(57)【要約】【課題】減磁エネルギーおよび素子非対称性を制御する素子を提供する。【解決手段】装置は、概して、空気軸受面（ＡＢＳ）に位置付けられた磁気自由層を有する磁気積層体に向けられ得る。磁気自由層は、当該磁気自由層に結合され、かつＡＢＳから遠位な位置に位置付けられるバイアス構造によって、さまざまな実施例において予め定められた磁化にバイアスされ得る。【選択図】図３Ａ
2014010881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気軸受面（ＡＢＳ）に位置付けられ、バイアス構造によって予め定められた磁化にバイアスされた磁気自由層を有する磁気積層体を備え、
前記バイアス構造は、前記磁気自由層に結合され、かつ前記ＡＢＳから遠位な位置に位置付けられている、装置。
【請求項２】
前記バイアス構造は、交互の磁気層および非磁気層の積層体を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
磁気層の各々は、強磁性材料であり、
前記磁気層のうちの１つの磁気層は、前記自由層に接触する、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
絶縁層は、磁気層および非磁気層を磁気シールドの遷移面から分離する、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記バイアス構造は、前記磁気積層体に隣接する磁気シールドの遷移領域に位置付けられており、
前記遷移領域は、前記ＡＢＳから遠位の位置にある厚さの減少を規定する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記バイアス構造は、予め定められた粗さで構築されるシード層と、前記自由層に接触している強磁性層との積層体を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記予め定められた粗さは、斜めスパッタリング蒸着で形成されている、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記予め定められた粗さは、前記強磁性層についての同一面の異方性を増大させる、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記バイアス構造は、固定磁化方向を有する固定層と、前記自由層に接触する強磁性層との積層体を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記固定層は、反強磁性材料である、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記固定層は、永久磁石である、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記バイアス構造は、異なるストライプ高さを有する層を有する積層体である、請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
前記自由層に接触する前記バイアス構造の一部は、予め定められた磁気トルクを生成するために、前記自由層の積層面内異方性を補完するバイアス面内異方性を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
空気軸受面（ＡＢＳ）に各々位置付けられ、かつ第１および第２のバイアス構造のそれぞれによって予め定められた磁化にバイアスされた、第１および第２の磁気自由層を有する磁気積層体を備え、
各々のバイアス構造は、前記第１および第２の磁気自由層にそれぞれ結合され、前記ＡＢＳから遠位な位置に位置付けられている、磁気素子。
【請求項１５】
前記第１および第２のバイアス構造は、それぞれ、前記ＡＢＳ上の前記磁気積層体をはさんで向かい合わせにある頂部磁気シールドおよび底部磁気シールドの遷移領域に位置付けられ、
前記遷移領域の各々は、前記ＡＢＳから遠位な位置の磁気シールド厚さの減少を規定する、請求項１４に記載の磁気素子。
【請求項１６】
前記第１および第２のバイアス構造は、異なる層材料の積層体として構成されている、請求項１４に記載の磁気素子。
【請求項１７】
前記第１および第２のバイアス構造は、共通の層材料の積層体として構成されている、請求項１４に記載の磁気素子。
