(57)【要約】【課題】  交換結合側面遮蔽構造を備えた面垂直電流（ＣＰＰ）磁気抵抗（ＭＲ）センサを提供する。【解決手段】  面垂直電流磁気抵抗センサは、センサの２つの側面領域それぞれの上の交換結合側面遮蔽構造と、センサおよび２つの交換結合側面遮蔽構造の上の交換結合上部遮蔽構造とを有する。各交換結合構造は、反強磁性層と、反強磁性層と交換結合した軟質透磁性材料の遮蔽体とを含む。各側面遮蔽体および上部遮蔽体は、センサの前縁に略平行で、かつセンサの自由強磁性層の平面に略平行に配向した磁化を有する。各交換結合側面遮蔽構造および交換結合上部遮蔽構造における遮蔽体は、非磁性結合膜によって分離された２つの透磁性膜の逆平行結合構造であってもよい。【選択図】図６
2014089793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録媒体から磁気記録データを検知するための磁気抵抗センサ構造であって、
基板と、
前記基板の中央領域上の強磁性自由層を含み、かつ磁気記録媒体に面する前縁と、前記前縁から窪んだ後縁と、２つの離間された側縁とを有する層スタックを含む磁気抵抗センサであって、前記センサの前記スタック内の層の平面に垂直にセンス電流が印加された場合、磁気記録データを検知することができる磁気抵抗センサと、
前記基板の前記中央領域に隣接する基板の２つの側面領域のそれぞれの上にある交換結合側面遮蔽構造であって、各交換結合構造が、透磁性材料の側面遮蔽体と、前記側面遮蔽体と交換結合された第１の反強磁性層とを含み、前記側面遮蔽体が、前記センサの前記前縁に略平行で、かつ前記自由層の平面に略平行に配向した磁化を有する交換結合側面遮蔽構造と、
各交換結合構造とセンサ側縁との間の電気絶縁層と、
前記センサおよび前記２つの交換結合側面遮蔽構造の上の透磁材料の上部遮蔽体と、
前記上部遮蔽体上の第２の反強磁性層であって、前記上部遮蔽体が、各側面遮蔽体の前記磁化に略平行に配向した磁化を有する第２の反強磁性層と
を含む、磁気抵抗センサ構造。
【請求項２】
各交換結合側面遮蔽構造において、前記第１の反強磁性層が前記基板と前記側面遮蔽体との間に位置する、請求項１に記載のセンサ構造。
【請求項３】
各交換結合側面遮蔽構造において、前記側面遮蔽体の一部が前記第１の反強磁性層と前記センサ側縁との間に位置する、請求項１に記載のセンサ構造。
【請求項４】
各交換結合側面遮蔽構造において、前記第１の反強磁性層と前記側面遮蔽体との間に、ＣｏおよびＣｏＦｅ合金から選択された結合層をさらに含む、請求項１に記載のセンサ構造。
【請求項５】
各交換結合側面遮蔽構造において、前記側面遮蔽体が、非磁性結合膜によって分離された２つの透磁性膜の逆平行結合構造を含む、請求項１に記載のセンサ構造。
【請求項６】
前記上部遮蔽体の透磁性材料が、各側面遮蔽構造の透磁性材料と接触している、請求項１に記載のセンサ構造。
【請求項７】
各側面遮蔽体が、ＮｉおよびＦｅを含み、４５０ｅｍｕ／ｃｍ３以上かつ９００ｅｍｕ／ｃｍ３以下の飽和磁化と、１０Ｏｅ未満の容易軸保磁力とを有する合金である、請求項１に記載のセンサ構造。
【請求項８】
各側面遮蔽体が、ＮｉＦｅｘ、（ＮｉＦｅｘ）Ｍｏｙおよび（ＮｉＦｅｘ）Ｃｒｙから選択され、ここで下付き数字が原子パーセントであり、ｘが１以上かつ２５以下、ｙが１以上かつ８以下である、請求項１に記載のセンサ構造。
【請求項９】
前記第１の反強磁性層が、本質的にＩｒおよびＭｎからなる合金である、請求項１に記載のセンサ構造。
【請求項１０】
前記上部遮蔽体が、非磁性結合膜によって分離された２つの透磁性膜の逆平行結合構造を含む、請求項１に記載のセンサ構造。
【請求項１１】
前記磁気抵抗センサが巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサである、請求項１に記載のセンサ構造。
【請求項１２】
前記磁気抵抗センサがトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）センサである、請求項１に記載のセンサ構造。
【請求項１３】
磁気記録媒体から磁気記録データを検知するための磁気抵抗センサ構造であって、
基板と、
前記基板の中央領域上の強磁性自由層を含み、かつ磁気記録媒体に面する前縁と、前記前縁から窪んだ後縁と、２つの離間された側縁とを有するスタック層を含む面垂直電流磁気抵抗（ＣＰＰ−ＭＲ）センサと、
前記基板の前記中央領域に隣接する基板の２つの側面領域それぞれの上の交換結合側面遮蔽構造であって、各交換結合側面遮蔽構造が、前記基板上の第１の反強磁性層と、前記第１の反強磁性層上で、かつ前記第１の反強磁性層と交換結合した透磁性材料の側面遮蔽体とを含み、前記側面遮蔽体が、前記センサの前記前縁に略平行で、かつ前記自由層の平面に略平行に配向した磁化を有し、ＮｉＦｅｘ、（ＮｉＦｅｘ）Ｍｏｙおよび（ＮｉＦｅｘ）Ｃｒｙから選択された材料で形成され、ここで下付き数字が原子パーセントであり、ｘが１以上かつ２５以下、ｙが１以上かつ８以下である、交換結合側面遮蔽構造と、
