(57)【要約】【課題】磁気素子のデータビット分解能を向上させる。【解決手段】変換ヘッドとして実装可能な磁気素子（１６０）が一般的に提供される。さまざまな実施例では、空気軸受面（ＡＢＳ）上で側方シールド層状構造（１６４）と分離されるように磁気積層体（１６２）を構成することができる。側方シールド層状構造（２６２）は、上部シールド（１７２）と各々が結合された複数の磁性および非磁性層（１８０，１８２）を有するように構築可能である。【選択図】図３
2014010883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気軸受面（ＡＢＳ）上で側方シールド層状構造と間を隔てた磁気積層体を備え、
前記側方シールド層状構造は、各々が上部シールドに結合された複数の磁性および非磁性サブ層を有する、装置。
【請求項２】
前記磁気積層体は、磁気ピン止め参照構造なしで第１および第２の磁気自由層を含む３層読み出しセンサとして構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ＡＢＳから遠位の前記磁気積層体に隣接して、かつ、前記磁気積層体から分離して、後部バイアス磁石が配置されている、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記側方シールド層状構造では、前記非磁性サブ層が前記磁性サブ層を分離する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
各サブ層は、前記第１および第２の磁気自由層の自由厚みより小さい所定の厚みを有する、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
空気軸受面（ＡＢＳ）上で第１の側方シールド層状構造と第２の側方シールド層状構造との間に配置された磁気積層体を備え、
各側方シールド層状構造は、上部シールドに各々が結合した複数の磁性および非磁性層を有する、磁気素子。
【請求項７】
少なくとも１つのサブ層は、異なる厚みを規定する遷移領域を含む、請求項６に記載の磁気素子。
【請求項８】
各側方シールド層状構造の磁性サブ層は、前記磁気積層体に面する連続した厚みの側壁を形成する、請求項６に記載の磁気素子。
【請求項９】
前記連続した側壁は、前記磁気積層体の側壁に一致するように形作られる、請求項８に記載の磁気素子。
【請求項１０】
各サブ層は、前記磁気積層体に面する連続した側壁部分と共通の形状を有する、請求項６に記載の磁気素子。
【請求項１１】
各サブ層の前記連続した側壁部分は、前記上部シールドと接触する、請求項１０に記載の磁気素子。
【請求項１２】
各サブ層は、平衡した磁気モーメントを与えるように所定の厚みおよび材料で構成される、請求項６に記載の磁気素子。
【請求項１３】
磁性サブ層は、第１の堆積手段によって形成され、
非磁性サブ層は、前記第１の堆積手段と異なる第２の堆積手段によって形成される、請求項６に記載の磁気素子。
【請求項１４】
各サブ層は、前記磁気積層体の磁化方向と直交した磁束を導くように構成される、請求項６に記載の磁気素子。
【請求項１５】
各サブ層は、前記磁気積層体の磁化方向と平行の磁束および直交した磁束を導くように構成される、請求項１４に記載の磁気素子。
【請求項１６】
各サブ層は、前記磁気積層体から遠位で前記磁気積層体の磁化方向と平行な磁束を導き、前記磁気積層体に近位で前記磁気積層体の磁化方向と直交する磁束を導くように構成される、請求項１５に記載の磁気素子。
【請求項１７】
空気軸受面（ＡＢＳ）上で側方シールド層状構造と分離されている磁気積層体を備え、
前記側方シールド層状構造は、各々が上部シールドと結合され、前記上部シールドとともに閉じた磁束ループを形成する形状で構成される複数の磁性および非磁性層を有する、変換ヘッド。
【請求項１８】
前記上部シールドは、複数のサブ層に接触する非磁性薄膜を含む、請求項１７に記載の変換ヘッド。
【請求項１９】
前記非磁性薄膜は、前記側方シールド層状構造と前記磁気積層体との両方に接触するように連続的に延びる、請求項１８に記載の変換ヘッド。
【請求項２０】
前記非磁性薄膜は、前記磁気積層体に接触することなく、複数のサブ層に接触する、請求項１８に記載の変換ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００１】
