KR101349897B1 - Ａｂｓ에서 전류 제약을 갖는 삼중층 판독기 - Google Patents

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Abstract

개선된 감도와 안정성을 갖는 자기저항 판독 센서가 제시된다. 상기 센서는 2개의 전극들 사이에 위치된 삼중층 스택이다. 삼중층 스택은 비자성층에 의해 분리되는 2개의 프리층들, 및 상기 스택의 후방에 위치되어 스트라이프 높이 거리만큼 에어 베어링 표면으로부터 분리되는 바이어싱 자석을 갖는다. 센서에서의 전류는 판독기 감도를 향상시키기 위해 절연체에 의해 에어 베어링 표면에 근접한 영역들로 한정된다.

Description

ＡＢＳ에서 전류 제약을 갖는 삼중층 판독기{TRILAYER READER WITH CURRENT CONSTRAINT AT THE ABS}
본 발명은 일반적으로 에어 베어링 표면(ABS)에서 전류 제약을 갖는 삼중층 판독기에 관한 것이다.
자성 데이터 저장 및 리트리벌(retrieval) 시스템에서, 자기 레코딩 헤드는 통상적으로 자성 디스크상에 저장되는 자기적으로 인코딩된 정보를 리트리브하기 위한 자기저항(MR: magnetoresistive) 센서를 갖는 판독기 부분을 포함한다. 디스크의 표면으로부터의 자속(magnetic flux)은 MR 센서의 층들 또는 감지층의 자화 벡터의 회전을 야기하며, 이는 결국 MR 센서의 전기 저항의 변화를 야기한다. 감지층들은 종종 "프리(free)"층들로 불리는데, 이는 감지층들의 자화 벡터들이 외부 자속에 응답하여 자유롭게 회전하기 때문이다. MR 센서의 저항의 변화는 MR 센서에 전류를 통과시키고, MR 센서에 걸친 전압을 측정함으로써 검출될 수 있다. 외부 회로는 그 후 적절한 형태로 전압 정보를 변환하고, 디스크상에서 인코딩된 정보를 복구하기 위하여 필요에 따라 상기 정보를 처리한다.
다음의 일반적 3개 카테고리들로 특징화될 수 있는 MR 센서들이 개발되었다: (1) 이방성 자기저항(AMR: anisotropic magnetoresistive) 센서들, (2) 다중층 GMR 센서들 및 스핀 밸브 센서들을 포함하는, 자이언트 자기저항(GMR: giant magnetoresistive) 센서들, 및 (3) 터널링 자이언트 자기저항(TGMR: tuneling giant magnetoresistive) 센서들.
터널링 GMR(TGMR) 센서들은 센서들의 자성층들이 자성층들 사이에 전자 터널링을 허용하기에 충분히 얇은 절연막에 의하여 분리되는 것을 제외하고 GMR 센서들과 유사한, 일련의 교번하는(alternating) 자성층 및 비-자성층을 갖는다. TGMR 센서의 저항은 자성층들의 자화의 상대적인 배향에 좌우되며, 자성층들의 자화들이 평행한 구성에 대하여 최소치를 그리고 자성층들의 자화들이 비-평행한 구성에 대하여 최대치를 보인다.
모든 타입의 MR 센서들에 대하여, 자화 회전은 디스크로부터의 자속에 응답하여 발생한다. 자성 디스크들의 레코딩 밀도가 계속해서 증가함에 따라, 디스크상의 비트들 뿐 아니라 트랙들의 폭은 감소되어야 한다. 이것은 더 좁은 쉴드-대-쉴드(shield-to-shield) 공간(spacing)들 뿐 아니라 더 작은 MR 센서들을 점점 더 필요로 한다. 특히, 약 100 나노미터(nm) 미만의 치수들을 갖는 센서들에 대하여, MR 센서들의 크기가 점점 작아짐에 따라, 센서들은 자성 디스크로부터 인가된 필드(field)에 대하여 원치 않는 자성 응답을 보일 가능성을 갖는다. MR 센서들은 심지어 작은 센서들도 자성 노이즈로부터 자유롭고, 디스크상에 기록되는 데이터의 정확한 복구를 위해 적절한 진폭을 신호에 제공하는 방식으로 설계되어야 한다.
