(57)【要約】【課題】センサの自由層をバイアスするために求められる必要な硬磁気特性を依然として示しながら、ＡＦＭ材料または他のセンサ材料の上に形成することができるハードバイアス構造が必要とされている。【解決手段】硬磁性バイアス層３３８，３４０は、硬磁性バイアス層中に磁気異方性を引き起こすように、低電力イオンミル処理されたシード層３４２，３４４の上に形成される。処理済のシード層は、下にある結晶質層によって誘導されるエピタキシャル成長を中断するためにＳｉなどのバッファ層を必要とすることなく、結晶質層の上に硬磁性バイアス層３３８，３４０を蒸着することができるようにする。低電力イオンミルは、シード層表面の法線に対して角度θで実施される。【選択図】図３
2007049136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗センサであって、
下地層と、
ある異方性粗さで作成された表面を有するシード層と、
前記シード層の上に形成された硬磁性材料とを備える磁気抵抗センサ。
【請求項２】
前記シード層がＣｒＭｏを含む、請求項１に記載の磁気抵抗センサ。
【請求項３】
前記下地層が結晶質である、請求項１に記載の磁気抵抗センサ。
【請求項４】
前記下地層が反強磁性材料である、請求項１に記載の磁気抵抗センサ。
【請求項５】
前記下地層が、非晶質かつ電気絶縁性の非磁性ギャップ層である、請求項１に記載の磁気抵抗センサ。
【請求項６】
前記異方性粗さが、前記センサの空気軸受面にほぼ垂直な方向に沿って延びるリプルを含む、請求項１に記載の磁気抵抗センサ。
【請求項７】
前記異方性粗さが硬磁性材料中に磁気異方性を引き起こす、請求項１に記載の磁気抵抗センサ。
【請求項８】
磁気抵抗センサであって、
下地層と、
前記下地層上に形成された、ある異方性粗さを有する第１のシード層と、
前記第１のシード層上に形成された第２のシード層と、
前記第２のシード層の上に形成された硬磁性材料の層とを備える磁気抵抗センサ。
【請求項９】
前記異方性粗さが、前記硬磁性材料の層中に磁気異方性を引き起こすように構成される、請求項８に記載の磁気抵抗センサ。
【請求項１０】
前記第１および第２のシード層の少なくとも１つがＣｒＭｏを含む、請求項８に記載の磁気抵抗センサ。
【請求項１１】
前記第１および第２のシード層がそれぞれＣｒＭｏを含む、請求項８に記載の磁気抵抗センサ。
【請求項１２】
前記第１および第２のシード層がそれぞれＣｒＭｏを含み、前記硬磁性材料がＣｏＰｔＣｒを含む、請求項８に記載の磁気抵抗センサ。
【請求項１３】
前記第１および第２のシード層がそれぞれＣｒＭｏを含み、前記硬磁性材料がＣｏＰｔを含む、請求項８に記載の磁気抵抗センサ。
【請求項１４】
磁気抵抗センサであって、
第１および第２の横方向に対向する側部を有するセンサスタックと、
前記センサスタックの前記第１および第２の側部から延び、ある異方性粗さで表面が構成されたシード層と、前記シード層の上に形成された硬磁性材料層とをそれぞれ含む、第１および第２のハードバイアス構造とを備える磁気抵抗センサ。
【請求項１５】
磁気抵抗センサであって、
第１および第２の横方向に対向する側部を有するセンサスタックと、
前記センサスタックの前記第１および第２の側部から延び、ある異方性粗さで表面が構成された第１のシード層と、前記第１のシード層の上に形成された第２のシード層と、前記第２のシード層の上に形成された硬磁性材料層とをそれぞれ含む、第１および第２のハードバイアス構造とを備える磁気抵抗センサ。
【請求項１６】
前記シード層がＣｒＭｏを含む、請求項１４に記載のセンサ。
【請求項１７】
前記第１および第２のシード層がそれぞれＣｒＭｏを含む、請求項１５に記載のセンサ。
【請求項１８】
センサを作成する方法であって、
基板を提供するステップと、
前記基板上にシード層を蒸着するステップと、
前記シード層上で、シード層の表面に対して傾斜した角度で実施される低電力イオンミルを実施するステップと、
硬磁性材料を蒸着するステップとを含む方法。
【請求項１９】
