KR19990036636A - 후방 자속 가이드로서의 감지층을 갖는 자기 터널 접합부 자기저항 판독 헤드 - Google Patents

후방 자속 가이드로서의 감지층을 갖는 자기 터널 접합부 자기저항 판독 헤드 Download PDF

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Abstract

본 발명의 자기 기록 시스템용 자기 터널 접합부(magnetic tunnel junction: MTJ) 자기 저항 판독 헤드(magnetoresistive read head)는 자기 기록 매체로부터 터널 접합부까지 자속을 향하게 하는 자속 가이드 기능을 하는 MTJ 감지층 또는 자유 강자성층을 갖는다. MTJ 고정 강자성층 및 MTJ 터널 장벽층은 헤드의 감지 표면과 실질적으로 동일 평면 상에 위치하는 전방 에지를 갖는다. 고정 강자성층 및 자유 강자성층은 모두 MTJ 터널 장벽층의 대향면에 접촉하고 있지만, 자유 강자성층은 터널 장벽층 또는 고정 강자성층의 후방 에지중에서 감지 표면에 더 가까운 층의 후방 에지를 넘어서 연장된다. 이것은 터널 접합부 영역에서 자속이 0이 아님을 의미한다. 고정 강자성층의 자화 방향은 바람직하게는 반강자성층과의 계면 교환 결합에 의해 감지 표면과 통상 수직한 방향으로 고정되며, 따라서 자기 기록 매체에 수직한 방향으로 고정된다. 자유 강자성층의 자화 방향은 자기장이 인가되지 않는 경우 매체의 표면에 통상적으로 평행한 방향으로 정렬되며, 매체로부터 자기장이 인가된 경우에는 자유롭게 회전한다. 자유 강자성층의 측면에 길이 방향으로 인접한 높은 보자력을 갖는 자화시키기 어려운 자기 재료층은 자유 강자성층의 자화를 바람직한 방향으로 바이어스시킨다.

Description

후방 자속 가이드로서의 감지층을 갖는 자기 터널 접합부 자기 저항 판독 헤드
본 발명은 자기 터널 접합부 장치(magnetic tunnel junction device)에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 자기적으로 기록된 데이터를 판독하기 위한 자기 저항(magnetoresistive: MR) 헤드로 사용하기 위한 MTJ 소자에 관한 것이다.
자기 터널 접합부(MTJ) 소자는 박막 절연 터널 장벽층에 의해 분리되는 2개의 강자성층으로 구성되며, 스핀이 분극된 전자 터널링 현상(Phenomenon of spin-polarized electron tunneling)을 기초로 한다. 강자성층의 하나는 일반적으로 다른 강자성층보다 강한 보자력을 갖기 때문에 인가된 자기장의 한 방향으로 더 높은 포화 필드를 가진다. 절연 터널 장벽층은 매우 얇아서 강자성층 사이에서 양자 역학적 터널링이 발생한다. 터널링 현상은 전자 스핀(electron-spin)에 관계되기 때문에 MTJ의 자기 반응(magnetic response)은 두 개의 강자성층의 상대적 배향과 스핀 극성의 함수이다.
MTJ 소자는 원래 고체 상태 메모리용 메모리 셀로서 제안되었다. MTJ 메모리 셀의 상태는 감지 전류가 강자성층 중 하나로부터 나머지 강자성층으로 MTJ를 수직으로 흐를 때 MTJ의 저항을 측정함으로써 결정된다. 절연 터널 장벽층을 가로질러 전하 캐리어의 터널링이 발생할 확률은 두 개의 강자성층의 자기 모멘트 (자화 방향)의 상대적 배열에 달려있다. 터널링 전류는 스핀이 분극되는데, 이는 강자성층 중의 하나, 예를 들어, 자기 모멘트가 고정되거나 회전이 방지된 층으로부터 통과되어 나오는 전류가 주로 한 종류의 스핀(강자성층의 자기 모멘트의 방향에 따라 스핀-업 또는 스핀 다운)을 가진 전자들로 이루어져 있음을 의미한다. 터널링 전류의 스핀이 분극된 정도는 강자성층과 터널 장벽층의 인터페이스에서 강자성층을 포함하는 자성 재료의 전자 밴드 구조에 의해 결정된다. 따라서, 제 1 강자성층은 스핀 필터로서 작용한다. 전하 캐리어의 터널링이 발생할 확률은 제 2 강자성층에서의 전류의 스핀 분극과 동일한 스핀 분극을 갖는 전자 상태를 이용할 수 있는지에 달려있다. 일반적으로, 제 2 강자성층의 자기 모멘트가 제 1 강자성층의 자기 모멘트와 평행할 경우가 제 2 강자성층의 자기 모멘트가 제 1 강자성층의 자기 모멘트와 반대로 평행하게(antiparallel) 배열된 경우에 비해 전자 상태를 더 이용할 수 있다. 따라서, 전하 캐리어의 터널링 확률은 두 강자성층의 자기 모멘트가 평행할 때 최고가 되고, 두 강자성층의 자기 모멘트가 반대로 평행할 경우 최소가 된다. 자기 모멘트가 평행하지도 수직하지도 않게 배열된 경우 터널링 확률은 중간 값을 갖는다. 따라서, MTJ 메모리 셀의 전기 저항은 전류의 스핀 분극과 두 강자성층에서의 전자 상태 모두에 따라 좌우된다. 결과적으로, 자화 방향이 특정 방향으로(uniquely) 고정되지 않은 강자성층에서 존재할 수 있는 두 개의 자화 방향은 메모리 셀에서 존재할 수 있는 2개의 비트 상태 (0 또는 1)를 고유하게 정의한다.
자기 저항 (MR) 센서는 자성체로 만들어진 감지 소자의 저항 변화를 통해 자기장 신호를 검출하는데, 이때 저항 변화는 감지 소자에 의해 감지되는 자속의 세기와 방향의 함수이다. 자기 기록 디스크 드라이브에서 데이터 판독용 MR 판독 헤드로서 사용되던 것과 같은 종래의 MR 센서의 동작은 일반적으로 퍼멀로이(permalloy, Mi81Fe19)로 이루어진 벌크 자성 재료의 이방성 자기 저항(anisotropic magnetoresistive: AMR) 효과를 기초로 하여 이루어진다. 판독 소자의 저항 성분의 변화는 판독 소자에서의 자화 방향과 판독 소자를 통해 흐르는 감지 전류의 방향 사이의 각도의 코사인 값의 제곱에 비례한다. 기록된 데이터는 디스크 드라이브 내의 디스크와 같은 자기 매체로부터 판독될 수 있다. 기록된 자기 매체로부터의 외부 자기장(신호 필드)이 판독 소자 내의 자화 방향 변화를 유발시키고, 이는 다시 판독 소자의 저항 변화 및 이에 대응하는 감지된 전류 또는 전압 변화를 일으킨다. 종래의 MR 판독 헤드는 MTJ 소자와는 반대로 감지 전류가 판독 소자의 강자성층과 평행한 방향이다.
자기 기록용 자기 저항 판독 헤드로서 MTJ 소자를 사용하는 것은 미국 특허 제 5,390,061호에 기재되어 있다. 이러한 MTJ 판독 헤드에 있어서, 자유 강자성층 및 고정 강자성층은 절연 터널 장벽(insulating tunnel barrier)의 측면 경계(lateral perimeter)를 넘어서 연장되지 않는 측면 경계를 갖는다. 자기 기록 장치에서 판독 헤드는 박막 자기 매체 위에서 박막 자기 매체에 기록된 작은 자화 영역들 또는 자기 비트로부터 자속을 감지한다. 자기 비트 영역 밀도(magnetic bit areal densities)를 높여서 디스크 드라이브의 용량을 일부 증가시킬 수 있다. 따라서, 각각의 자기 영역 또는 비트의 면적은 감소되어야 하지만, 이에 따라 자속이 감소된다. 감소된 자속을 검출하여 큰 출력 신호를 출력할 수 있는 자기 기록 헤드는 보다 높은 성능과 보다 높은 용량의 자기 기록 디스크 드라이브를 필요로 한다. 보다 높은 자기 저항 계수를 갖는 MTJ 구조를 만들어 자기 기록 판독 헤드를 개선시킬 수 있다. 그러나, MR 계수는 MTJ를 포함하는 재료의 고유한 전자적 특성 및 자기적 특성에 의해 결정된다.
따라서, 동일한 입력 자속 또는 MTJ가 만들어지는 자기적 재료 및 전기적 재료의 동일한 집합에 대하여 보다 큰 출력 신호를 제공하는 자기 기록 시스템용 MTJ MR 판독 헤드가 필요하다.
본 발명은 자기 기록 시스템용 MTJ MR 판독 헤드로서, 자유(free) 강자성층이 자기 기록 매체로부터 터널 접합부(tunnel junction)까지 자속을 향하게 하는 후방 자속 가이드로서도 기능한다. 자기 기록 디스크 드라이브의 실시예에 있어서, 고정 강자성층, 터널 장벽층 및 자유 강자성층은 모두 공기 베어링 표면(ABS)에 노출된 에지들을 갖는다.
고정 강자성층 및 자유 강자성층은 모두 MTJ 터널 장벽층의 대향면에 접촉하고 있지만, 자유 강자성층은 터널 장벽층 또는 고정 강자성층의 후방 에지중에서 감지 표면에 더 가까운 층의 후방 에지를 넘어서 연장된다. 이것은 터널 접합부 영역에서 자속이 0이 아님을 의미한다. 고정 강자성층의 자화 방향은 바람직하게는 반강자성층과의 계면 교환 결합에 의해 감지 표면과 통상 수직한 방향으로 고정되며, 따라서 자기 기록 매체에 수직한 방향으로 고정된다. 자유 강자성층의 자화 방향은 자기장이 인가되지 않는 경우 매체의 표면에 통상적으로 평행한 방향으로 정렬되며, 매체로부터 자기장이 인가된 경우에는 자유롭게 회전한다. 자유 강자성층의 측면에 길이 방향으로 인접한 높은 보자력을 갖는 자화시키기 어려운 자기 재료층은 자유 강자성층의 자화를 바람직한 방향으로 바이어스시킨다.