各交換結合側面遮蔽構造とセンサ側縁との間の電気絶縁層と、
前記センサおよび前記２つの交換結合側面遮蔽構造の上の透磁材料の上部遮蔽体と、前記上部遮蔽体上の第２の反強磁性層とを含む交換結合上部遮蔽構造であって、前記上部遮蔽体が、各側面遮蔽体の前記磁化に略平行に配向した磁化を有する、交換結合上部遮蔽構造と
を含む、磁気抵抗センサ構造。
【請求項１４】
前記上部遮蔽体が、前記側面遮蔽体それぞれと同じ材料で形成される、請求項１３に記載のセンサ構造。
【請求項１５】
各交換結合側面遮蔽構造において、前記第１の反強磁性層と前記側面遮蔽体との間に、ＣｏおよびＣｏＦｅ合金から選択された結合層をさらに含む、請求項１３に記載のセンサ構造。
【請求項１６】
各交換結合側面遮蔽構造において、前記側面遮蔽体が、非磁性結合膜によって分離された２つの透磁性膜の逆平行結合構造を含む、請求項１３に記載のセンサ構造。
【請求項１７】
前記上部遮蔽体の透磁性材料が、各側面遮蔽構造の前記透磁性材料と接触している、請求項１３に記載のセンサ構造。
【請求項１８】
各側面遮蔽体が、４５０ｅｍｕ／ｃｍ３以上かつ９００ｅｍｕ／ｃｍ３以下の飽和磁化と、１０Ｏｅ未満の容易軸保磁力とを有する、請求項１３に記載のセンサ構造。
【請求項１９】
前記上部遮蔽体が、非磁性結合膜によって分離された２つの透磁性膜の逆平行結合構造を含む、請求項１３に記載のセンサ構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、センサスタックを構成する層の平面に垂直に流したセンス電流で動作する面垂直電流（ＣＰＰ：ｃｕｒｒｅｎｔ−ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ−ｔｏ−ｔｈｅ−ｐｌａｎｅ）磁気抵抗（ＭＲ：ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）センサに関し、より詳細には、側面遮蔽体を備えたＣＰＰ−ＭＲセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気記録ディスク駆動装置において読取ヘッドとして使用される従来の磁気抵抗（ＭＲ）センサの１つの種類は、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ：ｇｉａｎｔ  ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）効果に基づく「スピンバルブ」センサである。ＧＭＲスピンバルブセンサは、典型的には銅（Ｃｕ）である非磁性導電性スペーサ層によって分離された２つの強磁性層を含む層スタックを有する。スペーサ層に隣接する一方の強磁性層は、隣接する反強磁性層との交換結合により固定される（ｐｉｎｎｅｄ）ことなどによって固定された磁化方向を有し、基準層と呼ばれる。スペーサ層に隣接する他方の強磁性層は、外部磁界が存在する場合、自由に回転する磁化方向を有し、自由層と呼ばれる。センス電流がセンサに印加されると、外部磁界が存在することによる、基準層磁化に対する自由層磁化の回転は、電気抵抗の変化として検出可能である。センス電流がセンサスタック内の層の平面を通って垂直に流れている場合には、センサは面垂直電流（ＣＰＰ）センサと呼ばれる。
【０００３】
ＣＰＰ−ＧＭＲ読取ヘッドに加えて、別の種類のＣＰＰ−ＭＲセンサは、トンネルＭＲまたはＴＭＲセンサとも呼ばれる磁気トンネル接合センサである。このセンサでは、非磁性スペーサ層は、非常に薄い非磁性トンネル障壁層である。ＣＰＰ−ＴＭＲセンサでは、層を垂直に通るトンネル電流は、２つの強磁性層における相対的な磁化配向に依存する。ＣＰＰ−ＧＭＲ読取ヘッドでは、非磁性スペーサ層は、導電性材料、典型的にはＣｕなどの金属で形成される。ＣＰＰ−ＴＭＲ読取ヘッドでは、非磁性スペーサ層は、ＴｉＯ２、ＭｇＯまたはＡｌ２Ｏ３などの電気絶縁材料で形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／００５１２９１号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｈａｇｉｎｏｙａ  ｅｔ  ａｌ．，「Ｓｉｄｅ−Ｓｈｉｅｌｄｅｄ  Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  Ｒｅａｄ  Ｈｅａｄ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ−Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ」，ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ，Ｖｏｌ．