要約
さまざまな実施例は、一般に、少なくとも磁気読み出しの可能な磁気素子に関する。
【０００２】
さまざまな実施例に従うと、磁気積層体は空気軸受面（air bearing surface：ＡＢＳ）上で側方シールド層状構造と分離されていてもよい。側方シールド層状構造は各々が上部シールドに結合された複数の磁性または非磁性層を有するように構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】データ記憶デバイスの例示的な部分のブロック図である。
【図２】図１のデータ記憶デバイスで使用することができる例示的な磁気素子の断面ブロック図である。
【図３】さまざまな実施例に従って構築された例示的な磁気素子の一部分のブロック図である。
【図４】例示的な磁気素子の一部の等角ブロック図である。
【図５】さまざまな実施例に従って構築された例示的な磁気素子の一部分のＡＢＳブロック図である。
【図６Ａ】例示的な磁気素子の一部分のＡＢＳブロック図である。
【図６Ｂ】例示的な磁気素子の一部分のＡＢＳブロック図である。
【図６Ｃ】例示的な磁気素子の一部分のＡＢＳブロック図である。
【図７】さまざまな実施例に従って行なわれる例示的な磁気素子作製ルーチンのステップを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
詳細な説明
より高いデータビット密度とより速いデータ転送レートとを呈するデータ記憶デバイスに向けて産業界は絶え間なく前進している。このような性能は、データトラックや変換ヘッドなど、さまざまなデータ読み出しおよび書き込み構成要素の物理的および磁気的サイズの縮小に対応することができる。既存のデータセンサは、縮小した幅のデータトラックからのデータアクセスを可能にするために、側方シールドを追加して磁気的に小型化可能である。しかしながら、側方シールドは、工程および設計の変動性の影響を受けやすくなるとともに、不安定性やノイズをデータセンサへ取り込むことがある。それゆえ、磁気的に安定してノイズを注入しない側方シールドを備えて構成された磁気データセンサは、産業界の継続的な要求である。
【０００５】
したがって、空気軸受面（ＡＢＳ）上で側方シールド層状構造と間を隔て、上部シールドに各々が結合された複数の磁性および非磁性層を有するように構築された磁気積層体を備えた磁気素子が構成され得る。上部シールドに各々結合されたサブ層を有する側方シールド層状構造を使用することによって、磁気検出積層体に近位の磁荷生成を導入することなく磁束の閉じ込めを提供することによりクロストラック磁界を最小化する。このような縮小されたクロストラック磁界によって、高いデータビット密度と縮小された形状因子を有するデータ記憶デバイスにおいて高められたデータアクセス精度を提供しながら、磁気素子のデータビット分解能を向上させることができる。
【０００６】
上部シールドと結合した側方シールド層状構造を利用することができるデータ記憶デバイスの例示的なデータ変換部１００は一般に図１で与えられる。変換部１００はプログラムされたビット１０８を記憶することができる磁気記憶媒体１０６の上に変換ヘッド１０４を位置決めする作動アセンブリ１０２を有する。記憶媒体１０６は、空気軸受面（ＡＢＳ）１１２を生じさせるために使用中に回転するスピンドルモータ１１０に取り付けられる。作動アセンブリ１０２のスライダ部１１４は、その上を空中移動して、変換ヘッド１０４を含むヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）１１６を、媒体１０６の所望の部分の上に位置決めする。
【０００７】
変換ヘッド１０４は、データをプログラムしたり、データを記憶媒体１０６から読み出したりするようそれぞれ動作する磁気ライタおよび磁気応答リーダなど、１つ以上の変換素子を含むことができる。このようにして、作動アセンブリ１０２の制御された動きによって、変換器は、記憶媒体表面に規定されたトラック（図示せず）に整列し、データを書き込み、読み出し、書き換える。
【０００８】