MTJ MR 판독 헤드는, 일체형 판독/기록 헤드의 구조의 일부분으로 형성될 수 있으며, 이 MTJ MR 판독 헤드의 양측면 상에는 전기적으로 전도성을 가지는 자기 실드(electrically conducting magnetic shields)가 위치한다. 감지 회로용 전기 리드는 두 개의 실드 상에 형성되어 실드로부터 리드를 통하여 터널 접합부의 고정 및 자유 강자성층까지 전기적 경로가 제공된다.
본 발명의 특징과 이점은 첨부된 도면을 고려하여 다음의 상세한 설명을 참조하여 가장 잘 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 함입형(recessed) 자기 터널 접합부 자기 저항(MTJ MR) 판독 헤드로 사용하기 위한 종래의 자기 기록 디스크 드라이브의 단순화된 블록도.
도 2는 덮개가 제거된 도 1의 디스크 드라이브의 평면도.
도 3은 본 발명의 MTJ MR 판독 헤드가 위치되는 장소를 예시하기 위해 실드 사이에 위치되며 유도 기록 헤드에 인접한 MR 헤드를 갖는 종래의 일체형 유도 기록 헤드/MR 판독 헤드를 수직으로 절단한 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 MTJ MR 판독 헤드의 터널 접합부를 통해 취해진 단면도로서, 전류가 터널 접합부를 통해 수직한 방향으로 흐르는 것을 예시하는 도면.
도 5는 헤드의 감지 단부(sensing end)(공기-베어링 표면)에 대해 여러 층의 상대적인 위치를 예시하는 후방 자속 가이드형 MTJ MR 판독 헤드의 단면도.
도 6a 내지 도 6n은 본 발명의 후방 자속 가이드형 MTJ MR 판독 헤드의 제조 단계를 예시하는 도면.
도 7은 MTJ 소자의 전방 에지 및 길이 방향의 바이어스 강자성층의 에지를 예시하는 감지면을 도시한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : MTJ
102, 104 : 전기 리드
110 : 베이스 전극층 스택
112 : 시드층
116 : 반강자성층
118, 132 : 강자성층
120 : 절연 터널 장벽층
130 : 상부 전극 스택
134 : 보호층
150 : 바이어스 강자성층
160 : 절연층
종래 기술
도 1을 참조하면, MR 센서를 사용하는 종래 기술 형태의 디스크 드라이브 단면도가 예시되어 있다. 디스크 드라이브는 디스크 드라이브 모터(12) 및 액츄에이터(14)가 장착되는 베이스(10)와 커버(11)를 포함한다. 베이스(10)와 커버(11)는 실질적으로 밀봉된 디스크 드라이브용 하우징을 제공한다. 통상, 베이스(10) 및 커버(11) 사이에 가스켓(13)이 위치하며, 디스크 드라이브의 내부 및 외부 환경 간의 압력을 동일하게 하기 위한 작은 흡입 포트(breather port)(도시되지 않음)가 마련된다. 자기 기록 디스크(16)는 허브(18)에 의해 드라이브 모터(12)에 연결되며, 허브(18)는 드라이브 모터(12)에 의해 부착되어 회전한다. 윤활용 박막(thin lubricant film)(50)이 디스크(16) 상에 마련된다. 판독/기록 헤드 또는 트랜스듀서(25)는 공기 베어링 슬라이더(20)와 같은 헤드 캐리어의 후행 단부(trailing end) 상에 형성되어 있다. 트랜스듀서(25)는 도 3과 관련하여 기술되는 바와 같이 유도 기록 헤드 부분 및 MR 판독 헤드 부분을 포함하는 판독/기록 헤드이다. 슬라이더(20)는 강체 암(22) 및 서스펜션(24)에 의해 액츄에이터(14)에 연결된다. 서스펜션(24)은 슬라이더(20)가 기록 디스크(16)의 표면 상에 위치하도록 슬라이더(20)에 가해지는 바이어싱력(biasing force)을 제공한다. 디스크 드라이브가 동작하는 동안, 드라이브 모터(12)는 일정한 속도로 디스크(16)를 회전시키며, 통상 선형 또는 회전형 음성 코일 모터(voice coil motor: VCM)인 액츄에이터(14)는 대체로 디스크(16)의 표면을 방사상으로 가로질러 슬라이더(20)를 이동시켜 판독/기록 헤드(25)가 디스크(16) 상의 상이한 데이터 트랙을 액세스할 수 있다.
도 2는 커버(11)가 제거된 디스크 드라이브 내부의 평면도로서 슬라이더(20)가 디스크(16) 방향으로 향하도록 슬라이더(20)에 가해지는 힘을 제공하는 서스펜션(24)을 더욱 상세히 예시한다. 서스펜션은 IBM사에 허여된 미국 특허 제 4,167,765호에 개시되어 있는 바와 같이 공지의 와트러스(Watrous) 서스펜션과 같은 통상적인 서스펜션일 수 있다. 또한, 이러한 종류의 서스펜션은 슬라이더가 공기 베어링 상에서 주행할 때 피칭 및 롤링될 수 있도록 해주는 슬라이더의 짐벌형 연결 장치(gimbaled attachment)를 제공한다. 트랜스듀서(25)에 의해 디스크(16)로부터 검출되는 데이터는 암(22) 위에 위치하는 집적 회로 칩(integrated circuit chip)(15) 내의 신호 증폭 및 처리 회로에 의해 데이터 복귀 신호로 처리된다. 트랜스듀서(25)로부터의 신호는 유연성 케이블(17)을 통해 칩(15)으로 전송되며, 칩(15)은 케이블(19)을 통해 디스크 드라이브 전자 장치(도시되지 않음)로 출력 신호를 전송한다.
도 3은 MR 판독 헤드부 및 유도 기록 헤드부를 포함하는 일체형 판독/기록 헤드(25)의 단면도이다. 헤드(25)는 공기 베어링 표면(air-bearing surface: ABS)을 형성하도록 래핑(lapping)되며, ABS는 위에서 설명한 공기 베어링에 의해 회전 디스크(16)(도 1에 도시됨)의 표면으로부터 이격되어 있다. 판독 헤드는 제 1 및 제 2 갭층(gap layer: G1, G2) 사이에 삽입되는 MR 센서(40)를 포함하는데, 제 1 및 제 2 갭층은 제 1 및 제 2 자기 실드층(magnetic shield layer: S1, S2) 사이에 삽입된다. 통상적인 디스크 드라이브에서, MR 센서(40)는 AMR 센서이다. 기록 헤드는 절연층(I1, I3) 사이에 삽입되는 코일층 C 및 절연층(I2)을 포함하는데, 절연층(I1) 및(I3)은 제 1 및 제 2 극편(pole pieces P1, P2) 사이에 차례로 삽입된다. 갭층(G3)은 자기 갭을 제공하기 위해 ABS에 인접한 극팁(pole tips)에서 제 1 및 제 2 극편(P1, P2) 사이에 삽입된다. 기록 동작 중에, 신호 전류는 코일층(C)을 통해 전도되고 자속은 제 1 및 제 2 극편(P1, P2) 내로 유도되어 ABS에서 극팁을 가로질러 자속의 프린지(fringe)가 생기도록 한다. 이러한 자속은 기록 동작 중에 회전 디스크(16) 상의 원형 트랙을 자화시킨다. 판독 동작 중에, 회전 디스크(16) 상의 자화된 영역은 판독 헤드의 MR 센서(40) 내로 자속을 입사시켜 MR 센서(40) 내의 저항을 변화시킨다. 이러한 저항 변화는 MR 센서(40) 양단의 전압 변화를 검출함으로써 검출된다. 전압 변화는 (도 2에 도시된) 칩(15)과 디스크 드라이브 전자 장치에 의해 처리되어 사용자 데이터로 변환된다. 도 3에 도시된 결합 헤드(25)는 판독 헤드의 제 2 실드층(S2)이 기록 헤드용 제 1 극편(P1)으로서 사용되는 "통합형(merged)" 헤드이다. 피기백(piggyback) 헤드(도시되지 않음)에서, 제 2 실드층(S2) 및 제 1 극편(P1)은 별개의 층으로 되어 있다.
AMR 판독 헤드를 갖는 통상적인 자기 기록 헤드에 대한 상기 기술 내용 및 첨부된 도 1 내지 3은 단지 설명하기 위한 것이다. 디스크 드라이브는 다수의 디스크 및 액츄에이터를 포함할 수 있으며 각각의 액츄에이터는 다수의 슬라이더를 지지한다. 또한, 헤드 캐리어는 공기 베어링 슬라이더 대신 액체 베어링 및 기타 접촉식 및 근사 접촉식 기록 디스크 드라이브와 같이 디스크와 접촉하거나 근사 접촉하도록 헤드를 유지할 수도 있다.
실시예
본 발명은 도 3의 판독/기록 헤드(25) 내의 MR 센서(40) 대신에 사용되는 MTJ 센서를 갖는 MR 판독 헤드에 대한 것이다.
도 4는 에지가 도 3의 선(42)으로 도시되고 디스크 표면으로부터 바라보는 평면을 취한 경우에 나타나는 본 발명의 일실시예에 따른 MTJ MR의 단면도이다. 따라서, 도 4가 도시된 종이는 헤드를 구성하는 층들이 보이도록 ABS에 평행하고 MTJ MR 판독 헤드의 실질적인 액티브 감지 영역(active sensing region), 즉 터널 접합부를 관통한다.
