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(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】6559965
(24)【登録日】2019年7月26日
(45)【発行日】2019年8月14日
(54)【発明の名称】トラック幅が狭く且つ読み取りギャップが小さい磁気センサ
(51)【国際特許分類】
G11B 5/39 20060101AFI20190805BHJP
【ＦＩ】
G11B5/39
【請求項の数】20
【外国語出願】
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2015-16384(P2015-16384)
(22)【出願日】2015年1月30日
(65)【公開番号】特開2015-146224(P2015-146224A)
(43)【公開日】2015年8月13日
【審査請求日】2018年1月29日
(31)【優先権主張番号】14/170,487
(32)【優先日】2014年1月31日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】503116280
【氏名又は名称】エイチジーエスティーネザーランドビーブイ
(74)【代理人】
【識別番号】100091096
【弁理士】
【氏名又は名称】平木 祐輔
(74)【代理人】
【識別番号】100105463
【弁理士】
【氏名又は名称】関谷 三男
(74)【代理人】
【識別番号】100102576
【弁理士】
【氏名又は名称】渡辺 敏章
(74)【代理人】
【識別番号】100101063
【弁理士】
【氏名又は名称】松丸 秀和
(74)【代理人】
【識別番号】100114546
【弁理士】
【氏名又は名称】頭師 教文
(72)【発明者】
【氏名】ツェン ガオ
(72)【発明者】
【氏名】ハルダヤール エス． ギル
(72)【発明者】
【氏名】イン ホン
(72)【発明者】
【氏名】クアン レー
【審査官】
中野 和彦
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００８−１５３２９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０００−３３１３１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００４−２８９１６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００３−１５８３１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１３−００８４３９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０００−２２８００３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｇ１１Ｂ ５／３９
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の部分及び前記第１の部分の上に形成された第２の部分を有するセンサ積層体を含み、前記第１の部分がセンサトラック幅を画定する幅を有し、前記第１の部分が空気ベアリング面の反対側に後縁を有し、前記センサ積層体が前記空気ベアリング面まで延在し、前記第２の部分がセンサトラック幅を超えて延在する幅を有している磁気センサにおいて、
前記センサ積層体の前記第１の部分が、磁気自由層と、非磁性層と、第１の磁化固定層の第１の部分とを含み、前記非磁性層が、前記磁気自由層と前記第１の磁化固定層の前記第１の部分との間に挟まれていて、
前記センサ積層体の前記第２の部分が、前記第１の磁化固定層の第２の部分と、第２の磁化固定層と、前記第１の磁化固定層と前記第２の磁化固定層との間に挟まれた非磁性逆平行結合層と、前記第２の磁化固定層に交換結合する反強磁性材料層とを含む磁気センサ。
前記センサ積層体の前記第１の部分が、磁気自由層と、非磁性層と、第１の磁化固定層の第１の部分とを含み、前記非磁性層が、前記磁気自由層と前記第１の磁化固定層の前記第１の部分との間に挟まれていて、
前記センサ積層体の前記第２の部分が、前記第１の磁化固定層の第２の部分と、第２の磁化固定層と、前記第１の磁化固定層と前記第２の磁化固定層との間に挟まれた非磁性逆平行結合層と、前記第２の磁化固定層に交換結合する反強磁性材料層とを含む磁気センサ。
【請求項2】
前記後縁と前記空気ベアリング面との間の距離がセンサストライプ高を画定し、
