예의 특징을 다타낸다. 이런 구성에서는, 제 1 및 제 2 자성층에서의 전자 흐름 거리가 제 1 및 제 2 자성층이 중첩된 부분에서의 전자 흐름 거리보다 길다. 비록 도시되지는 않았지만, 본 발명은 비자성층 3이 제 2 자성층과 중첩되지 않은 제 1 자성층의 부분에 제공된 경우와, 비자성층 3이 제 1 자성층과 중첩되지 않은 제 2 자성층의 부분에 제공된 경우를 포함한다.
(제 5 실시예)
도 5는 본 발명의 제 5 실시예에 따른 자기 저항(MR) 을 도시한다. 도 5(a)는 단면도이고, 도 5(b)는 평면도이다. 도 5(a)에 도시된 바와 같이, 제 1 자성층 1, 비자성층 3, 및 제 2 자성층 2가 중첩된 부분없이 결합되어 있다. 이런 구성에서, 전자들은 직렬로 제 1 자성층 1, 비자성층 3, 제 2 자성층 2를 흐른다. 원칙적으로, 이것이 가장 효과적인 구성이다.
(제 6 및 제 7 실시예)
도 6은 본 발명의 제 6 실시예에 따른 자기 저항(MR) 을 도시한다. 도 6(a)는 단면도이고, 도 6(b)는 평면도이다. 도 7은 본 발명의 제 7 실시예에 따른 자기 저항(MR) 을 도시한다. 도 7(a)는 단면도이고, 도 7(b)는 평면도이다. 도 6 및 도 7에 도시된 구성은 도 1에 도시된 구성의 수정이다. 도 6에서, 제 1 및 제 2 자성층의 중첩된 부분의 면적이 거의 제 2 자성층의 면적과 일치한다. 도 7에서, 제 1 및 제 2 자성층의 중첩된 부분의 면적이 거의 제 1 자성층의 면적과 일치한다. 어느 경우에도, 자성층들 중의 어느 하나에서의 전자의 흐름 거리는 매우 짧고, 중첩된 부분에서 전자들은 두 자성층을 통해 흐른다. 따라서, 도 1 및 도 5의 저항 변화율과 같은 저항 변화율은 얻어질 수 없다. 그러나, 이러한 결점에도 불구하고, 이들 구성들은 생산이 용이하다는 장점을 갖고 있다.
다음은 도 1, 도 5, 도 7의 자기 저항(MR) 요소를 사용한 재생 헤드에 관하여 설명하겠다.
(제 8 실시예)
도 8은 본 발명의 제 8 실시예에 따른 재생 헤드를 도시한다. 도 8(a)는 단면도이고, 도 8(b)는 평면도이다. 이런 구성에서는, 패터닝된 세로 바이어스 층 6과 절연층 7이 기판 상에 배열된다. 세로 바이어스 층 6은 우측부와 좌측부로 나뉘며 그들 사이에 프리층 2a가 배열된다. 더구나, 비자성층 3은 프리층 2a를 부분적으로 중첩될 수 있도록 패터닝되어 층으로 만들어 진다. 더구나, 피고정층 1a는 비자성층 3을 부분적으로 포개질 수 있도록 층으로 만들어 진다. 피고정층 1a는 자화 방향을 고정시키기 위하여 반강자성층으로부터 형성된 고정층 5에 의하여 덮여진다. 전극 8a는 비자성층 3과 접촉하지 않는 피고정층 1a의 끝에 접촉해 있으며, 전극 8b는 비자성층 3과 접촉하지 않는 프리층 2a의 끝에 접촉해 있다.
전자들은 주로 경로 4를 통해 흐른다. 전자들이 피고정층 1a를 통해 흐를 때, 피고정층 1a의 자화 방향에 관하여 흐르는 것이 용이한 스핀 방향을 가진 전자들만 흐르도록 만들어지고, 반대의 스핀 방향을 갖는 전자들은 거의 흐르지 않는다. 결과적으로, 오직 먼저 언급된 전자들만이 비자성층 3을 통해 프리층 2a로 흐른다. 프리층 2a의 자화는 전자들이 쉽게 통과할 수 있는 방향으로부터 전자들이 쉽게 통과할 수 없는 방향으로 변한다. 결국, 전극들 사이의 저항은 프리층 2a의 자화 방향에 따라 크게 변화한다. 이 실시예에서, 세로 바이어스 층 6의 필름 두께나 물질을 조절함에 의해 전자들은 세로 바이어스 층 6으로 갈라지지 않고 피고정층 1a로부터 프리층 2a로 흘러서 피고정층 1a와 프리층 2a에 비하여 충분히 높은 저항을 갖게 되는데, 유전층 7을 사용하지 않아도 전류의 분류를 억제할 수 있다.
더구나, 이 실시예에서, 전자들은 피고정층 1a로부터 프리층 2a로 흐른다. 그러나, 전자들이 프리층 1a로부터 피고정층 2a로 흘러도 동일한 효과를 얻을 수 있다. 이 재생 헤드는 하부 쉴드 층/하부 갭 층과 상부 갭 층/상부 쉴드 층사이에 배열되며, 쉴드 타입 재생 헤드로 사용된다. 그러나, 이 헤드는 자기 경로를 제공함으로써, 요크 타입 재생 헤드로도 사용될 수 있다. 또한, 프리층 2a 아래에 언더코트 층을 만들고 고정층 5위에 상부 층을 만들 수도 있다.
(제 9 실시예)
도 9는 본 발명의 제 9 실시예에 따른 재생 헤드를 도시한다. 도 9(a)는 단면도이고, 도 9(b)는 평면도이다. 이 구성에서, 피고정층 1a, 비자성층 3, 및 프리층 2a는 기판(도시 않됨)상에 수평 방향으로 배열된다. 피고정층 1a는 자화 방향을 고정하기 위하여 반강자성 층으로부터 형성된 고정층 5에 의해 덮여 있다. 프리층 2a의 양 끝은 세로 바이어스 층 6에 접촉해 있다. 세로 바이어스 층 6은 프리층 2a의 끝단으로부터 이격되 있어도 된다. 전극 8a는 비자성층 3과 접촉되지 않은 피고정층 1a의 측면과 접촉하고 있고, 전극 8b는 비자성층 3과 접촉되지 않은 프리층 2a의 측면과 접촉하고 있다.
