(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のクロストラック幅を有する第１の部分を伴うシード層構造と、
前記シード層構造上に堆積され、第２のクロストラック幅を有する自由層とを備え、
前記シード層構造は、反強磁性（ＡＦＭ）層を含み、前記ＡＦＭ層と前記自由層とは、クロストラック方向において重なり合わず、前記第１のクロストラック幅は、前記第２のクロストラック幅よりも大きい、スタック。
【請求項２】
前記シード層構造の高さは、前記第１のクロストラック幅よりも大きい、請求項１に記載のスタック。
【請求項３】
前記自由層は２つの永久磁石の間に配置され、
前記第１のクロストラック幅は、前記２つの永久磁石のクロストラック幅と前記第２のクロストラック幅とを結合したものと実質的に等しい、請求項１に記載のスタック。
【請求項４】
その間に前記自由層を有する２つの永久磁石をさらに備える、請求項１に記載のスタック。
【請求項５】
前記シード層構造の前記第１の部分は、合成反強磁性（ＳＡＦ）層である、請求項１に記載のスタック。
【請求項６】
前記ＡＦＭ層は、テーパ状のクロストラック幅を有する、請求項１に記載のスタック。
【請求項７】
スタックであって、
第１の永久磁石と第２の永久磁石との間の自由層と、
反強磁性（ＡＦＭ）層構造とを備え、
前記ＡＦＭ層と前記自由層とは、クロストラック方向において重なり合わず、前記ＡＦＭ層構造の少なくとも一部のクロストラック幅は、前記自由層のクロストラック幅よりも大きく、
前記スタックは、
前記自由層および前記永久磁石の組み合わせと前記ＡＦＭ層構造との間に配置されたトンネリングバリヤ層をさらに備える、スタック。
【請求項８】
前記ＡＦＭ層構造は、
前記トンネリングバリヤ層に隣接する合成反強磁性（ＳＡＦ）層と、
ＡＦＭ材料を含むシード層とをさらに備える、請求項７に記載のスタック。
【請求項９】
前記ＳＡＦ層の少なくとも一部は、シールド層に隣接する、請求項８に記載のスタック。
【請求項１０】
前記シールド層に隣接する前記ＳＡＦ層の一部のクロストラック幅は、前記自由層のクロストラック幅と実質的に等しい、請求項９に記載のスタック。
【請求項１１】
前記ＡＦＭ層構造の高さは、前記ＡＦＭ層構造のクロストラック幅よりも大きい、請求項７に記載のスタック。
【請求項１２】
前記ＡＦＭ層構造の高さは、前記自由層のクロストラック幅よりも大きい、請求項７に記載のスタック。
【請求項１３】
自由層と、
合成反強磁性（ＳＡＦ）層と、
反強磁性（ＡＦＭ）層構造とを備え、
前記ＡＦＭ層と前記自由層とは、クロストラック方向において重なり合わず、前記ＡＦＭ層構造の少なくとも一部のクロストラック幅は、前記自由層のクロストラック幅よりも大きい、装置。
【請求項１４】
前記ＡＦＭ層構造は、シールド層上に、クロストラック方向に沿って、前記ＡＦＭ層構造の部分間に配置された前記シールド層の少なくとも一部とともに配置される、請求項１３に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気データ記憶および検索システムにおけるスタック構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
磁気データ記憶および検索システムにおいては、磁気読出／書込ヘッドは、磁気ディスク上に記憶された、磁気的にエンコードされた情報を検索するための磁気抵抗（magnetoresistive：ＭＲ）センサを有する読出部を含む。ディスク表面からの磁束は、ＭＲセンサの検知層の磁化ベクトルの回転を引き起こし、次いでＭＲセンサの電気抵抗率の変化を生じさせる。ＭＲセンサの抵抗率の変化は、ＭＲセンサに電流を通過させて、ＭＥセンサにかかる電圧を測定することによって検出することができる。そして、外部回路が、その電圧情報を適当なフォーマットに変換し、ディスク上にエンコードされた情報を復元するようにその情報を操作する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
要約
本明細書において記述および主張される実行例は、第１のクロストラック幅を有する第１の部分を伴うシード層構造と、シード層構造上に堆積され第２のクロストラック幅を有する自由層とを有するスタックを提供し、第１のクロストラック幅は、第２のクロストラック幅よりも大きい。代替的な一実行例においては、シード層構造のクロストラック幅は、自由層のクロストラック幅と２つの永久磁石のクロストラック幅とを結合したものと実質的に等しい。