【請求項１８】
空気軸受面（ＡＢＳ）に位置付けられ、かつバイアス構造および後部バイアス磁石によって共に予め定められた磁化にバイアスされた磁気自由層を有する磁気積層体を備え、
前記バイアス構造および前記後部バイアス磁石の各々は、前記ＡＢＳから凹んだ位置にあり、
前記バイアス構造は、前記ＡＢＳから遠位な位置にある前記磁気自由層に結合され、
前記後部バイアス磁石は、前記ＡＢＳから遠位な位置にある前記磁気積層体から分離されている、センサ。
【請求項１９】
第１および第２のバイアス構造の各々は、前記ＡＢＳから遠位な位置で減少する可変厚さを有する、請求項１８に記載のセンサ。
【請求項２０】
前記後部バイアス磁石は、前記磁気積層体の積層体厚さよりも大きいバイアス厚さを有する、請求項１８に記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装置、磁気素子、およびセンサに関する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
概要
磁気素子は、空気軸受面（ＡＢＳ）に位置付けられた磁気自由層を有する磁気積層体として構築され得る。さまざまな実施例は、磁気自由層に結合され、かつ遠位ＡＢＳに位置付けられるバイアス構造によって、予め定められた磁化に磁気自由層をバイアスできる。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】本明細書のさまざまな実施例において用いられることが可能なデータ記憶装置の一例を示すブロック図である。
【図２】図１のデータ記憶装置において用いられることが可能な磁気素子の一例のブロック図である。
【図３Ａ】本発明のさまざまな実施例に従って構築され動作する磁気センサを示す図である。
【図３Ｂ】本発明のさまざまな実施例に従って構築され動作する磁気センサを示す図である。
【図４】さまざまな実施例において不要な磁束を偏向させることが可能な磁気シールドを一般的に例示する図である。
【図５】図１のデータ記憶装置において用いられることが可能な磁気センサを提供する図である。
【図６】図２のさまざまな実施例において磁気シールドとして用いられることが可能な材料の構造的な特性を示す図である。
【図７】本発明のさまざまな実施例に従う磁気センサの構成の一例を示す図である。
【図８】本発明のさまざまな実施例に従って実行される磁気センサ作製ルーチンの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
より高いデータ容量およびより高速な転送速度を有するデータ記憶装置がますます重要になってきている。そのようにデータ記憶特性を増大するためには、データ変換素子およびデータ媒体のトラックのように、データアクセス素子のサイズの縮小が必要となり得る。しかしながら、磁気素子のシールド間の間隔を縮小することは、データリーダの幅および長さなどのプロセスおよび設計変数に対する感度を増加させる、というような多数の動作および構成の問題をもたらし得る。３層磁気積層体のようなデータ読出素子は、設計およびプロセス変動に対する感度が過剰にならないようにするが、設計およびプロセス感度と同様に、信頼性のある磁気的および熱的安定性を有する磁気素子の形状因子を減少するためには困難性がある。したがって、産業界においてデータアクセス素子の減少された形状因子の進展に対する需要が高まっている。
【０００５】
磁気素子の形状因子の減少に対するいくつかの現在の困難性の一例として、多数の磁気自由層を有する３層の磁気素子は、少なくとも一部において素子厚さを増大させる固定された磁気参照構造がないためシールド間の間隔を縮小し得るが、安定性に対する影響を受けやすくなり、プロセスおよび設計変動に対する感度が不安定になり得るということがある。
【０００６】
３層の磁気素子のさまざまな構成は、１８ｎｍよりも大きい素子幅で安定性および感度の問題を増加させ得る。しかし、１８ｎｍのしきい値よりも小さい素子幅の減少は、３層の素子の１以上の磁気自由層を不活性状態（quiescent state）にする減磁エネルギーをもたらすという困難性を引き起こし得る。そのような減磁エネルギーの挙動は、負の磁場が大きく反応し正の磁場が最小限の反応に留まるという負の素子非対称性を高め得る。したがって、産業界では特に減磁エネルギーおよび素子非対称性を制御する１８ｎｍ幅未満の素子を重視している。