前記第２の部分が前記センサストライプ高を超えて延在している、請求項１に記載の磁気センサ。
前記第２の部分が前記センサストライプ高を超えて延在している、請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項3】
前記反強磁性材料層が前記空気ベアリング面よりも凹んでいる、請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項4】
前記センサ積層体が、第１及び第２の磁気シールドの間に配置されていて、前記反強磁性材料層と前記空気ベアリング面との間に配置された磁気台座を更に含む、請求項３に記載の磁気センサ。
【請求項5】
前記磁気台座が前記第２の磁気シールドと磁気的に接続されている、請求項４に記載の磁気センサ。
【請求項6】
前記センサ積層体の前記第２の部分が、前記センサ積層体の前記第１の部分に追随する方向に配置されている、請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項7】
前記反強磁性材料層が、前記磁気自由層の反対側で前記第２の磁化固定層の上に形成されている、請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項8】
前記センサ積層体の前記第１の部分の第１及び第２の側部の各々に隣接して形成された第１及び第２の磁気バイアス構造を更に含み、前記第１及び第２の磁気バイアス構造が磁気的に柔軟な材料で形成されている、請求項１に記載の磁気センサ。
【請求項9】
前記磁気バイアス構造の各々が反強磁性材料層と交換結合されている、請求項８に記載の磁気センサ。
【請求項10】
前記磁気バイアス構造の各々が、前記センサ積層体の前記第１の部分の下方及び前記磁気バイアス構造の各々の下方に延在する反強磁性材料層と交換結合されている、請求項８に記載の磁気センサ。
【請求項11】
磁気バイアス構造を製造する方法であって、
磁気自由層と、前記磁気自由層の上に堆積された非磁性層と、前記非磁性層の上に堆積された第１の磁化固定層の第１の部分とを含む第１のセンサ積層部分を堆積させるステップと、
前記第１のセンサ積層部分のトラック幅及び後縁を画定するステップと、
前記第１のセンサ積層部分の上に第２のセンサ積層部分を堆積させるステップとを含み、前記第２のセンサ積層部分が、第１の磁化固定層の第２の部分と、前記第１の磁化固定層の前記第２の部分の上に堆積された非磁性逆平行結合層と、前記非磁性逆平行結合層の上に堆積された第２の磁化固定層と、前記第２の磁化固定層の上に堆積された反強磁性材料層とを含んでいる方法。
磁気自由層と、前記磁気自由層の上に堆積された非磁性層と、前記非磁性層の上に堆積された第１の磁化固定層の第１の部分とを含む第１のセンサ積層部分を堆積させるステップと、
前記第１のセンサ積層部分のトラック幅及び後縁を画定するステップと、
前記第１のセンサ積層部分の上に第２のセンサ積層部分を堆積させるステップとを含み、前記第２のセンサ積層部分が、第１の磁化固定層の第２の部分と、前記第１の磁化固定層の前記第２の部分の上に堆積された非磁性逆平行結合層と、前記非磁性逆平行結合層の上に堆積された第２の磁化固定層と、前記第２の磁化固定層の上に堆積された反強磁性材料層とを含んでいる方法。
【請求項12】
前記反強磁性材料層を堆積させた後で、空気ベアリング面の近傍で前記反強磁性材料層の一部を除去するステップを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記反強磁性材料層を堆積させた後で、
空気ベアリング面の近傍で前記反強磁性材料層の一部を除去するステップと、前記反強磁性材料が除去されたスペースを充填すべく磁性材料を堆積させるとをステップを更に含む、請求項１１に記載の方法。
空気ベアリング面の近傍で前記反強磁性材料層の一部を除去するステップと、前記反強磁性材料が除去されたスペースを充填すべく磁性材料を堆積させるとをステップを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項14】
前記反強磁性材料層を堆積させた後で、空気ベアリングの面から所望の距離に前縁が位置するマスクを形成するステップと、イオンミリングを実行して、前記反強磁性材料層の一部を除去するステップと、化学機械研磨を実行するステップとを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項15】
前記第１のセンサ積層部分のトラック幅及び後部を前記画定するステップが、
トラック幅を画定する幅が構成された第１のマスクを形成するステップと、