【０００４】
本発明の１つまたはより多くの実施形態の詳細が、添付の図面および以下の説明に記載される。これらのおよびさまざまな他の特徴および使用は、以下の詳細な説明を読むことによって明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】磁気抵抗センサを含む例示的な読出ヘッドを示す概略ブロック図である。
【図２】磁気抵抗センサを含む例示的な読出ヘッドを示す代替的な概略ブロック図である。
【図３】磁気抵抗センサを含む例示的な読出ヘッドの製造のさまざまなステージを示す図である。
【図４】磁気抵抗センサを含む例示的な読出ヘッドの製造のさまざまなステージを示す図である。
【図５】磁気抵抗センサを含む例示的な読出ヘッドの製造のさまざまなステージを示す図である。
【図６】磁気抵抗センサを含む例示的な読出ヘッドを示す代替的な概略ブロック図である。
【図７】磁気抵抗センサを含む例示的な読出ヘッドを示す代替的な概略ブロック図である。
【図８】磁気抵抗センサを含む例示的な読出ヘッドを示す代替的な概略ブロック図である。
【図９】磁気抵抗センサを含む例示的な読出ヘッドを示す代替的な概略ブロック図である。
【図１０】磁気抵抗センサを含む例示的な読出ヘッドを示す代替的な概略ブロック図である。
【図１１】磁気抵抗センサを含む例示的な読出ヘッドの製造を説明する例示的な動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
詳細な説明
高データ密度および磁気媒体からのデータ読出しのための高感度センサの需要が増加している。増加された感度を有する巨大磁気抵抗（Giant Magnetoresistive：ＧＭＲ）センサは、銅のような薄い導電性の非磁気スペーサ層によって分離された２つの軟磁性層で構成される。トンネル磁気抵抗（Tunnel Magnetoresistive：ＴＭＲ）センサは、薄い絶縁トンネルバリヤにわたって層に垂直に配向されたスピンを伴って電子が移動する、ＧＭＲへの拡張を提供する。反強磁性（antiferromagnetic：ＡＦＭ）材料（「ピニング層（pinning layer：ＰＬ）」と称する。）が、第１の軟磁性層に隣接して配置されて、それが回転することを抑制する。この特性を示すＡＦＭ材料は、「ピニング材料（pinning material）」と称される。その回転抑制によって、第１の軟質層は「ピンド層（pinned layer）」と称される。第２の軟質層は、外部磁場に応答して自由に回転し、「自由層（free layer：ＦＬ）」と称される。
【０００７】
ＭＲセンサを適切に動作するために、センサは、エッジ領域の形成に対して安定化される。なぜなら、領域の壁動作は、データ復元を困難にする電気ノイズをもたらすからである。安定化を達成するための共通の方法は、永久磁石隣接接合設計を用いることである。このスキームにおいては、高保磁場を有する永久磁石（すなわち、硬質磁石）が、センサの各端部に配置される。永久磁石からの磁場はセンサを安定化し、エッジ領域形成を抑制するとともに適当なバイアス力を提供する。ＰＬの剛性を増加するために、ＰＬにおいて合成反強磁性体（synthetic antiferromagnet：ＳＡＦ）が用いられる。ＡＦＭ／ＰＬの使用によって、ＳＡＦ構造の一貫性のある予測可能な配向が可能となる。さらに、ＡＦＭ／ＰＬの使用は、ＭＲセンサを用いたリーダについての、高振幅線形応答を可能とする安定構造も提供する。
【０００８】
しかしながら、ＡＦＭ／ＰＬ構造を使用することは、リーダのシールド−シールド間隔（shield-to-shield spacing：ＳＳＳ）を増加する。記録システムにおける信号−ノイズ比（ＳＮＲ）を決定する磁気センサのパルス幅変動ＰＷ５０は、ヘッダのＳＳＳに依存するので、より低いＳＳＳを達成することによって、記録システムのＳＮＲを低減することが可能となる。モデリングおよび経験の双方によって示唆されるように、ＰＷ５０とＳＳＳとの間の関係の例は、以下のように与えられ得る。
【０００９】
ΔＰＷ５０≒０．３×ΔＳＳＳ
したがって、ＳＳＳの低減は、ＰＷ５０の値の低減をもたらし、それによって、記録システムについてのＳＮＲの値の増加をもたらす。そのため、リーダのより高い線密度が、ＳＳＳを低減することによって達成され得る。さらに、より小さいＳＳＳは、メディアリーダのクロストラック解像度も改善し、そのようなクロストラックの低減はメディアリーダにによって達成することができる面積密度のさらなる改善に寄与する。
