(57)【要約】【課題】製造中の磁気抵抗センサに対する静電気放電（ＥＳＤ）破壊を防ぐための構造を提供する。【解決手段】構造は、センサ３０６の試験中にはオフに切換えることができ、次に、センサにＥＳＤ分流を提供するためにオンに戻すことができる切換え素子を包含する。スイッチ５０２は、スライダ上に構築された熱動型の機械的な継電器であることができる。スイッチ５０２は、第１および第２の電極の間に挟まれた固体電解質を包含する、プログラム可能な抵抗器であることもできる。電極の１つはアノードとして機能する。電圧が第１の方向に印加されると、イオンブリッジが、電極の両端にわたる電解質の両端間に生じて、抵抗器が伝導性になる。電圧が第２の方向に印加されると、イオンブリッジは減退し、プログラム可能な抵抗器は本質的に非伝導性になる。【選択図】図５
2008010138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スライダと、
前記スライダ上に形成された磁気抵抗センサと、
前記スライダ上に形成された継電器であって、電流が継電器を通じて流れていないときは閉回路状態でバイアスされ、電流が継電器を流れると作動して開く継電器と、
前記継電器を前記センサと接続する回路群であって、前記スライダをデータ記録装置に組立てる前に前記継電器を前記センサと接続するように構成された回路群と、
を備える磁気抵抗センサに対する静電気放電破壊を防ぐ構造。
【請求項２】
前記継電器を前記センサに接続する前記回路群が開回路を形成するように切断されている請求項１に記載の構造。
【請求項３】
スライダと、
前記スライダ上に形成された磁気抵抗センサと、
前記スライダ上に形成され、前記磁気抵抗センサと接続して、前記磁気抵抗センサの両端間の電圧を選択的に電気的に分流するように構成された継電器構造とを備え、
前記継電器が、さらに、
空間によって互いに分離した第１および第２の電気接点と、
前記第１および第２の接点の一部ならびに前記空間の上に設けられた接触棒と、
前記第１および第２の接点ならびに前記接触棒の上を延び、前記接触棒と接続された膜と、
前記膜の熱膨張によって、前記膜が、前記接触棒を前記第１および第２の接点から離れる方向に持ち上げて、前記第１および第２の接点の間の電気的接続を遮断するように、前記膜を選択的に加熱する加熱素子と、
を備える磁気抵抗センサに対する静電気放電破壊を防ぐ構造。
【請求項４】
前記膜が加熱されていないとき、前記膜が前記接触棒を前記第１および第２の電気接点に対してバイアスする請求項３に記載の構造。
【請求項５】
前記継電器が、前記センサと前記継電器を電気的に接続するように配置された前記回路群と接続され、前記回路群の少なくとも一部がレーザー消去によって切断されている請求項１に記載の構造。
【請求項６】
スライダと、
前記スライダ上に形成された磁気抵抗センサと、
前記スライダ上に形成され、前記センサに対して選択的に電気的に分流することができるプログラム可能な抵抗器とを備える磁気抵抗センサに対する静電気放電破壊を防ぐ構造。
【請求項７】
スライダと、
前記スライダ上に形成された磁気抵抗センサと、
前記スライダ上に形成された第１、第２、および第３の導電性の接触スタッドであって、第１および第２の接触スタッドが前記磁気抵抗センサと電気的に接続された接触スタッドと、
第１および第２のプログラム可能な抵抗器素子であって、第１のプログラム可能な抵抗器素子が前記第３の接触スタッドおよび前記第１の接触スタッドと電気的に接続され、第２のプログラム可能な抵抗器素子が前記第３の接触スタッドおよび前記第２の接触スタッドと電気的に接続されたプログラム可能な抵抗器素子と、
を備える磁気抵抗センサに対する静電気放電破壊を防ぐ構造。
【請求項８】
前記第１および第２のプログラム可能な抵抗器素子が、電流が第１の方向にそれを通過しているときにはオフ（高抵抗）にされ、電流が第２の方向にそれを通過しているときにはオン状態（低抵抗）に戻ることができる抵抗器である請求項７に記載の構造。
【請求項９】
スライダと、
前記スライダ上に形成された磁気抵抗センサと、
前記スライダ上に形成された第１、第２、第３、および第４の導電性の接触スタッドであって、第２および第３のスタッドが前記磁気抵抗センサと電気的に接続された接触スタッドと、
第１、第２、および第３のプログラム可能な抵抗器素子であって、第１のプログラム可能な抵抗器素子が前記第１の接触スタッドおよび前記第２の接触スタッドと電気的に接続され、第２のプログラム可能な抵抗器素子が前記第３および第４の接触スタッドと電気的に接続され、第３のプログラム可能な抵抗器素子が前記第１の接触スタッドおよび前記第４の接触スタッドと電気的に接続されたプログラム可能な抵抗器素子と、
を備える磁気抵抗センサに対する静電気放電破壊を防ぐ構造。
【請求項１０】
前記プログラム可能な抵抗器が、分流のために前記センサとの電気的接続を提供する回路群と接続された請求項６に記載の構造。
【請求項１１】
前記プログラム可能な抵抗器が、前記センサとの電気的接続を提供する回路群と接続され、前記回路群の少なくとも一部が切断されている請求項６に記載の構造。
【請求項１２】
前記プログラム可能な抵抗器が、前記センサと前記プログラム可能な抵抗器とを電気的に接続するように配置された回路群と接続され、前記回路群の少なくとも一部がレーザー消去によって切断されている請求項６に記載の構造。
【請求項１３】
前記プログラム可能な抵抗器が、前記抵抗器の両端間に電圧を印加することによって、導電性状態と電気抵抗性状態の間で切換わることができる固体電解質ベースの抵抗器である請求項６に記載の構造。
【請求項１４】
前記プログラム可能な抵抗器が、第１および第２の電極と、前記第１および第２の電極の間に挟まれた固体電解質とを備える請求項６に記載の構造。
【請求項１５】
前記固体電解質がＧｅカルコゲナイドガラスを含む請求項１４に記載の構造。
【請求項１６】
前記固体電解質が、ＧｅＳｅおよびＧｅＳから成る群から選択された材料を含む請求項１４に記載の構造。
【請求項１７】
前記固体電解質が酸化物を含む請求項１４に記載の構造。
【請求項１８】
前記固体電解質がＷＯ３を含む請求項１４に記載の構造。
【請求項１９】
前記第１および第２の電極の１つが第１の材料を含み、前記電解質が前記第１の材料をいくらか包含する第２の材料を含む請求項１４に記載の構造。
【請求項２０】
前記プログラム可能な抵抗器が、
Ｗを含む第１の電極と、
Ｃｕを含む第２の電極と、
前記第１および第２の電極の間に挟まれた、Ｃｕを含有する固体電解質と、
を備える請求項６に記載の構造。
【請求項２１】
前記プログラム可能な抵抗器が、
Ｗを含む第１の電極と、
Ａｇを含む第２の電極と、
前記第１および第２の電極の間に挟まれた、Ａｇをいくらか含有する固体電解質と、
を備える請求項６に記載の構造。
【請求項２２】
スライダと、
前記スライダ上に形成された磁気抵抗センサと、
前記スライダ上に形成され、前記磁気抵抗センサに対して選択的に電気的に分流することができ、相転移材料を含むプログラム可能な抵抗器と、
を備える磁気抵抗センサに対する静電気放電破壊を防ぐ構造。
【請求項２３】
前記プログラム可能な抵抗器が第１および第２の電極を備え、前記相転移材料が前記第１および第２の電極の間に挟まれた請求項２２に記載の構造。
【請求項２４】
前記相転移材料がカルコゲナイド材料を含む請求項２２に記載の構造。
【請求項２５】
前記相転移材料が、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５［ＧＳＴ］、ＩｎＳｂｔｅ、およびＡｇＩｎＳｂＴｅから成る群から選択される材料を含む請求項２２に記載の構造。
【請求項２６】
前記第１および第２の電極の少なくとも１つと熱的に接続されたヒートシンク構造をさらに備える請求項２３に記載の構造。
【請求項２７】
前記プログラム可能な抵抗器が前記スライダの表面付近に設けられ、前記構造が、前記プログラム可能な抵抗器と前記スライダの間に設けられた反射器層をさらに備える請求項２２に記載の構造。
【請求項２８】