第１のイオンミリングを実行して、前記第１のマスクにより保護されていない前記第１のセンサ積層部分の一部分を除去するステップと、
空気ベアリング面の反対側に後縁を画定すべく構成された第２のマスクを形成するステップと、
第２のイオンミリングを実行して、前記第２のマスクにより保護されていない前記第１のセンサ積層部分の一部分を除去するステップとを更に含む、請求項１１に記載の方法。
トラック幅を画定する幅が構成された第１のマスクを形成するステップと、
第１のイオンミリングを実行して、前記第１のマスクにより保護されていない前記第１のセンサ積層部分の一部分を除去するステップと、
空気ベアリング面の反対側に後縁を画定すべく構成された第２のマスクを形成するステップと、
第２のイオンミリングを実行して、前記第２のマスクにより保護されていない前記第１のセンサ積層部分の一部分を除去するステップとを更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項16】
前記第１のイオンミリングを実行した後で、磁気バイアス層を堆積させるステップを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
筐体と、
前記筐体内に移動可能に搭載された磁気媒体と、
磁気センサを載置する磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを前記磁気媒体の表面に相対的に移動させるアクチュエータ機構とを含む磁気データ記録システムにおいて、
前記磁気センサが更に、
第１の部分と、前記第１の部分の上に形成される第２の部分とを有するセンサ積層体を更に含み、前記第１の部分がセンサトラック幅を画定する幅を有し、前記第１の部分が空気ベアリング面の反対側に後縁を有し、前記センサ積層体が前記空気ベアリング面まで延在し、前記第２の部分が前記センサトラック幅を超えて延在する幅を有し、
前記センサ積層体の前記第１の部分が、磁気自由層と、非磁性層と、第１の磁化固定層の第１の部分とを含み、前記非磁性層が前記磁気自由層と前記第１の磁化固定層の第１の部分との間に挟まれ、
前記センサ積層体の前記第２の部分が、
前記第１の磁化固定層の第２の部分と、第２の磁化固定層と、前記第１の磁化固定層と前記第２の磁化固定層との間に挟まれた非磁性逆平行結合層と、前記第２の磁化固定層と交換結合された反強磁性材料層とを含む、磁気データ記録システム。
前記筐体内に移動可能に搭載された磁気媒体と、
磁気センサを載置する磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを前記磁気媒体の表面に相対的に移動させるアクチュエータ機構とを含む磁気データ記録システムにおいて、
前記磁気センサが更に、
第１の部分と、前記第１の部分の上に形成される第２の部分とを有するセンサ積層体を更に含み、前記第１の部分がセンサトラック幅を画定する幅を有し、前記第１の部分が空気ベアリング面の反対側に後縁を有し、前記センサ積層体が前記空気ベアリング面まで延在し、前記第２の部分が前記センサトラック幅を超えて延在する幅を有し、
前記センサ積層体の前記第１の部分が、磁気自由層と、非磁性層と、第１の磁化固定層の第１の部分とを含み、前記非磁性層が前記磁気自由層と前記第１の磁化固定層の第１の部分との間に挟まれ、
前記センサ積層体の前記第２の部分が、
前記第１の磁化固定層の第２の部分と、第２の磁化固定層と、前記第１の磁化固定層と前記第２の磁化固定層との間に挟まれた非磁性逆平行結合層と、前記第２の磁化固定層と交換結合された反強磁性材料層とを含む、磁気データ記録システム。
【請求項18】
前記後縁と前記空気ベアリング面の間の距離がセンサストライプ高を画定し、
前記第２の部分が前記センサストライプ高を超えて延在する、請求項１７に記載の磁気データ記録システム。
前記第２の部分が前記センサストライプ高を超えて延在する、請求項１７に記載の磁気データ記録システム。
【請求項19】
前記反強磁性材料層が前記空気ベアリング面よりも凹んでいる、請求項１７に記載の磁気データ記録システム。
【請求項20】
前記センサ積層体が第１及び第２の磁気シールドの間に配置されていて、前記反強磁性材料層及び前記空気ベアリング面の間に配置された磁気台座を更に含む、請求項１９に記載の磁気データ記録システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は磁気データ記録に関し、より具体的には、底部に堆積された自由層構造により画定されるトラック幅を有し、且つ自由層構造の上に堆積された固定層構造を有する磁気読み取りセンサに関する。
【背景技術】
【0002】
