JPH0721848B2 - 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

Publication number
JPH0721848B2
JPH0721848B2 JP62260743A JP26074387A JPH0721848B2 JP H0721848 B2 JPH0721848 B2 JP H0721848B2 JP 62260743 A JP62260743 A JP 62260743A JP 26074387 A JP26074387 A JP 26074387A JP H0721848 B2 JPH0721848 B2 JP H0721848B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
film strip
sensor
magnetoresistive
region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP62260743A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS63205584A (ja
Inventor
スチーブン モウリイ グレッグ
Original Assignee
シーゲイト テクノロジー インターナショナル
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by シーゲイト テクノロジー インターナショナル filed Critical シーゲイト テクノロジー インターナショナル
Publication of JPS63205584A publication Critical patent/JPS63205584A/ja
Publication of JPH0721848B2 publication Critical patent/JPH0721848B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G01R33/096—Magnetoresistive devices anisotropic magnetoresistance sensors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Magnetic Heads (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁気抵抗センサ、より詳細には磁気ディスクド
ライブ用磁気抵抗センサに関する。
〔従来の技術〕
磁場の存在により生じる抵抗率の変化に応答する磁気抵
抗センサが磁気ディスクドライブのヘッド内読取トラン
スジューサとして次第に採用されつつあり、それは第１
に抵抗率の変化がディスク速度に無関係で磁束のみに依
存するためであり、第２にセンサ出力をセンス電流によ
り校正できるためである。
代表的に、これらのセンサは低保磁力の磁化容易軸に沿
って磁化されたNiFe合金（パーマロイ）薄膜細片からな
っている。他の多くの強磁性合金も候補に挙げられる。
通常薄膜細片は磁化容易軸がディスクの回転方向を横切
し且つディスク面に平行となるように載置されている。
ディスクからの磁束により薄膜細片の磁化ベクトルが回
転し、それにより横コンタクト間を流れるセンス電流に
対する抵抗率が変化する。抵抗率は磁化ベクトルと電流
ベクトル間の角度の余弦二乗にほぼ従って変動する。
（すなわち、δ−ρ＝ρ−max ＊cos2θ、ここに、θは
磁化及び電流ベクトル間の角度であり、ρは抵抗率であ
る）。この余弦二乗関係により、磁化及び電流ベクトル
が最初に一致しておれば、ディスク磁束による抵抗率の
初期変化は低く定方向である。従って、代表的に、磁化
容易軸磁化ベクトルもしくは電流ベクトルをおよそ45゜
バイアスして磁化ベクトルの角変化に対する応答性を高
め且つセンサ出力を線型化する。
〔発明が解決しようとする問題点〕
磁気抵抗センサを構成する薄膜細片が遭遇する一つの問
題点は印加磁場が存在する時に磁区の非可逆運動により
生じるバルクハウゼンノイズである、すなわち、磁化ベ
クトルのコヒーレント回転は非均一で抑制され、磁区壁
挙動に依存する。このノイズ機構は薄膜細片のセンス電
流領域内に一つの単磁区を生成して解消される。
〔課題を解決するための手段〕
センサ出力を線型化し且つセンス領域内に一つの単磁区
を与えるために多くの異なる手段が採用されている。セ
ンス領域内に単磁区を生じるために、例えば、薄膜細片
の長さをその高さに対して増大することが知られてる。
長い薄膜細片の両端には多数の閉路磁区が生じることが
知られている。これらは外部磁場の影響下において中央
に向って移動する。しかしながら、長い薄膜細片は薄膜
細片の横部分でクロストークを免れず隣接トラックから
薄膜細片のセンス領域へ磁束を通すことがある。これに
比して、短い薄膜細片はほとんど必ず多数の磁区に自然
に“破砕する”。
センサ領域内の物理的寸法を比較的短くして縁減磁場を
低減するように薄膜細片を形成することによりセンサ領
域内に単磁区を与える努力がなされてきた。川上等（Ka
wakami et al）の米国特許第4,503,394号の第4a図を参