この開示の範囲内で、用語「積層体」は、磁性または非磁性材料によって構築され、磁気読み出しおよび書き込みができる、１つ以上の層であり得る非限定的用語であることに注意すべきである。本願を通じて、用語「積層体」は、任意の動作環境で外部のデータビットへのアクセスを提供するように構築される構成要素を意味すると理解されるであろう。例えば、決して限定的ではないが、磁気積層体は、複数のデータビットを区別することができる、データ読み出しまたは書き込み構成であってもよい。
【０００９】
図２は、図１のデータ記憶デバイス１００で使用可能な例示的な磁気素子１３０の断面ブロック図を示す。素子１３０は、各々が２極でかつ外部磁界に対して感度がある第１および第２の強磁気自由層１３２および１３４を有する。すなわち、各自由層１３２および１３４は、空気軸受面（ＡＢＳ）によって自由層１３２および１３４と離間している、隣接するデータ記憶媒体のデータトラック１３６上のプログラムされた磁気ビットなど、遭遇した外部磁界に応答して磁気的に回転することができる。自由層１３２と１３４との間の相対的な角度は、相対的なマージンを与えるように調整することができ、これは、低または高抵抗／電圧状態およびデータビットの論理状態に変換するであろう。
【００１０】
自由層１３２および１３４の各々は、自由層１３２と１３４との間に測定可能な磁気抵抗効果を与えるように働く非磁性スペーサ層１３８に接触して隣接している。スペーサ１３８は所定の厚みを有するどのような非磁性材料からでも構築することができるが、さまざまな自由層の磁気相互作用およびデータビット検出に適合するように、さまざまな異なる非限定的構成を用いることができる。スペーサ層１３８に結合された自由層１３２および１３４の積層体は、いくつかの実施例において、初期磁化を設定するために自由層１３２および１３４に所定のバイアス磁界を与える後部搭載バイアス磁石１４２によって影響を受ける磁気積層体１４０として特徴付けることができる。
【００１１】
積層体規定工程において適切な成長テンプレート（シード）または保護（キャップ）を実現するシード層１４４およびキャップ層１４６などのそれぞれの電極層に、自由層１３２および１３４の各々がさらに結合された磁気積層体１４０をさらに構築することができる。しかしながら、電極層なしで磁気素子１３０を構築する一方で、他の実施例では、電極層１４４および１４６の組成、形状および配置は、必要に応じて、例えば層１４４および１４６の一方または両方の幅または長さを拡張するなど、性能または製造上の利益をもたらすために変更されることが考えられる。
【００１２】
特定のデータトラック１３６に沿ってデータビットに遭遇している間に、隣接したトラックからのデータビットが意図せずに磁気積層体１４０によって検出されることがある。したがって、積層体１４０の磁気的な幅を縮小し、そのような意図しないデータビット検出を最小限にするために、少なくとも１つのシールド層を電極層１４４および１４６の各々に取り付けてもよい。シールド層１４８および１５０は、さまざまな構造および組成において、それらのいずれも要件とされるまたは限定されるものではないが、不要な磁束を自由層１３２および１３４から離れる方向に導くような向きにすることができる。
【００１３】
積層体１４０の磁気安定性は、Ｘ軸に沿って計測された積層体のストライプ高さ１５２の伸長に伴って向上させることができる。磁気積層体１４０のシールドは、側方シールドなど、他のシールド層で補うことができる。側方シールドは、ノイズおよび意図しない隣接ビットの検出を排除することによって、予め設定されたデータトラック１３６からのプログラムされたデータビットの磁気検出を改善するために、シールド層１４８および１５０と組み合わせても、組み合わせなくてもよい。シールド層、特に側方シールドのサイズおよび構成は、縮小されたデータトラック幅での高データビット密度記録において強調することができる磁化の精度および磁気素子１３０の幅に影響を与えることができる。
【００１４】
側方シールドの使用は磁気素子１３０の物理的な幅を与えるが、側方シールドの構成および構築は、静止磁気バイアス（quiescent magnetic bias）およびノイズの増加に影響を与えるクロストラック磁界の減少という重要な課題を提示することがある。図３は、ノイズおよび磁気不安定性を導入することなく磁気積層体１６４の性能を向上するように調整された側方シールド層状構造１６２を備えるように構成された例示的な磁気素子１６０のクロストラックブロック図を示す。
【００１５】