前記イオンミルが、前記シード層の表面に対して２０〜８０度の角度で実施される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記イオンミルが２０〜３００Ｖの電圧で実施される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記イオンミルが約５０Ｖの電圧で実施される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記イオンミルが、９区画のイオン取り出しグリッドを使用して実施される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記シード層がＣｒＭｏを含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
センサを作成する方法であって、
基板を提供するステップと、
前記基板上に第１のシード層を蒸着するステップと、
前記第１のシード層上で、第１のシード層の表面に対して傾斜した角度で低電力イオンミルを実施するステップと、
前記第１のシード層の処理面上に第２のシード層を蒸着するステップと、
前記第２のシード層上に硬磁性材料の層を蒸着するステップとを含む方法。
【請求項２５】
前記低電力イオンミルが、前記第１のシード層の表面に対して３０〜８０度の角度で実施される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記低電力イオンミルが、９区画のイオン引き出しグリッドを使用して実施され、かつ２０〜３００Ｖの電圧で実施される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記第１および第２のシード層がＣｒＭｏを含む、請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記異方性粗さが、０．２〜５ｎｍの平均深さを有するリプルを含む、請求項１４に記載の磁気抵抗センサ。
【請求項２９】
前記イオンミルが、前記シード層の表面に対して３５〜６５度の角度で実施される、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗センサにおける自由層のバイアスに関し、より具体的には処理済の下地層の上に形成される磁気異方性のハードバイアス層に関する。
【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き込みおよび読み取りヘッド、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み取りおよび書き込みヘッドを配置するアクチュエータを包含する。読み取りおよび書き込みヘッドは、空気軸受面（ＡＢＳ）を有するスライダ上に直接位置付けられる。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、ディスク表面に隣接する空気はディスクと共に移動する。スライダは、ディスク表面の上の非常に低い高さ（浮上高）で、この移動する空気上で浮揚する。この浮上高はオングストロームのオーダーである。スライダが空気軸受に乗っている時に、書き込みおよび読み取りヘッドは、回転するディスクに磁気転移を書き込み、またそこから磁気転移を読み出すのに使用される。読み取りおよび書き込みヘッドは、書き込みおよび読み取り機能を実施するコンピュータプログラムにしたがって動作する処理回路群に接続される。
【０００３】
書き込みヘッドは、第１、第２および第３絶縁膜（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、書き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印加を書き込む目的で、磁極片中の磁束を誘導して、書き込みギャップにおける磁界をＡＢＳでフリンジさせる。
【０００４】
近年の読み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。このセンサは、以下にスペーサ層と称される非磁性導電層を包含し、これは固定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。固定層の磁化は空気軸受面（ＡＢＳ）に垂直にピン止めされ、自由層の磁気モーメントはＡＢＳと平行にバイアスされるが、外部磁界に応じて自由に回転する。固定層の磁化は、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、スペーサ層と固定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。