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JPH10149517A - 磁気抵抗型変換器 - Google Patents

磁気抵抗型変換器

Info

Publication number
JPH10149517A
JPH10149517A JP9330987A JP33098797A JPH10149517A JP H10149517 A JPH10149517 A JP H10149517A JP 9330987 A JP9330987 A JP 9330987A JP 33098797 A JP33098797 A JP 33098797A JP H10149517 A JPH10149517 A JP H10149517A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
magnetic bias
ferromagnetic
magnetic
bias
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9330987A
Other languages
English (en)
Inventor
Durga P Ravipati
ドゥルガ・ピー・ラビパティ
Samuel W Yuan
サミュエル・ダブリュ・ユーアン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Read Rite Corp
Original Assignee
Read Rite Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Read Rite Corp filed Critical Read Rite Corp
Publication of JPH10149517A publication Critical patent/JPH10149517A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
    • G11B5/3906—Details related to the use of magnetic thin film layers or to their effects
    • G11B5/3929—Disposition of magnetic thin films not used for directly coupling magnetic flux from the track to the MR film or for shielding
    • G11B5/3932—Magnetic biasing films
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 磁気抵抗型スピンバルブ巨大磁気抵抗
（ＧＭＲ）変換器５０は、中央アクティブ部分により分
離された端部を有する磁気抵抗（ＭＲ）／ＧＭＲ多層構
造７６からなる。１対の電気リード層８６、８８が変換
器にバイアス電流を伝導する。各電気リード層はＭＲ／
ＧＭＲ層の各端部に接触する隣接接合部８７、８９を形
成する。ＭＲ／ＧＭＲ層の縦バイアスが１対の磁気バイ
アス層９０、９２により与えられ、各磁気バイアス層は
ＭＲ／ＧＭＲ層の各端部に接触させて配置される。バイ
アス電流が隣接接合部を介して直接ＭＲ／ＧＭＲ層に流
れて、磁気バイアスはＭＲ／ＧＭＲ層の端部を通る別の
バイアス通路をとることができる。 【効果】 矛盾した条件を出すことが多い電気及び磁気
バイアス双方を、その一方が他方を制限するような拘束
なしに最適に設計できる。直接の電流通路により、変換
器の性能及び信頼性に大きな利益となる電気抵抗の低下
及び熱放散が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気センサ、特に
インバウンド（inbound）交換安定化を特徴とするスピ
ンバルブ変換器又は巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）型変換器に
関する。
【０００２】
【従来の技術】現在知られている磁気ヘッド又は変換器
は、磁気的に記録されたデータを検出するための磁気抵
抗（ＭＲ）型センサを一体に備える。磁気抵抗型変換器
は、より狭小なトラック幅を有する記録媒体上の情報を
読み取ることができ、かつより良い信号対ノイズ比が得
られる。また、データ読取り過程において発生する出力
信号が記録媒体の移動速度に依存しない。
【０００３】一般的な磁気抵抗ヘッドは、２つの磁気シ
ールド層間に配置された磁気抵抗センサを有する。磁気
抵抗センサと磁気シールド層との間には、絶縁層が配置
される。データ読取りモードでは、前記磁気シールドが
漂遊磁場（stray field）を分けることにより、記録媒