４０，Ｎｏ．４０，２００４年７月，２２２１〜２２２３頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＣＰＰ−ＭＲ読取ヘッドにおけるセンサスタックは、読み取られているデータビットに隣接するトラック内の記録されたデータビットから読取ヘッドを遮蔽する軟質透磁性材料の２つのトラック沿いの遮蔽体間に位置する。センサスタックは、トラック幅（ＴＷ）と呼ばれる幅を備えたディスクに面する縁を有する。センサスタックは、ディスクに面する縁から窪んだ後縁を有し、ディスクに面する縁から後縁までの寸法は、ストライプ高さ（ＳＨ）と呼ばれる。センサスタックは一般に、ＴＷ縁および後縁において絶縁材料によって囲まれる。硬質磁性材料の層は、自由層の磁化をバイアスまたは安定化するのに使用され、ＴＷ縁の各側面にある絶縁材料上のセンサ両側に堆積される。データ密度が磁気記録ディスク駆動装置で増加すると、読取ヘッドの寸法、より詳細にはＴＷを減少させる必要がある。しかしながら、隣接するトラックからデータビットが側面読み取り（ｓｉｄｅ  ｒｅａｄｉｎｇ）されるため、有効すなわち「磁気」ＴＷは、物理的（ｐｈｙｓｉｃａｌ）ＴＷの減少とともに直線的に減少しない。この問題を解決するため、隣接するトラック内のデータビットからの磁束を吸収するのに、センサの両側に位置する軟質透磁性材料の側面遮蔽体（ｓｉｄｅ  ｓｈｉｅｌｄ）が提案されている。側面遮蔽体は、軟質磁性材料がＴＷ縁において自由層の両側に位置する必要がある。これは、硬質磁性バイアス材料を除去しなければならないことを意味する。硬質磁性バイアス材料を除去するには、自由層の磁気安定化を維持するための代替技術を用いる必要がある。
【０００７】
必要なのは、自由層の磁気安定化を維持もする側面遮蔽構造を備えたＣＰＰ−ＭＲセンサである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、センサの２つの側面領域それぞれの上の交換結合側面遮蔽構造ならびに、センサおよび２つの交換結合側面遮蔽構造の上の交換結合上部遮蔽構造を備えた、ＣＰＰ−ＧＭＲまたはＣＰＰ−ＴＭＲ読取ヘッドのようなＣＰＰ−ＭＲセンサに関する。各交換結合構造は、反強磁性層と、反強磁性層と交換結合した軟質透磁性材料の遮蔽体とを含む。各側面遮蔽体および上部遮蔽体は、センサの前縁に略平行で、かつセンサの自由強磁性層の面に略平行に配向した磁化を有する。このように、交換結合側面遮蔽構造は、自由強磁性層の磁化を安定化するために、センサの自由強磁性層の長手方向のバイアスと同様に、側面遮蔽機能を提供する。各交換結合側面遮蔽構造および交換結合上部遮蔽構造の遮蔽体は、非磁性結合膜によって分離された２つの透磁性膜の逆平行結合構造であってもよい。遮蔽体の材料は、ＮｉＦｅｘ、（ＮｉＦｅｘ）Ｍｏｙおよび（ＮｉＦｅｘ）Ｃｒｙから選択されてもよい。ここで下付き数字は原子パーセントであり、ｘは１以上かつ２５以下、ｙは１以上かつ８以下である。ＮｉＦｅ合金は、飽和磁化が４５０ｅｍｕ／ｃｍ３以上かつ９００ｅｍｕ／ｃｍ３以下で、容易軸保磁力は１０Ｏｅ未満である。
【０００９】
本発明の性質および利点のより完全な理解のために、添付の図面と共に記載された以下の詳細な説明を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】カバーを除去した従来の磁気記録ハードディスク駆動装置の概略上面図である。
【図２】スライダの拡大端面図および図１の方向２−２におけるディスクの断面である。
【図３】図２の方向３−３における図であり、ディスクから見た読取／書込ヘッドの端部を示す。
【図４】トラック沿いの磁気遮蔽層間に位置する層スタックを示す、従来のＣＰＰ−ＭＲ読取ヘッドの概略断面図である。
【図５】ハードバイアス安定化を備えた従来のＣＰＰ−ＭＲ読取ヘッドと、本発明による側面遮蔽安定化を備えたＣＰＰ−ＭＲ読取ヘッドとの、磁気トラック幅（ＴＷ）対物理的ＴＷのモデリングデータのグラフである。
【図６】交換結合側面遮蔽構造を示す、本発明によるＣＰＰ−ＭＲ読取ヘッドの概略断面図である。
【図７】逆平行（ＡＰ）結合構造として交換結合側面遮蔽構造の軟質磁性層を示す、本発明によるＣＰＰ−ＭＲ読取ヘッドの概略断面図である。
【図８】逆平行（ＡＰ）結合構造として交換結合上部遮蔽構造の軟質磁性層を示す、本発明によるＣＰＰ−ＭＲ読取ヘッドの概略断面図である。
