(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
データ記憶システムに使うための磁気抵抗ヘッドであって：
磁気抵抗センサ層；
該磁気抵抗センサ層の長さに沿って配置され、該磁気抵抗センサ層を垂直にバイアスするようにされた軟隣接層；
前記磁気抵抗ヘッドの活性領域で前記磁気抵抗センサ層と軟隣接層の間に作られたスペーサ層；
前記磁気抵抗ヘッドの活性領域の第１側および第２側で前記活性領域に隣接して配置された第１ウィング領域および第２ウィング領域において、前記磁気抵抗センサ層と接触して作られた第１永久磁石層；
前記磁気抵抗ヘッドの第１ウィング領域および第２ウィング領域で前記軟隣接層と接触して作られた第２永久磁石層；並びに
前記第１ウィング領域および第２ウィング領域で前記第１永久磁石層と第２永久磁石層の間に作られた低抵抗材料の層
を含み、該低抵抗材料の層の抵抗が前記第１永久磁石層および第２永久磁石層の抵抗より低く、それによって前記第１ウィング領域および第２ウィング領域で前記磁気抵抗ヘッドの抵抗を低めるようになっているヘッド。
【請求項２】
請求項１の磁気抵抗ヘッドに於いて、前記第１永久磁石層および第２永久磁石層の各々が第１ウィング領域および第２ウィング領域で前記磁気抵抗センサ層と軟隣接層の間に作られたヘッド。
【請求項３】
請求項１の磁気抵抗ヘッドに於いて、前記磁気抵抗ヘッドの活性領域に直ぐ隣接する第１ウィング領域および第２ウィング領域の部分で、前記第１永久磁石層、低抵抗材料の層および第２永久磁石層の組合せ厚さが前記スペーサ層の厚さと実質的に等しいヘッド。
【請求項４】
請求項３の磁気抵抗ヘッドに於いて、前記第２永久磁石層およびスペーサ層を直接前記軟隣接層の上に作り、前記低抵抗材料の層を直接前記第２永久磁石層の上に作り、前記第１永久磁石層を直接前記低抵抗材料の層の上に作り、かつ前記磁気抵抗センサ層を直接前記第１永久磁石層の上に作るヘッド。
【請求項５】
磁気抵抗センサであって：
当該センサの中央領域におよび当該センサの中央領域の第１側および第２側に隣接する該センサの第１ウィング領域および第２ウィング領域に作られた磁気抵抗素子層；
該磁気抵抗素子層を垂直にバイアスするようにされ、並びに当該センサの中央領域に、かつ該センサの第１ウィング領域および第２ウィング領域の少なくとも一部に作られた軟隣接層；
当該センサの中央領域で前記磁気抵抗素子層および前記軟隣接層の各々に接触し且つそれらの間に作られたスペーサ層；
当該センサの第１ウィング領域および第２ウィング領域で前記磁気抵抗素子層と軟隣接層の間に作られ、前記軟隣接層と強磁性的に結合する第１永久磁石層；
当該センサの第１ウィング領域および第２ウィング領域で前記磁気抵抗素子層と軟隣接層の間に作られ、前記磁気抵抗素子層と強磁性的に結合する第２永久磁石層；並びに
前記第１ウィング領域および第２ウィング領域で前記第１永久磁石層と第２永久磁石層の間に作られた低抵抗材料の層
を含み、該低抵抗材料の層の抵抗が前記第１永久磁石層および第２永久磁石層の抵抗より低く、それによって前記第１ウィング領域および第２ウィング領域で前記磁気抵抗センサの抵抗を低めるようになっているセンサ。
【請求項６】
請求項５の磁気抵抗センサに於いて、前記第２永久磁石層を前記磁気抵抗素子層と直接接触して作り、前記第１永久磁石層を前記軟隣接層と直接接触して作るセンサ。
【請求項７】
請求項６の磁気抵抗センサに於いて、前記低抵抗材料の層を直接前記第１永久磁石層の上に作り、かつ前記第２永久磁石層を直接前記低抵抗材料の層の上に作るセンサ。
【請求項８】
