(57)【要約】    【課題】磁気的に安定で、高感度な磁気スピン・バルブ・センサが必要。    【解決手段】第１の反平行結合バイアス安定化タブ４２２は、ルテニウム層４０８上に配置され、端部４１２を有する第１の強磁性バイアス層４１０を含む。第１の強磁性バイアス層は、ルテニウム層を跨いでフリー層４０６の一部分４１４と反平行結合している。第１の強磁性バイアス層と向かい合ったフリー層４０６の一部分４１４の磁化４１８は、第１の強磁性バイアス層の磁化４１６とは反対の方向を向いている。第１の反平行結合バイアス安定化タブ４２２は更に、第１の強磁性バイアス層４１０上に形成され、この層と交換結合する第１の反強磁性層４２０を含む。第１の反強磁性層４２０は、第１の強磁性バイアス層４１０の磁化４１６の方向を設定する。また、第１の反強磁性層４２０は、第１の強磁性バイアス層４１０の端部から横方向にリセスされている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
横方向に配置された第１及び第２の部分を有する自由層と、
第１の強磁性バイアス層と第１の反強磁性層を有し、該第１の強磁性バイアス層が前記自由層の第１の部分と反平行結合している第１のバイアス安定化タブと、
第２の強磁性バイアス層と第２の反強磁性層を有し、該第２の強磁性バイアス層が前記自由層の第２の部分と反平行結合している第２のバイアス安定化タブとを有し、
前記第１及び第２の反強磁性層の間の横方向の分離距離が、前記第１及び第２の強磁性バイアス層間の横方向の分離距離よりも約０．６μｍから約１．４μｍの範囲で大きいことを特徴とする磁気スピン・バルブ・センサ。
【請求項２】
固定層と、
前記固定層上に配置された非磁性導電層と、
該非磁性導電層上に配置され、第１及び第２の反平行結合バイアス安定化タブによって磁気的に安定化された強磁性自由層と、
該強磁性自由層上に配置されたルテニウムの層とを有し、
前記第１の反平行結合バイアス安定化タブは、前記ルテニウム層上に配置され該ルテニウム層を跨いで前記自由層の一部分と反平行結合した第１の強磁性バイアス層と、該第１の強磁性バイアス層上に配置され当該第１の強磁性バイアス層から横方向に後退された第１の反強磁性層を含み、
前記第２の反平行結合バイアス安定化タブは、前記ルテニウム層上に配置され該ルテニウム層を跨いで前記自由層の一部分に対して反平行結合した第２の強磁性バイアス層と、該第２の強磁性バイアス層上に配置され当該第２の強磁性バイアス層の端部から横方向に後退された第２の反強磁性層を含む、
ことを特徴とする磁気スピン・バルブ・センサ。
【請求項３】
前記第１の反強磁性層は、前記第１の強磁性バイアス層から約０．３μｍから約０．７μｍ横方向に後退していることを特徴とする請求項２記載の磁気スピン・バルブ・センサ。
【請求項４】
前記第２の反強磁性層は、前記第２の強磁性バイアス層から約０．３μｍから約０．７μｍ横方向に後退されていることを特徴とする請求項２に記載の磁気スピン・バルブ・センサ。
【請求項５】
ディスクと、
該ディスク上にデータを書込むための書込み素子と、
当該ディスクからデータを読出すための、磁気スピン・バルブ・センサを含む読出し素子とを有し、
前記スピン・バルブ・センサは、
固定層と、
該固定層上に配置された非磁性導電層と、
該非磁性導電層上に配置され、第１及び第２の反平行結合バイアス安定化タブによって磁気的に安定化された強磁性自由層と、
該強磁性自由層上に配置されたルテニウムの層とを有し、
前記第１の反平行結合バイアス安定化タブは、前記ルテニウム層上に配置され該ルテニウム層を跨いで前記自由層の一部分と反平行結合している第１の強磁性バイアス層と、該第１の強磁性バイアス層上に配置され当該第１の強磁性バイアス層から横方向に後退されている第１の反強磁性層とを含み、
前記第２の反平行結合バイアス安定化タブは、前記ルテニウム層上に配置され該ルテニウム層を跨いで前記自由層の一部分に対して反平行結合している第２の強磁性バイアス層と、該第２の強磁性バイアス層上に配置され当該第２の強磁性バイアス層の端部から横方向に後退されている第２の反強磁性層とを含む、
ことを特徴とするディスク・ドライブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通常磁気ディスク・ドライブに用いられる磁気スピン・バルブ・センサに係り、更に具体的には有効トラックの縁部から後退した交換安定化層を持つ反平行タブ構造を有する磁気スピン・バルブ・センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディジタル情報の磁気記録を利用するディスク・ドライブは、当代のコンピュータ・システムのデータの大部分を記憶する。ディスク・ドライブは、個々に分離した同心状のデータ・トラックを持った少なくとも一枚の回転ディスクを有する。各ディスク・ドライブは更に、トラック上にデータを書込んだり読出したりするために、通常別個になった書込み素子と読出し素子を持つ少なくとも一個の記録ヘッドを有する。
