(57)【要約】      （修正有）【課題】  回転する磁気ディスクからの信号に対する感応性が高度に安定化された自由層を持つスピンバルブセンサを開示することである。【解決手段】  磁気読み出し／書き込みヘッド３００の立面縦断面図であり、該ヘッドには書き込みヘッド部分３０２と読み出しヘッド部分３０４があり、読み出しヘッド部分にはスピンバルブセンサ３０６が使用されている。センサ３０６は非磁性かつ絶縁性の第１及び第２読み出しギャップ層３０８及び３１０の間に挟まれており、これらの読み出しギャップ層は、強磁性の第１及び第２遮蔽層３１２及び３１４の間に挟まれている。外部磁界に感応して、センサ３０６の抵抗値が変化する。センサを通じて流されている検知電流により、これらの抵抗変化は電位の変化として表示される。【選択図】  図３
2004164836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２のパッシブ領域ならびに上記第１及び第２パッシブ領域間に横断的に配置された中央トラックの幅領域を有するスピンバルブ（ＳＶ）センサであって、
ピン固定層；
強磁性自由層；
該ピン固定層と該自由層の間に挟まれたスペーサ層；
上記第１及び第２パッシブ領域内にある強磁性バイアス層；
上記中央トラックの領域内にあり、第１及び第２パッシブ領域内の強磁性バイアス層の間に横断的に配置されている非磁性酸化物層；及び
上記自由層と上記強磁性バイアス層の間に挟まれた、第１及び第２のパッシブ領域内で該バイアス層と該自由層の間の強力な逆平行結合を生ずるための逆平行結合層、
を含むことを特徴とするスピンバルブセンサ。
【請求項２】
請求項１に記載のスピンバルブセンサにおいて、スピンバルブセンサに接続されている第１及び第２の導線層が、それぞれ第１及び第２のパッシブ領域内のバイアス層に重なっていることを特徴とするスピンバルブセンサ。
【請求項３】
請求項２に記載のスピンバルブセンサにおいて、第１及び第２パッシブ領域の間のトラック幅領域が、第１及び第２導線層の間隔によって決定されることを特徴とするスピンバルブセンサ。
【請求項４】
請求項１に記載のスピンバルブセンサにおいて、自由層が：
第２の副自由層（ｆｒｅｅ  ｓｕｂｌａｙｅｒ）；及び
該第２副自由層とスペーサ層の間に挟まれた第１の副自由層を構成要素として含むことを特徴とするスピンバルブセンサ。
【請求項５】
請求項４に記載のスピンバルブセンサにおいて、第１の副自由層がＣｏ―Ｆｅ合金で、第２の副自由層がＮｉ―Ｆｅ合金で作られていることを特徴とするスピンバルブセンサ。
【請求項６】
請求項１に記載のスピンバルブセンサにおいて、バイアス層が：
第２の副バイアス層（ｂｉａｓ  ｓｕｂｌａｙｅｒ）；及び
該第２副バイアス層と逆平行結合層の間に挟まれた第１副バイアス層を構成要素として含むことを特徴とするスピンバルブセンサ。
【請求項７】
請求項６に記載のスピンバルブセンサにおいて、第１の副バイアス層がＣｏ―Ｆｅ合金で、第２の副バイアス層がＮｉ―Ｆｅ合金で作られていることを特徴とするスピンバルブセンサ。
【請求項８】
下記の要素を含む読み出しヘッド；
少なくとも１個のコイル層と１個の絶縁スタック、
第１及び第２の磁極片層、
書き込みギャップ層を含む書き込みヘッド、及び
書き込みギャップ層、
上記において、該コイル層は該絶縁スタック中に埋め込まれ、
上記第１及び第２の磁極片層は、バックギャップにおいて接続され、かつその端部が磁
極片と共にベアリング面（ＡＢＳ）の一部を形成し、
更に上記絶縁スタックは該第１及び第２磁極片層の間に挟まれ、
上記書き込みギャップ層は、第１及び第２次極片層の磁極端の間に挟まれて上記ＡＢＳ
の一部を形成し、
下記の要素を有する読み出しヘッド、
スピンバルブ（ＳＶ）センサ、
上記において、上記スピンバルブセンサは第１及び第２の読み出しギャップ層の間に挟
まれ、
更に該スピンバルブセンサは第１と第２のパッシブ領域と、該第１及び第２のパッシブ
領域の間に横断的に配置された中央トラック幅領域を持ち、かつ
該スピンバルブセンサは、
ピン固定層；
強磁性自由層；
上記ピン固定層と上記自由層の間に挟まれたのスペーサ層；
上記第１及び第２パッシブ領域内にある、強磁性バイアス層；
上記中央トラック幅領域内にあり、第１及び第２パッシブ領域内の強磁性バイアス層
の間に横断的に配置されている非磁性酸化物層；及び
上記自由層と上記強磁性バイアス層の間に挟まれた、第１及び第２のパッシブ領域内
で該バイアス層と該自由層の間の強力な逆平行結合を生ずるための逆平行結合層を含
み；
及び
読み出しヘッドの第２読み出しギャップ層と書き込みヘッドの第１磁極片層の間に配
置された絶縁層、
を含むことを特徴とする磁気読み出し／書き込みヘッド。
【請求項９】