GMR 및 TGMR 판독기들은 저장된 정보를 다시 판독하도록 중간 스트레이 필드(media stray field)를 검출하기 위하여 프리층과 기준층 사이에 저항을 사용할 수 있다. 기준층의 자화는 강자성(AFM: antiferromagnetic) 물질에 의하여 다시 피닝되는 강자성 피닝된 층에 의하여 강자성 결함 상호작용을 통해 고정된다. 기준층 및 피닝된 층은 이들 사이의 강자성 결함층과 함께 소위 합성 강자성(SAF: synthetic antiferromagnetic) 구조로 불린다. 이러한 종류의 구성은 2개의 주요한 단점들을 갖는다. 첫번째 단점은 복잡한 다중층 구조로 인한 높은 쉴드-대-쉴드 공간이다. 쉴드-대-쉴드 이격 요건의 계속된 감소는 그들이 더 두꺼워짐에 따라 센서의 개별적인 층들의 이머징(emerging) 안정성에 의하여 제한된다. 예를 들어, AFM 물질들의 피닝 강도는 그들의 두께의 감소와 함께 감소된다. 결과적으로, 약하게 피닝된 SAF 구조들은 기준층이 충분히 피닝되지 않은 경우 센서 노이즈의 증가를 초래한다. 종래의 GMR 및 TGMR 센서들의 다른 단점은 적절한 프리층 바이어스 상태를 생성하기 위하여 ABS 표면에서 영구 자석(PM: permanent magnet)들을 사용할 필요성이다. 판독기 쉴드-대-쉴드 이격의 감소는 원하는 PM 바이어스 필드를 달성하는 것을 점점 더 어렵게 만드는 PM 두께의 감소를 요구한다.
듀얼 프리층들을 갖는 삼중층 판독기들은 이러한 문제점들을 처리하는 하나의 해결책이다. 삼중층 구조에서, 가위(scissor) 배향의 자화를 갖는 2개의 프리층들은 중간 자속을 검출하기 위하여 사용된다. 합성 강자성(SAF)층 및 강자성(AFM)층은 필요치 않으며, 프리층 바이어싱은 에어 베어링(air bearing) 표면에서 두 프리층들이 종결될 때 탈자화(demagnetization) 필드들 및 후단(backend) 영구 자석의 조합으로부터 나온다. PM은 ABS 표면으로부터 우묵히 들어가기 때문에, 이것은 바이어스 필드 및 PM 물질 특성들의 희생 없이 더 작은 쉴드-대-쉴드 이격을 달성하기 위한 능력에 간섭하지 않는다. 짧은 스트라이프 높이 및 후단 자성 바이어스를 갖는 삼중층 판독기들은 높은 재판독 신호를 가지나, 자기적으로 불안정할 수 있으며, 변화들을 처리하기 위하여 매우 민감하다.
자기저항 센서는 캡층, 제 1 강자성층, 및 비자성층에 의해 분리되는 제 2 강자성층을 포함하는 삼중층 스택(stack), 및 시드층(seed layer)을 포함한다. 삼중층 센서는 스택의 후단(back end)에 위치되는 후방 바이어싱 자석(back biasing magnet)에 의해 바이어싱된다. 절연체층이 삼중층 스택을 부분적으로 커버하여 감도(sensitivity)를 증가시키기 위해 스택을 흐르는 전류가 에어 베어링 표면 근처에 한정된다(confined).
도 1은 자성 판독/기록 헤드 및 판독/기록 헤드의 에어 베어링 표면(ABS)과 법선인(normal) 평면을 따라 취한 자성 디스크의 개략적 단면도이다.
도 2는 도 1의 자성 판독/기록 헤드의 개략적 ABS에 대한 도면이다.
도 3은 전형적인 삼중층 CPP(current perpendicular to plane) 센서 스택의 개략적 ABS에 대한 대한 도면이다.