図３に示されるように、磁気積層体１６４は、上部シールド１７２にあるキャップ層１７０よりも長い、底部シールド１６８にあるＺ軸に沿った幅を有するシード層１６６を備え、ＡＢＳ上で実質的に台形状に構成されている。台形形状は、決して要件とされずまたは磁気積層体１６４の可能な構成に限定されるものではないが、台形形状により、非磁性スペーサ１７８で分離された磁気自由層１７４および１７６とは異なった幅を有することによって、磁気性能の調整を可能にする。一方または両方の側方シールド層状構造１６２は、シード層１６６からキャップ層１７０までの磁気積層体１６４から連続した共通分離距離を与えるために、磁気積層体１６４の側壁の形状と実質的に一致するように構成することができる。
【００１６】
各側方シールド層状構造１６２は、軟磁性および非磁性材料の交互のサブ層１８０および１８２から設計され構築される。さまざまな実施例では、もっぱら交互の強磁性サブ層のみを一方または両方の側方シールドに使うことができるが、非磁性材料を欠くことによって、Ｚ軸方向に沿った制御されていない正味のクロストラック磁界をもたらすことがあり、そのクロストラック磁界は、非対称などの静止状態のバイアスに悪影響を与え、磁界が変動するとノイズを発生することがある。図３に示す実施例では、非磁性スペーササブ層１８２によって分離された低保磁力強磁性サブ層１８０の交互の使用によって、側方シールド層状構造１６２での磁荷の生成および磁気素子１６０に対するクロストラック磁界を最小化することができる。
【００１７】
側方シールド層状構造１６２の層状化された構造は、上部シールド１７２中の磁束閉じ込めに向けらる前に磁束を強制的に自由層１７４および１７６に平行にすることによって、動作中に磁束が磁気積層体１６４に到達するのを阻止するように調整される。それぞれ磁気積層体１６４に面する連続的な強磁性側壁を設けるように形作られる連続的なスペーサおよび軟磁性層の厚み１８４および１８６を有するさまざまなサブ層１８０および１８２の向きは、磁束を、磁気自由層１７４および１７６のいずれとも結合せずに上部シールド１７２に効率的に導くことができる。
【００１８】
磁束シールドは、軟磁性サブ層１８０同士の間の交換結合を壊すかまたはその間のＲＫＫＹ結合を確立する材料からなる１つ以上の非磁性スペーササブ層１８２を構築することによってさらに調整することができる。このような非磁性スペーササブ層１８２の構成は、軟磁性層および自由層の厚み１８６および１８８に応じて、Ｙ軸に沿って計測した少なくともスペーサの厚み１８４について調整することができる。すなわち、厚み１８４および１８６と磁性および非磁性サブ層１８０および１８２の材料とは、平衡したまたは平衡していない磁気モーメントなど、上部シールド１７２に磁束が入ると少なくとも磁束閉じ込めをもたらす所定の磁気的振る舞いを与えるために、側方シールド１６２および磁気積層体１６４の厚みおよび材料と一致するまたは異なるように調整することができる。
【００１９】
図４は、一般に、ＡＢＳ上で隣接する側方シールド層状構造１９４と電気的および磁気的に絶縁している実質的に長方形の形状の磁気積層体１９２を有するように構成された例示的な磁気素子１９０の一部の等角ブロック図を示す。各側方シールド層状構造１９４は、非磁性スペーササブ層１９８によって分離した強磁性サブ層１９６を有する。示されるように、各サブ層１９６および１９８は、磁気積層体１９２に面する連続的な側壁の厚み２００を設けるように形作られている。すなわち、各サブ層１９６および１９８は、側壁の厚み２００によって規定される「Ｌ」字形状を有するように構成され、この側壁の厚み２００は、Ｚ軸に沿って計測される水平部分から、水平部分から側方シールドの上部まで連続的に延在するＹ軸に沿った垂直部分へ連続的に延びる。
【００２０】
各側方シールド層状構造のサブ層１９６および１９８の連続的な垂直部分は、磁気積層体１９２に面する側方シールド層状構造１９４の側壁にサブ層の境界が全く存在しないために、磁気積層体１９２に近位の磁荷の生成を最小化しながら上部シールドへ磁束が効率的に流れるようにすることができる。側方シールドサブ層１９６および１９８を、磁気積層体１９２の一方または両方の磁気自由層２０８の自由厚み２０６よりも小さい第１および第２の厚み２０２および２０４をそれぞれ有するように構成することによって、クロストラック磁界の最小化および上部シールドを通じた磁束閉じ込めに寄与することができるサブ層１９６および１９８内の磁束の反強磁性整列が可能になる。
