特許 5919074 磁気スタック、磁気素子および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5919074

(24)【登録日】2016年4月15日

(45)【発行日】2016年5月18日

(54)【発明の名称】磁気スタック、磁気素子および方法

(51)【国際特許分類】

   G11B 5/39 20060101AFI20160428BHJP

   H01L 43/08 20060101ALI20160428BHJP

【ＦＩ】

   G11B5/39

   H01L43/08 Z

【請求項の数】7

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2012-90883(P2012-90883)

(22)【出願日】2012年4月12日

(65)【公開番号】特開2012-230750(P2012-230750A)

(43)【公開日】2012年11月22日

【審査請求日】2012年7月27日

【審判番号】不服2015-2162(P2015-2162/J1)

【審判請求日】2015年2月4日

(31)【優先権主張番号】13/094,530

(32)【優先日】2011年4月26日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500373758

【氏名又は名称】シーゲイト テクノロジー エルエルシー

【氏名又は名称原語表記】Ｓｅａｇａｔｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＬＬＣ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ビクター・ボリス・サポツニコフ

(72)【発明者】

【氏名】エリック・ウォルター・シングルトン

(72)【発明者】

【氏名】マーク・ウィリアム・コビントン

【合議体】

【審判長】 森川 幸俊

【審判官】 酒井 朋広

【審判官】 ゆずりは 広行

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−０４４４９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／００８６３８５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

G11B5/39

H01L43/00-43/14

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁気ヘッドであって、
強磁性自由層が、スペーサ層によって合成反強磁性（ＳＡＦ）層から分離され、空気軸受面（ＡＢＳ）によって隣接する媒体に格納された検知済みデータビットから分離されている磁気反応積層構造と、
ＡＢＳから所定のオフセット距離を空けて積層構造に結合される少なくとも１つの反強磁性（ＡＦＭ）タブとを含み、
前記ＡＦＭタブは、前記ＳＡＦ層に直接に結合されて、絶縁物によって、前記ＡＢＳと交差する方向に前記電極から分離され、
前記絶縁物は、前記ＡＦＭタブの前記ＳＡＦ層側と反対側の上面を覆い、かつ、前記電極と同じ厚みを有する、磁気ヘッド。

【請求項2】

ＳＡＦ層、自由層およびスペーサ層は各々、共通のストライプ高さを共有する、請求項１に記載の磁気ヘッド。

【請求項3】

少なくとも１つのＡＦＭタブは、共通のストライプ高さ未満である低いストライプ高さを有する、請求項２に記載の磁気ヘッド。

【請求項4】

ＳＡＦ層は、１対の強磁性副層間に配置された遷移金属の積層構造である、請求項１に記載の磁気ヘッド。

【請求項5】

ＡＦＭタブは第１の厚さを有し、ＳＡＦ層は第２の厚さを有し、第１の厚さは第２の厚さよりも厚い、請求項１に記載の磁気ヘッド。

【請求項6】

磁気素子であって、
強磁性自由層が、スペーサ層によって合成反強磁性（ＳＡＦ）層から分離され、空気軸受面（ＡＢＳ）によって隣接する媒体に格納された検知済みデータビットから分離されている磁気反応積層構造と、
ＡＢＳから所定のオフセット距離を空けてＳＡＦ層に直接結合された反強磁性（ＡＦＭ）タブとを含み、前記ＡＦＭタブは、前記ＳＡＦ層に直接に結合されて、絶縁物によって電極から分離され、前記絶縁物は、前記ＡＦＭタブの前記ＳＡＦ層側と反対側の上面を覆い、かつ、前記電極と同じ厚みを有し、前記ＡＦＭタブは、ＳＡＦ層において所定の設定された磁化を維持する交換結合を提供するよう構成される、磁気素子。