도 4는 A-A 섹션을 따라 취한 도 3에 도시된 센서 스택의 개략적 단면도이다.
도 5는 도 3의 B-B 섹션을 따라 취한 짧은 스트라이프 높이(short stripe height)를 갖는 삼중층 센서에 대한 개략적 단면도이다.
도 5a는 도 5의 삼중층 센서에서의 자기장 세기에 대한 그래프이다.
도 6은 도 3의 B-B 섹션을 따라 취한 긴 스트라이프 높이를 갖는 삼중층 센서에 대한 개략적 단면도이다.
도 6a는 도 6의 삼중층 센서에서의 자기장 세기에 대한 그래프이다.
도 7-10은 본 발명에 따른 삼중층 센서에 대한 4개의 상이한 실시예들에 대한 개략적 단면도들이다.
도 1은 자성 판독/기록 헤드(10) 및 판독/기록 헤드(10)의 에어 베어링 표면(ABS)에 법선인 평면을 따라 취한 자성 디스크(12)에 대한 개략적 단면도이다. 자성 판독/기록 헤드(10)의 에어 베어링 표면(ABS)은 자성 디스크(12)의 디스크 표면(16)을 면한다. 자성 디스크(12)는 화살표 A로 표시된 것처럼, 자성 판독/기록 헤드(10)와 관련한 방향으로 이동 또는 회전한다. 바람직하게, 에어 베어링 표면(ABS)과 디스크 표면(16) 간의 간격은 자성 판독/기록 헤드(10)와 자성 디스크(12) 간의 접촉을 방지하면서 최소화된다.
자성 판독/기록 헤드(10)의 기록부(writer portion)는 상부 폴(top pole)(18), 절연체(20), 전도성 코일들(22) 및 바닥 폴/상부 실드(shield)(24)를 포함한다. 전도성 코일들(22)은 절연체(20)의 사용에 의해 상부 폴(18)과 상부 실드(24) 사이의 위치에 홀딩된다. 전도성 코일들(22)이 도 1에서는 2개층들의 코일들로서 도시되었지만, 자성 판독/기록 헤드 설계 분야에 공지된 것처럼, 임의의 개수의 층들의 코일들이 형성될 수 있다.
자성 판독/기록 헤드(10)의 판독부(reader portion)는 바닥 폴/상부 실드(24), 바닥 실드(28), 및 자기저항(MR) 스택(30)을 포함한다. MR 스택(30)은 바닥 폴(24)과 바닥 실드(28)의 종단부들(terminating ends) 사이에 위치된다. 바닥 폴/상부 실드(24)는 실드 및 상부 폴(18)과 협력하여 사용하기 위한 공유(shared) 폴 모두로서 기능한다.
도 2는 자성 판독/기록 헤드(10)의 에어 베어링 표면(ABS)에 대한 개략도이다. 도 2는 도 1의 자성 판독/기록 헤드(10)의 에어 베어링 표면(ABS)을 따라 표시되는 것처럼 자성 판독/기록 헤드(10)에서 자기적으로 현저한(significant) 엘리먼트들의 위치를 도시한다. 도 2에서, 자성 판독/기록 헤드(10)의 모든 공간 및 절연층들은 명료성을 위해 생략되었다. 바다 실드(28) 및 바닥 폴/상부 실드(24)는 MR 스택(30)에 대한 위치를 제공하기 위해 이격된다. 감지 전류는 바닥 폴/상부 실드(24) 및 바닥 실드(28)를 경유하여 MR 스택(30)을 흐르게 된다. 감지 전류는 도 1 및 도 2에서의 바닥 폴/상부 실드(24) 및 바닥 실드(28)를 통해 도입되지만, 다른 구성들은 바닥 폴/상부 실드(24) 및 바닥 실드(28)로부터 전기적으로 절연되며 MR 스택(30)에 감지 전류를 제공하는 추가의 도선들(leads)을 갖는 MR 스택을 포함한다. 감지 전류가 MR 스택(30)을 통과함에 따라, 판독 센서는 저항성 응답(resistive response)을 나타내며, 이는 가변(varied) 출력 전압을 야기시킨다. 감지 전류가 MR 스택(30)의 평면에 수직으로 흐르기 때문에, 자성 판독/기록 헤드(10)의 판독부는 CPP(current perpendicular to plane) 타입 디바이스이다. 자성 판독/기록 헤드(10) 단지 예시적인 것이며 다른 CPP 구성이 본 발명에 따라 이용될 수 있다.