コンピュータの中核は、磁気ディスクドライブと呼ばれるアセンブリである。磁気ディスクドライブは、回転磁気ディスク、回転磁気ディスクの表面に隣接するサスペンションアームにより懸架される書き込み／読み取りヘッド、及びサスペンションアームをスイングさせて回転ディスク上の選択された円形トラック上に読み取り及び書き込みヘッドを乗せるアクチュエータを含んでいる。読み取り及び書き込みヘッドは、空気ベアリング面（ＡＢＳ）を有するスライダ上に直接置かれる。サスペンションアームは、ディスクが回転していなければスライダを押し付けてディスクの表面と接触させるが、ディスクが回転していれば回転ディスクにより空気が渦巻く。スライダが空気ベアリングに乗ると、書き込み及び読み取りヘッドは回転ディスクを用いて磁気痕跡を書き込んだり、回転ディスクから磁気痕跡を読み取る。読み取り及び書き込みヘッドは、書き込み及び読み取り機能を実行するコンピュータプログラムに従い動作する処理回路に接続されている。
【0003】
書き込みヘッドは、少なくとも１個のコイル、書き込み磁極、及び１個以上の戻り磁極を含んでいる。コイルを通って電流が流れる際に結果的に生じる磁場により、書き込み磁極を通って磁束が流れ、その結果、書き込み磁極の先端から書き込み磁場が生じる。この磁場は、隣接する磁気ディスクの一部を局所的に磁化させて１ビットのデータを記録する程度に充分強い。書き込み磁場は次いで磁気媒体の磁気的に柔軟な下層を通って進み、書き込みヘッドの戻り磁極に戻る。
【0004】
巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサ又はトンネル接合磁気抵抗（ＴＭＲ）センサ等の磁気抵抗センサを用いて磁気媒体から磁気信号を読み取ることができる。磁気抵抗センサは、外部磁場に応答して変化する電気抵抗を有している。この電気抵抗の変化は、隣接する磁気媒体から磁気データを読み取るために、処理回路により検出できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
データ密度に対するニーズが高まるのに従い、ビットサイズを縮小することにより線形データ密度を増大させるべく磁気センサのギャップ間隔を減少させるニーズが厳然として存在する。しかし、センサ層の厚さは、センサの性能及び安定性に悪影響を及ぼさない程度にしか薄くすることができない。従って、ギャップ間隔を減少させながら、信頼性の高い（robust）センサ性能を提供することが可能な磁気センサ設計に対するニーズが依然として存在する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、第１の部分及び第１の部分の上に形成された第２の部分を有するセンサ積層体を含む磁気センサを提供する。第１の部分はセンサトラック幅を画定する幅を有し、第２の部分はセンサトラック幅を超えて延在する幅を有している。センサ積層体の第１の部分は、磁気自由層と、非磁性層と、第１の磁化固定層の第１の部分とを含んでいる。非磁性層は、磁気自由層と第１の磁化固定層の第１の部分との間に挟まれている。センサ積層体の第２の部分は、第１の磁化固定層の第２の部分と、第２の磁化固定層と、第１の磁化固定層と第２の磁化固定層との間に挟まれた非磁性逆平行結合層と、第２の磁化固定層と交換結合された反強磁性材料層とを含んでいる。
【0007】
センサは、磁気自由層と、磁気自由層の上に堆積された非磁性層と、非磁性層の上に堆積された第１の磁化固定層の第１の部分とを含む第１のセンサ積層部分を堆積させるステップを含む処理により形成される。第１のセンサ積層部分のトラック幅及び後縁が次いで画定される。第２のセンサ積層部分が次いで第１のセンサ積層部分の上に堆積される。第２のセンサ積層部分は、第１の磁化固定層の第２の部分と、第１の磁化固定層の第２の部分の上に堆積された非磁性逆平行結合層と、非磁性逆平行結合層の上に堆積された第２の磁化固定層と、第２の磁化固定層の上に堆積された反強磁性材料層とを含んでいる。
【0008】
機能的トラック幅及びセンサのストライプ高が第１のセンサ部上でパターン化及び画定されているため、センサ積層体の全体をパターン化する場合よりも小さい寸法及び微細なセンサ解像度が実現可能である。これにより、センサの寸法解像度が向上して高いデータ密度及び狭いトラック幅が可能になる。
【0009】
また、空気ベアリング面近傍の反強磁性材料層の一部分を除去し、結果的に生じたスペースを上部磁気シールドに接合可能な磁性材料で充填することができる。これにより、全体のギャップ厚から反強磁性材料層の厚さ分が除去される結果、磁気スペーシングが大幅に狭められる。
【0010】
本発明の上記及び他の特徴並びに利点は、同一参照番号で同一要素を示す図面と合わせて以下の好適な実施形態の詳細説明を精査することにより明らになろう。