따라서, 전자들은 주로 경로 4를 통해 흐른다. 전자들이 피고정층 1a를 통해 흐를 때, 피고정층 1a의 자화 방향에 대하여 흐르기 용이하게 된 스핀 방향을 가진 전자들 만이 흐르도록 되어 있으며, 반대 스핀 방향의 전자들은 거의 흐르지 않는다. 결국, 먼저 기술된 전자들만 비자성층 3을 통해 프리층 2a로 흘러간다. 프리층 2a의 자화는 전자들이 쉽게 통과할 수 있는 방향에서, 전자들이 쉽게 통과할 수 없는 방향으로 변한다. 따라서, 두 전극들 간의 저항은 프리층 2a의 자화 방향에 따라 크게 변한다. 이 실시예에서, 전자들이 세로 바이어스 층 6으로 분류하지 않고 피고정층 1a로부터 프리층 2a로 흐를 수 있도록 절연층 7이 제공된다. 그러나, 피고정층 1a와 프리층 2a에 비해 세로 바이어스 층 6이 충분히 높은 저항을 가지도록 세로 바이어스 층 6의 필름 두께나 물질을 조절함으로써, 분류를 억제할 수 있다.
더구나, 이 실시예에서 전자들은 피고정층 1a로부터 프리층 2a로 흐른다. 그러나, 전자들이 프리층 1a로부터 피고정층 2a로 흐를 때도 동일한 효과가 얻어질 수 있다. 이 재생 헤드는 하부 쉴드 층/하부 갭 층과 상부 쉴드 층/상부 갭 층 사이에 배열되고, 쉴드 타입 재생 헤드로 사용된다. 그러나, 자기 경로를 재공함으로써, 요크 타입 재생 헤드로도 사용될 수 있다. 또, 피고정층 1a, 비자성층 3 , 프리층 2a 아래에 언더코트 층을 제공할 수도 있고, 프리층 2a, 비자성층 3, 및 고정층 위에 상부 층을 제공할 수도 있다.
(제 10 실시예)
도 10은 본 발명의 제 10 실시예에 따른 재생 헤드를 도시한다. 도 10(a)는 단면도이고, 도 10(b)는 평면도이다. 이 구성에서, 기판(도시 않됨) 위에 고정층 5, 피고정층 1a, 비자성층 3, 및 프리층 2a가 있다. 각 층들은 패터닝되어 있다. ABS 표면으로부터 볼 때 비자성층 3 및 프리층 2a는 고정층 5 및 피고정층 1a에 비해 짧다. 고정층 5의 좌 우측에, 패터닝된 전극8a, 8b, 및 필름 두께 정규화 층 9a, 9b가 배열된다. 프리층 2a의 말단은 전극 8a와 접촉하고, 피고정층 1a의 말단은 전극 8b와 접촉한다. 따라서, 전자들은 전극들 사이에서 주로 경로 4를 통해 흐른다. 전극들 8a, 8b, 및 피고정층 1a상에 절연층 7이 패터닝된다. 더구나, 프리층 2a의 양 끝단에 세로 바이어스 층 6이 패터닝되어 있다.
이 실시예에서, 절연층 7은 전자들이 세로 바이어스 층 6 등으로 분류되지 않고, 프리층 2a로부터 피고정층 1a로 흐를 수 있도록 제공된다. 그러나, 피고정층 1a와 프리층 2a에 비해 세로 바이어스 층 6이 충분히 높은 저항을 가지도록 세로 바이어스 층 6의 필름 두께나 물질을 조절함으로써, 분류를 억제할 수 있다.
더구나, 이 실시예에서 전자들은 프리층 2a로부터 피고정층 1a로 흐른다. 그러나, 전자들이 피고정층으로부터 프리층 2a로 흐를 때도 동일한 효과가 얻어질 수 있다. 이 재생 헤드는 하부 쉴드 층/하부 갭 층과 상부 쉴드 층/상부 갭 층 사이에 배열되고, 쉴드 타입 재생 헤드로 사용된다. 그러나, 자기 경로를 재공함으로써, 요크 타입 재생 헤드로도 사용될 수 있다. 또, 고정층 5 아래에 언더코트 층을 제공할 수도 있고, 프리층 2a 위에 상부 층을 제공할 수도 있다.
이제 도 8에서 도 10에 도시된 재생 헤드들을 상술하겠다.
도 11은 전극들의 외부도시를 포함한 재생 헤드의 평면도이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 기판 20 상에, 하부 쉴드 층과 하부 갭 층(도시 않됨)이 형성되고, MR 필름 23 이 그 위에 형성된다. MR 필름 23에 전극들 8a 및 8b가 제공된다.
도 12는 도 11의 A-A'에서 본 단면도이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 기판 20상에, 하부 쉴드 층 21 및 하부 갭 층 22이 형성되고, MR 필름 23이 그 위에 형성된다. MR 필름 양 측면에, 경화 자기 필름 24가 형성된다. MR 필름 23 과 경화 자기 필름 24 상에 상부 갭 층 25, 상부 쉴드 층 26, 및 기록 갭 층 27이 형성된다. 최상층은 상부 기록 자극 28이다.
이제 상세한 구성, 대표적인 생산 절차, 및 기록/재생 헤드에 대하여 기술하겠다.
첫 째, 구성 요소들을 상술하겠다. 예컨데, 각 층들을 위해 다음과 같은 물질들이 사용되는 것이 바람직하다.
기판 20은 altic(alumina-titanium-carbide), Sic, alumina, altic/alumina, 또는 Sic/alumina로 형성하는 것이 바람직하다.
하부 쉴드 층 21은 단일 필름 층이나 다중 필름 층 또는 이들 필름 들의 합성으로 만들어진 필름으로서 NiFe, NiFeCo, CoZr, 또는 CoFeB, CoZrMo, CoZrNb, CoZr, CoZrTa, CoHf, CoTa, CoTaHf, CoNbHf, CoZrNb, CoHfPd, CoTaZrNb, CoZrMoNi 합금, FeAlSi, iron 질화물, MnZn ferrite, MgZn ferrite로부터 형성하는 것이 바람직하다.