【００１０】
本明細書に開示されるセンサスタックアセンブリは、リーダについての低減されたＳＳＳを提供する。具体的には、センサスタックは、自由層ＦＬに対して広い面積範囲を有するＳＡＦ／ＡＦＭ構造を含む。低減されたＳＳＳは、低減されたパルス幅をもたらし、したがって、そのようなＡＦＭ／ＰＬ構造を用いたリーダの線密度容量の増加をもたらす。さらに、ＳＳＳを低減することは、リーダのクロストラック解像度も改善し、それによって、リーダの面積密度容量を改善する。
【００１１】
さらに、ＡＦＭ／ＰＬシステムの磁気分散は、さまざまなリーダにおいて支配的な磁気ノイズにも寄与する。ＡＦＭの排除は、ＰＬ磁化が軟質一方向特性について最適化されることを可能とし、ノイズ低減をもたらす。一方、ＡＦＭ／ＰＬシステムは、ＳＡＦ構造の一貫性のある予測可能な配向を可能とする。本明細書に開示されるセンサスタックアセンブリは、自由層（ＦＬ）に対して広い面先範囲を有するＳＡＦ／ＡＦＭ構造を提供する。センサスタックアセンブリの一実行例においては、ＳＡＦ／ＡＦＭ幅は、隣接した永久磁石（ＰＭ）と合致する。
【００１２】
本明細書に開示されるセンサスタックアセンブリの代替的な実行例は、ＳＡＦ／ＡＦＭストライプの高さが、ＳＡＦ／ＡＦＭストライプの幅よりも長い（すなわち、高アスペクト比の）ＳＡＦ／ＡＦＭ構造を含む。他の代替的な実行例においては、ＦＬを含むセンサの領域に直接的に隣接する領域からＡＦＭが除去されるが、ＡＦＭは（ＦＬから離れた領域である）ＦＬの幅の面積に存在する。そのような実行例は、安定したＳＡＦ構成、およびＳＳＳの低減を提供し、ＰＷ５０の改善をもたらす。さらなる代替的な実行例においては、ＦＬおよびＳＡＦは、バリヤ層を用いて互いに切り離される。
【００１３】
他の代替的な実行例においては、ＡＦＭの高さは、ＦＬの幅よりも大きい（ＡＦＭの高さは、ＡＦＭの幅よりも少なくてもよい）。たとえば、そのような実行例においては、ＦＬの直下の面積からＡＦＭが除去される。そのような実行例は、さまざまな個別のＡＦＭのセクションについてＡＦＭの幅よりも大きいＡＦＭの高さのために、ＡＦＭセクションの高さが、組み合わされた２つのＡＦＭセクションのトータル幅よりも小さい場合であっても、好ましいＡＦＭ異方性を提供する。
【００１４】
図１は、磁気抵抗センサ１０２を含む例示的な読出ヘッド１００を示す概略的なブロック図を示す。センサ１００の実行例は、ディスクドライブ内の磁気読出／書込ヘッドを用いることができる。読出ヘッド１００は、磁気抵抗を利用して、ディスクドライブにおけるデータディスクからデータを読み出す。読出ヘッド１００の正確な性質は非常に広範囲に変化し得るが、本明細書で説明されるＳＡＦおよびシード層を用いて利用され得る読出ヘッド１００の一例として、トンネリング磁気抵抗（ＭＲ）読出ヘッド１００が説明される。しかしながら、ＳＡＦ層およびシード層は、たとえば、電流平面垂直（current perpendicular-to-the-plane：ＣＰＰ）巨大磁気抵抗ヘッド、巨大磁気抵抗ヘッドなどのような、任意の有用な読出ヘッド１００において用いられ得る。
【００１５】
一実行例においては、読出ヘッド１００は、データディスクの回転によって生成される空気軸受上の、ディスクドライブデータディスクの表面の上方を飛行する。データディスクは、複数のデータトラック１５０を有し、その１つが図１に示される。トラック１５０は、複数のビットに分割される。ディスクが矢印１５２の方向に回転すると、読出しヘッド１００はデータトラック１５０に追従し、磁気抵抗センサ１０２の下方を通過するときに１つ以上のビットを読み出す。
【００１６】
読出ヘッド１００は、第１のシールド層１０４と第２のシールド層１０６とを含む。磁気抵抗センサ１０２が、第１のシールド層１０４と第２のシールド層１０６との間に配置される。第１のシールド層１０４および第２のシールド層１０６は、高透磁率を有する材料で作られ、たとえば、磁気抵抗センサ１０２の衝突によるデータディスク上の隣接ビットからの磁場のような外部からの磁場を低減または実質的に遮蔽し、それによって、磁気抵抗センサ１０２の性能を改善する。一実行例においては、第１のシールド層１０４および第２のシールド層１０６は、磁気抵抗センサ１０２直下のビットからの磁場が磁気抵抗センサ１０２に影響し、それによって読み出すことができるようにする。したがって、物理的なビットサイズが減少するにつれて、シールド−シールド間隔（ＳＳＳ）も低減されなくてはならない。