体から発生しかつＭＲセンサにより感知される磁束を制
限している。磁束の変化がそれに応じて磁気抵抗センサ
の抵抗率を変化させる。磁気抵抗センサを通過する直流
電流が、記録媒体に記録されたデータを表わす電圧変化
を生じさせる。
【０００４】図９は、従来の異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）
型変換器を該装置の空気ベアリグ面（ＡＢＳ）に沿って
示す断面図である。変換器２は、磁気抵抗（ＭＲ）層６
と軟隣接層（ＳＡＬ）１０との間に挟まれたスペーサ層
８を有する三層構造４からなる。磁気抵抗層６は、一般
に磁束の変化に応答して抵抗率が変化する強磁性材料で
形成される。従来技術においてよく知られているよう
に、バルクハウゼンノイズを抑制するには、ＭＲ層６を
単磁区状態にしなければならない。ＭＲ層６の端部に接
触させて配置したハード磁性層１２及び１４は、磁区調
整のための縦磁気バイアスを与えることにより、この機
能を充足する。ハード磁性層１２及び１４は、それぞれ
電気リード１６及び１８が配置される。
【０００５】データ読取り過程において、バイアス電流
は、電気リード１６及び１８を通って変換器に印加され
る。変換器２により遮断された磁束の変化が、ＭＲ層６
の電気抵抗率を変化させる。抵抗率が変化するＭＲ層６
を流れるバイアス電流が、それに応じて電圧変化を生じ
させる。電圧変化は、記憶媒体（図示せず）から読み出
される情報に対応している。このタイプの変換器は、米
国特許第４，６３９，８０６号明細書、発明の名称「Th
in Film Magnetic Head Having a MagnetizedFerromagn
etic Film on the MR Element」に記載されている。
【０００６】変換器構造により連続的な縦バイアスを与
え、かつ一層の平坦化を進めるために、異なるタイプの
ＡＭＲ変換器が提案されている。図１０はこのような、
それぞれ隣接接合部（abutting junction）２６、２８
を介してＭＲ層６との隣接接点を形成するハード磁性層
２２、２４を有する変換器２０を示している。このよう
に構成することにより、ハード磁性層２２、２４がＭＲ
層６への縦磁気バイアスに図１に示す変換器２と比較し
て改善された連続性を与えている。ハード磁性層２２、
２４の膜厚ｔhは、三層構造４’の対応する膜厚ｔsに寸
法において匹敵しうるものであることに注意すべきであ
る。
【０００７】この結果、変換器２０は、他の重要な利点
即ちその上側に配置される磁気シールド及び絶縁層（図
示せず）のステップカバレージの改善が実現される。即
ち、上側の前記層は、段差の勾配をより小さくして付着
させることができ、それにより、電気リード１６、１８
とその上側の磁気シールド層（図示せず）間に電気的短
路が生じる可能性を最小にすることができる。変換器２
０は、変換器２と実質的に類似した動作をするので、本
明細書では更に詳しい説明はしない。このタイプの変換
器は、米国特許第５，０１８，０３７号明細書、発明の
名称「Magnetoresistive Read Transducer Having Hard
Magnetic Bias」に記載されている。
【０００８】変換器２０に関連する大きな不利な点は、
三層構造４’におけるいずれかの層により拡大される最
長の寸法として定義される横方向の寸法Ｌを、設計によ
って元々課せられた束縛のために、更に減少できないこ
とである。特に、電気的な信頼性のために、各ハード磁
性層２２、２４は長くし、かつ好適にはＭＲ層６との長
い接合部界面２６又は２８を有する必要がある。長い接
合部界面２６、２８は、開放接点の可能性を少なくし、
電流の集中を少なくでき、かつ、電気の通路の全抵抗を
小さくする。しかしながら、磁気的な性能のためには、
各ハード磁性層２２、２４が短くてＭＲ層８との接合部
界面が短いことが好ましい。短い接合部界面２６、２８
は、磁気的不連続の可能性及び多磁区状態を維持する可
能性を減少させる。実際の利用では、相反する２組の条
件の中間の立場が常に選ばれる。従って、変換器２０は
最適性能で設計されない。
【０００９】上述した問題を処理するために、改良され
た変換器が、１９９５年８月１日に発行されかつ本願と
同じ譲受人に譲渡されたラビィパティ（Ravipati）他に
よる米国特許第５，４３８，４７０号明細書、発明の名
称「Magnetoresistive Structure with Contiguous Jun
ction Hard Bias Design with Low Lead Resistance」
に開示されている。本発明について、同米国特許第５，
４３８，４７０号全体を参照することができる。
【００１０】図１１に示すように、変換器３０は、電気
リード３２、３４が、ＭＲ層６の両端部の上まで延長し
ている。変換器３０の構成により、バイアス電流及び縦