【請求項7】

強磁性自由層を、スペーサ層によって磁気反応積層構造における合成反強磁性（ＳＡＦ）層から、および、空気軸受面（ＡＢＳ）によって隣接する媒体に格納された検知済みデータビットから、分離するステップと、
少なくとも１つの反強磁性（ＡＦＭ）タブを、ＡＢＳから所定のオフセット距離を空けて積層構造に直接結合させるとともに、絶縁物によって、前記ＡＢＳと交差する方向に電極から分離されるように設けるステップとを含み、前記絶縁物は、前記ＡＦＭタブの前記ＳＡＦ層側と反対側の上面を覆い、かつ、前記電極と同じ厚みを有する、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

概要
この発明のさまざまな実施例は、概して、磁気状態の変化を検出することのできる磁気素子に向けられる。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0002】

さまざまな実施例に従うと、磁気素子は磁気反応積層構造を有し、強磁性自由層が、スペーサ層によって合成反強磁性（ＳＡＦ：synthetic antiferromagnetic）層から分離され、かつ、空気軸受面（ＡＢＳ：air bearing surface）によって隣接する媒体に格納された検知済みデータビットから分離されている。積層構造は、ＡＢＳから所定のオフセット距離を空けて少なくとも１つの反強磁性（ＡＦＭ：antiferromagnetic）タブに結合される。

【図面の簡単な説明】

【0003】

【図1】データ記憶装置の実施例を示す斜視図である。

【図2】図１のデータ記憶装置における読取センサとして用いることのできる磁気素子の例を概略的に示す図である。

【図3】この発明のさまざまな実施例に従って構築されかつ動作する磁気素子を示す図である。

【図4】この発明のさまざまな実施例に従った、図２および図３の磁気素子において用いることのできる磁気スタックを示す図である。

【図5】図２および図３の磁気素子において用いることのできる磁気スタックの実施例を示す図である。

【図6】図２および図３の磁気素子において用いることのできる磁気スタックの例を示す図である。

【図7】図２および図３の磁気素子において用いることのできる磁気スタックの実施例を示す図である。

【図8】この発明のさまざまな実施例に従って構築されかつ動作する磁気素子の動作特徴を概略的に示す図である。

【図9】この発明のさまざまな実施例に従って実行される素子作製ルーチンを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0004】

詳細な説明
この開示は、概して、データを不揮発に記憶するのに用いられるデータ変換ヘッドおよび磁気メモリ素子において用いられる読取センサの文脈などにおいて、磁気変動を検出することのできる磁気素子に関する。データ記憶装置の面密度は、データ記憶容量が増大するにつれてより重要になってきている。装置の面密度を高めることは、所与の面に対する読取り構成要素の小型化およびデータビットの増大につながる。しかしながら、データ読取装置を小型化すると、ノイズの存在や、不良なクロストラック分解能のせいで、磁気が不安定になり、データの検知が不正確になる可能性がある。

【0005】

したがって、この発明のさまざまな実施例は、概して、強磁性自由層が、スペーサ層によって合成反強磁性（ＳＡＦ）層から分離され、かつ、空気軸受面（ＡＢＳ）によって隣接する媒体に格納された検知済みデータビットから分離されている磁気反応積層構造に向けられる。積層構造は、ＡＢＳから所定のオフセット距離を空けて少なくとも１つの反強磁性（ＡＦＭ）タブに結合される。ＡＦＭタブを空気軸受面（ＡＢＳ）からオフセットしてこのように位置決めすることにより、シールド間の間隔をより小さくすることが可能となり、面密度性能の向上およびデータの正確な検知につながる。

【0006】

データ記憶装置１００の一例を図１に示す。装置１００は、この発明のさまざまな実施例が実施することのできる非限定的な環境例を示す。装置１００は、基部デッキ１０４および上カバー１０６から形成される実質的に封止されたハウジング１０２を含む。内部に配置されたスピンドルモータ１０８は、いくつかの磁気記憶媒体１１０を回転させるよう構成される。媒体１１０は、ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ：head gimbal assembly）１１２によって各々が支持される対応する配列のデータ変換器（読取／書込へッド）によってアクセスされる。

【0007】

ＨＧＡ１１２は各々、ヘッドスタックアセンブリ１１４（「アクチュエータ」）によって支持可能であり、このヘッドスタックアセンブリ１１４は、剛性のアクチュエータアーム１１８によって支持される可撓性のあるサスペンション１１６を備える。アクチュエータ１１４は、好ましくは、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ：voice coil motor）１２２に電流を印加することによってカートリッジ軸受アセンブリ１２０を中心として回動する。このようにして、制御されたＶＣＭ１２２の動作により、（数字で１２４で示される）変換器が媒体表面に規定されたトラック（図示せず）と位置合わせされて、そこにデータが記憶されるかまたはデータがそこから検索される。

【0008】

図２は、図１のデータ変換器１２４において読取センサとして用いることのできる磁気素子１３０をブロック図で表わした例である。素子１３０は、外部磁界に対して感度のよい強磁性自由層１３２を含む。すなわち、自由層１３２は、隣接するデータ記憶媒体１３８上のプログラムされた磁気ビット１３６によってもたらされるような、発生した外部磁界に対応する磁化を有し得る。

【0009】

所定の設定された磁化を有する合成反強磁性（ＳＡＦ）層１３４は、自由層の磁気検知に対処するようにさまざまな厚さおよび材料で構築することのできる非磁性スペーサ層１４０によって、自由層１３２から分離される。自由層１３２およびＳＡＦ層１３４は各々、たとえば、製造および動作をともに向上させるシード層１４２およびキャップ層１４４などの電極層に結合することができる。しかしながら、電極層１４２および１４４の組成、形状および配置は限定されるものではなく、変更または排除可能であることに留意されたい。

【0010】

磁気素子１３０はさらに、自由層１３２およびＳＡＦ層１３４のそれぞれの反対側にある電極層に貼付けられたシールド層１４６および１４８を含む。シールド層１４６および１４８は、不要な磁束を自由層１３２およびＳＡＦ層１３４の磁気積層構造から遠ざかる方向に向けるように、さまざまな構成および組成で配向することができる。このようなシールドは、ノイズを除去したり、隣接するビットの不用意な検知をなくしたりすることによって、媒体１３８からのプログラムされたビット１３６の磁気検知を向上させることを可能にする。

【0011】

図２に図示のとおり、磁気積層構造は磁気スタック１５０であって、スペーサ層１４０、ＳＡＦ層１３４および強磁性自由層１３２で構成されており、それぞれの層が、磁気安定性および検知を向上させることのできる高い異方特性をもたらす細長いストライプ高さ１５２を有する。さらに、ＳＡＦ層１３４の設定された磁化は、細長いストライプ高さ１５２であるにもかかわらず不安定になる可能性があり、データビット１３６の検知が不正確になるおそれがある。ＳＡＦ層１３４に反強磁性（ＡＦＭ）タブ１５４を貼付けることにより、外部磁界に応じて、ＳＡＦ層１３４の設定された磁化を維持する交換結合によって付加的な磁気安定性を得ることができる。

【0012】

ＡＦＭタブ１５４をＳＡＦ層１３４に沿ってどこにでも貼付けることができる一方で、ＡＢＳにおいてＡＦＭを追加することにより、シールド１４６と１４８との間の距離（シールド間の間隔）が大きくなって、素子１３０によって読取り可能な最大電位面密度が制限されるだろう。ＳＡＦ層１３４の設定された磁化をストライプ高さ１５２未満の長さ１５６で維持するために、ＡＦＭタブ１５２が許容可能なレベルの交換結合をもたらし得ることが確認された。このように長さ１５６が短いために、ＡＦＭタブ１５４をＡＢＳから所定のオフセット距離１５８に配置することが可能となり、こうして、素子１３０に高い磁気安定性を与えつつ、空気軸受面（ＡＢＳ）におけるシールド間の間隔を広げないようにし得る。

【0013】

磁気スタック１４８にＡＦＭタブ１５４を追加することにより、動作のばらつきに対抗できる頑強性の成果を高めることができる。ＡＦＭタブ１５４がＳＡＦ層１３４の既存の設定された磁化を補完していることにより、設定された磁化を外部ビット１３６に応じて付与して維持する必要なしに、タブ長さ１５６を短くしてＳＡＦ層１３４を補完することが可能となる。このため、自由層１３２に対してバイアス磁化を与え得る自由層１３２にタブ１５４を貼付けるのとは対照的に、ＡＦＭタブ１５４を直接ＳＡＦ層１３４に結合する必要がある。

【0014】

図２においては、シールド１４６および１４８がＡＢＳに近接しており、これにより、所定のデータトラック（図示せず）の外側にあるデータビット１３６を十分にシールドすることが可能となる。しかしながら、図３の磁気素子１６０に示されるように、シールド１６２および１６４は、そのストライプ高さが磁気スタック１６６のストライプ高さ以上になるように、Ｘ軸に沿ってＡＢＳから遠ざかるように延在させることができる。図２の磁気積層構造１５０と同様に、磁気スタック１６６は、上部シールド１６４と強磁性自由層１７０とＳＡＦ層１７２と底部シールド１６２との間に配置された非磁性スペーサ層１６８で構築される。

【0015】

ＳＡＦ層１７２はさまざまな異なる材料として構成することができるが、そのいずれも必須ではなく、または限定されるものではない。但し、いくつかの実施例においては、ＳＡＦ層１７２は、ＮｉおよびＣｏのような金属、ＣｏＦｅおよびＮｉＦｅのような合金、ならびにＣｏＦｅＢのような高い分極比の化合物などの強磁性でアモルファスの副層の間に配置されるＲｕなどの遷移金属からなる積層構造である。ＳＡＦ層１７２は、所定の設定された磁化に副層を留め付けるのを助けるために強磁性副層のうちの１つに直接貼付けられたＡＦＭタブ１７４を有する。但し、このように直接貼付けることにより、いくつかの実施例においては非磁性シード層が介在する可能性がある。

【0016】

ＡＦＭタブ１７４は、ＡＦＭタブ１７４、ＳＡＦ層１７２およびスタック１６６に悪影響を及ぼさないよう位置ずれした磁界をさらに逸らすことのできる底部シールド１６２によって部分的に囲まれる。図示のとおり、底部シールド１６２は、そのストライプ高さ全体に沿って連続的な厚さを有する上部シールド１６４とは対照的に、ＡＦＭタブ１７４が位置する厚さ特徴の小さい区域（すなわち、切欠き）を有する。それにもかかわらず、１つ以上の特徴の形状、サイズおよび構成は限定されず、上部シールド１６２と底部シールド１６４との間で変更することができる。たとえば、底部シールド１６２の薄厚特徴は、図３に示される直交する側壁の代わりに先細の側壁を有してもよい。

【0017】

図４は、さまざまな実施例に従って図２および図３の磁気素子１３０および１６０において用いることのできる磁気スタック１８０の実施例を概略的に示す。スタック１８０は、ＭｇＯトンネル接合１８２を有しており、このことは、厚みが薄いために自由層１８４がＳＡＦ層１８６により近づくことによってトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ：tunnel magnetoresistance）が生成されることに寄与し得る。構成されるとおり、ＳＡＦ層１８６は十分なストライプ高さ１８８を有し、接合部１８２および自由層１８４は各々、ＡＦＭタブ１９２がＡＢＳから離れている所定のオフセット距離に対応する低いストライプ高さ１９０を有する。

【0018】

ＡＦＭタブ１９２が自由層１８４に横方向に隣接して位置していることにより、図２および図３の突出たＡＦＭタブとは対照的に、磁気スタック１８０に厚みを加えることなくＳＡＦ層１８６に直接貼付けることが可能となる。ＡＦＭタブ１９２は、図２のビット１３６などのデータビットに関して、自由層１８４によって高い磁気反応性を提供するよう調整することのできる長さ１９４に構築される。自由層１８４は、任意には、絶縁特徴（ＩＮＳ：insulating feature）１９６によってＡＦＭタブ１９２と直接接触しないよう緩衝され得るので、バイアス磁化がＡＦＭタブ１９２から自由層１８４に漏れることなく自由層１８４が磁界に自由に反応することが可能となる。

【0019】

ストライプ高さ１８８全体にわたって連続的な厚さを設けるようＡＦＭタブ１９２をスタック１８０に組込むことができる一方で、タブ１９２は、磁気スタック１８０の付属物として位置決めされた場合には自由層１８４とは異なる厚さを有し得る。図５は、ＡＦＭタブ２０２の厚さが自由層２０４の厚さを上回っている磁気スタック２００の例を示す。図５においては、ＡＦＭタブ２０２は、自由層２０４の反対側でＳＡＦ層２０６に貼付けられ、ＳＡＦ２０６、非磁性スペーサ２１０または自由層２０４のそれぞれの厚さを上回る厚さ２０８を有する。このように厚さ２０８が増していることで、ＳＡＦ層２０６の所定の設定された磁化を維持するのに使用される、より強い交換結合を生成することができる。

【0020】

ＡＦＭタブ２０２はまた、ＳＡＦ層２０６に与えられる交換結合の強度を変えるためにさまざまな位置および長さで操作することができる。タブ２０２は、延長された長さ２１２を有していてもよく、この延長された長さ２１２よりも短い距離２１４だけＡＢＳからオフセットされているが、ＳＡＦ層２０６の後方の境界にまでは延在しない。すなわち、オフセット距離２１４は、ＳＡＦ２０６、自由層２０４およびスペーサ２１０のストライプ高さ２１６の後方の範囲にまでは延在しないタブ２０２の長さ２１２よりも短い。ＳＡＦ２０６のストライプ高さ２１６内にＡＦＭタブ２０２を位置決めすることにより、交換結合を変更することができ、ＡＦＭタブ２０２の交換結合を適合させることができる。

【0021】

認識され得るように、磁気スタックの動作特徴は、ＳＡＦ上のＡＦＭタブのサイズ、形状および位置を変えることによって調整しかつ適合させることができる。いくつかの実施例においては、ＡＦＭタブは、図５と同様に、交換結合を増大させるよう構成される。しかしながら、自由層はまた、ＡＦＭタブによってＳＡＦに対して付与される交換結合の有効性を高めるよう変更することができる。図６は、磁気スタック２２０の構成のこのような実施例を示す。図５におけるＡＦＭタブの厚さが増していることとは対照的に、自由層２２２のストライプ高さ２２４は小さくなっており、このため、自由層２２２の磁化強度が低下し、ＳＡＦ層２２８に対するＡＦＭタブ２２６の交換結合の影響が有効に高められる。

【0022】

図６に図示のとおり、ＡＦＭタブ２２６は、自由層２２２のストライプ高さ２２４と部分的に重なる長さ２３０を有する。スタック２２０の構成とこのように部分的に重ねることができる機能は、ＡＦＭタブ１９２が自由層１８４に横方向に隣接している図４のスタック１８０におけるＡＦＭタブの長さ性能とは対照をなしている。このように、ＳＡＦ層２２８のうち自由層２２２とは反対側にＡＦＭタブ２２６を貼付けることにより、ＡＢＳの遠位側で増しているスタックの厚さを犠牲にしてタブ２２６の構成をより広範囲なものにすることができる。ＡＦＭタブ２２６は、非限定的な実施例においては、側壁が先細になるよう構成されてもよく、これにより、ＳＡＦ層２２８のストライプ高さ２３２全体にわたってタブ２２６の厚さが薄くなり得る。

【0023】

他のさまざまな実施例においては、スタック２２０は、スペーサ層２３４の厚さを、図２のスペーサ層１４０と比べて、薄くなるよう構成する。厚さを薄くすることにより、自由層２２２に対するＳＡＦ層２２８の設定された磁化の影響を大きくすることができ、ＡＦＭタブ２２６が、ＳＡＦ層２２８の磁化強度の低下に応じてより小さな面範囲を有することが可能となり得る。ＡＦＭタブ２２６が自由層２２２の反対側に位置していると、ＳＡＦ層２２８に対する自由層２２２の最適化が分断されるために、ノイズがさらに低減されることとなる。

【0024】

しかしながら、いくつかの状況においては、より大きな交換結合およびＡＦＭタブサイズを用いることにより、ＳＡＦ層の設定された磁化に強い影響が及ぼされる。図７は、面範囲の広いＡＦＭタブ２４２を有する磁気スタック２４０の実施例を概略的に示す。すなわち、ＡＦＭタブ２４２は、ＳＡＦ層２４４と接触する表面積がより広くなっており、これは、交換結合の増大につながる。ＡＦＭタブ２４２およびＳＡＦ層２４４の磁化がより強い場合、絶縁層２４６をタブ２４２のまわりに構築して、タブ２４２と上部電極層２４８との間の如何なる不用意な磁気短絡からも保護して、検知されたデータをホストに伝送するよう電流（Ｉ）２５０をスタック２４０を介して流し得る。

【0025】

上部電極層２４８は、図示のとおり、厚さが増していてもよく、この厚さは、ＡＦＭタブ２４２を上回り、かつ、タブ２４２および絶縁層２４６を組合せた厚さに等しくてもよい。上部電極層２４８の厚さが増していることにより、ＳＡＦ層２４４の設定された磁化の増大によって影響を受けることなく、電流２５０が自由層２５２、スペーサ２５４およびＳＡＦ層２４４を通過するように安定した導電性経路をもたらすことができる。言いかえれば、上部電極２４８がより厚いことにより、電流２５０が、ＡＦＭタブ２４２またはＳＡＦ層２４４の磁化によって変えられることなくスタック２４０を通過することが確実にされる。

【0026】

スタック２４０は、さらに、上部電極層２４８以下の厚さを有する底部電極層２５６で構成することができる。より厚い底部電極層２５６がスタック２４０を通過する電流２５０の安定性を促進し得る一方で、厚さの薄い底部電極層２５６を構築することにより、シールド間の間隔をより小さくすることができる。より厚い底部電極層２５６の構成はさらに、延長されたストライプ高さを有していてもよく、これが、絶縁層（図示せず）と組合されると、結果として、図７に示される連続的な上面に合致するスタック２４０の連続的な底面が得られることとなる。

【0027】

ＡＦＭタブ２４２、上部電極層２４８、底部電極層２５６および絶縁２４６のさまざまな構成にかかわらず、スタック２４０においては、タブ２４２がＡＢＳからオフセット距離２５８を空けて配置されていることによりシールド間の間隔を最小限にしつつ、ＳＡＦ層２４４にＡＦＭタブ２４２を貼付けることによって安定性が高められた。電極層２４８および２５６によってスタック２４０に厚さが追加されている場合であっても、ＡＦＭタブ２４２を引込んだ位置に配置することにより、ＡＦＭ層がＡＢＳに存在している他の構成に比べてスタック２４０の全体的な厚さが低減される。

【0028】

図８は、シールド間の間隔がより広くなるよう構成された素子と比べて、ＡＢＳからオフセット距離を空けて位置決めされたＡＦＭタブを用いる磁気素子の実施例についての正規化された反応をグラフで示す。磁気素子が図２のビット１３６などのプログラムされたデータビットに遭遇すると、測定可能なパルス幅でパルスが生成される。認識され得るように、パルス振幅（ＰＷ５０）の５０％での磁気素子のパルス幅は、素子の空間分解能を示す。

【0029】

測定されたとおり、シールド間の間隔（ＳＳＳ）に対する磁気素子のＰＷ５０の依存性を以下の式１によって表わす。

【0030】

ΔＰＷ５０＝０．３（ΔＳＳＳ） ［式１］
ＰＷ５０が低下すると、磁気素子は、素子のダウントラック分解能が部分的に高められることにより、データビットの線密度および面密度を高めることができる。

【0031】

図８のグラフは、実線２６２として示される増大するＳＳＳを有する素子に対して、破線２６０によって表わされるように、オフセットされたＡＦＭを有する素子のＰＷ５０動作特性を示す。各々の素子についてのデータビットに対する反応は同様であるが、振幅およびＰＷ５０幅によって区別される。オフセットされたＡＦＭの素子２６０については、増大したＳＳＳの素子２６２に対して振幅が小さくなり、ＰＷ５０が狭くなる。より狭いＰＷ５０と組合わされたシールドの振幅２６４の差により、より広いＳＳＳを有する素子に対するオフセットされたＡＦＭ素子についての高い動作特徴と磁気安定性とが支援される。

【0032】

オフセットされたＡＦＭの素子２６０とより広いＳＳＳの素子２６２との差は、ＡＦＭタブをＡＢＳから遠ざけるよう構成する動作結果を示す。そのため、素子は、ＡＢＳ上の比較的薄いＡＦＭで構築することができるが、このような構成は、ＡＦＭが如何に薄く構成されようとも高い振幅に対して狭いＰＷ５０をもたらし得ない。

【0033】

図９は、この発明のさまざまな実施例に従って行われる素子作製ルーチン２７０の例を示す。最初に、ルーチン２７０は、図４に概略的に示されるように、側方の反強磁性（ＡＦＭ）層を用いるべきかどうかを判断ステップ２７２において判断する。判断ステップ２７２では、強磁性自由層が所定のストライプ高さを占めるようＡＦＭ層と横方向に組合せるべきかを評価する。

【0034】

側方のＡＦＭを使用しないと判断した場合、ルーチン２７０がステップ２７４に進み、ここで、強磁性自由層が、所定の厚さで、かつ、異方性の磁気安定性を促進する長いストライプ高さで堆積される。自由層は、物理気相蒸着法（ＰＶＤ：physical vapor deposition）、化学蒸着法（ＣＶＤ：chemical vapor deposition）およびスパッタリングなどを含むがこれらに限定されないさまざまな堆積技術を用いて、図２のシード層１４２などの基板上に堆積されてもよく、または堆積されなくてもよい。

【0035】

次いで、ステップ２７６において、スペーサ層が所定の厚さで自由層上に堆積される。次いで、ステップ２７８において、合成反強磁性（ＳＡＦ）層が所定の厚さでスペーサ層上に堆積される。いくつかの実施例においては、ＳＡＦ層、スペーサおよび自由層は同じストライプ高さを有しているが、このような構成は図６に図示されるようには必要とされない。ＳＡＦ層が堆積されると、ステップ２８０では、素子の空気軸受面から所定のオフセット距離を空けてＳＡＦ層の上にＡＦＭタブを堆積させる。ＡＦＭタブは、所定の量の交換結合をもたらすようＳＡＦ層上で所定の長さ、厚さおよび位置で構成される。

【0036】

判断ステップ２７２に戻り、側方のＡＦＭが必要とされる場合、ステップ２８２では、ＳＡＦ層が所定のストライプ高さで堆積され、その後、ステップ２８４において、スペーサ層を、ＳＡＦ層のストライプ高さよりも低いストライプ高さで、ＳＡＦ層の上に堆積させる。すなわち、スペーサ層は、次に堆積されるＡＦＭタブが下にあるＳＡＦ層と直接接触するように構築される。ステップ２８６では、既存のスペーサ層と合致する所定の厚さおよびストライプ高さで強磁性自由層を堆積させる。こうして、ルーチン２７０が判断ステップ２８８に到達すると、ＳＡＦ層は第１のストライプ高さを有し、スペーサおよび自由層は各々、第２のストライプ高さを有する。

【0037】

判断ステップ２８８においては、自由層およびスペーサ層の側方に位置決めすべきＡＦＭ材料の種類が決定される。ＮｉＯなどの酸化物ＡＦＭを選択した場合、ステップ２９０に進み、ここで、ＡＦＭタブが、ＳＡＦ層と自由層との間のストライプ高さの差によって規定される空き領域を占めることによって、自由層、スペーサ層およびＳＡＦ層に接触するよう堆積される。ＩｒＭｎ、ＰｔＭｎまたはＦｅＭｎなどの金属ＡＦＭを用いると判断された場合、付加的なステップ２９２では、ＳＡＦ層の上に残っている空き空間に金属性のＡＦＭタブを堆積させるステップ２９４の前に、自由層およびスペーサ層に横方向に隣接して絶縁材料を堆積させる。

【0038】

なお、さまざまなストライプ高さの構成が、多種多様なさまざまなプロセスで実現可能であるが、そのいずれも必須ではなく、または限定されないことに留意されたい。たとえば、基本的なマスクおよびエッチング技術を用いて、ＳＡＦ層および自由層をさまざまなストライプ高さで構築することができる。その一方で、ＡＦＭタブは、表面に付着させる準備をするために、ＳＡＦ層上での自己整合された異方性エッチングの後に堆積されてもよい。しかしながら、ルーチン２７０のステップのいずれも必須ではなく、個々に任意に変更、再配置および除去され得ることに留意されたい。

【0039】

上述のとおり、ＡＦＭタブは、ＳＡＦ層に与えられる交換結合の量を調整するためにさまざまな態様で位置決めされ、その大きさを変更することができる。上述したが明確にするためにここで繰り返すように、ＳＡＦ層は、共通の厚さまたは異なる厚さを有する遷移金属および強磁性の自由副層などのさまざまな材料からなる積層構造であり得る。そのため、ステップ２７８および２８４は、ＳＡＦ積層構造として作用するよう組合された連続した副層の堆積物を含み得る。

【0040】

この開示に記載される磁気素子の構成および材料特徴が、シールド間の間隔を狭めつつも高い磁気安定性を可能にすることが理解され得る。ＳＡＦ層の延長されたストライプ高さをＡＢＳ表面からオフセットされたＡＦＭタブと組合せると、ノイズの低減および安定性の向上によって磁気性能が向上する。さらに、ＡＦＭタブのサイズを変えたりその位置を調整したりすることによって磁気素子の磁気動作特性を調整する能力により、クロストラック分解能および面密度性能を高めつつ素子の厚さを最小限にすることが可能となる。加えて、実施例は磁気検知に向けられてきたが、クレームされている発明がデータ記憶装置の応用例を含む他のいくつもの応用例において容易に利用可能であることが認識されるだろう。

【0041】

たとえ、この発明のさまざまな実施例の多数の特徴および構成が、本発明のさまざまな実施例の構造および機能の詳細と共に上述の説明に記載されていたとしても、この詳細な説明が単に例示的なものにすぎず、特に、添付の特許請求の範囲に記載される用語の広範な一般的な意味によって十分に示されているこの発明の原理の範囲内の部分の構造および配置に関しては、変更が詳細になされ得ることが理解されるべきである。たとえば、特定の要素は、この発明の精神および範囲から逸脱することなく特定の用途に応じて異なっていてもよい。

【符号の説明】

【0042】

１００ データ記憶装置、１０２ ハウジング、１０４ 基部デッキ、１０６ 上カバー、１０８ スピンドルモータ、１１０ 磁気記憶媒体。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】