전극들 8a, 8b는 단일 필름 층이나 다중 필름 층 또는 이들 필름 들의 합성으로 만들어진 필름으로서 Au, Ag, Cu, Mo, W, Y, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Pt, Ta로 만드는 것이 바람직하다.
상부 쉴드 층 26은 단일 필름 층이나 다중 필름 층 또는 이들 필름 들의 합성으로 만들어진 필름으로서 NiFe, NiFeCo, CoZr, 또는 CoFeB, CoZrMo, CoZrNb, CoZr, CoZrTa, CoHf, CoTa, CoTaHf, CoNbHf, CoZrNb, CoHfPd, CoTaZrNb, CoZrMoNi 합금, FeAlSi, iron 질화물, MnZn ferrite, MgZn ferrite로 만드는 것이 바람직하다.
절연층 7은 단일 필름 층이나 다중 필름 층 또는 이들 필름 들의 합성으로 만들어진 필름으로서 Al 산화물, Si 산화물, aluminium 질화물, silicon 질화물, 또는 diamond-like Carbon(DLC)로 만드는 것이 바람직하다.
하부 갭 층 22는 단일 필름 층이나 다중 필름 층 또는 이들 필름 들의 합성으로 만들어진 필름으로서 Al 산화물, Si 산화물, aluminium 질화물, silicon 질화물, 또는 diamond-like Carbon(DLC)로 만드는 것이 바람직하다.
상부 갭 층 25는 단일 필름 층이나 다중 필름 층 또는 이들 필름 들의 합성으로 만들어진 필름으로서 Al 산화물, Si 산화물, aluminium 질화물, silicon 질화물, 또는 diamond-like Carbon(DLC)로 만드는 것이 바람직하다.
세로 바이어스 층 6은 단일 필름 층이나 다중 필름 층 또는 이들 필름 들의 합성으로 만들어진 필름으로서 CoPrPt, CoCr, CoPt, CoCrTa, FeMn, NiMn, Ni 산화물, NiCo 산화물, Fe 산화물, NiFe 산화물, IrMn, PtMn, PtPdMn, ReMn, Co ferrite, 또는 Ba ferrite로 만드는 것이 바람직하다.
MR 필름 23은 하기하는 (1)부터 (5)중의 어느 하나를 구성으로서 갖는다.
(1) 기판, 언더코트 층, 프리층, 제 1 MR 개선 층, 배리어 층, 제 2 MR 개선 층, 피고정층, 고정층, 및 프로텍션 층
(2) 기판, 언더코트 층, 고정층, 피고정층, 제 1 MR 개선 층, 배리어 층, 제 2 MR 개선층, 프리층, 및 프로텍션 층
(3) 기판, 언더코트 층, 제 1 고정층, 제 1 피고정층, 제 1 MR 개선층, 배리어 층, 제 2 MR 개선 층, 프리층, 제 3 MR 개선 층, 배리어 층, 제 4 MR 개선 층, 프리층, 및 프로텍션 층이다.
(4) 기판, 언더코트 층, 피고정층,제 1 MR 개선층, 배리어 층, 제 2 MR 개선층, 프리층, 프로텍션층
(5) 기판, 언더코트 층, 프리층, 제 1 MR 개선 층, 배리어 층, 제 2 MR 개선층, 피고정층, 및 프로텍션 층
여기서, 언더코트 층은 단일 필름 층이나 다중 필름 층 또는 이들 필름 들의 합성으로 만들어진 필름으로서 금속, 산화물, 또는 질화물로 만든다. 더욱 특별하게는, 언더코트는 단일 필름 층이나 다중 필름 층 또는 이들 필름 들의 합성으로 만들어진 필름으로서 Ta, Hf, Zr, W, Cr, Ti, Mo, Pt, Mi, Ir, Cu, Ag, Co, Zn, Ru, Rh, Re, Au, Os, Pd, Nb, V, 또는 산화물 또는 이 물질들의 질화물로 만들어 진다. 추가되는 요소로서, Ta, Hf, Zr, W, Cr, Ti, Mo, Pt, Mi, Ir, Cu, Ag, Co, Zn, Ru, Rh, Re, Au, Os, Pd, Nb, V가 가능하다. 게다가, 언더코트 층이 사용되지 않는 경우도 있다.
더우기, 프리층은 NiFe, NiFeCo, CoFe, FeCo, 또는 CoFeB, CoZrMo, CoZrNb, CoZr, CoZrTa, CoHf, CoTa, CoTaHf, CoNbHf, CoZrNb, CoHfPd, CoTaZrNb, CoZrMoNi 합금 또는 비결정질의 자성 물질로 만들어질 수 있다.
더구나, 비자성층은 단일 물질, 다층 필름, 또는 , Hf, Zr, W, Cr, Ti, Mo, Pt, Mi, Ir, Cu, Ag, Co, Zn, Ru, Rh, Re, Au, Os, Pd, Nb, V, Y, Tc, Si, Al과 결합되어 사용될 수 있는 이들 물질들의 합성으로부터 만들어지는 필름으로서 Hf, Zr, W, Cr, Ti, Mo, Pt, Mi, Ir, Cu, Ag, Co, Zn, Ru, Rh, Re, Au, Os, Pd, Nb, V, Y, Tc, Si, Al로부터 만들 수 있다.
더구나, 제 1 제 2 MR 개선 층은 Co, NiFeCo, FeCo, CoFeB, CoZrMo, CoZrNb, CoZr, CoZrTa, CoHf, CoTa, CoTaHf, CoNbHf, CoZrNb, CoHfPd, CoTaZrNb, CoZrMoNi 합금 또는 비결정질의 자성 물질로 만들어질 수 있다.
MR 개선 층이 사용되지 않을 때 MR 비율은 다소 낮아지지만 생산 단계의 수가 줄어드는 잇점이 있음을 인식해야 한다.
더구나, 피고정층은 NiFe, CoFe, NiFeCo, FeCo, CoFeB, CoZrMo, CoZrNb, CoZr, CoZrTa, CoHf, CoTa, CoTaHf, CoNbHf, CoZrNb, CoHfPd, CoTaZrNb, CoZrMoNi 합금 또는 비결정질의 자성 물질로 만들어질 수 있다.
