(57)【要約】【課題】自由層および基準層の磁化配向が非直交である、ＣＰＰ‐ＧＭＲセンサ構造を提供すること。【解決手段】強磁性自由層７２２は、自由層の蒸着平面およびＡＢＳ平面の交点として画定される長手方向軸に対して角度θｆｂの第１の方向で、その膜の平面内で名目上配向されたバイアスポイント磁化を有する。強磁性の基準層７１６は、前記第１の方向に直交しない前記長手方向に対して角度θｒｂの第２の方向で、その膜の平面内で名目上配向されたバイアスポイント磁化を有する。【選択図】図１０
2007026645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気軸受面（ＡＢＳ）を有するＣＰＰスピンバルブ磁気ヘッドであって、
自由層の蒸着平面およびＡＢＳ平面の交点として画定される長手方向軸に対して角度θｆｂの第１の方向で、その膜の平面内で名目上配向されるバイアスポイント磁化を有する強磁性の自由層膜と、
前記第１の方向に直交しない前記長手方向に対して角度θｒｂの第２の方向で、その膜の平面内で名目上配向されるバイアスポイント磁化を有する強磁性の基準層膜と、
前記自由層と前記基準層の間の非磁性スペーサ層とを備えるヘッド。
【請求項２】
ｃｏｓ（θｆｂ−θｒｂ）がゼロ未満である、請求項１に記載のヘッド。
【請求項３】
ｃｏｓ（θｆｂ−θｒｂ）が約−０．２未満である、請求項１に記載のヘッド。
【請求項４】
ｃｏｓ（θｆｂ−θｒｂ）が約−０．５未満である、請求項１に記載のヘッド。
【請求項５】
前記基準層の磁化配向角θｒｂが前記長手方向軸とほぼ直交し、前記自由層の配向角θｆｂが前記長手方向軸とは名目上平行でない、請求項１に記載のヘッド。
【請求項６】
前記自由層の磁化配向θｆｂが、前記基準層の極性および消磁方向ならびにそこからの中間層結合フィールドによって決定される、請求項５に記載のヘッド。
【請求項７】
前記自由層の反対側に配置され、前記自由層の前記長手方向軸からある角度で配向された磁化方向を有するハードバイアス層をさらに備え、θｆｂが、前記ハードバイアス層から生じる磁界によって前記第１の方向に配向される、請求項５に記載のヘッド。
【請求項８】
前記ハードバイアス層の前記磁化方向が、前記長手方向軸から約５°〜約３０°の角度で配向され、前記自由層の磁化が、前記ハードバイアス層から生じる磁界によって前記第１の方向θｆｂで配向される、請求項７に記載のヘッド。
【請求項９】
前記自由層の磁化配向θｆｂが前記長手方向軸にほぼ平行であり、前記基準層の配向角θｒｂが前記長手方向軸に直交しない、請求項１に記載のヘッド。
【請求項１０】
バイアスポイント磁化を、前記自由層の配向θｆｂに直交しない配向角θｐｂで膜の面内に維持するように、反強磁性体によって交換ピン止めされた強磁性の固定層膜をさらに備え、前記基準層の配向θｒｂが前記固定層の配向θｐｂに逆平行である、請求項９に記載のヘッド。
【請求項１１】
磁気記憶システムであって、
磁気媒体と、
前記磁気媒体から読み取りおよびそれに書き込むための少なくとも１つのヘッドであって、それぞれが、請求項１に記載の構造を有するセンサと、前記センサに結合された書き込みエレメントとを有するヘッドと、
前記ヘッドを支持するためのスライダと、
前記ヘッドの動作を制御するための前記ヘッドに結合された制御ユニットとを備えるシステム。
【請求項１２】
空気軸受面（ＡＢＳ）を有するＣＰＰ磁気ヘッドであって、
強磁性の固定層と、
前記固定層の上の反平行結合層と、
前記反平行結合層の上の、前記固定層に反平行に結合された強磁性基準層と、
前記基準層の上のスペーサ層と、
前記スペーサ層の上の、長手方向軸が自由層の蒸着平面およびＡＢＳ平面の交点として画定される強磁性自由層とを備え、
前記自由層が、前記長手方向軸に対して角度θｆｂの第１の方向で、名目上膜の面内のバイアスポイント磁化配向を有し、
前記基準層が、前記第１の方向に直交しない角度の第２の方向で、名目上膜の面内のバイアスポイント磁化配向θｒｂを有するヘッド。
【請求項１３】
ｃｏｓ（θｆｂ−θｒｂ）がゼロ未満である、請求項１２に記載のヘッド。
【請求項１４】
ｃｏｓ（θｆｂ−θｒｂ）が約−０．２未満である、請求項１２に記載のヘッド。
【請求項１５】
ｃｏｓ（θｆｂ−θｒｂ）が約−０．５未満である、請求項１２に記載のヘッド。
【請求項１６】
θｒｂが前記長手方向軸とほぼ直交し、θｆｂが前記自由層の前記長手方向軸とは名目上平行でない、請求項１２に記載のヘッド。
【請求項１７】
前記自由層の磁化配向θｆｂが、前記基準層および前記固定層の極性および消磁方向ならびにそこからの中間層結合フィールドによって決定される、請求項１６に記載のヘッド。
【請求項１８】
前記自由層の反対側に配置され、前記自由層の前記長手方向軸からある角度で配向された磁化方向を有するハードバイアス層をさらに備え、θｆｂが、前記ハードバイアス層から生じる磁界によって前記第１の方向に配向される、請求項１６に記載のヘッド。
【請求項１９】
前記ハードバイアス層の前記磁化方向が、前記自由層の前記長手方向軸から約５°〜約３０°の角度で配向され、θｆｂが、前記ハードバイアス層から生じる磁界によって前記第１の方向に配向される、請求項１８に記載のヘッド。
【請求項２０】
前記自由層の磁化配向θｆｂが前記長手方向軸にほぼ平行であり、前記基準層の配向角θｒｂが前記長手方向軸に直交しない、請求項１２に記載のヘッド。
【請求項２１】
前記固定層のバイアスポイント磁化を、前記自由層の配向θｆｂに直交しない配向角θｐｂで名目上膜平面内の方向で交換ピン止めする反強磁性体層をさらに備え、前記基準層の配向θｒｂが前記固定層の配向θｐｂに反平行である、請求項２０に記載のヘッド。
【請求項２２】
前記固定層の磁化方向の配向が、反強磁性体層に対する交換ピン止め以外の手段で固定される、請求項１２に記載のヘッド。
【請求項２３】
磁気記憶装置システムであって、
磁気媒体と、
前記磁気媒体から読み取りおよびそれに書き込むための少なくとも１つのヘッドであって、それぞれが、請求項１２に記載の構造を有するセンサと、前記センサに結合された書き込みエレメントとを有するヘッドと、
前記ヘッドを支持するためのスライダと、
前記ヘッドの動作を制御するための前記ヘッドに結合された制御ユニットとを備えるシステム。
【請求項２４】
空気軸受面（ＡＢＳ）を有するデュアルＣＰＰ磁気ヘッドであって、
自由層の膜平面およびＡＢＳ平面の交点として画定される長手方向軸に対して角度θｆｂで説明される第１の方向で、名目上膜の平面内のバイアスポイント磁化配向を有する強磁性の自由層膜と、
前記第１の方向に直交しない角度θｒ１で説明される第２の方向で、名目上その膜の平面内の磁化配向を有する第１の強磁性の基準層膜と、
前記自由層と前記第１の基準層の間の第１のスペーサ層と、