前記プログラム可能な抵抗器が、前記センサと前記プログラム可能な抵抗器を電気的に接続するように配置された回路群と接続され、前記回路群の少なくとも一部が、前記回路群に電流を通過させて前記回路群を局所的に溶融することによって切断されている請求項６に記載の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気データ記録ヘッド内の静電気放電の防止に関し、より具体的には、磁気ヘッドの製造および試験中に、必要に応じて活性化および非活性化させることができる静電気放電防止構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータの長期記憶の中心となるのは、磁気ディスクドライブと称されるアセンブリである。磁気ディスクドライブは、回転する磁気ディスク、回転する磁気ディスクの表面に隣接するサスペンションアームによって吊り下げられる書込みおよび読取りヘッド、ならびにサスペンションアームを揺動して、回転するディスクの選択された円形トラック上に読取りおよび書込みヘッドを配置するアクチュエータを包含する。読取りおよび書込みヘッドは、空気軸受面（ＡＢＳ）を有するスライダ上に直接配置される。サスペンションアームは、ディスク表面に向けてスライダを付勢し、また、ディスクが回転すると、ディスクに隣接する空気はディスクの表面と共に移動する。スライダは、この動いている空気を緩衝材にして、ディスクの表面上で浮遊する。スライダが空気軸受に乗っているとき、書込みおよび読取りヘッドは、回転するディスクに磁気転移を書込み、またそこから磁気転移を読取るのに使用される。読取りおよび書込みヘッドは、コンピュータプログラムによって作動して書込みおよび読取りの機能を実施する処理回路群に接続される。
【０００３】
書込みヘッドは、従来、１つまたは複数の絶縁層（絶縁スタック）に埋め込まれたコイル層を包含し、絶縁スタックは、第１および第２の磁極片層の間に挟まれる。ギャップは、書込みヘッドの空気軸受面（ＡＢＳ）で、ギャップ層によって第１および第２の磁極片層の間に形成され、これらの磁極片層はバックギャップで接続される。コイル層に導通された電流は、上述の回転するディスク上の円形トラックなどの、動いている媒体上のトラックに上述の磁気転移を書込む目的で、磁極片中の磁束を誘導して、書込みギャップにおける磁界をＡＢＳでフリンジさせる。
【０００４】
現在の読取りヘッド設計では、回転する磁気ディスクから磁界を感知するために、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサとも称されるスピンバルブセンサが使用されている。ＧＭＲセンサは、スペーサ層と称される非磁性伝導性層を包含し、これは固着層および自由層と以下に称される第１および第２の強磁性層の間に挟まれる。第１および第２のリード線は、スピンバルブセンサに接続され、そこを通して感知電流が導通される。固着層の磁化は空気軸受面（ＡＢＳ）に垂直に固定され、自由層の磁気モーメントはＡＢＳと平行に配置されるが、外部磁界に応じて自由に回転する。固着層の磁化は、典型的には、反強磁性層との交換結合によってピン止めされる。
【０００５】
スペーサ層の厚さは、センサを通る伝導電子の平均自由行程よりも小さくなるように選択される。この構成により、スペーサ層と固着層および自由層それぞれとの界面近くで、伝導電子の一部が散乱される。固着層および自由層の磁化が互いに対して平行の場合、散乱は最小であり、また、固着層および自由層の磁化が反平行の場合、散乱は最大限にされる。θが固着層および自由層の磁化間の角度のとき、散乱の変化によって、スピンバルブセンサの抵抗はｃｏｓθに比例して変化する。読取りモードでは、スピンバルブセンサの抵抗は、回転するディスクからの磁界の大きさに比例して変わる。感知電流がスピンバルブセンサを介して導通される場合、抵抗の変化によって、再生信号として検出され処理される電位の変化が生じる。
【０００６】
磁気書込みヘッドに使用できる他の磁気抵抗センサは、トンネルバルブとも称されるトンネル接合センサ、および面直電流型巨大磁気抵抗（ＣＰＰ  ＧＭＲ）センサである。異常磁気抵抗センサも同様に、磁気データ記録ヘッドに使用するように提案されてきた。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６，０４９，０５６号明細書
【特許文献２】米国特許第５，７５９，４２８号明細書
【特許文献３】米国特許第６，８６５，１１７号明細書
【特許文献４】米国特許第６，８２５，４８９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
磁気ヘッドに使用される磁気抵抗センサのタイプに関わらず、磁気ヘッドの製造可能性に影響を及ぼす課題は、静電気放電（ＥＳＤ）の問題である。記録ヘッドは、浮遊静電気放電が起こることによって破壊されるか、非常に劣化する恐れがある。書込みヘッド内の静電気放電を防ぐ様々な解決策が提案されてきたが、スライダのラップ仕上げ後に用いることができる利用可能な実用的な解決策はない。
【０００９】
当業者であれば理解するように、磁気読取り／書込みヘッドを有するスライダは、数千の読取り／書込みヘッドがウェハ上に作成されるプロセスによって作成される。このウェハは、次に、列にスライスされる。スライダの列は、ラップ仕上げを施されてスライダの列の切断縁部から所望量の材料が除去され、それによって、センサのストライプ高さが規定され、スライダ上に空気軸受面が形成される。これらの列は、後で個々のスライダに切り分けられる。
【００１０】
これまでに提案された磁気ヘッド内の静電気放電を防ぐための解決策は、ウェハを個々のスライダに切り分ける前に除去される、ある種の電気的分路構造を提供することを包含していた。分路構造は、スライダを試験する（例えば、疑似試験）ために、また完成したディスクドライブ内でセンサを機能させるために、除去されなければならない。しかしながら、試験が完了した後、スライダが完成したヘッドジンバルアセンブリおよびサスペンションアセンブリに組立てられる前に、ＥＳＤ破壊が起こる大きなリスクが残る。さらに悪いことに、ＥＳＤ保護の必要性は、センサの感度が進化する毎により顕著になっている。
【００１１】
したがって、製造の様々な段階において、試験が完了した後であっても、静電気放電（ＥＳＤ）が磁気抵抗センサを破壊するのを防ぐことができる方法または構造が強く求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、静電気放電（ＥＳＤ）による破壊から磁気抵抗センサを保護する構造および回路群を提供する。構造は、センサの両端間に電気的分路を提供する回路群を包含する。回路は、センサに対する試験を行う必要があるとき、分流を除去するために開くことができ、次に、ＥＳＤ保護のために分流を回復するように閉じることができる。
【００１３】
分流のオンオフを切換える回路は、熱動継電器を包含することができる。熱動継電器は、浮上高制御部（ＴＦＣパッド）に提供されるような接触パッドに接続された加熱素子を包含することができる。ＴＦＣパッドの両端間に電圧を印加することにより、加熱素子は、継電器を加熱して、センサに対して試験を実行することができるように分路を開く。
【００１４】
分路の切換えは、プログラム可能な抵抗器によって提供することもできる。そのようなプログラム可能な抵抗器は、第１および第２の電極の間に挟まれた固体電解質を組込んだ構造であることができる。電極の１つは、アノードとしての役割を果たすような材料で作ることができる。電極の両端間に電圧が一方向に印加されると、電極間にイオンブリッジが生じ、抵抗器は伝導性になる。電圧が他方の方向に印加されると、イオンブリッジが崩壊し、抵抗器は本質的に非伝導性になる。
【００１５】
分路に使用することができる別のタイプのプログラム可能な抵抗器は、相転移材料を使用して作成されたプログラム可能な抵抗器である。例えば、相転移材料は第１および第２の電極の間に挟むことができる。ある所望の熱処理を適用することにより、相転移材料は、非晶質かつ本質的に非伝導性になることができる。その後、別の所望の熱処理を適用することにより、相転移材料はアニールされてその結晶状態に戻ることができる。熱処理は、抵抗器の両端間に電圧を印加することによって電気的に実行することができ、または、例えばレーザーを抵抗器に向けることによって実行することができる。
【００１６】
ＥＳＤ分路は、有利には、従来可能であったよりもさらに後の製造および組立てプロセスまで、センサが保護されることを可能にする。これは、試験が行われるべきときに分路を切換えてオフにすることができ、その後、分路をオンに戻して分流を再開することができるからである。分流がもはや不要の場合（スライダがヘッドジンバルアセンブリに組立てられた後など）、スイッチ（熱動継電器またはプログラム可能な抵抗器）をセンサに接続する回路線は、レーザー消去（ｌａｓｅｒ  ｄｅｌｅｔｉｏｎ）などによって切断することができる。
【００１７】
本発明のこれらおよび他の特徴および利点は、以下の発明を実施するための最良の形態を図面と併せ読むことで明らかになると考えられ、図面において、同様の参照番号は全体を通して同様の要素を示す。
【００１８】