【０００７】
そのような磁気素子を提供することを目指して、磁気積層体は、空気軸受面（ＡＢＳ）に位置付けられた磁気自由層で構成され得、バイアス構造によって予め定められた磁化にバイアスされ得る。特定の設計に限定されないが、バイアス構造は、ＡＢＳから凹んだ位置であって、ＡＢＳから遠位の位置にある磁気自由層に結合され得る。ＡＢＳから凹んだ位置で磁気自由層にバイアス構造が結合することにより、磁気積層体を不活性状態にする際に有用な磁気バイアスを提供しながらシールド間の間隔の縮小が維持され得る。
【０００８】
バイアス構造を利用する磁気素子は、無数の環境において用いられ得るが、図１は概してデータ記憶装置１００の実施例のブロック図を示している。装置１００は、ホスト１０４と通信するコントローラ１０２と、変換手段１０６と、データをプログラムするためのデータ媒体１０８とを有し、データ媒体１０８からデータを抽出する。例として、ホスト１０４からデータを読み書きするためにデータ媒体１０８の少なくとも１つのデータビット部分上に変換手段１０６を位置付けながら、データ媒体１０８を回転させるスピンドルモータ面を制御することができる。
【０００９】
なお、コントローラ１０２、ホスト１０４、変換手段１０６、およびデータ媒体１０８は各々、さまざまな異なる構成要素として構成されることができる。たとえば、変換手段は、１以上のデータ変換器（読み／書きヘッド）であってもよい。変換器は、ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）によって各々支持され、媒体自身の回転によって生成される空気軸受上のデータ媒体１０８の上を浮遊するように適合される。変換手段の別の構成例が図２において提供される。図２は、図１のデータ記憶装置において用いられることが可能な磁気素子１２０の実施例を提供する。
【００１０】
図に示すように、センサは、第１の磁気シールド１２４および第２の磁気シールド１２６の間に配置される磁気積層体１２２で構成され得る。磁気積層体１２２の構成は制限されず、磁気的に反応する任意の磁気配向を持つ任意の数の層の積層体であり得る。そのような構成のうちの１つは、ＭｇＯのような非磁性スペーサ層１２８を有し、非磁性スペーサ層１２８は電極１３２に直接付着される各々の磁気自由層１３０間に配置され、電極１３２は、キャップ層およびシード層のように、さまざまな異なる向きおよび材料であり得る。
【００１１】
固定磁化がなく、多数の磁気自由層１３０を有する磁気積層体１２２の構成を基準として、バイアス磁石１３４は、空気軸受面（ＡＢＳ）１３６に接触する部分とは反対側の積層体１２２に隣接して位置付けることができ、それによりシールド間の間隔を増大させずに、または自由層１３０のＡＢＳ側の配向特性に影響を与えずに、自由層１３０に磁気バイアス力を与える。すなわち、各々の自由層１３０は、高い磁気飽和保磁力を有するバイアス磁石１３４によって、ＡＢＳ１３６に沿ってデータビットを正確に感知することができる共通のまたは異種の初期磁化にバイアスされ得る。
【００１２】
磁気素子１２０は、ｙ軸に沿ってシールド間の間隔（ＳＳＳ）内を通り抜けるとともに、予め定められたトラック幅１３８内を通り抜けるデータビットを感知するために、不活性状態と活性状態との間でシザリング（scissoring）することによってデータリーダとして動作するように構成されていてもよい。ｙ軸に沿って、磁気積層体１２２よりも広い厚さ１４６をもつバイアス磁石１３４を許容するためにシールド１２４と１２６との間により多くの空間を提供しながら、磁気シールド１２４および１２６は、トラック１３８の外側からの磁束を遮断するために遷移領域１４４によって定められる第１の厚さ１４０および第２の厚さ１４２で適合され得る。さらに、可変厚さを有する磁気シールドの構成によって、バイアス磁石１３４からシールド１２４および１２６に磁気分路する可能性を減らすために、非磁性材料によってバイアス磁石１３４はより大きく絶縁され得る。
【００１３】
特に、図２において示される実施例では、磁気シールド１２４および１２６の各々は、ＡＢＳから近位な位置にある第１の厚さ１４０とＡＢＳから遠位な位置にある第２の厚さ１４２とで構成される。第１の厚さ１４０および第２の厚さ１４２は、１以上の遷移領域１４４によって接続される。１以上の遷移領域１４４は、連続的な曲線をなし、Ｘ軸に対して予め定められたθ角度で線形的に傾斜されているなどの無数の構成で形成され得、磁気積層体１２２とシールド１２４および１２６との間で異なる加工くぼみを提供することができる。