照すれば、反対方向の磁化容易軸を有する上下水平部の
両端に垂直部を接続して無端ループが構成されている。
米国特許第4,555,740号を参照すれば、薄膜細片は２本
の中間上向延在脚を有している。しかしながら、通常そ
の間に磁化抵抗センサを搭載する誘導性書込磁極により
生じる強い横磁場（transverse magnetic）が存在する
時は形成された薄膜細片でさえ多数の磁区へ“破砕され
る”。（磁極は軟磁気シールドとして働いてセンサに直
接隣接しない磁場からセンサを絶縁する）。
また、読み取る前に“長い”すなわち形成された薄膜細
片内に縦磁場を与えることにより単磁区を形成する努力
もなされてきた。このような磁場は中央センサ領域内に
比較的安定な単磁区を形成するのに充分な強さでなけれ
ばならない。この初期化磁場は一般的にバーバー磁極に
より与えられ、それはまたセンス電流の方向を磁化容易
軸磁気ベクトルに対して傾けるのにも使用される。
短い薄膜細片に対しては、隣接永久磁石からの長手方向
バイアスもしくは交換バイアスを生じる原子結合反強磁
性材により単磁区を維持する努力がなされてきた。前述
したように、このようなバイアス手段はまた磁気ベクト
ルを磁化容易磁区から離れるように横切バイアスしてセ
ンサ出力を線型化するいくつかの応用にも設けられてい
る。
これらの案（初期化及び永久）は共に、磁場をバイアス
すれば磁気ディスク上に予め記録された情報に逆影響を
及ぼし、さらに、永久バイアス磁場（横切及び長手方向
共）がセンサの有効異方性を高めてデイスク磁束に対す
る感度を低下させるという欠点を有している。バーバー
磁極（傾斜電流）設計はセンサ領域の有効長がセンサコ
ンタクト間の長手方向距離よりも短いというもう一つの
欠点を有している。バーバー磁極はまた傾斜コンタクト
及び短絡細片を設けるのに精密なリソグラフィック工程
を必要とする。
露出界面に（磁気抵抗材と反強磁性材の）２つの異類の
材料が存在するため、交換バイアスは実際上、一般的に
は使用されない。これにより腐蝕が生じてセンサが破壊
されることがある。さらに、交換バイアスは量子力学相
互作用効果であるため、高信頼度の原子相互作用でなけ
ればならないが、このような工程は困難であり歩留りも
低い。さらに、この効果は温度依存性が強く、従来のデ
ィスクドライブの代表的動作環境下では実質的に低下す
る。
〔作用〕
本発明は従来の磁気抵抗センサのいくつかの問題を扱う
一連の改良からなり、単独もしくは組合せにより改良ヘ
ッドが構成される。本発明は各々が個々の改良の権利を
主張しそれらを組合せて改良型磁気抵抗センサ及びヘッ
ドが形成される同時出願と共通である。
これらの改良には薄膜細片を擬似楕円形に形成すること
が含まれる。この形状は薄膜細片の中央センサ領域に極
めて安定な単磁区を有している。次の交換バイアス反強
磁性材は単磁区状態内に中央領域を維持する目的で任意
の薄膜細片の終端に原子結合することができる。交換材
料の原子力学効果により、材料は薄膜細片の全終端を覆
う必要はないが、露出界面領域から凹ませて腐蝕感性を
低減することができる。一度、擬似楕円形及び／もしく
は境界制御交換安定化により安定度が確立されると、２
つの傾斜コンタクト（cant contact）だけがMRセンサを
線型化する目的で電流方向を変えればよい。これによ
り、磁線区状態の安定化に使用される任意のバーバー磁
極の必要性が完全になくなり、バーバー磁極が不要にな
れば電気コンタクト数は僅か２つ、センスコンタクトま
で減少する。
傾斜電流設計（canted current design）は薄膜細片の
磁化容易軸を磁気ディスクの水平面に対して傾斜するよ
うにパターン化しそれに応じてコンタクトの角傾斜をゆ
るめることによりさらに改良される。これにより、大き
な有効長手方向センサ領域が得られる。
さらに、センサをその非線型モードで作動させることに
より磁気強度や方向よりもデータ位置が重要であるコー
ド化デジタル応用では横切バイアスを完全になくすこと
ができる。動的範囲を小さくしながら、感知された読取
信号の導関数からのゼロ交差決定は非線型応答の勾配増
加により改良される。最後に、好ましくは、センサは誘
導書込ギャップの外側へ配置して、書込動作中に存在す
る強磁場による多磁区形成の有害な効果を回避する。
良好な書込／読取特性を与えつつ細長い磁気抵抗センサ
をシールドする広い中央シールド／磁極を有するもう一
つのギャップ構造が付加される。
〔実施例〕
第１図は磁化容易軸Ｍに沿って磁化された磁気抵抗セン
サを構成する薄膜細片10の擬似楕円形構造である。符号
Ｌで示す中央部は真楕円のように湾曲するのではなく、
比較的平坦な側面を有している。全長と高さとアスペク
ト比、ARは３よりも小さいが、効果損失なしに大きくす
ることができる。中央領域Ｌから、側面は自然に小さな
磁区12及び14が形成されている頂端へ収束する。好まし
くは、Ｗ≦Ｌであり、終端の長さＥは最小でＬ程度であ
り最大値は特に限定されない。構造は大きな矢符で示す
極めて安定な中央領域単磁区を形成する。
この構造による実験により、全長が25ミクロン、Ｌ部が
９ミクロン、幅Ｗが８ミクロンの200〜500Å、Ni:82Fe:
