(57)【要約】【課題】  本発明では、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果を保持しながらスピンバルブのフリー層の軟磁性特性を改良する方法とその装置を開示する。【解決手段】  磁気記憶システム用巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）ヘッドであって、該ＧＭＲヘッドは巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果を保持する一方で、軟磁性特性が向上したフリー層を有している。該フリー層には、Ｃｏｘ、Ｆｅｙ及びＣｕｚの合金が含まれる。ここで、ｘ、ｙ及びｚはそれぞれＣｏ、Ｆｅ及びＣｕの原子比（％）を表している。【選択図】  図１
2004158177.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピン止め層を形成し、スペーサ層を形成し、及び該スペーサ層上に配置されたフリー層を形成するスピンバルブセンサを形成する方法であって、該フリー層はＣｏｘ、Ｆｅｙ及びＣｕｚ含み、ここで、ｘ、ｙ及びｚはそれぞれ、Ｃｏ、Ｆｅ及びＣｕの原子比（％）を表す。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、該フリー層の形成プロセスは、さらにＣｏx、Ｆｅｙ及びＣｕｚの合金を形成するプロセスを含み、ここで、ｘは実質的に８１％に等しく、ｙは実質的に１１％に等しく、ｚは実質的に８％に等しいことを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、該ピン止め層を形成するプロセスがさらに強磁性材料を形成するプロセスを含むことを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、該ピン止め層を形成するプロセスがさらに反強磁性結合構造を形成するプロセスを含むことを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載の方法において、該スペーサ層上に配置されたフリー層を形成するプロセスがさらにＣｏｘ、Ｆｅｙ及びＣｕｚを含むフリー層を形成するプロセスを含み、ここで、ｘ、ｙ及びｚがそれぞれＣｏ、Ｆｅ及びＣｕの原子比（％）を表すことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、該スペーサ層上に配置されたフリー層を形成するプロセスがさらにＣｏｘ、Ｆｅｙ及びＣｕｚの合金を含むフリー層を形成するプロセスを含み、ここで、ｘ、ｙ及びｚがそれぞれＣｏ、Ｆｅ及びＣｕの原子比（％）を表すことを特徴とする方法。
【請求項７】
ピン止め層と、該ピン止め層上に配置されたスペーサ層と、該スペーサ層上に配置されたＣｏｘ、Ｆｅｙ及びＣｕｚを含むフリー層を有し、ここで、ｘ、ｙ及びｚがそれぞれＣｏ、Ｆｅ及びＣｕの原子比（％）を表すことを特徴とする薄膜磁気抵抗（ＭＲ）スピンバルブ読み取りセンサ。
【請求項８】
請求項７に記載のセンサにおいて、該フリー層はさらにＣｏｘ、Ｆｅｙ及びＣｕｚの合金を含み、ここでｘは実質的に８１％に等しく、ｙは実質的に１１％に等しく、ｚは実質的に８％に等しいことを特徴とするセンサ。
【請求項９】
請求項７に記載のセンサにおいて、該フリー層はＣｏｘ、Ｆｅｙ及びＣｕｚを含み、ここで、ｘ、ｙ及びｚがそれぞれＣｏ、Ｆｅ及びＣｕの原子比（％）を表すことを特徴とするセンサ。
【請求項１０】
請求項７に記載のセンサにおいて、該フリー層にＣｏｘと、Ｆｅｙと、Ｃｕｚとの合金が含まれ、ここで、ｘ、ｙ及びｚがそれぞれＣｏ、Ｆｅ、Ｃｕの原子比（％）を表すことを特徴とするセンサ。
【請求項１１】
請求項７に記載のセンサにおいて、該ピン止め層に強磁性材が含まれていることを特徴とするセンサ。
【請求項１２】
請求項７に記載のセンサであって、該ピン止め層はさらに反強磁性結合構造を含むことを特徴とするセンサ。