【００１４】
さまざまな厚さおよび形成された遷移領域１４４をもつ磁気シールド１２４および１２６の調整力は、磁気積層体１２２に対して増大したストライプ高さ１４８を可能にすることができ、磁気積層体１２２は、高い磁気安定性とプロセスおよび設計変動に対する感度の低減とを提供することができる。しかしながら、増大したストライプ高さ１４８は、特に１８ｎｍより小さい素子幅においては、自由層１３０における初期の不活性磁化を設定する際にバイアス磁石１３４の性能を低減し得る。
【００１５】
上記理由および他の理由のために、可変厚さを有する磁気シールド、長いストライプ高さを有する磁気素子構成は、磁気積層体１２２とシールド１２４および１２６との間の領域をバイアス素子で部分的または全体的に満たすことによって、１８ｎｍよりも小さい素子幅においてますます安定した不活性磁気状態を有し得る。図３Ａおよび図３Ｂは、さまざまな実施例に従うそのようなバイアス素子で構成される磁気素子１５０の一例の断面図および上面図を示す。素子１５０は、磁気自由層１５６間に配置された非磁性スペーサ層１５４からなる磁気積層体１５２を有する。磁気積層体１５２は、頂部および底部のシールド１５８のそれぞれに各々の自由層１５６に結合する電極層を含んでいてもよいし、含んでいなくてもよい。
【００１６】
各々のシールド１５８は、図２の磁気シールド１２４および１２６とほぼ同じように、ＡＢＳでのシールド厚さが大きく、ＡＢＳから遠位の位置にあるシールド厚さが小さいことを定める遷移領域１６０で構成される。遷移領域１６０はさらに、シールド１５８と自由層１５６との間の傾斜領域を定める。傾斜領域は、シールド１５８、電極、および自由層１５６に少なくとも連続的に接触しているバイアス素子１６２によって部分的または完全に満たされている。さまざまな実施例は、ＡＢＳから遠位の位置にある自由層１５６の一部に直接かつ連続的にバイアス素子１６２が接触するように構成する。ＡＢＳに対してバイアス素子１６２の位置がそのように凹んでいることで、磁気素子１５０のシールド間の間隔を広げることなく自由層１５６に効果的なバイアスを与えることができる。
【００１７】
バイアス素子１６２は、さまざまな材料、さまざまな数の層、およびさまざまな磁気特性をもつ無数の構成で構築され得る。図３Ａで示される実施例では、バイアス素子１６２は、ＡＢＳから遠位の位置にある磁気積層体１５２の後部に隣接しているが分離されているバイアス磁石１６８の配置に対応するために、大きい厚さ１６４と小さい厚さ１６６とを有する単一の材料層からなる。
【００１８】
特に減少された磁気素子１５０の形状因子では、各々の自由層１５６に対して不活性な初期磁化を設定するために、接触および非接触の磁束誘導を与えることによって、バイアス磁石１６８と各々の自由層１５６に結合されたバイアス素子１６２との組み合わせは、自由層１５６の信頼性の高いバイアスを可能にする。バイアス素子１６２と自由層１５６との接触構成は、自由層１５６において予め定められた不活性な初期磁化を容易に誘導する磁気モーメントを与えるために調整される、それらの構成要素の異方性を可能にする。すなわち、バイアス素子１６２および自由層１５６の各々は、予め定められた不活性な方向に自由層磁化をもたらすように促す磁気モーメントを生成する予め定められた異方性に調整され得る。
【００１９】
自由層１５６およびバイアス素子１６２の調整は、同じ構成に対するそれぞれの構成要素の材料および異方特性を必要としない、または制限しない。たとえば、バイアス素子１６２は、自由層１５６とは異なる方法で堆積される異なる材料であってもよい。重要なのは、バイアス素子１６２および自由層１５６の構成が、自由層１５６における予め定められた不活性磁化を効果的かつ安定的に実現するために互いに補完しているということである。
【００２０】
自由層１５６およびバイアス素子１６２の調整は、磁気積層体１５２に十分なバイアスを与えることができ、バイアス磁石１６８なしで利用されてもよい。そのような場合には、１以上のバイアス素子１６２は、隣接した積層体１５２の後部を延長するためにＡＢＳより遠位な位置で増加する厚さを有し得る。バイアス素子１６２は、自由層１５６に与えられたバイアス方向および強度を調整するために多くの異なる方法で、個別にまたは集合的に構成され得る。