固定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、固定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が固定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。読み取りモードでは、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、再生信号として検知され処理される電位の変化が生じる。
【０００６】
スピンバルブセンサが単一の固定層を使用する場合、シングルスピンバルブと称される。スピンバルブが反平行（ＡＰ）固定層を使用する場合、ＡＰ固定スピンバルブと称される。ＡＰスピンバルブは、Ｒｕなどの薄い非磁性結合層によって分離された第１および第２の磁性層を包含する。スペーサ層の厚さは、固定層の強磁性層の磁気モーメントを反平行結合するように選択される。スピンバルブは、固定層が頂部にある（自由層の後に形成される）か底部にある（自由層の前に形成される）かによって、トップ型またはボトム型スピンバルブとしても知られている。
【０００７】
固定層の磁化は、通常、強磁性層の１つ（ＡＰ１）とＰｔＭｎなどの反強磁性材料の層との交換結合によって固定される。ＰｔＭｎなどの反強磁性（ＡＦＭ）材料は、本質的にかつ自然には磁気モーメントを持たないが、磁性材料と交換結合された場合、強磁性層の磁化を強力にピン止めすることができる。
【０００８】
スピンバルブセンサは、第１および第２の非磁性の電気絶縁性読み取りギャップ層の間に配置され、また、第１および第２の読み取りギャップ層は、強磁性の第１および第２のシールド層の間に配置される。組合せ磁気ヘッドにおいて、単一の強磁性層は、読み取りヘッドの第２のシールド層として、また書き込みヘッドの第１の磁極片層として機能する。ピギーバックヘッドでは、第２のシールド層および第１の磁極片層は別個の層である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
当業者であれば理解するように、シールド間の距離（ギャップ厚さ）によって、読み取りセンサのビット長が決まる。データ容量およびデータ転送速度の増加という増大し続ける圧力により、技術者らは、読み取りセンサのビット長（および、その結果としてギャップ厚さ）を減少させるという圧力に常に曝されている。このギャップ厚さを減少させる１つの方法は、部分的なミルプロセスによるものである。センサは従来、第１のギャップ層上に、全面的な膜層としてセンサ層を蒸着することによって作成される。次に、フォトレジストマスクがセンサとなる領域の上に形成され、マスクで覆われていない領域から材料を除去するために、イオンミリングなどの材料除去プロセスが実施される。この材料除去プロセスは、従来、第１のギャップ層まで行われて、センサのいずれかの側で第１のギャップ材料の一部を除去する。
【００１０】
材料除去プロセスは第１のギャップ層の一部を除去するので、ギャップを介して第１のシールドまで至る電気的な短絡を防ぐために、厚い第１のギャップ層を蒸着する必要があった。こうした短絡は、センサを使用不能にする恐れがある重大な現象である。これらの従来技術のヘッドでは、したがって、ＣｏＰｔＣｒなどの硬磁性材料で作成されたハードバイアス層が、センサのいずれかの側でエッチングにより除去された第１のギャップ層のこの部分の上に蒸着されており、ＡＢＳと平行な所望の方向に自由層の磁気モーメントをバイアスするための磁気バイアスを提供する。
【００１１】
上述したように、センサの形成中に第１のギャップの一部を除去するには、短絡を防ぐために、全体的により大きなギャップ厚さが必要となる。これを克服する１つの方法は、部分的なミルプロセスを用いるものであり、このプロセスでは、センサを作成するために使用される材料除去プロセス（すなわち、イオンミリング）は、センサ材料がすべて除去される前に、例えば材料除去プロセスがセンサ底部に近いＡＦＭ層（通常はＰｔＭｎ）の周りの地点に達したときに終了する。ＡＦＭ層においてなど、センサ層内でミリングプロセスを停止することにより、ギャップ材料は除去されない。これにより、大幅に厚いギャップを蒸着することができる。次に、ギャップ層上ではなく残りのセンサ層の上に、バイアス層が蒸着される。