【０００３】
記録ヘッドはスライダ上に構成され、スライダはサスペンションに取付けられる。記録ヘッド、スライダ、及びサスペンションの組合わせをヘッド・ジンバル・アセンブリと呼ぶ。更に、記録ヘッドを特定の対象トラック上に位置決めするアクチュエータが存在する。アクチュエータは対象トラックをシークするために先ず回転する。アクチュエータは、記録ヘッドをトラック上に位置決め後、記録ヘッドをそのトラックに精密な位置決め精度で維持する。
【０００４】
ディスク・ドライブのディスクは、サブストレートを有し、サブストレート上には磁気記録のために磁性層が形成されている。記録ヘッドを抱えるスライダは、エアー・ベアリングが構成されるディスク対向面を有する。エアー・ベアリングは、スライダが空気のクッション上を浮動し、ディスク面のすぐ近くに位置付けられることを可能にする。或いは、ディスクに対向するスライダ面を、部分的に又は連続的にディスクと接触するように適合させることも可能である。
【０００５】
磁気スピン・バルブ・センサは、当代の大部分のディスク・ドライブの読出し素子として用いられている。磁気スピン・バルブ・センサは強磁性固定層、非磁性導電層、及び強磁性自由層を含む層のサンドイッチ状のものである。スピン・バルブ・センサの抵抗は、ディスク上に書込まれた磁化反転からの磁界のような印加磁界の方向と大きさに対して変化する。抵抗の変化を検出するためにセンス電流がセンサ中を流される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
磁気スピン・バルブ・センサの自由層は、磁気安定性を保証し、スプリアス信号を防ぐために、通常一定の微弱磁界の存在の下に動作する。センサに微弱磁界を印加するのを、時としてセンサに磁気バイアスを加えると称する。磁気バイアスを加えるために有効に用いられ得る一つの構造は、自由層の部分に反平行結合される一対の磁気タブである。反平行結合タブは、強磁性バイアス層と強磁性バイアス層に交換結合した反強磁性層を含む。この構造は有効ではあるが、バイアス層が反強磁性層によって完全に覆われると、センサは磁気的に硬質になり、感度が低下する。従って、通常のセンサでは安定性を達成すると感度は低下する。
【０００７】
反平行結合バイアス用タブを有し、安定性を達成する際に感度を犠牲にしない磁気スピン・バルブ・センサが必要になる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、新規な反平行結合バイアス用タブを有する磁気スピン・バルブ・センサを提供する。本発明では、各反平行バイアス用タブは、強磁性バイアス層及び強磁性バイアス層と交換結合した反強磁性層を含む。反強磁性層は、強磁性バイアス層から横方向にリセス（後退）している。こうして与えられる磁気スピン・バルブ・センサは、磁気的に安定で、高感度を有する。本発明のもう一つの特徴は、反強磁性層が横方向にリセス（後退）し反平行結合する端部タブを持つ磁気スピン・バルブ・センサを含む読出し素子を有するディスク・ドライブを提供する。
【０００９】
本発明のその他の特徴や利点は、図面と合わせて考えると、本発明の原理を例によって示す以下の詳細な説明によって明らかになるであろう。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、磁気的に安定で、高感度を有する磁気スピン・バルブ・センサ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】
【００１１】
本発明の好適な実施例に従う磁気スピン・バルブ・センサは、それぞれが横方向にリセス（後退）した反強磁性層を持つ反平行結合した端部タブを有するフリー層（自由層）を含んでいる。本発明の実施例は、感度を犠牲にすることなく良好な磁気安定性を有するセンサを提供する。
【００１２】
図１を参照するに、磁気ディスク・ドライブ１００は、スピンドル１０４によって支持され、モータ（図示せず）によって回転される少なくとも一枚の回転可能な磁気ディスク１０２を有する。読出し時及び書込み時にディスク１０２の表面上に位置決めされる記録ヘッド１０８を取付けた少なくとも一個のスライダ１０６が存在する。記録ヘッド１０８は、ディスク１０２上にデータを書込むための書込み素子を含んでいる。記録ヘッドは更に、ディスクからデータを読出すための読出し素子として用いられる、（以下に詳細に示される）本発明に従う磁気スピン・バルブ・センサを含んでいる。