도 3은 삼중층 MR 스택(51)을 포함하는 전형적인 삼중층 CPP MR 센서(50)에 대한 ABS 도면을 나타낸다. MR 스택(51)은 금속 캡층(52), 제 1 프리층(54), 비자성층(56), 제 2 프리층(58), 및 금속 시드층(60)을 포함한다. 삼중층 MR 스택(51)은 하부 폴/상부 실드(24)와 하부 실드(28) 사이에 위치된다. 비자성층(56)은 Cu, Ag, Au 또는 이들의 합금 중 하나를 포함하는 도전체여도 무방하며, Al2OX, TiOX, 및 MgO로 이루어진 그룹에서 선택되는 전기 절연체여도 무방하다. 제 1 프리층(54) 및 제 2 프리층(58)은 예를 들어, FeCoB, NiFeCo, CoFeHf, NiFe, FeCo, 또는 이들의 합금 중 하나를 포함한다.
동작시, 감지 전류(Is)는 삼중층 MR 스택(51)의 층들(52-60)에 직교하게 흘러 제 1 프리층(54) 및 제 2 프리층(56)의 자화 방향들 사이에 형성되는 코사인 각도에 비례하는 저항(resistance)을 받게 된다. 그 후 삼중층 MR 스택(51)을 통한 전압은 저항의 변화를 결정하기 위해 측정되고 결과적인 신호는 자성체로부터 인코딩된 정보를 복원하는데 이용된다. 삼중층 MR 스택(51) 구성은 단지 예시적인 것이고 삼중층 MR 스택(51)에 대한 다른 층 구성들이 본 발명에 따라 이용될 수 있음에 주목해야 한다.
삼중층 MR 스택(51)에서 제 1 프리층(54) 및 제 2 프리층(58)의 자화 배향들은 역평행이고 처음에는 다른 자기장들 또는 힘들의 부존재 시에 ABS에 평행하도록 설정된다. 이러한 역평행 방향으로의 프리층들의 정렬은 2개의 프리층들 간의 정자기 상호작용들에 기인하고 판독기 폭(RW)이 스트라이프 (SH)보다 클 때 발생한다. 판독기의 감도를 증가시키기 위해서, 2개의 프리층들의 정렬은 바람직하게는 서로에 대해 직교하는 정렬이고 각각 ABS에 대하여 약 45도이다. 이는 각 프리층을 바이어스하는 삼중층 MR 스택(51) 뒤의 후방 바이어스 자석(도 3에는 도시되지 않음)에 의해 성취된다. 도 4는 도 3의 단면 A-A을 따라 취해지는, CPP MR 센서(50)의 개략적 횡단면도이고, ABS로부터 리세스되고 하부 극/상부 실드(24) 및 하부 실드(28) 사이에 배치되는 MR 스택(51) 뒤의 후방 바이어스 자석(62)을 도시한다. ABS 뒤의 삼중층 센서 스택(51)의 길이는 스트라이프 높이(SH)이고 도시될 것처럼 논의될 실시예들에 있어서 중요한 변수이다.
도 3의 단면 B-B를 따라 삼중층 CPP MR 센서(50)의 ABS에 수직한 개략적 횡단면도가 도 5에 도시된다. 에어 베어링 표면(ABS)을 가진 삼중층 MR 스택(51A)이 기록 매체(12) 위에 배치된 것으로 도시된다. 후방 바이어스 자석(62)은 에어 베어링 표면(ABS)로부터 리세스된 삼중층 MR 스택(51A) 위에 배치된 것으로 도시된다.
삼중층 MR 스택(51A)은 삼중층 MR 스택(51)과 동일한 층 구조를 가진다. 후방 바이어스 자석(62)의 자화는 에어 베어링 표면(ABS)을 향해 수직 아래 방향으로 향하는 것으로 화살표(63)에 의해 도시된다. 삼중층 MR 스택(51)의 제 1 프리층(FL1) 및 제 2 프리층(FL2)의 자화들은 각각 화살표들(53A 및 55A)에 의해 개략적으로 도시된다. 이전에 주목되었던 것처럼, 후방 바이어스 자석(62)의 부존재 시에, 자화들(53A 및 55A)은 ABS에 평행하고 서로 역평행일 것이다. 후방 바이어스 자석(62)의 존재는 자화들(53A 및 55A)이 도시된 것과 같은 가위 관계(scissor relationship)가 되도록 강요한다.
도 5a의 그래프에서 곡선(57A)은 삼중층 MR 스택(51A)에서 기록 매체(12)로부터의 자기장 세기(Hmedia)를 도시한다. 도 5a에 도시된 것처럼, 센서 내의 자기장 세기는 ABS로부터의 거리의 함수로써 지수적으로 감쇠한다. 도 5에 도시된 센서 기하구조에서, 판독기 폭(RW)은 삼중층 스택(51A)의 스트라이프 높이(SHA)보다 크다. 프리층들(FL1 및 FL2)의 자화들(53A 및 55A)의 가위 관계는 결과적으로 감도를 증가시키는데 이는 양자의 자화들이 Hmedia, 매체 플럭스에 자유로이 반응하기 때문이다. 그러나 제조 동안의 공정 변이성에 의해 유발되는 사소한 변화들이 센서 출력에 있어서 수용할 수 없이 큰 변이성을 유발하거나 또는 자기적으로 불안정한 부분들조차 유발할 수 있고, 이는 수용할 수 없는 레벨들까지 제품 수율을 감소시킬 것이다.
도 5에 도시된 센서 기하구조의 변화는 도 6에 도시된다. 후방 바이어스 자석(62)은 에어 베어링 표면(ABS)으로부터 떨어져 삼중층 MR 스택(51B) 위에 배치된 것으로 도시된다. 삼중층 MR 스택(51B)은 삼중층 MR 스택(51)과 동일한 층 구조를 가진다. 삼중층 MR 스택(51B)은 삼중층 MR 스택(51B)의 스트라이프 높이(SHB)가 삼중층 MR 스택(51B)의 판독기 폭(RW)보다 적어도 2배만큼 더 길다는 점에서 삼중층 MR 스택(51A)과 다르다. 센서 스택들(51A 및 51B) 양자 모두는 동일한 판독기 폭(RW)을 가진다. 후방 바이어스 자석(62)의 자화는 에어 베어링 표면(ABS)을 향해 수직 아래 방향으로 향하는 것으로 화살표(63)에 의해 도시된다. 제 1 프리층(FL1) 및 제 2 프리층(FL2)의 자화들은 각각 화살표들(53B 및 55B)에 의해 개략적으로 도시된다.
삼중층 MR 스택(51A)의 자화 배향들과는 대조적으로, 삼중층 MR 스택(51B)의 후단의 각 프리층의 자화들은 안정적이고 화살표(63)에 의해 표시된 것처럼 후방 바이어스 자석(62)의 자화에 평행하다. 삼중층 MR 스택(51B)의 긴 스트라이프 높이에 기인하여, 프리층들(FL1 및 FL2)의 자화는 FL1 과 FL2 사이의 정자기 상호작용 때문에 화살표들(53B 및 55B)에 의해 도시된 것처럼 ABS에 근접하여 분기하는 배향들로 자연적으로 진정(relax)된다. 삼중층 센서 스택(51B)의 안정성 및 견고성은 삼중층 MR 스택(51A)의 그것을 상당히 초과한다. 그러나 증가된 안정성은 비용을 수반한다. 증가된 스트라이프 높이의 결과로서, 대부분의 삼중층 MR 스택(51B)의 길이는 자기저항 센싱 신호에 기여하지 않는다. 오히려 센서 스택의 후단은 전기적 션트(shunt)의 역할을 하여 센서 출력을 감소시킨다.