請求項８に記載の磁気読み出し／書き込みヘッドにおいて、スピンバルブセンサに接続されている第１及び第２の導線層が、それぞれ上記第１及び第２バイアス層に重なっていることを特徴とする磁気読み出し／書き込みヘッド。
【請求項１０】
請求項９の磁気読み出し／書き込みヘッドにおいて、第１及び第２パッシブ領域の間のトラック幅領域が、第１及び第２導線層の間隔によって決定されることを特徴とする磁気読み出し／書き込みヘッド。
【請求項１１】
磁気記録ディスク；
磁気記録ディスクに磁気的にデータを記録し、磁気記録ディスクに記録されているデータ
を磁気的に読み取るための磁気読み出し／書き込みヘッド；
ここで該磁気読み出し／書き込みヘッドは、
少なくとも１個のコイル層と１個の絶縁スタック、ここで該コイル層が該絶縁スタック
中に埋め込まれている；
第１及び第２の磁極片層；ここで、該第１及び第２の磁極片層はバックギャップにおい
て接続されており、その端が空気ベアリング面（ＡＢＳ）の一部を形成している第１及び
第２の磁極端を有し、絶縁スタックは該第１及び第２磁極片層の間に挟まれている；及び
書き込みギャップ層；ここで第１及び第２磁極片層の磁極端の間に挟まれ、ＡＢＳの一
部を形成している；を有する書き込みヘッド；及び
第１及び第２の読み出しギャップ層の間に挟まれ、第１及び第２のパッシブ領域と、該
第１及び第２領域の間に横断的に配置された１個の中央トラック幅領域を持つスピンバル
ブセンサを有する；
ここで上記スピンバルブセンサは
ピン固定層；
強磁性自由層；
上記ピン固定層と上記自由層の間に挟まれたスペーサ層；
上記第１及び第２パッシブ領域内にある、強磁性バイアス層；
上記中央トラック幅領域内にあり、第１及び第２パッシブ領域内の強磁性バイアス層
の間に横断的に配置されている非磁性酸化物層；及び
上記自由層と上記強磁性バイアス層の間に挟まれた、第１及び第２のパッシブ領域内
で該バイアス層と該自由層の間の強力な逆平行結合を生ずるための逆平行結合層を含
み；を有し、
読み出しヘッドの第２読み出しギャップ層と書き込みヘッドの第１磁極片層の間に配置された絶縁層；
上記の磁気読み出し／書き込みヘッドを磁気ディスクを横断するように移動させ、該読み出し／書き込みヘッドが磁気記録ディスクの種々異なった領域にアクセスできるようにするためのアクチュエータ；及び
磁気記録ディスクにデータを磁気的に記録するための書き込みヘッドと、磁気的に記
録されているデータからの磁界に感応してスピンバルブセンサ内の抵抗変化を検知するた
めの読み出しヘッドのスピンバルブセンサとに電気的に結合されている記録チャネル；
を含むことを特徴とするディスクドライブシステム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のディスクドライブシステムにおいて、スピンバルブセンサに接続されている第１及び第２の導線層が、それぞれ第１及び第２のパッシブ領域内でバイアス層に重なっていることを特徴とするディスクドライブシステム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のディスクドライブシステムにおいて、第１及び第２パッシブ領域の間のトラック幅領域が、第１及び第２導線層の間隔によって決定されることを特徴とするディスクドライブシステム。
【請求項１４】
第１及び第２のパッシブ領域、ならびに上記第１及び第２パッシブ領域間に横断的に配置された中央トラック幅領域を有するスピンバルブセンサを製作する方法において、
ピン固定層、スペーサ層、及び自由層を順次被着堆積する工程；
自由層と逆平行結合された強磁性バイアス層を被着する工程（逆平行結合は、自由層と該バイアス層の間に挟まれた１個の逆平行結合層による）；
バイアス層の上にキャップ層を被着する工程；
キャップ層の上に第１及び第２の導線層を被着する工程（上記第１及び第２導線層は、それぞれ第１及び第２パッシブ領域に重なっており、この場合、第１及び第２パッシブ領域間のトラック幅領域は、第１及び第２の導線層の間隔によって決定される）；
第１及び第２導線層の間にあるトラック幅領域内のキャップ層を除去する工程；及び
トラック幅領域内のバイアス層の強磁性材料を、非磁性の酸化物層に転化せしめる工程、