【００１２】
こうした部分的なミリングによって生じる問題は、ＡＦＭ層または他のセンサ層の上に蒸着された場合と、ギャップ層の上に蒸着された場合とで、バイアス層の特性が異なることである。通常はＡｌ２Ｏ３であるギャップ層は、非晶質である。したがってこれは、材料がギャップ上に蒸着された場合に、シード層またはハードバイアス材料に付与するための結晶組織を持たない。結果として、非晶質のギャップ層の上に蒸着されるハードバイアス構造は、自由層のバイアスに必要な所望の高い残留モーメントおよび高い保磁力をもたらす、所望のエピタキシャル成長を示すことができる。
【００１３】
しかしながら、例えばＰｔＭｎであるＡＦＭ層ならびに他のセンサ層は、非晶質ではなく、独自の結晶粒組織を示す。ハードバイアス層がＡＦＭ層の上に蒸着されると、下にあるＡＦＭ層の結晶粒組織は、シード層およびハードバイアス層まで達する。最適なハードバイアス特性には望ましくないこの結晶粒組織により、バイアス特性が低下する。これは、自由層の不安定性およびそれに伴う信号雑音をもたらす。例えば、Ｃｒのシード層と共にＣｏＰｔＣｒの硬磁性材料をＰｔＭｎ基板の上に蒸着すると、ＣｏＰｔＣｒのハードバイアス層の保磁力は、約６００Ｏｅにしかならない。これは、同じハードバイアス層およびシードをガラス（非晶質）基板上に蒸着した場合に得られるおよそ１４００Ｏｅの保磁力よりも大幅に低い。
【００１４】
現在使用されているシード層における別の問題は、例えばＴａを含有するそうしたシード層に、酸化する傾向がある点である。シード層はＡＢＳで露出するので、使用中には大気中の元素に曝され、ラップ仕上げ中など製造中には、特定の腐食環境に曝される。シード層の酸化により、ハードバイアス層とセンサの間、ならびにリード線とセンサの間の抵抗が増加する。この増加した抵抗により、センサの性能が低減される。
【００１５】
磁気抵抗センサで生じる別の問題は、センサの寸法が縮小されると共に、バイアス層に隣接するセンサの領域が減少して、その結果バイアスが弱くなる点である。それに加えて、ハードバイアスの寸法がそれに応じて減少する。より小さなハードバイアス層は、磁気的に不安定になり、バイアスモーメントが損失する傾向がある。実際に、センサは急速に非常に小さくなっているので、現在のハードバイアス構造は、確実にセンサの性能を安定させるような十分に強固なバイアスを提供しなくなる。
【００１６】
したがって、有効に自由層をバイアスするために求められる必要な硬磁気特性を依然として示しながら、ＡＦＭ材料または他のセンサ材料の上に形成することができるハードバイアス構造に対する強い切実な必要性がある。そのようなバイアス構造は、好ましくは、Ｃｏ、Ｐｔ、およびＣｒを含有するものなどのハードバイアス層を、下にあるＡＦＭ層の望ましくない結晶粒組織をハードバイアス層に取り込むことなく、ＰｔＭｎなどのＡＦＭ層の上に適用できるようにする。そのようなバイアス層は、好ましくは、増加したバイアスモーメントの安定性も有して、非常に小さなセンサにおける磁気モーメントの配向の損失を防ぐ。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、自由層をバイアスするための異方性ハードバイアス構造を有する磁気抵抗センサを提供する。センサは、下地層と、下地層の上に形成されるシード層とを包含する。シード層は、その上に形成されたバイアス層中に磁気異方性を引き起こす異方性粗さで形成される。
【００１８】
バイアス構造は、異方性粗さを有して処理された第１のシード層および第１のシード層の上に形成された第２のシード層を包含してもよい。第１および第２のシード層は、ＣｒＭｏであってもよい。
【００１９】
表面処理は、シード層表面に対して傾斜した角度で実施される低電力イオンミルにシード層表面を曝すことによって、シード層上で形成されてもよい。イオンミルは、９区画のイオン引き出しグリッドを使用して実施されてもよい。
【００２０】
シード層の表面処理はいくつかの利点を備える。それにより、上に蒸着されるハードバイアス層が、非常に小さなセンサであっても非常に安定して自由層をバイアスする磁気異方性を有するようになる。表面処理によって、さらに、シード層およびハードバイアス層が、部分的なミルを行う設計などにおいて結晶組織の上に形成される場合であっても、バイアス層が高い保磁力および直角度を含む優れた磁気特性を有するようになる。さらに、表面処理を施さない場合にはシード層中に点在させなければならないＳｉまたはＣｒの層などのバッファ層を必要とせずに、これらの磁気特性が確保される。