【００２１】
図３Ｂは、バイアス素子１６２の構成の一例を図３ＡのＡ−Ａ断面から見た図である。図に示すように、バイアス素子１６２は、ＡＢＳに接触しないように埋め込まれており、磁気積層体１５２の後部周辺で、磁気積層体１５２の一側面側から実質的に半円形状である逆側面側に連続的に延びている。曲線形状に限られず、連続的な曲線側壁を有するバイアス素子１６２の構成は、シールド１５８または磁気素子１５０のサイズを増大させずに、積層体１５２の当該一側面側にバイアス素子１６２のサイズを最大化することができる。なお、バイアス磁石１６８は、点線として図３Ｂに示されており、バイアス素子１６２が、どのように磁石１６８の全体領域範囲を包含するように連続的に伸長可能なのかを説明している。
【００２２】
図４は、磁気積層体１７８の自由層１７６を予め定められた不活性磁気状態に設定する予め定められた磁気モーメントを与えるために、バイアス素子１７２および１７４が、どのように調整され得るのかを示すさまざまな実施例を説明する磁気素子１７０の一例の断面図を提供する。理解されるように、図４のバイアス素子１７２および１７４は、磁気素子１７０内において異なる態様で構成される。そのような構成は、さまざまな実施例において、自由層１７６のそれぞれに異なる磁気特性を与えるために用いられる。
【００２３】
バイアス素子１７２に関して、絶縁材料１８０は、底部シールド１８４および電極層から斜めシード層１８２を分離する。斜めシード層１８２は、高い一軸異方性および予め定められたテクスチャを作るために斜め角度でシード材料を蒸着する、スパッタリングなどの斜め蒸着技術により構築され得る。斜め蒸着でそのような異方性およびテクスチャを作るために、全体として、蒸着された強磁性層１８６、およびより一般的にはバイアス素子１７２の磁気特性を正確に調整することができるチューニングつまみが提供される。一実施例は、オレンジピール（orange-peel）結合が生じていても、生じていなくともよい高異方性の強磁性層１８６の生成を促す粗いテクスチャで斜めシード層１８２を蒸着することができる。
【００２４】
異なる態様だが、磁気特性を調整可能な態様において、バイアス素子１７４は、強磁性体１８８および非磁性層１９０が交互にある積層体として構成され、強磁性体１８８および非磁性層１９０の各々は、電極と頂部シールド１９２の遷移領域とを絶縁層１９４によって分離されている。強磁性体１８８および非磁性層１９０の数、厚さ、および材料構成要素の各々は、バイアス素子１７４の磁気特性および当該磁気特性が自由層１７６と相互に作用する態様を変化させるために調整され得る。したがって、磁気素子１７０は、磁気積層体１７８の予め定められたシザリング動作に応じて、同様のまたは異なる不活性磁気状態に自由層１７６のそれぞれを効果的に誘導する磁気モーメントを別々に与えるように構成されるバイアス素子１７２および１７４で構成され得る。
【００２５】
図５は、ＡＢＳから遠位な位置にある、第１の自由層２０６および第２の自由層２０８の部分にそれぞれ結合されている、別々に構成された第１のバイアス素子２０２および第２のバイアス素子２０４を提供するためのさまざまな実施例に従って構築される別の例である磁気素子２００の断面図を示す。第１のバイアス素子２０２は、図に示すように、頂部シールド２１２および電極層に沿って連続的に延びる絶縁層２１０を有する。永久磁石（ＰＭ）のような高い飽和保磁力を持つ磁気層は、第１の自由層２０６に接触する強磁性層２１４に予め定められた設定磁化を提供する。
【００２６】
バイアス素子２０４は、バイアス素子２０２と同様に、底部シールド２２０に沿って連続している絶縁層２１８を有するが、一方で、第２の自由層２０８に接触する強磁性層２２４に予め定められた設定磁化を与える反強磁性層２２２で構成される。高い飽和保磁力および反強磁性ピニングの利用により、概して、バイアス素子２０２および２０４が正確な予め定められた磁気特性と自由層２０６および２０８での正確な相互作用とを与えるようになり得るいくつかの広範囲の調整能力が説明される。
【００２７】