を含むスピンバルブセンサの制作方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法において、トラック幅領域内のキャップ層を除去する工程に、スパッタエッチング及び反応性イオンエッチングプロセスを使用することを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１４に記載の方法において、トラック幅領域内のバイアス層の強磁性材料を非磁性の酸化物層に転化させる工程に、酸素含有ガスを用いたスパッタエッチングを使用することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には磁気媒体から情報信号を読み出すためのスピンバルブ磁気抵抗センサに関し、詳しくは、改良された導線／センサ重複領域を有する導線オーバーレイ型スピンバルブセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータには、データを書き込み、また後に使用するために読み出すことができる補助記憶デバイスが含まれることが多い。回転する磁気ディスクを組み込む直接アクセス記憶デバイス（ディスクドライブ）が、ディスク表面に磁気的な形でデータを記憶させるために使用されるのが普通である。データは、ディスク表面の同心円状で半径方向に間隔を置いて配置されている複数のトラックに記録される。次いでディスク表面のトラックから情報を読み出すために、読み出しセンサを構成要素として含む磁気ヘッドが使用される。
【０００３】
高容量ディスクデバイスにおいては、磁気抵抗（ＭＲ）センサ（通常、ＭＲセンサと呼ばれる）が、読み出しセンサとして最も広く使用されている。その理由は、ディスク表面から、薄膜誘導ヘッドよりも大きなトラック密度と線密度でデータを読み出す能力を持つ故である。ＭＲセンサは、そのＭＲ検知層（「ＭＲ素子」とも呼ばれる）の抵抗値の変化を、ＭＲセンサに検知される磁束の強度と方向の関数として検知又は検出する。
【０００４】
在来のＭＲセンサは、ＭＲ素子の抵抗値がＭＲ素子の磁化と該ＭＲ素子を通って流れる検知電流の方向が挟む角度の余弦（ｃｏｓｉｎｅ）の２乗として変動する異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）効果に基づいて作動する。記録されたデータが読み出され得るのは、記録された磁気媒体からの外部磁界（信号磁界）がＭＲ素子における磁化方向を変化させ、それがＭＲ素子の抵抗値の変化と、それに応じた検知電流もしくは検知電圧の変化を惹き起こす故である。
【０００５】
もう一つの種類のＭＲセンサは、ジャイアント磁気抵抗（ＧＭＲ）センサであって、ＧＭＲ効果を示す。ＧＭＲセンサにおいては、ＭＲ検知層の抵抗値は非磁性層（スペーサ）で隔てられた複数の磁性層間の、スピンに依存する伝導電子の伝播と、それに伴って磁性層と非磁性層の間で、かつ該磁性層内で起こるスピンに依存する散乱の関数として変動する。非磁性材料（例えば銅）層で隔てられた２個だけの強磁性材料（例えばニッケル鉄合金）を使用するＧＭＲセンサは、通常スピンバルブ（ＳＶ）センサと呼ばれ、ＳＶ効果を示す。
【０００６】
図１は、中央領域１０２によって隔てられた末端領域１０４及び１０６を構成要素として含む、先行技術のＳＶセンサを示す。第１の強磁性層は、ピン固定層（ｐｉｎｎｅｄ  ｌａｙｅｒ）１２０と呼ばれ、典型的には１個の反強磁性（ＡＦＭ）層１２５との交換結合によって固定（ピン固定）された磁化を有する。自由層１１０と呼ばれる第２の強磁性層の磁化は固定されておらず、記録されている磁性媒体からの磁界（信号磁界）に感応して自由に回転することができる。自由層１１０は、ピン固定層１２０から１個の非磁性で導電性のスペーサ層１１５によって隔てられている。末端領域１０４及び１０６内にそれぞれ形成されているハードバイアス層１３０及び１３５は、自由層１１０に縦のバイアスを与える。ハードバイアス層１３０及び１３５に接してそれぞれ形成されている導線１４０及び１４５は、ＳＶセンサ１００の抵抗を検知するための電気的接続に供せられる。本明細書中に参考資料として記載されている、ディーニー（Ｄｉｅｎｙ）等に与えられたＩＢＭの特許文献１には、ＳＶ効果に基づいて作動するＧＭＲセンサが開示されている。
【０００７】
スピンバルブセンサのもう一つのタイプは、逆平行（ＡＰ）スピンバルブセンサである。ＡＰピン固定バルブセンサは、ＡＰピン固定構造が単一のピン固定層の代わりに多重の薄膜層を持つ点で、単純なスピンバルブセンサと異なっている。ＡＰピン固定構造は、第１及び第２の強磁性ピン固定層の間に挟まれた１個の逆平行結合（ＡＰＣ）層を持つ。第１のピン固定層は、反強磁性のピンニング層との交換結合によって第１方向の磁化を有する。第２のピン固定層は自由層と直に隣接しており、第１及び第２のピン固定層の間のＡＰＣ層の厚さが最小限（８Åのオーダー）である故に、第１のピン固定層に逆並列結合されている。従って、第２のピン固定層の磁化は、第１のピン固定層の磁化方向とは逆平行の、第２の方向に向く。
【０００８】