【００２１】
いくつかの実施例において、第１および第２の厚み２０２および２０４は、水平部分から、それよりも小さいまたは大きい垂直方向の厚み２１０まで変化することができる。このような変化する厚みは、さらに、ストライプ高さ２１２に沿ったＡＢＳへの近接度に関連して異なるように調整することができる。すなわち、サブ層１９６および１９８は、ＡＢＳ上または後部バイアス磁石２１４の方に向かってＡＢＳから遠位で、同じまたは異なる厚み２０４または２１０を有するように調整することができる。ＡＢＳから遠位で厚みを縮小するなど厚みを調整することによって、側方シールド１９４における所定の磁束の振る舞いを可能にし、これは、後部バイアス磁石２１４によって与えられるバイアス磁化と側方シールド１９４の磁束との間の所定の相互作用を含むことができる。
【００２２】
図５は、ＡＢＳ上で変化する厚み２２８および２３０を各々有する成形されたサブ層２２４および２２６を含んで構成される、側方シールド層状構造２２２を備えた例示的な磁気素子２２０の一部のＡＢＳから見たブロック図を示す。示されるように、各サブ層２２４および２２６の水平部分は、磁気積層体２３４から遠位での第１の厚み２２８を磁気積層体２３４に近位の第２の厚み２３０に拡大または縮小し得る遷移領域２３２を有する。
【００２３】
遷移領域２３２の構築は、異なる堆積手段など、さまざまに異なる態様で実行することができ、これにより、第１および第２の厚み２２８および２３０に比べて縮小された厚みを有する１つ以上のサブ層２２４および２２６の垂直の側壁部分を結果的に得ることができる。換言すれば、斜めのスパッタおよび原子層堆積のように、異なった堆積技術が、それぞれ磁性および非磁性のサブ層２２４および２２６を形成するために用いられる。２以上の堆積手段の使用は要件とさなるわけでないまたはこれに限定されるわけではないが、このように実践することによって、磁気サブ層２２４の側壁部分の均質性を高めることができる。
【００２４】
成形された側方シールドサブ層２２４および２２６により、磁束が側方シールド層状構造２２２を通って上部または底部シールド２３６および２３８に流れる態様を制御することによって、磁気積層体２２０の磁気性能を調整することができる。図３〜５に示されるように、さまざまな形状が、磁気積層体２３４の磁気自由層２４０に面した連続した側方シールド側壁を設ける一方で、非磁性および／または磁性サブ層を反磁性結合および磁束の流れを調整するのに使用可能である。側方シールド層状構造２２２を調整できることによって、磁荷の生成およびクロストラック磁界の存在に耐えられない他の不安定性に対する耐性を高めることができる。
【００２５】
側方シールド層状構造２２２のサブ層を調整可能にすることによって、さらに、各サブ層２２４および２２６を上部シールド２３６に結合することによる強固な磁束閉じ込めを可能にすることができる。図６Ａ〜６Ｃは、一般に、磁束が側方シールド層状構造２５２および上部シールド２５４を通過すると磁束閉じ込めを呈する例示的な磁気素子２５０の一部のブロック図を示す。側方シールド層状構造２５２は、磁気積層体２６２の磁性層２６０の近位に連続した強磁性側壁を設ける、交互の成形された磁性および非磁性のサブ層２５６および２５８を有することに注意すべきである。
【００２６】
それぞれのサブ層２５６および２５８の形状および厚みを調整することによって、磁気積層体２６２に近位の側方シールド層状構造２５２の垂直の側壁で、積層体の自由層２６０の磁化と直交方向に磁束を維持することができ、このことは、磁気積層体２６２のデータアクセス動作に対する磁束の影響を低減することができる。サブ層２５６および２５８の厚み、材料および形状を調整することは、さらに、平衡したまたは平衡していない磁気モーメントを与えることによって磁束を効率的に上部シールド２５４へ流すことを可能にする。
【００２７】
各側方シールドサブ層２５６および２５８は、接触係合を介して、上部シールド２５４と直接に交換結合することができるが、図６Ａは、サブ層２５６および２５８と上部シールド２５４との間のいかなる交換結合も壊すために、側方シールド層状構造２５２および磁気積層体２６２の両方に接触するように、非磁性薄膜２６４が上部シールド２５４にわたって継続して延びている実施例を与える。非磁性薄膜２６４は、上部シールド２５４と磁気積層体２６２との間の結合の保護を付加しつつ、側方シールド層状構造２５２中への磁束の閉じ込めを可能にするために、厚みおよび材料を調整することができる。