磁気素子は、それぞれの自由層に対する予め定められた磁気モーメントおよび交換結合を提供するために、独自に各々が調整される同様のまたは異なる積層体として構成されるバイアス素子で構成されていてもよいということが、特に指摘されるべきである。たとえば、共通の磁気積層体の異なる自由層に接触するバイアス素子は、図４のバイアス素子１７２のように強磁性層に接触する斜めシード層で構築され得るが、当該バイアス素子は、それぞれの自由層において、異なる不活性磁気状態を誘起するために異なる磁気特性を与えるように調整される。
【００２８】
図６および図７は、それぞれ、さまざまな実施例に従う少なくとも１つの調整されたバイアス素子で構成される磁気素子に関連付けられた動作データをプロットしたものである。図６は、バイアス素子と磁気積層体の自由層との集合体において、異方性を関数として、非対称割合および振幅をグラフに描いたものである。実線２３０および２３２は、各種の非異方性に対する非対称割合に相当しており、実線２３０によって示されるような８００ｅｍｕ／ｃｃの磁気飽和、および実線２３２によって示される１５００ｅｍｕ／ｃｃの磁気飽和は、多くの異なる磁気動作特性に対応するように調整され得る広範囲の非対称性を与え、磁気積層体の形状因子の減少によって低減され得る。
【００２９】
上述のように、バイアス素子の異方性は、個々にまたは集合的に自由層の異方性とともに調整され得る。実線２３０および２３２は、さらに、良好な感度と０に近い異方性とが、斜め配置などで、自由層およびバイアス素子の異方性を調整することによってどのように達成され得るかということを示す。点線２４０および２４２は、非対称性が限りなくゼロに近い場合にリードバック信号の振幅が最も大きいということを示している。そのような動作は、外部磁場における自由層の磁化の最大回転と相関関係がある、自由層に対する調整された不活性磁気状態に対応する。
【００３０】
図７は、磁気素子のさまざまな実施例において、ほぼゼロの非対称性に達するように用いられ得る交換ピニングエネルギーをグラフに描いたものである。実線２５０は、バイアス素子積層体の部分として、図５の層２２２のような反強磁性層を利用することにより、反強磁性層とバイアス素子積層体の強磁性層との間に約０．７ｅｒｇ／ｃｍ２の交換エネルギーで８００〜１０００ｅｍｕ／ｃｃの範囲で低自由層磁気飽和がどのように生成されるのかを示す。
【００３１】
図８は、予め定められたバイアス磁化で調整される磁気素子を製造するために、さまざまな実施例に従って構築される磁気素子の作製ルーチン２６０のフローチャートの一例を示す。まず、ルーチン２６０は、ステップ２６２において、少なくとも１つのバイアス素子の構築に対応するための１以上の磁気シールドを設計する。ステップ２６２は、ＡＢＳから遠位の位置にあるシールド厚さの減少を規定する遷移領域を有するように、少なくとも１つのシールドを設計し得る。次に、ステップ２６２における選択された設計は、ステップ２６２での設計に従う遷移領域および可変厚さを伴う、または伴わない底部シールドの配置およびそれに続く処理とともに、ステップ２６４において実行される。
【００３２】
底部シールドが形成されると、次に、決定２６６は、磁気素子の磁気積層体部分が、予め定められた不活性磁化にどのようにバイアスされるのかを判断する。決定２６６は、磁気積層体の自由層に直接接触している、または磁気積層体の自由層から分離された１以上のバイアス素子の利用を検討してもよい。後部のバイアス磁石が、決定２６６において、底部シールドに構築されるように選択される場合には、ステップ２６８は、図３Ａおよび図３Ｂの後部のバイアス磁石１６８のサイズおよび位置などの、後部のバイアス磁石の周囲の長さに対応する可変厚さをもつバイアス素子を形成処理する。
【００３３】
単層材料、または多数の材料の積層体としての、ステップ２６８におけるバイアス素子の配置により、即座に形成されたバイアス素子が磁気積層体の頂部なのか、底部なのかを評価することができる。バイアス素子が底部シールドに接触している場合には、ルーチン２６０は、ステップ２７０に進み、後部バイアス素子はステップ２７２で構築される磁気積層体には隣接して形成されるが、磁気積層体からは分離される。限定されないが、ステップ２７２は、２つの自由層および固定されていない磁気基準層とを有する３層の積層体などの磁気積層体を形成するために多数の層を連続的に堆積する。
【００３４】
