膜面垂直通電（ＣＰＰ）読み取りセンサの縦バイアス積層構造
【課題】膜面垂直通電（ＣＰＰ）読み取りセンサの縦バイアス積層構造を提供する。
【解決手段】ＣＰＰ読み取りセンサの検知層構造を安定化させるための、改良された縦バイアス積層構造を有する読み取りヘッドが提供される。縦バイアス積層構造は、２つの側部領域の各々において、絶縁層によってＣＰＰ読み取りセンサから分離され、絶縁層とＣＰＰ読み取りセンサとともに、読み取りヘッド内の上側および下側強磁性シールドの間に挟まれる。本発明の好ましい実施形態において、縦バイアス積層構造は主として、Ｆｅ−Ｐｔ縦バイアス層を含み、シード層を持たないため、絶縁層のみの厚さで、Ｆｅ−Ｐｔ縦バイアス層とＣＰＰ読み取りセンサの間の間隔が決定される。シード層を持たないＦｅ−Ｐｔ縦バイアス層は、アニーリング後に良好な膜面内の硬磁性を呈し、間隔が狭いため、この安定化方式は有効である。
【解決手段】ＣＰＰ読み取りセンサの検知層構造を安定化させるための、改良された縦バイアス積層構造を有する読み取りヘッドが提供される。縦バイアス積層構造は、２つの側部領域の各々において、絶縁層によってＣＰＰ読み取りセンサから分離され、絶縁層とＣＰＰ読み取りセンサとともに、読み取りヘッド内の上側および下側強磁性シールドの間に挟まれる。本発明の好ましい実施形態において、縦バイアス積層構造は主として、Ｆｅ−Ｐｔ縦バイアス層を含み、シード層を持たないため、絶縁層のみの厚さで、Ｆｅ−Ｐｔ縦バイアス層とＣＰＰ読み取りセンサの間の間隔が決定される。シード層を持たないＦｅ−Ｐｔ縦バイアス層は、アニーリング後に良好な膜面内の硬磁性を呈し、間隔が狭いため、この安定化方式は有効である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、読み取りヘッドにおける膜面垂直通電（ＣＰＰ）トンネリング磁気抵抗（ＴＭＲ）または巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）読み取りセンサの検知層構造を安定化させるための、改良された縦バイアス積層構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
広く使用されている数多くの不揮発性記憶装置の１つに、磁気ディスクドライブがある。磁気ディクスドライブは、回転可能な磁気ディスクと、読書きヘッドアセンブリを備える。読書きヘッドアセンブリは、サスペンションアーム上に装着されたスライダによって支持される。サスペンションアームを支持するアクチュエータは、サスペンションアームを揺動させて、スライダをその浮上面（ＡＢＳ）により磁気ディスクの表面に上に位置づけることができる。
【０００３】
磁気ディスクが回転すると、磁気ディスクの回転によって発生した空気流により、スライダは空気をクッションとして、磁気ディスク上を非常に低い高さ（浮上量）で飛ぶ。スライダが空気の上に乗っているとき、アクチュエータはサスペンションアームを移動させて、読書きヘッドアセンブリを磁気ディスク上の選択されたデータトラックの上方に位置づける。読書きヘッドは、磁気ディスク上のデータを読み取り、またこれにデータを書き込む。その後、読書きヘッドアセンブリに接続された処理回路がコンピュータプログラムにしたがって動作し、読書き機能を実行する。
【０００４】
書込みヘッドは書込み磁極とリターン磁極を備え、これらはＡＢＳから離れた領域で相互に磁気的に接続され、導電性記録コイルにより包囲される。書込み工程では、導電性書込みコイルが書込み磁極とリターン磁極の中に磁束を誘起する。その結果、書込み磁場が書込み磁極から磁気ディスクへと、磁気ディスク表面に垂直な方向に発生する。書込み磁界は、磁気ディスクにデータを書き込み、その後、リターン磁極に戻るため、それ以前に書き込んだデータトラックを消去しない。
【０００５】
読み取りヘッドは読み取りセンサを備え、このセンサは２つの側方領域において絶縁層により縦方向のバイアス積層体から電気的に分離されているが、上下の強磁性体シールドとは電気的に接続されている。読み取り工程では、読み取りヘッドが磁気ディスク上のデータトラックの磁化転移部を通過し、磁化転移部から発生される磁界が読み取りヘッドの読み取りセンサの抵抗を変調する。読み取りセンサの抵抗の変化は、読み取りセンサの中を流れる検知電流によって検出され、その後、電圧変化に変換されて、これが読み取り信号を発生する。その結果得られる読み取り信号を使って、データトラックの磁化転移部の符号化データが復号される。
【０００６】
読み取りヘッドには、膜面垂直通電（ＣＰＰ）トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）または巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）読み取りセンサが一般的に使用される。ＣＰＰ ＴＭＲ読み取りセンサは、下側と上側のセンサ積層構造の間に挟まれた非磁性絶縁バリア層を含み、ＣＰＰ ＧＭＲ読み取りセンサは、下側と上側センサ積層構造の間に挟まれた非磁性導電スペーサ層を含む。バリアまたはスペーサ層の厚さは、ＣＰＰ ＴＭＲまたはＧＭＲ読み取りセンサを通過する伝導電子の平均自由工程より小さくなるように選択される。下側センサ積層構造は、バッファ層、シード層、ピン止め層、キーパ層構造、反平行結合層、基準層構造を含み、上側センサ積層構造は、検知層構造とキャップ層を含む。キーパ層構造、反平行結合層、基準層構造は磁束還流を形成し、反平行結合層を通じて発生する反平行結合によって、キーパおよび基準層構造の磁化は、ＡＢＳから遠ざかるものとＡＢＳに向かうものという反対向きの横方向に向けられる。これに対して、基準層構造、バリアまたはスペーサ層、検知層構造は散乱ゾーンを形成し、このゾーンでは、バリアまたはスペーサ層を通じて発生する強磁性結合が、磁束還流から生じる消磁と均衡し、その結果、検知層構造の磁化の向きはＡＢＳに平行な縦方向となる。
【０００７】
ＣＰＰ ＴＭＲまたはＧＭＲ読み取りセンサの中を感知電流が通過する際、伝導電子はバリアまたはスペーサ層の上下の界面において散乱する。磁気ディスク上の磁化転移部から発生される磁界を受け取る際、基準層構造の磁化はピン止めされた状態のままであり、検知層構造の磁化は回転する。散乱は、検知層構造の磁化が基準層構造の磁化に向かって回転するにつれて減少するが、検知層構造の磁化が基準層構造の磁化から離れるように回転すると増大する。このような散乱のばらつきは、ＣＰＰ ＴＭＲまたはＧＭＲ読み取りヘッドの抵抗が磁界の大きさ、すなわちｃｏｓθ（θは基準層と検知層構造の磁化の間の角度）に比例して変化する原因となる。次に、ＣＰＰ ＴＭＲまたはＧＭＲ読み取りセンサの抵抗の変化は検知電流によって検出され、電圧変化に変換されると、この変化が検出されて、再生信号として処理される。
【０００８】
検知層構造の磁化が読み取り工程中に安定して回転するようにするために、検知層構造の２つの端部に縦バイアス積層構造を用いて、検知層構造の中に静磁気相互作用を誘起する。縦バイアス積層構造は通常、シード層、縦バイアス層、キャップ層を含む。縦バイアス層は、検知層構造の２つの端部での実効電荷の均衡を通じて、さまざまな磁気が励起された後の検知層構造の磁化の反転を防止できるように十分に高い残留モーメント（ＭＲδＬＢ、ただし、ＭＲはその残留磁化、δＬＢはその厚さである）と、検知層構造全体を通じた静磁気相互作用により検知層構造の磁化をピン止めできるように十分に高い飽和保持力（Ｈｃ）を示さなければならない。この安定化方式は現在、幅５０ｎｍの読み取りヘッドにおいて、飽和モーメントが０．４２ｍｅｍｕ／ｃｍ２（２枚のＣｕ膜に挟まれた厚さ６ｎｍの強磁性８０Ｎｉ−２０Ｆｅ膜のそれに対応）の検知層構造を安定化するのに有効であるが、読み取りヘッドは、磁気記録の高密度化のためにますます小型化されるため、改良が求められる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、読み取りヘッドにおける膜面垂直通電（ＣＰＰ）トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）または巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）読み取りセンサの検知層構造を安定化させるための、改良された縦バイアス積層構造を提供する。縦バイアス積層構造は、２つの側部領域の各々において、Ａｌ２Ｏ３絶縁層によってＣＰＰ読み取りセンサから分離され、Ａｌ２Ｏ３絶縁層とＣＰＰ読み取りセンサとともに、読み取りヘッドの下側および上側強磁性シールドの間に挟まれる。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態において、縦バイアス積層構造は主として、Ｆｅ−Ｐｔ縦バイアス層を含み、シード層を持たないため、先行技術で用いられているようなＡｌ２Ｏ３絶縁層とシード層の合計の厚さではなく、Ａｌ２Ｏ３絶縁層の厚さによって、縦バイアス層とＣＰＰ読み取りセンサの間の間隔が決定される。シード層を持たないＦｅ−Ｐｔ縦バイアス層は、アニーリング後に優れた膜面内硬磁性を呈し、間隔が狭い、この安定化方式は有効である。
【００１１】
本発明の代替実施形態において、縦バイアス積層構造は主として、Ｆｅ−Ｐｔ縦バイアス層を含み、Ａｌ２Ｏ３絶縁層の一部に代わる絶縁ＭｇＯシード層を有する。ＭｇＯシード層を持つＦｅ−Ｐｔ縦バイアス層は、アニーリング後により優れた膜面内硬磁性を呈し、間隔が狭いままであるため、この安定化方式はさらに有効である。
【００１２】
本発明の上記およびそれ以外の特徴と利点は、添付の図面を参照しながら、好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明を読むことにより明らかとなるであろう。図面全体を通じて、同様の参照番号は同様の要素を示す。
【００１３】
本発明の性質と利点ならびに好ましい使用形態をよりよく理解するために、以下の詳細な説明を、添付の図面を参照しながら読むべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明が具現化されている磁気ディスクドライブの概略図である。
【図２】先行技術に係る読み取りヘッドのＡＢＳの概略図である。
【図３】ａｓ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ状態の８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）、Ｃｒ（４）／８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）、８０Ｃｒ−２０Ｍｏ（４）／８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）膜の磁化容易軸の応答を示すグラフである。
【図４】８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）、Ｃｒ（４）／８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）、８０Ｃｒ−２０Ｍｏ（４）／８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）膜を２８０℃で５時間アニーリングした後の磁化容易軸の応答を示すグラフである。
【図５】Ｃｒ／８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）と８０Ｃｒ−２０Ｍｏ／８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）膜を２８０℃で５時間アニーリングする前と後のＨＣとシード層の厚さ（δＳ）の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の好ましい実施形態に係る読み取りヘッドのＡＢＳの概略図である。
【図７】ａｓ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ状態のＦｅ−Ｐｔ（２４）膜の磁化容易軸の応答を示すグラフである。
【図８】Ｆｅ−Ｐｔ（２４）膜を２８０℃で５時間アニーリングした後の磁化容易軸の応答を示すグラフである。
【図９】Ｆｅ−Ｐｔ膜を２８０℃で５時間アニーリングする前と後のＨＣとＰｔ含有量の関係を示すグラフである。
【図１０】５３．２Ｆｅ−４６．８Ｐｔ膜を２８０℃で５時間アニーリングする前と後に撮影されたＸ線回折パターンを示すグラフである。
【図１１】本発明の代替実施形態に係る読み取りヘッドのＡＢＳの概略図である。
【図１２】ａｓ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ状態のＦｅ−Ｐｔ（２０）、ＭｇＯ（１．６）／Ｆｅ−Ｐｔ（２０）、ＭｇＯ（１．６）／Ｒｕ（１．８）／Ｆｅ−Ｐｔ（２０）膜の磁化容易軸の応答を示すグラフである。
【図１３】Ｆｅ−Ｐｔ（２０）、ＭｇＯ（１．６）／Ｆｅ−Ｐｔ（２０）、ＭｇＯ（１．６）／Ｒｕ（１．８）／Ｆｅ−Ｐｔ（２０）膜を２８０℃で５時間アニーリングした後の磁化容易膜の応答を示すグラフである。
【図１４】ＭｇＯ／Ｆｅ−Ｐｔ（２０）、ＭｇＯ（１．６）／Ｒｕ／Ｆｅ−Ｐｔ（２）、ＭｇＯ（１．６）／Ｒｈ／Ｆｅ−Ｐｔ（２）、ＭｇＯ（１．６）／Ｐｔ／Ｆｅ−Ｐｔ（２）膜のＨＣとシード層の厚さの関係を示すグラフである。