18合金薄層は中央領域の磁化ベクトルを磁化困難軸へ切
り替えるのに35 Oeを必要とし、非パターン化バルク膜
では0.75 Oeしか必要としないことが判った。これは係
数で46の改善と解釈される。
誘導書込センサの磁極間もしくは磁極の次に非シールド
センサが配置されている場合のように、高い横磁場が予
想される場合には、単磁区状態を開始もしくは維持する
のにまだ長手方向バイアスを必要とする。前記したよう
に、これを達成する多くの異なる手段がある。例えば、
バーバー磁極バイアスは縦磁場を発生する。さらに、永
久磁気バイアスや交換バイアスも縦磁場を与えることが
できる。新しい安定化手段を第２図に開示する。
従来の交換安定化／バイアス技術は代表的に、最初基板
上に強磁性層を堆積し次にパターニング後両層が一致す
るように強磁性層上に反強磁性層を堆積させて準備され
ていた。
交換バイアスは分路効果により信号損失を生じることが
ある。縦磁場は負の温度依存性を有する。最後にバイメ
タル膜構造による腐蝕の可能性がある。
磁化が薄膜細片の境界で幾分押えつけられると、境界間
の中央領域で平衡磁化方向を制御することができること
を考えれば磁区安定化工程を理解することができる。第
２図のクロスハッチ領域内にFeMnを堆積させることによ
り、前記標準交換バイアス技術の欠点を回避することが
できる。第一に、中央活性領域には交換材料がないた
め、電流分路による信号損失がない。第二に、縦磁場の
大きさではなく磁化方向のみを固定するという条件によ
りこの安定化技術は極めて温度不感性である。最後に、
適切なパターニングにより、任意の露出縁においてバイ
メタル界面を解消することができる。
実施例において、交換バイアス材料は導電性であるゆえ
にFeMnである。
交換バイアス端を採用した安定な単磁区中央領域を有す
る実施例を第２図に示す。ここで、薄膜細片はＣ型であ
り比較的狭い中央領域及び減磁場を中央領域からさらに
遠くへ導通させる上向延在脚26,28を有する横端を有し
ている。これにより、中央領域の単磁区の安定性が向上
する。後に施す（図示せぬ）傾斜電流端コンタクトパタ
ーンと一般的に合致する図示パターンについて次に説明
する工程を使用してこれらの終端に交換バイアス材料3
2,34及び（図示せぬ）コンタクト金属化が施される。こ
の交換材料のパターンにより縁及び終端磁区が除去さ
れ、安定な中央単磁区センサ領域が与えられる。露出界
面における前記腐蝕問題を回避するために、レジストパ
ターンは交換材料と薄膜細片10の低縁、すなわち大概の
設計において磁気ディスクに露呈された縁との間に凹み
Ｓを設けるような形状とされる。
第２図に示す構造を形成する工程を第３図に示す。ステ
ップ1:磁化容易軸に沿った均一な磁場中で、明確にする
ために図示せぬ、基板上に磁気抵抗材料の薄膜細片が蒸
着、スパッタ等されパターン化される。ステップ2:ホト
レジスト層を施し従来の工程を使用してパターン化し、
内向きに傾斜した側面を有するアイランドレジスト層20
を形成する。ステップ3:次に組合体上に交換材料22を蒸
着、スパッタ等する。ステップ4:コンタクト金属化23を
堆積する。ステップ5:リフトオフ工程を使用して、レジ
スト、交換材料24及びそれに粘着している金属23を除去
する。
第４図は両端の交換材料が平坦化中央領域Ｌへ延在して
いる擬似楕円の薄膜細片を示す。同様な凹みS36を設け
なければならない。
第５図は磁気ディスク50上の代表的ヘッドのシールド42
及び44間に搭載された第２図もしくは第４図の交換バイ
アスされた薄膜細片10の断面図を示す。図において、交
換材料32はヘッド表面上短い距離36だけ凹んでおり、コ
ンタクトメタル38は薄膜細片10へ延在して交換材料32の
露呈を遮へいする脚40を有している。シールド42、44の
少くとも一方は誘導書込装置の一つの磁極を有してい
る。シールドは代表的にAl2O3等の非磁性材料からなる
スペーサ52を介して分離されている。凹み36を設けるこ
とにより、コンタクト38は磁気抵抗材の薄膜細片10と直
接接触する脚40を有する。これにより、交換材32は露呈
から遮へいされる。大概のセンサ細片はディスクが回転
停止する時にディスク表面50上に降りて、少量のセンサ
を構成する薄膜細片を研磨する。交換材が露呈されて潜
在腐蝕を引き起すまで、凹み対研磨度の量がセンサの寿
命を決定する。
強い横磁場が存在すると、比較的安定な単磁区へ領域も
多磁区へ“破砕され”、バルクハウゼンノイズの源とな
る。強磁場は誘導書込装置の磁極先端間、すなわち従来
の最抗磁性ヘッド位置に存在する。磁気抵抗センサに対
する誘導書込磁極端の影響を低減するために、センサを
誘導書込磁極端に並べて配置することが知られている。
例えばリー（Lee）の米国特許出願第4,321,641号を参照
されたい。この種の構造は軟磁性シールド、シールド／
磁極後端及び磁極先端を必要とする。主としてMR材76,7
8（米国特許第4,321,641号の第４図もしくは第７図参
照）が磁極後端90のシールドを越えて延在するため、本
特許の設計は完全に満足できるものではない。第６図及
び第７図の設計は磁気抵抗センサに対して非常に磁気的
に静かな領域を与える。誘導書込トランスジューサの磁
極からの残留磁束は非常に低く、長手方向バイアスなし