【００１３】
スライダ１０６はサスペンション１１０に取付けられ、サスペンション１１０はアクチュエータ１１２に取付けられる。アクチュエータ１１２はディスク・ドライブ１００のハウジング１１６にピボット１１４を中心に回転するように取付けられており、ボイス・コイル・モータ１１８によりピボット回転される。ディスク回転時、アクチュエータ１１２は、対象データ・トラックにアクセスするために、サスペンション１１０と共にスライダ１０６を、半径方向の弓形の軌道１２０に沿ってディスク１０２の表面上に位置決めする。
【００１４】
ディスク・ドライブ１００の動作時、スライダ１０６に対する回転ディスク１０２の相対的移動は、スライダ１０６とディスク１０２の表面間にエアー・ベアリングを生じ、スライダ１０６に上向きの力を働かせる。この上向きの力は、スライダ１０６をディスク１０２の表面方向に向かわせるサスペンション１１０のスプリング力と平衡する。或いは、スライダ１０６は、動作時にディスク１０２の表面と部分的に接触するか又は連続的に接触するかいずれかであっても良い。
【００１５】
図２はスライダ２００を更に詳細に図示したものである。記録ヘッドはスライダ２００の後部表面２０６に構成されるのが望ましい。図２は上部磁極２０８と記録ヘッドの書込み素子のコイル２１４の巻線２１０を示す。読出し素子はスライダ２００と書込み素子の間に形成される。従って図２には示されていない。書込み素子及び読出し素子と接続する電気接続パッド２１２が示されている。
【００１６】
図３はスライダ３０２のディスク対向面から見た記録ヘッド３００を示す（必ずしも一定の倍率で拡大したものでない）。記録ヘッド３００はスライダ３０２上に構成され、通常絶縁材（図示せず）で包み込まれている。本発明に従う読出し素子センサ３０８は空間分解能を改良するために２つの磁気シールド３０４、３０６の間に挟み込まれる。磁気シールドのうちの一方３０６は更に、通常書込みヘッドの一方の磁極として用いられる。書込み素子は第２の磁極３１２と書込みギャップ３１０を含む。
【００１７】
図４は、本発明に従う磁気スピン・バルブ・センサ４００の読出し素子の拡大図（必ずしも一定の倍率で拡大したものでない）を示す。センサ４００は強磁性層単層から成るピン層（固定層）４０２を含む。或いは、ピン層４０２は強磁性層２層と、強磁性層２層間の反平行結合を促進しルテニウムが適している中間層とを含む積層構造から成っていても良い。ピン層４０２は自己固定するものでも良いし、或いはこれに代ってピン層４０２は隣接する反強磁性層（図示せず）と交換結合するものでも良い。導電性非磁性層４０４は銅が適しており、ピン層４０２上に形成される。次いで、強磁性フリー層（強磁性自由層）４０６が導電性非磁性層４０４上に形成される。強磁性フリー層４０６上にルテニウム層４０８が形成される。
【００１８】
図４を参照すると、フリー層４０６は、２つの反平行結合バイアス安定化タブ４２２、４２４により磁気的に安定化される。第１の反平行結合バイアス安定化タブ４２２は、ルテニウム層４０８上に配置され、端部４１２を有する第１の強磁性バイアス層４１０を含む。第１の強磁性バイアス層４１０は、ルテニウム層４０８を跨いでフリー層４０６の一部分４１４と反平行結合している。第１の強磁性バイアス層４１０と向かい合ったフリー層４０６の一部分４１４の磁化４１８は、第１の強磁性バイアス層４１０の磁化４１６とは反対の方向を向いている。第１の反平行結合バイアス安定化タブ４２２は更に、第１の強磁性バイアス層４１０上に形成され、この層と交換結合する第１の反強磁性層４２０を含む。第１の反強磁性層４２０は、第１の強磁性バイアス層４１０の磁化４１６の方向を設定する。
【００１９】
同様にして、第２の反平行結合バイアス安定化タブ４２４は、ルテニウム層４０８上に配置され、端部４２８を有する第２の強磁性バイアス層４２６を含む。第２の強磁性バイアス層４２６は、ルテニウム層４０８を跨いでフリー層４０６の一部分４３０と反平行結合している。第２の強磁性バイアス層４２６と向かい合ったフリー層４０６の一部分４３０の磁化４３４は、第２の強磁性バイアス層４２６の磁化４３２とは反対の方向を向いている。第２の反平行結合バイアス安定化タブ４２４は更に、第２の強磁性バイアス層４２６上に形成され、この層と交換結合する第２の反強磁性層４３６を含む。第２の反強磁性層４３６は、第２の強磁性バイアス層４２６の磁化４３２の方向を設定する。
【００２０】
