KR20000028687A

KR20000028687A - 스핀 밸브 센서를 자기적으로 안정화시키기 위한 고보자력 다층 박막 경질 자화층

Info

Publication number: KR20000028687A
Application number: KR1019990039706A
Authority: KR
Inventors: 피나바시무스타파
Original assignee: 포만 제프리 엘; 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션
Priority date: 1998-10-21
Filing date: 1999-09-15
Publication date: 2000-05-25
Also published as: JP2000132817A; KR100338441B1; MY137115A; JP3266590B2; CN1129892C; SG81319A1; CN1251933A

Abstract

저부 스핀 밸브 센서의 경질 자기 바이어스층과 니켈 산화물(NiO)을 고정화 층 사이에 겹층인 시드층이 사용되는데, 여기서 바이어스층은 스핀 밸브 센서에서 자기층의 자구를 안정화시킨다. 겹층인 시드층은 니켈 산화물(NiO)을 고정화 층 상에 탄탈(Ta)과, 이 탄탈(Ta)층 상에 크롬(Cr)층을 포함한다. 경질 자기층은 크롬(Cr)층 상에 있다. 경질 자기층은 코발트(Co) 기본 경질 자기 재료이다. 최적 실시예에 있어서, 경질 자기층의 자기 스핀을 절환함에 따른 자기 유입에 저항하기 위하여 경질 자기층에 요구하는 보자력을 희생시키지 않고 겹층인 시드층의 총 두께가 70Å 이하로 떨어진다.

Description

스핀 밸브 센서를 자기적으로 안정화하기 위한 고보자력 다층 박막 경질 자화층 {HIGH COERCIVITY MULTIFILM HARD MAGNETIC LAYER FOR MAGNETICALLY STABILIZING A SPIN VALVE SENSOR}

본 발명은 스핀 밸브 센서를 자기적으로 안정화하기 위한 고보자력 다층박막 경질 자화층에 관한 것으로, 구체적으로는 센서의 고정층을 고정화하기 위한 니켈 산화물 반강자성 고정화 층(pinning layer)을 갖는 스핀 밸브 센서의 각 측면 에지에서의 고보자력 다층박막 경질 자화층에 관한 것이다.

회전 자기 디스크와 같은 이동형 자기 매체 상에서 자계를 감지하기 위하여 스핀 밸브 센서가 판독 헤드에 채용된다. 그러한 센서는 강자성 고정층(ferromagnetic pinned layer)과 강자성 자유층(ferromagnetic free layer) 사이에 끼워 넣어진 비자성으로 전도성이 있는 제 1 스페이서층(spacer layer)을 포함한다. 고정층의 자기 모멘트를 자기 매체에 접속된 센서의 노출된 표면인 공기 베어링 표면(air bearing surface; ABS)에 90°로 고정시키기 위하여 반강자성 고정화 층은 고정층을 조정한다. 제 1 도선과 제 2 도선은 스핀 밸브에 접속되어 감지 전류가 흐르도록 한다. 자유층의 자기 모멘트는 이동형 자기 매체로부터 양의 방향 또는 음의 방향의 자계에 따라 영 바이어스점(zero bias position) 위치로부터 양의 방향 및 음의 방향으로 자유롭게 회전한다. 센서가 정적 상태(quiescent state)에 있는 경우, 즉 센서 전류가 회전하는 자기 디스크로부터 임의의 자계가 유입하지 않고 센서를 통해서 센서 전류가 도전되는 경우에 0 바이어스 위치는 자유층의 자기 모멘트의 위치이다. 자기 모멘트는 센서의 정적 상태에서 ABS와 평행한 것이 바람직하다. 자유층의 자계가 정적 상태에서 ABS와 실질적으로 평행하지 않으면, 회전하는 디스크로부터 유입하는 양의 방향 및 음의 방향의 자계의 발생에 따라 비대칭 신호가 판독될 수 있는 것이다.

스페이서층의 두께는 센서를 통해서 전도된 전자의 평균 자유 경로(mean free path) 이하가 되도록 선택된다. 이러한 장치에 대해, 일부 전도 전자는 스페이서층과 고정 및 자유층과의 인터페이스에 의해 산란된다. 고정 및 자유층의 자기 모멘트가 서로에 대해 평행한 경우에는 산란이 최소화되며, 자기 모멘트가 반대 평행(antiparallel)인 경우에는 산란이 최대화된다. 산란시의 변화는 스핀 밸브 센서의 저항치가 cos θ 함수로 변화되는데, 여기서 θ는 고정 및 자유층의 자기 모멘트 사이의 각도이다. 스핀 밸브 센서는 이방성 자기 저항(anisotropic magnetoresistive; AMR) 센서보다 상당히 높은 자기 저항(magnetoresistive; MR) 계수를 갖는다. 이러한 이유로 거대 자기 저항(GMR) 센서로서 언급되기도 하는 것이다.

스핀 밸브 센서의 층들은 일반적으로 ABS에 수직인 제 1 및 제 2 측면 에지를 형성한다. 제 1 및 제 2 경질 바이어스 및 리드층(lead layer

)은 센서의 제 1 및 제 2 측면 에지에 접속된다. 제 1 및 제 2 리드층은 센서를 통해서 감지 전류를 전도하며, 제 1 및 제 2 경질 바이어스층은 센서의 여러 자기층의 자구(magnetic domain)를 안정화시킨다. 자구는 그 자기 회전 방향에 따라 정렬되는 자기 모멘트를 갖는다. 자구는 안정화되지 않고 부정확하게 위치되는 영역 벽(domain wall)을 따라 서로 인터페이스한다. 자기 유입이 발생함에 따라 영역 벽이 이동하고, 센서가 회전하는 디스크로부터 자기 유입을 감지하고 있는 경우에는 자기 유입을 제거함에 따라 영역 벽이 그 원래의 위치로 복귀되지 않거나 또는 실질적으로 이동할 수 있다. 이것은 영역 벽이 그 동일한 위치로 복귀되지 않는 경우에 자유층 상에서 판독 신호 비대칭을 일으키는 상이한 자기 바이어스를 부과할 수 있다. 또한, 이것은 판독 주기 동안에 영역 벽이 이동하는 경우에 신호에 노이즈를 부과할 수 있다. 센서 상의 자계를 인가하는 제 1 및 제 2 경질 바이어스층은 이러한 이동을 방지함으로써 센서의 자유층의 영역 벽을 안정화시킨다.

제 1 및 제 2 경질 바이어스층에 전형적으로 사용되는 재료는 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr)이다. 이 재료는 고보자력을 가진 경질 자기 재료이다. 고보자력은 센서는 물론 제 1 및 제 2 경질 바이어스층을 안정화시키기 위한 자계를 제공하는데 바람직한 것이다. 제 1 및 제 2 경질 바이어스층이 자계에 종속된다면, 경질 바이어스층의 그들 원자 회전이 자계의 방향으로 그들 위치를 절환할 수 있는 보자력을 초과한다. 이러한 자계는 기록 헤드 또는 회전하는 자기 디스크의 기록 자계로부터 일어날 수 있다. ABS 에 수직인 이러한 자계의 성분은 특히 곤란한 문제점을 가지고 있는 것이다.