【００２８】
いくつかの実施例では、絶縁材料が上部シールド２５４とさまざまなサブ層２５６および２５８との間に配置されるが、側方シールド層状構造２５２は底部シールド２６８のみに排他的に結合される。これは、工程および設計の最小限の変動性につながるさまざまな製造上の選択肢を与えることができる。側方シールドのサブ層２５６および２５８ならびに非磁性薄膜２６４で可能となる非限定的な構成は、磁束閉じ込めを提供するように上部シールド２５４を介した磁束の振る舞いを制御することができる。図６Ａは、磁束閉じ込めを提供するために磁性サブ層２５６から非磁性サブ層２５８に磁束２６６を導くように磁気素子２５０をどのように構成することができるかを示す。
【００２９】
図６Ｂは、上部シールド２５４の幅よりも小さいＺ軸に沿って計測した幅を有しているが、側方シールド層状構造２５２を同時に結合し、側方シールド層状構造２５２同士の間を連続的に延びている非磁性薄膜２７０を実装して調整された例示的な磁気素子２５０中の磁束閉じ込めを示す。非磁性薄膜２７０は、交換結合を壊し、磁束閉じ込めを発生するために、任意の数のサブ層２５６および２５８と結合するように調整することができる。すなわち、非磁性薄膜２７０は、上部シールド２５４と非接触サブ層との間で交換結合が存在し得るように、全ての側方シールドサブ層２５６および２５８より少ないサブ層と連続的に接触するように構成することができる。
【００３０】
磁気積層体２６２と接触しながら非磁性薄膜２７０を調整できることによって、自由層２６０を上部シールド２５４との結合から分離し、単一の薄膜の簡単な製造を可能にする。しかしながら、磁束閉じ込めは、図６Ｃに示すように、磁気積層体２６２と接触しないが一方または両方の側方シールド層状構造２５２と結合する複数の非磁性薄膜２７２を構成することによっても制御することができる。それぞれの非磁性薄膜２７２の幅および厚みは、磁束の振る舞いを制御し、磁束閉じ込めを提供するために、側方シールドサブ層２５６および２５８の一部または全部と結合するように、独立してまたはまとめて調整することができる。
【００３１】
サブ層２５６および２５８の厚みおよび材料によって規定される平衡磁気モーメントとともに非磁性薄膜２７２を調整することによって、、図６Ｃに示されるように、磁性サブ層２５６から多数の非磁性サブ層２５８へと反対方向に流れるように磁束を誘起することができる。非磁性薄膜２７２の位置および幅によって、どの方向に磁束が流れ、いくつのサブ層が磁束を受けるかという磁束の振る舞いの制御が提供可能になる。このように、上部シールド２５４、非磁性薄膜２７２、ならびに側方シールドサブ層２５６および２５８は、多数の異なるデータ記憶デバイス、特に縮小された形状因子、高データビット密度のデバイスにおけるデータアクセス動作に適合することができるさまざまな異なる態様で磁束閉じ込めを提供するように調整することができる。
【００３２】
図７は、上部シールドを介して磁束閉じ込めを提供するように構成された側方シールド層状構造を設けるために、さまざまな実施例に従って実行される例示的な磁気素子の作製ルーチン２８０を与える。ルーチン２８０は、任意の数の設計ステップから開始することができ、これらの設計ステップは、それぞれ、少なくとも、ステップ２８２で磁気積層体のサイズ、向き、および磁気的振る舞い、ステップ２８４で側方シールド層状構造、ならびにステップ２８６で上部シールドを構成する。
【００３３】
ステップ２８２〜２８６での磁気素子の特徴のうちどのものの設計も任意の順序で実行することができるが、いくつかの実施例での磁気素子の構築は、ステップ２８８の底部シールドの形成から始まる。ステップ２８６での上部シールドの設計は、非磁性薄膜など、磁束閉じ込めに寄与する特徴を備えた底部シールドの構成を含むことができる。ステップ２８８での底部シールドの形成に続いて、磁気積層体および側方シールド層状構造がステップ２９０および２９２でそれぞれ形成される。さまざまな実施例では、積層体と側方シールドとの間に分離溝を形成するように、後続の処理で分離される単一の積層体で磁気積層体および側方シールド層状構造の部分を同時に構築することができる。