도 4를 참조하면, MTJ MR 판독 헤드는 갭층(G1) 기판 상에 형성되는 전기 리드(102), 갭층(G2) 아래에 형성되는 전기 리드(104), 및 전기 리드(102, 104) 사이에 여러층의 스택으로 형성(formed as a stack of layers)되는 MTJ(100)를 포함한다.
MTJ(100)는 제 1 전극 다층 스택(110), 절연 터널 장벽층(120), 및 상부 전극 스택(130)을 포함한다. 각 전극은 터널 장벽층(120)에 직접 접촉하는 강자성층, 즉 강자성층(118, 132)을 포함한다.
전기 리드(102) 상에 형성되는 베이스 전극층 스택(110)은 리드(102) 상에 시드층 또는 "템플릿(template)"층(112), 템플릿층(112) 상에 반강자성 물질층(116), 및 하부(underlying) 반강자성층(116) 상에 형성되고 반강자성층과 교환 결합(exchange coupled)되는 "고정" 강자성층(118)을 포함한다. 강자성층(118)은 자기 모멘트 또는 자화 방향이 관심 대상이 원하는 범위 내에 자기장이 인가되는 경우에 회전하지 않으므로 고정층이라고 불리운다. 상부 전극 스택(130)은 "자유" 또는 "감지(sensing)" 강자성층(132), 및 감지 강자성층(132) 상에 형성되는 보호층 또는 캡층(capping layer, 134)을 포함한다. 감지 강자성층(132)은 반강자성층과 교환 결합되지 않고, 따라서 그 자화 방향은 관심 대상이 원하는 범위 내에 자기장이 인가되는 경우 자유롭게 회전한다. 감지 강자성층(132)은 자기장이 인가되지 않은 상태에서의 자기 모멘트 또는 자화 방향(화살표(133)로 도시됨)이 일반적으로 ABS(ABS는 도 4의 종이에 평행한 면임)에 대해 평행하고 일반적으로 고정 강자성층(118)의 자화 방향에 대해 수직하게 형성된다. 터널 장벽층(120)의 바로 아래에 위치하는 전극 스택(110) 내의 고정 강자성층(118)은 하부 반강자성층(116)과 직접적으로 계면 교환 결합에 의해 고정되는 자화 방향을 갖는데, 하부 반강자성층(116)은 또한 하부 전극 스택(110)의 일부를 형성한다. 고정 강자성층(118)의 자화 방향은 일반적으로 ABS에 대해 수직하게 즉 도 4의 종이면 밖으로 나오거나 종이면 내로 들어가는 방향이다(화살표 꼬리(119)로 도시됨).
또한, 도 4에는 감지 강자성층(132)의 자화를 길이 방향으로 바이어스시키는 바이어스 강자성층(150), 및 이러한 바이어스층(150)을 감지 강자성층(132) 및 MTJ (100)의 다른 층들로부터 분리하고 절연시키는 절연층(160)이 도시되어 있다. 바이어스 강자성층(150)은, 자기장이 인가되지 않은 상태에서 감지 강자성층(132)의 자기 모멘트(133)와 같은 동일한 방향으로 정렬되는 자기 모멘트(화살표(151)로 도시됨)를 갖는 CoPtCr 합금과 같은 자화시키기 어려운 자성 물질이다. 절연층(160)은 바람직하게는 알루미나(Al2O3) 또는 실리카(SiO2)이며, 바이어스 강자성층(150)을 MTJ(100) 및 전기 리드(102, 104)와 전기적으로 절연시키기에 충분한 두께를 갖지만, 감지 강자성층(132)과 정자기적으로 결합(magnetostatic coupling, 점선 화살표(153)로 도시)할 수 있을 만큼 충분히 얇다. 바이어스 강자성층(150)의 적(積: product) M*t(여기서 M은 강자성층 재료의 단위 면적 당 자기 모멘트이고 t는 강자성층의 두께임)는 자화를 길이 방향으로 바이어스시킬 수 있도록 감지 강자성층(132)의 곱 M*t보다 크거나 또는 같아야 한다. 통상적으로 감지 강자성층(132)에서 사용되는 Ni(100-X)-Fe(x)(x는 대략 19)의 자기 모멘트가, 바이어스 강자성층(150)으로 적합한 Co75Pt13Cr12와 같은 통상의 자화시키기 어려운 자성 재료의 자기 모멘트의 약 2배 정도이므로, 바이어스 강자성층(150)의 두께는 감지 강자성층(132) 두께의 적어도 2배 정도이다.
감지 전류 (I)는 제 1 전기 리드(102)로부터 반강자성층(116), 고정 강자성층(118), 터널 장벽층(120), 및 감지 강자성층(132)을 수직으로 통과하여 제 2 전기 리드(104)를 통과하여 흐른다. 상술한 바와 같이, 터널 장벽층(120)을 통하여 흐르는 터널링 전류의 양(amount of tunneling current)은 터널 장벽층(120)에 인접하여 접촉하는 고정 및 감지 강자성층(118, 132)의 상대적인 자화 방향에 대한 함수이다. 기록된 데이터로부터 나오는 자기장은 감지 강자성층(132)의 자화 방향을 방향(133)에서 멀어지도록, 즉 도 4의 종이면을 향하거나 인가되는 종이면으로부터 나오는 방향을 향하도록 회전시킨다. 이것은 강자성층(118, 132)의 자기 모멘트의 상대적인 배향과 그에 따른 터널링 전류의 양을 변화시키는데, 이러한 변화의 결과 MTJ(100)의 전기 저항이 변한다. 이러한 전기 저항의 변화는 디스크 드라이브 회로(disk drive electronics)에 의해 검출되고 디스크로부터 판독되는 데이터로 처리된다. 감지 전류는 전기 절연층(160) 때문에 바이어스 강자성층(150)으로 흐르지 못하며, 이러한 전기 절연층(160)은 또한 바이어스 강자성층(150)을 전기 리드(102, 104)로부터 절연시킨다.
이제 MTJ(100)(도 4 참조)에 사용되는 대표적인 재료를 설명한다. MTJ(100)의 모든 층은 자기장이 기판 표면에 평행하게 인가되는 상태에서 성장한다. 자기장은 모든 강자성층의 자화 용이축(easy axis)을 배향시키는데 사용된다. 먼저 5 nm Ta 시드층(도시되지 않음)은 전기 리드(102)로 사용되는 10-50 nm 두께의 Au층 상에 형성된다. 시드층은 면심 입방(face-centered cubic: fcc) Ni81Fe19로 된 템플릿층(112)이 (111) 방향으로 성장을 촉진시키는 재료로 구성된다. 템플릿 강자성층(112)은 반강자성층(116)의 성장을 촉진한다. 적당한 시드층 재료는 Ta 뿐만 아니라 Cu 또는 3-5 nm 두께의 Ta/3-5 nm 두께의 Cu와 같이 이 두층이 결합된 것과 같은 fcc 금속을 포함한다. MTJ 베이스 전극 스택(110)은 10-20 nm 두께의 Au층(102) 상의 Ta 시드층 상에서 성장되는 4 nm 두께의 Ni81Fe19(층(112))/10 nm 두께의 Fe50Mn50(층(116))/8 nm 두께의 Ni81Fe19(층(118))로 이루어진 스택을 포함한다. Au 리드층(102)은 기판으로 사용되는 알루미나 갭(G1) 재료 바로 위에 형성된다. 다음에, 터널 장벽층(120)은 0.5-2 nm의 Al층을 증착 후 플라즈마 산화시킴으로써 형성된다. 이렇게 하면 Al 2O3절연 터널 장벽층(120)이 만들어진다. 상부 전극 스택(130)은 5 nm 두께의 Ni-Fe(층(132))/10 nm 두께의 Ta(층(134)) 스택이다. Ta층(134)은 부식시키지 않도록 보호하기 위한 캡층의 기능을 한다. 상부 전극 스택(130)은 전기 리드(104)의 기능을 하는 20 nm 두께의 Au층과 접촉된다.
전류가 MTJ(100) 내의 층들을 수직으로 통과하므로, MTJ 소자의 저항은 터널 장벽층(120)의 저항에 크게 좌우된다는 점에 유의하여야 한다. 따라서, 전도 리드(102, 104)의 단위 면적 당 저항은, 전류가 층들과 평행하게 흐르는 종래의 MR 판독 헤드에서 보다 훨씬 크다. 따라서, 리드(102, 104)는 종래의 MR 헤드 구조보다 얇거나 좁게 만들 수 있으며, 합금 또는 원소들의 조합과 같은 고유하게 저항성이 큰 재료로 만들어질 수 있다.
하부 전극 스택(110) 내의 층들은 매끄럽고, Al2O3터널 장벽층(120)에는 접합부를 전기적으로 단락시킬수 있는 핀홀이 없어야 한다는 점이 중요하다. 예를 들어, 금속 복층 스택 내에서 양호한 거대 자기 저항 효과를 생성한다고 알려진 스퍼터링 기술에 의한 성장으로 충분하다.