본 출원인은 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr)의 보자력이 저부 스핀 밸브 판독 헤드에서 연속적으로 떨어짐을 발견하였다. 저부 스핀 밸브 판독 헤드에는 반강자성 고정화 층에 대해서 니켈 산화물(NiO)층이 사용된다. 니켈 산화물(NiO) 고정화 층은 스핀 밸브 센서의 측면 에지를 넘어서 연장되는 제 1 및 제 2 부분을 갖는다. 제 1 및 제 2 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr) 경질 바이어스층은 니켈 산화물(NiO) 고정화 층의 제 1 및 제 2 부분 상에 위치된다. 니켈 산화물(NiO)층의 제 1 및 제 2 부분과 제 1 및 제 2 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr) 경질 바이어스층에 크롬 시드층(seedlayer)이 사용되는 경우에도 제 1 및 제 2 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr) 경질 바이어스층의 보자력은 존재하는 니켈 산화물(NiO) 고정화 층에 의해 연속적으로 떨어지게 된다. 본 출원인은 35Å의 크롬(Cr) 시드층 상에서 72Å의 자유층과 135Å의 제 1 및 제 2 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr) 경질 바이어스층에 대해서 제 1 및 제 2 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr) 경질 바이어스층의 보자력이 약 650 Oe임을 발견하였다. 물론 이 보자력이 허용 가능한 동안 스핀 밸브 판독 헤드의 선형 트랙 판독 밀도를 증가시킬 목적으로 제 1 및 제 2 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr) 경질 바이어스층의 두께가 감소되는 경우에는 보자력이 악화되게 된다. 예를 들어, 35Å인 제 1 및 제 2 크롬층 상에서 자유층의 두께가 45Å으로 감소되고 제 1 및 제 2 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr) 경질 바이어스층의 두께가 75Å으로 감소되는 경우에는 보자력이 550Å으로 감소된다.

본 출원인은 제 1 및 제 2 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr) 경질 바이어스층과 제 1 및 제 2 니켈 산화물(NiO)층 부분 사이에 탄탈(Ta)과 크롬(Cr)의 겹층(bilayer) 시드층을 사용함으로써, 제 1 및 제 2 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr) 경질 바이어스층이 상당히 증가됨을 발견하였다. 예를 들어, 45Å의 자유층, 제 1 및 제 2 니켈(NiO)층 부분 상의 35Å의 탄탈(Ta) 제 1 및 제 2 시드층, 제 1 및 제 2 탄탈(Ta)층 상의 35Å의 제 1 및 제 2 크롬층, 및 제 1 및 제 2 크롬(Cr)층 상의 75Å의 제 1 및 제 2 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr) 경질 바이어스층에 대해서는 제 1 및 제 2 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr) 경질 바이어스층의 보자력이 900 Oe로 증가된다. 또한, 본 출원인은 제 1 및 제 2 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr) 경질 바이어스층에 대해, 시드층 각각의 두께가 감소되어 실질적으로 동일한 보자력을 계속 유지할 수 있음을 발견하였다.

본 출원인은 각각의 시드층의 두께가 20Å인 경우에는 제 1 및 제 2 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr) 경질 바이어스층이 여전히 900 Oe인 것을 발견하였다. 제 1 및 제 2 경질 바이어스 및 리드층이 전형적으로 스핀 밸브 센서보다 두껍기 때문에 이러한 경질 바이어스층의 감소된 두께는 센서와 경질 바이어스 및 리드층 사이의 단계를 감소시킨다. 이 감소된 단계는 제 2 차폐층과 리드층 사이의 단락(short)으로부터 판독 헤드를 보호하기 위하여 제 2 갭층의 보다 향상된 적용 범위를 보장한다. 본 발명은 간단한 저부 스핀 밸브 및 반대 평행(AP) 고정 저부 스핀 밸브 모두에 적용 가능한 것이다. AP 고정층은 본 명세서의 일부를 이루고 있는 미국 특허 제5,701,223호에 기술되어 있는 바와 같이, 제 1 및 제 2 코발트(Co)막 사이에 루테늄(Ru)막을 갖는다.

본 발명의 목적은 저부 스핀 밸브 센서의 자구를 안정화시키기 위해 니켈 산화물(NiO) 고정화 층부 상에 고보자력 경질 바이어스층을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 저부 스핀 밸브 센서의 니켈 산화물(NiO) 고정화 층부 상에 위치되어 있는 코발트(Co) 바이어스된 경질 자기 바이어스층을 안정화시키기 위하여 스핀 밸브 센서의 고보자력을 촉진시키는 시드층을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 저부 스핀 밸브 센서의 니켈 산화물(NiO) 고정화 층의 연장부 상에 위치된 코발트(Co) 바이어스된 경질 자기 바이어스층을 안정화시키기 위하여 실질적으로 45Å의 총 두께를 갖는 시드층을 제공하여 스핀 밸브 센서의 고보자력을 촉진시키기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 저부 스핀 밸브 센서를 안정화시키기 위하여 최소 두께의 고보자력 경질 바이어스층을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적 및 장점은 첨부한 도면과 더불어 이하 상세한 설명을 파악함으로써 명료하게 될 것이다.

도 1은 예시적 자기 디스크 드라이브의 평면도.

도 2는 도 1의 평면 2-2에 따른 숨은선(hidden line)에 도시한 자기 헤드를 갖는 슬라이더의 단면도.

도 3은 다수의 디스크 및 자기 헤드가 사용된 디스크 드라이브의 계층도.

도 4는 슬라이더 및 자기 헤드를 지지하기 위한 예시적 서스펜션 시스템의 등각 설명도.

도 5는 도 2의 평면 5-5에 따른 슬라이더의 ABS 설명도.

도 6은 도 2의 평면 6-6에 나타낸 슬라이더 및 자기 헤드의 부분 계층도.

도 7은 도 6의 평면 7-7에 따른 자기 헤드의 판독 및 기록 요소를 나타내는 슬라이더의 부분 ABS 설명도.

도 8은 도 6의 평면 6-6에 따른 제거된 코일층 위의 모든 재료를 갖는 설명도.

도 9는 존재하는 스핀 밸브 판독 헤드의 예시적 등각 설명도.

도 10은 72Å 두께의 니켈 철(NiFe) 자유층을 갖는 간단한 저부 스핀 밸브 센서의 한 실시예를 나타내는 ABS 설명도.

도 11은 35Å 두께의 니켈 철(NiFe) 자유층이 사용된 것을 제외하고는 도 10과 동일한 ABS 설명도.

도 12는 72Å 니켈 철(NiFe) 자유층을 갖는 고정된 반대 평행(AP) 저부 스핀 밸브 센서의 ABS 설명도.

도 13은 45Å 두께의 니켈 철(NiFe) 자유층이 사용된 것을 제외하고는 도 12와 동일한 ABS 설명도.

도 14는 제 1 갭층(G1) 상에 경질 바이어스막과 시드층을 갖는 이방성 자기 저항(AMR) 센서의 ABS 설명도.

도 15는 니켈 산화물(NiO)을 고정화 층 연장 상에서 시드층과 72Å 두께의 니켈 철(NiFe) 자유층 및 경질 바이어스층을 갖는 저부 스핀 밸브 센서의 ABS 설명도.

도 16은 45Å 두께의 자유층이 사용되며 경질 바이어스층이 두께가 감소된 것을 제외하고는 도 15와 동일한 ABS 설명도.

도 17은 경질 바이어스층에 이중 시드층이 사용된 것을 제외하고는 도 16과 동일한 ABS 설명도.

도 18은 하드 바이어스층의 보자력을 안정화시키지 않고 이중 시드층의 두께가 상당히 줄어든 것을 제외하고는 도 17과 동일한 ABS 설명도.

도 19a 내지 도 19e는 제 1 및 제 2 경질 바이어스층과 거기에 접속된 시드층을 갖는 스핀 밸브 센서를 구성하기 위해 형성한 층의 계층도.

도면을 참조해서, 도 1 내지 도 3에서는 자기 디스크를 여러 형태로 도시한 것으로, 동일 또는 유사한 부분에는 동일한 참조부호를 병기하였다. 드라이브(30)는 자기 디스크(34)를 지지 또는 회전시키는 스핀들(32)을 포함한다. 이 스핀들(32)은 모터 제어기(38)로 제어되는 모터(36)에 의해 회전된다. 조합된 판독 및 기록 자기 헤드(40)는 서스펜션(44) 및 엑츄에이터 암(46)에 의해 지지되는 슬라이더(42) 상에 장착된다. 복수의 디스크, 슬라이더 및 서스펜션은 도 3에 도시한 바와 같이 대용량 직접 엑세스 저장 장치(a large capacity direct access storage device; DASD)에 사용될 수 있다. 서스펜션(44) 및 엑츄에이터 암(46)은 자기 헤드(40)가 자기 헤드(34)의 표면과 변환 관계(transducing relationship)에 있도록 슬라이더(42)를 위치시킨다. 자기 디스크(34)가 모터에 의해 회전하게 되면, 디스크(34)의 표면과 공기 배어링 표면(ABS)(48) 사이의 얇은(전형적으로, 0.5㎛) 공기의 쿠션(공기 베어링) 상에서 슬라이더가 지지된다. 다음, 디스크(34)의 표면 상에서 다중 회로 트랙에 정보를 기록함은 물론 그로부터 정보를 판독하기 위해 자기 헤드(40)가 장착될 수 있다. 처리 회로(50)는 헤드(40)로 이러한 정보를 나타내는 신호를 교환하고, 자기 디스크(34)를 회전시키기 위한 모터 구동 신호를 제공하며, 슬라이더를 여러 트랙으로 이동시키기 위한 제어 신호를 제공한다. 도 4에 도시되어 있는 슬라이더(42)는 서스펜션(44)에 장착된다. 여기에서 기술된 구성 요소는 도 3에 도시한 바와 같이 하우징(55)의 프레임(54) 상에 장착될 수 있다.

도 5는 슬라이더(42) 및 자기 헤드(40)의 ABS 설명도이다. 슬라이더는 자기 헤드(40)와 측면 레일(rail)(58, 60)을 지지하는 중앙 레일(56)을 갖는다. 레일(56, 58, 60)은 교차 레일(62)로부터 연장된다. 자기 디스크(34)의 회전에 대해서, 교차 레일(62)은 슬라이더의 선행 에지(leading edge; 64)에 있으며, 자기 헤드(40)는 슬라이더의 후행 에지(trailing edge; 66)에 있다.

자기 헤드

도 6은 기록 헤드부(70)와 판독 헤드부(72)를 갖고, 판독 헤드부는 본 발명의 스핀 밸브 센서(74)를 사용하는 자기 헤드(40)의 측단면 계층도이다. 도 7은 도 6의 ABS 설명도이다. 센서(74)는 제 1 및 제 2 갭층(76, 78) 사이에 위치되며, 갭층은 제 1 및 제 2 차폐층(80, 82) 사이에 위치된다. 센서(74)의 저항치는 외부 자계에 응답해서 변한다. 센서를 통해서 전도되는 감지 전류(Is)(도 9를 참조)는 이러한 저항치 변화가 전위 변화로 명시되도록 한다. 그 후 이들 전위 변화는 도 3에 도시한 처리 회로(50)에 의해 리드백 신호(readback signal)로서 처리된다.

자기 헤드의 종래 기록 헤드부는 제 1 및 제 2 절연층(86, 88) 사이에 위치된 코일층(83)을 포함한다. 제 3 절연층(90)은 코일층(84)에 의해 제 2 절연층 내에 발생되는 리플(ripple)을 제거하도록 헤드를 평탄화하기 위해 사용될 수 있다. 종래에는 제 1, 제 2 및 제 3 절연층이 "절연 스택(insulation stack)"으로서 언급된다. 코일층(84)과 제 1, 제 2 및 제 3 절연층(86, 88, 90)은 제 1 및 제 2 자극편층(pole piece layer; 92, 94) 사이에 위치된다. 제 1 및 제 2 자극편층(92, 94)은 후면 갭(gap; 96)에 자기적으로 결합되어 있으며, ABS에서 기록 갭층(102)에 의해 분리된 제 1 및 제 2 자극팁(pole tip; 98, 100)을 가지고 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 제 1 및 제 2 땜납 접속(104, 116)은 서스펜션(44) 상에서 센서(74)에서 도선(112, 124)으로 도선을 접속시킨다. 제 3 및 제 4 땜납 접속부(118, 106)는 서스펜션 상에서 코일(84)(도 8을 참조)로부터 도선(126, 114)으로 도선(120, 122)을 접속시킨다. 중요한 점은 자기 헤드(40)가 단일층(82/93)을 사용하여, 판독 헤드에 대하여 제 2 차폐층으로, 기록 헤드에 대하여 제 1 자극편층으로 이중 기능성을 발휘한다는 것이다. 이러한 형태의 자기 헤드는 종래에는 "합병된 헤드(merged head)"로 언급된다. 이러한 기능을 위해서는 피기백(piggyback)이 헤드 2개의 분리층을 사용한다.

도 9는 저부 스핀 밸브 판독 헤드(200)의 등각 ABS 설명을 도시한 것으로, 여기서 스핀 밸브 센서(202)는 간단한 저부 스핀 밸브 센서 또는 고정된 저부 반대 평행(AP) 스핀 밸브 센서일 수 있으며 이후 상세히 설명될 것이다. 저부 스핀 밸브 센서에 있어서, 반강자성(AFM) 고정화 층(204)은 ABS에 수직인 고정층의 자기 모멘트를 고정시키기 위하여 스핀 밸브 센서(202)에서 강자성 고정층(이후 기술됨)과 인터페이스한다. 본 발명에서는 고정화 층(204)에 대해 니켈 산화물(NiO)이 사용된다.

고정화 층(204)을 포함하는 스핀 밸브 센서(202)는 알루미늄 산화물(Al₂O₃)일 수 있는 제 1 및 제 2 비전도성 갭층(206, 208) 사이에 위치된다. 제 1 및 제 2 갭층(206, 208)은 니켈 철(NiFe) 또는 센더스트(Sendust)일 수 있는 제 1 및 제 2 강자성 차폐층(210, 212) 사이에 위치된다. 제 1 및 제 2 차폐층(210, 212) 사이의 거리는 판독 헤드(00)의 판독 갭을 결정한다. 갭을 줄이기 위한 노력(effort)이 계속되면서 판독 헤드는 선형 판독 비트 밀도 용량이 증가하게 된다. 이는 제 1 및 제 2 차폐층(210, 212) 사이에서 층의 두께를 줄임으로써 달성된다.

스핀 밸브 센서(22)는 ABS에 수직인 제 1 및 제 2 측면 에지(214, 216)를 갖는다. 제 1 및 제 2 경질 바이어스 및 리드층(218, 220)은 스핀 밸브 센서(202)의 제 1 및 제 2 측면 에지(214, 216)를 층간 장착하는 측면 에지를 갖는데, 종래에는 본 명세서의 일부를 이루고 있는미국 특허 제5,018,037호에 기술되어 있는 바와 같이 소위 연속 결합(contiguous junction)이라 한다. 제 1 경질 바이어스 및 리드층(218)은 제 1 다중막 경질 바이어스층(222) 및 다중막 제 1 리드층(22)을 갖고, 제 2 경질 바이어스 및 리드층(22)은 제 2 다중막 경질 바이어스 리드층(226) 및 다중막 제 2 리드층(228)을 갖는다. 각각의 경질 바이어스층(224, 226)은 스핀 밸브 센서(202)의 자기층을 수직으로 바이어스하는 고보자력 경질 자성막을 포함하여 이들 자기층의 자구를 안정화시킨다. 경질 자성막은 그 영역의 인터페이스에서 자구 벽이 판독 신호로 노이즈의 삽입 또는 스핀 밸브 센서의 자유층의 바이어스점 변경을 회피하기 위하여 공통 방향에서의 영역의 자기 스핀을 배향 및 고정시켜서 방향을 바꾸지 않는다.

본 출원인은 경질 바이어스층(222, 226)의 경질 자성막이 센서를 넘어서 연장된 고정화 층(204)의 제 1 및 제 2 부분 상에 위치되는 경우, 경질 자성막의 보자력이 연속적으로 떨어진다. 헤드의 선형 판독 밀도를 증가시킬 목적으로 스핀 밸브 센서(202)의 자유층 두께를 그에 상응하게 감소시킴에 따라 경질 바이어스층(222, 226)의 경질 자성막 두께가 줄어드는 경우에는 이러한 문제점이 더욱 악화된다. 또한, 스핀 밸브 센서의 제 1 및 제 2 측면 에지에 인접하는 제 1 및 제 2 경질 바이어스 및 리드층(218, 220) 사이에서 경질 바이어스층과 자유층 단계 사이에 더 효과적 결합을 제공하기 위해서는 가능한한 많이 경질 바이어스층(222, 226)의 막 두께를 감소시킬 필요가 있다. 이들 위치에서의 단계는 제 1 및 제 2 리드층(224, 228)과 제 2 차폐층(212) 사이에 단락을 방지하기 위한 제 2 갭층(208)에 의해 적용 범위가 부적당한 위험성이 있음을 나타내게 된다. 본 출원인은 경질 바이어스층(222, 226)에 감소된 두께를 갖는 특정한 막이 보자력을 희생시키지 않고 스핀 밸브 센서를 안정화시킬 수 있음을 발견하였다.

도 10은 제 1 갭층(206) 상에 간단한 저부 스핀 밸브 센서의 제 1 실시예(300A)의 ABS 설명도를 도시하였다. 이 스핀 밸브 센서(300A)는 스핀 밸브 센서의 측면 에지(306, 308)를 넘어서 연장되는 제 1 및 제 2 부분(302, 304)을 갖는 고정화 층(204)을 포함한다. 강자성 고정층(312)과 강자성 자유층(314) 사이에는 비자계 비전도성(nonmagnetic nonconductive) 스페이서층(310)이 위치되어 있다. 자유층(314) 상에는 캡층(cap layer; 316)이 위치될 수 있다. 고정화 층(204)은 425Å의 니켈 산화물(NiO)일 수 있고, 고정층(312)은 10Å의 니켈 철(NiFe)일 수 있으며, GMR 증대층(313)은 15Å의 코발트(Co)일 수 있고, 스페이서층(310)은 20Å의 구리(Cu)일 수 있으며, 자유층(314)은 72Å의 니켈 철(NiFe)일 수 있고, 캡층(316)은 50Å의 탄탈(Ta)일 수 있다.

도 10에서는 판독 헤드의 선형 판독 밀도를 증가시키기 위하여 자유층(314)의 두께를 감소시키기 위한 노력이 계속되고 있다. 도 11은 45Å 두께인 강자성 자유층을 사용한 간단한 저부 스핀 밸브 실시예(300B)를 도시한 것이다. 도 10에서의 72Å에서 도 11에서의 45Å로 자유층 두께가 감소된 것은 경질 바이어스층의 보자력을 초과하는 강도를 갖는 일부 자계에 의해 절환되지 않고 스핀 밸브 센서의 자기층의 수직 바이어스에 충분한 보자력을 갖는 얇은 경질 바이어스층을 상응하게 제공하기 위한 도전(challenge)을 나타낸 것이다. 이하, 상세히 기술된 본 발명은 이러한 경질 바이어스층을 제공한다.

도 12는 제 1 갭층(206) 상에 위치되는 저부 반대 평행(AP) 고정 스핀 밸브 센서(400A)를 설명한다. AP 고정 스핀 밸브 센서(400A)는 니켈 산화물(NiO)인 고정화 층(402)을 포함한다. 이 센서는 또한 AP 고정층(406)과 자유층(408) 사이에 위치되는 비자계 비전도성 스페이서층(404)을 포함한다. 캡층(410)은 자유층(408) 상에 위치될 수 있다. AP 고정층(406)은 제 1 및 제 2 강자성 고정막(414, 416) 사이에 위치된 스페이서층(412)을 포함한다. ABS에 수직 방향으로 제 1 고정층(414)의 모멘트를 결합 및 고정시키는 교환기(exchange)를 증대시킬 목적으로 제 1 고정막(414)과 고정화 층(402) 사이에 강자성 인터페이스막(418)이 위치될 수 있다. 제 2 고정막(416)과 제 1 고정막(414) 사이에 결합을 교환함으로써 제 2 고정막(416)이 제 1 고정막(414)에 반대 평행으로 고정된다. 고정화 층은 425Å의 니켈 산화물(NiO)일 수 있고, 인터페이스막(418)은 10Å의 니켈 철(NiFe)일 수 있으며, 제 1 고정막(414)은 20Å의 코발트(Co)일 수 있고, 스페이스층(412)은 8Å의 루테늄(Ru)일 수 있으며, 제 2 고정막(416)은 20Å의 코발트(Co)일 수 있고, 스페이서층(404)은 20Å의 구리(Cu)일 수 있으며, 자유층(408)은 72Å의 니켈 철(NiFe)일 수 있고, 스페이서층(410)은 50Å의 탄탈(Ta)일 수 있다.

도 12에서는 자유층의 두께를 줄이기 위한 노력이 또한 계속 진행되고 있다. 도 13에서는 45Å으로 두께가 감소된 자유층(420)을 갖는 저부 AP 고정 스핀 밸브 센서(400B)를 도시하였다. 다시, 도전은 외부 자계가 경질 바이어스층의 자기 스핀의 배향을 절환하지 않게 되도록 도 13에서 스핀 밸브 센서의 자유층을 충분한 보자력으로 수직으로 바이어스 하게 될 경질 바이어스층을 제공하기 위한 것이다.

하나 이상의 시드층을 갖는 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr)의 여러 경질 바이어스층의 보자력을 결정하기 위하여 몇몇 조사를 수행하였다. 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr) 경질 바이어스층에 대한 시드층의 최소 두께를 결정하기 위하여 또 다른 조사를 수행하였으며, 여기서 저부 스핀 밸브 센서의 자유층은 45Å으로 감소되었다. 이들 조사는 이하의 예에서 기재되어 있다.

제 1 예

첫 번째 조사는 스핀 밸브 센서와 상이한 이방성 강자성(AMR) 센서를 포함한다. AMR 센서에 있어서, 단일 니켈 철(NiFe)층은 회전하는 자기 디스크로부터 자화 유입(flux incursion)에 따라 그 저항치가 변화한다. 도 14에 도시한 바와 같이, AMR 센서(500)는 알루미늄(Al₂O₃)의 제 1 갭층(502) 상에 위치된다. 제 1 및 제 2 경질 자기층(504, 506)은 제 1 및 제 2 시드층(508, 510)에 의해 제 1 갭층(502)으로부터 분리되어 있다. 각각의 경질 자기층(504, 506)은 135Å의 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr)이고, 시드층(508, 510)은 35Å의 크롬(Cr)이다. 제 1 시드층(508)은 AMR 센서의 경질 자기층(504)과 제 1 에지(512) 사이에 위치되고, 제 2 시드층(510)은 AMR 센서의 제 2 경질 자기층(506)과 제 2 측면 에지(514) 사이에 위치되는 것으로 볼 수 있다. 따라서, 경질 자기층(504, 506)은 AMR 센서(500)의 자기층에 자기적으로 결합되어 있다. 이러한 결합은 AMR 센서의 자구를 안정화시키는 것이다. 이러한 예에서는 제 1 및 제 2 경질 자기층(504, 506)의 보자력이 1400 Oe이다. 이 보자력은 경질 자기층(504, 506)에 인가된 자계 유입의 임의의 기대 강도 이상이기 때문에 바람직한 레벨인 것이다. 이러한 예는 크롬(Cr)층(508/510) 상에서, 다음으로 고수용성 보자력을 갖는 알루미늄 산화물(Al₂O₃)층 상에서 경질 자기층(504/506)의 보자력을 나타내기 위하여 예시한 것이다. 유감스럽게도, 이하의 예에서 설명된 스핀 밸브 센서의 고정층을 고정시키기 위해서 니켈 산화물(NiO) 고정화 반강자성 층이 사용되는 경우에는 이 보자력이 상당히 줄어들게 된다.

제 2 예

이 예에서는 도 10에서 간단한 스핀 밸브(300A)와 도 12에서 AP 고정 스핀 밸브(400A)가 조사되는데, 여기서 자유층은 72Å의 두께가 갖고, 스핀 밸브 센서(300A, 400A)는 도 15에 통상적으로 도시되어 있다. 고정화 층(204 또는 402)은 425Å의 니켈 산화물(NiO)이다. 고정화 층은 센서(300A/400A)의 측면 에지(600, 602)를 넘어서 연장된 제 1 및 제 2 부분을 갖는다. 제 1 및 제 2 경질 자기층(694, 606)은 135Å의 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr)이고, 경질 자기층(604, 606)과 고정화 층 연장부(204/402) 사이의 제 1 및 제 2 시드층(608, 610)은 35Å의 크롬(Cr)이다. 제 1 및 제 2 경질 자기층(604, 606)의 보자력은 650 Oe이다. 니켈 산화물(NiO) 고정화 층(204/402) 상의 이러한 위치 때문에 경질 자기층(604, 606)의 보자력이 제 1 예에서 1400 Oe로부터 극적으로 떨어지는 것을 볼 수 있다. 이러한 레벨의 보자력은 경질 자화층의 보자력이 회전함에 대한 자화 유입 저항에는 여전히 적절할 수 있지만, 자유층의 두께가 이하의 예에서 도시한 바와 같이 72Å 이하로 떨어지는 경우에는 문제가 발생한다.

제 3 예

이 예(도 16)에서는, 도 11 및 도 13에서 45Å의 두께의 자유층을 갖는 스핀 밸브 센서(300B, 400B)가 조사되었다. 고정화 층(204/302)은 425Å의 니켈 산화물(NiO)이다. 제 1 및 제 2 경질 자기층(700, 702)은 75Å의 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr)이고, 제 1 및 제 2 시드층(704, 706)은 35Å의 크롬(Cr)이다. 유감스럽게도, 이 예에서는 제 1 및 제 2 경질 자기층(700, 702)의 보자력은 650 Oe에서 예를 들어 3 내지 550 Oe로 떨어진다. 이러한 레벨의 보자력은 경질 자화층(700, 702)의 자기 스핀의 절환에 대한 자기 유입 저항에는 너무 낮을 것으로 생각된다.

제 4 예

이 예(도 17)에서는, 일단 45Å 두께의 자유층을 갖는 스핀 밸브 센서(300B, 400B)가 다시 조사되었다. 이 스핀 밸브 센서는 425Å의 니켈 산화물(NiO)인 고정화 층(204, 402)을 포함한다. 제 1 및 제 2 경질 자기층(800, 802)은 75Å의 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr)으로 유지되고, 제 1 및 제 2 시드층(804, 806)은 35Å의 크롬(Cr)으로 유지된다. 본 출원인은 제 1 및 제 2 크롬 시드층(804, 806)과 니켈 산화물(NiO) 고정화 층(204, 402) 사이에 35Å의 탄탈(Ta)을 제 1 및 제 2 시드층(808, 810)에 추가함으로써 경질 자화층(800, 802)의 보자력이 상당히 증가되는 것을 발견하였다. 경질 자화층(800, 802)의 보자력은 900 Oe이며, 제 3 예에서의 550 Oe에 비해 상당히 증가하였다. 그러나, 70Å의 겹층(bilayer)인 시드층의 총 두께는 그 사이에서 더 효과적인 정자기 결합(magnetostatic coupling)을 위하여 자유층(F)에 가까운 경질 바이어스층(800, 802)에 비해 더욱 줄어들 수 있다.

제 5 예

도 18에 도시한 바와 같이 45Å의 두께를 갖는 자유층을 가진 스핀 밸브 센서(300B/400B)가 또한 조사되었다. 이 센서는 45Å의 니켈 산화물(NiO)인 고정화 층(204/402)을 포함한다. 제 1 및 제 2 경질 자기층(900, 902)은 75Å의 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr)에서 유지되고, 제 1 및 제 2 시드층(904, 906)은 20Å의 크롬(Cr)이며, 제 3 및 제 4 시드층(908, 910)은 20Å의 탄탈(Ta)이다. 크롬(Cr) 및 탄탈(Ta) 시드층의 총 두께는 40Å이다. 제 1 및 제 2 경질 자기층(900, 902)의 보자력은 900 Oe 이며 제 4 예에서의 보자력과 동일하다. 이는 경질 자기층에 대해서 수용 가능한 고보자력이고, 스핀 밸브 센서의 자구를 효과적으로 안정화시키며 외부 자계로부터 자기 유입을 억제한다.

제조 방법

도 19a 내지 도 19d는 스핀 밸브 판독 헤드 부분의 여러 제조 단계를 설명한 것이다. 도 19a에서, 제 1 차폐층(도시하지 않음) 상에서 제 1 갭층(1000)이 스퍼터링 방식으로 증착된다. 다음, 제 1 갭층(1000) 상에서 니켈 산화물(NiO)층(102)이 스퍼터링 방식으로 증착되어 도 11 또는 도 13에 도시한 스핀 밸브 센서(300B 또는 400B)중 한 형태의 센서를 형성한다. 도 19b에서는, 다음 단계에서 원치 않는 층이 발생될 수 없도록 언더커트(undercut; 1008, 1010)를 갖는 스핀 밸브 센서층(1004)의 상부에 겹층 포토레지스트가 형성된다. 도 19c에서는, 겹층 포토레지스트(1006) 아래를 제외한 스핀 밸브 센서의 층을 제거하기 위하여 이온 밀링(ion milling)이 실행된다. 이것은 센서 영역을 넘어서 스핀 밸브 센서층(1004)의 완전한 제거를 보장하도록 고정화 층(1002)으로 약간 밀링(mill)하게 된다. 도 19d에서, 경질 바이어스의 여러 층과 리드층이 기판 위에 스퍼터링 방식으로 증착된다. 도 19e에서, 겹층 포토레지스터(106)가 제거되어 스핀 밸브 센서의 측면 에지에 접속되는 완전한 경질 바이어스에 잔류하는 원치 않는 층을 제거한다. 이 처리 과정은 본 명세서의 일부를 이루고 있는미국 특허 제5,018,037호에 기술되어 있다.

경질 자기 재료는 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr) 이외의 재료일 수 있으며, 코발트 플래티넘(CoPt) 및 코발트 플래티넘 크롬 탄탈(CoPtCrTa) 등의 모든 코발트 기본 경질 자기 재료를 포함할 수도 있는 것으로 이해될 수 있다.

분명히, 이들 기술의 견지에서 당업자에 의해 본 발명의 실시예 및 변정이 이루저질 수 있다. 그러므로, 본 발명은 상기 기술과 첨부 도면을 참조하여 이러한 모든 실시예에 대한 변경을 포함하는 이하의 청구 범위에 의해서만 한정되는 것이다.

본 발명에 의하면, 니켈 산화물(NiO) 고정화 층부 상에 고보자력 경질 바이어스층을 제공함으로써 저부 스핀 밸브 센서의 자구를 안정화시킬 수 있게 된다.

Claims

공기 베어링 표면(ABS)을 갖는 스핀 밸브 판독 헤드에 있어서,

a) 비자성 비전도성 제 1 갭층;

b) 상기 제 1 갭층 상의 반강자성 니켈 산화물(NiO) 고정화 층―여기서 고정화 층은 각각 스핀 밸브 센서의 제 1 및 제 2 에지를 넘어서 연장되는 제 1 및 제 2 부분을 가짐―;

c) 스핀 밸브 센서―여기서 스핀 밸브 센서는

i) 상기 고정화 층에 결합되는 강자성 고정층 교환기;

ii) 비자성 스페이서층 및 강자성 자유층―여기서 스페이서층은 고정층과 자유층 사이에 있음―; 및

iii) 상기 고정화 층, 스페이서층, 및 자유층의 단부 에지에 의해 형성되는 제 1 및 제 2 단부 에지를 포함함―;

d) 제 1 및 제 2 층간 장착된 경질 바이어스 및 리드층―여기서 제 1 및 제 2 경질 바이어스층은 각각

i) 상기 고정화 층의 제 1 및 제 2 부분의 각각 한 부분 상에서 층간 장착하고, 스핀 밸브 센서의 제 1 및 제 2 에지의 각각 한 에지를 층간 장착하고 있는 탄탈(Ta)막;

ii) 탄탈(Ta)막 상에서 층간 장착하고 있는 크롬(Cr)막; 및

iii) 크롬(Cr)막 상에서 층간 장착하고 있는 코발트 기본 경질 자성막을 포함함―

을 포함하는 스핀 밸브 판독 헤드.
제1항에 있어서,

상기 코발트(Co) 경질 자성막은 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr), 코발트 플래티넘(CoPt), 및 코발트 플래티넘 크롬 탄탈(CoPtCrTa)을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 판독 헤드.
제2항에 있어서,

상기 코발트(Co) 기본 경질 자성막은 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr)인 판독 헤드.
제3항에 있어서,

상기 경질 바이어스층 각각에 대하여 탄탈(Ta)막과 크롬(Cr)막 각각의 두께는 실질적으로 20Å인 판독 헤드.
제1항에 있어서,

상기 고정층은

a) 제 1 및 제 2 강자성체막; 및

b) 상기 제 1 및 제 2 강자성체막 사이에 겹쳐진 루테늄(Ru) 스페이서막을 포함하는 반대 평행(AP) 고정층이고,

상기 제 1 강자성체막은 상기 고정화 층에 의해 제 1 방향으 고정되는 자신의 자기 모멘트와 인터페이스시키고,

상기 제 2 강자성체막은 스페이서층을 제 1 방향에 반대 평행인 제 2 방향으로 제 1 강자성체막에 의해 고정되는 자신의 모멘트와 인터페이스시키는

판독 헤드.
제1항에 있어서,

a) 제 1 강자성체 차폐층;

b) 비자성 비전도성 제 2 갭층―여기서 제 2 갭층은 스핀 밸브 센서, 제 1 및 제 2 경질 바이어스 및 리드층, 및 제 1 갭층 상에 있음―; 및

c) 상기 제 2 갭층 상의 강자성 제 2 차폐층

을포함하고,

상기 제 1 갭층은 제 1 차폐층 상에 있는

판독 헤드.
제6항에 있어서,

a) 제 1 및 제 2 강자성체막―여기서 제 1 강자성체막은 최초 방향에서 고정화 층에 의해 고정된 그 자기 모멘트로 고정화 층과 인터페이스하고, 제 2 강자성체막은 최초 방향에 반대 평행인 두 번째 방향에서 제 1 강자성체막에 의해 고정된 그 자기 모멘트로 스페이서층과 인터페이스함―; 및

b) 상기 제 1 및 제 2 강자성체막 사이에 겹쳐진 루테늄(Ru) 스페이서

를 포함하는 반대 평행(Ru) 고정층인 판독 헤드.
제7항에 있어서,

상기 코발트(Co) 경질 자성막은 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr), 코발트 플래티넘(CoPt), 및 코발트 플래티넘 크롬 탄탈(CoPtCrTa)을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 판독 헤드.
제8항에 있어서,

상기 코발트(Co) 기본 경질 자성막은 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr)인 판독 헤드.
제9항에 있어서,

경질 바이어스층 각각에 대하여 탄탈(Ta)막과 크롬(Cr)막 각각의 두께는 실질적으로 20Å이고 자유층의 두께는 실질적으로 45Å인 판독 헤드.
공기 베어링 표면을 갖는 자기 헤드에 있어서,

a) 판독 헤드―여기서 판독 헤드는

i) 제 1 강자성체 차폐층;

ii) 상기 제 1 차폐층 상의 비자성 비전도성 제 1 갭층; 및

iii) 상기 제 1 갭층 상의 반강자성 니켈 산화물(NiO)을 고정화 층―여기서 고정화 층은 각각 스핀 밸브 센서의 제 1 및 제 2 에지를 넘어서 연장되는 제 1 및 제 2 부분을 갖음―;

b) 스핀 밸브 센서―여기서 스핀 밸브 센서는

i) 고정화 층에 결합된 강자성 고정층 교환기; 및

ii) 비자성 스페이서층 및 강자성 자유층―여기서 스페이서층은 고정층과 자유층 사이에 있음―; 및

iii) 고정화 층의 단부 에지와, 스페이서 및 자유층에 의해 형성된 제 1 및 제 2 단부 에지를 포함함―

c) 스페이서 및 자유층;

d) 제 1 및 제 2 층간 장착된 경질 바이어스 및 리드층―여기서 각각의 제 1 및 제 2 경질 바이어스층은

i) 고정화 층의 제 1 및 제 2 부분의 각각 한 부분 상에서 층간 장착하고, 스핀 밸브 센서의 제 1 및 제 2 에지의 각각 한 에지를 층간 장착하고 있는 탄탈(Ta)막;

ii) 탄탈(Ta)막 상에서 층간 장착하고 있는 크롬(Cr)막; 및

iii) 크롬(Cr)막 상에서 층간 장착하고 있는 코발트 기본 경질 자성막을 포함함―;

e) 상기 스핀 밸브 센서, 제 1 및 제 2 경질 바이어스 및 리드층, 및 제 1 갭층 상의 비자성 비전도성 제 2 갭층; 및

f) 상기 제 2 갭층 상의 강자성 제 2 차폐층;

g) 기록 헤드―여기서 기록 헤드는

i) 제 1 및 제 2 자극편층 및 기록 갭층―여기서 제 1 및 제 2 자극편층은 ABS에서 기록 갭층에 의해 분리되며, 헤드에서 ABS로부터 뒤쪽으로 들어가 있는 후단 갭(back gap)에 접속되어 있음―;

ii) 적어도 제 1 및 제 2 절연층을 갖는 절연 스택; 및

iii) 상기 절연층에 끼워진 적어도 하나의 코일층―여기서 절연 스택 및 적어도 하나의 코일층은 제 1 및 제 2 자극편층 사이에 위치되어 있음―을 포함함―

을 포함하는 자기 헤드.
제11항에 있어서,

a) 제 1 및 제 2 강자성체막―여기서 제 1 강자성체막은 최초 방향에서 고정화 층에 의해 고정된 그 자기 모멘트로 고정화 층과 인터페이스하고, 제 2 강자성체막은 최초 방향에 반대 평행인 두 번째 방향에서 제 1 강자성체막에 의해 고정된 그 자기 모멘트로 스페이서층과 인터페이스함―; 및

b) 상기 제 1 및 제 2 강자성체막 사이에 겹쳐진 루테늄(Ru) 스페이서

를 포함하는 반대 평행(Ru) 고정층인 자기 헤드.
제12항에 있어서,

상기 코발트(Co) 경질 자성막은 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr), 코발트 플래티넘(CoPt), 및 코발트 플래티넘 크롬 탄탈(CoPtCrTa)을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 자기 헤드.
제13항에 있어서,