이와 대체하여, 상기 물질들이 Hf, Zr, W, Cr, Ti, Mo, Pt, Ni, Ir, Cu, Ag, Co, Zn, Ru, Rh, Re, Au, Os, Pd, Nb, V, Y, Tc, Si, Al과 결합되어 단일 물질로서 또는 합금을 형성하거나, 층형상의 필름으로서 사용되어질 수 있다. 이런 경우에, 바람직한 결합 물질은 Co/Ru/Co, CoFe/Ru/CoFe, CoFeNi/Ru/CoFeNi, Co/Cr/Co, CoFe/Cr/CoFe, 및 CoFeNi/Cr/CoFeNi이다.
더구나, 고정층은 FeMn, NiMn, IrMn, RhMn, PtPdMn, ReMn, PtMn, PtCrMn, CrMn, CrAl, TbCo, Ni 산화물, Fe 산화물, Ni 산화물와 Co 산화물의 합성물, Ni 산화물와 Fe 산화물의 합성물, Ni 산화물와 Co 산화물의 두 층으로된 필름, 또는 Ni 산화물와 Fe 산화물의 두 층으로된 필름, 또는 CoCr, CoCrPt, CoCrTa, PtCo 등으로 부터 형성될 수 있다. 바람직한 물질은 PtMn 또는 Hf, Zr, W, Cr, Ti, Mo, Pt, Ni, Ir, Cu, Ag, Co, Zn, Ru, Rh, Re, Au, Os, Pd, Nb, V, Y, Tc, Si, Al과 결합된 PtMn이다.
더더욱, 프로텍션 층은 산화물, 질화물, 산화물와 질화물의 합성물, 금속과 산화물의 층형 필름, 산화물과 질화물의 합성물과 금속의 층형 필름으로 만든다. 산화물, 질화물, 층형 필름, 또는 Hf, Zr, W, Cr, Ti, Mo, Pt, Ni, Ir, Cu, Ag, Co, Zn, Ru, Rh, Re, Au, Os, Pd, Nb, V, Y, Tc, Si, Al의 합성물을 사용하는 것이 가능하다. 이와 대체적으로, Hf, Zr, W, Cr, Ti, Mo, Pt, Ni, Ir, Cu, Ag, Co, Zn, Ru, Rh, Re, Au, Os, Pd, Nb, V, Y, Tc, Si, Al의 산화물 또는 질화물과 결합한 물질을 단일 물질, 단일 물질이나 합성물의 층형 필름으로서 사용하는 것이 가능하다. 프로텍션 층은 사용되지 않을 수 있다.
다음으로, 도 8내지 도 10에서 도시한 재생 헤드들의 생산 과정을 설명하겠다.
도 13은 도 8의 MR 필름을 갖는 재생 헤드의 대표적 생산 과정을 도시한다.
첫 째, 하부 쉴드 층 21, 하부 갭 층 22, 및 프리층 2a 는 기판상에 연속적으로 형성된다. 하부 쉴드 층 21 및 하부 갭 층 22는 포토레지스트 마스크 형성 단계(이하 PR 단계라함)와 리프트 오프 또는 밀링 단계에 의해 패턴화된다. 포토레지스트 마스크가 그 위에 형성되고, 프리층 2a가 밀링에 의해 패턴화되며, 세로 바이어스 층 6 및 절연층 7이 리프트 오프가 수행되기 전에 형성된다(a, b, c).
다음으로, PR 형성과 밀링에 의해 비자성층 3이 형성되고 패턴화된다.
다음으로, 피고정층 1a와 고정층 5가 PR 형성과 밀링에 의해 형성되고 패턴화된다. PR이 그 위에 형성되고, 절연층 7과 세로 바이어스층 6이 밀링에 의해 패턴화된다(c, d, e)
다음으로, PR이 형성되며 전극 필름이 형성되며 전극 8a와 8b를 형성하기 위하여 리프트 오프가 수행된다.(f) 전극들의 저항을 줄이기 위해 다른 전극은 전극 8a, 8b의 자기 저항(MR) 소자로 부터 다소 물러난 부분에서 포개질 수 있다는 것을 인식해야 한다.
다음으로, 상부 갭 층 25와 상부 쉴드 층 26이 형성되고 PR 형성과 밀링 또는 리프트 오프에 의해 패턴화된다.(g) 상부 쉴드 층 26이 그 위에 형성된 기록 헤드의 하부 극으로서 작용하는 경우가 종종 있다는 것을 인식해야 한다.
마지막으로, 전극들 8a, 8b상에 형성된 상부 갭 필름 25의 부분이 전극들 8a, 8b가 전극 단자로 작용하도록 노출시키기 위해 밀링에 의해 제거된다. 도 13에 도시되지는 않았지만, 기록 헤드 블록이 그 위에 형성된다. ABS 표면에 노출된 자기 저항(MR) 소자를 가진 기록/재생 헤드를 완성하기 위하여 불필요한 부분을 제거하기 위해 래핑이 수행된다. 그 후, 자기적 터널링 접합(MTJ) 소자를 방지하기 위해 다이아몬드와 유사한 탄소같은 쇼크 저항 물질을 사용한 필름을 형성하는 것이 가능하다.
도 14는 도 9의 MR 필름을 갖는 재생 헤드의 대표적인 생산 과정을 도시한다.
첫 째, 하부 쉴드 층 21, 하부 갭 층 22, 및 프리층 2a는 기판 20상에 연속적으로 형성된다. 하부 쉴드 층 21 및 하부 갭 층 22는 PR 마스크 형성 단계 및 리프트 오프 또는 밀링 단계에 의해 패턴화된다. PR이 그 위에 형성되고, 프리층 2a가 밀링에 의해 패턴화된다(a, b).
다음으로, 비자성층 3이 형성되고 PR 형성과 밀링에 의해 패턴화된다(c).
다음으로, 피고정층 1a 및 고정층 5가 형성되고 PR 형성과 밀링에 의해 패턴화된다(d).
다음으로, PR이 형성되고, 전극 필름이 형성되고, 전극들 8a, 8b를 형성하기 위해 리프트 오프가 수행된다(e). 전극들의 저항을 줄이기 위해 다른 전극은 전극 8a, 8b의 자기 저항(MR) 소자로 부터 다소 물러난 부분에서 중첩될 수 있다는 것을 인식해야 한다.
다음으로, 세로 바이어스 층 6이 형성되고, PR 형성과 밀링에 의해 패턴화된다(f).