대안적으로, 감지 강자성층(132)은 감지 강자성층(132)과 터널 장벽층(120) 간의 경계에서 Co 또는 Co(100-x)Fe(x)또는 Ni(100-x)Fex(x는 대략 60임)로 된 박막층으로 구성될 수 있으며, 감지 강자성층(132)의 벌크 상태는 Ni(100-x)Fex(x는 대략 19임)와 같은 낮은 자기변형을 갖는 재료로 이루어질 수 있다. 박막의 Co 또는 Co(100-x)Fe(x)또는 Ni(100-x)Fex(x는 대략 60임)로 된 경계층을 갖는 이러한 종류의 감지 강자성층에 대한 순 자기 변형(net magnetostriction)은 감지 강자성층(132)의 벌크 상태의 조성을 약간만 변화시켜도 거의 0에 근접하는 값을 갖도록 배열된다. 대안적으로, 고정 강자성층(118)은 터널 장벽층(120)과의 경계 부분에 Co 또는 Co(100-x)Fe(x)또는 Ni(100-x)Fex(x는 대략 60임)로된 박막층을 갖는 벌크 상태의 Ni(100-x)Fex로 주로 구성될 수 있다. Co 또는 최대 분극 Ni(100-x)Fex(x는 대략 60임) 또는 Co(100-x)Fe(x)합금(x는 대략 70임)을 사용하여 최대 신호를 얻는다. 경계층의 두께는 약 1-2 nm인 것이 가장 적합하다. 결합 층들의 순 자기 변형은 조합된 성분을 약간만 변화시켜도 거의 0으로 근접하도록 배열된다. 고정 강자성층(118)의 벌크 상태가 Ni-Fe인 경우 조성은 Ni81Fe19로, Ni-Fe의 자기 변형이 0인 경우의 조성에 해당된다.
Fe-Mn 반강자성층(116)은 Al 2O3장벽층(120)의 저항보다 충분히 작은 저항을 갖는 Ni-Mn층 또는 다른 적합한 반강자성층으로 교체될 수 있으며, 이러한 층의 교환은 고정층(118) 내의 강자성 재료를 바이어스시킨다. 또한, 바람직한 실시예에서 고정 강자성층이 반강자성층과 계면 교환 결합에 의해 고정된 자기 모멘트를 갖는데 반해, 고정 강자성층은 자기적으로 "자화시키기 어려운(hard)" 높은 보자력을 갖는 재료로 형성될 수 있어서 반강자성층이 필요 없게 된다. 따라서 자화시키기 어려운 고정 강자성층은 Co-Pt-Cr 합금, Co-Cr-Ta 합금, Co-Cr 합금, Co-Sm 합금, Co-Re 합금, Co-Ru 합금, 및 Co-Ni-X 합금(X = Pt, Pd, 또는 Cr)뿐만 아니라 Co-Ni-Cr-Pt 및 Co-Pt-Cr-B와 같은 다양한 4원소 합금을 포함하는 Co와 기타 하나 이상의 원소와의 합금과 같은 다양한 강자성 재료로 형성될 수 있다.
도 4에 도시되고 위에서 설명한 MTJ 소자가 MTJ(100)의 하부에 고정 강자성층을 갖지만, 또한 MTJ 소자는 먼저 감지 강자성층을 증착한 다음, 터널 장벽층, 고정 강자성층 및 반강자성층을 증착함으로써 형성될 수 있다. 따라서, 이러한 MTJ 소자는 도 4에 도시된 MTJ(100)를 완전히 전도시킨(inverted) 층들을 가질 수 있다.
이제 도 5를 참조하면, 본 발명의 후방 자속이 가이드된 MTJ MR 헤드가 감지 표면(200) 또는 ABS를 오른쪽으로 하여 도 4의 단면과 수직하게 절취한 단면도로 도시되어 있다. 설명 목적상 바이어스 강자성층(150)은 도시되지 않았고 MTJ(100)에서는 강자성층, 반강자성층 및 터널 장벽층만이 도시되어 있다. 감지 강자성층(132)은 감지 표면(200) 또는 ABS, 및 후방 에지(203)와 실질적으로 동일 평면 상에 위치되는 감지 에지(202)를 갖는다. 고정 강자성층(118)은 감지 표면(200) 또는 ABS, 및 후방 에지(208)와 실질적으로 동일 평면 상에 위치되는 전방 에지(206)를 갖는다. 반강자성층(116)은 고정 강자성층(118)의 에지와 접하는 에지를 갖는다. 터널 장벽층(120)은 감지 표면(200)으로부터 함입되고 고정 강자성층(118)의 전방 에지(206)와 실질적으로 동일 평면 상에 위치한 전방 에지(210), 및 후방 에지(212)를 갖는다. 감지 강자성층(203)의 후방 에지는 터널 장벽층(212)의 후방 에지 또는 고정 강자성층(208)중에 감지 표면(200)에 더 가까운 에지를 넘어서 연장된다. 리드(102)는 G1 갭층 상에 형성되고 G2 갭층은 리드(104)를 자기 실드(S2)와 분리시킨다. 갭층(G1, G2)의 재료 및 후방 에지(203, 208, 212)와 뒤에 있는 영역의 재료는 전기적 절연 재료이며, 바람직하게는 알루미나이다. 감지 표면(200) 또는 ABS는 본 기술 분야에서 공지된 바와 같이 헤드가 디스크에 접촉될 때 헤드를 보호하기 위해서 그 위에 비정질 유사 다이아몬드 탄소(amorphous diamond-like carbon) 박막층과 같은 보호 코팅층을 가질 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 센서(40)와 같은 MR 센서는 투자율을 가지는(preamble) 자기 실드(S1, S2) 사이에 위치한다. 도 5에 도시된 바와 같이 MTJ 판독 헤드가 이 영역에 위치하는 경우, 검출되는 자속은 공기-베어링 표면(200)에 있는 자유 강자성층(132)의 전방 에지(202)로 들어가고 이 층의 후방 에지(203) 쪽으로 향해 가면서 감쇠된다. 자속은 이 층의 후방 에지(203)에서 영(zero)이 되어야 한다. 입사된 자속의 일부는 자기 실드(S1, S2)로 누출된다. 이러한 누출은 실드 사이의 갭의 폭(shield-shield gap width) g, 및 자유 강자성층(132)의 투자율 μ과 두께 t에 의해서 결정된다. 따라서 자속은 자유 강자성층의 전방 에지로부터 (μtg/2)0.5인 특성 길이 λ를 가지고 감쇠된다. 5 Gbit/in2인 센서에 대한 일반적인 파라미터는 g=200 nm, t=5 nm 및 μ=1000이다. 따라서 감쇠 길이 λ는 0.7 미크론이 된다.
자기 기록 판독 헤드용 MTJ의 사용에 대해 기술한 미국 특허 제 5,390,061호에서 자유 강자성층의 후방 에지는 고정 강자성층의 후방 에지에 접하거나 또는 고정 강자성층의 후방 에지보다 고정 강자성층의 ABS에 더 가깝다. 따라서, 센서의 높이가 λ(예를 들어, 5 Gbit/in2인 센서에서 센서 높이는 400 nm임)와 같거나 더 작은 고밀도 기록에 응용하기 위해서, 자속은 센서의 액티브 영역(ABS(200)과 터널 장벽층(120)의 후방 에지(212) 또는 고정 강자성층(118)의 후방 에지(208)중 ABS (200)에 더 가까운 후방 에지 사이의 영역에서 0이 되어야 한다. 자유 강자성층의 후방에서 자속 가이드를 추가함으로써 자유 강자성층(132)을 센서의 액티브 영역을 넘어서 연장시킴으로써 자속은 후방 자속 가이드의 후방 에지에서만 0이 되어야 한다. 따라서 센서의 액티브 영역에서 자속의 양은 이러한 후방 자속 가이드가 없는 경우보다 훨씬 증가된다. 따라서, 후방 자속 가이드를 갖는 MTJ 센서의 출력 신호는 센서의 액티브 영역에서 잉여 자속(extra flux) 양만큼 증가된다.
전류가 터널 접합부와 수직한 방향으로 흐르고, 따라서 터널 접합부의 일부를 형성하는 자속 가이드 부분과도 수직한 방향으로 흐르기 때문에, 터널 접합부를 넘어서 연장되는 자유 강자성층 부분에 의해 분산(shunt)되는 전류는 없다. 도 5의 바람직한 실시예에서는, 터널 장벽층(120)의 후방 에지(212) 및 고정 강자성층(118)의 후방 에지(208)는 동일 평면 상에 있으나, 자유 강자성층(132)의 후방 에지(203)가 후방 에지(212, 208) 중 감지 표면(200)에 더 가까운 것보다 감지 표면(200)으로부터 더 멀리 떨어져 있는 경우에는 반드시 동일 평면 상에 있을 필요가 없다. 이것은 터널 장벽층(120)을 통해 수직한 방향으로 흐르는 전류가 후방 에지(212, 208) 중 감지 표면(200)에 더 가까운 것에 의해 한정되기 때문이다. 따라서, 후방 에지(212)가 고정 강자성층(118)의 후방 에지(208)보다 감지 표면(200)에 더 가까운 경우, 감지 강자성층(132)의 후방 에지(203)는 터널 장벽층(120)의 후방 에지(212)보다 멀리 떨어져 위치한다. 이와 마찬가지로, 후방 에지(208)가 터널 장벽층(120)의 후방 에지(212)보다 감지 표면(200)에 더 가까운 경우, 감지 강자성층(132)의 후방 에지(203)는 고정 강자성층(118)의 후방 에지(208)보다 멀리 떨어져 위치한다.
도 5에 도시되고 기술되는 바람직한 실시예에서, 제 1 리드(102)가 반강자성층(116) 및 고정 강자성층(118)의 후방 에지를 넘어서 연장되는 후방 에지를 갖는 것으로 도시되어 있지만, 제 1 리드(102)의 후방 에지는 반강자성층(116) 및 고정 강자성층(118)의 후방 에지와 실질적으로 동일 평면 상에 위치할 수 있다. 또한 제 2 리드(104)가 자유 강자성층(132)의 후방 에지(203)와 동일 평면 상에 위치하는 자신의 후방 에지를 갖는 것을 도시되어 있지만, 제 2 리드(104)는 자유 강자성층(132)의 후방 에지(203)를 넘어 연장되는 자신의 후방 에지를 가질 수 있다. 마찬가지로 제 2 리드(104)의 후방 에지가 센서의 액티브 영역의 후방 에지 보다 ABS(200)로부터 멀리 위치되는 경우, 제 2 리드(104)는 자유 강자성층(132)의 후방 에지(203)보다 ABS(200)에 더 근접한 자신의 후방 에지를 가질 수 있다.