請求項５の磁気抵抗センサに於いて、当該磁気抵抗センサの中央領域に直ぐ隣接する第１ウィング領域および第２ウィング領域の部分で、前記第１永久磁石層、低抵抗材料の層および第２永久磁石層の組合せ厚さが前記スペーサ層の厚さと実質的に等しいセンサ。
【請求項９】
請求項５の磁気抵抗センサに於いて、前記第２永久磁石層の磁気特性を改善するために、前記低抵抗材料の層が前記第２永久磁石層の下層として作用するセンサ。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
本発明は、一般的には、ディスクドライブデータ記憶システムに使うための磁気抵抗（ＭＲ）ヘッドに関する。更に詳しくは、本発明は、ＭＲセンサ層と軟隣接層（ＳＡＬ）を安定化するために別々の永久磁石（ＰＭ）層を有するＭＲヘッドに関する。
磁気記録用途で必要なヘッド性能を得るためには、ＭＲ素子（ＭＲＥ）またはセンサ層を単磁区に安定化することが望ましい。このＭＲＥ層の単磁区への安定化は、典型的にはセンサ形状、反強磁性層、ＰＭ静磁結合層、またはＰＭ強磁性結合層の組合せを使うことによって達成する。垂直バイアス用にＳＡＬを使う設計で、最高のヘッド性能を得るためには、ＭＲヘッドのＳＡＬとＭＲ層の両方を単磁区状態に安定化すべきである。
ＰＭをオーバレイした設計では、ＳＡＬとＭＲＥ層を共にこのＰＭ層に強磁性的に結合する。しかし、これらのＰＭをオーバレイした設計では、ヘッド安定性に影響せずに低抵抗層は使えないので、ヘッド抵抗が高い。これは、安定化のためには、ＭＲセンサ層とＳＡＬの両方がＰＭと接触していなければならないと言う事実による。従って、ＳＡＬとオーバレイしたＰＭ安定化を利用する低抵抗ＭＲヘッドは、この技術での有意義な改善であろう。
発明の概要
データ記憶システムに使うための磁気抵抗（ＭＲ）ヘッドを開示する。このＭＲヘッドは、ＭＲセンサ層およびこのＭＲセンサ層の長さに沿って配置され、このＭＲセンサ層を垂直にバイアスすようようにされた軟隣接層（ＳＡＬ）を含む。スペーサ層をＭＲヘッドの中央領域でＭＲセンサ層とＳＡＬの間に作る。ＭＲセンサ層とＳＡＬは、第１および第２永久磁石（ＰＭ）層によって独立に安定化される。これらのＰＭ層は、ＭＲヘッドのウィング領域でＳＡＬとＭＲ層に接触している。これは、ＭＲヘッドの抵抗を低めるために、第１および第２ウィング領域で第１および第２ＰＭ層の間に低抵抗材料の層を置けるようにする。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の好適実施例によるＭＲヘッドの、空気軸受面（ＡＢＳ）の見方で見た線図である。
図２は、図１に示すＭＲヘッドの制作方法の最初の工程を示す線図である。
図３は、図１に示すＭＲヘッドの制作方法の第２工程を示す線図である。
図４は、図１に示すＭＲヘッドの制作方法の第３工程を示す線図である。
図５は、図１に示すＭＲヘッドの制作方法の第４工程を示す線図である。
図６は、図１に示すＭＲヘッドの制作方法の第５工程を示す線図である。
好適実施例の詳細な説明
本発明は、一部、もしＳＡＬのＰＭ安定化をＳＡＬバイアスしたＭＲヘッドのＭＲセンサ層のＰＭ安定化と無関係に達成するならば、低抵抗層を含めてヘッドの抵抗を下げることができるという認識に基づく。このため、本発明のＭＲヘッドでは、二つの別々のＰＭ層を使ってＳＡＬとＭＲセンサ層を独立に安定化する。このＳＡＬと二つのＰＭ層の一つとを強磁性的に結合し、一方ＭＲセンサ層と他のＰＭ層を強磁性的に結合する。追加の低抵抗層をこれら二つのＰＭ層の間にサンドイッチし、それによって安定性と低抵抗性を同時にもたらすことができる。