【図９】交換結合側面遮蔽構造内の軟質磁性層の上方に位置する反強磁性（ＡＦ）層を示す、本発明によるＣＰＰ−ＭＲ読取ヘッドの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明のＣＰＰ磁気抵抗（ＭＲ）センサは、磁気記録ディスク駆動装置で使用する用途を有し、その動作について図１〜３を参照して簡単に説明する。図１は、従来の磁気記録ハードディスク駆動装置のブロック図である。ディスク駆動装置は、磁気記録ディスク１２と、ディスク駆動装置ハウジングまたはベース１６上に支持された回転ボイスコイルモータ（ＶＣＭ：ｖｏｉｃｅ  ｃｏｉｌ  ｍｏｔｏｒ）アクチュエータ１４とを含む。ディスク１２は、回転中心１３を有し、ベース１６に取り付けられたスピンドルモータ（図示せず）によって方向１５に回転する。アクチュエータ１４は、軸１７を中心に枢動し、剛性アクチュエータアーム１８を含む。ほぼ可撓性のサスペンション２０は、屈曲要素２３を含み、アーム１８の端部に取り付けられる。ヘッドキャリアまたは空気軸受スライダ２２は、屈曲部２３に取り付けられる。磁気記録読取／書込ヘッド２４は、スライダ２２の後面（ｔｒａｉｌｉｎｇ  ｓｕｒｆａｃｅ）２５上に形成される。屈曲部２３およびサスペンション２０によって、スライダは、回転するディスク１２によって生成された空気軸受上で「縦揺れ（ｐｉｔｃｈ）」および「横揺れ（ｒｏｌｌ）」することができる。典型的には、スピンドルモータによって回転するハブ上に複数のディスクが積み重ねられ、別個のスライダおよび読取／書込ヘッドが、各ディスク表面に関連付けられている。
【００１２】
図２は、スライダ２２の拡大端面図および図１の方向２−２におけるディスク１２の断面である。スライダ２２は、屈曲部２３に取り付けられ、かつディスク１２に面する空気軸受面（ＡＢＳ：ａｉｒ−ｂｅａｒｉｎｇ  ｓｕｒｆａｃｅ）２７と、ＡＢＳに略垂直な後面２５とを有する。ＡＢＳ２７は、ディスク１２の表面に非常に近接またはほぼ接触しているスライダ２０を支持する空気の軸受を、回転するディスク１２からの空気流により生成させる。読取／書込ヘッド２４は、後面２５上に形成され、かつ後面２５上の端子パッド２９への電気接続によって、ディスク駆動装置の読取／書込電子機器に接続される。図２の断面図に示すように、ディスク１２は、離散データトラック５０がトラック横断方向に離間されたパターン化媒体ディスクであり、データトラック５０の１つが、読取／書込ヘッド２４と一直線に揃えられて示されている。離散データトラック５０は、トラック横断方向にトラック幅ＴＷを有し、かつ円周方向に連続して磁化可能な材料で形成されてもよく、この場合、パターン化媒体ディスク１２は、離散トラック媒体（ＤＴＭ：ｄｉｓｃｒｅｔｅ−ｔｒａｃｋ−ｍｅｄｉａ）ディスクと呼ばれる。あるいは、データトラック５０は、トラックに沿って離間された離散データアイランドを含んでもよい。この場合、パターン化媒体ディスク１２は、ビットパターン化媒体（ＢＰＭ：ｂｉｔ−ｐａｔｔｅｒｎｅｄ−ｍｅｄｉａ）ディスクと呼ばれる。ディスク１２はまた、記録層がパターン化されるのではなく、記録材料の連続層である従来の連続媒体（ＣＭ：ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ−ｍｅｄｉａ）ディスクであってもよい。ＣＭディスクでは、書込ヘッドが連続記録層に書き込む際、トラック幅ＴＷを備えた同心磁気データトラックが生成される。
【００１３】
図３は、図２の方向３−３における図であり、ディスク１２から見た読取／書込ヘッド２４の端部を示す。読取／書込ヘッド２４は、スライダ２２の後面２５上に堆積され、リソグラフィでパターン化された一連の薄膜である。書込ヘッドは、垂直磁気書込極（ＷＰ：ｗｒｉｔｅ  ｐｏｌｅ）を含み、また後部および／または側部遮蔽体（図示せず）を含んでもよい。ＣＰＰ−ＭＲセンサまたは読取ヘッド１００は、２つの磁気遮蔽体Ｓ１およびＳ２の間に位置する。遮蔽体Ｓ１、Ｓ２は、軟質透磁性材料、典型的にはＮｉＦｅ合金で形成され、またそれらが読取ヘッド１００への導線として機能できるように導電性であってもよい。遮蔽体は、読み取られているデータビットに隣接する、トラック沿いの方向に記録されたデータビットから、読取ヘッド１００を遮蔽するように機能する。また別個の導線を用いてもよく、この場合、読取ヘッド１００は、遮蔽体Ｓ１、Ｓ２と接触している、タンタル、金または銅などの導線材料の層と接して形成される。図３は、非常に小さい寸法を示すことが困難であるため、縮尺比に従って縮尺されていない。典型的には各遮蔽体Ｓ１、Ｓ２は、２０〜４０ｎｍの範囲であってもよい、トラック沿いの方向の読取ヘッド１００全体の厚さと比較して、トラック沿いの方向に数ミクロンの厚さである。
【００１４】