に（例えば、第１図の擬似楕円の薄膜細片10等の）非常
に安定で形成された単磁区センサを高信頼度で作動させ
ることができる。
第６図は改良された設計の基本素子の断面図である。好
ましくは、アルミ酸化物62である酸化物層が、好ましく
はNiZnである軟磁性基板60上に堆積される。次に磁気抵
抗センサ材の薄膜細片64が磁場中で堆積されパターン化
される。〔所望ならば、次に交換バイアス材を堆積して
パターン化する。〕次に、磁気抵抗材の薄膜細片64上に
メタルコンタクト66が堆積される。次に、第２の酸化物
層68が堆積される。これら２つの酸化物層62及び68が読
取ギャップを構成する。次に、ポリイミドすなわちホト
レジスト70が図示するように堆積及びパターン化され、
センサのギャップ端に隣接する層を除去する。次に、好
ましくはNiFe（パーマロイ）である、一層の強磁性材72
が施される。この層72は後続磁極／シールドを構成す
る。次に、書込ギャップ酸化物75（酸化アルミもしくは
二酸化シリコン）が堆積され、続いて第２のポリイミド
すなわちホトレジスト74が施される。メタルコイル78が
堆積されパターン化される。二層のポリイミドすなわち
ホトレジスト76を堆積してパターン化しコイル78に隣接
しない部分を除去する。最後に、最終強磁性材層79を堆
積してコイルを包囲し且つ他方の強磁性層72と接触して
連続磁束径路を形成する。パッケージの形成後、代表的
に適切な非磁性材内に封止されギャップ端を処理（通常
ラップ）してギャップを露呈し信頼度の高いギャップ高
さを与える。
第７図は実施例の二重ギャップヘッドの基本素子の端面
図である。明確にするために、スペーサ層は省いてあ
る。図示されているのは、フェライト基板60、磁気抵抗
材の薄膜細片64、長さＬの中央センサ領域65を画定する
横方向メタルコンタクト66、強磁性後続磁極／シールド
72及び先行磁極79である。図示するように、後続磁極／
シールドによる磁気反鏡を介して先行磁極79の長さが書
込トラック幅を画定する。この長さは磁気抵抗材の薄膜
細片64の中央領域65の長さＬ（プラス処理保護周波数
帯）に対応している。（クロストークを回避するため
に、長さＬは書込トラック幅よりも意図的に小さくされ
ている。）代表的に、安定な中央領域単磁区を与えるの
を助けるために、磁気抵抗材の薄膜細片はトラック幅よ
りも長い。後続磁極／シールド72は磁気抵抗薄膜細片64
と同じ長さとして、書込工程に生じる側部周辺磁場から
完全に遮へいするのが重要である。これにより、先行及
び後続磁極79,72は異なる長さとされる。しかしなが
ら、これは書込トラック幅に影響を及ぼすことはなく、
それは先行磁極79の長さと戦記ミラー効果により画定さ
れることが判った。
オーディオ等の多くの応用に対しては、磁気抵抗センサ
の線型動作が望ましい。前記したように、線型化は磁化
容易軸磁化ベクトルの傾斜もしくは電流ベクトルの傾斜
を必要とする。磁化ベクトルの傾斜は代表的に異方性を
増大して抵抗率変化範囲従ってセンサの感度を低減す
る。同様に、電流の傾斜により、第８図に示すように匹
敵する感度損失を生じる。
第８図は代表的な傾斜電流バイアス技術を示し、ここ
で、長さＬの磁気抵抗薄膜細片92と密接する導体80,82
がソース88から一般的にコンタクト間のLeff方向に傾斜
電流を与える。電流方向は一般的にコンタクトの表面8
4,86に直角である。これらの表面は最大線型性及び感度
に対して、40゜と45゜間の角度θｂで一般的に傾斜して
いる。（符号88が定電流源であれば電圧センサ、定電圧
源であればトランスインピーダンス電流センサ、“ソフ
ト”ソースであれば電流センサとすることができる）手
段90により抵抗率の変化が感知される。抵抗率の変化
は、調査により、長手方向のコンタクト間の長さＬより
も短い長さLeffに一般的に比例する。次に、Ｌは狭いト
ラックのトラック幅にほぼ等しくセンサ領域の長さを画
定する。このようにして、装置の感度は比Leff/Lだけ低
減される。Ｌが隣接トラックから有意のクロストークを
ピックアップするのに充分な長さとなるため、Leffをト
ラック幅に匹敵させるのは好ましくない。
第９図はコンタクト面84,86の傾斜をおよそ50゜の角度
θｂ′にゆるめる改良された傾斜電流センサを示す。こ
れにより、磁化容易軸に対しておよそ40゜〜45゜の角度
を維持しながらLeff従って感度が実質的に増大する。そ
の理由は、その磁化容易軸自体がおよそ10゜の角度θEA
だけ傾斜するように磁気抵抗細片がパターン化されてい
るためである。
図において、コンタクト面84,86は各々、好ましくは50
゜の角度θｂ′だけ傾斜している。磁気抵抗細片の低縁
96は従来技術と同様に磁気ディスク面に平行であるが、
上縁98は角度θＰでそこにパターン化されていて下縁と
およそ10゜の角度θEAの磁化容易軸磁化ベクトルを生じ
る。
薄膜細片94は下縁96に平行な均一磁場において適切な基
板上に堆積されたバルク膜から形成される。その後、従
来のリソグラフィック技術を使用してバルク膜をパター
ン化し、上縁が下縁に対して上向きに延在する角度をな
すパターンを形成する。この形状により磁化容易軸磁化
ベクトルは上縁の角度よりは小さいが上向きに傾斜す