図１に示すように、本発明のＭＲヘッド１００は、第１読取り装置間隙１１０、ＳＡＬ１２０、スペーサ層１３０、第１ＰＭ層１４０（ＭＲヘッド１００のウィング領域に１４０Ａおよび１４０Ｂで示す）、低抵抗層１５０（ウィング領域に１５０Ａおよび１５０Ｂで示す）、第２ＰＭ層１６０（ウィング領域に１６０Ａおよび１６０Ｂで示す）、ＭＲセンサ層またはＭＲＥ１７０、キャップ層１８０および第２読取り装置間隙１８５を含む。ここで使うように、層１４０、１５０および１６０を参照することは、ＭＲヘッドのウィング領域または能動センサ区域でのこれらの層と類似の表示を含めることを意図する。例えば、層１４０を参照することは、１４０Ａおよび１４０Ｂとして表示する層１４０の部分を含めることを意図する。
第１読取り装置間隙１１０は、例えば、Ａｌ2Ｏ3またはその他の既知の間隙材料の層でも良い。ＳＡＬ１２０は、ＮｉＦｅＣｒまたはＭＲＥのＳＡＬ垂直バイアスに有用であるとして知られる、低飽和保磁力および高透磁率を有する多種多様なその他の材料のどれかの層でも良い。ＳＡＬ１２０を作るために使用できる他の材料の例は、ＮｉＦｅＲｈおよびＮｉＦｅＲｅである。
スペーサ層１３０は、Ｔａまたは垂直バイアス技術でＭＲＥ層とＳＡＬの間に典型的に使用する、その他の絶縁スペーサ材料でも良い。例えば、スペーサ層１３０は、ＳｉＯ2またはＡｌ2Ｏ3でも良い。ＰＭ層１４０および１６０は、例えば、約４００Å（400×10-10ｍ）の厚さを有するＣｏＣｒＰｔの層でも良い。しかし、ＰＭ層１４０および１６０は、ＣｏＰｔまたはＣｏＮｉＰのような他の材料でも良い。更に、ＰＭ層１４０および１６０は、各々別のＰＭ材料で作っても良く、４００Å（400×10-10ｍ）以外の厚さがあっても良い。低抵抗層１５０は、例えば、ＣｒまたはＴｉＷ／Ｔａの６００Å（600×10-10ｍ）の厚さの層でも良い。層１５０は、ＡｕおよびＭｏのような他の低抵抗材料で作っても良く、特定の用途に対して厚さが変っても良い。
ＭＲセンサ層１７０は、多種多様なＭＲ材料のどれでも良い。好適実施例では、ＭＲセンサ層１７０がＮｉＦｅである。キャップ層１８０は、ＭＲヘッドにキャップとして普通使う多種多様な材料のどれでも良い。好適実施例では、層１８０がＴａである。第１および第２読取り装置間隙１１０および１８５は、多種多様な材料のどれでも良いが、好適実施例では、読取り装置間隙１１０および１８５がアルミナである。
ＰＭ層１４０は、ＳＡＬ１２０をこれらの二つの層の間の強磁性結合を使って単磁区に安定化する。ＰＭ層１６０は、ＭＲセンサ層１７０をやはりこれらの二つの層の間の強磁性結合を使って単磁区に安定化する。この独立のＰＭ安定化アプローチは、ヘッド全体の抵抗を下げるために、二つのＰＭ層１４０および１６０の間にサンドイッチした低抵抗層１５０の使用を可能にする。それで、単一ＰＭ層をＭＲセンサ層とＳＡＬの両方に隣接して作る先行技術と違って、本発明は、安定性と低抵抗性を同時にもたらす。
図２〜図６は、本発明のある好適実施例に従ってＭＲヘッド１００を製作する方法の種々の工程を示す。図１は、この方法の更に他の工程を示す。これらの図には示さないが、この方法は、例えば、５μｍＡｌ2Ｏ3ベースコートで覆ったＡｌｓｉｍａｇ基板、およびセンダスト（Sendust）、ＮｉＦｅまたはその他の材料の磁気シールドで始めることができる。この構造体の上に、第１読取り装置間隙１１０を堆積する。次に、第１読取り装置間隙１１０の上にＳＡＬ１２０およびスペーサ層１３０を堆積する。これを図２に示す。
次に、図３に示すように、フォトレジスト１９０をスペーサ層１３０の上に、ＭＲヘッド１００の活性領域またはセンサ区域２００になる区域に堆積する。従来、自己整合エッチングおよび剥離法を使ってセンサ区域２００の外側のスペーサ層を除去し、そしてＰＭ層を残りのスペーサ層に隣接して右および左ウィング領域２１０および２２０に堆積した。しかし、本発明のＭＲヘッド１００を作る好適方法は、この点でかなり違う。