상기 코발트(Co) 기본 경질 자성막은 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr)인 자기 헤드.
제14항에 있어서,

경질 바이어스층 각각에 대하여 탄탈(Ta)막과 크롬(Cr)막 각각의 두께는 실질적으로 20Å인 자기 헤드.
공기 베어링 표면(ABS)을 갖는 적어도 하나의 자기 헤드를 포함하는 자기 디스크 드라이브에 있어서,

a) 판독 헤드―여기서 판독 헤드는

i) 제 1 강자성체 차폐층;

ii) 상기 제 1 차폐층 상의 비자성 비전도성 제 1 갭층; 및

iii) 상기 제 1 갭층 상의 반강자성 니켈 산화물(NiO)을 고정화 층―여기서 고정화 층은 각각 스핀 밸브 센서의 제 1 및 제 2 에지를 넘어서 연장되는 제 1 및 제 2 부분을 갖음―;

b) 스핀 밸브 센서―여기서 스핀 밸브 센서는

i) 고정화 층에 결합된 강자성 고정층 교환기; 및

ii) 비자성 스페이서층 및 강자성 자유층―여기서 스페이서층은 고정층과 자유층 사이에 있음―; 및

iii) 고정화 층의 단부 에지와, 스페이서 및 자유층에 의해 형성된 제 1 및 제 2 단부 에지를 포함함―

c) 스페이서 및 자유층;

d) 제 1 및 제 2 층간 장착된 경질 바이어스 및 리드층―여기서 각각의 제 1 및 제 2 경질 바이어스층은

i) 고정화 층의 제 1 및 제 2 부분의 각각 한 부분 상에서 층간 장착하고, 스핀 밸브 센서의 제 1 및 제 2 에지의 각각 한 에지를 층간 장착하고 있는 탄탈(Ta)막;

ii) 탄탈(Ta)막 상에서 층간 장착하고 있는 크롬(Cr)막; 및

iii) 크롬(Cr)막 상에서 층간 장착하고 있는 코발트 기본 경질 자성막을 포함함―;

f) 상기 스핀 밸브 센서, 제 1 및 제 2 경질 바이어스 및 리드층, 및 제 1 갭층 상의 비자성 비전도성 제 2 갭층; 및

d) 상기 제 2 갭층 상의 강자성 제 2 차폐층을 포함하고,

e) 기록 헤드―여기서 기록 헤드는

i) 제 1 및 제 2 자극편층 및 기록 갭층―여기서 제 1 및 제 2 자극편층은 ABS에서 기록 갭층에 의해 분리되며, 헤드에서 ABS로부터 뒤쪽으로 들어가 있는 후단 갭(back gap)에 접속되어 있음―;

ii) 적어도 제 1 및 제 2 절연층을 갖는 절연 스택; 및

iii) 상기 절연층에 끼워진 적어도 하나의 코일층―여기서 절연 스택 및 적어도 하나의 코일층은 제 1 및 제 2 자극편층―여기서 제 2 차폐층 및 제 1 자극편층은 공통층임―사이에 위치되어 있음―을 포함함―;

f) 하우징;

g) 상기 하우징에 회전 가능하게 지지되어 있는 자기 디스크;

h) 상기 자기 헤드가 자기 디스크와 변환 관계에 있도록 자기 디스크에 접하는 ABS로 자기 헤드를 지지하기 위해 상기 하우징에 장착된 지지대;

i) 상기 자기 디스크를 회전시키기 위한 수단;

j) 상기 지지대에 접속되어 상기 자기 헤드를 상기 자기 디스크에 대해서 여러 위치로 이동시키는 위치화 수단; 및

k) 상기 자기 헤드, 상기 자기 디스크를 회전시키기 위한 수단, 및 합병된 자기 헤드로 신호를 교환하기 위하여 위치화 수단에 접속되어, 자기 디스크의 운동을 제어하고, 자기 헤드의 위치를 제어하는 처리 수단

을 포함하고,

상기 자기 헤드는 결합된 판독 헤드 및 기록 헤드를 포함하는

자기 디스크 드라이브.
제16항에 있어서,

상기 고정층은

a) 제 1 및 제 2 강자성체막; 및

b) 상기 제 1 및 제 2 강자성체막 사이에 겹쳐진 루테늄(Ru)막―여기서 제 1 강자성체막은 최초 방향에서 고정화 층에 의해 고정된 그 자기 모멘트로 고정화 층과 인터페이스하고, 제 2 강자성체막은 최초 방향에 반대 평행인 두 번째 방향에서 제 1 강자성체막에 의해 고정된 그 자기 모멘트로 스페이서층과 인터페이스함―

을 포함하는 반대 평행(AP) 고정층인 디스크 드라이브.
제17항에 있어서,

상기 코발트(Co) 경질 자성막은 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr), 코발트 플래티넘(CoPt), 및 코발트 플래티넘 크롬 탄탈(CoPtCrTa)을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 디스크 드라이브.
제18항에 있어서,

상기 코발트(Co) 기본 경질 자성막은 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr)인 디스크 드라이브.
제19항에 있어서,

경질 바이어스층 각각에 대하여 탄탈(Ta)막과 크롬(Cr)막 각각의 두께는 실질적으로 20Å인 디스크 드라이브.
공기 베어링 표면(ABS)을 갖는 자기 헤드를 제조하는 방법에 있어서,

a) 제 1 강자성 차폐층을 형성하는 단계;

b) 상기 제 1 차폐층 상에 비자성 비전도성 제 1 갭층을 형성하는 단계;

c) 상기 제 1 갭층 상에 반강자성 니켈 산화물(NiO)을 고정화 층을 형성하는 단계;

d) 스핀 밸브 샌서를 형성하는 단계―여기서 스핀 밸브 센서를 형성하는 단계는

i) 고정화 층에 결합된 강자성 고정층 교환기를 형성하는 단계;

ii) 고정층과 자유층 사이에 있는 스페이서층으로 비자계 스페이서층과 강자성 자유층을 형성하는 단계; 및

iii) 제 1 및 제 2 에지로 스핀 밸브 센서를 형성하는 단계를 포함함―;

e) 각각 상기 스핀 밸브 센서의 제 1 및 제 2 에지를 넘어서 연장된 제 1 및 제 2 부분으로 고정화 층을 형성하는 단계;

f) 제 1 및 제 2 층간 장착된 경질 바이어스 및 리드층을 형성하는 단계;

g) 각각의 제 1 및 제 2 경질 바이어스층을 형성하는 단계―여기서 각각의 제 1 및 제 2 경질 바이어스층을 형성하는 단계는

i) 고정화 층의 제 1 및 제 2 부분의 각각의 부분 상에서 층간 장착하고, 스핀 밸브 센서의 제 1 및 제 2 에지의 각각의 에지를 장착하는 탄탈(Ta)막을 형성하는 단계;

ii) 탄탈(Ta)막 상에 층간 장착하는 크롬(Cr)막을 형성하는 단계;

iii) 크롬(Cr)막 상에 층간 장착하는 코발트(Co) 기본 경질 자성막을 형성하는 단계;

iv) 스핀 밸브 센서, 제 1 및 제 2 경질 바이어스 및 리드층, 및 제 1 갭층 상에서 비자성 비전도성 제 2 갭층을 형성하는 단계;

v) 제 2 갭층 상에 강자성 제 2 차폐층을 형성하는 단계; 및

vi) 제 2 차폐층이 기록 헤드에 대한 제 1 자극편으로도 기능하도록 제 2 차폐층 상에서 삽입된 코일층으로 기록 갭층과 절연 스택을 형성하는 단계를 포함함―; 및

h) 상기 절연 스택 및 기록 갭 상에서 제 1 자극편층에 후단 갭(back gap)에 접속되는 제 2 자극편층을 형성하는 단계

를 포함하는 자기 헤드 제조 방법.
제21항에 있어서,

상기 코발트(Co) 경질 자성막은 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr), 코발트 플래티넘(CoPt), 및 코발트 플래티넘 크롬 탄탈(CoPtCrTa)을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 자기 헤드 제조 방법.
제22항에 있어서,