る。10゜のネット磁化容易軸回転を達成するには、設計
者は非偏向磁化容易軸ベクトルの強さをサイズ、長さ、
厚さと平衡させ、磁気抵抗材の組成を上向縁角度と平衡
させなければならない。
実施例において、薄膜細片94は80:20 NiFe合金で構成
され、およそ500Å厚、Ｌはおよそ９μ、ｈ（点104にお
けるセンサ高さ）はおよそ８μ、θＰは10゜、且つθ
ｂ′は50゜でθEAは10゜である。第10図は傾斜磁化容易
軸擬似楕円100及びコンタクト面84,86に対する相対方位
を示す（コンタクトの平衡は図示せず）。
最もデジタルな応用に対して、データは（例えば、可変
長2,7）コードでディスク上に書き込まれ、その方向や
大きさよりも遷移位置（パルスピーク）のみが重要であ
る。パルス振幅は修飾子をトリガして信号とノイズを識
別する。このようにして、磁化ベクトル回転の初期感度
を改善することを除けば、センサを線型に作動させる理
由はない。このようにして、磁気抵抗センサの最終的改
良は前記パターン化されたバイアス以外は横切バイアス
を全く与えず、センサを非線型モードで作動させ、ディ
スク磁束に応答する磁化ベクトル回転が40〜50゜程度と
なるように磁気抵抗センサ及びディスク磁束を設計する
ことである。
遷移位置（パルスピーク）が重要であるため、通常ディ
スクからの信号を微分してゼロ交差を検出する。ノイズ
がゼロ交差位置を不明確にするため、究極的にノイズが
データ密度を制限する。しかしながら、センサをバイア
スしなければ、センサは非線型モードで作動し（従来技
術の説明の等式を参照）、微分は線型バイアスセンサよ
りも急峻なゼロ交差勾配を有する。この増大したゼロ交
差勾配により、ノイズ感度が低下し、ゼロ交差位置をよ
り正確に検出することができ、その他は全て同じであ
る。
センサから適切な非線型信号を得るために、磁化ベクト
ルはバイアスされた場合よりも余計に回転しなければな
らず、その原理の説明については第11図を参照された
い。図の上部は正規化磁気抵抗応答（前記余弦二乗応
答）グラフの半分を示す。図の下部は２つの磁束入力信
号のグラフであり、左側104は非線型磁気抵抗センサの
入力信号を表わし、右側は線型磁気抵抗センサの入力を
示す。２つの信号は著しく異なる大きさで示されている
が、磁気抵抗センサの相対応答が図示する相対差に比例
すれば実際には同じ大きさとすることができる。事実、
ディスク及びセンサの相対応答を調整するのが好まし
い。
線型動作モードにおいて、入力パルス106は状態1,2,3及
び４を通過し、センサは抵抗率状態１′,2′,3′及び
４′を移動して応答する（反対極性パルスに対しては、
１′の反対側の状態となる）。全状態に対して、入出力
は線型応答となる。
非線型モードにおいて、入力信号104は状態Ａ→Ｆを通
過し、センサは状態Ａ′→Ｆ′で応答する（反対極性信
号パルスは同じ出力を生じるが、抵抗率曲線の他方の半
分から生じる）。出力は領域Ｄ′→Ｆ′まで非線型であ
り、そこで再び入力の線型応答となる。
図から、非線型センサの全応答（Ａ′からＦ′）は線型
センサからの全応答（１′から４′）よりも大きいこと
が判る。このようにして、全感度が大きくなり、遷移中
心（パルスピーク）をより正確に探し出すことができ
る。実際のセンサ出力は25〜30％増大する。
第11図を示す応答を達成するのにいくつかの材料を選択
できるが、好ましい選択はパーマロイからなるセンサ及
び従来のフライヤ上にヘッドを搭載して示す磁化ベクト
ル回転を生じるのに充分な磁束を有する磁気ディスク材
である。
第12図は擬似楕円10非傾斜コンタクト84,86、定電流源8
8及び電圧センサ90からなる好ましい磁気抵抗センサを
示す。好ましくは、このセンサは第６図及び第７図のダ
ブルギャップセンサ内に載置されている。バイアスを全
然与えない場合、センサは非線型モードで作動する。ダ
ブルギャップセンサのシールドされた第２のギャップ内
の形状及び位置によりセンサは単磁区状態に維持され
る。所与の応用に対してこのような実施例が充分頑丈で
はない場合、前記したように領域110及び112に交換材料
を設けてさらに安定度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は擬似楕円磁気抵抗センサの立面図、第２図は両
端に交換バイアス材料を有する第１図のセンサを示す
図、第３図は磁気抵抗材料の薄膜細片の両端にのみ交換
バイアス堆積を行う基本ステップ図、第４図は両端に交
換バイアス材料を有し上向きに突出する終端を有する細
長い磁気抵抗材料の薄膜細片図、第５図は凹んだ交換バ
イアス材料のある磁気抵抗センサを有する磁気抵抗セン
サの断面図、第６図は二重ギャップ磁気抵抗センサの層
構造図、第７図は二重ギャップ磁気抵抗センサの基本素
子の立面図、第８図は従来技術の傾斜電流コンタクト及
びそこに接続された電気回路図、第９図は本発明の磁化
容易軸パターンバイアス細片及びゆるめられた傾斜電流
コンタクトを示す図、第10図は磁化容易軸パターンバイ
アス擬似磁気抵抗薄膜細片を示す図、第11図は線型及び
非線型モードの磁気抵抗センサの相対応答特性図、第12
図は非傾斜応答に対して非傾斜コンタクトを有する擬似