【００１７】
磁気抵抗センサ１０２は、反強磁性（ＡＦＭ）シード層１１０と、合成反強磁性（ＳＡＦ）層１１２と、トンネリングバリヤ層１１４と、自由層１１６と、キャッピング層１１８とを含む複数の層を含む。一実行例においては、ＡＦＭ層１１０は第１の電極に電気的に結合し、キャップ層１１８は第２の電極に電気的に結合する。磁気抵抗センサ１０２の一実行例においては、自由層は、一対の永久磁石１２０の間に配置された第２のキャップ層を含む。
【００１８】
一実行例においては、ＳＡＦ層１１２は、ピンド層および基準層を含む。ピンド層および基準層の各々の磁気モーメントは、関心のある範囲の磁場（たとえば、データディスク上に記憶されたデータビットによって生成される磁場）の下では回転できないようにされる。基準層およびピンド層の磁気モーメントは、概して、図１の平面の法線方向で、かつ互いに逆平行に配向される。
【００１９】
一実行例においては、自由層１１６は、反強磁性体に交換的に結合されない。結果として、自由層１１６の磁気モーメントは、関心のある範囲において印加された磁場の影響の下で自由に回転する。読出ヘッド１００は、一対の永久磁石（ＰＭ）１２０をさらに含み、永久磁石１２０は、図の平面に平行であり概して水平に配向された磁気モーメントに自由層１１６をバイアスする磁場を生成する。このバイアスは、たとえば、読出ヘッド１００によって検知されるデータ内にノイズを導入し得る熱エネルギによって、自由層１１６の磁気モーメントがドリフトすることを防止する。しかしながら、バイアスは十分に小さく、自由層１１６の磁気モーメントは、データディスク上に記憶されたデータビットの磁場のような、印加された磁場に応じて変化し得る。磁気抵抗センサ１０２は、絶縁材料を含む絶縁層１２２によって、永久磁石１２０から分離されるとともに電気的に絶縁される。
【００２０】
トンネリングバリヤ層１１４は、ＳＡＦ１１２と自由層１１６とを分離する。トンネリングバリヤ層１１４は十分に薄く、ＳＡＦ１１２における基準層と、自由層１１６との間において、量子力学的電子トンネリングが生じる。電子トンネリングは、電子スピンに依存し、磁気抵抗センサ１０２の磁気応答を、ＳＡＦ１１２および自由層１１６の相対配向およびスピン分極の関数にする。電子トンネリングの最大確率は、ＳＡＦ１１２および自由層１１６の磁気モーメントが平行である場合に生じ、電子トンネリングの最小確率は、ＡＦ１１２および自由層１１６の磁気モーメントが逆平行である場合に生じる。したがって、磁気抵抗センサ１０２の電気抵抗値は、印加される磁場に応じて変化する。ディスクドライブにおけるデータディスク上のデータビットは、図１の平面の法線方向、すなわち図の平面に入る方向または図の平面から出る方向のいずれかに磁化される。そのため、磁気抵抗センサ１０２がデータビットの上方を通過するとき、自由層１１６の磁気モーメントは、図１の平面に入る方向、または図１の平面から出る方向のいずれかに回転され、磁気抵抗センサ１０２の電気抵抗値が変化する。磁気抵抗センサ１０２によって検知される値（たとえば、０または１のいずれか）は、したがって、磁気抵抗センサ１０２に接続される第１の電極から第２の電極へ流れる電流に基づいて決定され得る。
【００２１】
ディスクドライブのような磁気データ記憶装置の記憶容量を増加するために、データディスク上の磁気配向領域（ビット）のサイズは、より高いデータ密度を生成するように、継続的により小さくされている。したがって、読出ヘッド１００のサイズはより小型化され、特に、シールド−シールド間隔（ＳＳＳ）が低減され、それによって、磁気抵抗センサ１０２はデータトラック１５０上の隣接ビットの磁場から実質的に絶縁される。ＳＳＳを低減するために、磁気抵抗センサ１０２の実行例においては、シード／ＡＦＭ層１１０およびＳＡＦ層１１２のクロストラック幅は、自由層１１６のクロストラック幅よりも大きくされる。代替的な実行例においては、ＡＦＭ層１１０およびＳＡＦ層１１２を含むシード層構造のクロストラック幅は、自由層１１６のクロストラック幅よりも大きい。図１に示される磁気抵抗センサ１０２について、ＡＦＭ層１１０およびＳＡＦ層のクロストラック幅は実質的に同様である。さらに、ＡＦＭ層１１０およびＳＡＦ層のクロストラック幅は、自由層１１６と永久磁石１２０の結合されたクロストラック幅と実質的に同じである。
【００２２】