本発明の本質および利点、ならびに好ましい使用形態に対するより十分な理解のため、以下の詳細な説明を添付図面と併せて参照されたい。ただし、図面は縮尺によらない。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、静電気放電（ＥＳＤ）による破壊から磁気抵抗センサを保護する構造および回路群を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下の説明は、本発明を実施するために現在考慮される最良の実施形態である。この記載は、本発明の一般的な原理を例証する目的でなされるものであり、本明細書に主張する発明概念を制限することを意図しない。
【００２１】
ここで図１を参照すると、本発明を具体化するディスクドライブ１００が示される。図１に示すように、少なくとも１つの回転可能な磁気ディスク１１２はスピンドル１１４上で支持され、ディスクドライブモータ１１８によって回転される。各ディスク上への磁気記録は、磁気ディスク１１２上における同心のデータトラック（図示なし）の環状パターンの形状をとる。
【００２２】
少なくとも１つのスライダ１１３が磁気ディスク１１２の近くに位置付けられ、各スライダ１１３は１つまたは複数の磁気ヘッドアセンブリ１２１を支持する。磁気ディスクが回転すると、スライダ１１３はディスク表面１２２上で半径方向内向きまたは外向きに移動し、それにより、磁気ヘッドアセンブリ１２１が、所望のデータが書込まれる磁気ディスクの異なるトラックに接近してもよい。各スライダ１１３は、サスペンション１１５を介してアクチュエータアーム１１９に取付けられる。サスペンション１１５は、ディスク表面１２２に対してスライダ１１３を付勢する僅かなばね力を提供する。各アクチュエータアーム１１９はアクチュエータ手段１２７に取付けられる。図１に示されるようなアクチュエータ手段１２７は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）であってもよい。ＶＣＭは、固定の磁界内で移動可能なコイルを備え、コイルの移動方向および速度は、コントローラ１２９によって供給されるモータ電流信号によって制御される。
【００２３】
ディスク記憶システムの動作中、磁気ディスク１１２の回転により、スライダ１１３とディスク表面１２２との間に、スライダに上向きの力または揚力を働かせる空気軸受が生成される。空気軸受は、したがって、サスペンション１１５の僅かなばね力を平衡させ、通常の動作中、小さくほぼ一定の間隔だけ、スライダ１１３をディスク表面から離して僅かにその上で支持する。
【００２４】
ディスク記憶システムの様々な構成要素は、アクセス制御信号および内部クロック信号などの、制御ユニット１２９で生成される制御信号によって、動作中制御される。典型的には、制御ユニット１２９は論理制御回路、格納手段、およびマイクロプロセッサを備える。制御ユニット１２９は、駆動モータ制御信号などの様々なシステム操作を制御するための制御信号を電力線１２３上で、またヘッド位置制御信号およびシーク制御信号を電力線１２８上で生成する。電力線１２８上の制御信号は、スライダ１１３をディスク１１２上の所望のデータトラックに最適に移動させて位置付けるための、所望の電流プロファイルを提供する。書込みおよび読取り信号は、記録チャネル１２５を介して書込みおよび読取りヘッド１２１間と通信される。
【００２５】
図２を参照すると、スライダ１１３における磁気ヘッド１２１の配向を、より詳細に見ることができる。図２はスライダ１１３のＡＢＳ図であり、また、図から分かるように、誘導書込みヘッドおよび読取りセンサを包含する磁気ヘッドは、スライダの後縁に配置される。典型的な磁気ディスク記憶システムの上記の記載および付随する図１は、単に例示のためのものである。ディスク記憶システムは多数のディスクおよびアクチュエータを含んでもよく、各アクチュエータが多数のスライダを支持してもよいことは明白であろう。
【００２６】
図３は、スライダ上に形成できるものなどの、磁気読取り書込みヘッド１２１の一例の断面図を示す。ヘッド１２１は、読取り素子３０２および書込み素子３０４を包含する。読取り素子は、第１および第２の磁気シールド３０８および３１０の間に挟まれ、かつ絶縁層３１２に埋め込まれた磁気抵抗センサ３０６を包含することができる。書込みヘッド３０４は、絶縁層３１４によって読取りヘッド３０２から分離することができ、または、上側のシールド３１０が書込みヘッド３０４の一部として機能する組み合わせヘッド設計であることができる。読取り素子および書込み素子は、例えば炭化チタンまたは他の何らかのヘッド材料であることができ、かつ図２に関して上述したスライダ１１３の本体を形成する、基板３１６上に作成される。
【００２７】
引き続き図３を参照すると、書込み素子は、バックギャップ３２２で磁気的に接続された第１および第２の磁極３１８および３２０を包含する。磁気台座３２４は、空気軸受面（ＡＢＳ）において書込みヘッドの端部に包含されてもよく、台座は磁極３１８および３２０の１つと磁気的に接続される。非磁性の書込みギャップ３２６は、ＡＢＳで磁極３１８および３２０を磁気的に分離する。導電性の書込みコイル３２８は、磁極３１８および３２０の間を通り、アルミナなどの絶縁層３３０内で絶縁される。
【００２８】
やはり図３を参照すると、磁気ヘッド１２１は、熱的浮上高制御構造（ＴＦＣ）３３２を包含してもよい。ＴＦＣ構造３３２は、所望の電気抵抗を有する蛇行した形状（図３には図示なし）の層の形態であることができる。ＴＦＣ構造３３２は、ＴＦＣ構造３３２を所望量加熱する電流を供給する回路群と接続することができる。この加熱は、読取りおよび書込み素子３０２および３０４を熱膨張させて、それらをＡＢＳから所望量突出させるのに使用することができる。この突出は、ヘッド１２１の有効な浮上高を微細調節するのに使用することができる。
【００２９】
図４は、磁気ヘッド１２１がその上に形成されたスライダ１１３の端部を示す。スライダ１１３の端部は、ヘッド１２１の様々な構成要素と電気的に接触する一連の接触パッドを備えて形成することができる。例えば、一対の接触パッド４０２および４０４は、書込み電流を書込みコイル３２８に供給する第１および第２の導電性のリード線４０６および４０８によって、書込みコイル３２８と接続される。同様に、一対の接触パッド４１０および４１２は、導電性のリード線４１４および４１６によって、読取センサ３０６（図３）と接続される。それに加えて、熱的浮上高制御部３３２（図３）のための熱的加熱素子が提供される場合、ヒータ３３２は、導電性のリード線４２４および４２６によって一対の接触パッド４２０および４２２と接続されることができる。
【００３０】
引き続き図４を参照すると、静電気放電分路構造４２８が提供される。分路構造４２８はリード線４３０および４３２を介してセンサの接触パッド４１０および４１２と接続することにより、センサ３０６を電気的に分流するように機能する。分路構造４２８は、ＥＳＤ保護のための閉回路（すなわち、分流）、または読取りセンサ３０６を使用または試験できるようにする開回路のどちらかを提供するように、切換えることができる。これにより、有利には、スライダが列および個々のスライダに分割された後、さらにはヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）に組立てられた後であっても、分路構造が影響を受けず機能的なままであることが可能になる。
【００３１】
上述の磁気ヘッド１２１は、本発明による静電気放電保護構造が具体化されてもよい環境を説明するため、単に一例として示される。他のタイプの読取りまたは書込み素子を同様に用いることができるので、これは単に一例である。例えば、書込み素子３０４は、上述した水平の設計ではなく、垂直書込みヘッドであることができる。それに加えて、書込みヘッドの構造は、水平か垂直かに関わらず、多数の他の設計を有することができる。また、磁気抵抗センサ３０６は、面内電流型巨大磁気抵抗センサ（ＣＩＰ  ＧＭＲ）、面直電流型巨大磁気抵抗センサ（ＣＰＰ  ＧＭＲ）、トンネルバルブ（ＴＭＲ）、異常磁気抵抗素子（ＥＭＲ）、または他の任意の現在利用可能なもしくは今後開発される磁気抵抗センサであることができる。
【００３２】
＜熱動型の機械的ＥＳＤ分路継電器＞
次に図５を参照すると、静電気放電（ＥＳＤ）分路のための熱動継電器を有する磁気ヘッドの概略図が記載される。磁気抵抗センサ３０６は、導電性のリード線４１４および４１６によって接触パッド４１０および４１２と接続される。熱的浮上高制御（ＴＦＣ）加熱素子３３２は、リード線４２４および４２６によって接触パッド４２０および４２２と接続される。
【００３３】
ＥＳＤ分路構造は、導電性のリード線５０４および５０６によってセンサの接触パッド４１０および４１２と接続された、熱動スイッチ構造５０２を包含する。熱動スイッチ構造５０２は、導電性のリード線５１０および５１２によってＴＦＣ接触パッド４２０および４２２と電気的に接続することができる、抵抗加熱素子５０８に隣接して形成される。熱動スイッチ５０２および加熱素子５０８は、共に、試験が実行されるときまでセンサ３０６を電気的に分流することができる継電器の一部であり、試験が行われる場合、スイッチは開いて分流を除去し、センサを使用できるようにすることができる。