楕円磁気センサの構成図である。 〔参照符号の説明〕 10,64,92,94……磁気抵抗材薄膜細片 12,14……磁区 20……アイランドレジスト層 22,24……交換材料 23……コンタクト金属化 26,28……上向延在脚 32,34……交換バイアス材料 38,60……メタルコンタクト 40……脚 42,44……シールド 50……磁気ディスク 52……スペーサ 60……軟磁性基板 62,68……酸化物層 70,74,76……ホトレジスト 72,79……後続先行磁極 75……書込ギャップ酸化物

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】境界領域を有し、実質的に平坦で長手方向
    に延在する導電性磁気抵抗材料の薄膜細片と、 上記薄膜細片上に延在して少なくとも上記境界領域の一
    部に交換結合された第１の反強磁性材と、 上記薄膜細片上に延在するとともに、上記第１の反強磁
    性材からは長手方向に離れて上記境界領域の一部に交換
    結合された第２の反強磁性材とからなる磁気抵抗センサ
    であって、 上記延在する薄膜細片の上記第１及び第２の反強磁性材
    との間に中央センサ領域が設けられ、かつ上記境界領域
    は上記反強磁性材と上記中央センサ領域との各々の界面
    に設けられ、上記中央センサ領域は上記境界領域での上
    記第１及び第２の反強磁性材との交換結合による単一磁
    化領域を有することを特徴とする磁気抵抗センサ。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第（１）項において、前記
    薄膜細片は長手部分を有しその中央に中央センサ領域が
    配置され、さらに前記中央センサ領域の外側で長手部分
    に接続された一対の垂直延在部を有する磁気抵抗セン
    サ。
  3. 【請求項３】特許請求の範囲第（１）項において、前記
    薄膜細片は底縁を有し、少なくとも上記第１又は第２の
    反強磁性材の何れか一方は、前記底縁から短い距離だけ
    凹んでいる磁気抵抗センサ。
  4. 【請求項４】特許請求の範囲第（２）項において、前記
    薄膜細片は底縁を有し、少なくとも上記第１又は第２の
    反強磁性材の何れか一方は、前記底縁から短い距離だけ
    凹んでいる磁気抵抗センサ。
  5. 【請求項５】特許請求の範囲第（１）項において、前記
    薄膜細片は一対の誘導書込磁極及び前記磁極間の第１の
    ギャップと前記磁極中の後続磁極と軟磁性シールド間の
    第２のギャップとの２つのギャップを形成する前記軟磁
    性シールドからなる磁気ヘッド内に載置されており、前
    記薄膜細片は前記第２のギャップ内に載置され、前記磁
    極の中の先行磁極はトラック幅を画定する長さを有し、
    中央センサ領域は先行磁極とほぼ同じ長さであり、後続
    磁極は少なくとも前記薄膜細片と同じ長さを有する磁気
    抵抗センサ。
  6. 【請求項６】特許請求の範囲第（５）項において、軟磁
    性シールドは少なくとも前記薄膜細片と同じ長さである
    磁気抵抗センサ。
  7. 【請求項７】特許請求の範囲第（５）項において、さら
    に薄膜細片の長手方向両端に設けられた２つのコンタク
    トと前記各コンタクト間に接続された電流源及びさらに
    前記各コンタクト間に接続された電圧感知回路を有する
    磁気抵抗センサ。
  8. 【請求項８】特許請求の範囲第（１）項において、さら
    に薄膜細片の長手方向両端に設けられた２つのコンタク
    トと前記各コンタクト間に接続された電流源及びさらに
    前記各コンタクト間に接続された電圧感知回路を有する
    磁気抵抗センサ。
  9. 【請求項９】中央センサ領域、及び前記中央センサ領域
    の外側でのみ磁気抵抗材の薄膜細片に各々交換結合され
    る第１及び第２の反強磁性材を有し、実質的に長手方向
    に延在する磁気抵抗センサの製法において、 磁場内で磁気抵抗材薄層を堆積し、 磁気抵抗材をパターン化して実質的に長手方向に延在す
    る薄膜細片を画定し、 磁気抵抗材上にホトレジスト層を堆積し、 ホトレジストをパターン化して中央センサ領域のみを被
    覆し、 磁気抵抗材及びホトレジスト上に反強磁性材層を堆積
    し、 コンタクト材層を堆積し、 リフトオフ処理によりホトレジスト、及びそこに粘着す
    る反強磁性材及びコンタクト材を除去し、 反強磁性材の無い中央センサ領域を有し、第１及び第２
    の反強磁性材が、各各中央センサ領域の外側で薄膜細片
    に交換結合され、かつ上記コンタクト材が上記第１及び
    第２の反強磁性材と各々接触している薄膜細片を画定す
    る、 段階からなる磁気抵抗センサの製造方法。
  10. 【請求項１０】特許請求の範囲第（９）項において、さ
    らに、中央センサ領域の両側で凹み領域を被覆するよう
    にホトレジストをパターン化し、 反強磁性材のない中央センサ領域の両側に中央センサ領
    域及び２つの凹み領域を有し且つ上記第１及び第２の反
    強磁性材が中央センサ及び凹み領域の外側で薄膜細片に