図１に示される実行例は、ＡＦＭ層１１０全体のクロストラック幅が、自由層１１６のクロストラック幅よりも実質的に大きいものを示しているが、代替的な実行例においては、ＡＦＭ層１１０の一部は、自由層１１６のクロストラック幅よりも大きいクロストラック幅を有する。たとえば、そのような実行例においては、ＡＦＭ層１１０は、自由層１１６のクロストラック幅と実質的に同じクロストラック幅を有するＡＦＭ層の少なくとも一部と格付けられてもよい（graded）（図示せず）。たとえば、一実行例においては、ＳＡＦ層１１２に近接したＡＦＭ層１１０のクロストラック幅は、シールド１０４に近接したＡＦＭ層１１０のクロストラック幅よりも大きく、その逆も真である。同様に、代替的な実行例においては、ＳＡＦ層１１２の一部が、自由層１１６のクロストラック幅よりも大きいクロストラック幅を有する。たとえば、そのような実行例においては、ＳＡＦ層１１２は、自由層１１６のクロストラック幅と実質的に同じクロストラック幅を有するＳＡＦ層１１２の少なくとも一部と格付けられてもよい（図示せず）。磁気抵抗センサ１０２のさらに代替的な実行例においては、シード層構造（ＡＦＭ層１１０とＳＡＦ層１１２との結合）の高さは、シード層構造のクロストラック幅よりも大きい。図示された実行例においては、シード層構造の高さは、図１の表面に入る方向の深さによって表わされる。
【００２３】
図２は、磁気抵抗センサ２０２を含む例示的な読出ヘッド２００を示す代替的な概略ブロック図を示す。図示された実行例においては、読出ヘッド２００の多くの点は、読出ヘッド１００の対応する点と実質的に同じである。たとえば、読出ヘッド２００は、第１のシールド層２０４と第２のシールド層２０６とを含む。磁気抵抗センサ２０２は、第１のシールド層２０４と第２のシールド層２０６との間に位置付けられる。磁気抵抗センサ２０２は、反強磁性（ＡＦＭ）シード層２１０と、合成反強磁性（ＳＡＦ）層２１２と、トンネリングバリヤ層２１４と、自由層２１６と、キャッピング層２１８とを含む。一実行例においては、ＡＦＭ層２１０が第１の電極層に電気的に結合され、キャップ層２１８が第２の電極層に電気的に結合される。磁気抵抗センサ２０２の一実行例においては、自由層２１６は、一対の永久磁石２２０の間に配置された第２のキャップ層も含む。
【００２４】
一実行例においては、ＳＡＦ層２１２は、ピンド層および基準層を含む。ピンド層および基準層の各々の磁気モーメントは、関心のある領域内の磁場（たとえば、データディスク上に記憶されたデータビットによって生成される磁場）の下で回転できないようになっている。基準層およびピンド層の磁気モーメントは、概して、図２の平面の法線方向で、かつ互いに逆平行に配向される。
【００２５】
一実行例においては、自由層２１６は、反強磁性体に交換的に結合されない。結果として、自由層２１６の磁気モーメントは、関心のある範囲において印加された磁場の影響の下で自由に回転する。読出ヘッド２００は、一対の永久磁石（ＰＭ）２２０をさらに含み、永久磁石２２０は、図の平面に平行であり概して水平に配向された磁気モーメントに自由層２１６をバイアスする磁場を生成する。このバイアスは、たとえば、読出ヘッド２００によって検知されるデータ内にノイズを導入し得る熱エネルギによって、自由層２１６の磁気モーメントがドリフトすることを防止する。しかしながら、バイアスは十分に小さく、自由層２１６の磁気モーメントは、データディスク上に記憶されたデータビットの磁場のような、印加された磁場に応じて変化し得る。磁気抵抗センサ２０２は、絶縁材料を含む絶縁層２２２によって、永久磁石２２０から分離されるとともに電気的に絶縁される。
【００２６】
トンネリングバリヤ層２１４は、ＳＡＦ２１２と自由層２１６とを分離する。トンネリングバリヤ層２１４は十分に薄く、ＳＡＦ２１２における基準層と、自由層２１６との間において、量子力学的電子トンネリングが生じる。電子トンネリングは、電子スピンに依存し、磁気抵抗センサ２０２の磁気応答を、ＳＡＦ２１２および自由層２１６の相対配向およびスピン分極の関数にする。電子トンネリングの最大確率は、ＳＡＦ２１２および自由層２１６の磁気モーメントが平行である場合に生じ、電子トンネリングの最小確率は、ＡＦ２１２および自由層２１６の磁気モーメントが逆平行である場合に生じる。したがって、磁気抵抗センサ２０２の電気抵抗値は、印加される磁場に応じて変化する。ディスクドライブにおけるデータディスク上のデータビットは、図２の平面の法線方向、すなわち図の平面に入る方向または図の平面から出る方向のいずれかに磁化される。そのため、磁気抵抗センサ２０２がデータビットの上方を通過するとき、自由層２１６の磁気モーメントは、図２の平面に入る方向、または図２の平面から出る方向のいずれかに回転され、磁気抵抗センサ２０２の電気抵抗値が変化する。磁気抵抗センサ２０２によって検知される値（たとえば、０または１のいずれか）は、したがって、磁気抵抗センサ２０２に接続される第１の電極から第２の電極へ流れる電流に基づいて決定され得る。