図４に示すように、先行技術の方法で使ったのと類似のエッチング法を使ってウィング領域２１０および２２０からスペーサ層１３０を除去する。フォトレジスト１９０がセンサ区域２００でスペーサ層１３０を保護し、この区域でのスペーサ層の除去を防ぐ。次に、図５に示すように、層１４０、１５０および１６０を、ウィング領域２１０および２２０でＳＡＬ１２０の上に、並びにセンサ区域２００でフォトレジスト１９０の上に逐次堆積する。それで、ウィング領域２１０および２２０では、従来の単一のＰＭ層が：第１ＰＭ層１４０、低抵抗金属層１５０および第２ＰＭ層１６０の三層で置換えらる。この三層をフォトレジスト１９０の上にも堆積する。
次に、図６に示すように、剥離法を使ってフォトレジスト１９０およびその上に堆積した層１４０、１５０および１６０の部分を除去する。その結果、第１ＰＭ層１４０が領域２１０および２２０で部分１４０Ａおよび１４０Ｂに分けられ、低抵抗層１５０が領域２１０および２２０で部分１５０Ａおよび１５０Ｂに分けられ、並びに第２ＰＭ層１６０が領域２１０および２２０で部分１６０Ａおよび１６０Ｂに分けられる。
最後に、ＭＲセンサ層１７０、キャップ層１８０および第２読取り装置間隙１８５をセンサ区域２００でスペーサ層１３０の上に、並びに領域２１０および２２０で第２永久磁石層１６０の上に堆積する。ＭＲ層とキャップ層は、当該技術で知られる種類のフォトマスクおよびミル作業でセンサの高さを決める前にこの構造体の上に堆積する。これらの層を全て堆積した構造体を図１に示す。
ＳＡＬ１２０およびＭＲセンサ層１７０に関するＰＭ層１４０および１６０の厚さに特別の注意を払うべきである。ＰＭ層の厚さは、ＳＡＬおよびＭＲセンサ層の安定性がＰＭとＳＡＬまたはＭＲセンサ層の間のＢｒ＊ｔ（磁気モーメントと厚さの積）の比に依るので、重要である。該ＰＭ下層の構造は、ＰＭ特性が該下層の特性に影響されるので、重要である。
本発明は、非常に多くの利点をもたらす。第１に、ＳＡＬおよびＭＲ層に単磁区を達成するが、このＳＡＬおよびＭＲ層の安定化が独立に制御可能である。更に、活性領域またはセンサ区域２００の外側の抵抗を、低抵抗金属層１５０を含める能力によって減少する。事実、センサ区域の外側の抵抗は、主としてこの新しい低抵抗金属層によって決る。もし、このＰＭ層が適正な配向を達成するために他の材料を要するなら、低抵抗金属層１５０の上に追加のＰＭ下層を加えることができることに注意すべきである。本発明は、トラック上ビット誤り率（ＢＥＲ）またはトラック外ＢＥＲに損失なく、ＳＡＬおよびＭＲ層の磁区安定化を独立に制御可能であるという利点をもたらす。更に、本発明は、追加のマスキング工程が何も必要ないので、製作複雑度を増すことなく、その利点を達成する。
本発明を好適実施例を参照して説明したが、当業者には、この発明の精神および範囲から逸脱することなく、形および詳細に変更が出来ることが分るだろう。例えば、層１５０は、その抵抗特性のために選択した単層でよいが、もし望むならＰＭ層１６０の下層としても作用するように選ぶこともでき、他の実施例では層１５０が多層の堆積で、個々の層を低抵抗性のために選択し、他の層をＰＭ層１６０の磁気特性を改善するために選択してもよい。本発明の設計では、ウィング領域の多層がＭＲセンサのトラック上およびトラック外性能を低下しないことにも注意すべきである。
【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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