いくつかの実施例では、少なくとも１つの磁気積層体および後部バイアス磁石は、ステップ２７２において同時に堆積され、その後、トレンチ分離を形成などすることで、積層体および後部の磁気構成要素を分離するように処理される。しかしながら、決定２６６から後部磁石がバイアス構成に含まれていない場合には、ステップ２７４は、どのバイアス素子が堆積されるのかに応じて、バイアス素子の単層または積層を、底部の磁石上の積層、または磁気積層体の上に堆積する。
【００３５】
つまり、決定２６６で選択されたバイアス構成は、ステップ２７２において堆積された磁気積層体の頂部および底部の自由層に接触するバイアス素子を有していてもよい。そして、ステップ２６８またはステップ２７４で堆積されたバイアス素子の位置に応じて、ルーチン２６０は、ステップ２７２において磁気積層体を堆積するか、ステップ２７６において可変厚さをもつ頂部シールドを形成するかのいずれかに進む。たとえば、ルーチン２６０は、図４および図５の積層１７２，１７４，２０２，２０４などの、単一のバイアス素子積層体を有するとともに、後部のバイアス磁石を有する磁気素子を構築してもよいし、または、磁気素子は、ルーチン２６０のステップを介して後部のバイアス磁石を伴う、または伴わない磁気積層体をはさんで向かい合わせにある自由層に結合されるバイアス素子を有し得る。
【００３６】
多種多様のバイアス構成は、調整された磁気特性でルーチン２６０から構築され得るということが理解されるであろう。しかしながら、ルーチン２６０は、図８で提供したステップおよび決定には限られず、正確に調整された磁気素子を作製するために、任意の数のステップおよび判断が追加され、省略され、そして変更され得る。
【００３７】
この開示において記載されている磁気素子のさまざまな実施例におけるバイアス構成要素の構成および材料特性は、減少された形状因子のデータ記憶装置のためのデータアクセス特性を高めることを可能にさせる。磁気積層体の自由層を補完する異方性で調整された異方性を有するバイアス素子と可変シールド厚さとの併用は、不活性磁気状態に対する自由層の効果的かつ信頼性の高い応答をもたらす予め定められた磁気モーメントを提供する。さらに、バイアス素子および自由層における調整された異方性の利用は、より小さいデータアクセス素子について、増大する産業上の需要に適合する１８ｎｍより小さい磁気素子に対して信頼性の高い動作を可能にさせる。
【００３８】
この開示のさまざまな実施例の多数の特性および構成が、さまざまな実施例の構造および機能の詳細とともに、前述の記載で述べられたが、この詳細な記載は例示的であるだけであり、特にこの技術の原理内の部品の構造および構成の問題において、添付した特許請求の範囲が表わされる文言の広い一般的な意味によって示される十分な程度にまで変更が詳細に行われてもよいことが理解される。たとえば、特定の要素は、この開示の精神および範囲から逸脱せずに、特定用途に依存して変動してもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１００  データ記憶装置、１０２  コントローラ、１０４  ホスト、１０６  変換手段、１０８  データ媒体、１２０，１５０，１７０，２００  磁気素子、１２２  磁気積層体、１２４  第１の磁気シールド、１２６  第２の磁気シールド、１２８，１５４  非磁性スペーサ層、１３０  磁気自由層、１３２  電極、１３４，１６８  バイアス磁石、１３８  トラック、１４４，１６０  遷移領域、１６２，１７２，１７４，２０２，２０４  バイアス素子、１６８  バイアス磁石、１８０  絶縁材料、１８２  斜めシード層、１８４，２２０  底部シールド、１８６  強磁性層、１８８  強磁性体、１９０  非磁性層、１９２，２１２  頂部シールド、１９４，２１０，２１８  絶縁層、２０２  第１のバイアス素子、２０４  第２のバイアス素子、２０６  第１の自由層、２０８  第２の自由層、２２２  反強磁性層。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年7月24日(2013.7.24)
【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）に位置付けられ、バイアス構造によって予め定められた磁化にバイアスされた磁気自由層を有する磁気積層体を備え、
前記バイアス構造は、前記磁気自由層に結合され、かつ前記ＡＢＳから遠位な位置に位置付けられている、装置。
【請求項２】