【００２７】
ディスクドライブのような磁気データ記憶装置の記憶容量を増加するために、データディスク上の磁気配向領域（ビット）のサイズは、より高いデータ密度を生成するように、継続的により小さくされている。したがって、読出ヘッド２００のサイズはより小型化され、特に、シールド−シールド間隔（ＳＳＳ）が低減され、それによって、磁気抵抗センサ２０２はデータトラック上の隣接ビットの磁場から実質的に絶縁される。
【００２８】
ノイズを低減することによってＳＮＲを改善するために、磁気抵抗センサ２０２の一実行例においては、シード／ＡＦＭ層２１０およびＳＡＦ層２１２のクロストラック幅は、自由層２１６のクロストラック幅よりも大きくされる。具体的には、ＳＡＦ／ＡＦＭ構造の増加された幅は、磁気抵抗センサ２０２の安定性を改善し、それによって低減されたノイズをもたらす。代替的な実行例においては、ＡＦＭ層２１０およびＳＡＦ層２１２を含むシード層構造のクロストラック幅は、自由層２１６のクロストラック幅よりも大きい。図２に示される磁気抵抗センサ２０２について、ＳＡＦ層２１２のクロストラック幅は、自由層２１６および永久磁石２２０のクロストラック幅を結合したものと実質的に同じである。代替的な実行例においては、より広いＳＡＦ／ＡＦＭ構造を有することに加えて、ＦＬが配置されるＡＦＭ領域も除去され、あるいは格付けされ、それによって低減されたＳＳＳがもたらされる。したがって、広いＳＡＦ／ＡＦＭ構造とＦＬが配置されるＡＦＭの除去された部分との結合構造は、低減されたＳＳＳとともに、改善された安定性および低減されたノイズをもたらす。
【００２９】
読出ヘッド２００のＡＦＭ層２１０は、ＡＦＭ層２１０のクロストラック表面が永久磁石２２０のクロストラック表面に実質的に限定されるよう構成される。たとえば、図２に示されるように、ＡＦＭ層２１０の内縁は、永久磁石２２０の内縁に実質的に揃えられる。ＡＦＭ層２１０のそのような構造によって、磁気抵抗センサ２０２はより少ないシールド−シールド間隔（ＳＳＳ）を有するように構築される。
【００３０】
図２に示される実行例は、ＡＦＭ層２２０全体のクロストラック幅が、自由層２１６のクロストラック幅よりも実質的に大きいものを示しているが、代替的な実行例においては、ＡＦＭ層２２０の一部は、自由層２１６のクロストラック幅よりも大きいクロストラック幅を有する。たとえば、そのような実行例においては、ＡＦＭ層２２０は、自由層２１６のクロストラック幅と実質的に同じクロストラック幅を有するＡＦＭ層の少なくとも一部と格付けられてもよい（図示せず）。たとえば、一実行例においては、ＳＡＦ層２１２に近接したＡＦＭ層２２０のクロストラック幅は、シールド２０４に近接したＡＦＭ層２２０のクロストラック幅よりも大きく、その逆も真である。同様に、代替的な実行例においては、ＳＡＦ層２１２の一部が、自由層２１６のクロストラック幅よりも大きいクロストラック幅を有する。たとえば、そのような実行例においては、ＳＡＦ層２１２は、自由層２１６のクロストラック幅と実質的に同じクロストラック幅を有するＳＡＦ層２１２の少なくとも一部と格付けられてもよい（図示せず）。磁気抵抗センサ２０２のさらに代替的な実行例においては、シード層構造（ＡＦＭ層２２０とＳＡＦ層２１２との結合）の高さは、シード層構造のクロストラック幅よりも大きい。図示された実行例においては、シード層構造の高さは、図２の表面に入る方向の深さによって表わされる。
【００３１】
読出ヘッド２００の代替的な一実行例においては、磁気抵抗センサ２０２により近い第１のシールド２０４のセクションは、磁気抵抗センサ２０２の幅と等しい幅を有する。しかしながら、代替的な実行例においては、磁気抵抗センサ２０２により近い第１のシールド２０４の上記のセクションの幅は、磁気抵抗センサ２０２の幅より小さい幅、またはより大きい幅を有する。磁気抵抗センサ２０２により近い第１のシールド２０４のセクションの幅と、磁気抵抗センサ２０２の幅との比率は、ＳＡＦの安定性および効果的なＳＳＳに影響を与える。言い換えれば、その比率によって、設計者は、ＳＡＦの安定性とＳＳＳにおける効果的な低減との間のトレードオフを可能にする。磁気抵抗センサ２０２により近い第１のシールド２０４のセクションの幅が小さいほど、ＳＡＦの安定性はより高くなるとともに効果的なＳＳＳもより高くなり、逆もまた真である。