    交換結合する薄膜細片を画定するように磁気抵抗材及び
    反強磁性材をパターン化する、 ことを含む磁気抵抗センサの製造方法。
JP62260743A 1987-02-17 1987-10-15 磁気抵抗センサ及びその製造方法 Expired - Fee Related JPH0721848B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US1520387A 1987-02-17 1987-02-17
US15203 1987-02-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63205584A JPS63205584A (ja) 1988-08-25
JPH0721848B2 true JPH0721848B2 (ja) 1995-03-08

Family

ID=21770085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62260743A Expired - Fee Related JPH0721848B2 (ja) 1987-02-17 1987-10-15 磁気抵抗センサ及びその製造方法

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP0279537B1 (ja)
JP (1) JPH0721848B2 (ja)
AU (1) AU1136488A (ja)
CA (1) CA1299284C (ja)
DE (1) DE3886562T2 (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4956736A (en) * 1988-12-16 1990-09-11 Eastman Kodak Company Thin film magnetic element having a rhombic shape
US5309305A (en) * 1992-11-16 1994-05-03 Read-Rite Corporation Dual element magnetoresistive sensing head
JPH07202294A (ja) * 1993-12-28 1995-08-04 Nec Corp 磁気抵抗効果素子
US5608593A (en) * 1995-03-09 1997-03-04 Quantum Peripherals Colorado, Inc. Shaped spin valve type magnetoresistive transducer and method for fabricating the same incorporating domain stabilization technique
US5757695A (en) * 1997-02-05 1998-05-26 Motorola, Inc. Mram with aligned magnetic vectors
JP3180785B2 (ja) 1998-11-27 2001-06-25 日本電気株式会社 ヨーク型磁気抵抗効果ヘッド、ヨーク型磁気抵抗効果複合薄膜ヘッドおよび磁気記憶装置
US6545906B1 (en) 2001-10-16 2003-04-08 Motorola, Inc. Method of writing to scalable magnetoresistance random access memory element
US7095646B2 (en) 2002-07-17 2006-08-22 Freescale Semiconductor, Inc. Multi-state magnetoresistance random access cell with improved memory storage density
US6956763B2 (en) 2003-06-27 2005-10-18 Freescale Semiconductor, Inc. MRAM element and methods for writing the MRAM element
US6967366B2 (en) 2003-08-25 2005-11-22 Freescale Semiconductor, Inc. Magnetoresistive random access memory with reduced switching field variation
US7129098B2 (en) 2004-11-24 2006-10-31 Freescale Semiconductor, Inc. Reduced power magnetoresistive random access memory elements
JP6186252B2 (ja) * 2013-11-13 2017-08-23 アルプス電気株式会社 磁気センサ

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4103315A (en) * 1977-06-24 1978-07-25 International Business Machines Corporation Antiferromagnetic-ferromagnetic exchange bias films