다음으로, 상부 갭 층 25와 상부 쉴드 층 26이 형성되고 PR 형성과 밀링 또는 리프트 오프에 의해 패턴화된다.(g) 상부 쉴드 층 26이 그 위에 형성된 기록 헤드의 하부 극으로서 작용하는 경우가 종종 있다는 것을 인식해야 한다.
마지막으로, 전극들 8a, 8b상에 형성된 상부 갭 필름 25의 부분이 전극들 8a, 8b가 전극 단자로 작용하도록 노출시키기 위해 밀링에 의해 제거된다. 도 14에 도시되지는 않았지만, 기록 헤드 블록이 그 위에 형성된다. ABS 표면에 노출된 자기 저항(MR) 소자를 가진 기록/재생 헤드를 완성하기 위하여 불필요한 부분을 제거하기 위해 래핑이 수행된다. 그 후, 자기적 터널링 접합(MTJ) 소자를 방지하기 위해 diamond-like Carbon같은 쇼크 저항 물질을 사용한 필름을 형성하는 것이 가능하다.
도 15는 도 10의 MR 필름을 가진 재생 헤드의 대표적 생산 과정을 도시한다.
첫 째, 하부 쉴드 층 21, 하부 갭 층 22, 및 프리층 2a, 비자성층 3, 피고정층 1a, 고정층 5는 기판 20상에 연속적으로 형성된다. 하부 쉴드 층 21 및 하부 갭 층 22는 PR 마스크 형성 단계 및 리프트 오프 또는 밀링 단계에 의해 패턴화된다. PR이 그 위에 형성되고, 고정층 5, 피고정층 1a, 및 비자성층 3이 밀링에 의해 패턴화된다.
다음으로, 고정층 5, 피고정층 1a, 및 비자성층 3이 밀링에 의해 패턴화된다.
다음으로, 필름 두께 정규화 층들 9a, 9b가 형성되고, 고정층 5, 피고정층 1a, 및 비자성층 3이 PR 형성과 밀링에 의해 패턴화된다.
다음으로, PR이 형성되고, 전극 필름과 절연 필름이 형성되고, 전극들 8a, 8b를 형성하기 위해 리프트 오프가 수행된다(e). 전극들의 저항을 줄이기 위해 다른 전극은 전극 8a, 8b의 자기 저항(MR) 소자로 부터 다소 물러난 부분에서 중첩될 수 있다는 것을 인식해야 한다.
다음으로, 세로 바이어스 층 6이 형성되고, PR 형성과 밀링에 의해 패턴화된다.
다음으로, 상부 갭 층 25와 상부 쉴드 층 26이 형성되고 PR 형성과 밀링 또는 리프트 오프에 의해 패턴화된다. 상부 쉴드 층 26이 그 위에 형성된 기록 헤드의 하부 극으로서 작용하는 경우가 종종 있다는 것을 인식해야 한다.
마지막으로, 전극들 8a, 8b상에 형성된 상부 갭 필름 25의 부분이 전극들 8a, 8b가 전극 단자로 작용하도록 노출시키기 위해 밀링에 의해 제거된다. 도 15에 도시되지는 않았지만, 기록 헤드 블록이 그 위에 형성된다. ABS 표면에 노출된 자기 저항(MR) 소자를 가진 기록/재생 헤드를 완성하기 위하여 불필요한 부분을 제거하기 위해 래핑이 수행된다. 그 후, 자기적 터널링 접합(MTJ) 소자를 방지하기 위해 다이아몬드와 유사한 탄소같은 쇼크 저항 물질을 사용한 필름을 형성하는 것이 가능하다.
다음으로, 본 발명에 따르는 기록/재생 장치 및 자기적 기록/재생 헤드에 관하여 설명하겠다.
(제 11 실시예)
도 16은 본 발며의 제 11 번째 실시예에 따른 자기적 기록/재생 헤드의 조감도이다. 이 실시예의 자기적 기록/재생 헤드는 재생 헤드 30 및 기록 헤드 31로 구성되어 있다.
재생 헤드 30은 기판 20, 하부 쉴드 층 21, 하부 갭 층 22 , MR 필름 23, 전극들 8a, 8b, 상부 갭 층 25, 및 경화 자성 필름(도시 않됨)을 포함한다.
재생 헤드 31은 상부 갭 층 25상에 형성된 상부 쉴드 층 26, 기록 갭 27, 상부 기록 자극 28, 및 코일 29를 포함한다.
이 실시예에서, 상부 쉴드 층 26은 하부 자성 필름으로 또한 작용한다. 그러나, 이들은 또한 분리되어 준비될 수 있다.
이 자기 기록/ 재생 헤드를 사용함으로써, 신호를 자기 기록 매체에 기록할 수 있고, 자기 기록 매체로 부터 신호를 읽을 수 있다. 따라서, 재생 헤드 30과 기록 헤드 31의 자기적 갭의 민감한 부분은 슬라이더 상에 중첩되고, 트랙에 대하여 동시에 위치시킬 수 있다. 슬라이더는 도 17에 도시된 바와 같이 자기적 기록/재생 장치상에 탑재된다.
(제 12 실시예)
도 17은 본 발명의 제 12 실시예에 따른 자기적 기록/재생 장치의 조감도이다. 여기에 보여진 바와 같이, 재생 헤드 30 및 기록 헤드 31은 헤드 슬라이더로도 작용하는 기판 20상에 탑재된다. 이것은 재생을 위한 기록 매체 40상에 위치된다. 자기 기록 매체 40이 회전하는 동안, 헤드 슬라이더는 자기 기록 매체 40 위 0.2㎛ 높이에 위치하거나, 자기 기록 매체와 접촉하여 상대적으로 움직인다. 이 메커니즘에서는, 재생 헤드 30은 누설 자장 41을 통해 자기 기록 매체에 기록된 자기 신호를 읽을 수 있는 위치에 놓인다.
(실시예)
다음으로, 본 발명의 실시예들에 대한 설명을 하겠다.
우리는 도 8 내지 도 10의 MR 필름을 가진 재생 헤드와 도 2의 MR 필름을 가진 재생 헤드를 준비하였다. MR 필름은 Ta(3 ㎚), Pt46Mn54(15 ㎚), Co90Fe 10(1.5 ㎚), Ru(0.8 ㎚), Co90Fe10(2 ㎚), Ni82Fe18(4 ㎚), 및 Ta(3 ㎚)를 포함한다. 필름 형성 동안 자장 방향에 수직 방향의 5 kOe 자장을 가한 반면에 필름 형성 후, 필름에 250°C에서 5시간 동안 열처리 한다.