磁気バイアスがそれぞれ別個の搬送路３６、３８をとる
ことができる。本質的に、電気的要件及び磁気的要件の
ために同じ経路を共有するという相反する条件が排除さ
れる。従って、変換器３０は、超細密なデータトラック
を有する記録媒体に相互作用可能な狭い横幅Ｌに設計す
ることができる。
【００１１】上述した変換器は、ＭＲ層６の抵抗率がＭ
Ｒ層６におけるバイアス電流と磁化方向との角度のコサ
インの２乗で変化するＡＭＲ変換器である。最近、ＭＲ
層の抵抗率の変化がバイアス電流の流れる方向に依存し
ない新しいタイプの薄膜変換器が文献に記載されてい
る。その代わりに、抵抗率が、変換器内の２つの別個の
ＭＲ層の磁化方向間の角度のコサインに関して線形に変
化する。このタイプの変換器は巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）
センサ変換器又はスピンバルブと呼ばれている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】一般的なスピンバルブ
材料は、より大きな増分抵抗率変化率（δＲ／Ｒ）を有
し、かつ従って、磁束の変化をより敏感に感知する。線
形的であるコサインの関係のために、スピンバルブヘッ
ドのダイナミックレンジも同様に、ＡＭＲヘッドと比較
して大幅に増加する。この理由で、スピンバルブは、通
常挟データトラック幅が関係するより高面積密度（area
l density）の用途に使用される。ＧＭＲ変換器の膜厚
は、ＡＭＲの等価物よりも少なくとも１０の因数で薄
い。ＧＭＲ変換器の超薄膜が、変換器の電気的及び磁気
的バイアス作用双方に複雑な問題を招いている。
【００１３】主要な膜層がより薄いことにより、図９に
おける層１２、１４、図１０における層２２、２４、及
び図１１における層３７、３９のようなハード磁気バイ
アス層すべてが、上側の層のステップカバレッジの問題
を避けてるために薄く付着しなければならない。しかし
ながら、膜厚を一定の尺度で縮小すると、図１０におけ
る電気リード対磁気バイアス層界面４０、４２、及び同
じく図１０における磁気バイアス層対ＭＲへッド層界面
２６、２８のような接合部界面の面積も、同様に寸法が
小さくなる。これら接合部界面４０、４２、２６、２８
は、直接の電流通路である。その結果、接合部の界面に
おける残留の不純物が原因である抵抗率がより重要とな
る。
【００１４】図１０を参照すると、電気リード層１６か
らの電流は、接合部界面２６を通過しなければならない
だけでなく、他の接合部界面４０をも通過しなければな
らない。同様に電流は、電気リード層１８に達したと
き、対応する接合部界面２８、４２を通過しなければな
らない。上記米国特許第５，４３８，４７０号明細書に
記載されているように、各接合部界面には、製造過程に
おいて残された残留酸化物が付いている場合が非常に多
い。これら接合部の残留酸化物は、縦磁気バイアスの磁
束に大して大きな影響を及ぼさないが、電気リード１６
から電気リード１８まで流れるバイアス電流の通過に不
利である。即ち、一定の尺度で縮小される接合部界面の
ジオメトリにより、電流の流れを妨げる残留酸化物の影
響がより大きくなる。
【００１５】バイアス電流によって起こる局所的な加熱
も、同様に各層の寸法の縮小と共にあらゆる変換器の設
計における主要な関心事である。限られた空間内での過
度のジュール熱は、いくつかの側面において望ましくな
い。第１に、各層及びそれらの周囲の絶縁体は異なる熱
膨張率を有する。局所的な加熱により生じる一定の膨張
及び収縮が、各層に熱応力を生じさせる。熱応力は、ハ
ード磁性層２２、２４が維持しようとするＭＲ層６にお
ける単磁区状態を崩壊させることがある。第２に、各材
料間の熱的な不整合というひずみの影響が、精密で脆弱
な膜層を物理的に変形させ、その結果として信頼性の問
題を引き起こすことがある。
【００１６】上述した従来の変換器に関連して、変換器
の膜層の寸法を縮小したときにより重大になる更に別の
問題がある。図１０の層２２、２４のような縦磁気バイ
アス層は、低透磁率及び高保持力を有する材料で形成さ
れる。通常使用される材料は、相当な大きさの磁気モー
メントを有する永久磁石と同様に作用するコバルト、ク
ロム及びプラチナの合金（ＣｏＣｒＰｔ）を含む。この
材料は、一般に硬質磁性材料と呼ばれている。この材料
を、変換器におけるバイアス層として用いたとき、バイ
アス層からのフリンジ磁束線が、バイアスしようとする
層を超えて延長する場合が非常に多い。
【００１７】図１２は、参照符号２９で示すフリンジ磁
束線が、主磁力線を３１として、第１ハードバイアス層
２２から第２ハードバイアス層２４に発生している通常
の薄膜ＭＲ変換器の上面図である。フリンジ磁束線２９
は、読取り変換器の感度を相当に損なわせ、かつ高線形
記録密度のデータトラックを読み取る変換器の能力をひ