【００３２】
磁気抵抗センサ１０２，２０２の実行例は、ＡＦＭ粒子の切断に関連する課題を排除し、それによってＡＦＭパターニングプロセスにおいてさらに小さいＡＦＭ粒子を生成する。これらの低減されたサイズの粒子は、小さくかつ多くの場合不安定である。磁気抵抗センサ１０２，２０２の提案した実行例のためのＡＦＭ粒子は、自由層から離間して切断され、そのため低減されたサイズのＡＦＭ粒子の不安定さは、磁気抵抗センサ１０２，２０２に影響を与えない。さらに、より薄い永久磁石１２０，２２０は、より小さいＳＡＦバイアスを生成し、それによってＳＡＦ上の永久磁石トルクが低減され、ＳＡＦのバランスをより安定化することができる。磁気抵抗センサ２０２の実行例は、さらに、自由層２１６におけるシールド−シールド間隔（ＳＳＳ）を低減し、それによって、ＰＷ５０を０．３＊ＡＦＭだけ改善する。
【００３３】
図３〜図９は、磁気抵抗センサを含む例示的な読出ヘッドを製造するさまざまなステージを示す。磁気抵抗センサを形成するための方法の実行例は、層のマスキング、および前に堆積された材料の除去のためのイオンミリングのような技術を含む。さらに、ＳＡＦ層が確実に衝突しないようにするために、リーダの幅の形成の間に、終点検出技術がＳＡＦ／ＡＦＭ層を除去することなく自由層を除去するために用いられる。磁気抵抗センサの代替的な実行例においては、ＰＭの厚さが、隣接接合センサ設計の他の実行例に対して低減される。ＰＭのそのような実行例は、自由層（ＦＬ）を安定化するために利用可能な磁束の量を低減する。さらに、代替的な実行例においては、ＰＭおよびＦＬの間の絶縁層の厚さも実質的に低減される。
【００３４】
具体的には、図３は、シード／ＡＦＭ層３１０と、ＳＡＦ層３１２と、トンネリングバリヤ層３１４と、自由層３２２とを含む磁気抵抗センサスタック３００の層の、空気軸受面（ＡＢＳ）から見た図を示す。磁気抵抗センサスタック３００は、本明細書に開示される磁気抵抗センサを製造するための、開始時の構成として用いられる。
【００３５】
図４は、マスキング動作４００を示し、自由層４２２上にマスク４３０が設けられる。部分的に形成された磁気抵抗センサ４０２は、シード層４１０と、ＳＡＦ層４１２と、バリヤ層４１４と、自由層４２２とを含む。図４に示されるように、自由層４２２の制限された中央部分にマスク４３０が堆積される。一実行例においては、マスキング層４３０の幅は、磁気抵抗センサの読出し幅を規定する。代替的な一実行例においては、マスク４３０は、画像転写層、およびその画像転写層上に堆積されたフォトレジスト層（図示せず）を含む。画像転写層は、可溶性ポリマー、あるいはいくつかの他の類似の適当な材料であり得る。限定されないが、１つ以上の硬質マスク層、底部の反射防止用コーティング、および／または剥離層のような他のマスキング層が、マスク４３０に設けられてもよい。
【００３６】
図５は、磁気抵抗センサを製造するための後続の動作５００を示す。具体的には、図５に示されているように、自由層５２２が、イオンミリング、および／または、反応性エッチング動作５０２によってさらに規定される。自由層５２２のエッチングは、マスク層５３０によって覆われていない自由層５２２に対して少なくとも一部のトンネリングバリヤ層５１４を露出させる。一実行例においては、イオンミリングおよび／または反応性エッチング動作５０２は、ＳＡＦ層５１２およびＡＦＭ層５１０には影響を与えない。代替的な実行例においては、イオンミリングおよび／または反応エッチング動作５０２は、自由層５２２がマスク層５３０によって覆われていない領域におけるバリヤ層５１４およびＳＡＦ層５１２も除去する。
【００３７】
動作５００の後にもたらされる磁気抵抗センサは、ＰＭを堆積すること、マスク５３０を除去することなどの一連の動作を用いてさらに処理されて、図６に示されるような、図１に示される磁気抵抗センサ１０２と実質的に同じ磁気抵抗センサ６０２を生成する。さらに、下部シールド６０４および上部シールド６０６が追加されて、磁気リーダ６００が製造される。
【００３８】
図７は、磁気抵抗センサ７０２を含む例示的な読出ヘッド７００を示す代替的な概略ブロック図を示す。具体的には、磁気抵抗センサ７０２は、サイドシールド７１０を含み、サイドシールド７１２がバリヤ層７１４の上方に配置される。一実行例においては、サイドシールド７１０，７１２は、強磁性材料で作られる。さらに、下部シールド７０４および上部シールド７０６が追加されて、読出ヘッド７００が製造される。