ＡＰ型ピン固定構造が単一のピン固定層よりも好まれる理由は、ＡＰ型ピン固定構造の第１及び第２ピン固定層の磁化が、減法的に結合する結果、実効磁化が単一ピン固定層の磁化よりも小さくなるためである。実効磁化の方向は、第１及び第２ピン固定層の厚い方によって決定される。実効磁化が小さくなることは、ＡＰ型ピン固定構造から消磁するための磁界が小さくなることに等しい。反強磁性交換結合は実効ピンニング磁化に反比例するから、これは第１ピン固定層と反強磁性ピンニング層の間の交換結合を増強させる。ＡＰ型ピン固定スピンバルブセンサは、共にＩＢＭに譲渡されたハイム及びパーキン（Ｈｅｉｍ  ａｎｄ  Ｐａｒ−ｋｉｎ）の、本明細書中に資料として引用され合体されている特許文献２に記述されている。
【０００９】
典型的なスピンバルブセンサは、上下の表面と第１及び第２の側面を持ち、これらは空気ベアリング面（ＡＢＳ）で交差している。ここでＡＢＳとは、磁気ディスクと向かい会っている、センサの露出表面である。先行技術の読み出しヘッドには、第１及び第２のハードバイアス層と第１及び第２の導線層が使用されており、これらはセンサ内の自由層を縦方向にバイアスし安定させ、またセンサを横断する方向に検知電流を導くために、第１及び第２の側面に接している。ヘッドのトラック幅は、自由層の両側面中央間の距離で計測される。トラック幅をミクロン未満のレベルにまで縮小しようとする場合、ハードバイアス層のために自由層の磁気的柔軟性が減殺され、自由層の磁気モーメントが回転する磁気ディスクからの磁界信号に自由に応答しなくなることが判明している。従って、トラック幅がミクロン未満でありながら回転している磁気ディスクからの信号に対する感応性を保持するセンサを提供すること、それと共に自由層の縦方向バイアスを横方向に、それにより自由層が単一の磁気ドメイン状態に保たれるようにすることの必要性が強く感じられている。
【００１０】
【特許文献１】米国特許第５，２０６，５９０号公報
【００１１】
【特許文献２】米国特許第５，４６５，１８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
それ故、本発明の目的の一つは、回転する磁気ディスクからの信号に対する感応性が高度に安定化された自由層を持つスピンバルブセンサを開示することである。
【００１３】
本発明のもう一つの目的は、逆平行結合された導線／センサ重複領域を持つスピンバルブセンサを開示することである。
【００１４】
本発明の更にもう一つの目的は、導線重複（パッシブ）領域で自由層と逆平行結合されている１個の強磁性層を持つスピンバルブセンサを開示することである。
【００１５】
本発明の更にもう一つの目的は、導線重複領域で自由層と逆平行結合されている１個の強磁性層を持つスピンバルブセンサの製作方法を開示することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の性格ならびに利点、及び好ましい使用態様のより完全な理解のために、以下の詳細な説明を付属の図面と併せて読み、参考とされたい。以下の図面においては、複数の図面を通じて、同じ参照数字は同一もしくは類似の部品を示す。なお、添付の図面は、正確な拡大率に従う図ではない。
【００１７】
本発明の原理に従って、スピンバルブ（ＳＶ）センサが第１及び第２の側面の間の横方向の長さを有し、それが第１及び第２パッシブ領域の間のトラック幅領域（ここに、トラック幅領域は第１及び第２の導線層によって定義される）に分割されていることを特徴とする、本発明の好ましい一具体例が開示されている。自由層は、該センサの最上部にある。自由層の厚さにほぼ等しい厚さを持つ１個の強磁性バイアス層が、第１及び第２のパッシブ領域内で、自由層と逆平行結合されている。トラック幅領域では、該強磁性バイアス層は以後の製作工程中に酸化され、非磁性の酸化物を形成している。実効磁化が小さいため、逆平行結合されている自由層とバイアス層の複合層は、磁気ディスクからの信号に感応せず、その結果、自由層は第１及び第２のパッシブ領域内で安定化される。トラック幅領域では、強磁性のバイアス層がトラック幅領域における酸化工程によって非磁性の酸化物層に転化され、自由層はバイアス層と逆平行結合されていないため、自由層の磁化は、信号磁界の存在下では自由に回転することができる。上述の、及びそれ以外の本発明の目的、特徴、及び利点は、以下の詳細説明で明らかになるであろう。
【発明の効果】
【００１８】
回転する磁気ディスクからの信号に対する感応性が高度に安定化された自由層を持つ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】
【００１９】
以下の説明は、本発明を実施するための、現在考えられる最善の具体例である。この説明は本発明の一般原理を例示するために行われるものであり、本明細書中に主張されている発明のコンセプトを制限することを意図するものではない。
【００２０】