헤드의 구성 요소들은 다음과 같다.
기판: 2㎜ 알틱(altic) 상에 10 ㎛의 알루미나
[재생 헤드]
하부 쉴드 층: Co89Zr4Ta4Cr3(1 ㎛)
(혼합은 퍼센트로 지시된다)
하부 갭 층: 알루미나(20 ㎚)
하부 갭 두께 정규화 층: 알루미나(40 ㎚)
전극 층: Ta(1.5 ㎚)/Au(40 ㎚)/Ta(3 ㎚)
전극 두께 정규화 층: Ta(1.5 ㎚)/Au(100 ㎚)/Ta(3 ㎚)
절연층: 알루미나(20 ㎚)
세로 바이어스 층: Cr(5 ㎚)/Co74.5Cr10.5Pt15(15 ㎚)
상부 갭 층: 알루미나(40 ㎚)
상부 갭 두께 정규화 층: 알루미나(40 ㎚)
상부 쉴드 층: 기록 헤드의 하부 극에 의하여 공유된다.
[기록 헤드]
공유된 극 언더코트; Ni82Fe18(90 ㎚)
공유된 극: Ni82Fe18(2.5 ㎛)/Co65Ni12Fe23(0.5 ㎛)
기록 갭: 알루미나(0.3 ㎛)
갭 두께 정규화 층: 알루미나(0.7 ㎛)
코일 언더코트: Cr(30 ㎚)/Cu(150 ㎚)
코일: Cu(4.5 ㎛)
상부 극 언더코트: Ti(10 ㎚)/Co65Ni12Fe23(0.1 ㎛)
상부 극: Co65Ni12Fe23(0.5 ㎛)/Ni82Fe18(3.5 ㎛)
터미널 언더코트: Cr(30 ㎚)/Cu(150 ㎚)
터미널: Cu(50 ㎛)
오버코트: 알루미나(52 ㎛)
골드 터미널 오버 코트: Ti(10 ㎚)/Ni82Fe18(0.1 ㎛)
골드 터미널: Au(3 ㎛)
헤드 생산 과정은 다음과 같다.
[1] 재생 헤드 블럭 생산
1) 기판 클리닝
2) 하부 쉴드 형성 및 담금질
3) 정렬 마크 형성(PR 형성, 패터닝, 및 PR 제거)
4) 하부 쉴드 패터닝(PR 형성, 테이퍼(taper) 처리, PR 제거)
5) 하부 갭 형성(PR 형성, 필름 형성, 리프트 오프)
6) 하부 갭 두께 정규화(PR 형성, 필름 형성, 리프트 오프)
이들 단계들은 도 19(종래의 예)의 경우와 도 8 내지 도 10의 경우와 동일하다.
하기 하는 단계들은 구성에 따라 다르다.
[도 19의 경우]
1) 언더코트, 프리층, 비자성층, 피고정층, 고정층, 프로텍션 층의 형성
2) 언더코트, 프리층, 비자성층, 피고정층, 고정층, 프로텍션 층의 패터닝(PR 형성 및 밀링)
3) 세로 바이어스 층과 전극 층의 필름 형성
4) 리프트 오프
5) 세로 바이어스 층과 전극 층의 패터닝(PR 형성 및 밀링)
6) 전극 두께 정규화 층(PR 형성, 필름 형성, 리프트 오프)
[도 8의 경우]
1) 언더코트 층, 프리층의 필름 형성
2) 언더코트 층, 프리층의 패터닝(PR 형성, 밀링, 및 PR 제거)
3) 세로 바이어스 층의 필름 형성
4) 세로 바이어스 층의 패터닝(PR 형성, 밀링, 및 PR 제거)
5) 비자성층의 필름 형성
6) 비자성층의 패터닝(PR 형성, 밀링, 및 PR 제거)
7) 피고정층, 고정층, 및 프로텍션 층의 필름 형성
8) 피고정층, 고정층, 및 프로텍션 층의 패터닝(PR 형성, 밀링, 및 PR 제거)
9) 세로 바이어스 층의 패터닝(PR 형성, 밀링, 및 PR 제거)
10) 전극 형성(PR 형성, 필름 형성, 리프트 오프)
11) 전극 두께 정규화층 형성(PR 형성, 필름 형성, 리프트 오프)
[도 9의 경우]
1) 언더코트 층, 프리층의 필름 형성
2) 언더코트 층 1, 프리층의 패터닝(PR 형성, 밀링, 및 PR 제거)
3) 언더코트 층 2, 및 비자성층의 필름 형성
4) 언더코트 층 2, 및 비자성층의 패터닝(PR 형성, 밀링, 및 PR 제거)
5) 언더코트 층 3, 피고정층, 및 고정층의 필름 형성
6) 언더코트 층 , 피고정층, 및 고정층의 패터닝(PR 형성, 밀링, 및 PR 제거)
7) 전극 형성(PR 형성, 필름 형성, 리프트 오프)
8) 전극 두께 정규화층의 형성(PR 형성, 필름 형성, 리프트 오프)
9) 세로 바이어스 형성(필름 형성, PR 형성, 밀링, 및 PR 제거)
[도 10의 경우]
1) 언더코트 층, 프리층, 비자성층, 피고정층, 고정층, 프로테션층의 형성
2) 언더코트 층 1, 프리층, 비자성층, 피고정층, 고정층, 프로테션층의 패터닝(PR 형성, 밀링, 및 PR 제거)
3) 프리층 및 프로텍션층의 패터닝(PR 형성, 밀링, 및 PR 제거)
4) 전극 형성(PR 형성, 필름 형성, 리프트 오프)
5) 전극 두께 정규화층의 형성(PR 형성, 필름 형성, 리프트 오프)
6) 세로 바이어스 형성(필름 형성, PR 형성, 밀링, 및 PR 제거)
다음 단계들은 모든 구성에 동일하다.