이후에 논의되는 본 발명의 실시예들은 상기 문제를 피하고 삼중층 판독기 센서들에 견고한 안정성 및 증가된 감도를 제공한다.
본 발명의 예시적인 실시예는 도 7에서 CPP MR 센서(70)에 의해 도시된다. CPP MR 센서(70)에서, 삼중층 MR 스택(71)은 도 6에 도시된 것처럼 적어도 2배의 판독기 폭(RW)의 스트라이프 높이를 가진다. CPP MR 센서(70)는 도 4에 도시된 CPP MR 센서(50)에서처럼 삼중층 MR 스택(51) 뒤의 후방 갭 자석(62)과 함께 최하부 극/최상부 실드(24) 및 최하부 실드(28) 사이에 위치되는 삼중층 MR 스택(71)으로 구성된다. 차이는 CPP MR 센서(70)내의 절연체 층(72)이 삼중층 MR 스택(71) 및 최하부 실드(28) 사이에 위치된다는 것이다. 절연체 층(72)은 최하부 실드(28)의 후단으로부터 ABS에 가까운 거리로 연장하고, 이에 의해 최하부 실드(28)로부터 삼중층 MR 스택(57)을 통해 최하부 극/최상부 실드(24)로의 전류 흐름에 있어서의 압착을 제공한다. ABS의 부근으로 전류 흐름을 압착함으로써, 화살표들에 의해 도시된 것처럼, 삼중층 MR 스택(71)의 후단에 있어서의 전기적 분기(shunting)는 차단되어, 증가된 센서 출력을 발생시킨다.
또 다른 예시적인 실시예는 도 8에 도시된다. CPP MR 센서(80)는 삼중층 MR 스택(71) 뒤의 후방 갭 자석(62)과 함께 최하부 극/최상부 실드(24) 및 최하부 실드(28) 사이에 위치되는 긴 스트라이프 높이를 갖는 삼중층 MR 스택(71)으로 구성된다. 이 경우, 절연체 층(73)은 최하부 극/최상부 실드(24) 및 삼중층 MR 스택(71) 사이에 위치된다. 절연체 층(73)은 최하부 실드(28)의 후단으로부터 ABS에 가까운 거리로 연장하고, 이에 의해 최상부 실드(24)로부터 삼중층 MR 스택(71)을 통해 최하부 실드(28)로 화살표들에 의해 지시된 것처럼 전류 흐름에 있어서의 압착을 제공한다. ABS의 부근으로 전류 흐름을 압착함으로써, 삼중층 MR 스택(71)의 후단에 있어서의 전기적 분기는 차단되어, 증가된 센서 출력을 발생시킨다.
또 다른 예시적인 실시예는 도 9에 도시된다. CPP MR 센서(90)는 삼중층 MR 스택(71) 뒤의 후방 갭 자석(62)과 함께 최하부 극/최상부 실드(24) 및 최하부 실드(28) 사이에 위치되는 긴 스트라이프 높이를 갖는 삼중층 MR 스택(71)으로 구성된다. 이 경우, 절연체 층(73)은 최하부 극/최상부 실드(24) 및 삼중층 MR 스택(71) 사이에 위치되고 절연체 층(72)은 최하부 실드(28) 및 삼중층 MR 스택(71) 사이에 위치된다. 절연체 층(72 및 73)은 최상부 및 최하부 실드들(24 및 28)의 후단들로부터 ABS에 가까운 거리로 연장하고, 이에 의해 삼중층 MR 스택(71)을 통해 최하부 극/최상부 실드(24) 및 최하부 실드(28) 사이 또는 최하부 실드(28) 및 최하부 극/최상부 실드(24) 사이에서 전류 흐름에 있어서의 압착을 제공한다. ABS의 부근으로 전류 흐름을 압착함으로써, 삼중층 MR 스택(71)의 후단에 있어서의 전기적 분기는 차단되어, 증가된 센서 출력을 발생시킨다.