【請求項１３】
少なくとも一つの可動磁気媒体と、スライダと、該可動磁気媒体に対しスライダを相対的に位置付けるためのアクチュエータと、該アクチュエータによってスライダを移動させる動作によって少なくとも一つの可動磁気媒体に相対的にヘッドを位置付けることができるようにスライダに結合されたヘッドを有し、該ヘッドは、ピン止め層と、該ピン止め層上に配置されたスペーサ層と、該スペーサ層上に配置されたフリー層とを有し、該フリー層はＣｏｘ、Ｆｅｙ及びＣｕｚを含み、ここで、ｘ、ｙ及びｚはそれぞれＣｏ、Ｆｅ及びＣｕの原子比（％）を表すＧＭＲセンサを有していることを特徴とする磁気記憶システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の磁気記憶システムにおいて、該フリー層はさらにＣｏｘ、Ｆｅｙ及びＣｕｚの合金を含み、ここで、ｘは実質的に８１％に等しく、ｙは実質的に１１％に等しく、ｚは実質的に８％に等しいことを特徴とする磁気記憶システム。
【請求項１５】
請求項１３に記載の磁気記憶システムにおいて、該フリー層にＣｏｘ、Ｆｅｙ及びＣｕｚを含み、ここで、ｘ、ｙ及びｚはそれぞれＣｏ、Ｆｅ及びＣｕの原子比（％）を表すことを特徴とする磁気記憶システム。
【請求項１６】
請求項１３に記載の磁気記憶システムにおいて、該フリー層にＣｏｘ、Ｆｅｙ及びＣｕｚの合金が含まれ、ここで、ｘ、ｙ及びｚはそれぞれＣｏ、Ｆｅ及びＣｕの原子比（％）を表すことを特徴とする磁気記憶システム。
【請求項１７】
請求項１３に記載の磁気記憶システムにおいて、該ピン止め層が強磁性材を含んでいることを特徴とする磁気記憶システム。
【請求項１８】
請求項１３に記載の磁気記憶システムにおいて、該ピン止め層はさらに反強磁性結合組織を含んでいることを特徴とする磁気記憶システム。
【請求項１９】
請求項１３に記載の磁気記憶システムにおいて、該フリー層は該ピン止め層のモメントに垂直方向のモメントを有することを特徴とする磁気記憶システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記憶システム用巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）ヘッドに関し、特に、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果を保持しながらスピンバルブのフリー層の軟磁気特性を向上させる方法とその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスクドライブと磁気テープドライブを利用した磁気記録システムは、最近のコンピュータならびにデータ処理システムにおけるデータ記憶ならびにデータ検索に採用されている主要な形態となっている。記録プロセスでは、情報が磁気記録媒体上に磁化パターンとして書き込まれ、記憶される。媒体上で書き込みヘッドをスキャンさせ、該書き込みヘッドに適切な電流波形の電圧を印加すると、記録プロセスが実行される。読み戻しプロセスでは、媒体上で磁気抵抗（ＭＲ）センサをスキャンすると、記憶されている情報が検索される。このＭＲ読み取りヘッドセンサは、記録媒体上の磁化パターンから磁束を捕捉し、その磁束を電気信号に変換するが、変換された後でこれらの電気信号は検出され、デコードされる。
【０００３】
一方、スピンバルブ効果としても知られている巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果の発見により、ＭＲセンサの性能の限界を大きく広げるに至っている。均質な強磁性金属もしくは強磁性合金に基づいた従来技術によるＭＲ効果に対し、該ＧＭＲ効果は二つまたは複数の強磁性構成要素及び少なくとも一つの非磁性構成要素を備えた均質な磁性システムにのみ存在する。故に、ＧＭＲヘッドはディスクから形成される磁場に対して非常に高い感度を有する。