【００３４】
スイッチ５０２は、閉位置で付勢されるが、ＴＦＣ接触パッド４２０および４２２の両端間にバイアスを適用することによって開くことができる。このバイアスによって加熱素子５０８がスイッチを加熱し、それによって、以下から分かるようにスイッチが開かれる。
【００３５】
次に図６および７を参照すると、本発明の一実施形態による継電器５０２の構造をさらに詳細に見ることができる。継電器５０２は、スライダ１１３（図２）の本体であることができる基板６０２上に構築される。図６に示すように、継電器５０２は、図７に示すリード線５０４および５０６を介して接触パッド４１０および４１２と電気的に接続された、第１および第２の接触パッド６０４および６０６を包含する。導電性の接触棒６０８は、接触パッドの内側部分を押圧して、２つの接触パッド６０４および６０６を電気的に接続させる。接触パッドは、任意の導電性材料で作ることができ、好ましくはＴａの層およびＡｕＮｉの層で作られる。接触棒６０８も、様々な材料で作ることができ、好ましくはＡｕＮｉで作られる。
【００３６】
継電器５０２は、さらに、図７に示すようにリード線５１０および５１２を介してＴＦＣ接触パッド４２０および４２２と接続された、外側接触パッド６１０および６１２を包含する。外側接触パッド６１２および６１０は、ＡｕＮｉまたは他の何らかの導電性材料で作ることができ、また、より詳細に後述するように、内側パッド６０４および６０６と同じ蒸着工程で蒸着されることができる。高分子層６１４は、内側接触パッド６０４および６０６、接触棒６０８、ならびに外側接触パッド６１０および６１２の上を延びる。高分子層６１４は、様々な材料で作ることができるが、好ましくは、低い硬化温度（２００゜Ｃ未満）、動作温度（恐らくは２５０゜Ｃ以下）における良好な熱安定性、ならびに、より詳細に後述される製造プロセス中における後の溶剤への暴露に対する不活性を有する材料で作られる。高分子層６１４は、ＳＵ８（登録商標）などのネガ型エポキシのフォトレジストで作ることができる。
【００３７】
図７を参照すると、電気抵抗加熱素子６１８が高分子膜６１４上に形成される。抵抗加熱素子６１８は、図７に示すような蛇行した形状を有することができ、または他の何らかの形状を有することもできる。抵抗器素子６１８は、高分子膜の上に形成され、かつそれを超えて延びる第１および第２の導電性のアンカーパッド６２０および６２２に接触する。図６から分かるように、高分子層６１４は、抵抗器６１８と外側接触パッド６１０および６１２との間の電気的接続を可能にする孔６２４および６２６を有する。これらの孔６２４および６２６は図６に示される。アンカーパッド６２０および６２２（ならびに、恐らくは抵抗器６１８の外側部分）は、孔６２４および６２６の中まで延びる。このように、アンカーパッドは、抵抗器６１８と外側接触パッド６１０および６１２とを電気的に接続するとともに、高分子膜６１４の外側端部を固定する機械的固着機能も提供する。アンカーパッドは、いくつかの導電性材料で作ることができ、好ましくはＴａおよびＡｕで作られる。
【００３８】
図６および７を参照すると分かるように、零入力状態では、ＥＳＤ分路継電器構造は、センサの接触パッド４１０および４１４の間に閉じた電気回路を提供することにより、センサの電気的分流を提供する。電流は、接触棒６０８の両端にわたる内側接触パッド６０４および６０６の両端間に分流される。しかしながら、操作者が疑似試験中などのようにセンサの試験を実行しようとする場合、操作者は、継電器５０２を開いてこの分流を除去することができる。これは、ＴＦＣ接触パッド４２０および４２２の両端間に電圧を印加することによって実行される。この電圧は、抵抗ヒータ６１８を加熱する電流を生成し、それが次に高分子膜６１４を加熱する。高分子膜６１４の熱膨張により、膜は持ち上がるか上方に撓む。この持ち上がりまたは撓みによって、接触棒６０８が持ち上がり、それが膜に付着される。この接触棒６０８の持ち上がりにより、内側接触パッド６０４および６０６の間の電気的接触が除去されて、センサパッド４１０および４１２の間の回路が開かれ、センサの分流が一時的に除去される。電圧がＴＦＣ接触パッド４２０および４２２から除去されると（試験が完了した後など）、抵抗器６１８および膜６１４は冷える。膜６１４および接触棒６０８は、接触棒６０８が内側接触パッド６０４および６０６と接触する元の位置に移動する。その後、ＥＳＤ分流が回復されて、センサにＥＳＤ保護が提供される。
【００３９】
分路構造５０２がもはや不要になると（スライダが、完成し試験されたヘッドジンバルアセンブリに組立てられた後など）、リード線５１０、５０４、５０６、および５１２をレーザー消去などによって切ることができるか、または、リード線５１０、５０４、５０６、および５１２それぞれの中の可溶性素子を、高電流パルスを受けて開くことができる回路に包含することができる。
【００４０】
次に図８〜１４を参照すると、上述したようなＥＳＤ分路継電器５０２の作成方法が記載される。特に図８を参照すると、接触パッド４１０、４１２、４２０、および４２２が形成される。これらは、例えばＡｕで作ることができる。リード線５１０、５０４、５０６、および５１２、ならびに内側接触パッド６０４および６０６と外側接触パッド６１０および６１２とのパターンが次に形成される。リード線５０４および５０６は、内側接触パッド６０４および６０６をセンサパッド４１０および４１２と接続し、リード線５１０および５１２は、外側接触パッド６１０および６１２をＴＦＣパッド４２０および４２２と接続する。リード線５０４、５０６、５１０、５１２の形成は、Ｔａの完全なフィルム層を、次にＡｕ−Ｎｉの完全なフィルム層を蒸着することによって実行することができる。Ｔａ層は、例えば約２０ｎｍの厚さまで蒸着することができ、Ａｕ−Ｎｉは、例えば０．２〜０．３ミクロンの厚さまで蒸着することができる。その後、リード線５０４、５０６、５１０、および５１２、ならびにパッド６０４、６０６、６１０、および６１２に対応するパターンを有するレジストマスクを形成することができる。その後、イオンミリングなどの材料除去プロセスを実行して、蒸着されたＴａ層およびＡｕ−Ｎｉ層の一部を除去し、それによって、リード線５０４、５０６、５１０、および５１２、ならびにパッド６０４、６０６、６１０、および６１２を形成することができる。例えばアルミナの層を蒸着し、ＡｕＮｉ表面まで研磨して、ＡｕＮｉが構造の残りの部分とほぼ同一平面になるようにすることができる。
【００４１】
次に図９を参照すると、例えばＣｕで作られた剥離層９０２が蒸着される。剥離層９０２は、好ましくは、内側接触パッド６０４および６０６を覆うが、外側接触パッド６１０および６１２は覆わないように形成される。その後、図１０に示すように、導電性の接触棒６０８が剥離層９０２の上に形成される。上述したように、接触棒はＡｕ−Ｎｉで作ることができ、厚さ約０．２ミクロンであることができる。
【００４２】
次に図１１を参照すると、高分子膜６１４が形成される。上述したように、高分子膜は、ネガ型フォトレジストＳＵ８（登録商標）、または適切な硬化温度および熱安定性を有する他の何らかの材料などの材料で作ることができる。高分子膜６１４は、剥離層９０２の縁部の少なくとも一部が高分子膜６１４の縁部を超えて延びて、剥離層９０２の縁部の一部が露出することができるように形成される。さらに、図１１から分かるように、貫通孔またはビア６２４および６２６が高分子膜６１４内に形成される。貫通孔６２４および６２６は、膜６１４を完全に貫通して延びて、その下の外側接触パッド６１２および６１０を露出させる。膜６１４は、いくつかの材料で作ることができ、好ましくは、スピン塗布することができる可撓性材料で作られる。材料は、好ましくは光画像化することができ、低い硬化温度（１９０°Ｃ未満）を有し、高い膨張係数、高い耐熱性を有し、かつ好ましくは耐溶剤性である。上述したように、膜材料の良好な候補材料は、厚さ４〜８ミクロンのＳＵ８（登録商標）エポキシの層である。Ｃｕ剥離層９０２が存在することで、例えば、後続の処理工程のいずれかにプラズマ処理が使用される場合に、センサが、膜９０２の形成中の破壊から保護される。
【００４３】
２次元の膜も可能であることに留意すべきであり、その場合、膜は、２つを超える場所で固着される。これは、剥離層の露出に対する注意を必要とするので、膜は剥離されてもよい。２次元の膜は、上面の導体に電流を印加する際、ブリッジ状と言うよりも泡状に変形する。
【００４４】
次に図１２を参照すると、電気抵抗加熱素子６１８が膜６１４の上に形成される。抵抗加熱素子６１８は、様々な材料で作ることができるが、好ましくは、Ｔａの層とＴａの層の上に形成されたＡｕの層とで作られる。加熱素子６１８は、加熱効率を最大限にするために蛇行した形状で形成することができ、好ましくは０．１〜０．２ミクロンの厚さを有するが、他の何らかの厚さであることもできる。加熱素子６１８はまた、部分的には、内部引張応力を有する加熱素子が得られる蒸着条件を使用して蒸着される。例えば、加熱素子は、引張応力が得られる一連の圧力およびバイアス条件下で、Ｃｒ、ＴｉＷ、またはＴａなどの様々な材料をスパッタ蒸着することによって形成することができる。引張応力は１ＧＰａ程度であってもよい。蒸発材料またはめっき材料を使用して、蛇行したヒータ構造６１８内に引張応力が掛けられた層を提供することもできる。加熱素子内の引張応力は、継電器５０２が開かれていないとき、接触パッド６０８を内側接点６０４および６０６（図６に示すような）に押し付けられた状態で維持する助けとなる。加熱素子６１８は、継電器を活性化する間のＴＦＣの加熱を確実に制限するため、約５０オームまたはＴＦＣ３３２（図３）の抵抗の約半分の抵抗を有して蒸着されることができる。
【００４５】
次に図１３を参照すると、アンカーパッド６２０および６２２が蒸着される。アンカーパッドは、抵抗器と同様にＴａおよびＡｕで作ることができる。アンカーパッド６２０および６２２は、膜内の孔６２４および６２６の中まで延びて、下にある外側接触パッド６１０および６１２（図１０〜１２に示す）ならびに加熱素子６１８との電気的接点を形成する。加熱素子が、孔６２４および６２６の中まで延びてパッド６１０および６１２と接触するように、１工程で作成することが可能である。しかしながら、膜６１４のトポグラフィが高いため、より慎重な方策は、別個の蒸着工程で蒸着されたアンカーパッド６２０および６２２を使用して、パッド６１０および６１２と接触させることである。それに加えて、アンカーパッド６２０および６２２は、膜６１４の端部を封止し固着する助けとなる。
【００４６】
図１４を参照すると、剥離層９０２はエッチングによって除去することができる。エッチング液は、剥離層９０２の露出した縁部で剥離層に接近することができる。しかしながら、膜６１４の下の剥離層の除去をさらに容易にするため、エッチング液が剥離層に到達することをさらに可能にするように、スリットまたは孔を備えて膜６１４を形成することができる。剥離層の除去により、図６に示すように膜の下にある程度中空の空間が得られる。したがって、剥離層の除去により、加熱素子６１８および膜６１４の加熱中に接触棒６０８が持ち上がると、内側接触パッドの間の電気的接続が遮断されることが可能になる。
【００４７】
図１５を参照すると、ＥＳＤ保護回路がもはや不要の場合、レーザー消去などのプロセスを使用してリード線５０４、５０６、５１０、および５１２を切断して、ＥＳＤ分路を恒久的に非活性化することができる。これには、導体５０４、５０６、５１０、および５１２の一部が、残屑を生成することなくきれいにレーザー消去できる材料で作られることが必要である。そのような方法および構造は、特許文献１（米国特許第６，０４９，０５６号明細書）および特許文献２（米国特許第５，７５９，４２８号明細書）に教示されており、それらを参考により本明細書に組込む。
【００４８】
＜プログラム可能な抵抗器分路（電解質ベース）＞
本発明の別の実施形態による静電気放電分路（ＥＳＤ）構造は、記録ヘッドを構築する前に基板上またはその中に構築することができる、プログラム可能な抵抗器を使用することを伴う。これらの抵抗器は、比較的伝導性の状態（１オーム単位の抵抗を有する）から抵抗性状態（１０Ｋオーム単位の抵抗を有する）に切換わることができるという特性を有する。抵抗性状態の切換えは、前に印加された電圧と反対の極性を有する電圧を、抵抗器の両端間に印加することによって達成される。この抵抗変化のための機構は、本質的に抵抗性である材料の層の両端間の伝導性ブリッジを生成または破壊することである。これは、イオン（通常ＣｕまたはＡｇ）の形態の電流を固体電解質に通過させることによって達成される。アノード（イオン供給電極）と不活性の対向電極との間に正電圧を印加すると、正に荷電された可動イオンが生成され、電着されて、電解質を越えて２つの電極を接続する伝導性の金属フィラメントを形成する。陰イオンは可動ではない。負電圧を印加すると、金属イオンは低減され、伝導性フィラメントは除去される。印加電圧の大きさは、電気化学反応に共通する酸化／還元電位を反映する数分の１ボルトである。
【００４９】
これらの特性を有するデバイスがメモリ素子のために提案されてきたが、それらは、非常に小型に作られ、速い切換え特性を有し、何度もサイクル動作される能力を有し、かつオン／オフ状態において実質的な差を有することがある。しかしながら、ここに記載される本発明の実施形態に使用するための要件は多少異なる。必要とされる特性は、（１）ＥＳＤの事象からの十分な保護を提供するため、伝導性（オン）状態で低抵抗（約１オーム）であること、（２）試験されているセンサとの電気的相互作用を制限するため、特に数百オームの抵抗を有する将来のセンサ（トンネルバルブなど）のため、抵抗性（オフ）状態で高抵抗（約１０ｋオーム）であること、である。抵抗器を作成するための比較的広い面積があるので、プログラム可能な抵抗器をメモリ素子として使用する場合のように、小さなサイズは問題ではない。それに加えて、短い切換え時間または少量を越える切換えサイクルは必要ではない。１つの設計基準は、抵抗器が、センサの両端間に電圧（０．１Ｖであっても）を印加する状況下で切換えられなくてもよいことである。センサに応力がかかったりセンサが破壊されるのを回避するのに必要なこの要件は、以下により詳細に検討されるように、２つまたは３つのそのようなプログラム可能なセンサを使用する回路群を組込む設計によって対処することができる。
【００５０】
図１６は、本発明の可能な一実施形態による静電気放電（ＥＳＤ）保護回路群の概略図を示す。図に示すように、回路群は、磁気抵抗センサ１６０２および熱的浮上高制御加熱素子１６０４を包含することができる。センサ１６０２は、接続パッド１６０６および１６０８と電気的に接続される。ＴＦＣ加熱素子１６０４は、接続パッド１６１０および１６１２と電気的に接続される。接続パッド１６０６、１６０８、１６１０、および１６１２は、Ａｕまたは他の何らかの導電性材料で作ることができる。
【００５１】
第１および第２のプログラム可能な抵抗器１６１４および１６１６は、並列にＴＦＣ接続パッドの１つ１６１０と接続される。第１のプログラム可能な抵抗器１６１４は、センサ１６０２の第１の端部（第１のセンサリード線、図示なし）と接続され、第２のプログラム可能な抵抗器１６１６は、センサの第２の端部（第２のセンサリード線、図示なし）と接続される。センサの試験を実行するなど、プログラム可能な抵抗器素子１６１４および１６１６を切換えるため、操作者は、第１および第２のセンサパッド１６０６および１６０８にプローブを適用して、センサ１６０２を短絡する。その後、センサが短絡されている間に、第１のＴＦＣ接触パッドと短絡されたセンサとの間に電圧が印加される。このように、センサの両端間に電圧を印加することなく、抵抗器素子１６１４および１６１６を切換えることができる。
【００５２】
次に図１７を参照すると、本発明の別の実施形態による回路設計を使用してＥＳＤ分流を提供することができる。上述した実施形態と同様に、センサ１６０２は、第１および第２のセンサの接触パッド１６０６および１６０８と接続することができ、ＴＦＣ加熱素子１６０４は、第１および第２のＴＦＣ接触パッド１６１０および１６１２と接続することができる。この実施形態は、３つのプログラム可能な抵抗器素子１７０２、１７０４、および１７０６を用いる。プログラム可能なセンサ素子の２つ（例えば、第１および第２の抵抗器１７０２および１７０４）は、１つのセンサリード線および１つのＴＦＣパッドの間に接続され、第３の抵抗器１７０６はＴＦＣと並列に接続される。これらの抵抗器は、２つの抵抗器が第１段階で切換えられ、第３の抵抗器が第２段階で切換えられる、二段階のプロセスで切換えられる。第１段階では、パッド１６１０および１６１２には極性１が与えられ、短絡されたセンサパッド１６０８および１６０６には極性２が与えられる。第２段階では、パッド１６１２には極性１が与えられ、残りのパッドは極性２で短絡される。抵抗器は、プロセスを逆にすることによって逆の状態に変更される。
【００５３】
多くの材料系が、可動金属イオンの酸化／還元から生じる抵抗の変化を示すことが分かっている。この系は、通常は、不活性で安定した電極、電解質層、およびアノード電極を含む。電解質材料は、アノードがそれから作られる顕著な濃度の材料（通常、ＣｕまたはＡｇ）を含有してもよい。これらの材料の多くの実施形態は、特許文献３（米国特許第６，８６５，１１７号明細書および特許文献４（米国特許第６，８２５，４８９号明細書）に見出すことができ、それらを参考により本明細書に組込む。公表された長所の電解質は、ＧｅＳｅなどのＧｅカルコゲナイドガラス、およびＷＯ３などの酸化物を包含する。
【００５４】
プログラム可能な抵抗器素子を含む構造は、好ましくは、記録ヘッドを構築するのに通常使用される絶縁体をコーティングした基板上に作成される。この基板は、通常、Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＣセラミック上にアルミナがスパッタされたものである。下側電極構造（例えば、別のより厚い金属層が下にある厚さ３０ｎｍのＷ）は、絶縁体上にスパッタされ、次に、下側電極が絶縁体（例えば、アルミナ）に取り囲まれた１つまたは複数の区画に分離されるようにパターニングされる。電解質（例えば、厚さ５０〜１００ｎｍのＷＯ３）が蒸着され、それは、対象の導電性イオン（例えば、Ｃｕ）を含有する。アノード電極（例えば、厚さ２５ｎｍのＣｕ）が蒸着されパターニングされる。その後、この構造はアニールされて、電解質中にＣｕが分散されてもよい。アノードは、より厚い金属被覆層によって覆われてもよい。その後、これらの層は、ビアが形成されたところを除いて絶縁体によって覆われて、抵抗器がセンサおよびＴＦＣスタッドに接続されることが可能になる。接続の一部はウェハの最終表面上に構築されて、試験が完了すると、プログラム可能な抵抗器素子を回路群からレーザー消去することが可能になる。小型の構造（例えば、Ｗ−ＷＯ３−Ｃｕデバイスからの直径５μｍ）により報告された抵抗変化の推定値に基づいて、スライダ（７００×２３０μｍ）のほとんどの面積を使用して達成することができる抵抗値は、オン状態では約１オームであり、オフ状態では１０ｋオーム超過であると概算される。
【００５５】
図１８は、プログラム可能な抵抗器素子１８０２の可能な一実施形態の断面図を示す。抵抗器素子は、図１６を参照して検討したプログラム可能な抵抗器素子１６１４および１６１６に、または図１７を参照して検討したプログラム可能な抵抗器素子１７０２、１７０４、および１７０６に相当する。図１８から、プログラム可能な抵抗器素子１８０２は、実際には、第１および第２のリード層１８０６および１８０８の間に並列で挟まれた複数のより小さな抵抗器素子１８０４から成ることができることが分かる。プログラム可能な抵抗器素子１８０２は、スライダを作るのに使用される、スパッタされた酸化アルミニウムまたは酸化アルミニウム／炭化チタンの基板ウェハなどの、基板１８１０上に形成することができる。アルミナなどの絶縁層１８１２は、抵抗器素子１８０２の上に形成することができ、また、リード線１８０６および１８０８との電気的接続を可能にするため、ビア１８１６および１８１８を備えることができる。抵抗器素子１８０２内の個々の抵抗器１８０４は、アルミナなどの絶縁充填層１８１４によって互いに分離することができる。
【００５６】
次に図１９〜２５を参照すると、本発明の一実施形態によるプログラム可能な抵抗器素子１８０２（抵抗器アレイと考えることもできる）の製造方法が記載される。特に図１９を参照すると、基板１９０２が提供され、また絶縁層１９０３が基板１９０２の上に提供される。基板は、スパッタされた酸化アルミニウムまたは酸化アルミニウム／炭化チタンで作ることができる、スライダの本体であることができる。第１の、すなわち下側の導電性のリード線１９０４は、基板１９０２の上に蒸着される。第１のリード線は、例えばＮｉ、Ｃｕ、Ａｕなど、様々な導電性材料で作ることができる。 
その後、第１の電極材料１９０６が第１のリード線１９０４の上に蒸着される。第１の電極は、Ｗなどの不活性電極材料であり、厚さ約３０ｎｍであることができるが、この材料および厚さは単に一例である。金属層が、電極１９０６の一部としてＷの下に包含されてもよい。その後、固体電解質層１９０８が第１の電極層１９０６の上に蒸着される。固体電解質は、例えばＷＯ３であることができ、また厚さ５０〜１００ｎｍであることができる。Ｃｕなどの第２の電極１９１０が、電解質層１９０８の上に蒸着されることができる。電解質層１９０８は、所望のイオン（例えば、Ｃｕ）を有しても有さなくてもよいが、第２の電極の一部（例えば、Ｃｕ電極からのＣｕイオン）を電解質層１９０８に打込むためにアニールを実行することができる。その後、Ａｕ＋Ｔａなどのキャッピング層１９１２を蒸着することができる。
【００５７】
次に図２０を参照すると、複数のマスクアイランド２００２が、蒸着された層上に形成される。アイランド２００２は、例えば１〜２０μｍの直径を有することができる。２つのそのようなマスクアイランド２００２が示されるが、さらに多くのアイランドを使用できることを理解されたい。これらのマスクアイランドは、フォトレジスト層を包含することができ、また、１つまたは複数のイメージ転写層（ＤＵＲＡＭＩＤＥ（登録商標）など）、および／または１つもしくは複数のハードマスク層をさらに包含してもよい。その後、図２１を参照すると、イオンミリングなどの材料除去プロセスが実行されて、マスクアイランド２００２によって保護されていない層１９０６、１９０８、１９１０、および１９１２の部分が除去される。終了点において、検出スキームを使用して、第１のリード線１９０４にいつ到達したか、また、イオンミリングもしくは他の材料除去プロセスをいつ終了させなければならないかを判断することができる。
【００５８】
次に図２２を参照すると、アルミナなどの絶縁層２２０２が、好ましくはマスクアイランド２００２を適所に残して完全なフィルムに蒸着される。その後、図２３を参照すると、剥離プロセスが使用されて、マスクアイランド２００２が除去される。剥離は、化学剥離プロセスまたは化学的機械的研磨（ＣＭＰ）、あるいはそれらの組み合わせであることができる。その後、図２４を参照すると、絶縁層内にビア２４０２を形成して、下にあるリード線へのアクセスを提供することができる。図２５を参照すると、ＣｕまたはＡｕなどの導電性材料を層１９０６〜１９１２の頂部の上に形成して、第２の、すなわち上側のリード線２５０２を形成することができる。導電性材料２５０４をビア２４０２の中に蒸着して、第１の、すなわち下側のリード線と電気的に接触させることができる。上側のリード線２５０２および導電性材料２５０４は、共通のマスキング工程および蒸着工程を使用して蒸着することができる。
【００５９】
上述のプロセスは、上側および下側のリード線１９０４および２５０２に電圧を印加することによって高抵抗状態と低抵抗状態の間で切換わることができる、プログラム可能な抵抗器を作成する。これにより、抵抗器が低抵抗状態にされる。電圧を一方向に印加することで、イオンブリッジが、電極層１９０６および１９１０の間の電解質層１９０８の両端間に生じる。この電圧を逆にすることで、これらのイオンブリッジが崩壊して、抵抗器がその高抵抗状態に回復される。上述の構造の変形を行うことができることに注目されたい。例えば、層１９０６が電解質層１９０８の上にあり、層１９１０が電解質層１９０８の下にあるように、電極層１９０６および１９１０の順序は逆にすることができる。また、より重要なことには、Ａｇ−Ｇｅ−ＳｅまたはＡｇ−Ｇｅ−Ｓベースの材料系は、上述した代表的なＣｕ−ＷＯ３系に類似のモードで作成されてもよい。
【００６０】
＜相転移抵抗器を使用したＥＳＤ分流＞
静電気放電（ＥＳＤ）保護回路に使用することができる別のタイプの抵抗器は、相転移材料を使用して作成された抵抗器である。相転移材料は、その結晶構造に基づいて導電性状態から電気絶縁状態に変わる材料である。この原理に基づいた抵抗器は、約１オームの抵抗を有する伝導性状態から、約１ｋオームの抵抗を有する高抵抗状態に切換わることができる。ここでは相転移抵抗器（ＰＣＲ）として記載される抵抗器は、多くのカルコゲナイド材料（Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５［ＧＳＴ］、ＩｎＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＳｂＴｅなど）の１つの抵抗が、それらが非晶質状態と結晶状態の間で転換されると抵抗が変化することに基づく。非晶質の高抵抗率状態（約０．１オーム−ｃｍ）から結晶状態への転換は、融点より下の温度でアニールすることで生じ、結果として抵抗率がより低くなる（１０−４オーム−ｃｍ程度）。
【００６１】
この特性は、相転移がレーザー加熱で誘起され、かつ付随する特性の変化が材料の反射率である、読取り／書込み可能なコンパクトディスク（ＣＤ）およびデジタルビデオディスク（ＤＶＤ）など、不揮発性メモリ技術に使用するために提案されてきた。相転移材料に基づくメモリ素子のために開発されている構造は、非常に小型であり、速い切換え特性を有し、かつ実際上無制限のサイクル数でサイクル動作する能力を有する。
【００６２】