どく制限している。
【００１８】本発明の目的は、低抵抗率の電気バイアス
を改善したＭＲ変換器を提供することにある。本発明の
別の目的は、狭データトラック及び高記録密度を有する
記録媒体と相互作用できるようにする十分に明確にされ
た磁気バイアスを有するＭＲ変換器を本発明の更に別の
目的は、製造コストを大幅に増加させずに高い信頼性を
有するＭＲ変換器を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、変換器
は、中央アクティブ部分によって分離された端部を有す
るＭＲ層を備える。１対の電気リードが、それぞれ変換
器へのバイアス電流を伝導する。各電気リードが、磁気
抵抗層の端部の一方との隣接接点を形成している。前記
磁気抵抗層の縦バイアスは、１対の磁気バイアス層によ
って与えられる。各磁気バイアス層は、前記磁気抵抗層
の端部の一方に接触させて配置される。
【００２０】バイアス電流は、隣接する接合部を介して
直接磁気抵抗層に流れ、それ自身の電気通路をとる。同
時に、磁気バイアスが磁気抵抗層の端部を通過する別の
バイアス通路をとることができるようにする。本発明の
磁気抵抗型変換器は、電気的及び磁気的バイアス双方の
問題についてその一方が他方を何ら制限することなく最
適に設計される。更に、直接の電流通路により、変換器
の性能及び信頼性に大きな利益となるより低い電気抵抗
及び熱放散が得られる。
【００２１】或る実施例では、特に狭データトラック幅
及び高い線形記録密度に関係する用途に使用するために
設計されるＧＭＲ変換器として構成される。別の実施例
では、前記変換器がＡＭＲ変換器として構成される。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照しつつ、
本発明について詳細に説明する。添付図面において、類
似の構成要素には類似の参照符号を付して表示する。図
１を参照すると、変換器４８は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）
のような非磁性かつ非導電材料からなる基板５２の上に
形成された磁気ヘッド５０の一部として示されている。
説明を明瞭にするために、磁気ヘッド５０の各絶縁層及
び保護層は変換器４８の関連する構成要素が露出するよ
うに示されていない。
【００２３】基板５２の上には、第１及び第２磁気シー
ルド５４、５６と、磁束を制御可能に制限する磁極５８
が配置されている。例えば、磁極５８と磁気シールド５
６との間には、データ書込みモードの際に、書込みコイ
ル（図示せず）から発生する磁束が記録媒体６２へと通
過する書込みギャップ６０がある。磁気シールド５４、
５６間には、データ読取りモードの際に記録媒体６２か
ら発生する磁束を感知する読取りギャップ６４がある。
磁極５８及び磁気シールド５４、５６は、ニッケル及び
鉄からなる合金（ＮｉＦｅ）のような低保持力及び高透
磁率を有する軟磁性材料で形成するのが好ましい。ま
た、感知した電気信号をセンス増幅器（図示せず）に伝
導するために、読取り変換器４８に２つの導電リード６
６、６８が接続されている。
【００２４】データ読取りモードでは、記録媒体６２
が、磁気ヘッド５０の空気ベアリング面７４に隣接して
矢印７２の向きに移動する。磁束の変化として記録媒体
６２に記録されている情報は、変換器４８により遮断さ
れる。これらの磁束の変化は、変換器４８により導電リ
ード６６、６８における電気信号に変換される。
【００２５】図２〜図４には、各絶縁層及び保護層を含
めて図示されている。磁気シールド５４、５６間には、
それらから隔離して読取り変換器４８が配置されてい
る。絶縁体７４に用いる材料は、非磁性かつ非導電性で
あることが好ましい。好適実施例では、絶縁体７４はア
ルミナ（Ａｌ2Ｏ3）からなる。変換器４８は、第１強磁
性層８０と第２強磁性層８２との間に挟まれたスペーサ
層７８を有する多層構造７６を備える。第２強磁性層８
２に接触させて、横磁気バイアス層８４が配置されてい
る。電気リード層８６、８８が、それぞれ隣接接合部８
７、８９を介して第１強磁性層８０に隣接して接するよ
うに配置されている。電気リード層８６、８８の上に
は、それぞれ第１及び第２縦磁気バイアス層９０、９２
が設けられている。
【００２６】図２Ｂは図２Ａの拡大図で、多層構造７６
をより詳細に示している。第１強磁性層８０は、中央ア
クティブ部分８０Ｃにより分離された端部８０Ａ、８０
Ｂを有する。縦バイアス層９０、９２が、第１強磁性層
８０の各端部８０Ａ及び８０Ｂに接触している。強磁性
層８０、８２は、低保持力及び高透磁率を有する軟磁性
材料で形成することが好ましい。強磁性層８０、８２の
材料の例としては、パーマロイ（ＮｉＦｅ）、鉄コバル
ト（ＦｅＣｏ）、及びニッケル鉄コバルト（ＮｉＦｅＣ
ｏ）がある。
【００２７】材料の選択において、第２強磁性層８２の
保持力は、第１強磁性層８０よりも高くすべきである。
これは、動作時に第２強磁性層８２における磁化ベクト
ルが比較的固定されているのに対し、第１強磁性層８０
における磁化ベクトルが自由に回転し得るとい性質を有
することによる。それ故に、第１及び第２強磁性層８
０、８２は、それぞれ自由層及びピン止め層とも呼ばれ
ている。スペーサ層７８は、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）又
は銀（Ａｇ）のような非磁性かつ導電性の材料が好まし
い。好適実施例では、縦バイアス層９０及び９２は、絶
縁性反強磁性（ＡＦＭ）材料で形成される。第１及び第
２強磁性層９０、９２及び横磁気バイアス層８４の適当
な材料には、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化コバルト
（ＣｏＯ）、酸化ニッケルコバルト（ＮｉＣｏＯ）又は
酸化第二鉄（Ｆｅ2Ｏ3）が含まれる。
【００２８】横磁気バイアス層８４のブロッキング温度
が縦バイアス層９０、９２の対応する温度より高いよう
に、様々な等級のＡＦＭ材料を用いなければならない場
合があることを注意すべきである。これは、主に、第１
強磁性層８０と共に後者の層の磁化が設定されているの
に対して、第２強磁性層８２と共に前者の層の磁化状態
の妨げが最小になるように製造工程を促進することであ
る。
【００２９】図２Ｂに示すように、横磁気バイアス層８
４は、最初に参照符号９４で示す方向（図面の表面から
出ていく向き）に磁化される。他方、縦磁気バイアス層
９０、９２は、最初に方向９６に磁化される。磁化方向
９４、９６は共に変換器４８の動作にとても重要な役割
を果たす。
【００３０】第１及び第２磁気バイアス層９０、９２に
より交換結合された第１強磁性層８０の磁化方向は、前
述した縦方向９６に配向される。第２強磁性層８２は横
磁気バイアス８４層に接触しているので、高い保持力を
有する第２強磁性層８２の磁化は、交換結合の過程を通
じて方向９４にしっかりとピン止めされる。
【００３１】２つの強磁性層８０、８２が、伝導性を有
するスペーサ層７８により分離されているので、ピン止
めされた磁化方向９４の下でスピンしている第２強磁性
層８２の電子は、第１強磁性層８０に自由に移動して、
影響を及ぼすことがある。従って、スペーサ層７８の膜
厚は、変換器４８の設計において非常に重要である。
【００３２】スペーサ層７８の膜厚は、ピン止め層８２
と自由層８０間のいかなる交換結合をも妨げるように厚
く、かつ伝導電子が通過できるように十分に薄くすべき
である。即ち、スペーサ層７８の膜厚は、ピン止め層８
２から前記横断通路へと自由層８０への伝導電子の平均
自由行路よりも小さくする必要がある。第１強磁性層８
０における抵抗率の変化は、２つの磁化方向９４、９６
のなす角度θ（図３）のコサインに線形的に比例する。
静止状態（quiescent state）において、角度θは、線
形的な動作部分の真中に変換器４８を置くような９０°
の値をとる。
【００３３】自由層８０を単磁区状態に保持するため
に、第１及び第２磁気バイアス層９０、９２は、自由層
８０に縦バイアス９６を与える。自由層８０の単磁区状
態を保持することで、バルクハウゼンノイズの主な原因
である多磁区の常時併合及び分裂の発生が回避される。
前述したように、第１及び第２磁気バイアス層９０、９
２の材料は、変換器４８に使用する場合に多くの利益を
もたらす絶縁性のＡＦＭ材料で形成される。
【００３４】第１に、絶縁性ＡＦＭ材料は、酸化物をベ
ースとし、従って腐食に対して高い耐性を有する。この
利点によって、変換器４８の製造において、そうでなけ
れば必要である酸化物のはく離や清浄化の各工程を除く
ことができる。第２に、磁気バイアス層９０、９２が絶
縁性なので、バイアス電流が全くリード層８６、８８か
ら分路することがでず抵抗損及びジュール熱を生じる結
果となる。ＡＦＭ材料には正味の磁気モーメントがない
ので、コバルト、クロム及びプラチナからなる合金（Ｃ
ｏＣｒＰｔ）のような硬磁性材料が用いられている従来
の変換器の図１２に示した漂遊磁力線９８のようなフリ
ンジ磁場がない。漂遊磁束がないことにより、本発明に
変換器４８は、データ読取り過程、特に高線形記録密度
を有する媒体が関わる用途において、より高い感度を有
する。
【００３５】変換器４８において縦磁気バイアスが高い
連続性を有することも注目すべきである。縦バイアス層
９０、９２は、ＡＦＭ材料で形成されているので、縦磁
気バイアス９６は、第１磁気バイアス層９０と強磁性層
８０の第１端部８０Ａ間の第１接合部界面９８から、第
２磁気バイアス層９２と強磁性層８０の第２端部８０Ｂ
間の第２接合部界面９９へと生じる。縦磁気バイアス通
路９６は、実質的に一方向性である。別言すれば、第１
強磁性層８０の縦バイアス通路９６は方向が全く曲がっ
ていない。
【００３６】縦磁気バイアス方向が、参照符号１０１で
表される図９に示す変換器２のような従来の変換器とは
対照的である。変換器２では、第１ハードバイアス層１
２の主体部分から第２ハードバイアス層１４の対応する
主体部分へと縦バイアスが生じている。湾曲したバイア
ス通路１０１により、強磁性層６は、より多磁区状態が
維持されやすい。
【００３７】また、図２Ｂに示すように、本発明の変換
器４８は直接のバイアス電流通路１０３をとる。バイア
ス電流通路１０３の全抵抗は、従来のほとんどの変換器
と比較してそれよりも実質的に小さい。第１に、バイア
ス電流を通すために接合部界面が、上述したように図９
の変換器２及び図１０の変換器４における、４つではな
く２つ（８７、８９）だけである。これにより、導電性
及び信頼性双方が改善される。第２に、変換器２及び２
０におけるＣｏＣｒＰｔではなく、好適にはＣｕ、Ａｇ
又はＡｕで形成されるリード層８６、８８の材料は導電
性が高い。従って、制限された空間で発生する過度のジ
ュール熱の問題が実質的に軽減される。この特徴はＭＲ
変換器の性能及び信頼性にとって重要である。
【００３８】変換器４８の製造には、従来の薄膜加工工
程を含まれるので、本明細書では詳しい説明を省略す
る。好適実施例において、シールド−シールド・ギャッ
プ長Ｇ（図２Ａ）は約０．１８でμｍである。リード−
リード・分離幅Ｗ（図２Ａ）は約２．５μｍである。第
１及び第２磁気バイアス層９０、９２間の分離幅Ｓは約
１．５μｍである。第１強磁性層８０、第２強磁性層８
２、スペーサ層７８及び横磁気バイアス層８４は、それ
ぞれ約５０〜７５Å、２５〜５０Å、１４〜４０Å及び
１００〜３００Åの範囲の膜厚に付着させることができ
る。
【００３９】典型的なスピンバルブヘッドの性能は、図
５及び図６に示す線図に要約され、かつ示されている。
図５は、記録媒体から発生する磁束強さの関数として変
換器４８により生じる電気出力を表した線図である。図
５に示すように、実質的な直線部分を＋１memu／cm2〜
−１memu／cm2（磁束／cm2）の範囲内で得ることができ
る。図６は、変換器４８による磁気ディスク上のデータ
トラックの一般的なプロファイル測定である。電気出力
曲線には、副ローブ及び不連続部のいずれも存在しな
い。これは、アクティブ層６が多磁区構造なしに縦磁気
バイアス層９０、９２によって適正にバイアスされてい
ることをはっきりと示している。
【００４０】図７及び図８は、本発明の第２実施例を示
している。図７及び図８は、強磁性層１２６と軟隣接層
１２８間に挟まれたスペーサ層１２２を有する三層構造
を含むＡＭＲ変換器１２０の空気ベアリング面に平行な
断面図及び上面図である。電気リード８６、８８が、各
隣接接合部１２９、１３１を介して、強磁性層１２６の
端部１２６Ａ、１２６Ｂとの隣接接点を形成している。
電気リード８６、８８の上には、方向９６に縦バイアス
を与える第１及び第２縦磁気バイアス層９０、９２がそ
れぞれ配置されている。
【００４１】強磁性層１２６より高い保磁率を有する前
記軟磁性層により、方向１３０に横磁気バイアスが与え
られる。その結果として、磁化ベクトル１３２が強磁性
層１２６に形成される。前記静止状態では、磁化ベクト
ル１３２は縦バイアス方向９６に関して角度θをなす。
強磁性層１２６の抵抗率は、角度θのコサインの２乗に
比例する。ＡＭＲ変換器の詳細な動作及びその他の側面
については、先述した米国特許第５，４３８，４７０号
明細書に記載されている。
【００４２】最後に、本発明の技術的範囲内において他
の様々な変形例が可能である。例えば、縦バイアス層９
０、９２はＡＦＭ材料で形成する必要がない。その代わ
りに他の材料を用いることができる。例えば、ＣｏＣｒ
Ｐｔ又はコバルト、クロム及びプラチナからなる合金
（ＣｏＣｒＴａＰｔ）のような硬質磁性材料を代替材料
に用いることができる。ＡＦＭ材料を縦バイアス層９
０、９２に用いる場合でさえ、選択したＡＦＭ材料が絶
縁性である必要はない。鉄マンガン（ＦｅＭｎ）、鉄マ
ンガンロジウム（ＦｅＭｎＲｈ）、マンガンプラチナ
（ＭｎＰｔ）及びマンガンイリジウムプラチナ（ＭｎＩ
ｒＰｔ）のような導電性ＡＦＭ材料を代替材料として用
いることができる。その結果得られる変換器は、性能に
おいて望ましいものでないかもしれないが、それでも機
能的に十分な変換器である。形態及び細部におけるこれ
らの及び他の変形・変更は、本発明の技術的範囲内でそ
れを逸脱することなく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適実施例の部分破砕斜視図である。
【図２】Ａ図は図１の６−６線における部分断面図、Ｂ
図は多層構造をより詳細に示すＡ図の変換器の部分拡大
図である。
【図３】図１の７−７線における部分断面図である。
【図４】図１の８−８線における部分断面図である。