【０００４】
したがって、スピンバルブセンサは、回転磁気ディスクなどの可動磁気媒体上の磁場を検知する目的で、ＧＭＲ読み取りヘッドに採用されている。代表的スピンバルブセンサとして、強磁性ピン止め層構造と強磁性フリー層構造との間の非磁性導電性スペーサ層を挙げることができる。反強磁性ピンニング層は、ピン止め層構造のモメント（ｍｏｍｅｎｔｓ）を、回転ディスクと向かい合うセンサの露出面である空気ベアリング面（ＡＢＳ）に対し９０°に固定するため、ピン止め層構造に連接し、交換結合する。リード線は、センス電流を伝導するため、スピンバルブセンサに接続されている。
【０００５】
フリー層構造のモメントは、通例、静止条件下ではＡＢＳに対し平行な方向を向く。該静止条件とは、信号場がまったく存在しない場合に、センス電流が該センサを通じて伝導される状態を言う。フリー層構造のモメントは、回転磁気ディスクから発信される磁場信号に反応して、平行な位置から自由に回転する。回転ディスクから発信される磁場信号に反応して生じる変化により、ピン止め層構造とフリー層構造の両モメント間における角度によって、スピンバルブセンサの抵抗が変わる。センサの感度は、磁気抵抗係数ｄｒ／Ｒ（ΔＲ／Ｒ）によって定量化される。ここで、ｄｒはピン止め層構造とフリー層構造が平行な方向を向いている時と逆平行な方向を向いている時との間における、センサ抵抗の変化を表し、Ｒはこれらのモメントが平行な方向を向いているときのセンサの抵抗を表す。ＧＭＲ効果は、低い抵抗が生じるように作用して、ピン止め層構造とフリー層構造を平行方向に整合させ、さらに高い抵抗が生じるように作用して、ピン止め層構造とフリー層構造を逆平行方向に整合させる。
【０００６】
スピンバルブの構造に使用することを目的とした、複数の種類の軟磁性材料が開発された。パーマロイ（ニッケル（Ｎｉ）と鉄（Ｆｅ）との合金を表す一般的用語）は、きわめて小さい異方性特性（すなわち、異なる軸に沿った磁気特性の変化）と磁気歪特性を有するため、スピンバルブの製造に使用されている軟磁性材料の一種である。スピンバルブに関するもう一つの重要な設計上の特徴は、保磁力を低下させるフリー層構造用の磁性材料、すなわち、磁化の方向を切り替え、磁気誘導を０にまで減じるのに必要な磁場を生み出す磁性材料を用いる点にある。
【０００７】
さらに、これら設計上の特徴をうまく実現できたことと、記憶容量に対する果てしない要求と、メガバイトあたりの単価の継続的下降傾向とが相俟って、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）製品の成功を支えている。空間密度（ディスク表面積の平方インチあたりの１０億単位のビット数として表現される。Ｇビット／平方インチ）は、線密度（情報ビット数／トラック１インチ）にトラック密度（トラック数／インチ）を乗算して求められる積を表すが、ディスクの半径によって変わる。空間密度レベルが向上したことが主たる誘因となって、メガバイト当たりの価格が低下してきた。新技術を導入し、ＨＤＤ内におけるＧＭＲヘッドなどの主要な構成要素の寸法を縮小（“スケーリング”）することによって、高い空間密度が達成されている。このように、現在、ＧＭＲスピンバルブセンサにおけるフリー層の厚さを薄くする必要性が存在している。
【０００８】
現在のスピンバルブの設計では、ＣｏＦｅとＮｉＦｅの２層で構成されたフリー層を用いる。最も高いＧＭＲ信号レベルを実現するには、スピンバルブ内のＣｕスペーサ層と接触するＣｏＦｅの厚さを極力薄くしなければならない。要するに、感度は、フリー層の厚さが薄くなるほど向上する。しかし、許容可能なセンサ性能及びＧＭＲを維持するためには、２層構造体の材料であるＣｏＦｅの層が１５Åより大きく下回ってはならない。したがって、ＣｏＦｅとＮｉＦｅから成る２層構造体の厚さを１５Å未満まで薄くするには、ＮｉＦｅをほぼ０にまで減らさなくてはならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＣｏＦｅの軟磁性特性に関しては、その魅力はＮｉＦｅほど強くなく、フリー層の全体的厚さが薄くなるに伴って、ＣｏＦｅのＮｉＦｅに対する比率が増加する。比率が増加した結果、保磁力が向上し、２層構造体の磁化における変化に対し強い抵抗が生じてくる。このように、軟磁性特性が改良され、しかも高ＧＭＲを保持するような、ＣｏＦｅの代替物を特定することが重要である。