대안적인 실시예에서, 제 1 리드(102)가 형성되는 기판은 제 1 자기 실드 S1이며, 제 2 자기 실드(S2)는 제 2 리드(104) 상에 형성된다. 실드(S1, S2)는 Ni-Fe 합금 또는 Ni-Fe-Co 합금으로 형성되며 전기적으로 전도성을 갖는다. 따라서, 이러한 실시예에서, 전기적으로 전도성인 경로는 실드(S1)를 통해 제 1 리드(102)로 제공되며, 터널 접합부를 통해 수직한 방향으로 제 2 리드(104) 및 제 2 실드(S2)까지 제공된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 절연 재료가 터널 접합부의 후방에서 여전히 필요하지만, 절연 갭층(G1, G2)을 형성할 필요가 줄어든다.
함입형 MTJ MR 판독 헤드 제조 공정
감지 전류가 센서의 층에 평행하게 흐르는 AMR 또는 스핀 밸브 센서에 있어서, 자속 가이드 및 센서는 센서로부터의 전류가 분산되지 않도록 전기적으로 절연되어야하므로 센서에 자속 가이드를 인접하게 하는 것은 어렵다. 그러나 자속 가이드 및 센서는 자기적으로 결합되어야 한다. 이것은 센서를 유전체층으로 절연시키고 자속 가이드의 형태를 센서로 배향되도록 정렬시킴으로써 달성될 수 있다. 센서에 대한 효과적인 자기 결합은 0.1 μm의 정확성을 갖는 정렬 및 5 nm 내지 10 nm의 유전체 두께가 필요하며, 양자는 MR 헤드 제조에 사용되는 현재의 기술로는 달성하기가 어렵다. 그러나, 전류가 센서의 층에 대해 수직으로 흐르는 자기 터널 접합부 센서가 사용되는 경우, 자속 가이드는 감지층과 전기적으로 절연될 필요가 없다. 후방 자속 가이드는 도 5의 바람직한 실시예로 나타낸 바와 같이 자유 강자성층이 연속해서 연장될 수 있다.
도 6을 참조하여, 후방 자속이 가이드되는 MTJ MR 판독 헤드를 형성하는 공정이 기술된다. 두 개의 리소그래픽 패턴 형성(lithographic patterning) 단계가 필요하다. 한 단계는 고정 강자성층(118)의 후방 에지를 정의하며, 다른 한 단계는 자유 강자성층(132)의 후방 에지를 정의한다. 도 5에 도시되는 바와 같이, MTJ MR 판독 헤드는 통상 알루미나 G1 층과 같은 절연체로 된 층 상에서 제조되지만, 하부 자기 실드층(S1) 상에서 직접 제조될 수도 있다.
도 6a에 도시되는 바와 같이, 리드층(102), 반강자성층(116), 고정 강자성층(118)용 재료 및 궁극적으로 산화되어 터널 장벽층(120)을 형성하는 알루미늄과 같은 재료를 증착으로써 공정이 시작된다. 리드 재료는 통상 100 내지 500Å 범위의 두께를 갖는 Ta, Al, Cu, Au, W 및 Pt와 같은 다양한 전도성 재료일 수 있다. 반강자성층(116)은 Fe-Mn, Ni-Mn, Pt-Mn, Ir-Mn, Pd-Mn 및 Cr-Al과 같이 공지의 다양한 재료로부터 선택될 수 있다. 반강자성층(116)의 일반적인 두께는 70 내지 300 Å의 범위이다. 고정 강자성층(118)은 Ni-Fe 합금 또는 Ni-Fe 합금과 Co의 박막으로 된 이중층이 바람직하다. Ni-Fe 합금층의 두께는 20 내지 100 Å이며 Co 층의 통상적인 두께는 2 내지 20 Å이다. 터널 장벽 산화층(120)용 알루미늄의 두께는 통상 5 내지 20 Å의 범위이다.
통상 이온 빔(ion beam) 증착, 또는 RF 또는 DC 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering) 중 어느 한 방법을 사용하여 이러한 층들을 증착한 후, 층들이 레지스트(230)를 사용하여 패턴 형성(patterning)되어 도 6a의 정면도인 도 6b에 도시되는 원하는 형상을 정의한다. 그 다음, 도 6c에 도시되는 바와 같이 이온 밀링(ion milling)이 레지스트(230)에 의해 보호되지 않는 재료를 제거한다. 리드 층(102), 반강자성층(116), 고정 강자성층(118) 및 터널 장벽층이 도 6d에 도시되는 형상으로 층 G1 상에 형성된다. 레지스트층(230)은 통상 언더컷을 갖는 이중층 레지스트이다. 도 6c의 이온 밀링 단계 후, 레지스트층(230)이 제거된 다음 알루미나 또는 SiO2와 같은 절연체(232)로된 층은 통상적으로 이온 빔 또는 RF 스퍼터링에 의해 증착되어 패턴의 에지를 밀봉함으로써 도 6e 내지 6f에 도시된 구조로 된다. 제 1 리소그래픽 패턴 형성 단계에서 정의되는 2개의 중요한 특징이 있다. 첫째로, 고정 강자성층(118)의 "높이", 예를 들어, 전방 에지(206) 및 후방 에지(208) 사이의 거리가 형성된다. 둘째, 고정 강자성층(118)의 전방 에지(206), 예를 들어, ABS에 가장 가까운 에지가 기준점으로 설정된다. 후속 제조 공정에서, 이러한 기준 에지(206)는 장치가 래핑되어 ABS를 형성하는 경우, 함입 거리를 궁극적으로 설정하는데 사용된다.
패턴 형성되어 도 6e 내지 도 6f의 구조를 형성한 후, 터널 장벽층(120)이 될 알루미늄은 30 내지 240 초 동안 100 mTorr의 산소 압력 및 25 W/cm2의 전력 밀도에서 산화되는 플라즈마이다. 이것은 알루미나로 된 절연 터널 장벽층(120)을 형성한다.
다음으로, 도 6g 내지 6h에 도시되는 바와 같이, 자유 강자성층(132) 및 리드층(104)이 증착된다. 자유 강자성층(132)은 통상 Ni-Fe 합금에 대해서는 10 내지 200 Å의 두께를 가지며 Co에 대해서는 2 내지 20 Å의 두께를 가지는 Ni-fe 합금 또는 Co 및 Ni-Fe 합금의 이중층이다. 리드(104)는 리드(102)에 대해 기술된 바와 같이 유사한 재료 및 두께로 형성된다.
이온 빔 증착, 또는 RF 또는 DC 마그네트론 스퍼터링 중 어느 하나의 방법에 의해 수행되는 층(132, 104)의 증착 후, 강자성층(132) 및 리드층(104)은 레지스트(240)를 사용하여 패턴 형성되어 도 6i 내지 6j에 도시되는 바와 같이 원하는 형상을 정의한다. 레지스트층(240)은 통상 언더컷을 갖는 이중층 레지스트이다. 그 다음, 도 6k 내지 6l에 도시되는 바와 같이, 이온 밀링은 레지스트(240)에 의해 보호되지 않는 재료를 제거한다. 도 6k의 이온 밀링 단계 후, 레지스트층(240)이 제거된 다음 통상적으로 알루미나 또는 SiO2와 같은 절연체(242)로 된 층은 이온 빔 또는 RF 스퍼터링에 의해 증착되어 패턴의 에지를 밀봉함으로써 도 6m 내지 6n에 도시된 구조로 된다. 제 2 리소그래픽 공정에서 정의되는 중요한 특징은 자유 강자성층(132)의 폭, 예를 들어, ABS에 노출되는 폭 w이다. 또한 이러한 단계는 후방 에지(203)를 정의하여 자유 강자성층(132)이 ABS로부터 터널 장벽층(120)의 전방 에지(210) 및 후방 에지(212)로 연장되며 후방 에지(212)를 넘어서 종단된다. 상술한 바와 같이, 이것은 터널 장벽층(120) 및 고정 강자성층(118)의 후방 및 전방 에지에 의해 정의되는 전체 활성 터널 접합부 영역을 가로질러 자속을 효율적으로 전달하는 것을 돕는다.
또한, 상기 공정은 도 4에 도시된 바이어싱(biasing) 강자성층(150)에 대해 상술한 바와 같이, 자속 가이드로 제공되는 자유 강자성층(132)에 대해 길이 방향 바이어싱 또는 안정을 제공하는데 적용될 수 있다. 특히, 도 6k 내지 6n에 도시되는 알루미나층(242)을 증착한 다음 레지스트(240)를 제거하는 대신 알루미나, 자화되기 어려운 바이어싱 강자성 재료 및 추가적인 알루미나 증착 등 연속적인 공정이 수행된 다음 제거 공정(liftoff)이 수행되도록 변경될 수 있다. 결과적인 구조가 감지 표면(200)을 예시하는 도 7에 도시된다. 도 7은 감지 표면(200)에 노출되는 전방 에지를 갖는 감지 강자성층(132) 및 제 2 리드(104)를 도시한다. 또한 바이어싱 강자성층(150)의 노출된 에지를 도시한다. 하드 바이어싱 강자성층(150) 및 감지 강자성층(132) 사이의 영역, 감지 표면(200)으로부터 함입되기 때문에 점선으로 도시되는 제 1 리드(102) 및 제 2 리드(104)가 알루미나와 같은 절연성 재료로 형성된다. 통상의 알루미나 두께는 100 내지 500 Å의 범위이며 하드 바이어싱 강자성층 재료는 통상적으로 자유 강자성층(132)의 1 내지 3배의 모멘트를 제공하도록 조절된 두께를 갖는 Co-Pt 합금이다. 제 1 알루미나 절연체는 감지 강자성 형상의 에지를 덮으며 제 2 알루미나 절연체는 하드 바이어싱 강자성 재료의 상부면을 덮는다. 제거 공정후, 최종 패턴 형성 단계는 하드 바이어싱 강자성 재료의 원하지 않는 영역을 제거하는데 사용된다.