상기 코발트(Co) 기본 경질 자성막은 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr)인 자기 헤드 제조 방법.
제23항에 있어서,

경질 바이어스층 각각에 대하여 탄탈(Ta)막과 크롬(Cr)막 각각의 두께는 실질적으로 20Å이고 자유층의 두께는 실질적으로 45Å인 자기 헤드 제조 방법.
제21항에 있어서,

상기 고정층은

a) 상기 제 1 차폐층 상에 제 1 강자성체막을 형성하는 단계;

b) 상기 제 1 강자성체막 상에 루테늄(Ru) 스페이서막을 형성하는 단계; 및

c) 상기 스페이서막 상에 제 2 강자성체막을 형성하는 단계를 포함하는 반대 평행(AP) 고정층인 자기 헤드 제조 방법.
제25항에 있어서,

상기 코발트(Co) 경질 자성막은 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr), 코발트 플래티넘(CoPt), 및 코발트 플래티넘 크롬 탄탈(CoPtCrTa)을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 자기 헤드 제조 방법.
제26항에 있어서,

상기 코발트(Co) 기본 경질 자성막은 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr)인 자기 헤드 제조 방법.
제27항에 있어서,

경질 바이어스층 각각에 대하여 탄탈(Ta)막과 크롬(Cr)막 각각의 두께는 실질적으로 20Å이고 자유층의 두께는 실질적으로 45Å인 자기 헤드 제조 방법.
적어도 하나의 자기 헤드에서 공기 베어링 표면(ABS)과 디스크 드라이브를 결합한 판독 및 기록 헤드인 적어도 하나의 자기 헤드를 포함하는 자기 디스크 드라이를 제조하는 방법에 있어서,

a) 제 1 강자성 차폐층을 형성하는 단계;

b) 상기 제 1 차폐층 상에 비자성 비전도성 제 1 갭층을 형성하는 단계;

c) 상기 제 1 갭층 상에 반강자성 니켈 산화물(NiO)을 고정화 층을 형성하는 단계;

d) 스핀 밸브 샌서를 형성하는 단계―여기서 스핀 밸브 센서를 형성하는 단계는

i) 고정화 층에 결합된 강자성 고정층 교환기를 형성하는 단계;

ii) 고정층과 자유층 사이에 있는 스페이서층으로 비자계 스페이서층과 강자성 자유층을 형성하는 단계; 및

iii) 제 1 및 제 2 에지로 스핀 밸브 센서를 형성하는 단계를 포함함―;

e) 각각 상기 스핀 밸브 센서의 제 1 및 제 2 에지를 넘어서 연장된 제 1 및 제 2 부분으로 고정화 층을 형성하는 단계;

f) 제 1 및 제 2 층간 장착된 경질 바이어스 및 리드층을 형성하는 단계;

g) 각각의 제 1 및 제 2 경질 바이어스층을 형성하는 단계―여기서 각각의 제 1 및 제 2 경질 바이어스층을 형성하는 단계는

i) 고정화 층의 제 1 및 제 2 부분의 각각의 부분 상에서 층간 장착하고, 스핀 밸브 센서의 제 1 및 제 2 에지의 각각의 에지를 장착하는 탄탈(Ta)막을 형성하는 단계;

ii) 탄탈(Ta)막 상에 층간 장착하는 크롬(Cr)막을 형성하는 단계;

iii) 크롬(Cr)막 상에 층간 장착하는 코발트(Co) 기본 경질 자성막을 형성하는 단계;

iv) 스핀 밸브 센서, 제 1 및 제 2 경질 바이어스 및 리드층, 및 제 1 갭층 상에서 비자성 비전도성 제 2 갭층을 형성하는 단계;

v) 제 2 갭층 상에 강자성 제 2 차폐층을 형성하는 단계; 및

vi) 제 2 차폐층이 기록 헤드에 대한 제 1 자극편으로도 기능하도록 제 2 차폐층 상에서 삽입된 코일층으로 기록 갭층과 절연 스택을 형성하는 단계를 포함함―;

h) 상기 절연 스택 및 기록 갭 상에서 제 1 자극편층에 후단 갭(back gap)에 접속되는 제 2 자극편층을 형성하는 단계;

i) 하우징을 제공하는 단계;

j) 상기 하우징에 자기 디스크를 회전 가능하게 지지하는 단계;

k) 상기 자기 헤드가 자기 디스크와의 변환 관계에 있도록 자기 디스크에 접하는 ABS로 자기 헤드를 지지하기 위하여 상기 하우징 내에 지지대를 제공하는 단계;

l) 상기 자기 디스크를 회전하기 위한 수단을 제공하는 단계;

m) 상기 지지대에 접속되어 상기 자기 헤드를 상기 자기 디스크에 대해서 여러 위치로 이동시키는 위치화 수단을 제공하는 단계;

n) 상기 자기 헤드, 상기 자기 디스크를 회전시키기 위한 수단, 및 합병된 자기 헤드로 신호를 교환하기 위하여 위치화 수단에 접속되어, 자기 디스크의 운동을 제어하고, 자기 헤드의 위치를 제어하는 처리 수단을 제공하는 단계

를 포함하는 자기 디스크 드라이브 제조 방법.
제29항에 있어서,

상기 코발트(Co) 경질 자성막은 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr), 코발트 플래티넘(CoPt), 및 코발트 플래티넘 크롬 탄탈(CoPtCrTa)을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 자기 디스크 드라이브 제조 방법.
제30항에 있어서,

상기 코발트(Co) 기본 경질 자성막은 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr)인 자기 디스크 드라이브 제조 방법.
제31항에 있어서,

경질 바이어스층 각각에 대하여 탄탈(Ta)막과 크롬(Cr)막 각각의 두께는 실질적으로 20Å이고 자유층의 두께는 실질적으로 45Å인 자기 디스크 드라이브 제조 방법.
제29항에 있어서,

상기 고정층은

a) 상기 제 1 차폐층 상에 제 1 강자성체막을 형성하는 단계;

b) 상기 제 1 강자성체막 상에 루테늄(Ru) 스페이서막을 형성하는 단계; 및

c) 상기 스페이서막 상에 제 2 강자성체막을 형성하는 단계

를 포함하는 반대 평행(AP) 고정층인 자기 디스크 드라이브 제조 방법.
제23항에 있어서,

상기 코발트(Co) 경질 자성막은 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr), 코발트 플래티넘(CoPt), 및 코발트 플래티넘 크롬 탄탈(CoPtCrTa)을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 자기 디스크 드라이브 제조 방법.
제34항에 있어서,

상기 코발트(Co) 기본 경질 자성막은 코발트 플래티넘 크롬(CoPtCr)인 자기 디스크 드라이브 제조 방법.
제28항에 있어서,

경질 바이어스층 각각에 대하여 탄탈(Ta)막과 크롬(Cr)막 각각의 두께는 실질적으로 20Å이고 자유층의 두께는 실질적으로 45Å인 자기 헤드 제조 방법.