JPS56143512A (en) * 1980-04-05 1981-11-09 Tdk Corp Magnetic head
US4504880A (en) * 1982-08-09 1985-03-12 International Business Machines Corporation Integrated magnetic recording head assembly including an inductive write subassembly and a magnetoresistive read subassembly
US4639806A (en) * 1983-09-09 1987-01-27 Sharp Kabushiki Kaisha Thin film magnetic head having a magnetized ferromagnetic film on the MR element

Also Published As

Publication number Publication date
JPS63205584A (ja) 1988-08-25
EP0279537B1 (en) 1993-12-29
EP0279537A3 (en) 1990-01-10
AU1136488A (en) 1988-08-18
EP0279537A2 (en) 1988-08-24
DE3886562T2 (de) 1994-04-21
CA1299284C (en) 1992-04-21
DE3886562D1 (de) 1994-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4803580A (en) Double-gap magnetoresistive head having an elongated central write/shield pole completely shielding the magnetoresistive sensor strip in the read gap
US4967298A (en) Magnetic head with magnetoresistive sensor, inductive write head, and shield
US4891725A (en) Magnetoresistive sensor having antiferromagnetic exchange-biased ends
US4841398A (en) Non linear magnetoresistive sensor
US5880912A (en) Magnetic head with biased GMR element and sense current compensation
JPH08235535A (ja) ヨーク型スピン・バルブｍｒ読取りヘッド
JPH0950613A (ja) 磁気抵抗効果素子及び磁界検出装置
JPH0721848B2 (ja) 磁気抵抗センサ及びその製造方法
US5475550A (en) Enhanced cross-talk suppression in magnetoresistive sensors
JPH0773416A (ja) Ｍｒ形読出しトランスジューサおよびその読出し方法
US5671105A (en) Magneto-resistive effect thin-film magnetic head
US5491606A (en) Planar magnetoresistive head with an improved gap structure
CA2191672A1 (en) Magnetoresistive device incorporating conductor geometry providing substantially uniform current flow for improved magnetic stability
KR0145034B1 (ko) 자기 트랜스듀서와, 자기 트랜스듀서를 포함하는 매체 드라이브
US6120920A (en) Magneto-resistive effect magnetic head
US6597545B2 (en) Shield design for magnetoresistive sensor
JPH0441415B2 (ja)
JPH09305924A (ja) 磁気抵抗効果型感磁素子及びこれを用いた磁気ヘッド
JPS63205585A (ja) 磁気低抗センサ細片
JPH05266437A (ja) 磁気抵抗効果型ヘッド
JPH06119620A (ja) 磁気抵抗効果ヘッド
JPH10501657A (ja) 永久磁石安定化を使用する単一磁区のｍｒセンサ
JPH07110921A (ja) 磁気抵抗効果型薄膜ヘッド
JPH09293216A (ja) 磁気ヘッド
JPH0810486B2 (ja) 磁気抵抗型磁気ヘッド

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees