JPH06177455A - 磁気抵抗センサ及びその製造方法 - Google Patents
磁気抵抗センサ及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 歪曲していない読み出し感度関数を有する磁
気抵抗センサを提供する。 【構成】 永久磁石境界制御を用いることにより、セン
サにわたってほぼ対称な読み出し感度を有する磁気抵抗
センサの製造法が得られる。前記センサの磁気抵抗素子
は、電気接触体の間の磁気抵抗素子の部分の中の好まし
くない読み出し感度を生ずる部分をなくするように、パ
ターンに作成される。前記磁気抵抗素子は、磁気抵抗素
子から電気的に分離された隣接する永久磁石を用いるこ
とにより、単一磁区状態に保持される。
気抵抗センサを提供する。 【構成】 永久磁石境界制御を用いることにより、セン
サにわたってほぼ対称な読み出し感度を有する磁気抵抗
センサの製造法が得られる。前記センサの磁気抵抗素子
は、電気接触体の間の磁気抵抗素子の部分の中の好まし
くない読み出し感度を生ずる部分をなくするように、パ
ターンに作成される。前記磁気抵抗素子は、磁気抵抗素
子から電気的に分離された隣接する永久磁石を用いるこ
とにより、単一磁区状態に保持される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、磁気記録ディスク駆動
装置に関する。さらに詳細にいえば、本発明は磁気記録
ディスク駆動装置の磁気抵抗ヘッドに関する。
装置に関する。さらに詳細にいえば、本発明は磁気記録
ディスク駆動装置の磁気抵抗ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術およびその問題点】理髪店の「あめんぼ
う」ポール型磁気抵抗ヘッドとして知られているヘッド
方式に由来する傾斜電流型の磁気抵抗（ＭＲ）ヘッド
は、主として入力表面から接触体端部までの距離の変動
により（センサの出力はこの距離に比例する）、特に、
この接触体と磁気抵抗素子との間の狭い空間の変動によ
り、その読み出し感度関数は歪曲される。この問題点は
図１に示されている。図１において、磁気抵抗素子１０
が左から右に配置され、および、接触体１２は約４５°
傾斜してセンサを横断する。それにより、センス領域が
生じ、そして、電流Ｉは主として、磁気抵抗素子の磁化
ベクトルＭに対して約４５°の角度で、このセンス領域
を横断して（接触体端部に垂直に）流れる。けれども、
斜線が付された三角形領域１６では、磁気抵抗素子の磁
化ベクトルＭに対して、センス領域の中央部よりもより
平行に、すなわち、より小さな角度を有して、電流が流
れる。この領域での磁化ベクトルの回転とセンス電流が
存在するために、検出はなお可能である。その結果、読
み出し感度は右へよりも左へさらに延長され、したがっ
て、読み出し感度関数は歪曲される。
う」ポール型磁気抵抗ヘッドとして知られているヘッド
方式に由来する傾斜電流型の磁気抵抗（ＭＲ）ヘッド
は、主として入力表面から接触体端部までの距離の変動
により（センサの出力はこの距離に比例する）、特に、
この接触体と磁気抵抗素子との間の狭い空間の変動によ
り、その読み出し感度関数は歪曲される。この問題点は
図１に示されている。図１において、磁気抵抗素子１０
が左から右に配置され、および、接触体１２は約４５°
傾斜してセンサを横断する。それにより、センス領域が
生じ、そして、電流Ｉは主として、磁気抵抗素子の磁化
ベクトルＭに対して約４５°の角度で、このセンス領域
を横断して（接触体端部に垂直に）流れる。けれども、
斜線が付された三角形領域１６では、磁気抵抗素子の磁
化ベクトルＭに対して、センス領域の中央部よりもより
平行に、すなわち、より小さな角度を有して、電流が流
れる。この領域での磁化ベクトルの回転とセンス電流が
存在するために、検出はなお可能である。その結果、読
み出し感度は右へよりも左へさらに延長され、したがっ
て、読み出し感度関数は歪曲される。
【０００３】ここで考察している読み出し感度関数は、
幅が１マイクロメートル以下の１つのマイクロトラック
に記録された情報に対する、センサの感度とセンサ上の
位置との関係を表す関数である。図１に示された磁気抵
抗センサの読み出し感度関数は、図２の曲線１８で示さ
れている。斜線が付された三角形領域１６の中に電流ベ
クトルＩと磁気抵抗素子の磁化ベクトルＭとが存在する
ことにより、読み出し感度関数は非対称となり、それに
より、図の左側に延長された大きな裾部分２０が存在す
る。
幅が１マイクロメートル以下の１つのマイクロトラック
に記録された情報に対する、センサの感度とセンサ上の
位置との関係を表す関数である。図１に示された磁気抵
抗センサの読み出し感度関数は、図２の曲線１８で示さ
れている。斜線が付された三角形領域１６の中に電流ベ
クトルＩと磁気抵抗素子の磁化ベクトルＭとが存在する
ことにより、読み出し感度関数は非対称となり、それに
より、図の左側に延長された大きな裾部分２０が存在す
る。
【０００４】磁気ディスク駆動装置のような応用にこの
ような非対称磁気抵抗センサを用いる時、２つの問題点
が存在する。この応用では、磁気ディスク表面の上の非
常に細いトラックから、データとサーボ情報との両方を
読み出すことが要求される。第１の問題点は、読み出し
感度関数に過剰に長い裾が存在することにより生ずる、
雑音と漏話である。第２の問題点は、アナログ・サーボ
・データを読み出すためにこのセンサを用いることであ
る。読み出し感度関数が非対称であるために、左からの
サーボ・データに対する応答と右からのサーボ・データ
に対する応答とが同じではなく、したがって、この応用
を実際的なものにするためには、特別な補償が必要であ
る。
ような非対称磁気抵抗センサを用いる時、２つの問題点
が存在する。この応用では、磁気ディスク表面の上の非
常に細いトラックから、データとサーボ情報との両方を
読み出すことが要求される。第１の問題点は、読み出し
感度関数に過剰に長い裾が存在することにより生ずる、
雑音と漏話である。第２の問題点は、アナログ・サーボ
・データを読み出すためにこのセンサを用いることであ
る。読み出し感度関数が非対称であるために、左からの
サーボ・データに対する応答と右からのサーボ・データ
に対する応答とが同じではなく、したがって、この応用
を実際的なものにするためには、特別な補償が必要であ
る。
【０００５】この問題点を解決するために提案された１
つの方法は、拡散またはイオン注入により、磁気抵抗素
子（パーマロイ）の性能を抑止し、それにより、好まし
くない領域１６を不活性にすることである。一方、本発
明による解決法は、好ましくない領域の中の磁気抵抗素
子（パーマロイ）を、磁化に対する抵抗率の変化が事実
上ゼロである別の材料で置き換えることである。
つの方法は、拡散またはイオン注入により、磁気抵抗素
子（パーマロイ）の性能を抑止し、それにより、好まし
くない領域１６を不活性にすることである。一方、本発
明による解決法は、好ましくない領域の中の磁気抵抗素
子（パーマロイ）を、磁化に対する抵抗率の変化が事実
上ゼロである別の材料で置き換えることである。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】本発明は、図１に示さ
れているような好ましくない「読み出し感度」領域を事
実上なくするように、磁気抵抗素子をパターンに作成す
る段階と、磁気抵抗素子の境界での内部反磁界を消去す
るように、磁気抵抗素子の境界の中の一定の境界に、硬
磁石層すなわち永久磁石層を用いて、このパターンに作
成された磁気抵抗素子を安定化する段階と、を有する。
ここで、磁気抵抗素子の境界に内部反磁界が存在する
と、それは磁気抵抗素子を多数個の磁区に分割する原因
となり、そして、この磁気抵抗素子が磁界センサとして
用いられる時、バルクハウゼン雑音を生ずる原因とな
る。境界での永久磁石層の全磁束（事実上、磁化の大き
さと層の厚さとの積に比例する）は、前記のように消去
された磁気抵抗素子の領域の全磁束とほぼ同じに保持さ
れる。このことは、磁気抵抗素子のセンス領域の中に好
ましくない縦バイアス磁界を誘起することを、永久磁石
層が防止する。このような縦バイアス磁界は、入力横磁
界に対する磁気抵抗素子の感度を小さくする作用をす
る。
れているような好ましくない「読み出し感度」領域を事
実上なくするように、磁気抵抗素子をパターンに作成す
る段階と、磁気抵抗素子の境界での内部反磁界を消去す
るように、磁気抵抗素子の境界の中の一定の境界に、硬
磁石層すなわち永久磁石層を用いて、このパターンに作
成された磁気抵抗素子を安定化する段階と、を有する。
ここで、磁気抵抗素子の境界に内部反磁界が存在する
と、それは磁気抵抗素子を多数個の磁区に分割する原因
となり、そして、この磁気抵抗素子が磁界センサとして
用いられる時、バルクハウゼン雑音を生ずる原因とな
る。境界での永久磁石層の全磁束（事実上、磁化の大き
さと層の厚さとの積に比例する）は、前記のように消去
された磁気抵抗素子の領域の全磁束とほぼ同じに保持さ
れる。このことは、磁気抵抗素子のセンス領域の中に好
ましくない縦バイアス磁界を誘起することを、永久磁石
層が防止する。このような縦バイアス磁界は、入力横磁
界に対する磁気抵抗素子の感度を小さくする作用をす
る。
【０００７】それぞれの部分の磁化ベクトルは境界で同
じ方向を有している時、永久磁石層の磁化の大きさと厚
さとの積の値を、磁気抵抗素子の磁化の大きさと厚さと
の積の値にほぼ同じに保持することにより、このことが
達成される。磁化ベクトルの方向が異なる時、モーメン
トの不連続により得られる磁極密度は整合されなければ
ならない。
じ方向を有している時、永久磁石層の磁化の大きさと厚
さとの積の値を、磁気抵抗素子の磁化の大きさと厚さと
の積の値にほぼ同じに保持することにより、このことが
達成される。磁化ベクトルの方向が異なる時、モーメン
トの不連続により得られる磁極密度は整合されなければ
ならない。
【０００８】本発明の別の目的は、磁気抵抗素子の静止
磁化ベクトルを適切なバイアス角度に保持するために、
パターンに作成された磁気抵抗素子の境界に、永久磁石
素子により誘起された永久磁界を用いることである。そ
れにより、センス電流に対する電流接触体は、磁気ヘッ
ドの空気に触れる表面に比較的垂直に整合することがで
きる。このことは、読み出しおよび書き込み構造体の相
対的整合に関して、ラッピングに対する許容度の問題点
を軽減する。
磁化ベクトルを適切なバイアス角度に保持するために、
パターンに作成された磁気抵抗素子の境界に、永久磁石
素子により誘起された永久磁界を用いることである。そ
れにより、センス電流に対する電流接触体は、磁気ヘッ
ドの空気に触れる表面に比較的垂直に整合することがで
きる。このことは、読み出しおよび書き込み構造体の相
対的整合に関して、ラッピングに対する許容度の問題点
を軽減する。
【０００９】本発明のさらに別の目的は、磁気抵抗素子
全体の一部分として、磁気抵抗センサの活性領域に磁束
を導くリップ形磁束案内装置を得ることである。このリ
ップは好ましいことに、永久磁石層により、その境界で
安定化される。
全体の一部分として、磁気抵抗センサの活性領域に磁束
を導くリップ形磁束案内装置を得ることである。このリ
ップは好ましいことに、永久磁石層により、その境界で
安定化される。
【００１０】本発明のさらに別の目的は、リップの静止
磁化ベクトルが電流ベクトルに事実上平行であるよう
に、永久磁石層の磁化ベクトルとセンサの電気接触体と
をパターンに作成することである。その場合には、この
リップにより、センサ出力の成分は事実上なく、活性領
域のための磁束案内装置として動作する。
磁化ベクトルが電流ベクトルに事実上平行であるよう
に、永久磁石層の磁化ベクトルとセンサの電気接触体と
をパターンに作成することである。その場合には、この
リップにより、センサ出力の成分は事実上なく、活性領
域のための磁束案内装置として動作する。
【００１１】本発明のさらに別の目的は、小さな導電率
を有する永久磁石層を隣接して用いる磁気抵抗素子の境
界制御安定化を得ることである。
を有する永久磁石層を隣接して用いる磁気抵抗素子の境
界制御安定化を得ることである。
【００１２】本発明のさらに別の目的は、磁気抵抗素子
に対し電気的連続性なしに永久磁石層を隣接して用いて
磁気抵抗素子の境界制御安定化を得ることである。
に対し電気的連続性なしに永久磁石層を隣接して用いて
磁気抵抗素子の境界制御安定化を得ることである。
【００１３】
【実施例】図３は、本発明の一実施例の図面である。図
３は、電流が斜め方向に流れるように構成された磁気抵
抗センサである。このセンサでは、電流接触体１２が磁
気抵抗素子の両側に大幅に傾斜して取り付けられ、一
方、素子の磁化ベクトルＭはセンサの幅の方向に整合し
ている。図３では、磁気抵抗素子は事実上正方形の素子
１０であり、そしてその中心は電流接触体１２の間の中
央に配置される。磁気抵抗素子の端部は永久磁石層２２
および２４により安定化される。永久磁石層２２および
２４は正方形の磁気抵抗素子の端部に隣接しているが、
それらからは小さな間隙２６により分離されている。セ
ンス電流接触体１２がこれらの層の上に配置され、そし
て、センス電流接触体１２の端部は磁化ベクトルＭに対
して約４５°の角度でもって磁気抵抗素子の両側に配置
される。これらの接触体の距離は、それぞれの接触体１
２が間隙２６を横切る点２８および２８′が磁気抵抗素
子の水平方向の中心の近くに配置されるように、選定さ
れる。
３は、電流が斜め方向に流れるように構成された磁気抵
抗センサである。このセンサでは、電流接触体１２が磁
気抵抗素子の両側に大幅に傾斜して取り付けられ、一
方、素子の磁化ベクトルＭはセンサの幅の方向に整合し
ている。図３では、磁気抵抗素子は事実上正方形の素子
１０であり、そしてその中心は電流接触体１２の間の中
央に配置される。磁気抵抗素子の端部は永久磁石層２２
および２４により安定化される。永久磁石層２２および
２４は正方形の磁気抵抗素子の端部に隣接しているが、
それらからは小さな間隙２６により分離されている。セ
ンス電流接触体１２がこれらの層の上に配置され、そし
て、センス電流接触体１２の端部は磁化ベクトルＭに対
して約４５°の角度でもって磁気抵抗素子の両側に配置
される。これらの接触体の距離は、それぞれの接触体１
２が間隙２６を横切る点２８および２８′が磁気抵抗素
子の水平方向の中心の近くに配置されるように、選定さ
れる。
【００１４】この構造体では、センス電流Ｉは接触体１
２の間を流れる。センス電流Ｉは、事実上、これらの２
つの交点２８および２８′の間の中央領域のみを流れ、
そして間隙２６により、好ましくない領域１６には流れ
ない。したがって、左側の読み出し感度関数の長い裾部
分はなくなる。
２の間を流れる。センス電流Ｉは、事実上、これらの２
つの交点２８および２８′の間の中央領域のみを流れ、
そして間隙２６により、好ましくない領域１６には流れ
ない。したがって、左側の読み出し感度関数の長い裾部
分はなくなる。
【００１５】実効センス電流が前記のように限定される
から、読み出し感度関数は、図４に示されているよう
に、事実上、対称的になり、そして「鋭く立ち上が
る」。領域１６からの出力はなくなり、そして、図２の
厄介な裾部分２０がなくなる。
から、読み出し感度関数は、図４に示されているよう
に、事実上、対称的になり、そして「鋭く立ち上が
る」。領域１６からの出力はなくなり、そして、図２の
厄介な裾部分２０がなくなる。
【００１６】図５（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、図
３の線５ａ−５ａ′および線５ｂ−５ｂ′に沿っての部
分横断面図である。これらの図面には、永久磁石層２２
および２４が、磁気抵抗層１０および金属の電流接触体
１２と、組み合わせて示されている。磁気抵抗層１０の
中の永久磁石層２２および２４の間の磁気的境界条件を
制御する要請により、磁気抵抗層１０は、典型的には、
永久磁石層２２と事実上同じ厚さを有するであろう。こ
の磁気的境界条件は、下記で考察される。従来の磁気抵
抗層の厚さは３００オングストロームの程度であった。
図面に示されているように、好ましい永久磁石層２２お
よび２４の厚さは、また３００オングストロームの程度
である。当業者にはよく知られているように、金属の電
流接触体１２は、永久磁石層と磁気抵抗層のいずれより
も大幅に厚く作成することができる。図面では、電流接
触体１２は、１０００オングストローム程度という好ま
しい厚さを有している。
３の線５ａ−５ａ′および線５ｂ−５ｂ′に沿っての部
分横断面図である。これらの図面には、永久磁石層２２
および２４が、磁気抵抗層１０および金属の電流接触体
１２と、組み合わせて示されている。磁気抵抗層１０の
中の永久磁石層２２および２４の間の磁気的境界条件を
制御する要請により、磁気抵抗層１０は、典型的には、
永久磁石層２２と事実上同じ厚さを有するであろう。こ
の磁気的境界条件は、下記で考察される。従来の磁気抵
抗層の厚さは３００オングストロームの程度であった。
図面に示されているように、好ましい永久磁石層２２お
よび２４の厚さは、また３００オングストロームの程度
である。当業者にはよく知られているように、金属の電
流接触体１２は、永久磁石層と磁気抵抗層のいずれより
も大幅に厚く作成することができる。図面では、電流接
触体１２は、１０００オングストローム程度という好ま
しい厚さを有している。
【００１７】好ましい実施例では、永久磁石層と磁気抵
抗層との間に小さな間隙を有しているが、もし磁石層の
抵抗率が磁気抵抗層の抵抗率よりも大幅に大きいように
選定されるならば、この間隙は必要ではない。このよう
な構造体の場合、このセンサは、米国特許第５，０７
９，０３５号に開示されているような方法により、作成
することができる。この特許の内容は、本発明の中に完
全に取り込まれている。また、米国特許第５，０１８，
０３７号を参照されたい。層の間に間隙を作成する好ま
しい１つの方法は、図７ａ〜図７ｄに関連して説明され
る。
抗層との間に小さな間隙を有しているが、もし磁石層の
抵抗率が磁気抵抗層の抵抗率よりも大幅に大きいように
選定されるならば、この間隙は必要ではない。このよう
な構造体の場合、このセンサは、米国特許第５，０７
９，０３５号に開示されているような方法により、作成
することができる。この特許の内容は、本発明の中に完
全に取り込まれている。また、米国特許第５，０１８，
０３７号を参照されたい。層の間に間隙を作成する好ま
しい１つの方法は、図７ａ〜図７ｄに関連して説明され
る。
【００１８】好ましい実施例では、磁気抵抗素子は合金
Ｎｉ82Ｆｅ18（パーマロイ）で作成されることが好まし
い。永久磁石層は、次の合金（または、それと同等な合
金）Ｃｏ78Ｐｔ22、Ｃｏ78Ｃｒ8 Ｐｔ14、または、Ｃｏ
80Ｓｍ20のいずれかで作成されることが好ましい。接触
体層は、Ｍｏ−Ａｕ−Ｍｏの３層で構成されることが好
ましいが、他の多くの導電体金属を用いることもでき
る。
Ｎｉ82Ｆｅ18（パーマロイ）で作成されることが好まし
い。永久磁石層は、次の合金（または、それと同等な合
金）Ｃｏ78Ｐｔ22、Ｃｏ78Ｃｒ8 Ｐｔ14、または、Ｃｏ
80Ｓｍ20のいずれかで作成されることが好ましい。接触
体層は、Ｍｏ−Ａｕ−Ｍｏの３層で構成されることが好
ましいが、他の多くの導電体金属を用いることもでき
る。
【００１９】その磁化ベクトルＭが端部と平行でない単
一磁区の磁気抵抗素子は、端部に正味の外部磁界を生
じ、そのために、この素子は不安定になることがある。
この場合、これらの端部領域は多数個の磁区に「分裂」
し、それにより、１つの磁区の正味の内部磁界が隣接す
る磁区の正味の内部磁界を相殺し、したがって、この素
子全体は外部磁界を生じないということが起こり得る。
一磁区の磁気抵抗素子は、端部に正味の外部磁界を生
じ、そのために、この素子は不安定になることがある。
この場合、これらの端部領域は多数個の磁区に「分裂」
し、それにより、１つの磁区の正味の内部磁界が隣接す
る磁区の正味の内部磁界を相殺し、したがって、この素
子全体は外部磁界を生じないということが起こり得る。
【００２０】このような素子を単一磁区状態に保持する
ために、種々の技術を用いることができる。その１つの
技術は、合金結晶の磁気双極子を好ましい方向に整合し
て保持するために、外部磁界を加える方法である。この
方法は、従来は、「縦バイアス」法として知られてい
た。単一磁区の問題および従来から知られている種々の
解決法に関する考察については、米国特許第４，９６
７，２９８号を参照されたい。
ために、種々の技術を用いることができる。その１つの
技術は、合金結晶の磁気双極子を好ましい方向に整合し
て保持するために、外部磁界を加える方法である。この
方法は、従来は、「縦バイアス」法として知られてい
た。単一磁区の問題および従来から知られている種々の
解決法に関する考察については、米国特許第４，９６
７，２９８号を参照されたい。
【００２１】従来、磁気抵抗素子を単一磁区状態に保持
するのに必要な外部磁界の正確な大きさは、十分には調
べられていなかった。例えば、前記米国特許第５，０１
８，０３７号のコラム２、II．３−４を参照されたい。
するのに必要な外部磁界の正確な大きさは、十分には調
べられていなかった。例えば、前記米国特許第５，０１
８，０３７号のコラム２、II．３−４を参照されたい。
【００２２】永久磁石層の適切な磁束の大きさは、磁気
抵抗素子の境界において、飽和した磁気抵抗素子層の磁
束と同じ磁束を生ずるのに十分な大きさであると思われ
る。この大きさの磁束を越えてしまうと、磁気抵抗素子
を単一磁区状態に保持する役割を果たしはするれども、
磁気抵抗素子の（横）入力磁束に対する感度を減少させ
るように作用するであろう。
抵抗素子の境界において、飽和した磁気抵抗素子層の磁
束と同じ磁束を生ずるのに十分な大きさであると思われ
る。この大きさの磁束を越えてしまうと、磁気抵抗素子
を単一磁区状態に保持する役割を果たしはするれども、
磁気抵抗素子の（横）入力磁束に対する感度を減少させ
るように作用するであろう。
【００２３】それらの隣接する端部領域における層の間
の（図中の）接触体の長さが等しいために、磁束整合の
条件は下記の式で表される。
の（図中の）接触体の長さが等しいために、磁束整合の
条件は下記の式で表される。
【００２４】
【数２】 Ｍr （ＰＭ）＊ｔ（ＰＭ）＝Ｍr （ＭＲ）＊ｔ（ＭＲ），
【００２５】ここで、Ｍr は静止状態の磁化ベクトル、
「ＰＭ」は「永久磁石」の略称、「ｔ」はそれぞれの層
の厚さを表す。本発明に用いられる典型的な永久磁石材
料のＭr は磁気抵抗素子材料のＭr にほぼ等しいので、
永久磁石層の厚さは磁気抵抗素子層の厚さにほぼ等しい
であろう。典型的には正方形のループを有するパーマロ
イの場合、Ｍr は飽和値Ｍs に近く、したがって、単一
磁区状態が保証される。
「ＰＭ」は「永久磁石」の略称、「ｔ」はそれぞれの層
の厚さを表す。本発明に用いられる典型的な永久磁石材
料のＭr は磁気抵抗素子材料のＭr にほぼ等しいので、
永久磁石層の厚さは磁気抵抗素子層の厚さにほぼ等しい
であろう。典型的には正方形のループを有するパーマロ
イの場合、Ｍr は飽和値Ｍs に近く、したがって、単一
磁区状態が保証される。