【００１０】
磁気記録ヘッドのスピンバルブフリー層用の高品質の軟磁性材料を提供する必要性があることは理解されるであろう。さらに詳しく言えば、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果を保持しながらスピンバルブのフリー層の改良された軟磁性特性を実現する必要性があることが理解されるであろう。
【００１１】
本発明は、上記の先行技術における限界を打破し、さらには本発明の明細書を読んで理解すると明らかとなるような、その他の限界も打ち破ることを目的とする。本発明は、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果を保持しながらスピンバルブのフリー層の軟磁性特性を改良する方法とその装置を開示する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の原理に従ってスピンバルブセンサを形成するための方法では、ピン止め層の形成とスペーサ層の形成、ならびに該スペーサ層上に配置されたフリー層であって、Ｃｏｘ、Ｆｅｙ及びにＣｕｚを含むフリー層の形成の各プロセスが行われる。ここで、ｘ、ｙ及びｚはそれぞれ、Ｃｏ、Ｆｅ及びＣｕの原子比（％）を表す。
【００１３】
本発明の原理に従って形成された薄膜磁気抵抗（ＭＲ）スピンバルブ読み取りセンサは、ピン止め層と、該ピン止め層上に配置されたスペーサ層と、該スペーサ層上に配置されたフリー層であって、Ｃｏｘ、Ｆｅｙ及びＣｕｚを含むフリー層とを有するが、ここで、ｘ、ｙ及びｚはそれぞれ、Ｃｏ、Ｆｅ及びＣｕの原子比（％）を表す。
【００１４】
本発明の原理に従った磁気記憶システムは、少なくとも一つの可動式磁気媒体と、スライダと、該可動式磁気媒体とスライダを相対的に位置決めするためのアクチュエータと、該アクチュエータによってスライダを移動させる動作によって少なくとも一つの可動式磁気媒体に相対的に配置されるよう、スライダに結合されたヘッドであって、ピン止め層と、該ピン止め層上に配置されたスペーサ層と、該スペーサ層上に配置された、Ｃｏｘ、Ｆｅｙ及びＣｕｚを含むフリー層とを有するが、ここで、ｘ、ｙ及びｚはそれぞれ、Ｃｏ、Ｆｅ及びＣｕの原子比（％）を表す。
【００１５】
本発明を特徴付ける新規性と種々の利点は、本明細書に付随している特許請求項に特定される形で、本明細書に記載されている。しかし、本発明の内容と、その利点と、それを利用することによって達成される目的とをさらによく理解するために、本明細書の一部となる図面と、本発明による装置の特定の実施例とその説明文を参照することが必要である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ２層スピンバルブ構造体の代替物として、ＣｏＦｅＣｕなどの高品質の磁性材料を提供することによって上記の問題を解決する。ＣｏＦｅＣｕフリー層は、磁気抵抗係数（ｄｒ／Ｒ）の改良による感度の向上と、低一軸異方性磁場（Ｈｋ）と結合したシート抵抗の増加を実現する。本発明の設計により、望ましい磁気安定性を有する高振幅センサを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
規範的実施例に関する以下の説明では、本明細書に含まれており、本発明を実施するのを可能にする特定の実施例を図によって表している、付随する図面を参照する。本発明の意図から逸脱しない範囲で構造を変更する際に、他の実施例を利用してもよいということは理解されるであろう。なお、本明細書を通じて、同じ参照番号が同じ対応する要素を表している図面を参照する。