さて、図２には、本発明を体現するディスクドライブ２００が示されている。図２に示されているように、少なくとも１個の回転可能な磁気ディスク２１２が１個のスピンドル２１４によって支えられ、ディスク駆動モータ２１８によって回転される。各ディスク上の磁気記録媒体は、ディスク２１２に設けられた同心円的データトラックの環状パターン（図示されていない）の形をなしている。
【００２１】
少なくとも１個のスライダ２１３がディスク２１２上に位置を定められ、各スライダ２１３は１個以上の磁気読み出し／書き込みヘッド２２１（この場合、磁気ヘッド２２１には本発明のＳＶセンサが組み込まれている）を担持している。ディスクが回転する間、スライダ２１３はディスク表面２２２上を半径方向に沿って内外に移動するので、ヘッド２２１は、所望のデータが記録されているディスクの種々異なった部分にアクセスすることができる。それぞれのスライダ２１３は、サスペンション２１５によってアクチュエータ・アーム２１９に接続されている。サスペンション２１５には軽い発条力があり、これがスライダ２１３をディスク表面２２２に向かって偏向させる。それぞれのアクチュエータ・アーム２１９はアクチュエータ２２７に取り付けられている。アクチュエータは、図２に示すように、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）であって良い。ＶＣＭは固定磁界内で運動できる１個のコイルを含んでおり、コイルの運動方向と運動速度は、制御装置２２９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。
【００２２】
ディスク記憶システム作動中、ディスク２１２の回転によって、スライダ２１３（磁気ヘッド３２１を含みディスク２１２の表面と向き合うスライダ２１３の表面は、空気ベアリング面（ＡＢＳ）と呼ばれる）とディスク表面２２２の間に空気ベアリングが発生し、スライダに対し上向きの力、すなわち浮力を及ぼす。かくして空気ベアリングはサスペンション２１５の軽い発条力と釣り合い、正常な作動の間、スライダ２１３をディスク表面から僅かに浮かせ、微小な、かつ実質的に一定の間隔を置いて支える。
【００２３】
ディスク記憶システムの種々の構成部分は、作動中、制御ユニット２２９が発生する制御信号、例えばアクセス制御信号や内部クロック信号によって制御される。典型的には、制御ユニット２２９は、論理制御回路、複数の記憶チップ、及び１個のマイクロプロセッサを構成要素として含む。制御ユニット２２９は、種々のシステムの作業を制御するための制御信号、例えばライン２２３上の駆動モータ制御信号、ライン２２８上のヘッド位置及びシーク制御信号などを発生する。ライン２２８上の制御信号は、所望の電流プロファイルを供給し、スライダ２１３をディスク２１２上の所望のデータトラックに最適な態様で移動させ、位置決めする。読み出し信号と書き込み信号は、記録チャネル２２５によって読み出し／書き込みヘッド２２１に、また該ヘッドから、送受信される。記録チャネル２２５は部分応答最大チャネル（ＰＭＲＬ）でも良く、またピーク検出チャネルでも良い。これら２種のチャネルの設計及び実施は、当該技術に精通する者には周知である。ここに記述されている好ましい具体例では、記録チャネル２２５はＰＭＲＬチャネルである。
【００２４】
典型的な磁気ディスク記録システムに関する以上の説明、及びそれに伴う図２による図解説明は、記述の目的のみに供せられるものである。ディスク記憶システムが多数のディスクとアクチュエータ・アームを構成要素として含んでも良いこと、また各アクチュエータ・アームが多数のスライダを担持しても良いことは明らかである。
【００２５】
図３は「背負い式（ｐｉｇｇｙ  ｂａｃｋ）」磁気読み出し／書き込みヘッド３００の立面縦断面図であり、該ヘッドには書き込みヘッド部分３０２と読み出しヘッド部分３０４があり、読み出しヘッド部分には本発明のスピンバルブセンサ３０６が使用されている。センサ３０６は非磁性かつ絶縁性の第１及び第２読み出しギャップ層３０８及び３１０の間に挟まれており、これらの読み出しギャップ層は、強磁性の第１及び第２遮蔽層３１２及び３１４の間に挟まれている。外部磁界に感応して、センサ３０６の抵抗値が変化する。センサを通じて流されている検知電流Ｉｓにより、これらの抵抗変化は電位の変化として表示される。次いで、これらの電位変化はリードバック信号として、図２に示すデータ記録チャネル２４６の処理回路で処理される。
【００２６】