【図１５】Ｆｅ−ＰｔとＭｇＯ（１．６）／Ｆｅ−Ｐｔ膜のＨＣとＦｅ−Ｐｔ膜の厚さの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の説明は、本発明を実施するために現時点で予測される最良の実施形態に関する。この説明は、本発明の一般的原理を説明することを目的としており、本願で特許請求する発明概念を限定するものではない。
【００１６】
まず、図１を参照すると、本発明を実施した磁気ディスクドライブ１００が示されている。図１に示されているように、少なくとも１つの回転可能な磁気ディスク１１２がスピンドル１１４で支持され、ディスクドライブモータ１１８によって回転される。各磁気ディスク上への磁気記録は、磁気ディスク１１２の上の同心円状のデータトラック（図示せず）の環状パターンで行われる。
【００１７】
少なくとも１つのスライダ１１３が磁気ディスク１１２の付近に設置され、各スライダ１１３は、１つの読書きヘッドアセンブリ１２１を支持する。磁気ディスク１１２が回転すると、スライダ１１３はディスク表面１２２の上方で半径方向に内外に移動し、読書きヘッドアセンブリ１２１は磁気ディスク１１２の上の異なるデータトラックにアクセスできる。各スライダ１１３は、アクチュエータ１１９によって支持されるサスペンションアーム１１５に装着される。サスペンションアーム１１５は軽いスプリング力を提供し、これがスライダ１１３をディスク表面１２２に向かって付勢する。各アクチュエータ１１９はアクチュエータ手段１２７に取り付けられており、このアクチュエータ手段はボイスコイルモータ（ＶＣＭ）であってもよい。ＶＣＭは、固定磁場内で移動可能なコイルを有し、コイルの運動の方向と速度はコントローラ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。
【００１８】
磁気ディスクドライブ１００の動作中、磁気ディスク１１２の回転によってスライダ１１３とディスク表面１２２の間に空気軸受が生成され、これがスライダ１１３に上昇力または浮上力を与える。したがって、空気軸受はサスペンションアーム１１５の軽いスプリング力と釣り合い、センサの動作中、スライダ１１３をディスク表面１２２から、小さな略一定の間隔だけ離れた、少し上方の位置に支持する。
【００１９】
磁気ディスクドライブ１００の各種の構成要素は、動作中、制御ユニット１２９により発生される制御信号、たとえばアクセス制御信号および内部クロック信号によって制御される。一般に、制御ユニット１２９は、論理制御回路、記憶手段およびマイン路プロセッサを備える。制御ユニット１２９は、配線１２３上のドライブモータ制御信号や配線１２８上のヘッド位置およびシーク制御信号等、各種のシステム動作を制御するための制御信号を発生する。配線１２８上の制御信号は、スライダ１１３を磁気ディスク１１２の上の所望のデータトラックへと最適に移動させ、位置づけるための、所望の電流プロファイルを提供する。読書き信号は、記録チャネル１２５によって読書きヘッドアセンブリ１２１と通信される。
【００２０】
一般的な読み取りヘッド２００において、図２に示されるように、膜面垂直通電（ＣＰＰ）トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）または巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）読み取りセンサ２０１は、２つの側部領域で、絶縁層２０２によって縦バイアス積層構造２０４から電気的に絶縁され、検知電流が２つの側部領域で短絡することを防止しているが、下側および上側強磁性シールド２０６、２０８とは電気的に接続され、検知電流はＣＰＰ ＴＭＲまたはＧＭＲ読み取りセンサ２０１の膜面に対して垂直方向に流れることができる。
【００２１】
一般的なＣＰＰ ＴＭＲ読み取りセンサ２０１は、下側および上側センサ積層構造２１２、２１４の間に挟まれる電気的絶縁層２１０を含む。バリア層２１０は、厚さ０．４から１ｎｍの範囲の非磁性酸素ドープＭｇ（Ｍｇ−Ｏ）、Ｍｇ酸化物（ＭｇＯ）またはＭｇ−Ｏ／ＭｇＯ／Ｍｇ−Ｏ（ＭｇＯｘ）膜で形成される。検知電流がＭｇ−Ｏ、ＭｇＯまたはＭｇＯｘバリア層２１０で量子跳躍すると、ＣＰＰ ＴＭＲ読み取りセンサ２０１の抵抗変化はＴＭＲ効果によって検出される。
【００２２】
一般的なＣＰＰ ＧＭＲ読み取りセンサ２０１は、下側および上側センサ積層構造２１２、２１４の間に挟まれた導電スペーサ層２１０を含む。スペーサ層２１０は、厚さ１．６から４ｎｍの範囲の非磁性Ｃｕまたは酸素ドープＣｕ（Ｃｕ−Ｏ）膜で形成される。検知電流がＣｕまたはＣｕ−Ｏスペーサ層２１０の中を流れると、ＣＰＰ ＧＭＲ読み取りセンサの抵抗変化はＧＭＲ効果によって検出される。
【００２３】
下側センサ積層構造２１２は、厚さ２ｎｍの非磁性Ｔａ膜で形成されるバッファ層２１６と、厚さ２ｎｍの非磁性Ｒｕ膜で形成されるシード層２１８と、厚さ６ｎｍの反強磁性２３．２Ｉｒ−７６．８Ｍｎ膜（組成は原子パーセント）で形成されるピン止め層２２０と、キーパ層構造２２２と、厚さ０．８ｎｍの非磁性Ｒｕ膜で形成される反平行結合層２２６と、基準層構造２２４を含む。キーパ層２２２は、厚さ１．６ｎｍの７２．５Ｃｏ−２７．５Ｆｅ膜で形成される第一のキーパ層と、厚さ０．６ｎｍの６４．１Ｃｏ−３５．９Ｆｅ膜で形成される第二のキーパ層を含む。キーパ層構造２２２の厚さは、飽和モーメントが０．３２ｍｅｍｕ／ｃｍ２（２枚のＣｕ膜の間に挟まれた厚さ４．６ｎｍの強磁性８０Ｎｉ−２０Ｆｅ膜のそれに対応）になるように選択される。基準層構造２２４は、厚さ０．６ｎｍの６４．１Ｃｏ−３５．９Ｆｅ膜で形成される第一の基準層と、厚さ０．６ｎｍの７５．５Ｃｏ−２４．５Ｈｆ膜で形成される第二の基準層と、厚さ１．２ｎｍの６５．５Ｃｏ−１９．９Ｆｅ−１４．６Ｂ膜で形成される第三の基準層と、厚さ０．３ｎｍの４６．８Ｃｏ−５３．２Ｆｅ膜で形成される第四の基準層を含む。基準層構造２２４の厚さは、飽和モーメントが０．３０ｍｅｍｕ／ｃｍ２（２枚のＣｕ膜の間に挟まれた厚さ４．３ｎｍの強磁性８０Ｎｉ−２０Ｆｅ膜のそれに対応）となるように選択される。
【００２４】
上側センサ積層構造２１４は、検知層構造２２８と、厚さ６ｎｍの非磁性Ｒｕ膜で形成されるキャップ層２３０を含む。検知層構造２２８は、厚さ０．４ｎｍの強磁性８７．５Ｃｕ−１２．５Ｆｅ膜で形成される第一の検知層と、厚さ１．６ｎｍの強磁性７９．３Ｃｏ−４．０Ｆｅ−１６．７Ｂ膜で形成される第二の検知層と、厚さ２．８ｎｍの強磁性８７．１Ｃｏ−１２．９Ｈｆ膜で形成される第三の検知層を含む。検知層構造２２８の厚さは、飽和モーメントが０．４２ｍｅｍｕ／ｃｍ２（２枚のＣｕ膜の間に挟まれた厚さ６ｎｍの強磁性８０Ｎｉ−２０Ｆｅ膜のそれに対応）となるように選択される。
【００２５】
各側部領域の一般的な絶縁層２０２は、厚さ３ｎｍの非磁性アモルファスＡｌ２Ｏ３膜で形成される。各側部領域の一般的な縦バイアス積層構造２０４は、厚さ４ｎｍの非磁性Ｃｒ膜で形成されるシード層２３２と、厚さ２４ｎｍの硬磁性８２Ｃｏ−１８Ｐｔ膜で形成される縦バイアス層２３４と、厚さ１０ｎｍの非磁性Ｃｒ膜で形成されるキャップ層２３６を含む。Ｃｏ−Ｐｔ縦層２３４の厚さは、ＭＲδＬＢが２．１ｍｅｍｕ／ｃｍ２（２枚のＣｕ層に挟まれた厚さ３０ｎｍの強磁性８０Ｎｉ−２０Ｆｅ膜のそれ、または検知層２２８の飽和モーメントの５倍に対応）となるように選択される。
【００２６】
読み取りヘッド２００の製造工程においては、ＣＰＰ ＴＭＲまたはＧＭＲ読み取りセンサ２０１をウェハ上に、スバッタリングシステムで、厚さ１μｍの強磁性８０Ｎｉ−８０Ｆｅ膜で形成される下側強磁性シールド２０６とともに堆積させ、高真空炉の中で、５０，０００ Ｏｅの磁界中、２８０℃で５時間アニーリングする。ＣＰＰ ＴＭＲまたはＧＭＲ読み取りセンサ２０１を光リソグラフィ工程によってパターニングし、センサの前方および後方縁辺を形成し、次いで、別の写真工程でパターニングし、２つの側部領域にセンサ尾部を形成する。続いて、２つの端部領域に、Ａｌ２Ｏ３絶縁層２０２、Ｃｒシード層２３２、Ｃｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４、Ｃｒキャップ層２３６を逐次的に堆積させる。次に、フォトレジストを除去し、化学機械研磨工程を実行する。図２からわかるように、ＣＰＰ ＴＭＲまたはＧＭＲ読み取りセンサ２０１は、Ａｌ２Ｏ３絶縁層２０２によって縦バイアス積層構造２０４から分離される。その後、ＣＰＰ ＴＭＲまたはＧＭＲ読み取りセンサ２０１、Ａｌ２Ｏ３絶縁層２０２、縦バイアス積層構造２０４を、厚さ１μｍの強磁性８０Ｎｉ−２０Ｆｅ膜で形成される上側強磁性シールド２０８、次に厚さ１μｍの強磁性Ａｌ２Ｏ３膜で形成されるギャップによって被覆する。読み取りヘッド製造工程完了後に、書き込みヘッドの製造工程が開始する。
【００２７】
Ａｌ２Ｏ３絶縁層２０２は、各側部領域において、ＣＰＰ読み取りセンサ２０１の尾部を均一に被覆して、厚さはＣＰＰ読み取りセンサ２０１とＣｏ−Ｐｔ縦バイアス積層構造２０４の間が完全に絶縁されるようにするのに十分でなければならない。その一方で、Ａｌ２Ｏ３絶縁層２０２は、ＣＰＰ読み取りセンサ２０１とＣｏ−Ｐｔ縦バイアス積層構造２０４の間の間隔をできるだけ小さくし、ＣＰＰ読み取りセンサ２０１とＣｏ−Ｐｔ縦バイアス積層構造２０４の間の静磁気相互作用を向上させるために、十分に薄くなければならない。Ａｌ２Ｏ３絶縁層２０２が最適な厚さ、約３ｎｍであれば、ＣＰＰ読み取りセンサ２０１の中に検知電流を十分に封じ込めることができ、Ｃｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４が検知層構造２２８を安定化しやすくなる。
【００２８】
Ｃｒシード層２３２は、各側部領域において、ＣＰＰ読み取りセンサ２０１の尾部を均一に被覆し、また、体心立方格子（ｂｃｃ）｛０１１｝がＡｌ２Ｏ３絶縁層２０２とＣｒシード層２３２との界面に平行になるようにその多結晶粒が自由に成長できるように十分に厚くなければならない。この好ましい結晶集合組織により、Ｃｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４の多結晶粒が、六方最密格子（ｈｃｐ）｛０１１０｝または｛０１１１｝平面がＣｒシード層２３２とＣｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４の間の界面に平行となる状態で成長しやすく、その結果、ｃ軸（磁化容易軸）が界面付近に位置するように方向づけられ、ＭＲとＨＣ等の膜面内硬磁性が改善される。その反面、Ｃｒシード層２３２は、ＣＰＰ読み取りセンサ２０１とＣｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４の間の間隔を最小限にして、ＣＰＰ読み取りセンサ２０１とＣｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４の間の静磁気相互作用を向上させるように十分に薄くなければならない。Ｃｒシード層２３２が最適な厚さ、約４ｎｍであれば、Ｃｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４の膜面内硬磁性を向上させることができ、Ｃｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４が検知層構造２２８を安定化しやすくなる。
【００２９】
検知層構造２１４を安定化させるためにＭＲδＬＢとＨＣを高くする必要があることに加え、Ｃｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４は、各側部領域において、ＣＰＰ読み取りセンサ２０１の尾部を均一に被覆し、検知層構造２１４の磁化の反転によって発生するサイドリーディングを防止できる高さのＭＲδＬＢとなるように十分に厚くなければならない。これに対して、縦バイアス層２３４は、高い読み取り感度を保持できるようにＭＲδＬＢを低くするのに十分に薄くなければならない。縦バイアス層２３４が最適な厚さ、約２４ｎｍであれば、ＭＲδＬＢは２．１ｍｅｍｕ／ｃｍ２（２枚のＣｕ膜に挟まれた厚さ３０ｎｍの強磁性８０Ｎｉ−２０Ｆｅ膜のそれまたは、検知層２２８の飽和モーメントの５倍に対応）となり、したがって、高い読み取り感度を維持しながら、検知層構造２１４を安定化できる。
【００３０】
しかしながら、絶縁層２０２と縦バイアス積層構造２０４の合計の厚さは（４１ｎｍ）はＣＰＰ読み取りセンサ２０１の厚さ（２７．３ｎｍ）よりはるかに大きいため、その上に上側強磁性シールド２０８が堆積されることになる表面形状は急峻すぎるようになる。このように表面形状が急峻であると、読み取り解像度が低下する。したがって、絶縁層２０２、シード層２３２、縦バイアス層２３４の最適厚さを最小限にすることが重要である。特に縦バイアス層２３４については、ＭＲδＬＢを変えないようにしなければならないため、δＬＢは、ＭＲを最大限にすることによってのみ最小化できる。ＭＲ＝ＳＭＳ（Ｓは直角度、ＭＳは飽和磁化）であるため、ＭＲを最大にするには、ＳまたはＭＲを最大にすればよい。
【００３１】
図３は、先行技術に係るａｓ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ状態の８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）、Ｃｒ（４）／８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）、８０Ｃｒ−２０Ｍｏ（４）／８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）膜（厚さはｎｍ）の磁化容易軸の応答を示す。シード層がない状態で、Ｃｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４は、Ｓが０．５２と低く、ＭＳは、強磁性８０Ｎｉ−２０Ｆｅ膜のそれ（７００ｍｅｍｕ／ｃｍ３）と比較して１，０８４ｍｅｍｕ／ｃｍ３と高く、ＨＣは１，２４１Ｏｅと高い。Ｓが低いのは、Ｃｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４のｃ軸がＡｌ２Ｏ３絶縁層２０２とＣｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４との界面に垂直方向に向いていることによるものであり、その結果、ＭＲδＬＢは１．３７ｍｅｍｕ／ｃｍ２と低くなる。これに対して、ＣｒとＣｒ−Ｍｏシード層２３２がある場合、Ｃｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４は、Ｓがそれぞれ０．８４と０．８２と高く、ＨＣがそれぞれ１，４３８と１，７９５Ｏｅと高い。Ｓが高いのは、Ｃｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４のｃ軸がＣｒシード層２３２とＣｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４の界面に略平行な方向であることによるものであり、その結果、ＭＲδＬＢは約２．１ｍｅｍｕ／ｃｍ２と高くなる。これに対して、ＨＣも、好ましい結晶集合組織から高くなる。ＭｏをＣｒ原子に加えることによってＨＣがさらに高くなるのは、Ｃｒ−Ｍｏシード層２３２とＣｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４の格子整合が改善されるからである。
【００３２】
図４は、先行技術に係る８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）、Ｃｒ（４）／８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）、８０Ｃｒ−２０Ｍｏ（４）／８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）膜を２８０℃で５時間アニーリングした後の磁化容易軸の応答を示す。シード層を持たないＣｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４は、Ｓが０．３３と低く、ＨＣは１．１７７Ｏｅと高い。ＣｒとＣｒ−Ｍｏシード層２３２があると、Ｃｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４は、Ｓがそれぞれ０．８４と０．８２と高く、ＨＣはそれぞれ１，５２１、１，８４１Ｏｅと低い。したがって、アニーリング後は、シード層がまったくないとＳとＨＣは若干低下するが、ＣｒとＣｒ−Ｍｏシード層２３２があると、若干増加する。
【００３３】
図５は、先行技術に係るＣｒ／８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）、８０Ｃｒ−２０Ｍｏ／８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）膜を２８０℃で５時間アニーリングする前と後のＨＣとシード層の厚さ（δＳ）の関係を示す。ａｓ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ状態とアニーリング後の状態のＣｒ／Ｃｏ−Ｐｔ／Ｃｒ膜の両方に関して、ＨＣは、Ｃｒシード層２３２の厚さが０から２ｎｍに増大すると、約１，２００から約８８０Ｏｅに低下し、その後、厚さが３ｎｍを超えると、上昇して１，４００Ｏｅを超える。ａｓ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ状態とアニーリング後の状態のＣｒ−Ｍｏ／Ｃｏ−Ｐｔ／Ｃｒ膜の両方に関して、ＨＣは、Ｃｒ−Ｍｏシード層２３２の厚さが０から２ｎｍに増大すると、約１，２００から約６６０Ｏｅに低下し、その後、厚さが３ｎｍを超えると、上昇して１，７００Ｏｅを超える。図５は、したがって、ＣｒとＣｒ−Ｍｏシード層２３２のＨＣに対する影響が、アニーリングの影響よりはるかに大きく、ＣｒとＣｒ−Ｍｏシード層２３２が好ましい結晶集合組織を得るのに十分な厚さである時のみ、好ましいことを示している。
【００３４】
図６は、本発明の好ましい実施形態に係る読み取りヘッド６００を示しており、各側部領域における改良された縦バイアス積層構造６０４が提案されている。読み取りヘッド６００において、ＣＰＰ ＴＭＲまたはＧＭＲ読み取りセンサ２０１は、図２に示されるものと同じまたはそれより小さく、２つの側部領域において、縦バイアス積層構造６０４から絶縁層２０２によって電気的に絶縁され、検知電流が２つの側部領域を通じて短絡することが防止されているが、下側および上側強磁性シールド２０６、２０８とは電気的に接続されているため、検知電流はＣＰＰ ＴＭＲまたはＧＭＲ読み取りセンサ２０１の膜面に垂直な方向に流れる。
【００３５】
縦バイアス積層構造６０４は、厚さ２０ｎｍの硬磁性Ｆｅ−Ｐｔ膜で形成され、Ｐｔ含有量が４４から５０ａｔ％である縦バイアス層６３４と、厚さ６０ｎｍの非磁性Ｒｕ膜で形成されるキャップ層６３６を含む。Ｆｅ−Ｐｔ縦層６３４の厚さは、ＭＲδＬＢが１．６８ｍｅｍｕ／ｃｍ２（２枚のＣｕ膜に挟まれた厚さ２４ｎｍの強磁性８０Ｎｉ−２０Ｆｅ膜のそれに対応）となるように選択される。シード層２３２をなくすことにより、Ａｌ２Ｏ３絶縁層２０２の厚さ（３ｎｍ）だけで間隔が決まる。シード層を持たないＦｅ−Ｐｔ縦バイアス層６３４は、後述のように、ＨＣがアニーリング後に２，４００Ｏｅより高く、間隔が３ｎｍと狭くなるため、改良された縦バイアス積層構造６０４は、これまでになく高い記録密度による磁気記録のためにますます小型化されるＣＰＰ読み取りセンサ２０１の検知層構造を安定化させるのにより有効となるであろう。
【００３６】
図７は、ａｓ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ状態Ｆｅ−Ｐｔ（２４）膜の磁化容易軸の応答を示す。Ｐｔ含有量が３５．５、４１．４、４６．８、５２．５、５６．９ａｔ％のとき、Ｆｅ−Ｐｔ膜は、ＨＣがそれぞれ５６．０、４３．５、３２．８、３０．７、３８．４Ｏｅと低い。このようなＨＣの低い数値は、この安定化方式において縦バイアス層６３４として使用するには低すぎる。
【００３７】
図８は、２８０℃で５時間、アニーリングした後のＦｅ−Ｐｔ（２４）膜の磁化容易軸の応答を示す。Ｐｔ含有量が３５．５、４１．４、４６．８、５２．５、５６．９ａｔ％のとき、Ｆｅ−Ｐｔ膜は、ＨＣの数値がそれぞれ１４０、８９８、２，６８７、７９４、５０Ｏｅである。ＨＣは、Ｐｔ含有量を約４６．８ａｔ％とし、アリーリングした場合のみ、この安定化方式に十分な高さとなる。さらに、５３．２Ｆｅ−４６．８Ｐｔ縦バイアス層６３４をアニーリングした後、そのＳは０．９６から０．９１に低下し、ＭＳは９６８から９１４ｍｅｍｕ／ｃｍ３に減少する。したがって、５３．２Ｆｅ−４６．８Ｐｔの縦バイアス層６３４をアニーリングすると、高いＳ、ＭＳ、ＨＣは高くなり、この安定化方式の縦バイアス層６３４として使用することができる。さらに、シード層をなくすと間隔が７から３ｎｍに減少するため、求められるＭＲδＬＢを実質的に低減させることができ、ＨＣは実質的に高い。
【００３８】
図９は、２８０℃で５時間アニーリングする前と後のＦｅ−Ｐｔ膜のＨＣとＰｔ含有量の関係を示す。Ｐｔ含有量が４０から５４ａｔ％の狭い範囲で選択されたときだけ、アニーリングのＨＣへの影響は非常に大きくなる。
【００３９】
図１０は、ａｓ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ状態とアニーリング後の状態の５３．２Ｆｅ−４６．８Ｐｔ膜で撮影されたＸ線回折パターンを示す。強い反射｛１１１｝ｆｃｃおよび弱い反射｛２００｝ｆｃｃと｛２１１｝ｆｃｃ反射（ａ＝０．３７９９ｎｍ）を示す面心立方構造（ｆｃｃ）相が、ａｓ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ状態のＦｅ−Ｐｔ膜に見られる。このｆｃｃ相が不規則であると、ａｓ−ｄｅｏｓｉｔｅｄ状態のＦｅ−Ｐｔ膜のＨＣは低いかもしれない。これに対して、強い反射｛１１１｝ｆｃｃ、分離した反射｛２００｝ｆｃｔと｛２１１｝ｆｃｔ、新たに現れた反射｛２０１｝ｆｃｔ（ａ＝０．３８４７ｎｍ，ｃ＝０．３７１４ｎｍ，ｃ／ａ＝０．９６５４）を示す面心正方構造（ｆｃｔ）相が、アニーリング後の状態のＦｅ−Ｐｔ膜に見られる。このｆｃｃ相が等原子比、規則的であると、アニーリングされた状態のＦｅ−Ｐｔ膜のＨＣは非常に高いかもしれない。したがって、アニーリングによりＨＣが大きく増大するのは、ＦｅとＰｔ含有量が約５０ａｔ％の時だけ、不規則なｆｃｃがｆｃｔ相に変化することに関係があるであろう。
【００４０】
図１１は、本発明の代替の実施形態に係る読み取りヘッド１１００を示しており、各側部域においてさらに改良された縦バイアス積層構造１１０４が提案されている。読み取りヘッド１１００において、ＣＰＰ ＴＭＲまたはＧＭＲ読み取りセンサ２０１は、図２に示されるものと同じまくたはそれより小さく、２つの側部領域において縦バイアス積層構造１１０４から絶縁層１１０２によって電気的に絶縁され、２つの側部領域を通じて検知電流が短絡しないようになっている、下側および上側強磁性シールド２０６、２０８とは電気的に接続されて、検知電流がＣＰＰ ＴＭＲまたはＧＭＲ読み取りセンサ２０１の膜面に垂直な方向に流れる。
【００４１】
絶縁層１１０２は、厚さ１．４ｎｍの非磁性アモルファスＡｌ２Ｏ３膜で形成される。縦バイアス積層構造１１０４は、厚さ１．６ｎｍの非磁性多結晶ＭｇＯ膜で形成される絶縁シード層１１３２と、Ｐｔ含有量が４４から５０ａｔ％の範囲で、厚さ２０ｎｍの硬磁性Ｆｅ−Ｐｔ膜で形成される縦バイアス層６３４と、厚さ６０ｎｍの非磁性Ｒｕ膜で形成されるキャップ層６３６を含む。Ｆｅ−Ｐｔ縦層の厚さは、ＭＲδＬＢが１．６８ｍｅｍｕ／ｃｍ２（２枚のＣｕにより挟まれる厚さ２４ｎｍの強磁性８０Ｎｉ−２０Ｆｅ膜のそれに対応）となるように選択される。ＭｇＯシード層１１３２は、Ａｌ２Ｏ３絶縁層１１０２の一部の代わりに使用され、別の絶縁層として機能する。その結果、Ａｌ２Ｏ３絶縁層１１０２とＭｇＯシード層１１３２の厚さの合計（３ｎｍ）によって間隔が決定されるため、間隔は狭いままである。さらに、同じ厚さで、２つの似ていない酸化物膜で形成される間隔は一般に、１枚の酸化物膜だけで形成される間隔より高い絶縁破壊電圧（絶縁特性を特徴づける）を示し、これは、堆積中の下側酸化物膜におけるピンホールの成長が、２つの似ていない酸化物膜の間の界面で中断されるからである。後述のように、ＭｇＯシード層１１３２を伴うＦｅ−Ｐｔ縦バイアス層６３４では、ＨＣがアニーリング後に３，２００Ｏｅを超える程度に高く、間隔が３ｎｍと狭いままであるため、さらに改良された縦バイアス積層構造１１０４は、さらに高い記録密度での磁気記録のために一段と小型化されたＣＰＰ読み取りセンサ２０１の検知層構造２２８を安定化させることにおいて、より有効であることが期待される。
【００４２】
さらに、本発明の好ましい実施形態と代替の実施形態のどちらにおいても、厚さ１．８ｎｍの非磁性多結晶Ｒｕ膜で形成された追加の導電性シード層を、Ｆｅ−Ｐｔ縦バイアス層６３４の下に使用することができる。空間が１．８ｎｍ大きくなることは望ましくないが、ＭｇＯシード層１１０６と追加のＲｕシード層を伴うＦｅ−Ｐｔ縦バイアス層６３４では、後述のように、アニーリング後にＨＣが４，０００Ｏｅを超える程度に高くなる。したがって、この方法は、間隔を縮小するという本発明の原理に反しているが、ＨＣが実質的に高いため、依然として容認可能で、魅力的である。
【００４３】
図１２は、ａｓ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ状態Ｆｅ−Ｐｔ（２０）、ＭｇＯ（１．６）／Ｆｅ−Ｐｔ（２０）、ＭｇＯ（１．６）／Ｒｕ（１．８）／Ｆｅ−Ｐｔ（２０）膜の磁化容易軸の応答を示す。ＭｇＯとＭｇＯ／Ｒｕシード層の使用によって、ＨＣは２９．１から、それぞれ２５．５と３４．２Ｏｅに増大する。したがって、ＭｇＯとＭｇＯ／Ｒｕシード層がａｓ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ状態のＦｅ−Ｐｔ膜のＨＣに対する影響は、まったく魅力的ではない。このように低いＨＣの数値は、この安定化方式で縦バイアス層６３４として使用するには低すぎる。
【００４４】
図１３は、Ｆｅ−Ｐｔ（２０）、ＭｇＯ（１．６）／Ｆｅ−Ｐｔ（２０）、ＭｇＯ（１．６）／Ｒｕ（１．８）／Ｆｅ−Ｐｔ（２０）膜を２８０℃で５時間アニーリングした後の磁化容易軸の応答を示す。ＭｇＯとＭｇＯ／Ｒｕシード層の使用によって、ＨＣは２，２９１からそれぞれ３，３０６と４，０１０Ｏｅに増大する。したがって、アニーリングがＨＣに与える影響は非常に大きいだけでなく、アニーリングにより、ＭｇＯとＭｇＯ／Ｒｕシード層がＨＣに及ぼす影響も非常に重大となる。このようにＨＣが非常に高いため、アニーリング後のＦｅ−Ｐｔ膜は、ＭｇＯとＭｇＯ／Ｒｕシード層とともに、この安定化方式での縦バイアス層６３４として使用することができる。
【００４５】
図１４は、ＭｇＯ、ＭｇＯ（１．６）／Ｒｕ、ＭｇＯ（１．６）／Ｒｈ、ＭｇＯ（１．６）／Ｐｔシード層を伴うＦｅ−Ｐｔ（２０）膜のＨＣとシード層の厚さの関係を示す。ＨＣは、ＭｇＯとＲｕシード層の厚さの増加に伴って増大するが、ＲｈとＰｔシード層の厚さが増大すると減少する。したがって、Ｒｕシード層は、これら３つの導電シード層の中で最良のものと思われ、より重要な点としては、最大ＨＣを達成するのに、先行技術では厚さが３ｎｍ超必要であったのに対し、厚さわずか１．８ｎｍでよい。
【００４６】
図１５は、Ｆｅ−ＰｔとＭｇＯ（１．６）／Ｆｅ−Ｐｔ膜のＨＣとＦｅ−Ｐｔ膜の厚さの関係を示す。両方ともに、Ｆｅ−Ｐｔ膜の厚さが増すにつれ、ＨＣが上昇する。ＨＣを２，０００Ｏｅ超にするには、ＭｇＯシード層１１３２の有無を問わず、Ｆｅ−Ｐｔ膜の厚さはそれぞれ、１２ｎｍ、１４ｎｍを超えればよい。このようにＨＣが高ければ、薄いＦｅ−Ｐｔ膜を縦バイアス層６３４として使用し、飽和モーメントを０．２８ｍｅｍｕ／ｃｍ２（２枚のＣｕ膜に挟まれた厚さ４ｎｍの強磁性８０Ｎｉ−２０Ｆｅ膜のそれに対応）として、検知層構造２２８を安定化させることができる。さらに、円滑な表面形状も期待できる。
【００４７】
注目すべき点として、キャップ層もまた、高いＨＣを実現する中で重要な役割を果たす可能性がある。表１に、各種のシード層を有するＦｅ−Ｐｔ膜のＨＣ値を示す。Ｒｕキャップ層がＴａキャップ層の代わりに使用されるほど、ＨＣは実質的に増大する。このことから、非磁性Ｒｕ膜でキャップ層を作製することが提案される。
【００４８】
【表１】
【００４９】
さらに、この安定化方式を実行する方法も提案される。読み取りヘッド作製工程終了後に、読み取りヘッド６００を高真空炉の中で、センサの前方および後方縁辺に垂直な５０，０００Ｏｅの磁界中、２８０℃で５時間アニーリングし、その後、室温で、センサの前方および後方縁辺に平行な５０，０００Ｏｅの磁界中で再磁化する。アニーリングと再磁化ステップを行うと、ＣＰＰ読み取りセンサ２０１のキーパと基準層２２２、２２４の磁化は、センサの前方および後方縁辺に垂直で、相互に反対方向に向き、Ｆｅ−Ｐｔ縦バイアス層４３４の磁化は、センサの前方と後方縁辺に対して平行となる。
【００５０】
各種の実施形態について説明したが、これらは限定ではなく、例としてのみ提示されたものと理解するべきである。本発明の範囲内に入るその他の実施形態もまた、当業者にとって明らかかもしれない。したがって、本発明の幅と範囲は、上記の実施形態のいずれによっても限定されるべきでなく、以下の特許請求範囲およびその等価物に従ってのみ定義されるべきである。
【符号の説明】
【００５１】
１００ 磁気ディスクドライブ
１１２ 磁気ディスク
１１３ スライダ
１１４ スピンドル
１１５ サスペンションアーム
１１８ ディスクドライブモータ
１１９ アクチュエータ
１２１ 読み取りヘッド
１２２ ディスク表面
１２５ 記録チャネル
１２７ アクチュエータ手段
１２８ ライン
１２９ コントローラ
２００ 読み取りヘッド
２０１ 読み取りセンサ
２０２ 絶縁層
２０４ 縦バイアス積層構造
２０６ 下側強磁性シールド
２０８ 上側強磁性シールド
２１０ 絶縁バリア層
２１２ 下側センサ積層構造
２１４ 上側センサ積層構造
２１６ バッファ層
２１８ シード層
２２０ ピン止め層
２２２ キーパ層構造
２２４ 基準層構造
２２６ 反平行結合層
２２８ 検知層構造
２３２ シード層
２３４ 縦バイアス層
２３６ キャップ層
４３４ Ｆｅ−Ｐｔ縦バイアス層
６００ 読み取りヘッド
６０４ 縦バイアス積層構造
６３４ 縦バイアス層
６３６ キャップ層
１１００ 読み取りヘッド
１１０４ 縦バイアス積層構造
１１０６ ＭｇＯシード層
１１３２ シード層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、読み取りヘッドにおける膜面垂直通電（ＣＰＰ）トンネリング磁気抵抗（ＴＭＲ）または巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）読み取りセンサの検知層構造を安定化させるための、改良された縦バイアス積層構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
広く使用されている数多くの不揮発性記憶装置の１つに、磁気ディスクドライブがある。磁気ディクスドライブは、回転可能な磁気ディスクと、読書きヘッドアセンブリを備える。読書きヘッドアセンブリは、サスペンションアーム上に装着されたスライダによって支持される。サスペンションアームを支持するアクチュエータは、サスペンションアームを揺動させて、スライダをその浮上面（ＡＢＳ）により磁気ディスクの表面に上に位置づけることができる。
【０００３】
磁気ディスクが回転すると、磁気ディスクの回転によって発生した空気流により、スライダは空気をクッションとして、磁気ディスク上を非常に低い高さ（浮上量）で飛ぶ。スライダが空気の上に乗っているとき、アクチュエータはサスペンションアームを移動させて、読書きヘッドアセンブリを磁気ディスク上の選択されたデータトラックの上方に位置づける。読書きヘッドは、磁気ディスク上のデータを読み取り、またこれにデータを書き込む。その後、読書きヘッドアセンブリに接続された処理回路がコンピュータプログラムにしたがって動作し、読書き機能を実行する。
【０００４】
書込みヘッドは書込み磁極とリターン磁極を備え、これらはＡＢＳから離れた領域で相互に磁気的に接続され、導電性記録コイルにより包囲される。書込み工程では、導電性書込みコイルが書込み磁極とリターン磁極の中に磁束を誘起する。その結果、書込み磁場が書込み磁極から磁気ディスクへと、磁気ディスク表面に垂直な方向に発生する。書込み磁界は、磁気ディスクにデータを書き込み、その後、リターン磁極に戻るため、それ以前に書き込んだデータトラックを消去しない。
【０００５】
読み取りヘッドは読み取りセンサを備え、このセンサは２つの側方領域において絶縁層により縦方向のバイアス積層体から電気的に分離されているが、上下の強磁性体シールドとは電気的に接続されている。読み取り工程では、読み取りヘッドが磁気ディスク上のデータトラックの磁化転移部を通過し、磁化転移部から発生される磁界が読み取りヘッドの読み取りセンサの抵抗を変調する。読み取りセンサの抵抗の変化は、読み取りセンサの中を流れる検知電流によって検出され、その後、電圧変化に変換されて、これが読み取り信号を発生する。その結果得られる読み取り信号を使って、データトラックの磁化転移部の符号化データが復号される。
【０００６】
読み取りヘッドには、膜面垂直通電（ＣＰＰ）トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）または巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）読み取りセンサが一般的に使用される。ＣＰＰ ＴＭＲ読み取りセンサは、下側と上側のセンサ積層構造の間に挟まれた非磁性絶縁バリア層を含み、ＣＰＰ ＧＭＲ読み取りセンサは、下側と上側センサ積層構造の間に挟まれた非磁性導電スペーサ層を含む。バリアまたはスペーサ層の厚さは、ＣＰＰ ＴＭＲまたはＧＭＲ読み取りセンサを通過する伝導電子の平均自由工程より小さくなるように選択される。下側センサ積層構造は、バッファ層、シード層、ピン止め層、キーパ層構造、反平行結合層、基準層構造を含み、上側センサ積層構造は、検知層構造とキャップ層を含む。キーパ層構造、反平行結合層、基準層構造は磁束還流を形成し、反平行結合層を通じて発生する反平行結合によって、キーパおよび基準層構造の磁化は、ＡＢＳから遠ざかるものとＡＢＳに向かうものという反対向きの横方向に向けられる。これに対して、基準層構造、バリアまたはスペーサ層、検知層構造は散乱ゾーンを形成し、このゾーンでは、バリアまたはスペーサ層を通じて発生する強磁性結合が、磁束還流から生じる消磁と均衡し、その結果、検知層構造の磁化の向きはＡＢＳに平行な縦方向となる。
【０００７】
ＣＰＰ ＴＭＲまたはＧＭＲ読み取りセンサの中を感知電流が通過する際、伝導電子はバリアまたはスペーサ層の上下の界面において散乱する。磁気ディスク上の磁化転移部から発生される磁界を受け取る際、基準層構造の磁化はピン止めされた状態のままであり、検知層構造の磁化は回転する。散乱は、検知層構造の磁化が基準層構造の磁化に向かって回転するにつれて減少するが、検知層構造の磁化が基準層構造の磁化から離れるように回転すると増大する。このような散乱のばらつきは、ＣＰＰ ＴＭＲまたはＧＭＲ読み取りヘッドの抵抗が磁界の大きさ、すなわちｃｏｓθ（θは基準層と検知層構造の磁化の間の角度）に比例して変化する原因となる。次に、ＣＰＰ ＴＭＲまたはＧＭＲ読み取りセンサの抵抗の変化は検知電流によって検出され、電圧変化に変換されると、この変化が検出されて、再生信号として処理される。
【０００８】
検知層構造の磁化が読み取り工程中に安定して回転するようにするために、検知層構造の２つの端部に縦バイアス積層構造を用いて、検知層構造の中に静磁気相互作用を誘起する。縦バイアス積層構造は通常、シード層、縦バイアス層、キャップ層を含む。縦バイアス層は、検知層構造の２つの端部での実効電荷の均衡を通じて、さまざまな磁気が励起された後の検知層構造の磁化の反転を防止できるように十分に高い残留モーメント（ＭＲδＬＢ、ただし、ＭＲはその残留磁化、δＬＢはその厚さである）と、検知層構造全体を通じた静磁気相互作用により検知層構造の磁化をピン止めできるように十分に高い飽和保持力（Ｈｃ）を示さなければならない。この安定化方式は現在、幅５０ｎｍの読み取りヘッドにおいて、飽和モーメントが０．４２ｍｅｍｕ／ｃｍ２（２枚のＣｕ膜に挟まれた厚さ６ｎｍの強磁性８０Ｎｉ−２０Ｆｅ膜のそれに対応）の検知層構造を安定化するのに有効であるが、読み取りヘッドは、磁気記録の高密度化のためにますます小型化されるため、改良が求められる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、読み取りヘッドにおける膜面垂直通電（ＣＰＰ）トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）または巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）読み取りセンサの検知層構造を安定化させるための、改良された縦バイアス積層構造を提供する。縦バイアス積層構造は、２つの側部領域の各々において、Ａｌ２Ｏ３絶縁層によってＣＰＰ読み取りセンサから分離され、Ａｌ２Ｏ３絶縁層とＣＰＰ読み取りセンサとともに、読み取りヘッドの下側および上側強磁性シールドの間に挟まれる。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態において、縦バイアス積層構造は主として、Ｆｅ−Ｐｔ縦バイアス層を含み、シード層を持たないため、先行技術で用いられているようなＡｌ２Ｏ３絶縁層とシード層の合計の厚さではなく、Ａｌ２Ｏ３絶縁層の厚さによって、縦バイアス層とＣＰＰ読み取りセンサの間の間隔が決定される。シード層を持たないＦｅ−Ｐｔ縦バイアス層は、アニーリング後に優れた膜面内硬磁性を呈し、間隔が狭い、この安定化方式は有効である。
【００１１】
本発明の代替実施形態において、縦バイアス積層構造は主として、Ｆｅ−Ｐｔ縦バイアス層を含み、Ａｌ２Ｏ３絶縁層の一部に代わる絶縁ＭｇＯシード層を有する。ＭｇＯシード層を持つＦｅ−Ｐｔ縦バイアス層は、アニーリング後により優れた膜面内硬磁性を呈し、間隔が狭いままであるため、この安定化方式はさらに有効である。
【００１２】
本発明の上記およびそれ以外の特徴と利点は、添付の図面を参照しながら、好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明を読むことにより明らかとなるであろう。図面全体を通じて、同様の参照番号は同様の要素を示す。
【００１３】
本発明の性質と利点ならびに好ましい使用形態をよりよく理解するために、以下の詳細な説明を、添付の図面を参照しながら読むべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明が具現化されている磁気ディスクドライブの概略図である。
【図２】先行技術に係る読み取りヘッドのＡＢＳの概略図である。
【図３】ａｓ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ状態の８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）、Ｃｒ（４）／８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）、８０Ｃｒ−２０Ｍｏ（４）／８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）膜の磁化容易軸の応答を示すグラフである。
【図４】８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）、Ｃｒ（４）／８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）、８０Ｃｒ−２０Ｍｏ（４）／８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）膜を２８０℃で５時間アニーリングした後の磁化容易軸の応答を示すグラフである。
【図５】Ｃｒ／８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）と８０Ｃｒ−２０Ｍｏ／８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）膜を２８０℃で５時間アニーリングする前と後のＨＣとシード層の厚さ（δＳ）の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の好ましい実施形態に係る読み取りヘッドのＡＢＳの概略図である。
【図７】ａｓ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ状態のＦｅ−Ｐｔ（２４）膜の磁化容易軸の応答を示すグラフである。
【図８】Ｆｅ−Ｐｔ（２４）膜を２８０℃で５時間アニーリングした後の磁化容易軸の応答を示すグラフである。
【図９】Ｆｅ−Ｐｔ膜を２８０℃で５時間アニーリングする前と後のＨＣとＰｔ含有量の関係を示すグラフである。
【図１０】５３．２Ｆｅ−４６．８Ｐｔ膜を２８０℃で５時間アニーリングする前と後に撮影されたＸ線回折パターンを示すグラフである。
【図１１】本発明の代替実施形態に係る読み取りヘッドのＡＢＳの概略図である。
【図１２】ａｓ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ状態のＦｅ−Ｐｔ（２０）、ＭｇＯ（１．６）／Ｆｅ−Ｐｔ（２０）、ＭｇＯ（１．６）／Ｒｕ（１．８）／Ｆｅ−Ｐｔ（２０）膜の磁化容易軸の応答を示すグラフである。
【図１３】Ｆｅ−Ｐｔ（２０）、ＭｇＯ（１．６）／Ｆｅ−Ｐｔ（２０）、ＭｇＯ（１．６）／Ｒｕ（１．８）／Ｆｅ−Ｐｔ（２０）膜を２８０℃で５時間アニーリングした後の磁化容易膜の応答を示すグラフである。
【図１４】ＭｇＯ／Ｆｅ−Ｐｔ（２０）、ＭｇＯ（１．６）／Ｒｕ／Ｆｅ−Ｐｔ（２）、ＭｇＯ（１．６）／Ｒｈ／Ｆｅ−Ｐｔ（２）、ＭｇＯ（１．６）／Ｐｔ／Ｆｅ−Ｐｔ（２）膜のＨＣとシード層の厚さの関係を示すグラフである。
【図１５】Ｆｅ−ＰｔとＭｇＯ（１．６）／Ｆｅ−Ｐｔ膜のＨＣとＦｅ−Ｐｔ膜の厚さの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の説明は、本発明を実施するために現時点で予測される最良の実施形態に関する。この説明は、本発明の一般的原理を説明することを目的としており、本願で特許請求する発明概念を限定するものではない。
【００１６】
まず、図１を参照すると、本発明を実施した磁気ディスクドライブ１００が示されている。図１に示されているように、少なくとも１つの回転可能な磁気ディスク１１２がスピンドル１１４で支持され、ディスクドライブモータ１１８によって回転される。各磁気ディスク上への磁気記録は、磁気ディスク１１２の上の同心円状のデータトラック（図示せず）の環状パターンで行われる。
【００１７】
少なくとも１つのスライダ１１３が磁気ディスク１１２の付近に設置され、各スライダ１１３は、１つの読書きヘッドアセンブリ１２１を支持する。磁気ディスク１１２が回転すると、スライダ１１３はディスク表面１２２の上方で半径方向に内外に移動し、読書きヘッドアセンブリ１２１は磁気ディスク１１２の上の異なるデータトラックにアクセスできる。各スライダ１１３は、アクチュエータ１１９によって支持されるサスペンションアーム１１５に装着される。サスペンションアーム１１５は軽いスプリング力を提供し、これがスライダ１１３をディスク表面１２２に向かって付勢する。各アクチュエータ１１９はアクチュエータ手段１２７に取り付けられており、このアクチュエータ手段はボイスコイルモータ（ＶＣＭ）であってもよい。ＶＣＭは、固定磁場内で移動可能なコイルを有し、コイルの運動の方向と速度はコントローラ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。
【００１８】
磁気ディスクドライブ１００の動作中、磁気ディスク１１２の回転によってスライダ１１３とディスク表面１２２の間に空気軸受が生成され、これがスライダ１１３に上昇力または浮上力を与える。したがって、空気軸受はサスペンションアーム１１５の軽いスプリング力と釣り合い、センサの動作中、スライダ１１３をディスク表面１２２から、小さな略一定の間隔だけ離れた、少し上方の位置に支持する。
【００１９】
磁気ディスクドライブ１００の各種の構成要素は、動作中、制御ユニット１２９により発生される制御信号、たとえばアクセス制御信号および内部クロック信号によって制御される。一般に、制御ユニット１２９は、論理制御回路、記憶手段およびマイン路プロセッサを備える。制御ユニット１２９は、配線１２３上のドライブモータ制御信号や配線１２８上のヘッド位置およびシーク制御信号等、各種のシステム動作を制御するための制御信号を発生する。配線１２８上の制御信号は、スライダ１１３を磁気ディスク１１２の上の所望のデータトラックへと最適に移動させ、位置づけるための、所望の電流プロファイルを提供する。読書き信号は、記録チャネル１２５によって読書きヘッドアセンブリ１２１と通信される。
【００２０】
一般的な読み取りヘッド２００において、図２に示されるように、膜面垂直通電（ＣＰＰ）トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）または巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）読み取りセンサ２０１は、２つの側部領域で、絶縁層２０２によって縦バイアス積層構造２０４から電気的に絶縁され、検知電流が２つの側部領域で短絡することを防止しているが、下側および上側強磁性シールド２０６、２０８とは電気的に接続され、検知電流はＣＰＰ ＴＭＲまたはＧＭＲ読み取りセンサ２０１の膜面に対して垂直方向に流れることができる。
【００２１】
一般的なＣＰＰ ＴＭＲ読み取りセンサ２０１は、下側および上側センサ積層構造２１２、２１４の間に挟まれる電気的絶縁層２１０を含む。バリア層２１０は、厚さ０．４から１ｎｍの範囲の非磁性酸素ドープＭｇ（Ｍｇ−Ｏ）、Ｍｇ酸化物（ＭｇＯ）またはＭｇ−Ｏ／ＭｇＯ／Ｍｇ−Ｏ（ＭｇＯｘ）膜で形成される。検知電流がＭｇ−Ｏ、ＭｇＯまたはＭｇＯｘバリア層２１０で量子跳躍すると、ＣＰＰ ＴＭＲ読み取りセンサ２０１の抵抗変化はＴＭＲ効果によって検出される。
【００２２】
一般的なＣＰＰ ＧＭＲ読み取りセンサ２０１は、下側および上側センサ積層構造２１２、２１４の間に挟まれた導電スペーサ層２１０を含む。スペーサ層２１０は、厚さ１．６から４ｎｍの範囲の非磁性Ｃｕまたは酸素ドープＣｕ（Ｃｕ−Ｏ）膜で形成される。検知電流がＣｕまたはＣｕ−Ｏスペーサ層２１０の中を流れると、ＣＰＰ ＧＭＲ読み取りセンサの抵抗変化はＧＭＲ効果によって検出される。
【００２３】
下側センサ積層構造２１２は、厚さ２ｎｍの非磁性Ｔａ膜で形成されるバッファ層２１６と、厚さ２ｎｍの非磁性Ｒｕ膜で形成されるシード層２１８と、厚さ６ｎｍの反強磁性２３．２Ｉｒ−７６．８Ｍｎ膜（組成は原子パーセント）で形成されるピン止め層２２０と、キーパ層構造２２２と、厚さ０．８ｎｍの非磁性Ｒｕ膜で形成される反平行結合層２２６と、基準層構造２２４を含む。キーパ層２２２は、厚さ１．６ｎｍの７２．５Ｃｏ−２７．５Ｆｅ膜で形成される第一のキーパ層と、厚さ０．６ｎｍの６４．１Ｃｏ−３５．９Ｆｅ膜で形成される第二のキーパ層を含む。キーパ層構造２２２の厚さは、飽和モーメントが０．３２ｍｅｍｕ／ｃｍ２（２枚のＣｕ膜の間に挟まれた厚さ４．６ｎｍの強磁性８０Ｎｉ−２０Ｆｅ膜のそれに対応）になるように選択される。基準層構造２２４は、厚さ０．６ｎｍの６４．１Ｃｏ−３５．９Ｆｅ膜で形成される第一の基準層と、厚さ０．６ｎｍの７５．５Ｃｏ−２４．５Ｈｆ膜で形成される第二の基準層と、厚さ１．２ｎｍの６５．５Ｃｏ−１９．９Ｆｅ−１４．６Ｂ膜で形成される第三の基準層と、厚さ０．３ｎｍの４６．８Ｃｏ−５３．２Ｆｅ膜で形成される第四の基準層を含む。基準層構造２２４の厚さは、飽和モーメントが０．３０ｍｅｍｕ／ｃｍ２（２枚のＣｕ膜の間に挟まれた厚さ４．３ｎｍの強磁性８０Ｎｉ−２０Ｆｅ膜のそれに対応）となるように選択される。
【００２４】
上側センサ積層構造２１４は、検知層構造２２８と、厚さ６ｎｍの非磁性Ｒｕ膜で形成されるキャップ層２３０を含む。検知層構造２２８は、厚さ０．４ｎｍの強磁性８７．５Ｃｕ−１２．５Ｆｅ膜で形成される第一の検知層と、厚さ１．６ｎｍの強磁性７９．３Ｃｏ−４．０Ｆｅ−１６．７Ｂ膜で形成される第二の検知層と、厚さ２．８ｎｍの強磁性８７．１Ｃｏ−１２．９Ｈｆ膜で形成される第三の検知層を含む。検知層構造２２８の厚さは、飽和モーメントが０．４２ｍｅｍｕ／ｃｍ２（２枚のＣｕ膜の間に挟まれた厚さ６ｎｍの強磁性８０Ｎｉ−２０Ｆｅ膜のそれに対応）となるように選択される。
【００２５】
各側部領域の一般的な絶縁層２０２は、厚さ３ｎｍの非磁性アモルファスＡｌ２Ｏ３膜で形成される。各側部領域の一般的な縦バイアス積層構造２０４は、厚さ４ｎｍの非磁性Ｃｒ膜で形成されるシード層２３２と、厚さ２４ｎｍの硬磁性８２Ｃｏ−１８Ｐｔ膜で形成される縦バイアス層２３４と、厚さ１０ｎｍの非磁性Ｃｒ膜で形成されるキャップ層２３６を含む。Ｃｏ−Ｐｔ縦層２３４の厚さは、ＭＲδＬＢが２．１ｍｅｍｕ／ｃｍ２（２枚のＣｕ層に挟まれた厚さ３０ｎｍの強磁性８０Ｎｉ−２０Ｆｅ膜のそれ、または検知層２２８の飽和モーメントの５倍に対応）となるように選択される。
【００２６】
読み取りヘッド２００の製造工程においては、ＣＰＰ ＴＭＲまたはＧＭＲ読み取りセンサ２０１をウェハ上に、スバッタリングシステムで、厚さ１μｍの強磁性８０Ｎｉ−８０Ｆｅ膜で形成される下側強磁性シールド２０６とともに堆積させ、高真空炉の中で、５０，０００ Ｏｅの磁界中、２８０℃で５時間アニーリングする。ＣＰＰ ＴＭＲまたはＧＭＲ読み取りセンサ２０１を光リソグラフィ工程によってパターニングし、センサの前方および後方縁辺を形成し、次いで、別の写真工程でパターニングし、２つの側部領域にセンサ尾部を形成する。続いて、２つの端部領域に、Ａｌ２Ｏ３絶縁層２０２、Ｃｒシード層２３２、Ｃｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４、Ｃｒキャップ層２３６を逐次的に堆積させる。次に、フォトレジストを除去し、化学機械研磨工程を実行する。図２からわかるように、ＣＰＰ ＴＭＲまたはＧＭＲ読み取りセンサ２０１は、Ａｌ２Ｏ３絶縁層２０２によって縦バイアス積層構造２０４から分離される。その後、ＣＰＰ ＴＭＲまたはＧＭＲ読み取りセンサ２０１、Ａｌ２Ｏ３絶縁層２０２、縦バイアス積層構造２０４を、厚さ１μｍの強磁性８０Ｎｉ−２０Ｆｅ膜で形成される上側強磁性シールド２０８、次に厚さ１μｍの強磁性Ａｌ２Ｏ３膜で形成されるギャップによって被覆する。読み取りヘッド製造工程完了後に、書き込みヘッドの製造工程が開始する。
【００２７】
Ａｌ２Ｏ３絶縁層２０２は、各側部領域において、ＣＰＰ読み取りセンサ２０１の尾部を均一に被覆して、厚さはＣＰＰ読み取りセンサ２０１とＣｏ−Ｐｔ縦バイアス積層構造２０４の間が完全に絶縁されるようにするのに十分でなければならない。その一方で、Ａｌ２Ｏ３絶縁層２０２は、ＣＰＰ読み取りセンサ２０１とＣｏ−Ｐｔ縦バイアス積層構造２０４の間の間隔をできるだけ小さくし、ＣＰＰ読み取りセンサ２０１とＣｏ−Ｐｔ縦バイアス積層構造２０４の間の静磁気相互作用を向上させるために、十分に薄くなければならない。Ａｌ２Ｏ３絶縁層２０２が最適な厚さ、約３ｎｍであれば、ＣＰＰ読み取りセンサ２０１の中に検知電流を十分に封じ込めることができ、Ｃｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４が検知層構造２２８を安定化しやすくなる。
【００２８】
Ｃｒシード層２３２は、各側部領域において、ＣＰＰ読み取りセンサ２０１の尾部を均一に被覆し、また、体心立方格子（ｂｃｃ）｛０１１｝がＡｌ２Ｏ３絶縁層２０２とＣｒシード層２３２との界面に平行になるようにその多結晶粒が自由に成長できるように十分に厚くなければならない。この好ましい結晶集合組織により、Ｃｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４の多結晶粒が、六方最密格子（ｈｃｐ）｛０１１０｝または｛０１１１｝平面がＣｒシード層２３２とＣｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４の間の界面に平行となる状態で成長しやすく、その結果、ｃ軸（磁化容易軸）が界面付近に位置するように方向づけられ、ＭＲとＨＣ等の膜面内硬磁性が改善される。その反面、Ｃｒシード層２３２は、ＣＰＰ読み取りセンサ２０１とＣｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４の間の間隔を最小限にして、ＣＰＰ読み取りセンサ２０１とＣｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４の間の静磁気相互作用を向上させるように十分に薄くなければならない。Ｃｒシード層２３２が最適な厚さ、約４ｎｍであれば、Ｃｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４の膜面内硬磁性を向上させることができ、Ｃｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４が検知層構造２２８を安定化しやすくなる。
【００２９】
検知層構造２１４を安定化させるためにＭＲδＬＢとＨＣを高くする必要があることに加え、Ｃｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４は、各側部領域において、ＣＰＰ読み取りセンサ２０１の尾部を均一に被覆し、検知層構造２１４の磁化の反転によって発生するサイドリーディングを防止できる高さのＭＲδＬＢとなるように十分に厚くなければならない。これに対して、縦バイアス層２３４は、高い読み取り感度を保持できるようにＭＲδＬＢを低くするのに十分に薄くなければならない。縦バイアス層２３４が最適な厚さ、約２４ｎｍであれば、ＭＲδＬＢは２．１ｍｅｍｕ／ｃｍ２（２枚のＣｕ膜に挟まれた厚さ３０ｎｍの強磁性８０Ｎｉ−２０Ｆｅ膜のそれまたは、検知層２２８の飽和モーメントの５倍に対応）となり、したがって、高い読み取り感度を維持しながら、検知層構造２１４を安定化できる。
【００３０】
しかしながら、絶縁層２０２と縦バイアス積層構造２０４の合計の厚さは（４１ｎｍ）はＣＰＰ読み取りセンサ２０１の厚さ（２７．３ｎｍ）よりはるかに大きいため、その上に上側強磁性シールド２０８が堆積されることになる表面形状は急峻すぎるようになる。このように表面形状が急峻であると、読み取り解像度が低下する。したがって、絶縁層２０２、シード層２３２、縦バイアス層２３４の最適厚さを最小限にすることが重要である。特に縦バイアス層２３４については、ＭＲδＬＢを変えないようにしなければならないため、δＬＢは、ＭＲを最大限にすることによってのみ最小化できる。ＭＲ＝ＳＭＳ（Ｓは直角度、ＭＳは飽和磁化）であるため、ＭＲを最大にするには、ＳまたはＭＲを最大にすればよい。
【００３１】
図３は、先行技術に係るａｓ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ状態の８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）、Ｃｒ（４）／８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）、８０Ｃｒ−２０Ｍｏ（４）／８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）膜（厚さはｎｍ）の磁化容易軸の応答を示す。シード層がない状態で、Ｃｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４は、Ｓが０．５２と低く、ＭＳは、強磁性８０Ｎｉ−２０Ｆｅ膜のそれ（７００ｍｅｍｕ／ｃｍ３）と比較して１，０８４ｍｅｍｕ／ｃｍ３と高く、ＨＣは１，２４１Ｏｅと高い。Ｓが低いのは、Ｃｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４のｃ軸がＡｌ２Ｏ３絶縁層２０２とＣｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４との界面に垂直方向に向いていることによるものであり、その結果、ＭＲδＬＢは１．３７ｍｅｍｕ／ｃｍ２と低くなる。これに対して、ＣｒとＣｒ−Ｍｏシード層２３２がある場合、Ｃｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４は、Ｓがそれぞれ０．８４と０．８２と高く、ＨＣがそれぞれ１，４３８と１，７９５Ｏｅと高い。Ｓが高いのは、Ｃｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４のｃ軸がＣｒシード層２３２とＣｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４の界面に略平行な方向であることによるものであり、その結果、ＭＲδＬＢは約２．１ｍｅｍｕ／ｃｍ２と高くなる。これに対して、ＨＣも、好ましい結晶集合組織から高くなる。ＭｏをＣｒ原子に加えることによってＨＣがさらに高くなるのは、Ｃｒ−Ｍｏシード層２３２とＣｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４の格子整合が改善されるからである。
【００３２】
図４は、先行技術に係る８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）、Ｃｒ（４）／８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）、８０Ｃｒ−２０Ｍｏ（４）／８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）膜を２８０℃で５時間アニーリングした後の磁化容易軸の応答を示す。シード層を持たないＣｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４は、Ｓが０．３３と低く、ＨＣは１．１７７Ｏｅと高い。ＣｒとＣｒ−Ｍｏシード層２３２があると、Ｃｏ−Ｐｔ縦バイアス層２３４は、Ｓがそれぞれ０．８４と０．８２と高く、ＨＣはそれぞれ１，５２１、１，８４１Ｏｅと低い。したがって、アニーリング後は、シード層がまったくないとＳとＨＣは若干低下するが、ＣｒとＣｒ−Ｍｏシード層２３２があると、若干増加する。
【００３３】
図５は、先行技術に係るＣｒ／８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）、８０Ｃｒ−２０Ｍｏ／８２Ｃｏ−１８Ｐｔ（２４）／Ｃｒ（１０）膜を２８０℃で５時間アニーリングする前と後のＨＣとシード層の厚さ（δＳ）の関係を示す。ａｓ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ状態とアニーリング後の状態のＣｒ／Ｃｏ−Ｐｔ／Ｃｒ膜の両方に関して、ＨＣは、Ｃｒシード層２３２の厚さが０から２ｎｍに増大すると、約１，２００から約８８０Ｏｅに低下し、その後、厚さが３ｎｍを超えると、上昇して１，４００Ｏｅを超える。ａｓ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ状態とアニーリング後の状態のＣｒ−Ｍｏ／Ｃｏ−Ｐｔ／Ｃｒ膜の両方に関して、ＨＣは、Ｃｒ−Ｍｏシード層２３２の厚さが０から２ｎｍに増大すると、約１，２００から約６６０Ｏｅに低下し、その後、厚さが３ｎｍを超えると、上昇して１，７００Ｏｅを超える。図５は、したがって、ＣｒとＣｒ−Ｍｏシード層２３２のＨＣに対する影響が、アニーリングの影響よりはるかに大きく、ＣｒとＣｒ−Ｍｏシード層２３２が好ましい結晶集合組織を得るのに十分な厚さである時のみ、好ましいことを示している。
【００３４】
図６は、本発明の好ましい実施形態に係る読み取りヘッド６００を示しており、各側部領域における改良された縦バイアス積層構造６０４が提案されている。読み取りヘッド６００において、ＣＰＰ ＴＭＲまたはＧＭＲ読み取りセンサ２０１は、図２に示されるものと同じまたはそれより小さく、２つの側部領域において、縦バイアス積層構造６０４から絶縁層２０２によって電気的に絶縁され、検知電流が２つの側部領域を通じて短絡することが防止されているが、下側および上側強磁性シールド２０６、２０８とは電気的に接続されているため、検知電流はＣＰＰ ＴＭＲまたはＧＭＲ読み取りセンサ２０１の膜面に垂直な方向に流れる。
【００３５】
縦バイアス積層構造６０４は、厚さ２０ｎｍの硬磁性Ｆｅ−Ｐｔ膜で形成され、Ｐｔ含有量が４４から５０ａｔ％である縦バイアス層６３４と、厚さ６０ｎｍの非磁性Ｒｕ膜で形成されるキャップ層６３６を含む。Ｆｅ−Ｐｔ縦層６３４の厚さは、ＭＲδＬＢが１．６８ｍｅｍｕ／ｃｍ２（２枚のＣｕ膜に挟まれた厚さ２４ｎｍの強磁性８０Ｎｉ−２０Ｆｅ膜のそれに対応）となるように選択される。シード層２３２をなくすことにより、Ａｌ２Ｏ３絶縁層２０２の厚さ（３ｎｍ）だけで間隔が決まる。シード層を持たないＦｅ−Ｐｔ縦バイアス層６３４は、後述のように、ＨＣがアニーリング後に２，４００Ｏｅより高く、間隔が３ｎｍと狭くなるため、改良された縦バイアス積層構造６０４は、これまでになく高い記録密度による磁気記録のためにますます小型化されるＣＰＰ読み取りセンサ２０１の検知層構造を安定化させるのにより有効となるであろう。
【００３６】
図７は、ａｓ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ状態Ｆｅ−Ｐｔ（２４）膜の磁化容易軸の応答を示す。Ｐｔ含有量が３５．５、４１．４、４６．８、５２．５、５６．９ａｔ％のとき、Ｆｅ−Ｐｔ膜は、ＨＣがそれぞれ５６．０、４３．５、３２．８、３０．７、３８．４Ｏｅと低い。このようなＨＣの低い数値は、この安定化方式において縦バイアス層６３４として使用するには低すぎる。
【００３７】
図８は、２８０℃で５時間、アニーリングした後のＦｅ−Ｐｔ（２４）膜の磁化容易軸の応答を示す。Ｐｔ含有量が３５．５、４１．４、４６．８、５２．５、５６．９ａｔ％のとき、Ｆｅ−Ｐｔ膜は、ＨＣの数値がそれぞれ１４０、８９８、２，６８７、７９４、５０Ｏｅである。ＨＣは、Ｐｔ含有量を約４６．８ａｔ％とし、アリーリングした場合のみ、この安定化方式に十分な高さとなる。さらに、５３．２Ｆｅ−４６．８Ｐｔ縦バイアス層６３４をアニーリングした後、そのＳは０．９６から０．９１に低下し、ＭＳは９６８から９１４ｍｅｍｕ／ｃｍ３に減少する。したがって、５３．２Ｆｅ−４６．８Ｐｔの縦バイアス層６３４をアニーリングすると、高いＳ、ＭＳ、ＨＣは高くなり、この安定化方式の縦バイアス層６３４として使用することができる。さらに、シード層をなくすと間隔が７から３ｎｍに減少するため、求められるＭＲδＬＢを実質的に低減させることができ、ＨＣは実質的に高い。
【００３８】
図９は、２８０℃で５時間アニーリングする前と後のＦｅ−Ｐｔ膜のＨＣとＰｔ含有量の関係を示す。Ｐｔ含有量が４０から５４ａｔ％の狭い範囲で選択されたときだけ、アニーリングのＨＣへの影響は非常に大きくなる。
【００３９】
図１０は、ａｓ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ状態とアニーリング後の状態の５３．２Ｆｅ−４６．８Ｐｔ膜で撮影されたＸ線回折パターンを示す。強い反射｛１１１｝ｆｃｃおよび弱い反射｛２００｝ｆｃｃと｛２１１｝ｆｃｃ反射（ａ＝０．３７９９ｎｍ）を示す面心立方構造（ｆｃｃ）相が、ａｓ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ状態のＦｅ−Ｐｔ膜に見られる。このｆｃｃ相が不規則であると、ａｓ−ｄｅｏｓｉｔｅｄ状態のＦｅ−Ｐｔ膜のＨＣは低いかもしれない。これに対して、強い反射｛１１１｝ｆｃｃ、分離した反射｛２００｝ｆｃｔと｛２１１｝ｆｃｔ、新たに現れた反射｛２０１｝ｆｃｔ（ａ＝０．３８４７ｎｍ，ｃ＝０．３７１４ｎｍ，ｃ／ａ＝０．９６５４）を示す面心正方構造（ｆｃｔ）相が、アニーリング後の状態のＦｅ−Ｐｔ膜に見られる。このｆｃｃ相が等原子比、規則的であると、アニーリングされた状態のＦｅ−Ｐｔ膜のＨＣは非常に高いかもしれない。したがって、アニーリングによりＨＣが大きく増大するのは、ＦｅとＰｔ含有量が約５０ａｔ％の時だけ、不規則なｆｃｃがｆｃｔ相に変化することに関係があるであろう。
【００４０】
図１１は、本発明の代替の実施形態に係る読み取りヘッド１１００を示しており、各側部域においてさらに改良された縦バイアス積層構造１１０４が提案されている。読み取りヘッド１１００において、ＣＰＰ ＴＭＲまたはＧＭＲ読み取りセンサ２０１は、図２に示されるものと同じまくたはそれより小さく、２つの側部領域において縦バイアス積層構造１１０４から絶縁層１１０２によって電気的に絶縁され、２つの側部領域を通じて検知電流が短絡しないようになっている、下側および上側強磁性シールド２０６、２０８とは電気的に接続されて、検知電流がＣＰＰ ＴＭＲまたはＧＭＲ読み取りセンサ２０１の膜面に垂直な方向に流れる。
【００４１】
絶縁層１１０２は、厚さ１．４ｎｍの非磁性アモルファスＡｌ２Ｏ３膜で形成される。縦バイアス積層構造１１０４は、厚さ１．６ｎｍの非磁性多結晶ＭｇＯ膜で形成される絶縁シード層１１３２と、Ｐｔ含有量が４４から５０ａｔ％の範囲で、厚さ２０ｎｍの硬磁性Ｆｅ−Ｐｔ膜で形成される縦バイアス層６３４と、厚さ６０ｎｍの非磁性Ｒｕ膜で形成されるキャップ層６３６を含む。Ｆｅ−Ｐｔ縦層の厚さは、ＭＲδＬＢが１．６８ｍｅｍｕ／ｃｍ２（２枚のＣｕにより挟まれる厚さ２４ｎｍの強磁性８０Ｎｉ−２０Ｆｅ膜のそれに対応）となるように選択される。ＭｇＯシード層１１３２は、Ａｌ２Ｏ３絶縁層１１０２の一部の代わりに使用され、別の絶縁層として機能する。その結果、Ａｌ２Ｏ３絶縁層１１０２とＭｇＯシード層１１３２の厚さの合計（３ｎｍ）によって間隔が決定されるため、間隔は狭いままである。さらに、同じ厚さで、２つの似ていない酸化物膜で形成される間隔は一般に、１枚の酸化物膜だけで形成される間隔より高い絶縁破壊電圧（絶縁特性を特徴づける）を示し、これは、堆積中の下側酸化物膜におけるピンホールの成長が、２つの似ていない酸化物膜の間の界面で中断されるからである。後述のように、ＭｇＯシード層１１３２を伴うＦｅ−Ｐｔ縦バイアス層６３４では、ＨＣがアニーリング後に３，２００Ｏｅを超える程度に高く、間隔が３ｎｍと狭いままであるため、さらに改良された縦バイアス積層構造１１０４は、さらに高い記録密度での磁気記録のために一段と小型化されたＣＰＰ読み取りセンサ２０１の検知層構造２２８を安定化させることにおいて、より有効であることが期待される。