【００１８】
本発明は、ＣｏＦｅＣｕ又はＣｏＦｅＣｕ合金から形成されたスピンバルブフリー層を有するＧＭＲセンサを形成することによって、上記の問題を解決する。本発明に従ったフリー層は、少なくとも、スピンバルブ構造体における磁化方向を切り替えるのに必要な磁場（すなわち保磁力）を減少する軟磁性特性を有している。
【００１９】
図１は、記憶システム１００を図解している。図１においては、トランスジューサ１１０がアクチュエータ１２０の制御下に置かれている。該アクチュエータ１２０は、トランスジューサ１１０の位置を制御する。該トランスジューサ１１０は、磁気媒体１３０上でデータの書き込み操作と読み取り操作を行う。読み取り／書き込み信号がデータチャネル１４０に供給される。信号プロセッサ１５０はアクチュエータ１２０を制御し、該データチャネル１４０の信号を処理する。さらに、媒体トランスレータ１６０は、トランスジューサ１１０に相対的に磁気媒体１３０を移動させるため、該信号プロセッサ１５０によって制御される。本発明が、特定の種類の記憶システム１００や、該記憶システム１００に使用されている媒体１３０の種類に限定されるものではない。
【００２０】
図２は、磁気ディスクドライブ記憶システム２００の一つの例の図を表している。図２に示されているように、少なくとも一つの回転可能磁気ディスク２２０がスピンドル２２２上に支持され、ディスクドライブモータ２２４によって回転させられる。各ディスク２２０上の磁気記録媒体は、環状のパターンを持つ同心データトラック（図示せず）で構成されている。
【００２１】
少なくとも一つのスライダ２２６がディスク２２０上に配置されているが、各スライダ２２６は本発明による巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサを組み込んだ、１つまたは複数の磁気読み取り／書き込みヘッド２２８を支持している。ディスク（複数の場合もあり）２２０が回転するに伴い、所望のデータが記録されるディスク２２０のさまざまな位置にヘッド２２８がアクセスできるように、スライダ２２６がディスク面２３０上をラジアル方向に浮上して移動する。各スライダ２２６は、サスペンション（支持バネ）２３４によってアクチュエータアーム２３２に接続されている。サスペンション２３４は、ディスク面２３０に対しスライダ２２６を偏向させる、微小なバネ力を供給する。各アクチュエータアーム２３２は、アクチュエータ２３６に接続されている。該アクチュエータ２３６はボイスコイルモータ（ＶＣＭ）であってもよい。ＶＣＭは、固定磁場内で可動なコイルを有しているが、該コイルの動作の方向と速度は、制御ユニット２４０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】
ディスクドライブ２００の動作中は、該ディスク２２０の回転によって、スライダ２２６上に上向きの力や揚力を加える空気ベアリングが、スライダ２２６とディスク面２３０との間に生成される。ヘッド２２８を有し、ディスク２２０の面と向かい合うスライダ２２６の面は、空気ベアリング面（ＡＢＳ）と呼ばれている。このように、空気ベアリングはサスペンション２３４の微小バネ力と逆バランスをとり、通常の動作中に、実質的に一定の小さな間隔でディスク２３０のわずかに上にスライダ２２６を浮上させて支持する。ディスクドライブ２００の各種構成要素の動作は、アクセス制御信号や内部クロック信号などの、制御ユニット２４０によって生成される制御信号により制御される。
【００２３】
通常、制御ユニット２４０は、論理制御回路と、記憶装置と、マイクロプロセッサとを有している。該制御ユニット２４０は、信号ライン２４２上を伝達される駆動モータ制御信号や信号ライン２４４上を伝達されるヘッド位置づけ／シーク制御信号などの、各種システムの動作を制御するための制御信号を生成する。信号ライン２４４上を伝送される該制御信号は、ディスク２２０上の所望のデータトラックに、スライダ２２６を最適に移動させ位置決めするのに望ましい電流プロファイルを実現する。読み取り信号と書き込み信号は、記録チャネル２４６を通じて、読み取り／書き込みヘッド２２８との間で交換される。