磁気読み出し／書き込みヘッド３００の書き込みヘッド部分３０２は、第１及び第２の絶縁層３１８及び３２０の間に挟まれたコイル層３１６を構成要素として含む。ヘッドを平坦化し、コイル層３１６によって生ずる第２絶縁層３２０の波状起伏を消すために、第３の絶縁層３２２を用いても良い。第１、第２及び第３の絶縁層は、当該技術では絶縁スタックと呼ばれる。コイル層３１６、ならびに第１、第２及び第３の絶縁層３１８、３２０及び３２２は、第１及び第２の磁極片層３２４及び３２６の間に挟まれている。第１及び第２の磁極片層３２４及び３２６は、バックギャップ３２８で磁気的に結合されており、かつＡＢＳ３４０には書き込みギャップ層３３４に隔てられた第１及び第２の磁極端３３０及び３３２を持つ。１個の絶縁層３３６が、第２遮蔽層３１４と第１磁極片層３２４の間に置かれている。第２遮蔽層３１４と第１磁極片層３２４が別々の２層である故に、この読み出し／書き込みヘッドは「背負い式」ヘッドとして知られている。
【００２７】
図４は、第２遮蔽層４１４と第１磁極片層４２４が共通の１層であることを除いては、図３と同一である。この形式の読み出し／書き込みヘッドは、「合体式」ヘッド４００として知られている。図４の合体式ヘッド４００では、図３の背負い式ヘッドにおける絶縁層３３６は省略されている。
【００２８】
図５は、本発明の好ましい具体例に従う導線オーバーレイ型スピンバルブセンサ５００の空気ベアリング面（ＡＢＳ）から見た構造（正しい拡大倍率によるものではない）を図示したものである。このＳＶセンサ５００には、中央領域５０６によって相互に隔離されている末端領域５０２及び５０４がある。基板５０８は、ガラス、半導体物質、もしくはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）のようなセラミック材料など、任意の適当な物質から成るもので良い。シード層５０９は、その上に重なる複数層の結晶組織もしくは粒子サイズを変化させるために被着される単数もしくは複数の層である。シード層の上に、１個の反強磁性（ＡＦＭ）層５１０が被着される。ＡＦＭ層５１０上に、逆平行（ＡＰ）ピン固定層５１２、導電性スペーサ層５１４及び自由層５１６が、順次被着堆積される。ＡＦＭ層は、ＡＰピン固定層５１２に対するピンニング層として働くために必要な交換性を備えるに十分な厚さを持っても良い。この好ましい具体例では、ＡＦＭ層５１０はピンニング層にとって望ましい厚さよりは薄く、該センサの、その上に重なる複数層の性質の改善助長を助けるもう１層追加されたシード層とするために用いられる。ＡＰピン固定層５１２は、１個の逆平行結合（ＡＰＣ）層５１８で隔てられた第１の強磁性（ＦＭ１）層５１７と第２の強磁性（ＦＭ２）層５１９を含んでいる。該ＡＰＣ層により、ＦＭ１層及びＦＭ２層はそれぞれ逆平行の磁化５４２（紙面の奥を指す矢の尾部によって表わされている）及び５４３（紙面の手前外部を指す矢の先端によって表わされている）によって示されるように、強力にＡＰ結合されている。この好ましい具体例においては、ＡＰ結合された層５１２は、当該技術では周知の自己ピン固定（ｓｅｌｆ−ｐｉｎｎｅｄ）層として設計されている。自由層５１６は、Ｃｏ―Ｆｅ合金から成る強磁性の第１副自由層５２０と、Ｎｉ―Ｆｅ合金から成る強磁性の第２副自由層５２１を含む。
【００２９】
１個のＡＰＣ層５２３によって自由層５１６から隔てられているバイアス層５２２は、ＡＰＣ層５２３上に被着されたＣｏ―Ｆｅ合金から成る強磁性の第１副バイアス層５２４と、第１副バイアス層５２４の上に被着されたＮｉ―Ｆｅ合金から成る強磁性の第２副バイアス層５２５を含む。ＡＰＣ層５２３によって、バイアス層５２２は自由層５１６に対し、強力にＡＰ結合されている。バイアス層５２２の上に接して、第１のキャップ層５２６が形成される。
【００３０】
キャップ層５２６の上、パッシブ領域５３２及び５３４内と、末端領域５０２及び５０４上に第１及び第２の導線Ｌ１５２８及びＬ２５３０が形成され、第１及び第２のパッシブ領域でセンサの中央領域５０６に重なっている。センサの中央領域５０６におけるＬ１５２８及びＬ２５３０の間の間隔がトラック幅５３６を定義し、これは読み出しヘッドのトラック幅を定義するもので、大きさはミクロン未満まで小さくできる。Ｌ１とＬ２の間のトラック幅領域５３６内の第１キャップ層５２６はスパッタエッチング、及びトラック幅領域５３６内におけるバイアス層５２２の強磁性材料を非磁性酸化物層５３６に転化させるための反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）プロセスに続くスパッタエッチングと酸化プロセスによって除去される。末端領域５０２、５０４及びパッシブ領域５３２、５３４にある導線Ｌ１５２８及びＬ２５３０の上と、トラック幅領域５３６にある非磁性酸化物層５３８の上には、第２のキャップ層５４０が形成される。
【００３１】