리드, 자유 및 고정 강자성층, 터널 산화층 및 반강자성층의 총 두께는 실드 S1 및 S2 사이의 격리 부재(separation)에 의해 제한된다. 5 Gbit/in2센서의 경우, 이러한 숫자는 1000 내지 2000 Å의 범위이다. 두 실드 사이의 이러한 갭 중앙에 위치되는 자유 강자성층(132)을 갖는 것이 유리하다. 이것은 리드(104, 102)의 두께 비율을 조절함으로써 달성될 수 있다.
ABS(200)를 형성하기 위한 래핑 단계가 없으면, 리드(104) 및 자유 강자성층(132)이 패턴 형성되고 MTJ MR 헤드 구조가 본질적으로 완료된 후, 고정 강자성층(118)의 자화 방향(자기 모멘트)을 적절한 방향으로 정렬시키는 것이 또한 필요하다. Fe-Mn이 고정 강자성층(118)과 교환 결합하는 반강자성층으로서 사용되는 경우, Fe-Mn은 증착된 후에는 반강자성층이다. 그러나, 자화는 고정 강자성층(118)과 적절한 방향으로 교환 결합할 수 있도록 다시 정렬되어야 한다. 상기 구조가 어닐링 오븐(annealing oven) 내에 배치되어 Fe-Mn의 차단 온도보다 큰 대략 180℃로 상승된다. 이러한 온도에서, Fe-Mn 층은 고정 강자성층(118)에 대해서는 교환 이방성(exchange anisotropy)이 증가되지 않는다. 강자성층(118)의 교환 이방성은 자기장 내의 층(116, 118)의 쌍을 냉각시킴으로써 개선된다. 고정 강자성층(118)의 자화는 인가된 자기장의 방향을 따라 배향된다. 따라서, 어닐링 오븐 내의 인가된 자기장은 고정 강자성층(118)의 모멘트를 도 4의 화살표에 의해 도시되는 바와 같이 ABS에 수직한 요구 방향을 따라 고정되도록 한다. 이것은 인가된 자기장에 의해 요구 방향으로 자화된 강자성층(118)의 존재 하에 Fe-Mn 층을 냉각시킨 결과이다. 따라서, Fe-Mn의 차단 온도 이하의 온도에서, 기록된 매체로부터의 인가된 자기장의 존재 하에 고정 강자성층(118)의 자화는 실질적으로 회전하지 않는다.
도 5에 도시된 바람직한 실시예에 대한 대안적인 구조와 같이, 리드(104) 및 자유 강자성층(132)은, 제조 공정 중에 MTJ의 상부에 형성되는 고정 강자성층(118), 반강자성층(116), 및 리드(102)와 함께, G1 기판 상에 처음으로 형성될 수 있다.
본 발명이 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 도시되고 기술되었지만, 본 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질과 범위를 벗어나지 않고 형태와 세부 사항을 변경시킬 수 있을 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 발명은 단지 예시에 불과하고, 첨부된 청구범위에 의해서만 제한된다.
본 발명의 자기 기록 시스템용 MTJ MR 판독 헤드는 동일한 입력 자속 또는 어떠한 형태의 MTJ 구성에 따른 자기적 및 전기적 재료의 동일한 집합에 대하여 보다 큰 출력 신호를 제공하는 효과가 있다.

Claims (18)

  1. 감지 회로에 연결될 때, 매체에 자기적으로 기록된 데이터를 감지하고, 자기적으로 기록된 데이터가 감지되는 경우 상기 매체의 표면에 대해 거의 평행하게 정렬되는 거의 평탄한 감지 표면을 가지는 자기 터널 접합부 자기 저항 판독 헤드(magnetic tunnel junction magnetoresistive read head)에 있어서,
    a) 상기 감지 표면의 일부를 형성하는 에지를 가지는 기판(substrate);
    b) 상기 기판 상에 형성되고 전기적으로 전도성을 가지는 제 1 리드;
    c) 상기 제 1 리드 상에 형성되고, 상기 감지 표면과 실질적으로 동일 평면 상에 위치하는 전방 에지 및 상기 감지 표면으로부터 상기 전방 에지보 다 더 멀리 떨어져 위치하는 후방 에지를 가지는 고정 강자성층(fixed ferromagnetic layer)―여기서 상기 고정 강자성층은 상기 매체로부터 자 기장이 인가되는 경우 바람직한 방향으로 고정되어 실질적으로 회전하지 않도록 된 자화 방향을 가짐―;
    d) 상기 감지 표면과 실질적으로 동일 평면 상에 위치하는 감지 에지 및 후 방 에지를 가지는 감지 강자성층(sensing ferromagnetic layer)―여기서 상기 감지 강자성층은 상기 매체로부터 자기장이 인가되지 않는 경우 상 기 고정 강자성층의 자화 방향과 통상 수직하게 배향된 자화 방향을 가 지며, 상기 매체로부터 자기장이 인가되는 경우 자유롭게 회전하는 자화 방향을 가짐―;
    e) 상기 고정 강자성층과 감지 강자성층 사이에 위치하여 상기 고정 강자성 층 및 감지 강자성층과 접촉하여 위치하고 상기 고정 강자성층 및 감지 강자성층과 통상 수직한 방향으로 터널링 전류(tunneling current)를 흐르 게 하는 절연 터널 장벽층―여기서 상기 절연 터널 장벽층은 상기 감지 표면과 실질적으로 동일 평면 상에 위치하는 전방 에지 및 후방 에지를 갖고, 상기 후방 에지는 상기 감지 표면으로부터 상기 전방 에지보다 더 멀리 떨어져 위치함―; 및
    f) 상기 감지 강자성층 상에 형성되고 전기적으로 전도성을 가지는 제 2 리 드
    를 포함하고;
    상기 터널 장벽층의 후방 에지가 상기 고정 강자성층의 후방 에지보다 상기 감지 표면에 더 가깝게 위치하는 경우, 상기 감지 강자성층의 후방 에지는 상기 감지 표면으로부터 상기 터널 장벽층의 후방 에지보다 더 멀리 떨어져 위치하고; 상기 고정 강자성층의 후방 에지가 상기 터널 장벽층의 후방 에지보다 상기 감지 표면에 더 가깝게 위치하는 경우, 상기 감지 강자성층의 후방 에지는 상기 감지 표면으로부터 상기 고정 강자성층의 후방 에지보다 더 멀리 떨어져 위치하는 자기 터널 접합부 자기 저항 판독 헤드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 터널 장벽층의 전방 에지 및 상기 고정 강자성층의 전방 에지가 실질적으로 동일 평면 상에 위치하는 자기 터널 접합부 자기 저항 판독 헤드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 터널 장벽층의 후방 에지 및 상기 고정 강자성층의 후방 에지는 실질적으로 동일 평면 상에 위치하고,
    상기 감지 강자성층의 후방 에지는 동일 평면 상에 있는 상기 터널 장벽층의 후방 에지 및 상기 고정 강자성층의 후방 에지보다 상기 감지 표면으로부터 더 멀리 떨어져 위치하는 자기 터널 접합부 자기 저항 판독 헤드.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정 강자성층과 접촉하고 계면 교환 결합(interfacial exchange coupling)에 의해 상기 고정 강자성층의 자화 방향을 고정시키며 상기 감지 표면과 실질적으로 동일 평면 상에 위치되는 전방 에지를 가지는 반강자성층을 추가로 포함하는 자기 터널 접합부 자기 저항 판독 헤드.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 반강자성층의 후방 에지, 상기 고정 강자성층의 후방 에지, 및 상기 터널 장벽층의 후방 에지가 실질적으로 동일 평면 상에 위치하는 자기 터널 접합부 자기 저항 판독 헤드.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전기 리드는 기판 상에 바로 형성되고 상기 반강자성층이 상기 제 1 전기 리드와 고정 강자성층 사이에 위치하며,
    상기 고정 강자성층은 상기 반강자성층 바로 위에서 상기 반강자성층과 접촉하여 형성됨으로써,
    상기 고정 강자성층의 자화 방향이 반강자성층과 계면 교환 결합되어 고정되는 자기 터널 접합부 자기 저항 판독 헤드.
  7. 제 1 항에 있어서,
    자기장이 인가되지 않은 경우 상기 감지 강자성층의 자화 방향이 상기 감지 표면에 대해 일반적으로 평행한 자기 터널 접합부 자기 저항 판독 헤드.
  8. 제 1 항에 있어서,
    a) 자기장가 인가되지 않은 경우 상기 감지 강자성층의 자화 방향을 고정 강 자성층의 자화 방향과 거의 수직한 길이방향으로 바이어스시키는 바이어 스 강자성층; 및
    b) 상기 바이어스 강자성층과 상기 감지 강자성층 사이에 위치하며, 상기 감 지 강자성층으로부터 상기 바이어스 강자성층을 전기적으로 절연시키는 절연층―여기서 상기 전기 리드는 상기 절연층에 의해 상기 바이어스 강 자성층과 전기적으로 절연됨―;
    을 추가로 포함함으로써,
    감지 전류가 상기 고정 강자성층 및 상기 감지 강자성층 사이를 흐르는 경우에 감지 전류가 상기 바이어스 강자성층 내로 흐르지 않고 상기 터널 장벽층을 통하여 거의 수직하게 흐르는 자기 터널 접합부 자기 저항 판독 헤드.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 판독 헤드가 일체형 판독/기록 헤드―여기서 일체형 판독/기록 헤드는 상기 판독 헤드가 기록 헤드로부터 차폐되고 상기 기판이 상기 판독 헤드용 제 1 실드(shield)인 형태로 구성됨―의 일부분인 자기 터널 접합부 자기 저항 판독 헤드.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 1 실드 상에 형성되고 전기 절연 갭 재료층(layer of electrically insulative gap material)―여기서 상기 제 1 전기 리드는 상기 갭 재료층 상에 형성됨―을 추가로 포함하는 자기 터널 접합부 자기 저항 판독 헤드.