前記第１の基準層とは前記自由層の反対側に配置され、前記第１の方向に直交しない角度θｒ２で説明される第３の方向に名目上配向される第３の方向で、名目上その膜の平面内の磁化配向を有する第２の基準層と、
前記自由層と前記第２の基準層の間の第２のスペーサ層とを備えるヘッド。
【請求項２５】
前記第１および第２の基準層が、物理的特性において実質的に類似しており、θｒ１＝θｒ２であり、かつ前記第１および第２のスペーサ層が物理的特性において実質的に類似している、請求項２４に記載のヘッド。
【請求項２６】
ｃｏｓ（θｆｂ−θｒ１）がゼロ未満である、請求項２４に記載のヘッド。
【請求項２７】
ｃｏｓ（θｆｂ−θｒ１）が約−０．２未満である、請求項２４に記載のヘッド。
【請求項２８】
前記第１および第２の基準層の磁化方向θｒ１、θｒ２が、前記自由層の前記長手方向軸にほぼ直交し、自由層の磁化方向θｆｂが、前記自由層の前記長手方向軸と名目上平行でない、請求項２４に記載のヘッド。
【請求項２９】
前記自由層の磁化方向θｆｂが、前記長手方向軸とほぼ平行であり、前記第１および第２の基準層の磁化方向θｒ１、θｒ２が、前記長手方向軸に直交しない、請求項２４に記載のヘッド。
【請求項３０】
磁気記憶装置システムであって、
磁気媒体と、
前記磁気媒体から読み取りおよびそれに書き込むための少なくとも１つのヘッドであって、それぞれが、請求項２４に記載の構造を有するセンサと、前記センサに結合された書き込みエレメントとを有するヘッドと、
前記ヘッドを支持するためのスライダと、
前記ヘッドの動作を制御するための前記ヘッドに結合された制御ユニットとを備えるシステム。
【請求項３１】
磁気ヘッドであって、
自由層と、
基準層と、
固定層と、
前記固定層と前記基準層の間の結合層と、
前記自由層と前記基準層の間のスペーサ層とを備え、
前記基準層が、前記結合層を介して前記固定層によって固定される磁化方向を有し、
反強磁性層が、前記固定層の磁化方向を固定し、
前記自由層の磁化方向が、パラメータＱによって決定される前記基準層の磁化方向に対して配向され、Ｑは、前記自由層の単位磁化ベクトルと前記基準層の単位磁化ベクトルのスカラー積であり、
Ｑの値とバイアス電流の大きさおよび極性が、センサが動作中に回転トルクによって引き起こされる不安定性に影響されないようなものであるヘッド。
【請求項３２】
Ｑの値が約０〜約−０．６の間である、請求項３１に記載のヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気ヘッドに関し、より具体的には、自由層磁化および基準層磁化が直交しないように整列した面直電流型（ＣＰＰ）巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）ヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータの中心となるのは、回転する磁気ディスク、読み取り及び書き込みヘッドを有するスライダ、回転するディスクの上のサスペンションアーム、および回転するディスク上の選択された円形トラックの上に読み取り及び書き込みヘッドを配置するために、サスペンションアームを揺動するアクチュエータアームを含む、磁気ディスクドライブである。ディスクが回転していない場合、サスペンションアームは、スライダを付勢してディスク表面と接触させるが、ディスクが回転している場合、スライダの空気軸受面（ＡＢＳ）に隣接する回転するディスクによって空気が旋回して、回転するディスクの表面からわずかな距離でスライダを空気軸受の上に乗せる。スライダが空気軸受に乗っているとき、書き込みおよび読み取りヘッドが、回転するディスクに磁気印加を書き込み、またそこから磁気信号フィールドを読み取るのに使用される。読み取りおよび書き込みヘッドは、コンピュータプログラムによって作動して書き込みおよび読み取りの機能を実施する処理回路構成に接続される。
【０００３】
一般にＭＲヘッドと称される磁気抵抗（ＭＲ）読み取りセンサは、すべての高容量ディスクドライブで使用される。ＭＲセンサは、ＭＲ層で感知される磁束の強度および方向によって変わる、抵抗の変化によって磁界を検知する。現在のディスクドライブにおける標準的なタイプのＭＲセンサは、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果を使用しているので、抵抗は、非磁性層で分離された２以上の強磁性層間における伝導電子のスピン依存の伝搬によって、また、それに伴って強磁性層と非磁性層との境界面および強磁性層内で生じるスピン依存の散乱によって変わる。これらのセンサの抵抗は、異なる磁性層の磁化の相対配向に依存する。
【０００４】
その抵抗が主として、非磁性体（例えばＣｕ）の層で分離された強磁性体（例えばＮｉ−Ｆｅ）の２つの層だけの相対的な磁化に依存するＧＭＲセンサは、一般に、スピンバルブ（ＳＶ）センサと称される。「単純な」ＳＶセンサでは、基準層（または固定層）と称される、強磁性層の１つは、その磁化が、通常、反強磁性（例えばＰｔＭｎ）層との交換結合によって固定される。反強磁性層によって生成されたピン止め磁界は、外部磁界（例えば、ディスクに記録されたビットからの磁界）を印加している間、基準層の磁化方向が確実に固定されたままであるように、十分に大きくなければならない。しかしながら、自由層と称される他の強磁性層の磁化は固定されず、記録された磁気媒体（信号のフィールド）からのフィールドに応じて自由に回転する。本明細書に参考として組み込まれる、ディーニーらに付与された米国特許第５，２０６，５９０号（特許文献１）は、ＧＭＲ効果に基づいて作動する「単純な」ＳＶセンサを開示している。
【０００５】
代表的な高性能読み取りヘッドは、回転する磁気ディスクからの磁気信号フィールドを感知するためのスピンバルブセンサを使用する。図１Ａは、非磁性の導電性スペーサ層１１５によって基準層（固定された強磁性層）１２０から分離された自由層（自由強磁性層）１１０を含む、従来技術のＳＶセンサ１００を示す。基準層１２０の磁化は、交換ピン止めによって反強磁性層（ＡＦＭ）１３０に固定される。図１Ｂは、図１ＡのＳＶセンサ１００の斜視図を示す。
【０００６】
現在のＳＶセンサでは、逆平行（ＡＰ）ピン止めが、ほぼ例外なく使用される。そのようなＡＰ固定ＳＶセンサでは、基準層は、非磁性ＡＰ結合層で分離された２つの強磁性層の積層構造であり、それにより、２つの強磁性層の磁化が逆平行（反平行）の配向で強磁性的に互いに強く結合されている。固定層と称される第１の強磁性層は、ＡＦＭ層に直接交換結合することによって、その磁化の配向が固着／固定される。第２の強磁性層は、デバイスの抵抗を決定する際に基準層として機能し、固定層に強くＡＰ結合され、その効果によって配向も固定される。ＡＰ整列した固定層および基準層の磁気モーメントを相殺し、磁界を消磁することによって、図１Ａの単純なＳＶセンサに対して得られた安定性と比較して、基準層の安定性が大幅に改善される。