引続き図４を参照するに、強磁性バイアス層４１０、４２６と結合するフリー層４０６の一部分４１４、４３０は、外部磁界による励磁に対して信号としては殆ど又は全く寄与しない。それ故に、第１の強磁性バイアス層４１０の端部４１２と第２の強磁性バイアス層４２６の端部４２８の間の距離４５０は、センサ４００の有効部分４４２の物理的な幅４５０を決定する。物理的な幅４５０は、物理的なトラック幅とも呼ばれる。図４を見てわかるように、第１のバイアス・タブ４２２の強磁性バイアス層４１０の端部４１２の位置は、有効トラックの右縁部を決定し、第２のバイアス・タブ４２４の強磁性バイアス層４２６の端部４２８の位置は、有効トラックの左縁部を決定する。
【００２１】
第１の反強磁性層４２０は、参照番号４４０で表される距離だけ第１の強磁性バイアス層４１０から横方向にリセス（後退）している。第２の反強磁性層４３６は、参照番号４４４で表される距離だけ第２の強磁性バイアス層４２６から横方向にリセス（後退）している。強磁性層４１０及び４２６は軟質強磁性材料により形成されるので、反強磁性層４２０、４３６と直接交換結合していない端部４１２、４２８付近の磁化はあまり厳密に固定されない。ついでに言うと、もし反強磁性層の端部が強磁性バイアス層の端部から横方向にリセスしていない場合には、フリー層の有効部分がこれに隣接するフリー層のより強く反平行結合した部分の悪影響を受け、センサは磁気的に硬質になり、感度を損なう。
【００２２】
この感度損失を防ぐため、反強磁性層の端部は、図示のように強磁性バイアス層の端部から横方向にリセスされている。各バイアス用タブに対して、横方向のリセス距離４４０、４４４は約０．５μｍであるのが望ましく、横方向のリセス距離の実用的な範囲は約０．３μｍから約０．７μｍである。センサにセンス電流を供給するリード線４５２、４５４は、強磁性バイアス層４１０、４２６の端部４１２、４２８と自己整合方式で形成されるのが望ましい。
【００２３】
或いは、反強磁性層４２０、４３６の端部４４６、４４８間の横方向の分離距離は、センサ４００の有効部分４４２の物理的な幅４５０よりも約０．６μｍから約１．４μｍ広いのが望ましい。反強磁性層４２０、４３６の端部４４６、４４８間の横方向の分離距離は、参照番号４４４、４５０及び４４０によって表される距離の合計である。
【００２４】
本発明により提供される磁気スピン・バルブ・センサを製造するのに用いる材料や方法は、当業者に良く知られている。各反平行結合タブのバイアス層は、ニッケル−鉄合金、又は他の適当なニッケル、鉄、及びコバルトから成る二元又は三元合金等の軟質強磁性材料により形成される。軟質強磁性材料が各バイアス層に用いられるので、各バイアス層の磁化は、反強磁性層と接触しないバイアス層部分では強く固定されることはない。従って、フリー層は、フリー層の有効部分の縁部付近の反平行結合によってはあまり強い影響を受けない。センサは安定に維持され、感度の目立った低下はない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ディスク・ドライブを示す図である。
【図２】スライダ上の記録ヘッドを示す図である。
【図３】スライダのディスク対向側の記録ヘッドを示す図である。
【図４】本発明の一実施例による、リセスした交換安定化層を有するスピン・バルブ・センサを示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１００…磁気ディスク・ドライブ、１０２…磁気ディスク、１０４…スピンドル、
１０６，２００，３０２…スライダ、１０８，３００…記録ヘッド、
１１０…サスペンション、１１２…アクチュエータ、１１４…ピボット、
１１６…ハウジング、１１８…ボイス・コイル・モータ、２０８，３１２…上部磁極、
２１０…巻線、２１２…電気接続パッド、２１４…コイル、
３０４，３０６…磁気シールド、３０８…読出しセンサ、３１０…書込みギャップ、
４００…磁気スピン・バルブ・センサ、４０２…ピン層（固定層）、
４０４…導電性非磁性層、４０６…強磁性フリー層（自由層）、４０８…ルテニウム層、
４１０…第１の強磁性バイアス層、４２０…第１の反強磁性層、
４２２…第１の反平行結合バイアス安定化タブ、
４２４…第２の反平行結合バイアス安定化タブ、４２６…第２の強磁性バイアス層、
４３６…第２の反強磁性層、４５２，４５４…リード線、４４０，４４４…後退距離、
４５０…センサの物理的な幅。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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