図４は、ディスクから見たような従来のＣＰＰ−ＭＲセンサ構造を構成する層を示すＡＢＳの図である。センサ１００は、２つの磁気遮蔽層Ｓ１、Ｓ２間に形成された層スタックを含むＣＰＰ−ＭＲ読取ヘッドである。センサ１００は、ＡＢＳにおける前縁と、離間された側縁１０２、１０４とを有する。遮蔽体Ｓ１、Ｓ２は、導電磁性材料から形成され、そのため、センス電流ＩＳ用の導線としても機能し得る。ここでセンス電流ＩＳは、センサスタック内の層を通って略垂直に流れる。あるいは、別個の導線層は、遮蔽体Ｓ１、Ｓ２とセンサスタックとの間に形成されてもよい。下部遮蔽体Ｓ１は、典型的には、化学機械研磨（ＣＭＰ）によって研磨され、センサスタックの成長のために滑らかな基板が設けられる。薄いＲｕ／ＮｉＦｅ二重層などのシード層１０１は、典型的には、スパッタリングによってＳ２の下に堆積されて、比較的厚いＳ２の電気メッキが促進される。Ｒｕ層は、磁気読取ギャップを調整するために使用され、ＮｉＦｅ層はＳ２用のメッキシードとして機能する。またメッキシードは典型的には、パーマロイなどのＮｉＦｅ合金である。
【００１５】
センサ１００の層は、横（ページに入る）方向に配向した固定磁気モーメントまたは磁化方向１２１を有する基準強磁性層１２０と、ディスク１２からの横方向の外部磁界に応じて層１１０の平面内で回転できる磁気モーメントまたは磁化方向１１１を有する自由強磁性層１１０と、基準層１２０と自由層１１０との間の非磁性スペーサ層１３０とを含む。自由層１１０の幅は、センサの物理的トラック幅（ＴＷ：ｔｒａｃｋ  ｗｉｄｔｈ）を本質的に画定する。ＣＰＰ−ＭＲセンサ１００はＣＰＰ  ＧＭＲセンサであってもよく、この場合、非磁性スペーサ層１３０は、導電性材料、典型的にはＣｕ、ＡｕまたはＡｇのような金属で形成されるであろう。あるいは、ＣＰＰ−ＭＲセンサ１００はＣＰＰトンネルＭＲ（ＣＰＰ−ＴＭＲ）センサであってもよく、この場合、非磁性スペーサ層１３０は、ＴｉＯ２、ＭｇＯまたはＡｌ２Ｏ３のような電気絶縁材料で形成されたトンネル障壁であろう。
【００１６】
ＣＰＰ−ＭＲセンサにおける固定強磁性層は、単一の固定層（ｐｉｎｎｅｄ  ｌａｙｅｒ）または図４に示すような逆平行（ＡＰ）固定構造であってもよい。図４のＣＰＰ  ＧＭＲセンサにおける固定層は、ＡＰ結合（ＡＰＣ）層１２３を横切って反強磁性的に結合されている基準強磁性層１２０（ＡＰ２）および下部強磁性層１２２（ＡＰ１）を備えた、よく知られたＡＰ固定構造である。ＡＰＣ層１２３は、典型的にはＲｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｃｒまたはそれらの合金である。自由強磁性層１１０と同様にＡＰ１およびＡＰ２層は、典型的には、結晶ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅもしくはＮｉＦｅ合金、またはこれらの材料の複数の層、例えばＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ二重層などで形成される。ＡＰ１およびＡＰ２強磁性層は、それぞれ逆平行に配向した磁化方向１２７、１２１を有する。ＡＰ１層１２２は、図４に示すように、反強磁性（ＡＦ）層１２４と交換結合することによって固定された磁化方向を有してもよい。ＡＦ層１２４は、典型的にはＭｎ合金、例えばＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ、ＦｅＭｎ、ＩｒＭｎ、ＰｄＭｎ、ＰｔＰｄＭｎまたはＲｈＭｎである。ＡＰ１およびＡＰ２の層は、同様のモーメントを有することが望ましい。これによって、自由層１１０への静磁結合が最小化され、かつＡＰ固定構造の正味の磁化にほぼ反比例するＡＦ層１２４の有効固定磁界が高いままであるように、確実にＡＰ固定構造の正味の磁気モーメントが小さくなる。
【００１７】
シード層１２５は、ＡＦ層１２４の成長を向上させるために、下部遮蔽層Ｓ１とＡＰ固定構造との間に位置してもよい。シード層１２５は、典型的には、ＮｉＦｅＣｒ、ＮｉＦｅ、Ｔａ、ＣｕまたはＲｕの１つまたは複数の層である。キャッピング層１１２は、自由強磁性層１１０と上部遮蔽層Ｓ２との間に位置する。キャッピング層１１２は、腐食防止を提供し、Ｒｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｉｒなどの単層もしくは異なる材料の複数の層、またはＲｕ／Ｔａ／Ｒｕ、Ｒｕ／Ｔｉ／ＲｕもしくはＣｕ／Ｒｕ／Ｔａの３層であってもよい。
【００１８】
対象範囲内の外部磁界、すなわちディスク上の記録データからの磁界の存在下では、自由層１１０の磁化方向１１１は回転し、一方で基準層１２０の磁化方向１２１は固定されたままで回転しない。したがって、センス電流ＩＳが、上部遮蔽体Ｓ２から、センサスタックを垂直に通って底部遮蔽体Ｓ１へ（またはＳ１からＳ２へ）印加される場合には、ディスク上の記録データからの磁界は、基準層の磁化１２１に対して自由層の磁化１１１の回転を引き起こし、これは電気抵抗の変化として検出可能である。
【００１９】