  11. 제 1 항에 있어서,
    a) 제 2 기판―여기서 상기 제 1 리드, 감지 강자성층, 터널 장벽층, 및 제 2 리드가 상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 위치하는 층들의 스택 으로 형성됨―; 및
    b) 상기 스택과 상기 제 1 기판 및 상기 제 2 기판 사이에 위치하는 절연 재 료
    를 추가로 포함하는 자기 터널 접합부 자기 저항 판독 헤드.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 판독 헤드가 일체형 판독/기록 헤드―여기서 일체형 판독/기록 헤드는 상기 판독 헤드가 자기적으로 차폐되고 상기 제 2 기판이 상기 판독 헤드를 상기 기록 헤드로부터 분리시키는 제 2 실드인 형태로 구성됨―의 일부분인 자기 터널 접합부 자기 저항 판독 헤드.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 리드 및 제 2 리드에 접속되는 감지 회로를 추가로 포함하는 자기 터널 접합부 자기 저항 판독 헤드.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판이 전기적으로 전도성을 가지는 제 1 자기 실드이고, 상기 제 1 리드가 상기 제 1 실드 상에 형성됨으로써 전기 전도성 경로(electrically conductive path)가 상기 제 1 실드와 제 1 리드 사이에 제공되는 자기 터널 접합부 자기 저항 판독 헤드.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 2 리드 상에 형성되고 전기적으로 전도성을 가지는 제 2 자기 실드(magnetic shield)를 추가로 포함함으로써, 전기 전도성 경로가 상기 제 1 실드(shield)로부터 상기 제 1 리드로 그리고 상기 터널 장벽층을 통해 상기 제 2 리드 및 제 2 실드까지 제공되는 자기 터널 접합부 자기 저항 판독 헤드.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 헤드는 자기 기록 디스크로부터 데이터를 감지하는 타입이고,
    상기 헤드가 디스크로부터 데이터가 판독될 때 디스크 표면과 마주보는(facing) 공기 베어링 표면(air-bearing surface: ABS) 및 상기 공기 베어링 표면에 거의 수직한 후행 단부 표면(trailing end surface)을 가지는 공기 베어링 슬라이더를 추가로 포함하며;
    상기 슬라이더 후행 단부 표면은 그 위에 상기 제 1 전기 리드가 형성되는 기판이고, 상기 슬라이더 공기 베어링 표면은 상기 헤드의 감지 표면인
    자기 터널 접합부 자기 저항 판독 헤드.
  17. 감지 회로와 연결될 때 매체 상에 자기적으로 기록된 데이터를 감지하고, 자기적으로 기록된 데이터가 감지되면 매체의 표면에 대해 거의 평행하게 정렬되는 거의 평탄한 감지 표면을 가지는 자기 터널 접합부 자기 저항 판독 헤드(magnetic tunnel junction magnetoresistive read head)에 있어서,
    a) 감지 표면(sensing surface)의 일부를 형성하는 에지를 가지는 기판;
    b) 상기 기판 상에 형성되고 전기적으로 전도성을 가지는 제 1 리드;
    c) 상기 제 1 리드 상에 형성되고, 상기 감지 표면과 실질적으로 동일 평면 상에 위치하는 전방 에지 및 상기 감지 표면으로부터 상기 전방 에지보 다 더 멀리 떨어져 위치하는 후방 에지를 가지는 고정 강자성층;
    d) 상기 고정 강자성층에 접촉하여 계면 교환 결합에 의해 상기 고정 강자성 층의 자화 방향을 바람직한 방향으로 고정시켜 상기 매체로부터 자기장 이 인가되는 경우에 자화 방향이 실질적으로 회전하지 못하도록 하는 반 강자성층―여기서 상기 반강자성층은 상기 감지 표면과 실질적으로 동일 평면 상에 위치하는 전방 에지를 가짐―;
    e) 상기 감지 표면과 실질적으로 동일 평면 상에 위치되는 감지 에지 및 후 방 에지를 가지는 감지 강자성층(sensing ferromagnetic layer)―여기서 상기 감지 강자성층은 상기 매체로부터 자기장이 인가되지 않은 경우에 상기 고정 강자성층의 자화 방향과 통상 수직하며 상기 감지 표면에 대 하여 거의 평행한 방향으로 배향되는 자화 방향을 가지며 상기 매체로부 터 자기장가 인가되는 경우에 자유롭게 회전되는 자화 방향을 가짐―;
    f) 상기 고정 강자성층과 감지 강자성층 사이에 위치하여 상기 고정 강자성 층 및 감지 강자성층과 접촉하여 위치하고 상기 고정 강자성층 및 감지 강자성층에 통상 수직한 방향으로 터널링 전류(tunneling current)를 흐르 게 하는 절연 터널 장벽층―여기서 상기 절연 터널 장벽층은 상기 감지 표면과 실질적으로 동일 평면 상에 위치하는 전방 에지 및 후방 에지를 갖고, 상기 후방 에지는 상기 감지 표면으로부터 상기 터널 장벽층 전방 에지보다 더 멀리 떨어져 위치함―; 및
    g) 상기 감지 강자성층 상에 형성되고 전기적으로 전도성을 가지는 제 2 리 드
    를 포함하고;
    상기 터널 장벽층의 후방 에지가 상기 고정 강자성층의 후방 에지보다 상기 감지 표면에 더 가깝게 위치하는 경우, 상기 감지 강자성층의 후방 에지는 상기 감지 표면으로부터 상기 터널 장벽층의 후방 에지보다 더 멀리 떨어져 위치하고; 상기 고정 강자성층의 후방 에지가 상기 터널 장벽층의 후방 에지보다 상기 감지 표면에 더 가깝게 위치하는 경우, 상기 감지 강자성층의 후방 에지는 상기 감지 표면으로부터 상기 고정 강자성층의 후방 에지보다 더 멀리 떨어져 위치하는 자기 터널 접합부 자기 저항 판독 헤드.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 판독 헤드가 일체형 판독/기록 헤드―여기서 일체형 판독/기록 헤드는 상기 판독 헤드가 자기적으로 차폐되고 상기 기판이 상기 판독 헤드용 제 1 실드(shield)인 형태로 구성됨―의 일부분인 자기 터널 접합부 자기 저항 판독 헤드.