1) 극 높이 모니터 형성(PR 형성, 필름 형성, 리프트 오프)
2) 상부 갭 형성(PR 형성, 필름 형성, 리프트 오프)
3) 상부 갭 두께 정규화층의 형성(PR 형성, 필름 형성, 리프트 오프)
[2] 기록 헤드 블럭 생산
기록 헤드 블럭은 모든 예들에 대하여 동일한 방식으로 준비되었다.
1) 공유 극 형성(제 2 언더코트 필름의 형성, 프레임 PR 형성, 공유된 극 플레이팅, 커버 PR 형성, 화학적 에칭, 언더코트 제거)
2) 극 높이에서의 평탄화를 위한 포토레지스트 적용
3) 갭 필름의 형성
4) 갭 두께 정규화층의 형성(PR 형성, 필름 형성, 리프트 오프)
5) 극창의 형성(PW)(상부 극과 공유된 극을 자기적으로 연결하기 위하여)(PR 형성, 밀링, PR 제거)
6) 스텝 커버(SC)1 포토레지스트의 형성(코일 절연을 확실하게 하는 포토레지스트)
7) 코일의 형성(언더코트 형성, PR 형성, 코일 플레이팅, 화학적 에칭, 언더코트 제거)
8) 스텝 커버(SC) 2 포토레지스트(코일 절연을 확실하게 하는 포토레지스트 2)
9) 갭 정규화 밀링
10) 상부 극 형성(언더코트 형성, 프레임 포토레지스트 형성, 상부 극 플레이팅, 플레이팅된 상부 극 아닐링, 언더코트 제거, 커버 PR 형성, 화학적 에칭, 언더코트 제거)
11) 터미널 형성(언더코트 형성, PR 형성, 터미널 플레이팅, 화학적 에칭, 언더코트 제거)
12) 오버코트 형성
13) 터미널 래핑
14) 골드 터미널 플레이팅(언더코트 형성, PR 형성, 언더코트 제거)
라이트-인 헤드 블럭 코일 형성에서, 포토레지스트는 250°C 에서 2시간 동안 강화된다. 이 단계는 소자의 높이 방향으로 되어야 할 고정층과 피고정층의 자화 방향을 회전시켜 자기 저항(MR) 소자가 바르게 작동할 수 없기 때문에, 이들은 500 Oe의 자기장과 200°C 에서 1시간 동안 열-자화 처리를 받는다. 이것은 프리층에 영향을 주지 않는다. 즉, 프리층의 자화 축은 자화 곡선으로 부터 판단된 자화 방향으로 회전하지 않았다.
[3]후반 처리
후반 처리 과정은 모든 예들에서 동일한 방법으로 수행된다.
1) 커팅하여 열(rows) 만들기
2) ABS 표면 래핑
3) ABS 표면 상의 DLC 필름 형성
4) 플로우팅을 위한 슬라이더 처리
5) 서스펜션 탑재
피고정층, 프리층, 및 피고정층과 프리층의 중첩된 부분의 넓이가 도 8 내지 도 10 및 도 19에 도시되었다. 여기서, 공정한 비교를 위해, 자기장 방향 부분으로서의 프리층의 폭은 0.5 ㎛로 고정하고, 결과에 중요한 영향을 미치는 소자 높이는 0.2 ㎛로 고정한다.
이렇게 준비된 헤드는 CoCrTa 매체 위에/로부터 데이터를 기록하고 재생하는데 사용된다. 매체에 강제되는 힘은 5.0 kOe로 고정되고, Mrt는 0.35 menu/㎠로 고정된다. 이렇게 준비된 헤드는 표 1에 나타낸 바와 같은 기록/재생 특성을 갖는다.
[표 1]
재생 출력 (mV)
도 19(종래 기술) 1.4
도 8 1.8
도 9 1.9
도 10 1.6
이 표로부터 명백하게, 본 발명에 따른 도 8 내지 도 10의 예들은 도 19의 종래의 예와 비교하여 향상된 재생 결과를 보여준다. 개선은 최대 36%로서 그리 대단하지는 않다. 그 이유는 소자가 본 발명의 충분한 효과를 드러낼 만큼 충분히 작지 않다는데 있는 것으로 여겨진다. 장래에, 정밀 처리 기법이 진보하여 0.1 ㎛ 이하의 소자를 만들 수 있다면, 본 발명을 통해 얻는 재생 출력 개선은 더욱 뛰어날 것으로 기대된다.
다음으로, 본 발명에 따른 자기 디스크 장치에 대하여 설명하겠다. 자기 디스크 장치는 기저와 기저의 뒷 면에 3개의 자기 디스크로 구성되고, 구동 회로, 신호 처리 회로, I/O 인터페이스가 제공된다. 자기 디스크 장치는 32 비트 버스 선을 통해 외부에 연결된다. 각각의 자기 디스크는 한 쌍의 헤드사이에 끼워져 있고, 따라서, 모두 6개의 헤드가 배열된다. 헤드를 구동하기 위한 회전식 엑츄에이터, 제어 회로, 및 디스트 회전을 위한 스핀들이 연결된 모터가 탑재된다. 디스크 지름은 46 ㎜이고, 데이터 영역은 지름 10 ㎜와 지름 40 ㎜사이이다.
서보 표면을 요구하지 않는 배리드 서보 타입 때문에 고밀도를 얻을 수 있다. 이 장치는 소형 컴퓨터를 위한 외부 저장 장치로서 직접 연결될 수 있다. I/O인터페이스를 위해, 전송 속도가 초당 5 내지 20 메가 바이트인 버스 라인에 상응하는 캐시 메모리가 탑재된다. 더구나, 대용량 자기 디스크 장치를 구성하기 위해 외부 콘트롤러를 통해 복수의 장치가 연결될 수 있다.
본 발명은 본 발명의 본질을 벗어나지 않고 다른 형태로 구현될 수 있다. 그러므로, 본 실시예들은 모든 점에서, 제한적이 아닌 예시적으로 고려되어야 하며, 발명의 범위는 상기한 설명에 의해서가 아니고 첨부된 청구항에 의해 나타내어지며, 청구항과 동일 영역 동일 의미 내에서의 모든 변화는 그 안에 포함되는 것으로 한다.