【００３４】
ステップ２９０では、磁気積層体は、磁気ピン止め参照層のない２つの磁気自由層によって規定される３層磁気センサとして設計し形成することができる。このような３層設計は、磁気積層体と場合によっては側方シールド層状構造とをバイアス可能な所定の磁化を与える、ステップ２９０での図４の磁石２１４のような後部バイアス磁石の形成と組み合わせることができる。
【００３５】
以上で論じたように、ステップ２９２で形成された側方シールド層状構造は、磁気積層体に面する連続した側壁を有するように各々が形成されかつ上部シールドと結合する交互の磁性および非磁性サブ層を複数含むことができる。ステップ２９２で構築されたさまざまな側方シールドサブ層は、磁束閉じ込めの形成とクロストラック磁気素子不安定性に対する耐性とに寄与することができる平衡したまたは平衡していない磁気モーメントを与えるために、厚みおよび材料を独立してまたは同時に調整することができる。
【００３６】
次のステップ２９４において、ルーチン２８０では、側方シールド層状構造および磁気積層体に接触して上部シールドを堆積する。上部シールドは、磁束閉じ込めをもたらす側方シールドでの所定の磁束の振る舞いを与えるように構成された、単一層または１つ以上の非磁性薄膜を含むなどの積層体に調整することができる。それゆえ、本明細書での目的のための用語「上部シールド」は、磁気シールドとシールド層の領域の範囲内に含まれる任意の薄膜とを意味する。すなわち、「上部シールド」は、磁気積層体および側方シールド層状構造の上部または底部に位置し、シールド層の幅全体に延在するかどうかにかかわらず、シールド層の凹部内に収納される１つ以上の層で構築されるシールドであってもよい。
【００３７】
ルーチン２８０を通じて、データビット密度を増加させた用途に適用可能な高クロストラック分解能磁気素子を、少なくとも側方シールド層状構造および上部シールドを調整することによって構築することができる。しかしながら、ルーチン２８０は限定的でない。というのも、さまざまステップを除外し、変更し、付加することができるからである。たとえば、側方シールド層状構造のサブ層は、多数の異なるステップで異なる堆積手段、材料および厚みで形成することができる。
【００３８】
上部シールドに各々が結合する調整されたサブ層を介して磁束閉じ込めを提供するために磁気素子の側方シールド層状構造を調整することによって、クロストラック磁界の生成を最小化することを通じてクロストラック分解能を向上させることができることを認めることができる。さまざまな側方シールドサブ層の形状、材料、および厚みを調整できることは、さらに、磁気積層体に近位の磁荷の生成を低減することにより、磁気的安定性を向上させつつ、制御された磁束閉じ込めを提供することができる。そのため、本技術は、より高いデータアクセス精度およびより速いデータ転送時間を有する、より大容量のデータ記憶デバイスで動作可能な磁気素子の作製を可能にする。
【００３９】
本開示のさまざまな実施例の多数の特性および利点が、さまざまな実施例の構造および機能の詳細とともに以上の記述において述べられてきたとしても、この詳細な説明は単に例示的なものにすぎず、特に、添付の請求項が表現される用語の広い一般的な意味によって十分に示されている本開示の原則の範囲内の部品の構造および配置という事項においては詳細に変更がなされ得ることを理解すべきである。たとえば、特定の要素は、本技術の精神および範囲から逸脱することなく、特定の用途に応じて異なっていてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１００  データ記憶デバイス、１０４  変換ヘッド、１０６  磁気記憶媒体、１３０，１６０，１９０，２２０，２５０  磁気素子、１３２，１３４，１７４，１７６，２０８，２４０，２６０  自由層、１４０，１６４，１９２，２３４，２６２  磁気積層体、１４２，２１４  後部バイアス磁石、１６２，１９４，２２２，２５２  側方シールド層状構造、１６８，２３８，２６８  底部シールド、１７２，２３６，２５４  上部シールド、１８０，１９６，２２４，２５６  磁性サブ層、１８２，１９８，２２６，２５８  非磁性サブ層、２６４，２７０，２７２  薄膜。
【図１】
2014010883.tif 000003