【００２６】永久磁石層の厚さがこのように選定される
と、磁気抵抗素子層の中の反磁界が制御されるだけでな
く、磁気抵抗素子の中央活性領域の中に、センサの特性
に妨害を与える「過剰な」縦磁界がほとんどなくなる、
または全くなくなるであろう。
と、磁気抵抗素子層の中の反磁界が制御されるだけでな
く、磁気抵抗素子の中央活性領域の中に、センサの特性
に妨害を与える「過剰な」縦磁界がほとんどなくなる、
または全くなくなるであろう。
【００２７】ここで図３に戻るならば、ある構造体で
は、電流は好ましくない領域の中を流れることがあるこ
とを説明した。この電流は、読み出し感度関数には影響
しないであろう。その理由は、この好ましくない領域の
材料は磁気抵抗の応答を示さないからである。けれど
も、この領域の中を流れる電流はいずれも、センス領域
の中を流れる電流を減少させることになり、したがっ
て、このことは効率の観点からは好ましくない。
は、電流は好ましくない領域の中を流れることがあるこ
とを説明した。この電流は、読み出し感度関数には影響
しないであろう。その理由は、この好ましくない領域の
材料は磁気抵抗の応答を示さないからである。けれど
も、この領域の中を流れる電流はいずれも、センス領域
の中を流れる電流を減少させることになり、したがっ
て、このことは効率の観点からは好ましくない。
【００２８】永久磁石層の電気的分離を強化するまた別
の特徴が、図６（ａ）および（ｂ）に示されている。こ
れらの図面において、少量の電気絶縁体材料２３、２５
が、永久磁石層２２、２４と磁気抵抗素子１０との間に
配置される。この「スペーサ」５０は、Ａｌ2 Ｏ3 のよ
うな酸化物で作成されることが好ましい。
の特徴が、図６（ａ）および（ｂ）に示されている。こ
れらの図面において、少量の電気絶縁体材料２３、２５
が、永久磁石層２２、２４と磁気抵抗素子１０との間に
配置される。この「スペーサ」５０は、Ａｌ2 Ｏ3 のよ
うな酸化物で作成されることが好ましい。
【００２９】スペーサ５０は、実効的に、磁気抵抗素子
と電流を運ぶ接触体とを、永久磁石層から電気的に分離
するが、一方また、磁気抵抗層を単一磁区状態に保持す
るのに必要な磁束が結合することを可能にする。スペー
サを用いることにより、すべてのセンス電流が磁気抵抗
素子のこれらの部分のみにほぼ閉じ込められ、それによ
り、読み出し感度関数がほぼ対称になる。
と電流を運ぶ接触体とを、永久磁石層から電気的に分離
するが、一方また、磁気抵抗層を単一磁区状態に保持す
るのに必要な磁束が結合することを可能にする。スペー
サを用いることにより、すべてのセンス電流が磁気抵抗
素子のこれらの部分のみにほぼ閉じ込められ、それによ
り、読み出し感度関数がほぼ対称になる。
【００３０】図６（ａ）および（ｂ）に示された構造体
は、図７（ａ）〜（ｄ）に示されたような処理工程によ
り作成することができる。
は、図７（ａ）〜（ｄ）に示されたような処理工程によ
り作成することができる。
【００３１】図７（ａ）に示されているように、従来の
磁気抵抗ヘッドが、ベース被覆体６０と、軟磁気遮蔽体
６２と、従来は酸化アルミニュームで構成されるハーフ
・ギャップ酸化物層６４とを有する、基板の上に作成さ
れる。本発明の磁気抵抗素子１０が、この酸化物層６４
の上に、沈着され、そして、特別の２層除去レジストを
用いることによりパターンに作成される。この２層除去
レジストは上部分６７と下部分６６とを有し、そして、
上部分６７の幅は下部分６６の幅よりも大きい。（また
別の方式では、単一層レジストをまた用いることができ
る。）本発明の処理工程では、得られる磁気抵抗素子の
幅が上にあるレジスト構造体よりもわずかに小さな幅を
有するように、化学エッチング剤を用いて過剰にエッチ
ングが行われる。
磁気抵抗ヘッドが、ベース被覆体６０と、軟磁気遮蔽体
６２と、従来は酸化アルミニュームで構成されるハーフ
・ギャップ酸化物層６４とを有する、基板の上に作成さ
れる。本発明の磁気抵抗素子１０が、この酸化物層６４
の上に、沈着され、そして、特別の２層除去レジストを
用いることによりパターンに作成される。この２層除去
レジストは上部分６７と下部分６６とを有し、そして、
上部分６７の幅は下部分６６の幅よりも大きい。（また
別の方式では、単一層レジストをまた用いることができ
る。）本発明の処理工程では、得られる磁気抵抗素子の
幅が上にあるレジスト構造体よりもわずかに小さな幅を
有するように、化学エッチング剤を用いて過剰にエッチ
ングが行われる。
【００３２】次に、図７（ｂ）に示されているように、
これらのレジスト層をマスクとして用いて、永久磁石層
がスパッタ沈着される。その結果、図７（ｂ）に示され
ているような構造体が得られる。この構造体では、永久
磁石層２２および２４が、小さな間隙２６だけ、磁気抵
抗素子１０から分離される。
これらのレジスト層をマスクとして用いて、永久磁石層
がスパッタ沈着される。その結果、図７（ｂ）に示され
ているような構造体が得られる。この構造体では、永久
磁石層２２および２４が、小さな間隙２６だけ、磁気抵
抗素子１０から分離される。
【００３３】永久磁石層が沈着された後、レジストが除
去工程により除去される。その後、センサ全体の上に電
気絶縁体層２７が沈着される。図７（ｃ）を参照。この
電気絶縁体層は、Ａｌ2 Ｏ3 のような酸化アルミニュー
ムであることができる。次に、また別のレジスト層６８
がこの絶縁体の上に沈着され、そしてパターンに作成さ
れて、磁気抵抗層１０の大部分７０が露出されると共
に、磁気抵抗素子の端部に沿っての小さな領域がレジス
トで被覆されたままに残される。このレジスト・マスク
６８を用いて、選択的化学エッチングまたはイオン加工
法のような適切な処理工程により、絶縁体２７が磁気抵
抗センサの上から除去され、それにより、この中央間隙
領域７０の中に磁気抵抗層が露出される。
去工程により除去される。その後、センサ全体の上に電
気絶縁体層２７が沈着される。図７（ｃ）を参照。この
電気絶縁体層は、Ａｌ2 Ｏ3 のような酸化アルミニュー
ムであることができる。次に、また別のレジスト層６８
がこの絶縁体の上に沈着され、そしてパターンに作成さ
れて、磁気抵抗層１０の大部分７０が露出されると共
に、磁気抵抗素子の端部に沿っての小さな領域がレジス
トで被覆されたままに残される。このレジスト・マスク
６８を用いて、選択的化学エッチングまたはイオン加工
法のような適切な処理工程により、絶縁体２７が磁気抵
抗センサの上から除去され、それにより、この中央間隙
領域７０の中に磁気抵抗層が露出される。
【００３４】その後、レジスト６８が除去され、そし
て、従来の処理工程を用いてパターンに作成され、その
結果、図７（ｄ）に示された構造体が得られる。この構
造体は、図６（ｂ）に示された構造体と事実上同じであ
る。
て、従来の処理工程を用いてパターンに作成され、その
結果、図７（ｄ）に示された構造体が得られる。この構
造体は、図６（ｂ）に示された構造体と事実上同じであ
る。
【００３５】もし標準的な化学的技術を用いてフォトレ
ジストを除去するならば、図７（ａ）の２層レジスト６
６、６７は、従来の単一層レジストで置き換えることが
できる。
ジストを除去するならば、図７（ａ）の２層レジスト６
６、６７は、従来の単一層レジストで置き換えることが
できる。
【００３６】さらに、図７（ａ）〜（ｄ）に示された処
理工程を変更し、図７（ｃ）に示された段階を省略し
て、図３のセンサ構造体を製造することができる。
理工程を変更し、図７（ｃ）に示された段階を省略し
て、図３のセンサ構造体を製造することができる。
【００３７】図８は、センサの電流効率を最大にするよ
うに設計された変更実施例の図面である。この図面に示
されているように、磁気抵抗素子１０は三角形として構
成され、それにより、磁気抵抗素子の非効率な上右部分