【図５】図１〜図３に示す変換器による記録媒体の磁化
強度に関する感知電気出力の関係を示す線図である。
【図６】図１〜図３に示す変換器による一般的なデータ
トラック・プロファイル測定の結果を示す線図である。
【図７】本発明の変換器の別の実施例を該変換器の空気
ベアリング面に平行な面に沿って示す部分断面図であ
る。
【図８】図６に示す変換器の上面図である。
【図９】従来の磁気抵抗型変換器を空気ベアリング面に
平行な面に沿って示す断面図である。
【図１０】別の従来の磁気抵抗型変換器を空気ベアリン
グ面に平行な面に沿って示す断面図である。
【図１１】更に別の従来の磁気抵抗型変換器を空気ベア
リング面に平行な面に沿って示す断面図である。
【図１２】縦バイアス層により生じるバイアス磁場のフ
リンジ効果を示す図９〜図１１に示した従来の変換器の
上面図である。
【符号の説明】
２、２０、３０、 変換器 ４、４’ 三層構造 ６ 磁気抵抗（ＭＲ）層 ８ スペーサ層 １０ 軟隣接層（ＳＡＬ） １２、１４ ハード磁性層 １６、１８、３２、３４ 電気リード ２２、２４ ハード磁性層 ２６、２８、４０、４２ 接合部界面 ２９ フリンジ磁束線 ３１ 主磁力線 ３６、３８ 搬送路 ４８ 変換器 ５０ 磁気ヘッド ５２ 基板 ５４、５６ 磁気シールド ５８ 磁極 ６０ 書込みギャップ ６２ 記録媒体 ６２ 読取りギャップ ６６、６８ 導電リード ７２ 矢印 ７４ 空気ベアリング面、絶縁体 ７６ 多層構造 ７８、１２２ スペーサ層 ８０、８２ 強磁性層 ８０Ａ、８０Ｂ 端部 ８０Ｃ 中央アクティブ部分 ８４ 横磁気バイアス層 ８６、８８ 電気リード層 ８７、８９ 隣接接合部 ９０、９２ 縦磁気バイアス層 ９４、１０１ 参照符号 ９４、９６ 磁化方向 ９８ 漂遊磁力線 １０１ バイアス通路 １０３ バイアス電流通路 １２０ ＡＭＲ変換器 １２６ 強磁性層 １２６Ａ、１２６Ｂ 端部 １２８ 軟隣接層 １２９、１３１ 隣接接合部 １３０ 方向 １３２ 磁化ベクトル
フロントページの続き (72)発明者 サミュエル・ダブリュ・ユーアン アメリカ合衆国・カリフォルニア州・ 94122，サンフランシスコ，＃８Ｃ・ロッ クスレイ・アベニュー・６

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 中央アクティブ部分により分離された
    端部を有する強磁性層と、 導電材料で形成されかつ前記強磁性層の前記端部にそれ
    ぞれ隣接して接触させて配置した第１及び第２電気リー
    ド層と、 前記強磁性層に磁気バイアスを付与するために前記強磁
    性層の前記端部にそれぞれ接触させ配置した第１及び第
    ２磁気バイアス層とを備えることを特徴とする磁気抵抗
    型変換器。
  2. 【請求項２】 前記第１及び第２磁気バイアス層が、
    それぞれ第１及び第２電気リード層に接触させて配置さ
    れていることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗型変
    換器。
  3. 【請求項３】 前記磁気バイアスが縦磁気バイアスで
    あり、前記強磁性層に平行に配置されかつ該強磁性層か
    らスペーサ層により分離された第３磁気バイアス層を備
    え、前記第３磁気バイアス層が前記強磁性層に横磁気バ
    イアスを与えることを特徴とする請求項１記載の磁気抵
    抗型変換器。
  4. 【請求項４】 前記第３磁気バイアスが反強磁性材料
    からなり、かつ実質的に非導電性であることを特徴とす
    る請求項３記載の磁気抵抗型変換器。
  5. 【請求項５】 前記反強磁性材料が、酸化ニッケル、
    酸化コバルト、酸化ニッケルコバルト、及び酸化鉄から
    なる群から選択した材料からなることを特徴とする請求
    項４記載の磁気抵抗型変換器。
  6. 【請求項６】 前記強磁性層が第１強磁性層であり、
    第２強磁性層と、前記第１及び第２強磁性層を分離する
    スペーサ層とを備えることを特徴とする請求項１記載の
    磁気抵抗型変換器。
  7. 【請求項７】 前記強磁性層に与えられる前記磁気バ
    イアスが縦バイアスであり、前記第２強磁性層に接触さ
    せて配置した第３磁気バイアス層を備え、前記第３磁気
    バイアス層がピン止め磁気バイアスを前記第２強磁性層
    に与えることを特徴とする請求項６記載の磁気抵抗型変
    換器。
  8. 【請求項８】 前記磁気バイアス層が反強磁性材料で
    形成されていることを特徴とする請求項７記載の磁気抵
    抗型変換器。
  9. 【請求項９】 前記反強磁性材料が実質的に非導電性
    であることを特徴とする請求項８記載の磁気抵抗型変換
    器。
  10. 【請求項１０】 磁気媒体に記録された磁束の変化を電