ＡＰピン固定層５１２は、それぞれ紙面の奥及び手前外部を指す矢の尾部５４２と矢の先端５４３によって示されているように、ＡＢＳに垂直の方向にピン固定されている、ＦＭ１層５１７とＦＭ２層５１９の磁化を有する。トラック幅領域５３６内では、矢印５４４で示されている自由層５１６の磁化は磁気的に結合されている第１及び第２副自由層５２０及び５２１の実効磁化であり、外部（信号）磁界が存在する場合には、自由に回転することができる。磁化５４４は、外部磁界が存在しない場合には、ＡＢＳに平行な向きを取ることが好ましい。第１及び第２のパッシブ領域内では、自由層５１６はバイアス層５２２に強くＡＰ結合されている。
【００３２】
第１及び第２パッシブ領域内におけるバイアス層５２２の磁化５４６は、強磁性的に結合されている第１及び第２副バイアス層５２４及び５２５の実効磁化である。自由層５１６をバイアス層５２２に強くＡＰ結合せしめるＡＰＣ層５２３が存在するため、バイアス層の磁化５４６は自由層の磁化５４５とは逆平行の向きを取る。
【００３３】
このＡＰ結合の効果は、パッシブ領域５３２及び５３４内で自由層５１６を安定させることである。５４５の磁化が外部磁界に感応して回転せず、従って回転している磁気ディスク上における望ましくない余分な読み出し（ｓｉｄｅ  ｒｅａｄｉｎｇ）が阻止される故である。
【００３４】
スピンバルブ層に隣接する末端領域層５４８及び５５０は、アルミナのような電気絶縁材料で形成しても良いし、あるいは自由層５１６に対して縦方向のバイアス場を設け、自由層内における単一の磁気的ドメイン状態を確保するために、適当なハードバイアス材料で形成しても良い。末端領域層５４８及び５５０をハードバイアス材料で形成する場合の利点は、これらの層がトラック幅領域５３６から離れていて、この領域内にある自由層の磁化５４４を磁気的に硬直化（ｓｔｉｆｆｅｎｉｎｇ）させないことである。この硬直化は、回転する磁気ディスクからの磁界信号に対する自由層の感応性を喪失させる。
【００３５】
末端領域５０２及び５０４にそれぞれ被着されている導線Ｌ１（５２８）及びＬ２（５３０）は、電流源からＳＶセンサ５００に検知電流Ｉｓを流すための電気的接続をもたらす。これら導線に電気的に接続されている信号検出器が、外部磁界（例えば、回転している磁気ディスクに記憶されているデータビットによって生ずる磁界）によって自由層５１６に誘起される抵抗変化を検知する。外部磁界の作用によって自由層５１６の磁化５４４の方向は、ピン固定層５１９の磁化５４３（これは、好ましくはＡＢＳに垂直な方向に固定されている）方向に対して回転する。
【００３６】
ＳＶセンサ５００の製作について、図５及び図６ａ〜６ｄを参考にしながら説明する。ＳＶセンサ５００は、図５に示す多層構造を順次被着堆積するために、マグネトロンスパッタリングシステムもしくはイオンビームスパッタリングシステム内で製作される。スパッタリングによる被着プロセスは、約４０エルステッドの縦方向の磁場の存在下で実施される。シード層５０９は、基板５０８上に、約３０Åの厚さを持つアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）層、約２０Åの厚さを持つＮｉ―Ｆｅ―Ｃｒ合金層、及び約８Åの厚さを持つＮｉ―Ｆｅ合金層を順次被着堆積することによって形成される。厚さが４〜１５０Åの範囲であるＰｔＭｎ合金のＡＦＭ層５１０は、シード層５０９の上に被着される。
【００３７】
ＡＰピン固定層５１２は、ＡＦＭ層の上に厚さが約１０ÅのＣｏ―Ｆｅ合金のＦＭ１層５１７、厚さが約８Åのルテニウム（Ｒｕ）のＡＰＣ層５１８、及び厚さが約１９ÅのＣｏ―Ｆｅ合金のＦＭ２層５１９を順次被着堆積することによって形成される。厚さが約２０Åである銅（Ｃｕ）のスペーサ層５１４はＦＭ２層５１９上に被着され、自由層５１６はスペーサ層５１４の上に、まず厚さが約１０ÅのＣｏ―Ｆｅ合金の第１副自由層５２０を、次いで厚さが約１５ÅのＮｉ―Ｆｅ合金の第２副自由層５２１を被着堆積することによって積層される。厚さが約８ÅのＲｕから成るＡＰＣ層５２３は、第２副自由層５２１の上に堆積される。
【００３８】
バイアス層５２２はＡＰＣ層５２３の上に、まず厚さが約１０ÅのＣｏ―Ｆｅ合金から成る第１副バイアス層５２４を、続いて厚さが約２０ÅのＮｉ―Ｆｅ合金から成る第２副自由層５２５を被着堆積することによって積層される。バイアス層５２２の上に被着されている第１のキャップ層５２６は、厚さ約２０Åのタンタル（Ｔａ）から成る第１部分層と、該第１部分層の上の、厚さが約２０Åのルテニウム（Ｒｕ）から成る第２部分層を構成要素として含む。あるいは、第１キャップ層を、厚さが４０Åのタンタル（Ｔａ）から成る単一の層として形成しても良い。
【００３９】