또 다른 실시예는 도 10에 도시된다. CPP MR 센서(100)는 삼중층 MR 스택(71) 뒤의 후방 갭 자석(62)과 함께 최하부 극/최상부 실드(24) 및 최하부 실드(28) 사이에 위치되는 긴 스트라이프 높이를 갖는 삼중층 MR 스택(71)으로 구성된다. 절연체 층(72)은 최하부 실드(28)의 후단으로부터 ABS로 연장한다. 이 경우, ABS에 인접한 절연체 층(72)의 부분은 절연체 층(72)을 전기적으로 전도성인 부분(74)으로 변환시키기 위해 처리되었다. 전기적으로 전도성인 부분(74)은 화살표들에 의해 지시된 것처럼 최하부 실드(28)로부터 삼중층 MR 스택(71)을 통해 최하부 극/최상부 실드(24)로 전류 흐름에 있어서의 압착을 제공한다. 전류가 삼중층 MR 스택(71)을 통해 통과될 때 ABS의 부근으로 전류 흐름을 압착함으로써, 삼중층 MR 스택(71)의 후단에 있어서의 전기적 분기는 차단되어, 증가된 센서 출력을 발생시킨다.
절연체 층(72)은 ABS가 다수의 프로세스들에 의해 랩핑(lapping)된 후 전기적으로 전도성인 영역(74)으로 변환될 수 있다. 이들 중 일부는 여기에 기재된다. 한가지 접근법은 절연층으로서 공동 스퍼터링된 Fe 및 SiO2를 사용하는 것이다. 결과적인 Fe/SiO2층은 비정질이고 전기적으로 저항성이다. ABS를 레이 빔에 노출시킴으로써 약 350℃ 내지 400℃의 온도로 조정하기 위한 ABS의 바람직한 열 처리는 Fe 분리 및 ABS에 가까운 전기적으로 전도성인 채널들의 형성을 야기할 것이다. 또 다른 접근법은 절연 층으로서 TiOx 배리어 층을 이용하는 것이다. 통상의 대기에서 또는 수소에서 ABS 함유 TiOx 절연 층을 랩핑하는 것은 전도성 채널들을 형성하는 TiOx 층에서의 결함들을 형성하고, 이에 의해 ABS에서의 전류 흐름을 허용한다.
ABS에서 센서 스택(71)을 통한 전류 흐름을 제한하기 위하여 ABS에서 전도성 채널들로 변환되었던 절연체 층들은 또한 최하부 극/최상부 실드(24) 및 스택(71) 사이에 그리고 최하부 실드(28) 및 스택(71) 사이에 위치될 수도 있다. 전술한 센서 스택들은 단지 예시적인 것이고 다른 구조들이 본 발명에 따라 사용될 수 있음이 인지되어야 한다.
본 발명이 예시적 실시예(들)을 참조하여 기재되었지만, 다양한 변화들이 이루어질 수 있고 본 발명의 범위를 일탈함이 없이 등가물들이 그 엘리먼트들에 대해 대체될 수 있음이 당업자에게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 본질적인 범위를 일탈함이 없이 본 발명의 교시들에 특수한 상황 또는 물질을 적응시키기 위해 많은 수정들이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 개시된 특수 실시예(들)로 제한되지 않고, 본 발명은 첨부된 청구범위 내에 드는 모든 실시예들을 포함할 것을 의도한다.