【００４２】
さらに、本発明の好ましい実施形態と代替の実施形態のどちらにおいても、厚さ１．８ｎｍの非磁性多結晶Ｒｕ膜で形成された追加の導電性シード層を、Ｆｅ−Ｐｔ縦バイアス層６３４の下に使用することができる。空間が１．８ｎｍ大きくなることは望ましくないが、ＭｇＯシード層１１０６と追加のＲｕシード層を伴うＦｅ−Ｐｔ縦バイアス層６３４では、後述のように、アニーリング後にＨＣが４，０００Ｏｅを超える程度に高くなる。したがって、この方法は、間隔を縮小するという本発明の原理に反しているが、ＨＣが実質的に高いため、依然として容認可能で、魅力的である。
【００４３】
図１２は、ａｓ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ状態Ｆｅ−Ｐｔ（２０）、ＭｇＯ（１．６）／Ｆｅ−Ｐｔ（２０）、ＭｇＯ（１．６）／Ｒｕ（１．８）／Ｆｅ−Ｐｔ（２０）膜の磁化容易軸の応答を示す。ＭｇＯとＭｇＯ／Ｒｕシード層の使用によって、ＨＣは２９．１から、それぞれ２５．５と３４．２Ｏｅに増大する。したがって、ＭｇＯとＭｇＯ／Ｒｕシード層がａｓ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ状態のＦｅ−Ｐｔ膜のＨＣに対する影響は、まったく魅力的ではない。このように低いＨＣの数値は、この安定化方式で縦バイアス層６３４として使用するには低すぎる。
【００４４】
図１３は、Ｆｅ−Ｐｔ（２０）、ＭｇＯ（１．６）／Ｆｅ−Ｐｔ（２０）、ＭｇＯ（１．６）／Ｒｕ（１．８）／Ｆｅ−Ｐｔ（２０）膜を２８０℃で５時間アニーリングした後の磁化容易軸の応答を示す。ＭｇＯとＭｇＯ／Ｒｕシード層の使用によって、ＨＣは２，２９１からそれぞれ３，３０６と４，０１０Ｏｅに増大する。したがって、アニーリングがＨＣに与える影響は非常に大きいだけでなく、アニーリングにより、ＭｇＯとＭｇＯ／Ｒｕシード層がＨＣに及ぼす影響も非常に重大となる。このようにＨＣが非常に高いため、アニーリング後のＦｅ−Ｐｔ膜は、ＭｇＯとＭｇＯ／Ｒｕシード層とともに、この安定化方式での縦バイアス層６３４として使用することができる。
【００４５】
図１４は、ＭｇＯ、ＭｇＯ（１．６）／Ｒｕ、ＭｇＯ（１．６）／Ｒｈ、ＭｇＯ（１．６）／Ｐｔシード層を伴うＦｅ−Ｐｔ（２０）膜のＨＣとシード層の厚さの関係を示す。ＨＣは、ＭｇＯとＲｕシード層の厚さの増加に伴って増大するが、ＲｈとＰｔシード層の厚さが増大すると減少する。したがって、Ｒｕシード層は、これら３つの導電シード層の中で最良のものと思われ、より重要な点としては、最大ＨＣを達成するのに、先行技術では厚さが３ｎｍ超必要であったのに対し、厚さわずか１．８ｎｍでよい。
【００４６】
図１５は、Ｆｅ−ＰｔとＭｇＯ（１．６）／Ｆｅ−Ｐｔ膜のＨＣとＦｅ−Ｐｔ膜の厚さの関係を示す。両方ともに、Ｆｅ−Ｐｔ膜の厚さが増すにつれ、ＨＣが上昇する。ＨＣを２，０００Ｏｅ超にするには、ＭｇＯシード層１１３２の有無を問わず、Ｆｅ−Ｐｔ膜の厚さはそれぞれ、１２ｎｍ、１４ｎｍを超えればよい。このようにＨＣが高ければ、薄いＦｅ−Ｐｔ膜を縦バイアス層６３４として使用し、飽和モーメントを０．２８ｍｅｍｕ／ｃｍ２（２枚のＣｕ膜に挟まれた厚さ４ｎｍの強磁性８０Ｎｉ−２０Ｆｅ膜のそれに対応）として、検知層構造２２８を安定化させることができる。さらに、円滑な表面形状も期待できる。
【００４７】
注目すべき点として、キャップ層もまた、高いＨＣを実現する中で重要な役割を果たす可能性がある。表１に、各種のシード層を有するＦｅ−Ｐｔ膜のＨＣ値を示す。Ｒｕキャップ層がＴａキャップ層の代わりに使用されるほど、ＨＣは実質的に増大する。このことから、非磁性Ｒｕ膜でキャップ層を作製することが提案される。
【００４８】
【表１】
【００４９】
さらに、この安定化方式を実行する方法も提案される。読み取りヘッド作製工程終了後に、読み取りヘッド６００を高真空炉の中で、センサの前方および後方縁辺に垂直な５０，０００Ｏｅの磁界中、２８０℃で５時間アニーリングし、その後、室温で、センサの前方および後方縁辺に平行な５０，０００Ｏｅの磁界中で再磁化する。アニーリングと再磁化ステップを行うと、ＣＰＰ読み取りセンサ２０１のキーパと基準層２２２、２２４の磁化は、センサの前方および後方縁辺に垂直で、相互に反対方向に向き、Ｆｅ−Ｐｔ縦バイアス層４３４の磁化は、センサの前方と後方縁辺に対して平行となる。
【００５０】
各種の実施形態について説明したが、これらは限定ではなく、例としてのみ提示されたものと理解するべきである。本発明の範囲内に入るその他の実施形態もまた、当業者にとって明らかかもしれない。したがって、本発明の幅と範囲は、上記の実施形態のいずれによっても限定されるべきでなく、以下の特許請求範囲およびその等価物に従ってのみ定義されるべきである。
【符号の説明】
【００５１】
１００ 磁気ディスクドライブ
１１２ 磁気ディスク
１１３ スライダ
１１４ スピンドル
１１５ サスペンションアーム
１１８ ディスクドライブモータ
１１９ アクチュエータ
１２１ 読み取りヘッド
１２２ ディスク表面
１２５ 記録チャネル
１２７ アクチュエータ手段
１２８ ライン
１２９ コントローラ
２００ 読み取りヘッド
２０１ 読み取りセンサ
２０２ 絶縁層
２０４ 縦バイアス積層構造
２０６ 下側強磁性シールド
２０８ 上側強磁性シールド
２１０ 絶縁バリア層
２１２ 下側センサ積層構造
２１４ 上側センサ積層構造
２１６ バッファ層
２１８ シード層
２２０ ピン止め層
２２２ キーパ層構造
２２４ 基準層構造
２２６ 反平行結合層
２２８ 検知層構造
２３２ シード層
２３４ 縦バイアス層
２３６ キャップ層
４３４ Ｆｅ−Ｐｔ縦バイアス層
６００ 読み取りヘッド
６０４ 縦バイアス積層構造
６３４ 縦バイアス層
６３６ キャップ層
１１００ 読み取りヘッド
１１０４ 縦バイアス積層構造
１１０６ ＭｇＯシード層
１１３２ シード層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上側と下側強磁性シールドの間に挟まれ、第一と第二の側部を有する膜面垂直通電（ＣＰＰ）トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）または巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）読み取りセンサと、
前記読み取りセンサの第一と第二の側部上及び前記下側強磁性シールドの一部上の絶縁層と、
前記絶縁層上で、これと接触する縦バイアス層と、
を含む読み取りヘッド。
【請求項２】
前記絶縁層は、厚さが１〜５ｎｍの非磁性アモルファスＡｌ２Ｏ３（アルミナ）膜で形成される、
請求項１に記載の読み取りヘッド。
【請求項３】
前記縦バイアス層は、Ｐｔ含有量が４０〜５４ａｔ％であり、厚さが１０〜４０ｎｍの硬磁性多結晶Ｆｅ−Ｐｔ膜で形成される、
請求項１に記載の読み取りヘッド。
【請求項４】
前記縦バイアス層上のキャップ層をさらに含み、
前記キャップ層は、厚さが１〜１０ｎｍの非磁性多結晶Ｐｔ、ＲｈまたはＲｕ膜で形成される、
請求項１に記載の読み取りヘッド。
【請求項５】
下側強磁性シールドを形成するステップと、
前記下側強磁性シールド上にＣＰＰ読み取りセンサを堆積させるステップと、
前記ＣＰＰ読み取りセンサに前端と後端を形成するステップと、
前記ＣＰＰ読み取りセンサに第一と第二の側部を形成するステップと、
前記ＣＰＰ読み取りセンサの第一と第二の側部上及び前記下側強磁性シールドの一部上に絶縁層を堆積させるステップと、
前記絶縁層上に硬磁性Ｆｅ−Ｐｔ膜で形成される縦バイアス層を堆積させるステップと、
上側強磁性シールドを形成するステップと、
を含む、読み取りヘッドを作製する方法。
【請求項６】
前記読み取りヘッドを、高真空炉の中で、前記ＣＰＰ読み取りセンサの前端と後端に垂直な５０，０００Ｏｅの磁界中、２８０℃で５時間、アニーリングするステップと、
前記読み取りヘッドを、前記ＣＰＰ読み取りセンサの前端と後端に平行な５０，０００Ｏｅの磁界中で再磁化するステップと、
をさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
下側と上側の強磁性シールドの間に挟まれ、第一と第二の側部を有する膜面垂直通電（ＣＰＰ）読み取りセンサと、
前記ＣＰＰ読み取りセンサの第一と第二の側部上及び前記下側強磁性シールドの一部上の絶縁層と、
縦バイアス積層構造であって、前記絶縁層上のシード層と、前記シード層上のＦｅ−Ｐｔを含む縦バイアス層と、前記縦バイアス層上のキャップ層と、を含む縦バイアス積層構造と、
を含む読み取りヘッド。
【請求項８】
前記絶縁層は、厚さが１〜５ｎｍの非磁性アモルファスＡｌ２Ｏ３（アルミナ）膜で形成される、
請求項７に記載の読み取りヘッド。
【請求項９】
前記シード層は、厚さが１〜４ｎｍの非磁性多結晶Ｒｕ膜で形成される、
請求項７に記載の読み取りヘッド。
【請求項１０】
前記縦バイアス層は、Ｐｔ含有量が４０〜５４ａｔ％で、厚さが１０〜４０ｎｍの硬磁性多結晶Ｆｅ−Ｐｔ膜で形成される、
請求項７に記載の読み取りヘッド。
【請求項１１】
前記キャップ層は、厚さが１〜１０ｎｍの非磁性多結晶Ｐｔ、ＲｈまたはＲｕ膜で形成される、
請求項７に記載の読み取りヘッド。
【請求項１２】
下側強磁性シールドを形成するステップと、
前記下側強磁性シールド上にＣＰＰ読み取りセンサを堆積させるステップと、
前記ＣＰＰ読み取りセンサに前端と後端を形成するステップと、
前記ＣＰＰ読み取りセンサに第一と第二の側部を形成するステップと、
前記ＣＰＰ読み取りセンサの第一と第二の側部上及び前記下側強磁性シールドの一部上に絶縁層を堆積させるステップと、
前記絶縁層上に非磁性多結晶Ｒｕ膜で形成されるシード層を堆積させるステップと、
前記シード層上に硬磁性Ｆｅ−Ｐｔ膜で形成される縦バイアス層を堆積させるステップと、
前記縦バイアス層上に非磁性Ｐｔ、ＲｈまたはＲｕ膜で形成されるキャップ層を堆積させるステップと、
上側強磁性シールドを形成するステップと、
を含む、読み取りヘッドを作製する方法。
【請求項１３】
前記読み取りヘッドを、高真空炉の中で、前記ＣＰＰ読み取りセンサの前端と後端に垂直な５０，０００Ｏｅの磁界中、２８０℃で５時間、アニーリングするステップと、
前記読み取りヘッドを、前記ＣＰＰ読み取りセンサの前端と後端に平行な５０，０００Ｏｅの磁界中で再磁化するステップと、
をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
下側と上側の強磁性シールドの間に挟まれ、第一と第二の側部を有する膜面垂直通電（ＣＰＰ）読み取りセンサと、
前記ＣＰＰ読み取りセンサの第一と第二の側部上及び前記下側強磁性シールドの一部上の絶縁層と、
縦バイアス積層構造であって、前記絶縁層上の電気絶縁シード層と、前記電気絶縁シード層上の縦バイアス層と、前記縦バイアス層上のキャップ層と、を含む縦バイアス積層構造と、
を含む読み取りヘッド。
【請求項１５】
前記絶縁層は、厚さが１〜５ｎｍの非磁性アモルファスＡｌ２Ｏ３（アルミナ）膜で形成される、
請求項１４に記載の読み取りヘッド。
【請求項１６】
前記電気絶縁シード層は、厚さが１〜４ｎｍの非磁性多結晶ＭｇＯ膜で形成される、
請求項１４に記載の読み取りヘッド。
【請求項１７】
前記縦バイアス層は、Ｐｔ含有量が４０〜５４ａｔ％で、厚さが１０〜４０ｎｍの硬磁性多結晶Ｆｅ−Ｐｔ膜で形成される、
請求項１４に記載の読み取りヘッド。
【請求項１８】
前記キャップ層は、厚さが１〜１０ｎｍの非磁性多結晶Ｐｔ、ＲｈまたはＲｕ膜で形成される、
請求項１４に記載の読み取りヘッド。
【請求項１９】
下側強磁性シールドを形成するステップと、
前記下側強磁性シールド上にＣＰＰ読み取りセンサを堆積させるステップと、
前記ＣＰＰ読み取りセンサに前端と後端を形成するステップと、
前記ＣＰＰ読み取りセンサに第一と第二の側部を形成するステップと、
前記ＣＰＰ読み取りセンサの第一と第二の側部上及び前記下側強磁性シールドの一部上に絶縁層を堆積させるステップと、
前記絶縁層上に、非磁性多結晶ＭｇＯ膜で形成された電気絶縁シード層を堆積させるステップと、
前記電気絶縁シード層上に、硬磁性Ｆｅ−Ｐｔ膜で形成された縦バイアス層を堆積させるステップと、
前記縦バイアス層上に、非磁性Ｐｔ、ＲｈまたはＲｕ膜で形成されたキャップ層を堆積させるステップと、
上側強磁性シールドを形成するステップと、
を含む、読み取りヘッドを作製する方法。
【請求項２０】
前記読み取りヘッドを、高真空炉の中で、前記ＣＰＰ読み取りセンサの前端と後端に垂直な５０，０００Ｏｅの磁界中、２８０℃で５時間、アニーリングするステップと、
前記読み取りヘッドを、前記ＣＰＰ読み取りセンサの前端と後端に平行な５０，０００Ｏｅの磁界中で再磁化するステップと、
をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
下側と上側の強磁性シールドの間に挟まれ、第一と第二の側部を有する膜面垂直通電（ＣＰＰ）読み取りセンサと、
前記ＣＰＰ読み取りセンサの第一と第二の側部上及び前記下側強磁性シールドの一部上の絶縁層と、
縦バイアス積層構造であって、前記絶縁層上の電気絶縁シード層と、前記電気絶縁シード層上の導電シード層と、前記導電シード層上の縦バイアス層と、前記縦バイアス層上のキャップ層と、を含む縦バイアス積層構造と、
を含む読み取りヘッド。
【請求項２２】
前記絶縁層は、厚さが１〜５ｎｍの非磁性アモルファスＡｌ２Ｏ３（アルミナ）膜で形成される、
請求項２１に記載の読み取りヘッド。
【請求項２３】
前記電気絶縁シード層は、厚さが１〜４ｎｍの非磁性多結晶ＭｇＯ膜で形成される、
請求項２１に記載の読み取りヘッド。
【請求項２４】
前記導電シード層は、厚さが１〜４ｎｍの非磁性多結晶Ｒｕ膜で形成される、
請求項２１に記載の読み取りヘッド。
【請求項２５】
前記縦バイアス層は、Ｐｔ含有量が４０〜５４ａｔ％で、厚さが１０〜４０ｎｍの硬磁性多結晶Ｆｅ−Ｐｔ膜で形成される、
請求項２１に記載の読み取りヘッド。
【請求項２６】
前記キャップ層は、厚さが１〜１０ｎｍの非磁性多結晶Ｐｔ、ＲｈまたはＲｕ膜で形成される、
請求項１に記載の読み取りヘッド。
【請求項２７】
下側強磁性シールドを形成するステップと、
前記下側強磁性シールド上にＣＰＰ読み取りセンサを堆積させるステップと、
前記ＣＰＰ読み取りセンサに前端と後端を形成するステップと、
前記ＣＰＰ読み取りセンサに第一と第二の側部を形成するステップと、
前記ＣＰＰ読み取りセンサの第一と第二の側部上及び前記下側強磁性シールドの一部上に電気絶縁層を堆積させるステップと、
前記絶縁層上に、非磁性多結晶ＭｇＯ膜で形成される電気絶縁シード層を堆積させるステップと、
前記電気絶縁シード層上に、非磁性多結晶Ｒｕ膜で形成される導電シード層を堆積させるステップと、
前記導電シード層上に、硬磁性Ｆｅ−Ｐｔ膜で形成される縦バイアス層を堆積させるステップと、
前記縦バイアス層上に、非磁性Ｐｔ、ＲｈまたはＲｕ膜で形成されるキャップ層を堆積させるステップと、
上側強磁性シールドを形成するステップと、
を含む、読み取りヘッドを作製する方法。
【請求項２８】
前記読み取りヘッドを、高真空炉の中で、前記ＣＰＰ読み取りセンサの前端と後端に垂直な５０，０００Ｏｅの磁界中、２８０℃で５時間、アニーリングするステップと、
前記読み取りヘッドを、前記ＣＰＰ読み取りセンサの前端と後端に平行な５０，０００Ｏｅの磁界中で再磁化するステップと、
をさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【請求項１】
上側と下側強磁性シールドの間に挟まれ、第一と第二の側部を有する膜面垂直通電（ＣＰＰ）トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）または巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）読み取りセンサと、
前記読み取りセンサの第一と第二の側部上及び前記下側強磁性シールドの一部上の絶縁層と、
前記絶縁層上で、これと接触する縦バイアス層と、
を含む読み取りヘッド。
【請求項２】
前記絶縁層は、厚さが１〜５ｎｍの非磁性アモルファスＡｌ２Ｏ３（アルミナ）膜で形成される、
請求項１に記載の読み取りヘッド。
【請求項３】
前記縦バイアス層は、Ｐｔ含有量が４０〜５４ａｔ％であり、厚さが１０〜４０ｎｍの硬磁性多結晶Ｆｅ−Ｐｔ膜で形成される、
請求項１に記載の読み取りヘッド。
【請求項４】
前記縦バイアス層上のキャップ層をさらに含み、
前記キャップ層は、厚さが１〜１０ｎｍの非磁性多結晶Ｐｔ、ＲｈまたはＲｕ膜で形成される、
請求項１に記載の読み取りヘッド。
【請求項５】
下側強磁性シールドを形成するステップと、
前記下側強磁性シールド上にＣＰＰ読み取りセンサを堆積させるステップと、
前記ＣＰＰ読み取りセンサに前端と後端を形成するステップと、
前記ＣＰＰ読み取りセンサに第一と第二の側部を形成するステップと、
前記ＣＰＰ読み取りセンサの第一と第二の側部上及び前記下側強磁性シールドの一部上に絶縁層を堆積させるステップと、
前記絶縁層上に硬磁性Ｆｅ−Ｐｔ膜で形成される縦バイアス層を堆積させるステップと、
上側強磁性シールドを形成するステップと、
を含む、読み取りヘッドを作製する方法。
【請求項６】
前記読み取りヘッドを、高真空炉の中で、前記ＣＰＰ読み取りセンサの前端と後端に垂直な５０，０００Ｏｅの磁界中、２８０℃で５時間、アニーリングするステップと、
前記読み取りヘッドを、前記ＣＰＰ読み取りセンサの前端と後端に平行な５０，０００Ｏｅの磁界中で再磁化するステップと、
をさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
下側と上側の強磁性シールドの間に挟まれ、第一と第二の側部を有する膜面垂直通電（ＣＰＰ）読み取りセンサと、
前記ＣＰＰ読み取りセンサの第一と第二の側部上及び前記下側強磁性シールドの一部上の絶縁層と、
縦バイアス積層構造であって、前記絶縁層上のシード層と、前記シード層上のＦｅ−Ｐｔを含む縦バイアス層と、前記縦バイアス層上のキャップ層と、を含む縦バイアス積層構造と、
を含む読み取りヘッド。
【請求項８】
前記絶縁層は、厚さが１〜５ｎｍの非磁性アモルファスＡｌ２Ｏ３（アルミナ）膜で形成される、
請求項７に記載の読み取りヘッド。
【請求項９】
前記シード層は、厚さが１〜４ｎｍの非磁性多結晶Ｒｕ膜で形成される、
請求項７に記載の読み取りヘッド。
【請求項１０】
前記縦バイアス層は、Ｐｔ含有量が４０〜５４ａｔ％で、厚さが１０〜４０ｎｍの硬磁性多結晶Ｆｅ−Ｐｔ膜で形成される、
請求項７に記載の読み取りヘッド。
【請求項１１】
前記キャップ層は、厚さが１〜１０ｎｍの非磁性多結晶Ｐｔ、ＲｈまたはＲｕ膜で形成される、
請求項７に記載の読み取りヘッド。
【請求項１２】
下側強磁性シールドを形成するステップと、
前記下側強磁性シールド上にＣＰＰ読み取りセンサを堆積させるステップと、
前記ＣＰＰ読み取りセンサに前端と後端を形成するステップと、
前記ＣＰＰ読み取りセンサに第一と第二の側部を形成するステップと、
前記ＣＰＰ読み取りセンサの第一と第二の側部上及び前記下側強磁性シールドの一部上に絶縁層を堆積させるステップと、
前記絶縁層上に非磁性多結晶Ｒｕ膜で形成されるシード層を堆積させるステップと、
前記シード層上に硬磁性Ｆｅ−Ｐｔ膜で形成される縦バイアス層を堆積させるステップと、
前記縦バイアス層上に非磁性Ｐｔ、ＲｈまたはＲｕ膜で形成されるキャップ層を堆積させるステップと、
上側強磁性シールドを形成するステップと、
を含む、読み取りヘッドを作製する方法。
【請求項１３】
前記読み取りヘッドを、高真空炉の中で、前記ＣＰＰ読み取りセンサの前端と後端に垂直な５０，０００Ｏｅの磁界中、２８０℃で５時間、アニーリングするステップと、
前記読み取りヘッドを、前記ＣＰＰ読み取りセンサの前端と後端に平行な５０，０００Ｏｅの磁界中で再磁化するステップと、
をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
下側と上側の強磁性シールドの間に挟まれ、第一と第二の側部を有する膜面垂直通電（ＣＰＰ）読み取りセンサと、
前記ＣＰＰ読み取りセンサの第一と第二の側部上及び前記下側強磁性シールドの一部上の絶縁層と、
縦バイアス積層構造であって、前記絶縁層上の電気絶縁シード層と、前記電気絶縁シード層上の縦バイアス層と、前記縦バイアス層上のキャップ層と、を含む縦バイアス積層構造と、
を含む読み取りヘッド。
【請求項１５】
前記絶縁層は、厚さが１〜５ｎｍの非磁性アモルファスＡｌ２Ｏ３（アルミナ）膜で形成される、
請求項１４に記載の読み取りヘッド。
【請求項１６】
前記電気絶縁シード層は、厚さが１〜４ｎｍの非磁性多結晶ＭｇＯ膜で形成される、
請求項１４に記載の読み取りヘッド。
【請求項１７】
前記縦バイアス層は、Ｐｔ含有量が４０〜５４ａｔ％で、厚さが１０〜４０ｎｍの硬磁性多結晶Ｆｅ−Ｐｔ膜で形成される、
請求項１４に記載の読み取りヘッド。
【請求項１８】
前記キャップ層は、厚さが１〜１０ｎｍの非磁性多結晶Ｐｔ、ＲｈまたはＲｕ膜で形成される、
請求項１４に記載の読み取りヘッド。
【請求項１９】
下側強磁性シールドを形成するステップと、
前記下側強磁性シールド上にＣＰＰ読み取りセンサを堆積させるステップと、
前記ＣＰＰ読み取りセンサに前端と後端を形成するステップと、
前記ＣＰＰ読み取りセンサに第一と第二の側部を形成するステップと、
前記ＣＰＰ読み取りセンサの第一と第二の側部上及び前記下側強磁性シールドの一部上に絶縁層を堆積させるステップと、
前記絶縁層上に、非磁性多結晶ＭｇＯ膜で形成された電気絶縁シード層を堆積させるステップと、
前記電気絶縁シード層上に、硬磁性Ｆｅ−Ｐｔ膜で形成された縦バイアス層を堆積させるステップと、
前記縦バイアス層上に、非磁性Ｐｔ、ＲｈまたはＲｕ膜で形成されたキャップ層を堆積させるステップと、
上側強磁性シールドを形成するステップと、
を含む、読み取りヘッドを作製する方法。
【請求項２０】
前記読み取りヘッドを、高真空炉の中で、前記ＣＰＰ読み取りセンサの前端と後端に垂直な５０，０００Ｏｅの磁界中、２８０℃で５時間、アニーリングするステップと、
前記読み取りヘッドを、前記ＣＰＰ読み取りセンサの前端と後端に平行な５０，０００Ｏｅの磁界中で再磁化するステップと、
をさらに含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
下側と上側の強磁性シールドの間に挟まれ、第一と第二の側部を有する膜面垂直通電（ＣＰＰ）読み取りセンサと、
前記ＣＰＰ読み取りセンサの第一と第二の側部上及び前記下側強磁性シールドの一部上の絶縁層と、
縦バイアス積層構造であって、前記絶縁層上の電気絶縁シード層と、前記電気絶縁シード層上の導電シード層と、前記導電シード層上の縦バイアス層と、前記縦バイアス層上のキャップ層と、を含む縦バイアス積層構造と、
を含む読み取りヘッド。
【請求項２２】
前記絶縁層は、厚さが１〜５ｎｍの非磁性アモルファスＡｌ２Ｏ３（アルミナ）膜で形成される、
請求項２１に記載の読み取りヘッド。
【請求項２３】
前記電気絶縁シード層は、厚さが１〜４ｎｍの非磁性多結晶ＭｇＯ膜で形成される、
請求項２１に記載の読み取りヘッド。
【請求項２４】
前記導電シード層は、厚さが１〜４ｎｍの非磁性多結晶Ｒｕ膜で形成される、
請求項２１に記載の読み取りヘッド。
【請求項２５】
前記縦バイアス層は、Ｐｔ含有量が４０〜５４ａｔ％で、厚さが１０〜４０ｎｍの硬磁性多結晶Ｆｅ−Ｐｔ膜で形成される、
請求項２１に記載の読み取りヘッド。
【請求項２６】
前記キャップ層は、厚さが１〜１０ｎｍの非磁性多結晶Ｐｔ、ＲｈまたはＲｕ膜で形成される、
請求項１に記載の読み取りヘッド。
【請求項２７】
下側強磁性シールドを形成するステップと、
前記下側強磁性シールド上にＣＰＰ読み取りセンサを堆積させるステップと、
前記ＣＰＰ読み取りセンサに前端と後端を形成するステップと、
前記ＣＰＰ読み取りセンサに第一と第二の側部を形成するステップと、
前記ＣＰＰ読み取りセンサの第一と第二の側部上及び前記下側強磁性シールドの一部上に電気絶縁層を堆積させるステップと、
前記絶縁層上に、非磁性多結晶ＭｇＯ膜で形成される電気絶縁シード層を堆積させるステップと、
前記電気絶縁シード層上に、非磁性多結晶Ｒｕ膜で形成される導電シード層を堆積させるステップと、
前記導電シード層上に、硬磁性Ｆｅ−Ｐｔ膜で形成される縦バイアス層を堆積させるステップと、
前記縦バイアス層上に、非磁性Ｐｔ、ＲｈまたはＲｕ膜で形成されるキャップ層を堆積させるステップと、
上側強磁性シールドを形成するステップと、
を含む、読み取りヘッドを作製する方法。
【請求項２８】
前記読み取りヘッドを、高真空炉の中で、前記ＣＰＰ読み取りセンサの前端と後端に垂直な５０，０００Ｏｅの磁界中、２８０℃で５時間、アニーリングするステップと、
前記読み取りヘッドを、前記ＣＰＰ読み取りセンサの前端と後端に平行な５０，０００Ｏｅの磁界中で再磁化するステップと、
をさらに含む、請求項２７に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−２１０３５７（Ｐ２０１１−２１０３５７Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６５５１９（Ｐ２０１１−６５５１９）
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（５０３１１６２８０）ヒタチグローバルストレージテクノロジーズネザーランドビーブイ (1,121)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２０日（２０１１．１０．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【出願人】（５０３１１６２８０）ヒタチグローバルストレージテクノロジーズネザーランドビーブイ (1,121)
【Ｆターム（参考）】
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