【００２４】
代表的磁気ディスクドライブ記憶システム２００に関する上記の説明及び付随する図３の図は、単に代表例を示すことを目的としている。したがって、ディスク記憶システムには、多数のディスクとアクチュエータが含まれていてもよいこと、ならびに各アクチュエータが多数のスライダを支持していてもよいこと明らかであろう。基本的かつ代表的な磁気ディスクドライブ記憶システム２００の他にも、本発明の意図及び目的の範囲内で、本発明に関連してさまざまな様態を使用してもよい。ただし、当業者は、本発明が図２に図示されている磁気ディスクドライブ記憶システムだけに限定されているわけではないという点を認識すべきである。
【００２５】
図３は、磁気ディスクドライブ３００の平面図である。該磁気ディスクドライブ３００は、磁気ディスク３３４を支持しながら回転させるスピンドル３３２を有している。統合読み取り／書き込み磁気ヘッド３４０が、サスペンション３４４とアクチュエータアーム３４６によって支持されている、スライダ３４２上に取り付けられている。
【００２６】
本発明は、単一のユニットに限定されているわけではなく、複数のディスク、スライダならびにサスペンションを大容量のダイレクトアクセス記憶デバイス（ＤＡＳＤ）に採用してもよい。該サスペンション３４４と該アクチュエータアーム３４６は、磁気ヘッド３４０が磁気ディスク３３４の表面との間における磁場信号の受け渡しが可能となる関係を確立できるように、スライダ３４２を位置付けする。
【００２７】
ディスク３３４がモータによって回転させられると、該ディスク３３４の表面と該空気ベアリング面（ＡＢＳ）との間に形成される薄いエアクッション（空気ベアリング）上にスライダが支持される（図４−４４８）。この場合、ディスク３３４の面上の複数の円形トラックに情報を書き込んだり、さらにはそれらのトラックからそのような情報を読み取るのに、該磁気ヘッド３４０を採用してもよい。
【００２８】
図４は、本発明に従った磁気センサ４００の一例の図を表している。図４に示されているように、第１のハンダ接続４０４と第２のハンダ接続４１６が、スライダ４４２から伸びるリード線をサスペンションに接続する（図３−３４６）。第３のハンダ接続４１８と第４のハンダ接続４０６は、磁気ヘッド４４０内のコイルから伸びるリード線をサスペンションに接続する（図３−３４６）。ただし、通常の当業者は、本発明が図４に示されている磁気センサの構成だけに限定されているわけではなく、本発明には他の磁気センサ構成を用いてもよいという点を認識するであろう。
【００２９】
図５は、スライダ５００の空気ベアリング面（ＡＢＳ）を表した図である。該スライダ５００は、磁気ヘッド５４０支持するセンターレール５５６と、サイドレール５５８及び５６０を有している。該レール５５６と、５５８と、５６０とは、クロスレール５６２から伸びている。磁気ディスクの回転時には（図３−３３４）、クロスレール５６２がスライダの前縁５６４に置かれ、磁気ヘッド５４０がスライダの後縁５６６に置かれている。ただし、通常の当業者は、本発明が上記ＡＢＳ構成に限定されないという点を認識するであろう。
【００３０】
図６は、本発明に従ったＧＭＲセンサ６００の空気ベアリング面の図を表している。ＧＭＲヘッドは、高い読み戻し出力電圧と、線形応答と、同期読み取り感度の各プロファイル特性を備えているので、高密度記録磁気抵抗（ＭＲ）ヘッドとして使用するのに非常に魅力的である。
【００３１】
図６には、中央領域６１６によって分離された末端領域６１２と６１４を有するＧＭＲセンサ６００の空気ベアリング面の図が示されている。フリー層（フリー強磁性層）６１８は、非磁性導電スペーサ層６２２（通常、基本材料として銅を使用）によってピン止め層（ＡＰピン止め強磁性層）６２０から分離されている。本発明の一つの実施例では、フリー層６１８に、例えばＣｏＦｅＣｕもしくはＣｏＦｅＣｕ合金などが含まれている。ピン止め層６２０の磁化方向は、反強磁性（ＡＦＭ）層６２４との交換結合を通じて固定されている。ただし、フリー層６１８の磁化方向は、外部磁場の存在下では自由に回転する。フリー層６１８と、スペーサ層６２２と、ピン止め層６２０と、ＡＦＭ層６２４とはすべて、中央領域６１６内に形成されている。
【００３２】
末端領域６１２と６１４内にそれぞれ形成されている硬バイアス層６２６及び６２８は、フリー層６１８に長手方向のバイアス電流を供給する。硬バイアス層６２６と６２８上にそれぞれ形成されているリード線６３０と６３２は、電流発生源６３４からＧＭＲセンサ６００へセンス電流ＩＳを供給するための電気接続を確立する。該リード線６３０と６３２に電気的に接続されている信号検出器６４０は、外部磁場（例えば、ディスク上の磁場の遷移がＧＭＲセンサ６００の範囲外で生じたときに生成される磁場）によって誘起される変化によって生じるＧＭＲセンサ６００の抵抗変化を検知する。キャップ（表示せず）は、フリー層６１８上に任意で取り付けることができる。
【００３３】
磁気記録媒体用の読み取り／書き込みヘッドの製造時には、ＧＭＲセンサ６００に隣接して書き込みヘッドを形成してもよい。当業者は、書き込みヘッドの製造時ならびにＧＭＲセンサ６００そのものの製造時に実行されるプロセスの一環として、高温プロセスが絶対に必要であるという点を認識するであろう。（例として、書き込みヘッドのフォトレジストの焼付けと、一部の材料で必要とされる基板６１０上でのＡＦＭ層６２４材料のアニーリングと、ピン止め層６２０のリセットが挙げられる）。このような高温では、隣接材料の粒界がスペーサ６２２とフリー層６１８の接合部及び／またはスペーサ６２２とピン止め層６２０の境界で、明白に整合される傾向にある。このような条件下では、これらの層間における拡散が極めて生じやすくなる。その結果、ＧＭＲセンサ６００によって生成される出力信号の振幅が劣化してしまうこととなる。
【００３４】
ＧＭＲセンサ６００の他の構造も可能であり、当業者は、このような代替構造に使用できるよう本発明をすぐに適応させることができるであろう。例えば、複数の層を有するピン止め層６２０を使用する場合には、スペーサ６２２と拡散障壁を複数繰り返して用いることができる。ただし、本発明を図に表すために、ＧＭＲセンサ６００に関しては、本発明のフリー層６１８が示されているという点に注意することが大切である。ただし、本発明は、このような構造だけに制限されているわけではない。実際に、本明細書に記載されているように、現存しているものであろうと将来開発されるものであろうと、フリー層をさらに精巧な構造（多分、材料層の追加などを含む）に取り込むことを意図している。
【００３５】
図７は、本発明による他の成分からなるフリー層とＣｏＦｅＣｕ合金によって形成されているフリー層との間における特性の比較の結果を表している表７である。磁気特性は、合金の組成比に従って変化する。本発明によれば、組成におけるＣｕ含有量の変化によって、該組成の保磁力が低下する可能性がある。例えば、異方性の値は、ＣｏＦｅＣｕ薄膜７１０のＣｕ含有量が増えるに伴って高くなる。さらに、例えば、ＣｏＦｅＣｕ薄膜７１０のＣｕ含有量を増やすことによって、合金における異方性値を１１エルステッド（Ｏｅ）より高い値にすることができる。したがって、Ｃｕの原子比（％）が３〜６の範囲内では、ＣｏＦｅＣｕ薄膜７１０の異方性は１３〜１４Ｏｅとなり、Ｃｕの原子比（％）が約１４〜２０の範囲内では、該薄膜の異方性が約１６〜２０Ｏｅにまで増加する。
【００３６】