Claims (20)

  1. 자기저항(magnetoresistive) 센서로서,
    제 1 전극 및 제 2 전극;
    상기 전극들 사이에 위치된 삼중층 스택(trilayer stack) ― 상기 스택은 비자성층(nonmagnetic layer)에 의해 분리되는 제 1 강자성층(ferromagnetic layer) 및 제 2 강자성층을 포함함 ―;
    상기 삼중층 스택의 후단(back end)에 인접한 후방 바이어싱 자석(back biasing magnet); 및
    상기 제 1 및 제 2 전극 중 적어도 하나와 상기 삼중층 스택 사이의 절연층 ― 상기 절연층은 상기 전극들 사이를 통과하는 전류가 상기 삼중층 스택을 통과할 때 에어 베어링(air bearing) 표면 근처에 한정(confine)되도록 상기 삼중층 스택을 부분적으로 커버하며, 상기 에어 베어링 표면에서 떨어져 있는 상기 후방 바이어싱 자석에 걸쳐 연속적으로 연장하며, 상기 삼중층 스택의 폭은 상기 삼중층 스택의 높이보다 큼 ―
    을 포함하는 자기저항 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 삼중층 스택을 완전히 커버하고, 상기 에어 베어링 표면 근처의 상기 절연층의 일부분은 상기 전극들 사이에 통과되는 전류가 상기 삼중층 스택을 통과할 때 상기 에어 베어링 표면 근처에 한정되도록 절연성에서 전도성으로 변환되는,
    자기저항 센서.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 삼중층 스택의 일부분과 상기 제 1 전극 사이에 제 1 절연층을 포함하는,
    자기저항 센서.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 절연층은 상기 삼중층 스택의 일부분과 상기 제 2 전극 사이에 제 2 절연층을 더 포함하는,
    자기저항 센서.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 강자성층들의 자화(magnetization)들은 서로 수직으로 배향(orient)되고 에어 베어링 표면에 대해 45도로 배향되는,
    자기저항 센서.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 비자성층은 전기 전도체인,
    자기저항 센서.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 비자성층은 Cu, Ag, Au, 또는 이들의 합금 중 하나를 포함하는,
    자기저항 센서.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 비자성층은 전기 절연체인,
    자기저항 센서.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 비자성층은 Al2OX, TiOX, 및 MgO로 이루어진 그룹에서 선택되는,
    자기저항 센서.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 강자성층들은 프리층(free layer)들인,
    자기저항 센서.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 프리층들은 FeCoB, NiFeCo, CoFeHf, NiFe, FeCo, 또는 이들의 합금 중 하나를 포함하는,
    자기저항 센서.
  12. 장치로서,
    최상부(top) 전극;
    바닥부(bottom) 전극;
    최상부 전극과 바닥부 전극 사이에 위치된 삼중층 스택 ― 상기 스택은 비자성층에 의해 분리되는 제 1 강자성층 및 제 2 강자성층을 포함함 ―; 및
    상기 삼중층 스택의 후단에 인접한 후방 바이어싱 자석
    을 포함하고, 상기 최상부 전극과 상기 바닥부 전극 중 적어도 하나는 상기 전극들 사이를 통과하는 전류가 상기 삼중층 스택을 통과할 때 에어 베어링 표면 근처에 한정되도록 상기 삼중층 스택의 일부분에만 전기적으로 접촉하며, 상기 삼중층 스택의 폭은 상기 삼중층 스택의 높이보다 크고, 상기 최상부 전극 및 상기 바닥부 전극 중 적어도 하나와 상기 삼중층 스택 사이의 절연층은 상기 에어 베이링 표면으로부터 떨어져 있는 상기 후방 바이어싱 자석에 걸쳐 연속적으로 연장하는,
    장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 삼중층 스택의 일부분과 상기 최상부 전극 사이에 절연층을 더 포함하는,
    장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 삼중층 스택의 일부분과 상기 바닥부 전극 사이에 절연층을 더 포함하는,
    장치.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 삼중층 스택의 일부분과 상기 최상부 전극 사이 및 상기 삼중층 스택의 일부분과 상기 바닥부 전극 사이에 절연층을 더 포함하는,
    장치.
  16. 제 12 항에 있어서,
    절연층이 상기 삼중층 스택을 완전히 커버하고, 상기 에어 베어링 표면 근처의 상기 절연층의 일부분은 상기 전극들 사이에 통과되는 전류가 상기 삼중층 스택을 통과할 때 상기 에어 베어링 표면 근처에 한정되도록 절연성에서 전도성으로 변환되는,
    장치.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 강자성층들의 자화 방향들은 서로 수직으로 배향되고 에어 베어링 표면에 대해 45도로 배향되는,
    장치.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 비자성층은 전기 전도체인,
    장치.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 비자성층은 전기 절연체인,
    장치.
  20. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 강자성층은 프리층들인,
    장치.
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