KR1019980037935A 1997-10-24 1998-09-15 후방자속가이드로서의감지층을갖는자기터널접합부자기저항판독헤드 KR100295289B1 (ko)

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SG (1) SG87011A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100696333B1 (ko) * 1999-08-31 2007-03-21 유티스타콤코리아 유한회사 디지털 라디오 시스템에서의 다양한 인터폴레이션 레이트를 지원하는 안티이미징 필터

Families Citing this family (65)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5869963A (en) * 1996-09-12 1999-02-09 Alps Electric Co., Ltd. Magnetoresistive sensor and head
JPH11175920A (ja) * 1997-12-05 1999-07-02 Nec Corp 磁気抵抗効果型複合ヘッドおよびその製造方法
US6795280B1 (en) 1998-11-18 2004-09-21 Seagate Technology Llc Tunneling magneto-resistive read head with two-piece free layer
US6411478B1 (en) 1999-02-11 2002-06-25 Seagate Technology Llc Spin tunnel junction recording heads using an edge junction structure with CIP
US6462919B1 (en) * 1999-04-28 2002-10-08 Seagate Technology Llc Spin valve sensor with exchange tabs
US6433970B1 (en) * 1999-06-07 2002-08-13 Read-Rite Corporation Structure and method for redeposition free thin film CPP read sensor fabrication
JP3592140B2 (ja) 1999-07-02 2004-11-24 Ｔｄｋ株式会社 トンネル磁気抵抗効果型ヘッド
DE60019542T2 (de) * 1999-07-22 2006-02-23 Koninklijke Philips Electronics N.V. Verfahren zur herstellung einer vorrichtung mit magnetischem tunnelkontakt
US6493195B1 (en) * 1999-09-01 2002-12-10 Nec Corporation Magnetoresistance element, with lower electrode anti-erosion/flaking layer
US6421212B1 (en) * 1999-09-21 2002-07-16 Read-Rite Corporation Thin film read head structure with improved bias magnet-to-magnetoresistive element interface and method of fabrication
JP3891540B2 (ja) * 1999-10-25 2007-03-14 キヤノン株式会社 磁気抵抗効果メモリ、磁気抵抗効果メモリに記録される情報の記録再生方法、およびｍｒａｍ
US6721147B2 (en) 1999-12-07 2004-04-13 Fujitsu Limited Longitudinally biased magnetoresistance effect magnetic head and magnetic reproducing apparatus
US6556391B1 (en) * 1999-12-07 2003-04-29 Fujitsu Limited Biasing layers for a magnetoresistance effect magnetic head using perpendicular current flow
US6639763B1 (en) 2000-03-15 2003-10-28 Tdk Corporation Magnetic transducer and thin film magnetic head
US6603642B1 (en) 2000-03-15 2003-08-05 Tdk Corporation Magnetic transducer having a plurality of magnetic layers stacked alternately with a plurality of nonmagnetic layers and a fixed-orientation-of-magnetization layer and thin film magnetic head including the magnetic transducer
US6738234B1 (en) 2000-03-15 2004-05-18 Tdk Corporation Thin film magnetic head and magnetic transducer
JP3468419B2 (ja) 2000-03-17 2003-11-17 Ｔｄｋ株式会社 トンネル磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気ディスク装置
US6519124B1 (en) 2000-03-27 2003-02-11 Tdk Corporation Magnetic tunnel junction read head using a hybrid, low-magnetization flux guide
JP2001307307A (ja) * 2000-04-19 2001-11-02 Tdk Corp トンネル磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置及び磁気ディスク装置
US6473275B1 (en) * 2000-06-06 2002-10-29 International Business Machines Corporation Dual hybrid magnetic tunnel junction/giant magnetoresistive sensor
JP2002033532A (ja) 2000-07-17 2002-01-31 Alps Electric Co Ltd トンネル型磁気抵抗効果型素子及びその製造方法
JP2002050011A (ja) * 2000-08-03 2002-02-15 Nec Corp 磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果ヘッド、磁気抵抗変換システム及び磁気記録システム
US6542343B1 (en) 2000-08-09 2003-04-01 International Business Machines Corporation Tunnel valve head design to lower resistance
US6767655B2 (en) * 2000-08-21 2004-07-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magneto-resistive element
US6567244B1 (en) 2000-10-10 2003-05-20 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Differential yoke type read head
EP1345277A4 (en) * 2000-12-21 2005-02-16 Fujitsu Ltd MAGNETORESISTIVE COMPONENT, MAGNETIC HEAD AND MAGNET PLATE PLAYER
US6661625B1 (en) 2001-02-20 2003-12-09 Kyusik Sin Spin-dependent tunneling sensor with low resistance metal oxide tunnel barrier
US6667862B2 (en) 2001-02-20 2003-12-23 Carnegie Mellon University Magnetoresistive read head having permanent magnet on top of magnetoresistive element
US6597546B2 (en) * 2001-04-19 2003-07-22 International Business Machines Corporation Tunnel junction sensor with an antiferromagnetic (AFM) coupled flux guide
US6833982B2 (en) 2001-05-03 2004-12-21 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Magnetic tunnel junction sensor with a free layer biased by longitudinal layers interfacing top surfaces of free layer extensions which extend beyond an active region of the sensor
US6680830B2 (en) 2001-05-31 2004-01-20 International Business Machines Corporation Tunnel valve sensor and flux guide with improved flux transfer therebetween
US6721139B2 (en) * 2001-05-31 2004-04-13 International Business Machines Corporation Tunnel valve sensor with narrow gap flux guide employing a lamination of FeN and NiFeMo
US6655006B2 (en) * 2001-06-28 2003-12-02 International Business Machines Corporation Method of making a tunnel junction sensor with a smooth interface between a pinned or free layer and a barrier layer
US7057864B2 (en) * 2001-07-10 2006-06-06 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Method and apparatus for achieving physical connection between the flux guide and the free layer and that insulates the flux guide from the shields
US6657825B2 (en) * 2001-08-02 2003-12-02 International Business Machines Corporation Self aligned magnetoresistive flux guide read head with exchange bias underneath free layer
US6781801B2 (en) 2001-08-10 2004-08-24 Seagate Technology Llc Tunneling magnetoresistive sensor with spin polarized current injection
US6826022B2 (en) * 2001-08-13 2004-11-30 Alps Electric Co., Ltd. CPP type magnetic sensor or magnetic sensor using tunnel effect, and manufacturing method therefor
US6992870B2 (en) * 2001-10-25 2006-01-31 Tdk Corporation Magneto-resistive device, and magnetic head and head suspension assembly using same
US6888705B2 (en) * 2002-01-18 2005-05-03 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. High linear density tunnel junction flux guide read head with in-stack longitudinal bias stack (LBS)
US6757144B2 (en) 2002-01-18 2004-06-29 International Business Machines Corporation Flux guide read head with in stack biased current perpendicular to the planes (CPP) sensor
US6754056B2 (en) * 2002-01-18 2004-06-22 International Business Machines Corporation Read head having a tunnel junction sensor with a free layer biased by exchange coupling with insulating antiferromagnetic (AFM) layers
US6756648B2 (en) * 2002-03-25 2004-06-29 International Business Machines Corporation System and method for stabilizing a magnetic tunnel junction sensor
JP3749873B2 (ja) * 2002-03-28 2006-03-01 株式会社東芝 磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド及び磁気再生装置
US6801410B2 (en) * 2002-06-03 2004-10-05 Seagate Technology Llc Side flux guide for current perpendicular to plane magnetoresistive transducer
US6819530B2 (en) 2002-09-25 2004-11-16 International Business Machines Corporation Current perpendicular to the planes (CPP) sensor with free layer stabilized by current field
US7068537B2 (en) * 2002-11-06 2006-06-27 Interuniversitair Microelektronica Centrum (Imec) Magnetic device and method of making the same
DE602004011995T2 (de) * 2003-12-23 2009-04-09 Nxp B.V. Hochempfindlicher magnetischer eingebauter stromsensor
US7264974B2 (en) * 2004-01-30 2007-09-04 Headway Technologies, Inc. Method for fabricating a low resistance TMR read head
US7463459B2 (en) * 2004-02-18 2008-12-09 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Self-pinned read sensor design with enhanced lead stabilizing mechanism
US20060171197A1 (en) * 2005-01-31 2006-08-03 Ulrich Klostermann Magnetoresistive memory element having a stacked structure
US7515381B2 (en) * 2005-12-22 2009-04-07 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Method for fabricating a side shield for a flux guide layer for perpendicular magnetic recording
US7599153B2 (en) 2006-02-27 2009-10-06 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Method and apparatus providing a stabilized top shield in read head for magnetic recording
US7848061B2 (en) * 2006-03-14 2010-12-07 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Current perpendicular to plane (CPP) magnetoresistive sensor with back flux guide
US7719801B2 (en) * 2006-04-18 2010-05-18 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands, B.V. Magnetoresistive (MR) element having a continuous flux guide defined by the free layer
JP2008052885A (ja) * 2006-07-28 2008-03-06 Fujitsu Ltd 磁気センサ及び磁気ディスク装置
JP4952725B2 (ja) 2009-01-14 2012-06-13 ソニー株式会社 不揮発性磁気メモリ装置
TWI434025B (zh) * 2010-02-11 2014-04-11 Geeng Jen Sheu Non - contact sensing device
KR102008412B1 (ko) 2013-03-04 2019-08-08 에스케이하이닉스 주식회사 반도체 장치 및 이 반도체 장치를 포함하는 마이크로프로세서, 프로세서, 시스템, 데이터 저장 시스템 및 메모리 시스템
US9627061B2 (en) 2013-03-04 2017-04-18 SK Hynix Inc. Electronic device having resistance element
GB201519905D0 (en) * 2015-11-11 2015-12-23 Analog Devices Global A thin film resistive device for use in an integrated circuit, an integrated cicruit including a thin film resistive device
US10748560B2 (en) 2017-12-11 2020-08-18 International Business Machines Corporation Apparatus having low-contact-pressure head-tape interface
US10650846B2 (en) 2017-12-11 2020-05-12 International Business Machines Corporation Apparatus having recessed TMR read sensor structures for robust head-tape interface
US10755732B2 (en) * 2017-12-12 2020-08-25 International Business Machines Corporation Apparatus having sensors with hard spacers and low-contact-pressure head-tape interface
US10726868B2 (en) 2017-12-12 2020-07-28 International Business Machines Corporation Apparatus having an array of write transducers having a low friction interface
US11205447B2 (en) 2019-08-21 2021-12-21 Headway Technologies, Inc. Reader noise reduction using spin hall effects

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5390061A (en) * 1990-06-08 1995-02-14 Hitachi, Ltd. Multilayer magnetoresistance effect-type magnetic head
JPH0766033A (ja) * 1993-08-30 1995-03-10 Mitsubishi Electric Corp 磁気抵抗素子ならびにその磁気抵抗素子を用いた磁性薄膜メモリおよび磁気抵抗センサ
US5629922A (en) * 1995-02-22 1997-05-13 Massachusetts Institute Of Technology Electron tunneling device using ferromagnetic thin films
JP3217703B2 (ja) * 1995-09-01 2001-10-15 株式会社東芝 磁性体デバイス及びそれを用いた磁気センサ
US6219205B1 (en) * 1995-10-10 2001-04-17 Read-Rite Corporation High density giant magnetoresistive transducer with recessed sensor
EP0782129A3 (en) * 1995-12-29 1998-12-09 Read-Rite Corporation Magnetoresistive cpp mode transducer with multiple spin valve members
US5712612A (en) * 1996-01-02 1998-01-27 Hewlett-Packard Company Tunneling ferrimagnetic magnetoresistive sensor
US6084752A (en) * 1996-02-22 2000-07-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Thin film magnetic head
US5650958A (en) * 1996-03-18 1997-07-22 International Business Machines Corporation Magnetic tunnel junctions with controlled magnetic response
US5729410A (en) * 1996-11-27 1998-03-17 International Business Machines Corporation Magnetic tunnel junction device with longitudinal biasing

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100696333B1 (ko) * 1999-08-31 2007-03-21 유티스타콤코리아 유한회사 디지털 라디오 시스템에서의 다양한 인터폴레이션 레이트를 지원하는 안티이미징 필터

Also Published As

Publication number Publication date
JPH11213350A (ja) 1999-08-06
DE69835650T2 (de) 2007-09-13
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KR100295289B1 (ko) 2001-10-26
CN1139916C (zh) 2004-02-25

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