【図２】
2014010883.tif 000004
【図３】
2014010883.tif 000005
【図４】
2014010883.tif 000006
【図５】
2014010883.tif 000007
【図６Ａ】
2014010883.tif 000008
【図６Ｂ】
2014010883.tif 000009
【図６Ｃ】
2014010883.tif 000010
【図７】
2014010883.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成25年7月26日(2013.7.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気軸受面（ＡＢＳ）上で側方シールド層状構造と間を隔てた磁気積層体を備え、
前記側方シールド層状構造は、各々が上部シールドに結合された複数の磁性および非磁性サブ層を有する、装置。
【請求項２】
前記磁気積層体は、磁気ピン止め参照構造なしで第１および第２の磁気自由層を含む３層読み出しセンサとして構成される、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ＡＢＳから遠位の前記磁気積層体に隣接して、かつ、前記磁気積層体から分離して、後部バイアス磁石が配置されている、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記側方シールド層状構造では、前記非磁性サブ層が前記磁性サブ層を分離する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
各サブ層は、前記第１および第２の磁気自由層の厚みより小さい所定の厚みを有する、請求項２または３に記載の装置。
【請求項６】
空気軸受面（ＡＢＳ）上で第１の側方シールド層状構造と第２の側方シールド層状構造との間に配置された磁気積層体を備え、
各側方シールド層状構造は、上部シールドに各々が結合した複数の磁性および非磁性サブ層を有する、磁気素子。
【請求項７】
少なくとも１つのサブ層は、異なる厚みを規定する遷移領域を含む、請求項６に記載の磁気素子。
【請求項８】
各側方シールド層状構造の磁性サブ層は、前記磁気積層体に面する連続した厚みの側壁を形成する、請求項６に記載の磁気素子。
【請求項９】
前記連続した側壁は、前記磁気積層体の側壁に一致するように形作られる、請求項８に記載の磁気素子。
【請求項１０】
各サブ層は、前記磁気積層体に面する連続した側壁部分と共通の形状を有する、請求項６に記載の磁気素子。
【請求項１１】
各サブ層の前記連続した側壁部分は、前記上部シールドと接触する、請求項１０に記載の磁気素子。
【請求項１２】
各サブ層は、平衡した磁気モーメントを与えるように所定の厚みおよび材料で構成される、請求項６に記載の磁気素子。
【請求項１３】
磁性サブ層は、第１の堆積手段によって形成され、
非磁性サブ層は、前記第１の堆積手段と異なる第２の堆積手段によって形成される、請求項６に記載の磁気素子。
【請求項１４】
各サブ層は、前記磁気積層体の磁化方向と直交した磁束を導くように構成される、請求項６に記載の磁気素子。
【請求項１５】
各サブ層は、前記磁気積層体の磁化方向と平行の磁束および直交した磁束を導くように構成される、請求項１４に記載の磁気素子。
【請求項１６】
各サブ層は、前記磁気積層体から遠位で前記磁気積層体の磁化方向と平行な磁束を導き、前記磁気積層体に近位で前記磁気積層体の磁化方向と直交する磁束を導くように構成される、請求項１５に記載の磁気素子。
【請求項１７】
空気軸受面（ＡＢＳ）上で側方シールド層状構造と分離されている磁気積層体を備え、
前記側方シールド層状構造は、各々が上部シールドと結合され、前記上部シールドとともに閉じた磁束ループを形成する形状で構成される複数の磁性および非磁性サブ層を有する、変換ヘッド。
【請求項１８】
前記上部シールドは、複数のサブ層に接触する非磁性薄膜を含む、請求項１７に記載の変換ヘッド。
【請求項１９】
前記非磁性薄膜は、前記側方シールド層状構造と前記磁気積層体との両方に接触するように連続的に延びる、請求項１８に記載の変換ヘッド。
【請求項２０】
前記非磁性薄膜は、前記磁気積層体に接触することなく、複数のサブ層に接触する、請求項１８に記載の変換ヘッド。