１７がなくなっている。このように構成することによ
り、接触体１２の間を流れるすべての電流は、静止磁気
抵抗素子磁化ベクトルＭに対して、有利な角度を有する
であろう。図３に示されたような長方形の磁気抵抗素子
に対応する部分１７を流れる電流は、空気に触れる表面
に近い部分よりも、小さな磁束の中で動作する。さら
に、領域１６と同様に、電流は磁化ベクトルＭにほぼ平
行な角度で流れる。その結果、このような領域の中での
磁気抵抗センサの動作は非常に非効率的である。
うに設計された変更実施例の図面である。この図面に示
されているように、磁気抵抗素子１０は三角形として構
成され、それにより、磁気抵抗素子の非効率な上右部分
１７がなくなっている。このように構成することによ
り、接触体１２の間を流れるすべての電流は、静止磁気
抵抗素子磁化ベクトルＭに対して、有利な角度を有する
であろう。図３に示されたような長方形の磁気抵抗素子
に対応する部分１７を流れる電流は、空気に触れる表面
に近い部分よりも、小さな磁束の中で動作する。さら
に、領域１６と同様に、電流は磁化ベクトルＭにほぼ平
行な角度で流れる。その結果、このような領域の中での
磁気抵抗センサの動作は非常に非効率的である。
【００３８】これらの考察から、三角形のセンサと大き
な抵抗率の永久磁石層とを用いることにより、全体の電
流が因子２だけ小さくなると予想されるが、センサ出力
も２５％だけ小さくなると予想される。したがって、セ
ンサの電流効率が高められる。
な抵抗率の永久磁石層とを用いることにより、全体の電
流が因子２だけ小さくなると予想されるが、センサ出力
も２５％だけ小さくなると予想される。したがって、セ
ンサの電流効率が高められる。
【００３９】三角形の磁気抵抗素子の境界３８における
磁気抵抗素子の磁化ベクトルＭの方向は、図面の左から
右に向かい、したがって、磁気抵抗素子のそれぞれの磁
化ベクトルとそれぞれの永久磁石層は、それらの境界に
おいて約４５°の角度でもって交差する。そうであって
も、それぞれの磁化ベクトルが整列しているから、長方
形の磁気抵抗素子の場合と同じ量の永久磁石材料を用い
て、磁束の整合が達成される。その結果、磁気抵抗素子
１０は、端部３８に沿って、磁区の形成を招くような未
飽和の磁極を有しない。
磁気抵抗素子の磁化ベクトルＭの方向は、図面の左から
右に向かい、したがって、磁気抵抗素子のそれぞれの磁
化ベクトルとそれぞれの永久磁石層は、それらの境界に
おいて約４５°の角度でもって交差する。そうであって
も、それぞれの磁化ベクトルが整列しているから、長方
形の磁気抵抗素子の場合と同じ量の永久磁石材料を用い
て、磁束の整合が達成される。その結果、磁気抵抗素子
１０は、端部３８に沿って、磁区の形成を招くような未
飽和の磁極を有しない。
【００４０】再び図３において、その付近では読み出し
感度がほぼ対称的である読み出し感度の「スイート・ス
ポット」（最大感度の領域）の位置は、磁気抵抗ヘッド
の薄膜記録部の開口の高さを制御するため及び磁気抵抗
素子をヘッドの空気に触れる表面に露出させるために薄
膜ヘッドに必要な工程であるラッピングにより影響を受
け、それにより、ディスクの表面からの磁束を磁気抵抗
素子の中に効率的に入れることができる。例えば、この
図面において、ラッピングは図の下部から点３０まで広
く行うことができる。このことは、図の左側の接触体１
２′の実効位置に影響を与えないが、しかし、それは図
の右側の接触体の最初の位置を右に移動させるであろ
う。したがって、この移動は、読み出し感度関数の「ス
イート・スポット」の中心を右に移動させるであろう。
感度がほぼ対称的である読み出し感度の「スイート・ス
ポット」（最大感度の領域）の位置は、磁気抵抗ヘッド
の薄膜記録部の開口の高さを制御するため及び磁気抵抗
素子をヘッドの空気に触れる表面に露出させるために薄
膜ヘッドに必要な工程であるラッピングにより影響を受
け、それにより、ディスクの表面からの磁束を磁気抵抗
素子の中に効率的に入れることができる。例えば、この
図面において、ラッピングは図の下部から点３０まで広
く行うことができる。このことは、図の左側の接触体１
２′の実効位置に影響を与えないが、しかし、それは図
の右側の接触体の最初の位置を右に移動させるであろ
う。したがって、この移動は、読み出し感度関数の「ス
イート・スポット」の中心を右に移動させるであろう。
【００４１】「スイート・スポット」のこの相対的移動
により、同じ薄膜構造体の上にまた物理的に配置される
薄膜記録部と磁気抵抗素子とを整合させるのに、１つの
問題点を生ずる。（記録部は、典型的には、後で形成さ
れる薄膜層で作成される。米国特許第４，９６７，２９
８号を参照されたい。）１つの「スイート・スポット」
の位置は、他の「スイート・スポット」に対して精密に
制御されるべきである。したがって、ラッピングによる
「スイート・スポット」の移動は好ましくない。
により、同じ薄膜構造体の上にまた物理的に配置される
薄膜記録部と磁気抵抗素子とを整合させるのに、１つの
問題点を生ずる。（記録部は、典型的には、後で形成さ
れる薄膜層で作成される。米国特許第４，９６７，２９
８号を参照されたい。）１つの「スイート・スポット」
の位置は、他の「スイート・スポット」に対して精密に
制御されるべきである。したがって、ラッピングによる
「スイート・スポット」の移動は好ましくない。
【００４２】このラッピングにより誘起される「スイー
ト・スポット」の移動の問題点に対する１つの解決法
が、図９に示されている。図９の磁気抵抗素子には、ラ
ッピングされない「空気に触れる」表面（ＡＢＳ）に対
し細い延長体３２が備えられる。この延長体３２は「リ
ップ」と呼ぶことができる。右側のセンス電流接触体１
２には、ラッピングされないＡＢＳに対し垂直方向に延
長された接触体端部３４を形成するように、ラッピング
の許容度の最高点３０の上に配置された肘部が備えられ
る。そのように構成されるならば、「リップ」の幅によ
り、磁気抵抗素子の実効読み出し幅が得られ、そして、
接触体構造は「スイート・スポット」の位置をラッピン
グに対し不変にする。高抵抗率永久磁石材料または分離
間隙により、不都合な電流が流れることが防止される。
ト・スポット」の移動の問題点に対する１つの解決法
が、図９に示されている。図９の磁気抵抗素子には、ラ
ッピングされない「空気に触れる」表面（ＡＢＳ）に対
し細い延長体３２が備えられる。この延長体３２は「リ
ップ」と呼ぶことができる。右側のセンス電流接触体１
２には、ラッピングされないＡＢＳに対し垂直方向に延
長された接触体端部３４を形成するように、ラッピング
の許容度の最高点３０の上に配置された肘部が備えられ
る。そのように構成されるならば、「リップ」の幅によ
り、磁気抵抗素子の実効読み出し幅が得られ、そして、
接触体構造は「スイート・スポット」の位置をラッピン
グに対し不変にする。高抵抗率永久磁石材料または分離
間隙により、不都合な電流が流れることが防止される。
【００４３】「リップ」接触体端部３４から流れる電流
は、この端部から垂直方向に流れようとする。そのよう
な方向を有しているので、この電流は、主として、磁気
抵抗素子の磁化ベクトルＭに平行に進むであろう。した
がって、実質的に、入力磁束に対するセンサの出力応答
の成分は得られないであろう。
は、この端部から垂直方向に流れようとする。そのよう
な方向を有しているので、この電流は、主として、磁気
抵抗素子の磁化ベクトルＭに平行に進むであろう。した
がって、実質的に、入力磁束に対するセンサの出力応答
の成分は得られないであろう。
【００４４】このセンサ構造体は、ラッピングに対し不
変性を有し、また、図８の三角形素子に関して議論した
ように、素子の非効率な「後側部分」１７を省いてい
る。
変性を有し、また、図８の三角形素子に関して議論した
ように、素子の非効率な「後側部分」１７を省いてい
る。
【００４５】図１０は、素子の非効率な「後側部分」が
なく、しかも「リップ」を有しない、基本設計に対する
１つの変更実施例を示す。
なく、しかも「リップ」を有しない、基本設計に対する
１つの変更実施例を示す。
【００４６】図１１および図１２は、基本的に異なる変
更実施例の図面である。この変更実施例では、長方形の
磁気抵抗素子が約４５°回転されており、そして、「リ
ップ」３２を有している。接触体は、オリジナルな設計
におけるように傾斜しているよりはむしろ、ＡＢＳに対
して「正方形的」に取り付けられる。永久磁石層２２お
よび２４は、「ダイアモンド」の上左端部と下右端部と
に沿って配置される。これらの永久磁石層はいずれも、
製造の際、ＡＢＳに平行な方向に向かう磁化ベクトルＭ
を有するように、すなわち、左から右に向かう磁化ベク
トルＭを有するように、パターンに作成される。けれど
も、永久磁石層により反対端部に生ずる誘起された反対
極性の「磁荷」により、中央領域の中の磁気抵抗素子の
磁化ベクトルＭが回転し、それにより、これらの端部の
間において、図に示されているように、磁化ベクトルＭ
は４５°下方に向かって進む。けれども、「リップ」の
中の磁化ベクトルＭはＡＢＳに平行な方向を向いたまま
であることに注意されたい。このことは、リップの形状
が異なることと、磁気抵抗素子の端部の磁化ベクトルそ
れ自身がＡＢＳ端部に平行に整合しようとすることと、
の両方によるものである。
更実施例の図面である。この変更実施例では、長方形の
磁気抵抗素子が約４５°回転されており、そして、「リ
ップ」３２を有している。接触体は、オリジナルな設計
におけるように傾斜しているよりはむしろ、ＡＢＳに対
して「正方形的」に取り付けられる。永久磁石層２２お
よび２４は、「ダイアモンド」の上左端部と下右端部と
に沿って配置される。これらの永久磁石層はいずれも、
製造の際、ＡＢＳに平行な方向に向かう磁化ベクトルＭ
を有するように、すなわち、左から右に向かう磁化ベク
トルＭを有するように、パターンに作成される。けれど
も、永久磁石層により反対端部に生ずる誘起された反対
極性の「磁荷」により、中央領域の中の磁気抵抗素子の
磁化ベクトルＭが回転し、それにより、これらの端部の
間において、図に示されているように、磁化ベクトルＭ
は４５°下方に向かって進む。けれども、「リップ」の
中の磁化ベクトルＭはＡＢＳに平行な方向を向いたまま
であることに注意されたい。このことは、リップの形状
が異なることと、磁気抵抗素子の端部の磁化ベクトルそ
れ自身がＡＢＳ端部に平行に整合しようとすることと、
の両方によるものである。
【００４７】図面に示されているように、「リップ」
は、分離された安定化永久磁石層４０を備えている。け
れども、図１２に示されているように、これは設計上の
選択の問題である。「リップ」はまた、「活性領域」安
定化層２２を延長することにより安定化され得る。
は、分離された安定化永久磁石層４０を備えている。け
れども、図１２に示されているように、これは設計上の
選択の問題である。「リップ」はまた、「活性領域」安
定化層２２を延長することにより安定化され得る。
【００４８】永久磁石層と磁気抵抗素子の磁化ベクトル
とが同じ方向を向いていないために、縦バイアス磁界を
導入することなしに磁気抵抗素子の磁区構造を安定化す
るのに必要な永久磁石層の量は、調整されなければなら
ない。この調整は、磁化ベクトルが下記の式により整合
される時、必要な量を乗算することにより行われる。こ
の場合、与えられた境界に対し、永久磁石材料は磁化ベ
クトルＭ1 と厚さｔ1を有し、磁気抵抗素子は磁化ベク
トルＭ2 と厚さｔ2 を有し、および、磁化ベクトルＭ1
およびＭ2 と境界との間の角度は、それぞれ、ｔｈｅｔ
ａ1 およびｔｈｅｔａ2 である。永久磁石材料の量は、
下記の式により選定される。
とが同じ方向を向いていないために、縦バイアス磁界を
導入することなしに磁気抵抗素子の磁区構造を安定化す
るのに必要な永久磁石層の量は、調整されなければなら
ない。この調整は、磁化ベクトルが下記の式により整合
される時、必要な量を乗算することにより行われる。こ
の場合、与えられた境界に対し、永久磁石材料は磁化ベ
クトルＭ1 と厚さｔ1を有し、磁気抵抗素子は磁化ベク
トルＭ2 と厚さｔ2 を有し、および、磁化ベクトルＭ1
およびＭ2 と境界との間の角度は、それぞれ、ｔｈｅｔ
ａ1 およびｔｈｅｔａ2 である。永久磁石材料の量は、
下記の式により選定される。
【００４９】
【数３】 Ｍ1 ＊ｔ1 ＊sin(theta1) ＝Ｍ2 ＊ｔ2 ＊sin(theta2).
【００５０】このセンサ構造体は、２つの基本的利点を
有する。第１の利点は、センス電流接触体を「正方形
化」することができ、それにより、これらはラッピング
に対して不変性を有し、および、センス電流Ｉおよび静
止磁化ベクトルＭが約４５°の方向を向いているため
に、やはり線形的出力が得られることである。第２の利
点として、センサは、「読み出す」ことは全くできない
が純粋に磁束の案内路として動作する「リップ」を有す
ることである。
有する。第１の利点は、センス電流接触体を「正方形
化」することができ、それにより、これらはラッピング
に対して不変性を有し、および、センス電流Ｉおよび静
止磁化ベクトルＭが約４５°の方向を向いているため
に、やはり線形的出力が得られることである。第２の利
点として、センサは、「読み出す」ことは全くできない
が純粋に磁束の案内路として動作する「リップ」を有す
ることである。
【００５１】図１３は、この方式の１つの変更実施例の
図面である。この実施例では、磁気抵抗素子１０がパタ
ーンに作成され、それにより、永久磁石層２２と磁気抵
抗素子１０との間の交差する境界が磁気抵抗ヘッドのＡ
ＢＳに平行な方向を向くように、「左側」永久磁石層２
２が作成される。この図面に示されているように、永久
磁石層の磁化ベクトルＭは、最初、好ましい磁気抵抗素
子磁化層と同じ方向である右下方に４５°だけ傾いた方
向に、整合される。また、図面に示されているように、
センス電流Ｉが「リップ」のすぐ上の事実上長方形の領
域のみを流れるように、最も左のセンス接触体１２を構
成することができる。そのように構成することにより、
読み出し感度関数は、外部横バイアス磁界を有するが横
バイアス磁界により生ずる感度の損失のない、磁気抵抗
素子センサに比べて勝るとも劣らない。
図面である。この実施例では、磁気抵抗素子１０がパタ
ーンに作成され、それにより、永久磁石層２２と磁気抵
抗素子１０との間の交差する境界が磁気抵抗ヘッドのＡ
ＢＳに平行な方向を向くように、「左側」永久磁石層２
２が作成される。この図面に示されているように、永久
磁石層の磁化ベクトルＭは、最初、好ましい磁気抵抗素
子磁化層と同じ方向である右下方に４５°だけ傾いた方
向に、整合される。また、図面に示されているように、
センス電流Ｉが「リップ」のすぐ上の事実上長方形の領
域のみを流れるように、最も左のセンス接触体１２を構
成することができる。そのように構成することにより、
読み出し感度関数は、外部横バイアス磁界を有するが横
バイアス磁界により生ずる感度の損失のない、磁気抵抗
素子センサに比べて勝るとも劣らない。
【００５２】このセンサ構造体は、リップ領域３２の左
端部に沿って永久磁石安定化が存在しないことを必要と
する。その代わり、この端部の安定化は、ＡＢＳにおけ
る磁気抵抗素子の近くに間隔を置いてセンサの軟磁気遮
蔽体を配置することにより達成される。軟磁気膜の層
は、図７（ａ）で６２で示されており、および、前記米
国特許第５，０７９，０３５号に示されている。図１の
層１５、および、図３ａの層２３を参照されたい。
端部に沿って永久磁石安定化が存在しないことを必要と
する。その代わり、この端部の安定化は、ＡＢＳにおけ
る磁気抵抗素子の近くに間隔を置いてセンサの軟磁気遮
蔽体を配置することにより達成される。軟磁気膜の層
は、図７（ａ）で６２で示されており、および、前記米
国特許第５，０７９，０３５号に示されている。図１の
層１５、および、図３ａの層２３を参照されたい。
【００５３】「ダイアモンド」磁気抵抗素子１０を示し
ている図１１に戻るならば、「リップ」構造体は、「磁
束拡大」部分に連結されたラッピングに影響されない
「柱」部分として説明することができる。この「磁束拡
大」部分は、接触体１２の間の磁気抵抗素子の中を電流
が流れる活性センス領域に、さらに連結される。このリ
ップ構造体は、図１４にさらによく示されている。
ている図１１に戻るならば、「リップ」構造体は、「磁
束拡大」部分に連結されたラッピングに影響されない
「柱」部分として説明することができる。この「磁束拡
大」部分は、接触体１２の間の磁気抵抗素子の中を電流
が流れる活性センス領域に、さらに連結される。このリ
ップ構造体は、図１４にさらによく示されている。
【００５４】この図において、リップ柱領域は参照番号
４６で示されており、そして、拡大領域は参照番号４８
で示されている。
４６で示されており、そして、拡大領域は参照番号４８
で示されている。
【００５５】この構造体は、従来から開示されているす
べての「リップ」実施例に比べて、好ましいリップ構造
体である。このリップから出る磁束密度はリップに入る
磁束密度よりも小さいけれども、センサのセンス電流と
相互作用する領域が大きいことにより、センサの全出力
を大きくすることができる。その結果、磁気抵抗センサ
の読み出し幅は活性領域の幅とは独立に調整することが
でき、それにより、そのおのおのを分離して最適化する
ことができる。
べての「リップ」実施例に比べて、好ましいリップ構造
体である。このリップから出る磁束密度はリップに入る
磁束密度よりも小さいけれども、センサのセンス電流と
相互作用する領域が大きいことにより、センサの全出力
を大きくすることができる。その結果、磁気抵抗センサ
の読み出し幅は活性領域の幅とは独立に調整することが
でき、それにより、そのおのおのを分離して最適化する
ことができる。
【００５６】図１５は、図９または図１０のいずれかに
示されたセンス構造体の１つの変更実施例を示す。この
変更実施例では、接触体１２′は接触体１２のように傾
斜していなく、「四角形」である。この構造のセンサに
より、傾斜した左側接触体を備えた設計よりも、対称性
の非常によい読み出し感度関数が得られる。
示されたセンス構造体の１つの変更実施例を示す。この
変更実施例では、接触体１２′は接触体１２のように傾
斜していなく、「四角形」である。この構造のセンサに
より、傾斜した左側接触体を備えた設計よりも、対称性
の非常によい読み出し感度関数が得られる。
【００５７】この図面において、左側接触体は、磁気抵
抗素子１０との境界に２個のほぼ直角の端部７０および
７２を有する。これらの端部の頂点７４は、傾斜した接
触体１２からの電流のほぼ中心に位置する。１つの端部
７０はまた、図において点３０にまでラッピングするこ
とにより定められる空気に触れる表面に対し、ほぼ直角
である。
抗素子１０との境界に２個のほぼ直角の端部７０および
７２を有する。これらの端部の頂点７４は、傾斜した接
触体１２からの電流のほぼ中心に位置する。１つの端部
７０はまた、図において点３０にまでラッピングするこ
とにより定められる空気に触れる表面に対し、ほぼ直角
である。
【図１】従来の傾斜電流形磁気抵抗センサの本質的に重
要な層の平面図。
要な層の平面図。
【図２】図１のセンサの読み出し感度関数を示す図。
【図３】本発明の好ましい実施例による磁気抵抗センサ
の構造図。
の構造図。
【図４】図３のセンサの読み出し感度関数を示す図。
【図５】図３の磁気抵抗センサの横断面図であって、
（ａ）は図３の線５ａ−５ａ′に沿っての横断面図、
（ｂ）は図３の線５ｂ−５ｂ′に沿っての横断面図。
（ａ）は図３の線５ａ−５ａ′に沿っての横断面図、
（ｂ）は図３の線５ｂ−５ｂ′に沿っての横断面図。
【図６】オプションの絶縁体層を有する磁気抵抗センサ
の別の実施例の図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）図の線６ｂ−６ｂ′に沿っての横断面図。
の別の実施例の図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）図の線６ｂ−６ｂ′に沿っての横断面図。
【図７】図６（ａ）および（ｂ）の別の実施例を作成す
る方法の図であって、（ａ）〜（ｄ）は作成の各段階を
示す図。
る方法の図であって、（ａ）〜（ｄ）は作成の各段階を
示す図。
【図８】小さなバイアス電流を用いることができる三角
形の磁気抵抗素子を有する別の実施例の構造図。
形の磁気抵抗素子を有する別の実施例の構造図。
【図９】読み出し感度がラッピングに対して不変である
ように設計されたリップを備えた磁気抵抗センサを得る
ために、センサと接触体との両方が構成されたさらに別
の実施例の構造図。
ように設計されたリップを備えた磁気抵抗センサを得る
ために、センサと接触体との両方が構成されたさらに別
の実施例の構造図。
【図１０】磁気抵抗素子の非効率な部分が取り除かれ
た、好ましい実施例の１つの変更実施例の構造図。
た、好ましい実施例の１つの変更実施例の構造図。
【図１１】磁気抵抗素子の静止磁化ベクトルが回転し、
分離して安定化されたリップを回転したセンサが備え
た、磁気抵抗素子の別の構造図。
分離して安定化されたリップを回転したセンサが備え
た、磁気抵抗素子の別の構造図。
【図１２】いずれの設計にも応用可能である、図１１の
センサに対するリップ安定化の一般的構成図。
センサに対するリップ安定化の一般的構成図。
【図１３】読み出し感度関数がラッピングに対して比較
的許容性があり、回転された静止磁化ベクトルと、四角
形化された接触体と、リップとを備えた実施例の構造
図。
的許容性があり、回転された静止磁化ベクトルと、四角
形化された接触体と、リップとを備えた実施例の構造
図。
【図１４】空気に触れる表面で、リップ幅により定めら
れる幅よりも大きい幅のセンサに対し磁束を供給するた
めに、拡大した後方領域を有するリップ構造体の図。
れる幅よりも大きい幅のセンサに対し磁束を供給するた
めに、拡大した後方領域を有するリップ構造体の図。
【図１５】優れた読み出し感度対称性を有する混成接触
体の構造を示す別の実施例の図。
体の構造を示す別の実施例の図。
１０ 磁気抵抗素子 １２、１２′ 電流接触体 ２２、２４ 永久磁石層
Claims (18)
- 【請求項１】 対称的な読み出し感度出力を生ずるよう
にセンサの電流接触体の間に前記センサの磁気抵抗素子
をパターンに作成する段階と、 磁束の不連続を有する前記磁気抵抗素子の境界でのみ、
前記境界を横断する磁束の連続を得るのに十分な磁束を
供給するのに満足な厚さを有する、永久磁石材料の層を
備える段階と、 を有する、センサにわたって対称的な読み出し感度を有
する磁気抵抗センサの製造法。 - 【請求項２】 請求項１記載の製造法において、前記磁
気抵抗素子の磁化の方向に前記境界を横断する全磁束が
一定であるように、前記境界での永久磁石材料の量が選
定される、前記製造法。 - 【請求項３】 請求項２記載の製造法において、与えら
れた境界に対して、前記永久磁石材料が磁化ベクトルＭ
1 および厚さｔ1 を有し、かつ、前記磁気抵抗素子が磁
化ベクトルＭ2 および厚さｔ2 を有し、かつ、Ｍ1 およ
びＭ2 と前記境界との間の角度がそれぞれｔｈｅｔａ1
およびｔｈｅｔａ2 である時、永久磁石材料の前記量が
下記の式、すなわち、 【数１】 Ｍ1 ＊ｔ1 ＊sin(theta1) ＝Ｍ2 ＊ｔ2 ＊sin(theta2). により選定される、前記製造法。 - 【請求項４】 請求項１記載の製造法において、前記永
久磁石材料と前記磁気抵抗素子との間の境界に、およ
び、前記接触体と前記永久磁石層との間の境界に、電気
絶縁体層をさらに有する、前記製造法。 - 【請求項５】 請求項１記載の製造法において、前記セ
ンサが１つの表面を有し、かつ、 ３個の端部と、２個の末端端部と、１個の中間端部とを
有するように、かつ、前記中間端部が前記表面に対して
約４５°の角度を有するように、前記磁気抵抗素子をパ
ターンに作成する段階と、 前記２個の末端端部に永久磁石層を備える段階と、 前記センス電流接触体の端部を前記表面に垂直に整合さ
せる段階と、 それにより、前記表面に対し約４５°だけ回転した磁化
を有するがセンス電流は前記表面に平行に進むセンサを
作成する段階と、 をさらに有する、前記製造法。 - 【請求項６】 請求項１記載の製造法において、前記セ
ンサが１つの表面をさらに有し、かつ、 前記表面にまで延長されかつその横端部が前記表面にほ
ぼ垂直である、前記磁気抵抗素子のリップ延長体を備え
る段階と、 前記リップと接触する様に、かつ、それらの端部が前記
表面にほぼ垂直でありそれにより前記センサがラッピン
グに対して許容度を有するように、前記センサのセンス
電流接触体をパターンに作成する段階と、 をさらに有する、前記製造法。 - 【請求項７】 請求項６記載の製造法において、前記磁
気抵抗素子の活性領域中の前記センサの複数のセンス電
流接触体が第１の距離で間隔を相互に有し、かつ、前記
リップ延長体の複数の端部が前記第１の距離よりは小さ
な第２の距離で間隔を相互に有し、かつ、 前記磁気抵抗素子の活性領域に前記リップを連結する中
間磁束拡大部分を前記磁気抵抗素子が備える段階、 をさらに有する、前記製造法。 - 【請求項８】 請求項１記載の製造法において、少なく
とも１つの前記センス電流接触体が１つの表面に対して
傾斜しており、かつ、センス電流が１つの接触体から他
の接触体へ前記磁気抵抗素子を横断して直接に流れるこ
とができないようにするために前記接触体の間に１個ま
たは複数個の領域の中の磁気抵抗素子をなくするように
前記センサをパターンに作成する段階を前記パターンに
作成する段階が有する、前記製造法。 - 【請求項９】 請求項８記載の製造法において、前記パ
ターンに作成する段階が前記磁気抵抗素子を正方形の形
状のパターンに作成する段階を有する、前記製造法。 - 【請求項１０】 請求項８記載の製造法において、前記
パターンに作成する段階が、その１つの端部が対向する
傾斜形電流接触体の端部に垂直であるように、前記磁気
抵抗素子を三角形の形状のパターンに作成する段階を有
する、前記製造法。 - 【請求項１１】 請求項８記載の製造法において、前記
センス電流接触体の中の他のセンス電流接触体が前記磁
気抵抗素子に接触する２個の端部を有し、かつ、前記端
部のおのおのが相互にほぼ直角の方位を有し、かつ、前
記端部の中の１個の端部が前記表面にほぼ直角の方位を
有する、前記製造法。 - 【請求項１２】 安定化用磁界がない場合に未飽和双極
子を有する少なくとも１個の末端を備えた薄膜磁気抵抗
素子層と、 前記磁気抵抗素子の前記末端とほぼ隣接して整合してい
るが、それからは小さな間隙をもって分離された薄膜永
久磁石層と、 を有する、磁気抵抗センサ。 - 【請求項１３】 請求項１２記載の磁気抵抗センサにお
いて、前記２個の薄膜層の間の前記間隙の中に電気絶縁
体材料が配置される、前記磁気抵抗センサ。 - 【請求項１４】 予め定められた抵抗率を有し、かつ、
安定化用磁界がない場合に未飽和双極子を有する少なく
とも１個の末端を備えた薄膜磁気抵抗素子層と、 前記磁気抵抗素子に接触し、間隔を有する１対の小さな
抵抗率の電気接触体と、 前記磁気抵抗素子より十分に大きな抵抗率を有しかつ前
記磁気抵抗素子の前記末端とほぼ隣接して整合し配置さ
れた薄膜永久磁石層であって、前記磁気抵抗素子に向か
い合う前記永久磁石層の十分大きな抵抗率が、小さな抵
抗率の前記電流接触体と組み合わさって、センス電流が
流れる前記磁気抵抗素子の中の前記一対の接触体の間に
小さな抵抗率の電流路を提供する前記薄膜永久磁石層
と、 を有する磁気抵抗センサ。 - 【請求項１５】 安定化用磁界がない場合に未飽和双極
子を有する少なくとも１個の末端を備えた薄膜磁気抵抗
素子層と、 前記磁気抵抗素子の前記末端とほぼ隣接し整合した薄膜
永久磁石層と、 を有し、かつ、 前記永久磁石層により供給される磁束の量が前記磁気抵
抗素子層の前記末端において磁束の連続性を得るのに丁
度十分であるようにそれぞれの前記層の厚さが適合して
いることを特徴とする、 磁気抵抗センサ。 - 【請求項１６】 磁気抵抗材料の薄膜層を備える段階
と、 前記層の上にレジスト・マスクを沈着する段階、およ
び、前記レジスト・マスクをパターンに作成する段階
と、 前記磁気抵抗層のマスクされていない部分を除去すると
共に、パターンに作成された前記レジスト・マスクによ
りマスクされた前記層の小さな部分をも除去するため
に、前記磁気抵抗層を過剰にエッチングする段階と、 永久磁石材料の層を沈着する段階と、 を有する磁気抵抗センサの製造法。 - 【請求項１７】 請求項１６記載の製造法において、 前記レジストを除去する段階と、 電気絶縁体材料の層を沈着する段階と、 レジストの層を沈着する段階と、 前記磁気抵抗層の上の前記電気絶縁体層を露出するため
に、かつ、前記永久磁石層に対向する磁気抵抗層の小さ
な部分の上に前記レジストを残すように、前記レジスト
の層をパターンに作成する段階と、 前記磁気抵抗層を露出するために前記電気絶縁体層のマ
スクされていない部分をエッチングする段階と、 前記電気絶縁体層と前記磁気抵抗層との上に電気接触体
を沈着する段階、および、前記電気接触体をパターンに
作成する段階と、 をさらに有する前記製造法。 - 【請求項１８】 請求項１６記載の製造法において、 前記レジストを除去する段階と、 前記電気絶縁体層と前記磁気抵抗層との上に電気接触体
を沈着する段階、および、前記電気接触体をパターンに
作成する段階と、 をさらに有する前記製造法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US93618592A | 1992-08-25 | 1992-08-25 | |
| US936185 | 1992-08-25 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06177455A true JPH06177455A (ja) | 1994-06-24 |
| JP3228608B2 JP3228608B2 (ja) | 2001-11-12 |
Family
ID=25468292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20969793A Expired - Fee Related JP3228608B2 (ja) | 1992-08-25 | 1993-08-24 | 磁気抵抗センサ及びその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5737155A (ja) |
| EP (2) | EP0585008B1 (ja) |
| JP (1) | JP3228608B2 (ja) |
| DE (2) | DE69332530T2 (ja) |
| SG (2) | SG47479A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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