【０００７】
図１Ｃを参照すると、ＡＰ固定ＳＶセンサ２００は、非磁性の導電性スペーサ層２１５によって、積層されたＡＰ固定層構造２２０から分離された、自由層２１０を備える。積層されたＡＰ固定層構造２２０の磁化は、ＡＦＭ層２３０によって固定される。積層されたＡＰ固定層構造２２０は、非磁性体の反平行結合層（ＡＰＣ）２２４によって分離された、第１の強磁性（固定）層２２６および第２の強磁性（基準）層２２２を備える。積層されたＡＰ固定層構造２２０中の２つの強磁性層２２６、２２２（ＦＭ１およびＦＭ２）は、矢印２２７、２２３（それぞれ、紙面から外に出る、また紙面に入り込む矢印）で示すように、反平行に配向された磁化方向を有する。
【０００８】
スピンバルブセンサの抵抗Ｒの変化は、Ｑ＝ｃｏｓ（θ）の一次関数であることが知られており、ここでθは、基準層構造および自由層構造の面内（磁化ベクトル）間の角度である。特に、θ≡θｆ−θｒであり、ここでθｆは自由層の（面内）磁化の角度であり、θｒは基準層の（面内）磁化の角度を表す。センサの感度は、その磁気抵抗係数ΔＲ／Ｒ０によって制限され、ここでΔＲ＝Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎはセンサの抵抗の最大変化であり、Ｒ０＝Ｒ（Ｑ＝０）は、磁気モーメントが直交する場合のセンサの抵抗である。当該技術分野で実施されるようなＳＶセンサでは、ほとんどの場合、Ｒｍａｘ＝Ｒ（Ｑ＝−１）＝Ｒ（θ＝１８０°）およびＲｍｉｎ＝Ｒ（Ｑ＝＋１）＝Ｒ（θ＝０）である。
【０００９】
動作において、ＳＶセンサには、動いている磁気ディスクからの正および負の磁気信号フィールドＨｓｉｇが与えられる。これらの正および負の信号フィールドは、通常は大きさが等しく、ディスクの平面（またはＡＢＳ平面）に直交して配向される。正および負の再生信号が等しくなるように、スピンバルブ読み取りヘッドの抵抗の正負の変化は等しいことが望ましい。
【００１０】
固定／基準層構造の磁気モーメントの方向が、ＡＢＳに垂直に交換固着される場合、すなわちθｒ＝±９０°の場合、Ｑ＝±ｓｉｎ（θｆ）となり、ここでθｆは自由層およびＡＢＳの平面の双方に平行な軸から測定される。Ｒ（Ｑ）はＱの変形であって線形なので、Ｒ０＝Ｒ（Ｑ＝０）＝Ｒ（θｆ＝０）は、Ｒｍａｘ＝Ｒ（Ｑ＝−１）とＲｍｉｎ＝Ｒ（Ｑ＝＋１）とのちょうど中間となる。
【００１１】
さらに、磁気的には、自由層の磁化角度θｆがディスクからの磁気信号フィールドに応答して回転し、それによってｓｉｎ（θｆ）が、信号フィールドＨｓｉｇの振幅に応じてほぼ直線的に変化することは周知である。これは、θｆｂ＝０が、信号フィールドがない状態での自由層の（静止した）バイアスポイントの近似的な配向である場合に、特に当てはまり、その場合、感度ｄ（ｓｉｎ（θｆ）／ｄＨｓｉｇもまた、一般に最大限にされる。これにより、最適なバイアスポイントの構成θｒ＝±９０°、θｆｂ＝０°は、ＳＶセンサの小信号感度および線形のダイナミックレンジの両方を共に最大限にすると同時に、信号フィールドＨｓｉｇの極性に対する抵抗の変化Ｒ（Ｈｓｉｇ）−Ｒ０の非対称性を最小限にすることになる。最適化されたＳＶセンサ性能のためのこれらの設計に関する考慮点は、図２Ａ〜２Ｂに示されており、ＣＩＰセンサの従来および現在の技術において周知である。
【００１２】
実際のバイアスポイントの増幅特性曲線上の位置は、いくつかの主要因によって影響を受ける。その要因としては、反磁界、自由層と基準／固定層の間の面内結合領域と組み合わされた、内部層（形異方性）および共通の中間層の両方の二極性結合、θｒ＝±９０°を維持するためにＡＦＭへの交換結合によって固定層に与えられるピン止め磁界強度Ｈｐｉｎ、および、θｆｂ＝０°の静止／バイアス状態で自由層の磁化を安定させるための、縦バイアスフィールドＨＬＢ（通常、ＳＶセンサのトラック縁部に隣接する永久硬磁性材料の層によって供給される）などが挙げられる。センサの周囲を一蹴するＡＢＳ縁部で避けられない異方性の応力緩和があると仮定すると、これらの磁性体層のいずれかの中のゼロではない磁気歪みに起因する応力による磁気異方性も、ある役割を果たしてもよい。
【００１３】
ＳＶセンサの上記の記載は、バイアス電流が主にＳＶ構造のすべての構成層の面内を流れる、当該技術分野で面内電流型（ＣＩＰ）スピンバルブセンサ（ＣＩＰ−ＳＶ）として知られているものに、主に適用される。ＣＩＰ−ＳＶセンサは、１０年以上にわたって、ＨＤＤ読み取りヘッド技術の中心となっている。すべてのそのようなデバイスでは、バイアス電流は、その物理的なトラック幅（ＴＷ）を画定する縁部でセンサとの接合を形成する、金属の導電層（上述のハードバイアス膜を含んでいてもよい）を介して、センサに注入される。センサ自体のように、金属のリード線構造は、ギャップ長さＧがセンサの線形（下りトラック）分解能を主として決定する２つの（上側および下側）磁気伝導性のシールド（通常ＮｉＦｅ）の中に含まれ、それらから電気的な絶縁を維持しなければならない。
【００１４】
【特許文献１】米国特許第５，２０６，５９０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ＨＤＤ製品としては、領域密度は１００Ｇｂｉｔ／平方インチを超過し、Ｇ、ＴＷ、およびセンサストライプ高さＳＨ（通常はＳＨ≒ＴＷ）のサイズはすべて、１００ｎｍ未満のサイズに減少されなければならない。これらの小さなＳＨと、シールドのギャップＧ内に適合させるための接合部またはその近くにおける金属のリード線の厚さに対する制約とが合わさって、ほぼ１／ＳＨの大きな寄生接合抵抗Ｒｐａｒが得られる。１００ｎｍのデバイスサイズでは、Ｒｐａｒは、固有のセンサ抵抗Ｒｉｎｔ＝Ｒｓｑ×（ＴＷ／ＳＨ）に既に見合っており、これは、固定のセンサシート抵抗Ｒｓｑおよび固定の最適なアスペクト比ＳＨ／ＴＷ≒１）に対して、スケールが不変である。ジュール加熱によるバイアス電圧制限のため、センサ出力は、センサのサイズが縮小されると好ましくなく縮小するＲｉｎｔ／（Ｒｉｎｔ＋Ｒｐａｒ）の比によって制限される。これにより、電気的接合部の形成およびシールドからの強固な電気的絶縁の維持におけるリソグラフィの制限に関連付けられた作製の困難さと相まって、ＣＩＰ−ＳＶセンサ技術は、約５０ｎｍまたはその付近、あるいはそれより下のセンササイズに拡張できるようにはならないと予測される。
【００１６】
今後、ただし５０ｎｍのセンササイズレジームに近づけば、面直電流型（ＣＰＰ）技術が、現在まではほぼすべてのディスクドライブ製品に使用されているＣＩＰデバイスに取って替わることが予想される。ＣＰＰについては、シールドは、電気的分離の必要性を除去し、本質的に寄生抵抗の問題をなくす、リード線として機能することができる。使用されるＣＰＰセンサに対する２つの候補は、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）またはＣＰＰ−ＧＭＲであり、後者は、物理的機構においてＣＩＰ−ＧＭＲデバイスに最も類似している。これらの２つのうちＴＭＲセンサは、現在まで、最も直接的な注目を得ており、それらの潜在的に非常に大きなΔＲ／Ｒ０≫１０％に起因して、ＣＰＰ読み取りヘッドの第一世代に対して開発されている。しかしながら、ＴＭＲトンネル障壁（〜２Ω−μｍ２）の大きな抵抗領域の製品（ＲＡ）は、〜５０ｎｍのデバイスサイズレジームにおいて、極めて大きなデバイスインピーダンスＲＡ／（ＴＷ×ＳＨ）が予測される。この理由により、（ＲＡ≒０．０５〜０．２Ω−μｍ２）のＣＰＰ  ＧＭＲ-ＳＶセンサ（ＣＰＰ-ＳＶ）は、将来の読み取りヘッド技術としてより長期的な研究開発が考慮されている。
【００１７】
類似しているものの、ＣＰＰ-ＳＶの輸送特性は、ＣＩＰ-ＳＶとは若干異なる。特に、磁気抵抗Ｒ（Ｑ）−Ｒ０は、上述した量Ｑ＝ｃｏｓ（θ）において非線形に変化する。図２Ａ〜Ｂは、実際の層構造はＣＩＰ−ＳＶに類似しているＣＰＰ-ＳＶデバイスにおける、ｃｏｓ（θ）の関数としての抵抗Ｒの変化を質的に示す。ＣＰＰ-ＳＶのこの態様およびバイアスポイントの最適化におけるその結果は、これまで、磁気ヘッド業界に完全には評価されていないと考えられる。
【００１８】
発明者らは、この非線形性は、最適なバイアスポイントを、自由層と基準層の磁化間で直交しない配向を有するようにシフトさせ、Ｑｂ＝ｃｏｓ（θｆｂ−θｒ）がゼロではなく負に、恐らくはＱｂ≒−０．５程度の大きさになるようにすることを見出した。本発明は、この直交しないバイアスポイントを達成するためのいくつかの異なる方法を扱う。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上述したように、ＣＩＰセンサにおいて、バイアスポイントでの基準層構造と自由層構造の（面内）角形磁化配向θｒおよびθｆｂは、理想的には、｜θｆｂ−θｒ｜＝９０°となるように互いに直交する。しかしながら、図２Ｂのグラフに示すように、ＣＰＰセンサは、量Ｑ＝ｃｏｓ（θｆ−θｒ）において非線形の磁気抵抗を示す。この非線形性は、自由バイアス磁化および基準バイアス磁化がより逆平行（反平行）に、すなわち｜θｆｂ−θｒ｜＞９０°となり、Ｑｂ＝ｃｏｓ（θｆｂ−θｒ）がゼロではなく負に、恐らくはＱｂ≒−０．５程度の大きさになるように、最適な感度ポイントをシフトさせる。本発明は、この直交しないバイアスポイントを達成するためのいくつかの異なる方法を包含し、それらを扱う。
【００２０】
一実施形態によるＣＰＰ-ＳＶヘッドは、自由層の蒸着平面と空気軸受面（ＡＢＳ）の平面との交点として画定される長手方向軸に対して（およびほぼそれに平行して）第１の方向で名目上のバイアスポイント磁化配向θｆｂを有する自由層と、θｆｂと直交しない第２の方向に名目上配向された磁化配向θｒを有する基準層と、自由層と基準層の間の非磁性スペーサ層とを包含する。
【００２１】
別の実施形態によるＣＰＰ磁気ヘッドは、固定層と、固定層の上の非磁性の反平行（ＡＰ）結合層と、ＡＰ結合層の上の基準層とを包含し、基準層の磁化は固定層とほぼ反平行である。非磁性スペーサ層は基準層の上に位置し、自由層はスペーサ層上に位置する。自由層の磁化θｆｂは、名目上、自由層の蒸着平面とＡＢＳ平面との交点として画定される長手方向軸に対して（およびほぼそれに平行して）第１の方向で配向される。基準層は、θｆｂと直交しない第２の方向に名目上配向された、磁化配向θｒを有する。
【００２２】
デュアルＣＰＰ磁気ヘッドは、第１の方向に名目上配向された磁化配向θｆｂを有する自由層と、θｆｂと直交しない第２の方向に通常配向される磁化配向θｒ１を有する第１の基準層と、自由層と第１の基準層との間の第１のスペーサ層と、第１の基準層に対して自由層の反対側に位置し、θｆｂと直交しないがθｒ１とほぼ平行である第３の方向に通常配向される磁化方向θｒ２を有する第２の基準層とを包含する。第２のスペーサ層は、自由層と第２の基準層との間に位置する。
【００２３】
上述のデバイスのいずれかを実装する磁気記憶装置システムは、磁気媒体と、磁気媒体からの読み取りおよびそれへの書き込みのための少なくとも１つのヘッドとを包含し、各ヘッドは、センサおよびセンサに結合された書き込みエレメントを有する。スライダはヘッドを支持する。制御ユニットは、ヘッドの動作を制御するためにヘッドに結合される。
【００２４】
本発明の他の態様および利点は、以下の詳細な説明を、本発明の原理を例証として示す図面と併せ読むことで、明らかになるであろう。
本発明の性質および利点、ならびに好ましい使用モードをより十分に理解するため、以下の詳細な説明を添付の図面と併せて参照されたい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、自由層及び基準層の磁化配向を安定に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下の記載は、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説明する目的でなされたものであり、本明細書に主張する発明の概念を制限することを目的としない。さらに、本明細書に記載される特定の特徴は、様々な可能な組合せおよび置換えのそれぞれにおける、他の記載される特徴と組み合わせて使用することができる。
【００２７】
次に図３を参照すると、本発明を具体化するディスクドライブ３００が示される。図３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３１２は、スピンドル３１４上で支持され、ディスク駆動モータ３１８によって回転される。各ディスクへの磁気記録は、ディスク３１２上における環状のパターンの同心のデータトラック（図示せず）の形態である。
【００２８】
少なくとも１つのスライダ３１３は、ディスク３１２の近くに位置し、各スライダ３１３は１以上の磁気読み取り／書き込みヘッド３２１を支持する。ディスクが回転すると、スライダ３１３はディスク表面３２２上で半径方向内側および外側に移動し、その結果、ヘッド３２１は、所望のデータが記録されたディスクの異なるトラックにアクセスできる。各スライダ３１３は、サスペンション３１５によってアクチュエータアーム３１９に取り付けられる。サスペンション３１５は、ディスク表面３２２に対してスライダ３１３を付勢するわずかなばね力を提供する。各アクチュエータアーム３１９は、アクチュエータ手段３２７に取り付けられる。図３に示すようなアクチュエータ手段３２７は、ボイスコイルモーター（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３２９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。
【００２９】
ディスク記憶装置システムの動作中、ディスク３１２の回転は、スライダに上向きの力または揚力を与える、スライダ３１３とディスク表面３２２の間の空気軸受を生成する。空気軸受は、したがって、サスペンション３１５のわず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で、スライダ３１３をディスク表面から離してわずかにその上で支持する。
【００３０】
ディスク記憶装置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３２９で生成された制御信号によって、動作の間制御される。通常、制御ユニット３２９は、論理制御回路、記憶手段、およびマイクロプロセッサを備える。制御ユニット３２９は、ライン３２３上の駆動モータ制御信号、ならびにライン３２８上のヘッド位置およびシーク制御信号などの、様々なシステム動作を制御する制御信号を生成する。ライン３２８上の制御信号は、スライダ３１３をディスク３１２上の所望のデータトラックまで最適に移動させてそこに配置するための、所望の電流プロファイルを提供する。読み取りおよび書き込み信号は、記録チャネル３２５を介して、読み取り／書き込みへッド３２１との間で通信される。
【００３１】
通常の磁気ディスク記憶装置システムの上記の記載およびそれに伴う図３の例証は、説明のみを目的としたものである。ディスク記憶装置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。
【００３２】
図４は、組合せ磁気ヘッド４００の側面横断立面図であり、書き込みヘッド部分４０２および読み取りヘッド部分４０４を包含する。図５は図４のＡＢＳの図である。スピンバルブセンサ４０６は、非磁性で電気的に絶縁性の第１および第２の読み取りギャップ層４０８および４１０の間に挟まれ、読み取りギャップ層は、強磁性の第１および第２のシールド層４１２および４１４の間に挟まれる。外部磁界に応答して、スピンバルブセンサ４０６の抵抗が変化する。センサを介して伝導されたセンス電流（Ｉｓ）は、電位の変化として現れるこれらの抵抗変化を生じさせる。その後、これらの電位の変化は、図３に示す処理回路構成３２９によって再生信号として処理される。
【００３３】
磁気ヘッド４００の書き込みヘッド部分４０２は、第１および第２の絶縁層４１６および４１８の間に挟まれたコイル層４２２を包含する。第３の絶縁層４２０は、コイル層４２２によって引き起こされた第２の絶縁層中の脈動を除去するために、ヘッドを平坦化するのに使用されてもよい。第１、第２、および第３の絶縁層は、当該技術分野において「絶縁スタック」と称される。コイル層４２２、ならびに第１、第２、および第３の絶縁層４１６、４１８および４２０は、第１および第２の磁極片層４２４および４２６の間に挟まれる。第１および第２の磁極片層４２４および４２６は、後側ギャップ４２８で磁気的に結合され、ＡＢＳで書き込みギャップ層４３４によって分離される第１および第２の磁極端４３０および４３２を有する。第２のシールド層４１４および第１の磁極片層４２４は共通の層なので、このヘッドは組合せヘッドとして知られている。ピギーバックヘッドでは、絶縁層は、第２のシールド層および第１の磁極片層の間に位置する。第１および第２のはんだ接続（図示せず）は、スピンバルブセンサ４０６からのリード線（図示せず）をスライダ３１３（図３）上のリード線（図示せず）に接続し、また、第３および第４のはんだ接続（図示せず）は、コイル４２２からのリード線（図示せず）をサスペンション上のリード線（図示せず）に接続する。
【００３４】
上述したように、ＣＩＰセンサについては、基準層／構造および自由層／構造の（面内）角形磁化配向θｒｅｆおよびθｆｒｅｅは、理想的には互いに直交する。しかしながら、図２Ｂの図に示すように、ＣＰＰ-ＳＶセンサは、量Ｑ≡ｃｏｓ（θｆ−θｒ）において非線形の磁気抵抗を示す。特に、抵抗Ｒ（Ｑ）は、パラメータ値Γ＞１（Γ≒２〜３が一般的と思われる）に対して、次の一般的な形を有する。
Ｒ（Ｑ）＝Ｒ（Ｑ＝１）＋ΔＲ（１−Ｑ）／［（Γ＋１）＋（Γ−１）Ｑ］・・・（１）
この非線形性は、自由バイアス磁化および基準バイアス磁化がより反平行に、すなわち｜θｆｂ−θｒ｜＞９０°となり、Ｑｂ＝ｃｏｓ（θｆｂ−θｒ）がゼロではなく負に、恐らくはＱｂ≒−０．５程度の大きさになるように、最適な感度ポイントをシフトさせる。本発明は、この直交しないバイアスポイントを達成するためのいくつかの異なる方法を包含し、それらを扱う。
【００３５】
多くのタイプのヘッドは、本明細書に記載される構造を使用することができ、また構造は、シングルおよびデュアルＣＰＰ-ＳＶセンサを包含するＣＰＰ−ＧＭＲセンサに、特に適合されている。以下の記載では、層のトラック縁部はトラック幅（Ｗ）によって画定される。センサ高さは、ＡＢＳの図において紙面に入り込む方向である。各層の長手方向軸は、ＡＢＳおよび蒸着の両平面と平行である。別途記載がない限り、個々の層の厚さは関連する層の平面に垂直に得られ、例証としてのみ提供され、また、列挙されるものよりも大きくても小さくてもよい。同様に、本明細書に列挙される材料は、例証としてのみ提供され、当業者であれば、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、他の材料を使用してもよいことを理解するであろう。また、構造を形成するのに使用されるプロセスは従来のものである。さらに、各層は、単一層、層の積層体などを包含することができる。
（ＣＰＰ  ＧＭＲ）
図６は、一実施形態によるセンサ構造６００のＡＢＳの図を示す。図に示すように、センサ６０２は、２つの縦のバイアス構造６０４間に位置し、バイアス構造は、センサのトラック縁部６０５の外側に位置する。センサ６０２は、任意のタイプの標準的なセンサ６０２であることができるが、固着層構造を有する。具体的なセンサ６０２は図７以下に示される。
【００３６】
図６を引き続き参照すると、バイアス構造６０４はそれぞれ、自由層の磁化を安定させるために、センサ６０２の自由層に縦バイアスフィールドを提供するハードバイアス材料６０６の層を包含する。ハードバイアス層６０６の具体的な厚さは５０〜２００Åであり、ハードバイアス層６０６が形成されてもよい代表的な材料としては、ＣｏＰｔ、ＣｏＰｔＣｒなどが挙げられる。ハードバイアス層６０６はそれぞれ、一対の電気的絶縁層（ＩＬ１）６０８および（ＩＬ２）６１０の間に挟まれる。絶縁層６０８および６１０を形成することができる好ましい材料としては、Ａｌ２Ｏ３または他の誘電材料が挙げられる。ＣＰＰセンサでは、シールド６１４、６１６は電流のリード線としても機能する。
【００３７】
図７は、一実施形態によるＣＰＰ‐ＧＭＲセンサ７００のＡＢＳの図を示す。「ＣＰＰ」は、センス電流（Ｉｓ）が１つのシールドから他方のシールドまで、センサ７００を形成する層の平面垂直な方向で流れることを意味する。
図７に示すように、第１のシールド層（Ｓ１）７０２は基板（図示せず）上に形成される。第１のシールド層７０２は、パーマロイ（ＮｉＦｅ）などの任意の好適な材料であることができる。第１のシールド層の具体的な厚さは、約０．５〜約２μｍの範囲である。
【００３８】
シード層７０４は、第１のシールド層７０２上に形成される。シード層は、それらの上に層の構造を適切に成長させる助けとなる。第１のシールド層７０２からスタック状に形成される具体的な材料は、Ｔａ層７０４、ＮｉＦｅＣｒ層７０６、およびＮｉＦｅ層７０８である。これらの材料の具体的な厚さは、Ｔａ（３０Å）、ＮｉＦｅＣｒ（２０Å）およびＮｉＦｅ（８Å）である。シード層のスタックは変更することができ、所望の処理パラメータに基づいて、層を追加しても省略してもよいことに留意されたい。
【００３９】
反強磁性層（ＡＦＭ）７１０すなわち反強磁性体は、シード層上に形成される。反強磁性層７１０は、上に隣接して重なるいずれかの強磁性層の磁化配向をピン止めする。
【００４０】
次に、反平行（ＡＰ）固定層構造７１２がシード層上に形成される。図７に示すように、第１および第２のＡＰ固定磁性層（ＡＰ１−Ｓ）７１４および（ＡＰ２−Ｓ／ＲＥＦ）７１６は、反平行結合（ＡＰＣ−Ｓ）材料７１８（通常はＲｕ）の薄層によって分離されて、ＡＰ固着層７１４、７１６の磁気モーメントが、互いに反平行に強く自己結合される。ＡＰ固定層７１４は、ＡＦＭ層７１０によって交換固着される。ＡＰ固定層７１６は基準層として機能する。図７に示す実施形態では、固定層７１４および７１６の好ましい磁性配向は、第１の固定層７１４では、図に示す構造の面に入り込む方向（センサ７０２のＡＢＳに垂直）であり、第２の固定層７１６ではその面から外に向かう方向である。いくつかの実施形態ではこの配向が傾けられることに留意されたい。固定層７１４、７１６の具体的な材料は、Ｒｕ層７１８によって分離される、ＣｏＦｅ１０（１００％Ｃｏ、１０％Ｆｅ）、ＣｏＦｅ５０（５０％Ｃｏ、５０％Ｆｅ）などである。第１および第２の固定層７１４および７１６の具体的な厚さは、約１０Å〜５０Åである。Ｒｕ層７１８は、約５〜１５Åであることができるが、好ましくは、１０ｋＯｅオーダー（またはそれよりも大きい）の飽和フィールドを提供するように選択される。好ましい一実施形態では、ＡＰ固定層７１４、７１６のそれぞれは約３０Åであり、その間に約８ÅのＲｕ層７１８を備える。
【００４１】
第１のスペーサ層（ＳＰ１−Ｓ）７２０は、固定層構造７１２の上に形成される。第１のスペーサ層７２０の具体的な材料としては、Ｃｕ、ＣｕＯｘ、Ｃｕ／ＣｏＦｅＯｘ／Ｃｕのスタックなどが挙げられる。第１のスペーサ層７２０は、約１０〜６０Åの厚さであることができ、好ましくは約３０Åである。
【００４２】
自由層（ＦＬ−Ｓ）７２２は、第１のスペーサ層７２０の上に形成される。ハードバイアス構造７４０によって、名目上はほぼ縦の配向で安定化されるが、自由層７２２の磁化は、ディスク媒体に記録されたデータによって与えられるものなど、外部横磁界からの適度の再配向に依然として影響を受けやすい。ディスク媒体上のデータビットに影響された場合の自由層７２２の磁性配向の相対的な動きにより、センサ７０２の電気抵抗における変化が作られ、それによって信号が作成される。自由層７２２の代表的な材料は、ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅのスタックなどである。自由層７２２の具体的な厚さは約１０〜４０Åである。いくつかの実施形態では、縦方向から適度に逸脱するように、自由層の磁化の名目上のバイアスポイント配向を意図的に傾けてもよい。自由層および基準層はそれぞれ、単一の層、層の積層体などに形成することができる。
【００４３】
キャップ（ＣＡＰ）７２８は、自由層７２２の上に形成することができる。キャップ７２８の代表的な材料は、Ｔａ、Ｔａ／Ｒｕのスタックなどである。キャップ７２８の具体的な厚さ範囲は２０〜６０Åである。
【００４４】
絶縁層（ＩＬ）７３８は、スタックをハードバイアス層７４０から分離するために、スタックに隣接して形成される。第２のシールド層（Ｓ２）７４２はキャップ７２８の上に形成される。
【００４５】
図８は、図７のセンサ７００に構成が類似しているデュアルＣＰＰセンサ８００を示す。図８のセンサ８００は、第２のスペーサ層（ＳＰ２−Ｓ）７５０と、第２のＡＰ結合層（ＡＰＣ２−Ｓ）７５６を取り囲むＡＰ固定層（ＡＰ３−Ｓ、ＡＰ４−Ｓ）７５２、７５４を包含する第２の固定層構造と、第２のＡＦＭ層（ＡＦＭ２）７５８とを包含する。
（θｆｂおよび／またはθｒの設定方法）
図９は、ＣＰＰ−ＧＭＲ構造のための、Ｑ≡ｃｏｓ（θｆ−θｒ）の関数としての抵抗Ｒの変化を示す。やはり、この非線形性は、自由バイアス磁化および基準バイアス磁化がより反平行に、すなわち｜θｆｂ−θｒ｜＞９０°となり、Ｑｂ＝ｃｏｓ（θｆｂ−θｒ）がゼロではなく負に、恐らくはＱｂ≒−０．５程度の大きさになるように、最適な感度ポイントをシフトさせる。円９００は、θｆｂおよびθｒを直交しないように配向させることによって達成可能な、好ましい動作範囲を示す。本発明は、この直交しないバイアスポイントを達成するいくつかの異なる方法を扱う。
【００４６】
現在、ＣＩＰ−ＧＭＲ読み取りヘッドは、連続する、縦に磁化されたハードバイアス膜（ハードバイアス）７４０（図７）からの静磁場を使用し、それによって、自由層７２２をθｆｂ＝０°で縦方向に安定させ、ＡＰ結合ピン／基準層の対の固定層７１４を交換ピン止めして、基準層７１６をθｒ＝±９０°でＡＢＳに対して直角に、したがって自由層の配向に対してほぼ直交するようにしている。ピン止め方向は、磁性膜構造全体（ウェハレベル、ロウレベル、または両方）を高温でアニールし、非常に大きな磁界中で、アニールの間に所望のピン止め方向で固定層の磁化をそのように維持する（飽和させる）ことによって設定される。この場合、完成したセンサは、名目上横方向（θｒ＝±９０°）で交換ピン止めされた固定／基準層７１４、７１６と、ハードバイアス７０４からのフィールドの方向に平行で、基準層の磁化にほぼ直交する縦方向（θｆｂ＝０°）に磁化された自由層７２２とを有する。適度の程度まで、自由層の配向は、組み合わされた固定／基準ＡＰ結合膜からの、ならびに（通常はより低い程度までであるが）自由層と基準層の、例えばそれらの間のＣｕスペーサ層の厚さ（および粗さ）に依存する中間層結合からの、レムナント反磁界によっても影響を受ける。
【００４７】
本発明の一実施形態は、同様のデバイス処理を使用するが、組み合わされた反磁界および中間層結合フィールドの大きさおよび極性／方向を制御することによって、静止した自由層のバイアスポイント配向θｆｂ≠０を回転させる。図１０は、そのような実施形態におけるバイアスポイントの磁性方向を示す。反磁界は、モーメントの不整合Δｍ≡ｍｒｅｆ−ｍｐｉｎによって、好ましくはΔｍ≧０を用いて、正味の反磁界が基準層の磁化方向に当然逆平行となるように、制御することができる。中間層の結合は、例えばＣｕスペーサの厚さによって制御される。この実施形態の１つの欠点は、Ｑｂ＝ｃｏｓ（θｆｂ−θｒ）〜−０．５、またはθｆｂ≒３０°を達成するのに、５００〜１０００Ｏｅの実質的にハードバイアスの縦フィールドの存在下でθｆｂ≒３０°という顕著な回転を得るために、数百Ｏｅの高い組み合わされた反磁界および結合フィールドが□５０ｎｍサイズの読み取りセンサ中に存在することが必要な場合があるという点である。これは、基準層を不安定にするのと同じくらい十分に大きなΔｍ≡ｍｒｅｆ−ｍｐｉｎを必要とする場合がある。
【００４８】
別の実施形態（前述の実施形態と組み合わせることができる）は、ハードバイアスの磁化配向を同時に回転させることでハードバイアスフィールドに対して直角の成分を生成することにより、静止した自由層の磁化配向をθｆｂ≠０°に回転させる。この実施形態を図１１に示す。ハードバイアスの磁化方向を傾けることは、他の場合では標準的なハードバイアスの初期化処理において単に磁界の配向を制御することにより、磁気的に等方性のハードバイアス膜で行うのは比較的容易である。このアプローチの１つの欠点は、従来のハードバイアスの幾何学形状が、センサの長手方向縁部に沿ってのみ連続するハードバイアスを有しており、そのため、読み取りセンサの磁気シールドがハードバイアスからの横断フィールドを優先的に消してしまうという点である。その結果、自由層におけるハードバイアスフィールドの配向は、ハードバイアスの磁化自体よりもさらに縦に配向され、また、ハードバイアスフィールドの大きな直角の成分を得るには、正味のハードバイアスフィールドの大きさを大幅に低減させることが必要である。従来のハードバイアスの幾何学形状を使用して、θｆｂ≒５°からθｆｂ≒３０°の実質的に回転した自由層のバイアスポイントの配向を達成すると同時に、正味のハードバイアスフィールドの十分な大きさ（５００〜１０００Ｏｅ）を有する磁気安定性を依然として維持することは不可能であろう。後者の問題は、センサ頂部（ＡＢＳの反対側）の縁部でハードバイアス膜を（遠くに動かすのではなく）適所に残すことによって緩和されるかも知れないが、この選択肢は、既に困難なプロセス工程にさらなる作製の複雑さをもたらす。
【００４９】
図１２に示す本発明の好ましい実施形態は、自由層を安定した縦の配向で維持し、その代わりに、交換ピン止め方向の配向｜θｐ｜＜９０°を純粋に直角の配向から回転させて、このときは非ゼロのピン止め方向の縦の成分がハードバイアス／自由層の磁化と平行になるように、すなわち｜θｆｂ−θｐ｜＜９０°となるようにする。固定層と基準層とが非常に強くＡＰ結合しているため、これによって、自由層に反平行な基準層磁化の縦の成分、すなわち｜θｆｂ−θｒ｜＞９０°がもたらされる。例えば、強磁性の固定層膜は、強磁性体によって交換ピン止めされて、自由層の配向θｆｂに直交しない配向角θｐｂ≠θｆｂ±９０°で、膜平面内で固定層のバイアスポイント磁化を維持することができ、このとき基準層の配向θｒｂ＝θｐｂ±１８０°は、固定層に反平行である。結果として、０および−１の極値の間の任意の値を有するように、ｃｏｓ（θｆｂ−θｒ）を調節する方法となる。固定方向の制御は、ウェハ、ロウ、または単一のヘッドのいずれかが、上述したアニーリング工程で使用される磁石に対して載置される配向角を制御するための、機械的な固定作業によって達成することができる。アニール中に固定／基準層によって見られる正味のフィールド配向角は、センサの磁気シールドの存在によっても影響を受けるが、これは、この目的のために現在利用可能な超伝導のアニール磁石からの数テスラ磁界が主な原因となるか、または単にそれによって制することができる系統的な効果である。この好ましい実施形態は、｜ｓｉｎθｂ｜≪｜Ｑｂ｜および優先的に小さいまたはゼロのΔｍを可能にすることによって、自由層または固定／基準層の安定性を犠牲にしないというさらなる利点を有する。それにもかかわらず、この実施形態では、第１（ならびに第２）の実施形態と組み合わされて、自由層の磁気応答θｆ−θｆｂ対Ｈｓｉｇの非対称の曲線関係を意図的に調節するために、適度なθｆｂ≠０°をもたらすという柔軟性を得ることができる。これにより、ＣＰＰ−ＧＭＲ（図２Ｂ）には普通である関数Ｒ（Ｑ）−Ｒ（Ｑｂ）における単調な曲線関係が相殺され、それによって、Ｒ（Ｑ）−Ｒ（Ｑｂ）がＨｓｉｇに応じてほぼ直線的に変化するようになる。
【００５０】
この実施形態の、さらに別のより細かい潜在的な利点は、センサが好ましいほぼ正方形の幾何学形状（ＴＷ≒ＳＨ）を有しているか否かに関わらず、またΔｍ＝０の（静磁気的に最も安定な）モーメントが整合した場合であっても、固定／基準ＡＰ固定層構造において生じることが予測される、「ミクロ磁気的な異方性」効果に起因することがある。元来静磁気的であるこの「ミクロ磁気的な異方性」は、正方形のセンサの対角線に沿ったエネルギー最低値が比較的広い容易軸（θｒ＝±１３５°）と、エネルギー最高値が狭い横方向（θｒ＝±９０°）または縦方向の困難軸との、二軸の特性を示す。この二軸の異方性の大きさは、厚さ対交換長さの比が１に近づくにしたがって急速に増加し、ＣｏＦｅのピン／基準層の厚さが〜３ｎｍに等しい実用上の例では、数百Ｏｅに達する場合がある。これは、従来の横のピン止め配向θｐ＝±９０°の安定性を維持するための、ＡＦＭ／固定層結合に必要な交換ピン止め強度に対するさらなる負担となる。特にＣＰＰ−ＧＭＲセンサについては、磁気抵抗係数ΔＲ／Ｒは、層の厚みを増加させることが好ましいので、ＣＩＰ−ＧＭＲに関するこの問題がより深刻になる。本発明の第３の実施形態を使用し、純粋に直角のピン止めよりも対角線に大幅に近く配向された傾いた固定／基準層を系統的に動作させることにより、固着／基準層のスチフネスの正味の安定性（特に、ＳＨ≦ＴＷの場合）が向上され、固着／基準層の磁気変動雑音が低減される。
【００５１】
図１３に示す上述のものの変形例では、ＡＦＭ層７１０およびＡＰ１−Ｓ（固定層）７１４を備えるＡＰ固定層構造の部分が、図１４では、ＡＰ１−Ｓ「固定」層の役割と磁気的および電気的に同様に機能する、硬磁性層（ＨＭ）１４０２（例えば、ＣｏＰｔ、またはＣｏＰｔＣｒ）の単一層と置き換えられる。この変形例の利点は、全体の物理的厚さ、ならびにＣｏＰｔなどのハード層１４０２の厚さと抵抗の積は、最も利用可能なＡＦＭ層、例えばＰｔＭｎまたはＩｒＭｎの抵抗および厚さが比較的大きいために、通常のＡＦＭ／ＡＰ１−Ｓの組み合わせの数分の１からかなり小さいものになり得るという点である。抵抗と厚さの積が小さいと、ＣＰＰ-ＳＶ層のスタックの固有の寄生抵抗が大幅に低減し、また同時に、読み取りシールド間の読み取りギャップＧ内に適合するように制約される正味のスタック厚さを大幅に低減することができる。後者の利点は、底部および頂部のＡＦＭ／ＡＰ１二重層がそれぞれ単一の硬磁性「固定」層（ＨＭＰＬ）と置き換えられるデュアルＣＰＰ-ＳＶの場合、倍増することができる。ＨＭＰＬの配向は、磁界中で、ハードバイアス層に使用された手順と同じように設定することができる。しかしながら、これらの別個のハード膜の磁化配向は、一般に同一直線上にならないようにしなければならないので、これらのハード層の１つまたは両方に磁気異方性を導入する必要があると考えられ、あるいはその目的は、第２のハード層の配向を設定する間に最初に設定されたハード層を再配向することを回避することである。制御された配向でそのような異方性を導入する１つの方法は、キャリーらによって２００５年３月３１日に出願された同時係属中の米国特許出願１１／０９７９２０、名称「硬磁性ピン止め層に一軸磁気異方性をもたらすために斜めにエッチングされた下層を使用する磁気読み取りセンサ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅａｄ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ  Ｏｂｌｉｑｕｅ  Ｅｔｃｈｅｄ  Ｕｎｄｅｒｌａｙｅｒｓ  ｆｏｒ  Ｉｎｄｕｃｉｎｇ  Ｕｎｉａｘｉａｌ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ａｎｉｓｏｔｒｏｐｙ  ｉｎ  ａ  Ｈａｒｄ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｐｉｎｎｉｎｇ  Ｌａｙｅｒ）」に記載されており、これを参考にされたい。
【００５２】
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。例えば、本明細書に示された構造および方法論は、すべてのＣＰＰヘッドに対するそれらの適用において包括的である。したがって、好ましい実施形態の広がりおよび範囲は、上述の代表的な実施形態のいずれによっても制限されるべきではなく、特許請求の範囲およびそれらの均等物によってのみ定義されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１Ａ】従来技術のスピンバルブ（ＳＶ）センサの縮尺どおりではない空気軸受面の図である。
【図１Ｂ】従来技術のＡＰ固定ＳＶセンサの縮尺どおりではない斜視図である。
【図１Ｃ】従来技術のＡＰ固定ＳＶセンサの縮尺どおりではない空気軸受面の図である。
【図２Ａ】ＣＩＰおよびＣＰＰの構造に対するｃｏｓの関数としての抵抗を示す図である。
【図２Ｂ】ＣＩＰおよびＣＰＰの構造に対するｃｏｓ（θｆ−θｒ）の関数としての抵抗（Ｒ−Ｒｍｉｎ）の変化を示す図である。
【図３】磁気記録ディスクドライブシステムの簡略図である。
【図４】スライダおよび組合せ磁気ヘッドの部分図である。
【図５】組合せ磁気ヘッドの読み取りおよび書き込みエレメント示すための、図４の平面５−５で取ったスライダの縮尺どおりではない部分的なＡＢＳの図である。
【図６】本発明の一実施形態による縮尺どおりではないセンサ構造のＡＢＳの図である。
【図７】本発明の一実施形態による縮尺どおりではないＣＰＰ−ＧＭＲセンサのＡＢＳの図である。
【図８】本発明の一実施形態による縮尺どおりではないデュアルＣＰＰセンサのＡＢＳの図である。
【図９】ＣＰＰ構造に対するｃｏｓ（ｍ＿ｆｒｅｅ−ｍ＿ｒｅｆ）の関数としての抵抗の変化を示す図である。
【図１０】一実施形態による自由層および基準層の磁性配向を表す図である。
【図１１】一実施形態による自由層、基準層、およびハードバイアス層の磁性配向を表す図である。
【図１２】一実施形態による自由層、基準層、および反強磁性層の磁性配向を表す図である。
【図１３】一実施形態による自由層、基準層、および硬磁性層の磁性配向を表す図である。
【図１４】本発明の一実施形態による縮尺どおりではないＣＰＰ−ＧＭＲ自己固定センサのＡＢＳの図である。
【符号の説明】
【００５４】
３００…ディスクドライブ、
３１２…磁気ディスク、
３１３…スライダ、
３１４…スピンドル、
３１５…サスペンション、
３１８…駆動モータ、
３１９…アクチュエータアーム、
３２１…磁気読み取り／書き込みヘッド、
３２２…ディスク表面、
３２３、３２８…ライン、
３２５…データ記録チャネル、
３２７…アクチュエータ手段、
３２９…制御ユニット、
４００…組合せ磁気ヘッド、
４０２…書き込みヘッド、
４０４…読み取りヘッド、
４０６…スピンバルブセンサ、
４０８、４１０…読み取りギャップ層、
４１２、４１４、７０２…シールド層、
４１６、４１８、４２０…絶縁層、
４２２…コイル層、
４２４、４２６…磁極片層、
４２８…後側ギャップ、
４３０、４３２…磁極端、
４３４…書き込みギャップ層、
６００…センサ構造、
６０２…センサ、
６０４…ハードバイアス構造、
６０５…トラック縁部、
６０６…ハードバイアス層、
６０８、６１０…電気的絶縁層、
６１４、６１６…シールド、
７０４…シード層（Ｔａ層）、
７０６…ＮｉＦｅＣｒ層、
７０８…ＮｉＦｅ層、
７１０…反強磁性材料、
７１２…反平行固定層構造、
７１４、７１６…ＡＰ固定磁性層、
７１８…反平行結合材料（Ｒｕ層）、
７２０、７５０…スペーサ層、
７２２…自由層、
７２８…キャップ、
７３８…絶縁層、
７４０…ハードバイアス層、
７４２…シールド層、
７５２、７５４…ＡＰ固定層、
７５６…ＡＰ結合層、
７５８…ＡＦＭ層、
８００…デュアルＣＰＰセンサ、
１４０２…硬磁性層。
【図１Ａ】
2007026645.tif 000003
【図１Ｂ】
2007026645.tif 000004
【図１Ｃ】
2007026645.tif 000005
【図２Ａ】
2007026645.tif 000006
【図２Ｂ】
2007026645.tif 000007
【図３】
2007026645.tif 000008
【図４】
2007026645.tif 000009
【図５】
2007026645.tif 000010
【図６】
2007026645.tif 000011
【図７】
2007026645.tif 000012
【図８】
2007026645.tif 000013
【図９】
2007026645.tif 000014
【図１０】
2007026645.tif 000015
【図１１】
2007026645.tif 000016
【図１２】
2007026645.tif 000017
【図１３】
2007026645.tif 000018
【図１４】
2007026645.tif 000019