中央領域５０６の積層が完了した後に、フォトレジスト６０２を塗布し、フォトリソグラフィー装置中で露光してＳＶセンサ５００の中央領域５０６をマスクし、次いで溶媒中で現像して末端領域５０２及び５０４を露出させる。マスクされなかった末端領域５０２及び５０４の各層をイオン切削によって除去し、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）から成る末端領域層５４８及び５５０を、両方の末端領域に被着する。あるいは、自由層５１６に対する縦方向のバイアス場を設け、該自由層内における単一磁気ドメイン状態を確保するために、末端領域５０２及び５０４内に縦方向のハードバイアス層を形成しても良い。
【００４０】
フォトレジスト６０４及びフォトリソグラフィープロセスは、ＳＶセンサ５００の中央領域５３６におけるトラック幅領域５３６を定義するために使用される。厚さの範囲が２００〜６００Åでロジウム（Ｒｈ）から成る第１及び第２の導線Ｌ１（５２８）及びＬ２（５３０）を、末端領域５０２及び５０４ならびに第１及び第２パッシブ領域５３２及び５３４内にある第１キャップ層５２６のマスクされていない部分の上に被着する。該キャップ層により、所望の導線とセンサの重複（オーバーラップ）がもたらされる。
【００４１】
トラック幅領域５３６内のフォトレジストマスク６０４を除去した後には、導線Ｌ１（５２８）及びＬ２（５３０）は、トラック幅領域５３６内の第１キャップ層５２６を除去するスパッタエッチング及び反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）のプロセスを行う際、マスクとして利用される。第１キャップ層の除去後、トラック幅領域内のバイアス層５２２露出部分を酸素を含むガスを用いてスパッタエッチングし、強磁性のバイアス層５２４及び５２５を非磁性の酸化物層５３８に転化させる。末端領域５０２と５０４、及びパッシブ領域５３２と５３４内の導線Ｌ１（５２８）及びＬ２（５３０）、ならびにトラック幅領域５３６内の非磁性酸化物層５３８を覆うように、厚さ約４０Åのロジウム（Ｒｈ）もしくはルテニウム（Ｒｕ）から成る第２のキャップ層５４０を被着する。
【００４２】
本発明の、導線／センサ重複領域（すなわちパッシブ領域５３２及び５３４）における逆平行結合されたバイアス層／自由層構造は、堆積された多層構造の最下部付近に位置する複数のピン固定層を有する任意のボトム・スピンバルブ（ＳＶ）センサと共に使用され得ると理解すべきである。ボトム・スピンバルブ構造の場合、自由層は１個のバイアス層と容易にＡＰ結合され得るし、トラック幅領域に非磁性の酸化物を形成するための強磁性バイアス層の酸化も容易に達成され得る。特に導線／センサ重複領域内のＡＰ結合されたバイアス層／自由層構造は、ＡＦＭピンニングの単純ピン固定又はＡＰピン固定ＳＶセンサ、及び自己ピン固定ＳＶセンサにも使用可能である。
【００４３】
本発明は、これまで特定の好ましい具体例を参考にして示され、説明されて来たが、当該技術に精通する者には、本発明の精神、範囲及び教義内容から逸脱することなく、形態及び細部における種々の変更がなされ得ることが理解されるであろう。従って、開示された本発明は単なる例示であり、付属の特許請求範囲に規定される以外には制限されないと考えられるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】先行技術に基づくＳＶセンサの空気ベアリング面を示す図である。
【図２】本発明のＳＶセンサを使用する磁気記録ディスクドライブシステムの簡略図である。
【図３】「背負い式（ｐｉｇｇｙ  ｂａｃｋ）」読み出し／書き込み磁気ヘッドの縦断面図である。
【図４】「合体式（ｍｅｒｇｅｄ）」読み出し／書き込み磁気ヘッドの縦断面図である。
【図５】本発明の導線オーバーレイ型ＳＶセンサの空気ベアリング面を示す。但し、正確な拡大率に従う図ではない。
【図６】本発明の方法によってＳＶセンサを製作する工程を説明するフロー図である。
【符号の説明】
【００４５】
２００…ディスクドライブ、２１２…回転可能な磁気ディスク、２１４…スピンドル、２１８…ディスク駆動モータ、２１３…スライダ、２２１…磁気読み出し／書き込みヘッド、２１５…サスペンション、２１９…アクチュエータ・アーム、２２２…ディスク表面、２２５…記録チャネル、２２７…アクチュエータ、２２９…制御ユニット、２４６…データ記録チャネル、３００…「背負い式」磁気読み出し／書き込みヘッド、３０２…書き込みヘッド部分、３０４…読み出しヘッド部分、３０６…スピンバルブセンサ、３０８、３１０…第１及び第２読み出しギャップ層、３１２、３１４…第１及び第２遮蔽層、３１６…コイル層、３１８、３２０…第１及び第２の絶縁層、３２２…第３の絶縁層、３１８、３２４、３２６…第１及び第２の磁極片層、３３４…書き込みギャップ層、３３６…絶縁層、３４０…ＡＢＳ。
【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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