    気信号に変換するための磁気抵抗型変換器であって、 中央アクティブ部分により分離された端部を有し、磁束
    の変化に応答して電気抵抗率が変化する強磁性層と、 導電材料で形成され、かつそれぞれに前記強磁性層の前
    記端部に隣接して接触させて配置した第１及び第２電気
    リード層と、 前記強磁性層に磁気バイアスを与えるためにそれぞれに
    前記強磁性層の前記端部に接触させて、かつ前記電気リ
    ード層に接触させて配置した第１及び第２縦バイアス層
    とを備え、 電流が前記電気リード層を介して前記強磁性層を流れる
    時に、前記変換器が感知する磁束の変化に応答して前記
    強磁性層の抵抗率が変化し、かつ、これに対応して前記
    強磁性層に、前記磁束の変化から前記変換器により変換
    される電気信号を表わす電圧変化が発生することを特徴
    とする磁気抵抗型変換器。
  11. 【請求項１１】 前記強磁性層が、第１強磁性層と、第
    ２強磁性層と、前記第１及び第２強磁性層を分離するス
    ペーサ層とであることを特徴とする請求項１０記載の磁
    気抵抗型変換器。
  12. 【請求項１２】 前記強磁性層に与えられる前記磁気バ
    イアスが縦バイアスであり、前記第２強磁性層に接触さ
    せて配置した第３磁気バイアス層を有し、前記第３強磁
    性層が前記第２強磁性層にピン止め磁気バイアスを与
    え、前記第１、第２及び第３磁気バイアス層が実質的に
    非導電性である反強磁性材料で形成されていることを特
    徴とする請求項１１記載の磁気抵抗型変換器。
  13. 【請求項１３】 前記反強磁性材料が、酸化ニッケル、
    酸化コバルト、酸化ニッケルコバルト、及び酸化鉄から
    なる群から選択した材料からなることを特徴とする請求
    項１２記載の磁気抵抗型変換器。
  14. 【請求項１４】 前記電気リード層及び前記スペーサ層
    が、銅、金及び銀からなる群から選択した材料からなる
    ことを特徴とする請求項１１記載の磁気抵抗型変換器。
  15. 【請求項１５】 前記磁気バイアスが縦バイアスであ
    り、前記第２強磁性層に接触させて配置した第３磁気バ
    イアス層を有し、前記第３磁気バイアス層が前記強磁性
    層にピン止め磁気バイアスを与え、前記第１、第２及び
    第３磁気バイアス層が実質的に導電性である反強磁性材
    料で形成されていることを特徴とする請求項１１記載の
    磁気抵抗型変換器。
  16. 【請求項１６】 前記反強磁性材料が、鉄マンガン、鉄
    マンガンロジウム、プラチナマンガン、及びインジウム
    マンガンからなる群から選択した材料からなることを特
    徴とする請求項１５記載の磁気抵抗型変換器。
  17. 【請求項１７】 前記磁気バイアスが縦磁気バイアスで
    あり、前記強磁性層に平行に配置された第３磁気バイア
    スと、前記第３磁気バイアス層を前記強磁性層から分離
    するためのスペーサ層とを備え、前記第３磁気バイアス
    層が前記強磁性層に横磁気バイアスを与えることを特徴
    とする請求項１０記載の磁気抵抗型変換器。
  18. 【請求項１８】 前記第３磁気バイアス層が実質的に非
    導電性である反強磁性材料からなることを特徴とする請
    求項１７記載の磁気抵抗型変換器。
  19. 【請求項１９】 前記反強磁性材料が、酸化ニッケル、
    酸化コバルト、酸化コバルトニッケル、及び酸化鉄から
    なる群から選択した材料からなることを特徴とする請求
    項１８記載の磁気抵抗型変換器。
  20. 【請求項２０】 前記電気リード層及び前記スペーサ層
    が、銅、金、及び銀からなる群から選択した材料からな
    ることを特徴とする請求項１９記載の磁気抵抗型変換
    器。
  21. 【請求項２１】 前記スペーサ層がタンタルからなるこ
    とを特徴とする請求項２０記載の磁気抵抗型変換器。
  22. 【請求項２２】 それぞれアクティブ領域により分離さ
    れた端部を有する第１及び第２強磁性材料層と、 前記第１及び第２強磁性材料層の間に配置された非磁性
    材料のスペーサ層と、 導電材料で形成され、それぞれ前記強磁性材料層の前記
    端部に隣接して接触させて配置した第１及び第２電気リ
    ード層と、 それぞれ前記第１強磁性材料層の前記端部に接触させて
    配置され、前記第１強磁性層に縦磁気バイアスを与える
    第１及び第２縦磁気バイアス層と、 前記第２強磁性材料層に接触させて配置され、前記第２
    強磁性材料層にピン止めバイアスを与える第３磁気バイ
    アス層とを備えることを特徴とする磁気抵抗型変換器。
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