ＣｏＰｔまたはＣｏＣｒＰｔの硬質磁性バイアス層などの強磁性バイアス層１１５はまた、典型的には、センサ１００の側縁１０２、１０４の近くの、センサスタックの外部に形成される。バイアス層１１５は、電気絶縁層１１６によってセンサ１００の側縁１０２、１０４から電気的に絶縁される。Ｃｒ層またはＴａ／Ｃｒの複数の層などのキャッピング層１１８は、バイアス層１１５の上部に堆積される。キャッピング層１１８の上部層、例えばＣｒはまた、センサの製造中、化学機械研磨（ＣＭＰ：ｃｈｅｍｉｃａｌ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ−ｐｏｓｉｓｈｉｎｇ）停止層としての目的を果たす。バイアス層１１５は、ＡＢＳと略平行な磁化１１７を有し、よって、自由層１１０の磁化１１１に縦方向にバイアスをかける。したがって、外部磁界が存在しない場合、バイアス層１１５の磁化１１７は、自由層１１０の磁化１１１に平行である。
【００２０】
データ密度が磁気記録ディスク駆動装置で増加すると、読取ヘッドの寸法、より詳細にはＴＷを減少させる必要がある。しかしながら、有効または「磁気」ＴＷは、物理的ＴＷより一般に広い。磁気ＴＷは、隣接するトラックからのデータビットの側面読み取りおよびヘッドから媒体までの間隔のために、物理的ＴＷより低い割合で減少する。これはハードバイアス安定化を備えたセンサ用モデリングデータである、図５の線１５０によって示される。例えば、約４０ｎｍの磁気ＴＷは、約３５ｎｍの物理的ＴＷで達成することができる。しかしながら、磁気ＴＷを約３５ｎｍまで５ｎｍ減少させるためには、物理的トラック幅を約２５ｎｍまで１０ｎｍ減少させなければならない。この効果は、物理的ＴＷがより小さくなるにつれ、隣接するトラック内のデータビットからの磁界に対し、センサがより敏感になることによるものである。軟質透磁性材料の側面遮蔽体を備えたセンサは、この問題に対処するために提案されている。しかしながら、これには、硬質磁気バイアス層（図４の層１１５）の除去、ひいては、「スタック内」バイアスなどの、磁気的に自由層を安定化するための代替技術の使用が必要である。（非特許文献１）および（特許文献１）は、側面遮蔽体およびスタック内フラックス閉鎖バイアス構造を開示している。
【００２１】
本発明のＣＰＰ−ＭＲセンサでは、図６のＡＢＳ図に示すように、センサ１００の各側面上の交換結合構造２００は、自由層の磁化１１１を安定化するために、自由層１１０の縦方向のバイアス同様、側面遮蔽機能を提供する。センサ１００は、側縁１０２、１０４および側縁上の絶縁層１１６を備えた、図４に示すような従来技術の層スタックであってもよい。センサ１００は、基板、この例においてはトラック沿い遮蔽体Ｓ１の中央領域の上に位置し、交換結合構造２００はＳ１の側面領域上にある。
【００２２】
各交換結合構造２００は、第１の反強磁性（ＡＦ）層２１０および軟質透磁性材料の層２２０を含む。「軟質」磁性材料は、低い磁界で容易に磁化および消磁することができる。層２２０は、好ましくは１００を超える透磁率（μ）を備えた、ＮｉおよびＦｅを含む合金であることが好ましい。層２２０はまた、１０Ｏｅ未満の低い容易軸保磁力と、４５０ｅｍｕ／ｃｍ３以上かつ９００ｅｍｕ／ｃｍ３以下の飽和磁化Ｍｓとを有するべきである。トラック沿い遮蔽体Ｓ１およびＳ２で使用するのに適したよく知られている材料のうちのいずれも、層２２０に使用してもよい。具体的な組成物は、ｘが１〜２５のＮｉＦｅｘおよび、ｙが１〜８の（ＮｉＦｅｘ）Ｍｏｙまたは（ＮｉＦｅｘ）Ｃｒｙを含む。ここで下付き数字は原子パーセントである。任意の１〜２ｎｍ厚のＣｏまたはＣｏＦｅ合金の結合層を、ＡＦ層２１０と透過性側面遮蔽層２２０との間に挿入し、交換結合を高めてもよい。層２２０は、少なくとも自由層１１０の上部上方に延在するように、厚さを有するべきである。センサ１００を構成する層スタックの典型的な厚さは、約２０〜３５ｎｍである。ＡＦ層２１０は、ＩｒＭｎ（ここでＭｎは７０〜８５原子パーセントである）、またはＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ、ＦｅＭｎ、ＰｄＭｎ、ＰｔＰｄＭｎもしくはＲｈＭｎのような任意の他の既知のＡＦ材料が好ましい。ＡＦ層２１０は、層２２０と交換結合され、そのため、層２２０の磁化２４０にバイアスをかけて、自由層１１０の磁化１１１を安定化する。ＮｉＦｅＣｒ、ＮｉＦｅ、Ｔａ、ＣｕまたはＲｕの１つまたは複数の層を含む任意のシード層２０１は、ＡＦ層２１０の成長を促進するために遮蔽体Ｓ１上に位置してもよい。ＡＦ層２１０は、４〜１０ｎｍの範囲の厚さを有し、軟質磁性層２２０は、１０〜２５ｎｍの範囲の典型的な厚さを有する。絶縁体１１６、シード層２０１、ＡＦ層２１０および軟質磁気層２２０全体のスタックは、センサ１００とほぼ同じ高さである。一般に、フォトリソグラフィによるパターン化および後のイオンミリングによって、センサ１００接合が形成した後、側面遮蔽構造を堆積させる。次いで、化学の機械研磨（ＣＭＰ）によって構造を平坦化する。上部側面遮蔽層２２０（例えばＮｉＦｅ）およびセンサキャッピング層１１２材料（例えばＲｕ）の様々なＣＭＰ速度により、処理からのいくつかの局所的変化が可能である。したがって、側面遮蔽体は、センサ１００より多少厚いまたは薄くてもよい。
【００２３】
交換結合上部遮蔽構造２５０は、センサ１００および２つの側面遮蔽体交換結合構造２００の上に位置する。交換結合上部遮蔽構造２５０は、トラック沿い遮蔽体として機能するため、従来のメッキ遮蔽体Ｓ２は必要なく、例えば、従来のＡＢＳ処理を促進するために構造２５０の上部上に任意に保持してもよい。交換結合上部遮蔽構造２５０は、ＡＦ層２６０に交換結合された軟質透磁性材料の層２７０を含む。層２７０は、層２２０と同じ材料で形成してもよく、ＡＦの層２６０は、ＡＦ層２１０に使用されるような、ＩｒＭｎまたは他の適切なＡＦ材料であってもよい。ＡＦ層２６０は層２７０と交換結合され、そのため、層２７０の磁化２８０にバイアスをかけ、自由層１１０の磁化１１１を安定化するのを助ける。任意の結合層２６５は、例えば、１〜２ｎｍのＣｏまたはＣｏＦｅ合金は、ＡＦ層２６０によって層２７０の交換結合を向上させるために層２７０に堆積させてもよい。層２７０は、層２２０と接触しているのが好ましい。このように、第１の軟質磁性層２２０および第２の軟質磁性層２７０はそれぞれ、ＡＦ層２１０、２６０によって底部および上部で交換結合されている単一の軟質磁性層と見なすことができる。したがって、交換結合構造２２０および２７０は、自由層１１０の磁化１１１を安定化もしながら、側面遮蔽体および上部トラック沿い遮蔽体の両方の機能を提供する。
【００２４】
モデリングデータおよび実験データの両方は、側面遮蔽体を備えたセンサが同じ物理的トラック幅に対して、より小さい磁気トラック幅を有することを示した。これは図５の線１５１によって示され、ここでは、ハードバイアス安定化を備えたセンサ（線１５０）と比較して、側面遮蔽体安定化を備えたセンサについて、所定の物理的ＴＷに対して、より小さい磁気ＴＷが達成されている。特に、センサに２０〜３５ｎｍの物理的トラック幅を有する従来のハードバイアス安定化を備えたセンサと比較して、側面遮蔽体を備えたセンサについて、磁気トラック幅は２〜３ｎｍ小さい。
【００２５】
各交換結合構造２００内の第１の軟質磁性層２２０は、図７に示すような、よく知られた逆平行（ＡＰ）結合構造であってもよい。軟質磁性層２２２、２２６は、非磁性逆平行結合（ＡＰＣ）層２２４、典型的にはＲｕまたはＣｒの０．５〜１ｎｍ厚の層によって分離される。結合を向上させるために、Ｃｏ、ＦｅまたはＣｏＦｅ合金の１〜２ｎｍ厚の層２２３と２２５とが、ＡＰＣ層２２４と軟質磁性層２２２、２２６との間に位置してもよい。その場合、ＲｕがＡＰＣ層２２４として選択されると、層２２３および２２５はＣｏまたはＣｏの多いＣｏＦｅ合金であってもよく、ＣｒがＡＰＣ層２２４として選択されると、層２２３および２２５はＦｅまたはＦｅの多いＣｏＦｅ合金であってもよい。いずれの場合も、ＡＰＣ層２２４の厚さは、十分な結合を与えるために選択され、層２２３および２２５の材料に依存するであろう。下層２２２はＡＦ層２１０に交換結合され、磁化２４２を有する。上層２２６は非磁性層２２４を横切ってＡＰ結合され、逆平行磁化２４４を有する。図７の例では、下層２２４は上層２２６より低いモーメントを有し、その結果、ＡＰ結合構造の正味の磁気モーメントが、自由層１１０の磁化１１１にバイアスをかける。
【００２６】
図７の側面遮蔽構造について上に述べたように、上部遮蔽構造２５０内の軟質磁性層２７０はさらに、よく知られた逆平行（ＡＰ）結合構造であってもよい。これは図８に示されており、軟質磁性層２７２、２７６は、非磁性逆平行結合（ＡＰＣ）層２７４によって分離され、Ｃｏ、ＦｅまたはＣｏＦｅの任意の層２７３、２７５は上記のようなＡＰＣ材料の選択に依存する。上層２７６はＡＦ層２６０に交換結合され、磁化２８２を有する。下層２７２は非磁性層２７４を横切ってＡＰ結合され、逆平行磁化２８４を有する。
【００２７】
図９に示すように、ＡＦ層２１０はまた、軟質磁性層２２０の上面に位置し、センサ１００の側縁１０２、１０４から離間されてもよい。この例では、側縁１０２、１０４からのＡＦ層２１０の横方向の分離は、およそ１つのトラック幅が好ましいが、さらにより広くなり得るであろう。自由層１１０の磁化１１１を安定化するために、十分軟質である側面遮蔽材料は側縁１０２、１０４に隣接している必要があるため、多少の分離は必要である。ＡＦ層２１０の前に堆積させる軟質磁性層２２０が、例えば浅い角度でイオンビーム蒸着によって、いくつかカバレージで堆積させると、多少の分離が自然に生じるであろう。