【００２１】
本発明のこれらおよび他の利点ならびに特徴は、以下の詳細な説明を図面と併せ読むことによって明らかになるであろう。
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】
【００２２】
本発明によれば、非常に小さなセンサであっても非常に強固な自由層のバイアス構造が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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、本発明で請求する発明概念を制限することを意図しない。
【００２４】
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に示されるように、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、ディスク駆動モータ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。
【００２５】
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、所望のデータが書き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に取り付けられる。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に取り付けられる。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、制御ユニット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。
【００２６】
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て、通常動作の間、小さくかつ実質的に一定の間隔だけ、スライダ１１３をディスク表面から離してその僅かに上で支持する。
【００２７】
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。書き込みおよび読み取り信号は、記録チャネル１２５を介して書き込みおよび読み取りヘッド１２１間と通信される。
【００２８】
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３はスライダ１１３のＡＢＳ図であり、また、図から分かるように、誘導的な書き込みヘッドおよび読み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、例示目的のみのものである。ディスク記憶システムが多数のディスクおよびアクチュエータを含んでもよく、また、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が明白であろう。
【００２９】
次に図３を参照すると、本発明の一実施形態による磁気抵抗センサ３００は、第１および第２のギャップ層３０４、３０６の間に挟まれたセンサスタック３０２を包含する。センサスタック３０２は、磁気的に固定された層構造３０８および磁気自由層３１０を包含する。Ｃｕなどの非磁性かつ導電性のスペーサ層３１２は、自由層３１０と固定層構造３０８の間に挟まれる。Ｔａなどのキャッピング層３１４が、後続のアニールプロセス中における腐食など、製造中の損傷からセンサを保護するために、センサスタック３０２の頂部に提供されてもよい。
【００３０】
固定層３０８は、単純な固定構造または反平行（ＡＰ）の固定構造であることができ、例えば、Ｒｕなどの薄いＡＰ結合層３２０を通して反平行結合されたＣｏＦｅであってもよい、第１の磁性体層（ＡＰ１）３１６および第２の磁性体層（ＡＰ２）３１８を包含する、ＡＰ固定構造であることが好ましい。自由層３１０は、ＮｉＦｅまたはＣｏＦｅなどの様々な磁性材料から作成することができ、ＣｏＦｅまたはＮｉＦｅの層を包含してもよく、最適なセンサ性能のため、好ましくはＣｏＦｅまたはＣｏの層はスペーサ３１２に隣接する。
【００３１】
図３を参照すると分かるように、センサスタック３０２は、センサのトラック幅または作用面積を画定する、第１および第２の横方向に対向する側壁３２２、３２４を有する。センサスタック３０２の底部に形成された、好ましくはＰｔＭｎである反強磁性材料（ＡＦＭ）の層３２６は、ＡＰ１層３１６と交換結合される。ＡＦＭ層は、ＡＰ１層３１６と交換結合されると、矢印３２８で示されるように、ＡＰ１層３１６の磁気モーメントを強くピン止めする。これは次に、ＡＰ結合層３２０を通して反平行交換結合することによって、ＡＰ２層３１８のモーメント３３０を強くピン止めする。さらに分かるように、ＡＦＭ層３２６は、センサ３００のトラック幅または作用面積内に配置される部分３３２を有するが、また、センサ３００の作用面積を越えて横方向外向きに延びる、第１および第２の横に延びる部分３３４、３３６も有する。
【００３２】
ＡＦＭ層３２６は、ＡＦＭ層３２６内で所望の結晶学的構造を誘導するように選択された材料で作成された、シード層３２７上に形成されてもよい。横に延びる部分３３４、３３６は、センサ３００を作成するのに使用される部分的なミリングプロセスのため、内側部分３３２よりも僅かに薄くてもよい。固定層構造３０８またはスペーサ３１２などの他のセンサ層もまた、センサ３００の作用面積を越えて延びることができることに留意されたい。ＡＦＭ層３２６のみが延びるというのは、単に例示のためのものである。あるいは、部分的なミルプロセスは、横方向外向きに延びるシード層３２７のみを残して、センサ領域の外側のＡＦＭ層３２６を十分に除去するように、実施することができる。
【００３３】
続けて図３を参照すると、センサ３００は、第１および第２の硬磁性バイアス層（ＨＢ層）３３８、３４０を包含する。それに加えて、第１および第２のリード線３３７、３３９が、ＨＢ層３３８、３４０の上に形成される。リード線３３７、３３９は、例えば、Ｔａ、Ａｕ、Ｒｈまたは他の何らかの導電性材料で作成されてもよい。ＨＢ層３３８、３４０は、好ましくは、Ｃｏ、Ｐｔ、およびＣｒ、より具体的にはＣｏ８０Ｐｔ１２Ｃｒ８を含有する合金で作成される。ハードバイアス層３３８、３４０は高い保磁力を有し、自由層３１０と静磁的に結合されて、自由層３１０の磁気モーメントを、矢印３４１で示されるようにＡＢＳと平行な方向にバイアスする。
【００３４】
シード層３４２、３４４は、ＨＢ層３３８、３４０の下に提供される。シード層３４２、３４４は、好ましくは、ＡＦＭ層の横に延びる部分３３４、３３６の上、ならびにセンサスタック３０２の側壁３２２、３２４の上に延びる。
【００３５】
図４は、図３を参照して上述したシード層３４２、３４４およびハードバイアス層３３８、３４０の構造をより詳細に示す。１つのシード層３４２のみが示されているが、説明される構造は、シード層３４２、３４４およびハードバイアス層３３８、３４０の両方に当てはまることを理解されたい。シード層構造３４２は、基板４０６の上に形成される、第１および第２のシード層４０２、４０４と称される第１および第２のシードサブレイヤを包含する。基板は、ＡＦＭ層３３２（図３）であることができ、あるいは、固定層構造３０８、スペーサ層３１２、さらにはＡＦＭシード層３２７もしくは下にあるギャップ層３０４の一部など、他の何らかの基板であることができる。
【００３６】
第１のシード層４０２は、ＣｒＭｏなどの結晶質を含む。第１のシード層４０２は、以下にさらに詳細に記載されるプロセスによって処理された上側表面４０８を有する。表面処理により、異方性の表面テクスチャが得られ、これがハードバイアス層３３８中の磁気異方性４１０を生成する。第２のシード層４０４は、第１のシード層のこの処理面４０８の上に蒸着され、またこれはＣｒＭｏであってもよい。
【００３７】
第１のシード層４０２の表面４０８の異方性粗さにより、第１のシード層４０２とハードバイアス層３３８の間に第２のシード層４０４が配置されていても、ハードバイアス層中に強い磁気異方性が生成される。表面テクスチャによってさらに、有利には、ハードバイアス層３３８中において高い保磁力および高い直角度が得られる。ハードバイアス層３３８、３４０中における、磁気異方性、高い保磁力、および高い直角度のこの組合せによって、非常に小さなセンサであっても非常に強固な自由層のバイアスが得られる。
【００３８】
上述したシード層構造の別の利点は、結晶組織の上に蒸着された場合でも、ハードバイアスに所望の磁気特性（高い直角度および保磁力）を持たせることができる点である。さらに、これは、ＳｉまたはＳｉＣｒＭｏの層などのバッファ層の必要なしに可能である。背景技術に関して上述したように、ハードバイアス層が、部分的にミルを行う設計などにおいて結晶質層の上に蒸着される場合、ハードバイアス層の結晶構造は下にある結晶粒組織に影響され、そのため、ハードバイアス層中の磁気特性が低下する。ハードバイアス層が下にある結晶構造による悪影響を受けないようにする１つの方法は、シード層構造内にバッファ層を挟み込むことである。しかしながら、本発明のシード層構造は、下にある結晶材料の影響を軽減し、そのようなバッファ層を必要とせずにハードバイアス層中における優れた磁気特性を確保する。
【００３９】
任意に、本発明の代替実施形態によれば、シード層構造３４２は、上述のように処理された表面を有する単層（ＣｒＭｏなど）からなることができる。この場合、処理面４０８は、ハードバイアス層３３８と直接接触する。本発明のさらに別の実施形態によれば、シード層３４２をすべて除去することができ、異方性粗さを有するように基板４０６自体の表面を処理することができる。基板４０６は、ＡＦＭ層３３４、固定層構造３０８、スペーサ３１２であることができ、あるいはＡＦＭシード層３２７またはギャップ層３０４であることさえできる。
【００４０】
図５〜７を参照すると、シード層４０２（または他の層）の表面４０８（図４）上に異方性粗さを形成するために用いられる表面処理が、さらに詳細に示される。特に図５を参照すると、シードサブレイヤ４０２、基板４０６、または第２のシードサブレイヤ４０４などの表面処理済の層は、例えばＣｒＭｏであることができる材料５０２、または他の好適な材料、好ましくは結晶質を蒸着することによって作成される。例示目的のため、処理済の層５０２はシード層５０２と称される。次に、低電力イオンミル５０４が、シード層５０２表面の法線に対して角度θで実施される。イオンミル５０４は、好ましくは９区画のイオン引き出しグリッドを用いて実施され、また２０〜３００ボルトまたは約５０ボルトの電圧で実施される。シード層材料５０２は、イオンミルの後、例えば３０〜３００オングストロームまたは約１００オングストロームの厚さであることができる。
【００４１】
傾斜イオンミルは、例えば、図６および７を参照すると分かる、向きを付けられたリプルまたはファセット５０６の形状をとる異方性粗さを引き起こす。リプル５０６の典型的なまたは平均のピッチＰは、約１〜２００ｎｍであってもよく、その平均深さＤは、約０．２〜５ｎｍまたは約０．５ｎｍであってもよい。図６および７では均一なリプルとして示されるが、これは例示のためのものである。実際の表面は、一般に上述のように向きを付けられ、構成された、より無作為かつ不規則な表面粗さの形状をとることが多い。傾斜イオンエッチ５０４が十分に実施されて所望のリプルまたはファセット５０６が形成された後、第２のシード層５０２（図４）が蒸着されてもよい。次に、例えばＣｏＰｔまたはＣｏＰｔＣｒなどの、保磁力の高い磁性材料を蒸着することにより、ハードバイアス層３３８（図４）が形成されてもよい。適用されたハードバイアス層３３８の磁化容易軸４１０は、シード層５０２表面上への傾斜イオンエッチの面内突出部５０７（図６）に対してほぼ垂直になる。特定の製造条件下では、磁化容易軸は、傾斜イオンエッチの面内突出部５０７とほぼ平行、またはほぼ垂直のいずれかであってもよい。イオンエッチの方向は、結果として得られる硬磁性バイアス層の磁化容易軸がＡＢＳとほぼ平行であるように、選択されなければならない。
【００４２】
傾斜イオンエッチ５０４は、シード層５０２表面の法線に対して、好ましくは３０〜８０度の角度θで実施され、より好ましくは３５〜６５度の角度で実施される。正確な電圧、電流、および角度の条件は、使用中のイオン源のタイプおよび特性によって決まる。
【００４３】
上述の実施形態は、ＡＦＭまたは他のセンサ材料の結晶質層上にハードバイアスが形成される、部分的なミルを行うセンサ設計に関して記載しているが、本発明は、ハードバイアス材料が非晶質ギャップ層の上に蒸着される、全面的なミルを行う設計でも具体化できることに留意されたい。しかしながら、処理済のシード層がハードバイアス層における向上した磁気特性を提供するので、本発明は、部分的なミルを行う設計で使用された場合に利点を提供する。ハードバイアス層の結晶組織は下にある結晶組織に影響されるので、ＡＦＭ材料などの結晶質の上に形成されたハードバイアス構造において、良好な磁気特性を得ることは困難である。しかしながら、本発明の処理済のシード層は、ハードバイアス層がそのような結晶質の上に形成されても、ハードバイアス層における優れた磁気特性を生成する。
【００４４】
図８を参照すると、本発明の一実施形態による磁気抵抗センサの作成方法が示される。最初に、ステップ８０２において、基板が提供される。基板は、例えば、センサの画定後（すなわち、トラック幅および／またはストライプ高さを画定するためにミリングを行った後）に、センサの不活性部分に残っているセンサ層の１つの一部であることができる。例えば、基板は、固定層をピン止めするのに用いられるＡＦＭ層３２６の一部であることができ、または固定層構造３０８の一部であることができる。全面的なミルを行うセンサ設計では、基板は下にあるギャップ層３０４であることができる。次に、ステップ８０４において、第１のシード層４０２が蒸着される。このシード層４０２は、好ましくは結晶質であり、ＣｒＭｏであることができる。次に、ステップ８０６において、固定のチャック上で低電力イオンミルが実施される（すなわち、チャックは回転しない）。この傾斜イオンミルは、２０〜３００Ｖまたは約５０Ｖで実施することができる。イオンミルは、シード層表面の法線に対して、２０〜８０度の角度で、またはより好ましくは３５〜６５度の角度で実施することができる。シード層４０２の厚さは、この傾斜イオンミルの後、３０〜３００オングストロームまたは約１００オングストロームであってもよい。次に、ステップ８０８において、第２のシード層４０４を蒸着することができる。この第２のシード層は、例えばＣｒＭｏで作成することができる。次に、ステップ８１０において、例えばＣｏ、Ｐｔ、および／またはＣｒの１つまたはすべてを含有する合金などの、硬磁性材料の層が蒸着される。硬磁性材料は、Ｃｏ８０Ｐｔ１２Ｃｒ８であることができる。任意に、シード層構造はシード層の単層のみを包含してもよく、その場合、ステップ８０８を除外することができる。
【００４５】
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】
【００４６】
【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】図２の円３から取った本発明の一実施形態による磁気センサのＡＢＳ図である。
【図４】本発明で使用するためのシード層の拡大断面図である。
【図５】ある異方性粗さで表面を処理する方法を示す図である。
【図６】ある異方性粗さで表面を処理する方法を示す図である。
【図７】ある異方性粗さで表面を処理する方法を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態による磁気抵抗センサを作成する方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１００…ディスクドライブ、
１１２…磁気ディスク、
１１３…スライダ、
１１４…スピンドル、
１１５…サスペンション、
１１８…ディスク駆動モータ、
１１９…アクチュエータアーム、
１２１…磁気ヘッドアッセンブリ、
１２２…ディスク表面、
１２３、１２８…電力線、
１２７…アクチュエータ手段、
１２９…制御ユニット、
３００…磁気抵抗センサ、
３０２…センサスタック、
３０４、３０６…ギャップ層、
３０８…固定層構造、
３１０…自由層、
３１２…スペーサ層、
３１４…キャッピング層、
３１６、３１８…磁性体層、
３２２、３２４…側壁、
３２６…ＡＦＭ層、
３２７…シード層、
３３７、３３９…リード、
３３８、３４０…硬磁性バイアス層、
３４２、３４４…シード層、
４０２…第１のシード層、
４０４…第２のシード層、
４０８…第１のシード層の表面、
４１０…磁気異方性、
５０２…シード層、
５０４…低電力イオンミル、
５０６…リプルまたはファセット
５０７…傾斜イオンエッチの面内突出部。
【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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