ＥＳＤ保護のために相転移抵抗器を磁気書込みヘッドに使用する際の、本発明に対する要件は全く異なる。抵抗器は、センサ測定のために数回だけ切換えられる。それらは、比較的大型であってもよく（現行のスライダに対して抵抗器に利用可能な合計面積が０．１５ｍｍ２超過）、ゆっくり（約１秒）切換えられてもよい。さらに、メモリ素子に比べて、ＥＳＤ保護に適用するための抵抗値はより低い。磁気記録センサの今後の数世代では、特有の抵抗は約１０〜約５００オームの範囲に及ぶであろう。ＥＳＤ保護抵抗器は、センサに対して１０倍超過のより良好な抵抗の低減を有するべきであり、それにより、約１〜５０オームの範囲のＰＣＲの低抵抗値が求められる。センサに行われる測定に対するＰＣＲの並列抵抗の影響を低減するため、高抵抗状態は、センサの１０倍超過の高い抵抗を有するべきである。これは、高抵抗値が１００〜５０００オームの範囲にあることを必要とする。
【００６３】
ＰＣＲを１つの状態から別の状態に切換えるのに利用可能な、少なくとも２つの技術がある。１つの技術では、切換えは、ＰＣＲをその結晶状態に「リセットする」ように設計された一組の短いパルスで単一のＰＣＲを加熱する、集束レーザーを使用して達成される。第２の方策は、電気的な加熱電流を２つのＰＣＲに通過させるものである。これらの方策が、本明細書において個別により詳細に後述される。
【００６４】
＜電流を使用して切換えられるＰＣＲ＞
上述したように、プログラム可能なＥＳＤ回路の要件の１つは、それがセンサの両端間に電圧を印加しないことである。センサに応力が掛かるのを回避するため、図１６を参照して上述したようなＥＳＤ分路、この場合を除いてプログラム可能な抵抗器素子１６１４および１６１６はＰＣＲ抵抗器素子である。センサの試験を実行する前に、ＰＣＲ１６１４および１６１６をその高抵抗（オフまたはリセット）状態に切換えることが望ましい。これは、図に示すように、抵抗器１６１４および１６１６を、センサの２つの端部の間に接続し、また、好ましい実施形態ではＴＦＣスタッドであるが別の何らかのスタッドでもあり得る接続スタッドまたはパッドとも接続することによって達成できる。
【００６５】
両方の抵抗器を切換える手順は、プローブ（図示なし）を使用してセンサスタッド１６０６および１６０８を短絡し、次に、プローブを使用して、短絡されたセンサスタッドとＴＦＣスタッド１６１０の間に電位を印加するものである。センサの個々の試験の前に、「リセット」電流が印加される。これは、ＰＣＲを高抵抗状態に変換するために使用される短い高電流パルスである。個々の試験が終了した後、より長くより低電流のセットパルスが印加される。これは、ＰＣＲ材料をその結晶状態に変換して、ＥＳＤの事象に対する低抵抗保護を可能にする。抵抗器試験が完全に完了すると、ＰＣＲは、スライダの表面上の相互接続線をレーザー消去することにより、または別の方法として、回路から除去されてもよい。
【００６６】
この実施形態では、ＰＣＲは、電気的に活性化することができるので、第１段階においてウェハ構造で作られ、センサおよびライタの下に配置され、かつアルミナなどの絶縁体で包むことができる。これにより、比較的大きな抵抗器と読取りおよび書込み素子の構造との間の、スライダ表面積に対するあらゆる競合が回避される。さらに、相転移抵抗器の材料は、ヘッド構造およびディスクドライブ内部との化学的相互作用から除去される。いくつかの一般的な幾何学形状が、抵抗器の作成を可能にするのに利用可能である。２つの例が後述される。
【００６７】
図２６は、ウェハ上に作成されたＰＣＲを上から見た上面図を示す。図２７は、線２７−２７に沿った断面を示す。ＰＣＲ２６０２は、最初に、アルミナなどの絶縁層２６０４を、ウェハ自体であることができる基板２６０６上に適用することによって作成することができる。一対の電極またはリード線２６０８および２６１０は、それらの間に空間またはトレンチを残すようにして絶縁層２６０４上に蒸着される。このトレンチは、図に示すような蛇行した形状を有することができるか、または他の何らかの形状を有することができ、Ｇｅ２Ｓｂ２Ｔｅ５［ＧＳＴ］、ＩｎＳｂＴｅ、ＡｇＩｎＳｂＴｅなどの相転移材料２６１２で充填される。アルミナなどの保護絶縁層２６１４は、電極２６０８および２６１０、ならびに相転移材料２６１２の上に提供することができる。ＰＣＲが作成された後、読取りおよび書込みヘッドをＰＣＲ２６０２の上に構築することができる。図１６を参照して上述したように、ビア（図２６および２７には図示なし）を提供して、スライダの表面で電極２６０８および２６１０を回路群と電気的に接続することができる。
【００６８】
上述したように、ＰＣＲをその非晶質状態にするため、ＰＣＲを加熱し、次に急速に冷却（急冷）しなければならない。これは、熱が相転移材料２６１２から離れる方向に急速に導かれなければならないことを必要とする。図２８を参照すると、この熱除去をさらに容易にすることができる一実施形態は、ヒートシンク構造２７０２および２７０４を包含する。これらのヒートシンク構造は、高い熱伝導率を有する材料で作られ、それは、導電性であってもなくてもよい。例えば、ヒートシンク構造２７０２および２７０４は、Ｃｕで作ることができ、また、電極２６０８および２６１０と同じ材料であることができる。ヒートシンク構造２７０２および２７０４は、電極２６０８および２６１０と同じ材料で作られるとしても、電極２６０８および２６１０とは別個の蒸着段階で作られることが好ましい。これにより、電極を、それらの間のギャップ（したがって、ＰＣＭ２６１２）の寸法を良好に規定することが可能になるように、十分に薄く作成することが可能になる。その後、ヒートシンク構造２７０２および２７０４は、より高いトポグラフィおよびより小さな限界寸法で形成されることができる。
【００６９】
次に図２９を参照すると、熱除去を容易にするための別の実施形態は、ＰＣＭ２６１２の上および下に形成された、アルミナなどの第１および第２の薄い絶縁層２９０２および２９０４を包含する。ＰＣＭ２６１２および絶縁層は、例えばＣｕで作ることができる、より厚く熱伝導率の高いヒートシンク層２９０６および２９０８の間に挟まれる。あるいは、ヒートシンク層２９０６および２９０８が電気絶縁性で熱伝導率の高い材料で作られる場合、絶縁層２９０２および２９０４は排除することができる。
【００７０】
図３０を参照すると、断面で示されるＰＣＭ抵抗器３００２の別の可能な実施形態は、電流が相転移材料を通ってウェハの表面に垂直な方向に流れるように、相転移材料３００８の上および下に設けられた、第１および第２の電極３００４および３００６を包含する。電極３００４および３００６、ならびに相転移材料３００８は、絶縁層３０１０および３０１２で包むことができる。導電性のスタッド３０１４および３０１６は、絶縁層３０１２内に形成されたビアを通って上向きに延びることができる。
【００７１】
＜レーザーパルスによって切換えられるＰＣＲ＞
ＰＣＲを切換えることができる別の方法は、レーザーパルスをＰＣＲに印加することによる。これは、当然ながら、ＰＣＲが、ＰＣＲを加熱するためにレーザーパルスを使用することができるスライダの表面に配置されなければならないことを意味する。ＰＣＲは、電気的にではなくレーザーによって加熱されるので、より単純なＥＳＤ回路を用いることができる。図３１を参照すると、そのような回路は、センサの接触パッドまたはスタッド１６０６および１６０８と接続されたセンサ１６０２を包含する。ＰＣＲのプログラム可能な抵抗器素子３１０２は、パッド１６０６および１６０８との接続によって、センサ１６０２のどちらかの側（どちらかのリード線）と電気的に接続することができる。換言すれば、ＰＣＲのプログラム可能な抵抗器素子３１０２は、センサ１６０２と直列に直接接続することができる。
【００７２】
次に図３２および３３を参照すると、レーザーで活性化されるＰＣＲ抵抗器の可能な構造が記載される。ＰＣＲ抵抗器３３０２は、第１および第２の（すなわち、上側および下側の）電極３３０４および３３０６を包含し、相転移抵抗器（ＰＣＲ）材料３３０８の層は、第１および第２の電極３３０４および３３０６の間に挟まれる。ＰＣＲ抵抗器３３０２は、好ましくは読取りおよび書込みヘッドが作成された後のスライダの表面である、基板３３１０の上に構築される。絶縁層３３１２は、アルミナであることができるＰＣＲ抵抗器３３０２の下に提供することができる。それに加えて、反射層３３１４が、ＰＣＲ抵抗器と、もし提供されれば絶縁体３３１２との下に提供されてもよい。反射層は、例えばＡｕであることができ、下にある読取りおよび書込みヘッド構造を、抵抗器３３０２のレーザー誘起による活性化切換えの間の破壊から保護する。
【００７３】
ＰＣＲ３３０２をその非晶質の高抵抗状態に切換えることは、集束レーザーをＰＣＲ３３０２に向けることによって達成され、レーザーは、ＰＣＲ材料３３０８を加熱し急速に冷却（急冷）する一組の短いパルスでＰＣＲを加熱する。ＰＣＲをその結晶質の低抵抗状態にセットするため、一組のより長くより低電力のパルスが印加されて、ＰＣＲ材料３３０８をその結晶状態にアニールすることが可能になる。
【００７４】
単一のレーザーで活性化されるＰＣＲ３３０２であっても、約２５〜１００平方ミクロン程度の大型である。したがって、ヘッドの素子は利用可能な面積のほとんどを費やし、ＰＣＲ３３０２にレーザーが接近するのを阻害するので、ＰＣＲ構造３３０２は、好ましくは主なこれらの素子の上にある層の上方に構築される。さらに、大きすぎる、または僅かに方向を誤ったレーザービームによって加熱されることからヘッドを保護するため、ＰＣＲの下のレーザー反射性材料３３１２のさらに大きな面積を必要とする可能性が高い。ヘッドが試験され、ヘッドジンバルアセンブリに組立てられて、ＥＳＤ保護がもはや不要の場合、センサおよび／またはＴＦＣパッドに対するリード線は、上述したようにレーザー消去によって切ることができる。
【００７５】
上述の実施形態の考察では、レーザー消去は、試験が完了した後、ＥＳＤ分路構造を恒久的に非活性化する手段として記載されてきた。しかしながら、本明細書に記載の構造および抵抗器のいくつかにおいては、ヒューズ方法によってなど、他の手段によってＥＳＤ分路構造に対するリード線を切断することも可能である。そのような方法を使用すると、リード線を局所的に溶融させるのに十分な高い電流をリード線に通過させることができる。リード線は、リード線の溶融をより狭い区画に局所化するため、他の区画よりも狭い区画で構成することができる。
【００７６】
様々な実施形態を上記に記載してきたが、それらは例証としてのみ示されているものであり、制限を目的とするものではないことを理解すべきである。本発明の範囲内にある他の実施形態もまた、当業者には明白になるであろう。したがって、本発明の広がりおよび範囲は、上述の代表的実施形態のいずれによっても制限されるべきではなく、請求項およびそれらの等価物のみにしたがって定義されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明が実施されてもよいディスクドライブシステムの概略図である。
【図２】図１の線２−２に沿った、その上にある磁気ヘッドの位置を示すスライダのＡＢＳ図である。
【図３】読取り素子、書込み素子、および熱的浮上高制御（ＴＦＣ）加熱素子を包含する磁気ヘッドの断面図である。
【図４】様々な接触パッドおよびＥＳＤ分路を示すスライダの端部の図である。
【図５】本発明の一実施形態によるＥＳＤ分路の概略図である。
【図６】本発明の一実施形態による熱動継電器の断面図である。
【図７】図６の線７−７に沿った継電器の図である。
【図８】本発明の一実施形態による熱動継電器の製造方法を示すため、製造の１つの中間段階における図６および７の継電器を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態による熱動継電器の製造方法を示すため、製造の１つの中間段階における図６および７の継電器を示す図である。
【図１０】本発明の一実施形態による熱動継電器の製造方法を示すため、製造の１つの中間段階における図６および７の継電器を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態による熱動継電器の製造方法を示すため、製造の１つの中間段階における図６および７の継電器を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態による熱動継電器の製造方法を示すため、製造の１つの中間段階における図６および７の継電器を示す図である。
【図１３】本発明の一実施形態による熱動継電器の製造方法を示すため、製造の１つの中間段階における図６および７の継電器を示す図である。
【図１４】本発明の一実施形態による熱動継電器の製造方法を示すため、製造の１つの中間段階における図６および７の継電器を示す図である。
【図１５】本発明の一実施形態による熱動継電器の製造方法を示すため、製造の１つの中間段階における図６および７の継電器を示す図である。
【図１６】本発明の一実施形態によるＥＳＤ分路を提供する回路群の概略図である。
【図１７】本発明の別の実施形態によるＥＳＤ分路を提供する回路群の概略図である。
【図１８】本発明の一実施形態によるプログラム可能な抵抗器素子の断面図である。
【図１９】本発明の一実施形態によるプログラム可能な抵抗器の製造方法を示すため、製造の１つの中間段階におけるプログラム可能な抵抗器を示す図である。
【図２０】本発明の一実施形態によるプログラム可能な抵抗器の製造方法を示すため、製造の１つの中間段階におけるプログラム可能な抵抗器を示す図である。
【図２１】本発明の一実施形態によるプログラム可能な抵抗器の製造方法を示すため、製造の１つの中間段階におけるプログラム可能な抵抗器を示す図である。
【図２２】本発明の一実施形態によるプログラム可能な抵抗器の製造方法を示すため、製造の１つの中間段階におけるプログラム可能な抵抗器を示す図である。
【図２３】本発明の一実施形態によるプログラム可能な抵抗器の製造方法を示すため、製造の１つの中間段階におけるプログラム可能な抵抗器を示す図である。
【図２４】本発明の一実施形態によるプログラム可能な抵抗器の製造方法を示すため、製造の１つの中間段階におけるプログラム可能な抵抗器を示す図である。
【図２５】本発明の一実施形態によるプログラム可能な抵抗器の製造方法を示すため、製造の１つの中間段階におけるプログラム可能な抵抗器を示す図である。
【図２６】本発明の一実施形態による相転移抵抗器の上面図である。
【図２７】図２６の線２７−２７に沿った図である。
【図２８】本発明の代替実施形態による相転移抵抗器の断面図である。
【図２９】本発明のさらに別の実施形態による相転移抵抗器の断面図である。
【図３０】本発明のさらにまた別の実施形態による相転移抵抗器の断面図である。
【図３１】ＥＳＤ分流を提供する回路群を示す概略図である。
【図３２】本発明の一実施形態による相転移抵抗器のさらに別の実施形態の上面図である。
【図３３】図３２の線３３−３３に沿った図である。
【符号の説明】
【００７８】
１００…ディスクドライブ、
１１２…磁気ディスク、
１１４…スピンドル、
１１８…ディスクドライブモータ、
１１３…スライダ、
１１５…サスペンション、
１１９…アクチュエータアーム、
１２１…磁気ヘッドアセンブリ、
１２２…ディスク表面、
１２７…アクチュエータ手段、
１２９…制御ユニット、
１２３、１２８…電力線、
１２５…記録チャネル、
３０２…読取り素子、
３０４…書込み素子、
３０６…磁気抵抗センサ、
３０８…第１の磁気シールド、
３１０…第２の磁気シールド、
３１２、３１４、３３０、１８１２、１９０３、２２０２、２６０４、２９０２、２９０４、３０１２、３３１２…絶縁層、
３１６、２６０６、３３１０…基板、
３１８…第１の磁極、
３２２…バックギャップ、
３２０…第２の磁極、
３２４…磁気台座、
３２６…書込みギャップ、
３２８…書込みコイル、
３３２…熱的浮上高制御構造（ＴＦＣ）、
４０２、４０４、４１０、４１２、４２０、４２２、６０４、６０６、６１０、６１２、１６０６、１６０８、１６１０、１６１２…接触パッド、
４０６…第１の導電性のリード線、
４０８…第２の導電性のリード線、
４１４、４１６、４２４、４２６、４３０、４３２、５０４、５０６、５１０、５１２、１９０４、２５０２…リード線、
４２８…静電気放電分路構造、
５０２…継電器、
５０８、６１８…抵抗加熱素子、
６０８…接触棒、
６１０、６１２…外側接触パッド、
６１４…高分子層、
６１８…抵抗器、
６２０、６２２…アンカーパッド、
６２４、６２６…孔、
９０２…剥離層、
１６０２…磁気抵抗センサ、
１６０４…熱的浮上高制御加熱素子、
１６０６、１６０８…接触パッドまたはスタッド、
１６１４、１６１６、１７０２、１７０４、１７０６、１８０２、１８０４、３１０２…抵抗器素子、
１８０６…第１のリード層、
１８０８…第２のリード層、
１８１０、１９０２…基板、
１９０６…第１の電極材料、
１９０８…固体電解質層、
２００２…マスクアイランド、
２５０４…導電性材料、
２４０２…ビア、
２６０２…ＰＣＲ、
２６０８、２６１０、３００４、３００６、３３０４、３３０６…電極、
２６１２、３００８…相転移材料、
２７０２、２７０４…ヒートシンク構造、
３００２、３３０２…ＰＣＭ抵抗器、
３０１４、３０１６…スタッド、
３３０８…相転移抵抗器（ＰＣＲ）材料、
３３１２…レーザー反射性材料、
３３１４…反射層。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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