【００３９】
図８は、磁気抵抗センサ８０２を含む例示的な読出ヘッド８００を示す代替的な概略ブロック図を示す。具体的には、磁気抵抗センサ８０２は、サイドシールド８１０を含み、サイドシールド８１２がバリヤ層８１４の上方に配置される。さらに、下部シールド８０４および上部シールド８０６が追加されて、読出ヘッド８００が製造される。一実行例においては、サイドシールド８１０，８１２は強磁性材料で作られ、上部シールド８０６に隣接する。
【００４０】
図９は、磁気抵抗センサ９０２を含む例示的な読出ヘッド９００を示す代替的な概略ブロック図を示す。さらに、下部シールド９０４および上部シールド９０６が追加されて、読出ヘッド９００が製造される。磁気抵抗センサ９０２は、第１のシード／ＡＦＭ層９１０と第２のシード／ＡＦＭ層９１２とを含み、シード／ＡＦＭ層９１０，９１２は、シールド層９０４の少なくとも一部が自由層９１６のクロストラック幅と実質的に同じクロストラック幅を有するように格付けされる。したがって、シード／ＡＦＭ層９１０，９１２は、自由層９１６とは重ならない。このうような構造は、ＡＦＭ層粒子の切断の課題を排除し、これはＡＦＭパターニングの処理においてさらに小さいＡＦＭ粒子を生成する。低減されたサイズの粒子は、小さくかつ多くの場合不安定である。本明細書に開示される構造によって、ＡＦＭ粒子は自由層から離間して切断されて、低減されたサイズのＡＦＭ粒子に関連した不安定性を低減する。
【００４１】
図１０は、磁気抵抗センサ１００２を含む例示的な読出ヘッド１０００を示す代替的な概略ブロック図を示す。さらに、下部シールド１００４および上部シールド１００６が追加されて、読出ヘッド１０００が製造される。磁気抵抗センサ１００２は、シード／ＡＦＭ層１０１０を含み、シード／ＡＦＭ層１０１０は自由層１０１６に近い側がより広くなった台形形状を有する。具体的には、シード／ＡＦＭ層１０１０は、シード／ＡＦＭ層１０１０の少なくとも位置が自由層１０１６のクロストラック幅と実質的に同じクロストラック幅を有するように格付けされる。
【００４２】
図１１は、磁気抵抗センサを含む読出ヘッドによって達成され得る、非対称性低減を説明するグラフを示す。具体的には、図１０は、読出ヘッドの横方向伝達曲線のグラフを示す。実線の曲線１１１０は、自由層のクロストラック幅と実質的に同じクロストラック幅を有するＳＡＦ層を伴う磁気抵抗センサについての横方向伝達曲線を示す。一方、破線の曲線１１１２は、自由層のクロストラック幅よりも大きいクロストラック幅を有するＳＡＦ層を伴う磁気抵抗センサについての横方向伝達曲線を示す。示されるように、より広いＳＡＦを伴磁気抵抗センサについての非対称性の実質的な低減が存在する。具体的には、実線の曲線１１１０は、４０ｎｍのクロストラック幅のＳＡＦと８ｎｍのクロストラック幅のＰＭを有するスタックについての伝達曲線を示しており、およそ１４％の非対称性となっている。それと比較して、破線の曲線１１１２は、２００ｎｍのクロストラック幅のＳＡＦと８ｎｍクロストラック幅のＰＭを有するスタックについての伝達曲線を示しており、およそ４％の非対称性となっている。
【００４３】
上記の仕様、例、およびデータは、本発明の例示的な実行例の構造および使用の完全な説明を与える。本発明の精神および範囲から逸脱することなく本発明の多くの実行例がなされ得るので、本発明は以降に添付される特許請求の範囲に存在する。さらに、異なる実行例の構造的な特徴は、記載された請求項から逸脱することなく、さらに他の実行例に結合されてもよい。上述された実行例および他の事項例は、以下の特許請求の範囲内である。
【符号の説明】
【００４４】
１００  読出ヘッド、１０２  磁気抵抗センサ、１０４，１０６  シールド層、１１０  シード／ＡＦＭ層、１１２  ＳＡＦ層、１１４  トンネリングバリヤ層、１１６  自由層、１１８  キャッピング層、１２０  永久磁石、１２２  絶縁層、１５０  データトラック。
【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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【図１０】
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【図１１】
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