【００２８】
図６に示すように、本発明によるＣＰＰ−ＭＲ読取ヘッドは、従来のＣＰＰ−ＭＲ読取ヘッドを製造するために用いられる技術のような、よく知られている技術を用いて製造することができる。まず、センサ１００のスタックを構成する層のすべてを完全な膜としてＳ１上に堆積させる。次いで、薄いシリコン（Ｓｉ）膜を完全な膜としてキャッピング層１１２上に堆積させる。Ｓｉは、続いて堆積させるダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ：ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ  ｃａｒｂｏｎ）のような硬質マスク材料の完全な膜のための密着膜である。次いで、フォトレジストの層をＤＬＣ上に堆積させる。次いで、フォトレジストをリソグラフィでパターン化して、センサ１００の２つの側縁１０２、１０４を画定する。イオンミリング工程により、Ｓ１に至るまでセンサ側縁の外側の層を除去する。次いで、絶縁層１１６、典型的には、アルミナまたは窒化ケイ素（ＳｉＮｘ）、任意のシード層２０１、ＡＦ層２１０および軟質磁性層２２０を堆積させることによって、側面領域を再充填する。次いで、第２のＳｉ接着層および第２のＤＬＣ層を、２つの交換結合構造２２０上方の側面領域に堆積させる。次いで、フォトレジストおよびフォトレジスト上の堆積材料を、ＤＬＣ層に至るまでリフトオフ支援の化学機械研磨（ＣＭＰ：ｃｈｅｍｉｃａｌ−ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ−ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）によって除去する。次いで、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）工程により、ＤＬＣを除去する。次いで、イオンミリング工程を実行してＳｉ層を除去する。これに続いて、上部遮蔽構造２５０を構成する層を堆積させる。交換結合軟質側面遮蔽体および上部遮蔽体の磁化方向を設定するには、ＡＢＳに実質的に平行な方向の磁界を用いたアニーリング工程が必要である。センサ１００内の固定層構造（図４のＡＰＣ、ＡＰ１およびＡＰ２層参照）はＡＢＳに実質的に垂直な磁化方向を有するため、このアニーリング工程は固定層構造の磁化方向を妨害しないように行わなければならない。このことは、センサ１００内の固定層の磁化方向を設定するために用いられる温度Ｔ１よりも低い温度Ｔ２でアニーリングすることにより達成される。例えば、Ｔ１が２５０〜３００℃の範囲にある場合、Ｔ２は１５０〜２００℃の範囲にある。
【００２９】
好ましい実施形態に関連して本発明を特に図示し説明したが、本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに、形態および詳細における様々な変更をなし得ることが当業者によって理解されるであろう。したがって、開示した本発明は、単に実例として見なされ、添付の特許請求の範囲において特定される範囲においてのみ限定される。
【符号の説明】
【００３０】
１２  磁気記録ディスク
１３  回転中心
１４  回転ボイスコイルモータアクチュエータ
１５  方向
１６  ディスク駆動装置ハウジング
１７  軸
１８  剛性アクチュエータアーム
２０  サスペンション
２２  空気軸受スライダ
２３  屈曲部
２４  磁気記録読取／書込ヘッド
２５  後面
２７  空気軸受面（ＡＢＳ）
２９  端子パッド
５０  離散データトラック
１００  ＣＰＰ  ＭＲセンサ
１０１、１２５、２０１  シード層
１０２、１０４  側縁
１１０  自由強磁性層
１１１、１１７、１２１、２４０、２４２、２８０、２８２  磁化
１２１、１２７  磁化方向
１１２、１１８  キャッピング層
１１５  強磁性バイアス層
１１６  電気絶縁層
１２０  基準強磁性層
１２２  下部強磁性層
１２３  逆平行結合（ＡＰＣ）層
１２４、２１０、２６０  反強磁性（ＡＦ）層
１３０  非磁性スペーサ層
２００  交換結合構造
２２０、２２２、２２６、２７０、２７２、２７６  軟質磁性層
２２４、２７４  非磁性逆平行結合（ＡＰＣ）層
２４４、２８４  逆平行磁化
２５０  交換結合上部遮蔽構造
２６５  結合層
２７０  逆平行（ＡＰ）結合構造
Ｓ１  下部磁気遮蔽層
Ｓ２  上部磁気遮蔽層
ＴＷ  トラック幅
ＩＳ  センス電流
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【図９】
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