図７には、ＣｕＦｅＣｕ合金７１０と、ＣｏＦｅ７２０と、標準二重層（ＣｏＦｅ  １５Å／ＮｉＦｅ  ２５Å）からなるフリー層７３０との間における各種磁気特性を比較調査した結果が提示されている。該各種特性には、スピンバルブのシート抵抗（Ｒｓｈｅｅｔ）７４０と、感度（ΔＲ／Ｒ）７５０と、ピン止め層とフリー層との間の結合層（Ｈｅ）７６０などがある。さらに、磁性材料の保磁力や磁化に対する抵抗値も示されている。保磁力は、磁化容易軸（Ｈｃｅ）７７０（好ましい方向での材料の磁力）と、保磁力困難軸（Ｈｃｈ）７８０（好ましくない方向での材料の磁力）と、一軸異方性（Ｈｋ）７９０と、厚さ７９２と、ラムダ（すなわち、磁歪定数）７９５として表示されている。
ＧＭＲヘッドが小型になればなるほど、ＣｏＦｅとＮｉＦｅから形成された標準二重層からなるフリー層構造も縮小する。ただし、許容可能なフリー層特性を維持するためには、ＣｏＦｅを１５Å未満の厚さまで縮小してはならない。したがって、二重層構造の厚さが１５Åに近づくに伴って、ＮｉＦｅは０に向けて減らしていかねばならない。したがって、二重層構造におけるＣｏＦｅのＮｉＦｅに対する比は増加する。ただし、ＣｏＦｅの軟磁性特性は、ＮｉＦｅの同特性ほどの魅力はない。
【００３７】
従って、表７では、ＣｏＦｅＣｕ（８１／１１／８原子比（％））７１０の４０Åのフリー層と、ＣｏＦｅ（９０／１０原子比（％））７２０と、更にはＮｉＦｅが０にまで減少したＮｉＦｅ二重層構造と、標準の二重層構造（ＣｏＦｅ  １５Å／ＮｉＦｅ  ２５Å）７３０とを対象としたスピンバルブの特性が比較されている。
【００３８】
本発明によれば、感度（ΔＲ）７５０は、ＣｏＦｅ７２０とＣｏＦｅＣｕ７１０では僅かに低下しているが、ＣｏＦｅＣｕ７１０の保磁力Ｈｃｅ７７０とＨｃｈ７８０は、これらの低い値から明らかなように、ＣｏＦｅ７２０に比べ大幅に向上している。一軸異方性の低い磁場Ｈｋ７９０と結びついた、このように向上した保磁力（Ｈｃｅ７７０、Ｈｃｈ７８０）により、高振幅センサ（ΔＲ／Ｒ７５０）を実現でき、所望の磁気の柔軟性と安定性が得られる。
【００３９】
本発明の一つの実施例では、フリー層７９７に、例えば、Ｃｏｘ、Ｆｅｙ及びＣｕｚに関する原子比（％）を指定することもできるが、ここで、ｘは実質的に８１％に等しく、ｙは実質的に１１％に等しく、ｚは実質的に８％に等しい。ただし、他の原子比（％）も可能であり、さらに所望の磁気安定性を持つ高振幅センサを実現することもできる。
【００４０】
本発明の実施例に関する前述の説明は、図解し説明することだけを目的としている。したがって、本発明を、すべて網羅して説明したり、あるいは詳細な開示形式に限定したりすることを目的としていない。上記の教示の内容に鑑み、多くの修正と変更を加えることは可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に従った記憶システムの図を表す。
【図２】磁気ディスクドライブ記憶システムの一例の図を表す。
【図３】磁気ディスクドライブの平面図を表ス。
【図４】磁気センサの一例の図を表す。
【図５】スライダの空気ベアリング面（ＡＢＳ）の図を表す。
【図６】本発明に従ったＧＭＲセンサの空気ベアリング面の図を表す。
【図７】本発明に従ったフリー層の材料の違いによる特性を比較する表である。
【符号の説明】
【００４２】
１００…記憶システム、１１０…トランスジューサ、１２０…アクチュエータ、１４０…データチャネル、１３０…媒体、１６０…媒体トランスレータ、１５０…信号プロセッサ、２００…磁気ディスクドライブ記憶システム、２２０…回転可能磁気ディスク、２２２…スライダ、２２４…ディスクドライブモータ、２２８…読み取り／書き込みヘッド、２４０…制御ユニット、２４２…モータ制御、２４４…位置制御、６４０…信号検出器、６３４…電流発生源、６２６…硬バイアス電流、６２８…硬バイアス電流、６１６…フリー層、６２０…ピン止め層、６２２…スペーサ層、６２４…ＡＦＭシード層、７９７…フリー層。
【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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