발명의 상세한 설명,청구항, 도면, 요약서를 포함한 일본 특허 출원 번호 제 11-101490(출원일 4월 8일, 1999년)을 참고하기 바랍니다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따라, 제 1 자성층 내에서의 센스 전류 흐름 거리 와/또는 제 2 자성층 내에서의 센스 전류 흐름 거리가 제 1자성층, 비자성층, 제 2 자성층이 포개지는 부분에서의 센스 전류의 흐름 거리보다 길다. 따라서, 본 발명은 자기 저항(MR) 소자, MR 헤드, 및 종래의 것보다 높은 재생 출력을 얻을 수 있는 자기 기록/재생 장치를 제공할 수 있다.
더구나, 본 발명은 상기한 자기 저항(MR) 소자를 보다 바람직한 수율로 생산할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따르는 자기 저항(MR) 소자를 도시한 도. 도 1(a)는 단면도이고, 도 1(b)는 평면도.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따르는 자기 저항(MR) 소자를 도시한 도. 도 2(a)는 단면도이고, 도 2(b)는 평면도.
도 3은 본 발명의 제 3 실시예에 따르는 자기 저항(MR) 소자를 도시한 도. 도 3(a)는 단면도이고, 도 3(b)는 평면도.
도 4는 본 발명의 제 4 실시예에 따르는 자기 저항(MR) 소자를 도시한 도. 도 4(a)는 단면도이고, 도 4(b)는 평면도.
도 5는 본 발명의 제 5 실시예에 따르는 자기 저항(MR) 소자를 도시한 도. 도 5(a)는 단면도이고, 도 5(b)는 평면도.
도 6은 본 발명의 제 6 실시예에 따르는 자기 저항(MR) 소자를 도시한 도. 도 6(a)는 단면도이고, 도 6(b)는 평면도.
도 7은 본 발명의 제 7 실시예에 따르는 자기 저항(MR) 소자를 도시한 도. 도 7(a)는 단면도이고, 도 7(b)는 평면도.
도 8은 본 발명의 제 8 실시예에 따르는 자기 저항(MR) 소자를 도시한 도. 도 8(a)는 단면도이고, 도 8(b)는 평면도.
도 9는 본 발명의 제 9 실시예에 따르는 자기 저항(MR) 소자를 도시한 도. 도 9(a)는 단면도이고, 도 9(b)는 평면도.
도 10은 본 발명의 제 10 실시예에 따르는 자기 저항(MR) 소자를 도시한 도. 도 10(a)는 단면도이고, 도 10(b)는 평면도.
도 11은 재생 헤드의 평면도.
도 12는 도 11의 A-A'기준의 단면도.
도 13은 도 8의 MR 헤드의 생산 방법을 도시한 평면도.
도 14는 도 9의 MR 헤드의 생산 방법을 도시한 평면도.
도 15는 도 10의 MR 헤드의 생산 방법을 도시한 평면도.
도 16은 본 발명의 제 11 실시예에 따른 자기 기록/재생 헤드의 조감도.
도 17은 본 발명의 제 12 실시예에 따른 자기 기록/재생 헤드의 조감도.
도 18은 종래의 자기 저항(MR) 소자를 도시한 도. 도 18(a)는 단면도이고 도 18(b)는 평면도.
도 19는 종래의 MR 헤드를 도시한 도. 도 19(a)는 단면도이고 도 19(b)는 평면도.

Claims (8)

  1. 기판 상에 제공되는 제 1 자성층;
    상기 제 1 자성층과 접촉하여 배열된 비자성층; 및
    상기 비자성층과 접촉하여 배열된 제 2 자성층을 구비하고,
    제 1 센스 전류가 상기 제 1 자성층 내에서 흐르고, 제 2 센스전류가 상기 제 2 자성층 내에서 흐르며,
    상기 제 1 센스 전류 흐름 거리 및 상기 제 2 센스 전류 흐름 거리는 각각, 상기 제 1 자성층, 상기 비자성층, 및 상기 제 2 자성층이 부분적으로 중첩됨에 의해 형성된 중첩부분에서의 센스 전류 흐름 거리보다 더 긴 것을 특징으로 하는 자기 저항(MR) 소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판을 상기 기판의 주 표면에 수직 방향으로 절단한 단면으로부터 볼 때, 상기 제 1 자성층과 상기 제 2 자성층의 상기 중첩부분은 상기 제 1 자성층 및 상기 제 2 자성층 각각보다 더 작은 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 저항(MR) 소자.
  3. 기판 상에 제공되며, 청구항 제 1 항에 기재된 자기 저항(MR) 소자;
    상기 제 1 자성층 상에 탑재된 제 1 전극;
    상기 제 2 자성층 상에 탑재된 제 2 전극; 및
    상기 제 1 자성층의 자화 방향을 고정시키기 위하여 상기 제 1 자성층에 접촉하여 배열된 고정층을 포함하는 것을 특징으로 하는 MR 헤드.
  4. 기판 상에 제공되며, 청구항 제 2 항에 기재된 자기 저항(MR) 소자;
    상기 제 1 자성층 상에 탑재된 제 1 전극;
    상기 제 2 자성층 상에 탑재된 제 2 전극; 및
    상기 제 1 자성층의 자화 방향을 고정시키기 위하여 상기 제 1 자성층에 접촉하여 배열된 고정층을 포함하는 것을 특징으로 하는 MR 헤드.
  5. 데이터를 기록하기 위한 복수의 트랙을 갖는 자기 기록 매체;
    상기 자기 기록 매체에 데이터를 저장하기 위한 자기 기록 헤드;
    청구항 제 3 항에 기재된 MR 헤드; 및
    상기 자기 기록 헤드 및 상기 MR 헤드를 상기 자기 기록 매체 상의 원하는 트랙으로 이동시키기 위한 액추에이터 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 기록/재생 장치.
  6. 데이터를 기록하기 위해 복수의 트랙을 갖는 자기 기록 매체;
    상기 자기 기록 매체에 데이터를 저장하기 위한 자기 기록 헤드;
    청구항 제 4 항에 기재된 MR 헤드; 및
    상기 자기 기록 헤드 및 상기 MR 헤드를 상기 자기 기록 매체 상의 원하는 트랙으로 이동시키기 위한 액추에이터 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 기록/재생 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 자기 기록 매체는 하드 디스크인 것을 특징으로 하는 자기 기록/재생 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 자기 기록 매체는 하드 디스크인 것을 특징으로 하는 자기 기록/재생 장치.
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