前記バイアス構造は、交互の磁気層および非磁気層の積層体を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
磁気層の各々は、強磁性材料であり、
前記磁気層のうちの１つの磁気層は、前記自由層に接触する、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
絶縁層は、磁気層および非磁気層を磁気シールドの遷移面から分離する、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記バイアス構造は、前記磁気積層体に隣接する磁気シールドの遷移領域に位置付けられており、
前記遷移領域は、前記ＡＢＳから遠位の位置にある厚さの減少を規定する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
【請求項６】
前記バイアス構造は、予め定められた粗さで構築されるシード層と、前記自由層に接触している強磁性層との積層体を備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
前記予め定められた粗さは、斜めスパッタリング蒸着で形成されている、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記予め定められた粗さは、前記強磁性層についての同一面の異方性を増大させる、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記バイアス構造は、固定磁化方向を有する固定層と、前記自由層に接触する強磁性層との積層体を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記固定層は、反強磁性材料である、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記固定層は、永久磁石である、請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
前記バイアス構造は、異なるストライプ高さを有する層を有する積層体である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
前記自由層に接触する前記バイアス構造の一部は、予め定められた磁気トルクを生成するために、前記自由層の積層面内異方性を補完するバイアス面内異方性を有する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１４】
空気軸受面（ＡＢＳ）に各々位置付けられ、かつ第１および第２のバイアス構造のそれぞれによって予め定められた磁化にバイアスされた、第１および第２の磁気自由層を有する磁気積層体を備え、
各々のバイアス構造は、前記第１および第２の磁気自由層にそれぞれ結合され、前記ＡＢＳから遠位な位置に位置付けられている、磁気素子。
【請求項１５】
前記第１および第２のバイアス構造は、それぞれ、前記ＡＢＳ上の前記磁気積層体をはさんで向かい合わせにある頂部磁気シールドおよび底部磁気シールドの遷移領域に位置付けられ、
前記遷移領域の各々は、前記ＡＢＳから遠位な位置の磁気シールド厚さの減少を規定する、請求項１４に記載の磁気素子。
【請求項１６】
前記第１および第２のバイアス構造は、異なる層材料の積層体として構成されている、請求項１４または１５に記載の磁気素子。
【請求項１７】
前記第１および第２のバイアス構造は、共通の層材料の積層体として構成されている、請求項１４または１５に記載の磁気素子。
【請求項１８】
空気軸受面（ＡＢＳ）に位置付けられ、かつバイアス構造および後部バイアス磁石によって共に予め定められた磁化にバイアスされた磁気自由層を有する磁気積層体を備え、
前記バイアス構造および前記後部バイアス磁石の各々は、前記ＡＢＳから凹んだ位置にあり、
前記バイアス構造は、前記ＡＢＳから遠位な位置にある前記磁気自由層に結合され、
前記後部バイアス磁石は、前記ＡＢＳから遠位な位置にある前記磁気積層体から分離されている、センサ。
【請求項１９】
第１および第２のバイアス構造の各々は、前記ＡＢＳから遠位な位置で減少する可変厚さを有する、請求項１８に記載のセンサ。
【請求項２０】
前記後部バイアス磁石は、前記磁気積層体の積層体厚さよりも大きいバイアス厚さを有する、請求項１８または１９に記載のセンサ。