【0011】
本発明の本質及び利点を、好適な使用形態と合わせてより完全に理解するために、以下の詳細説明を添付図面と合わせて参照されたい。但しこれらの図面は原寸大ではない。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明を実施し得るディスクドライブ装置の模式図である。
【図2】磁気ヘッドの位置を示すスライダのＡＢＳ図である。
【図3】磁気データ記録システムのスライダ上に形成され得る磁気読み取りセンサのＡＢＳ図である。
【図5】本発明の一実施形態による磁気センサを製造する方法を示す、製造の各中間段階における磁気センサの説明図である。
【図6】本発明の一実施形態による磁気センサを製造する方法を示す、製造の各中間段階における磁気センサの説明図である。
【図7】本発明の一実施形態による磁気センサを製造する方法を示す、製造の各中間段階における磁気センサの説明図である。
【図8】本発明の一実施形態による磁気センサを製造する方法を示す、製造の各中間段階における磁気センサの説明図である。
【図9】本発明の一実施形態による磁気センサを製造する方法を示す、製造の各中間段階における磁気センサの説明図である。
【図10】本発明の一実施形態による磁気センサを製造する方法を示す、製造の各中間段階における磁気センサの説明図である。
【図11】本発明の一実施形態による磁気センサを製造する方法を示す、製造の各中間段階における磁気センサの説明図である。
【図12】本発明の一実施形態による磁気センサを製造する方法を示す、製造の各中間段階における磁気センサの説明図である。
【図13】本発明の一実施形態による磁気センサを製造する方法を示す、製造の各中間段階における磁気センサの説明図である。
【図14】本発明の一実施形態による磁気センサを製造する方法を示す、製造の各中間段階における磁気センサの説明図である。
【図15】本発明の一実施形態による磁気センサを製造する方法を示す、製造の各中間段階における磁気センサの説明図である。
【図16】本発明の一実施形態による磁気センサを製造する方法を示す、製造の各中間段階における磁気センサの説明図である。
【図17】本発明の一実施形態による磁気センサを製造する方法を示す、製造の各中間段階における磁気センサの説明図である。
【図18】本発明の一実施形態による磁気センサを製造する方法を示す、製造の各中間段階における磁気センサの説明図である。
【図19】本発明の一実施形態による磁気センサを製造する方法を示す、製造の各中間段階における磁気センサの説明図である。
【図20】本発明の一実施形態による磁気センサを製造する方法を示す、製造の各中間段階における磁気センサの説明図である。
【図21】本発明の一実施形態による磁気センサを製造する方法を示す、製造の各中間段階における磁気センサの説明図である。
【図22】本発明の一実施形態による磁気センサを製造する方法を示す、製造の各中間段階における磁気センサの説明図である。
【図23】本発明の一実施形態による磁気センサを製造する方法を示す、製造の各中間段階における磁気センサの説明図である。
【図24】本発明の一実施形態による磁気センサを製造する方法を示す、製造の各中間段階における磁気センサの説明図である。
【図25】本発明の一実施形態による磁気センサを製造する方法を示す、製造の各中間段階における磁気センサの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下の記述は、本発明を実施すべく現在考案されている最良の実施形態に関するものである。この記述は、本発明の一般原理を例示するためになされるものであって、本明細書で権利請求する本発明の概念を限定するものではない。
【0014】
ここで図１を参照するに、本発明を実施するディスクドライブ１００を示す。図１に示すように、少なくとも１個の回転可能な磁気ディスク１１２がスピンドル１１４上で支持されてディスク駆動モーター１１８により回転し、これら全てが筐体内１０１内に搭載されている。各ディスクにおける磁気記録は、磁気ディスク１１２上の同心円データトラック（図示せず）の環状パターンに沿って行われる。
【0015】
少なくとも１個のスライダ１１３が磁気ディスク１１２の近傍に配置されていて、各スライダ１１３は１個以上の磁気ヘッドアセンブリ１２１を支持している。磁気ディスクが回転するに従い、スライダ１１３は、所望のデータが書き込まれている磁気ディスクの異なるトラックに磁気ヘッドアセンブリ１２１がアクセスできるように、ディスク表面１２２を横断して放射状に移動する。各スライダ１１３は、サスペンション１１５によりアクチュエータアーム１１９に取り付けられている。サスペンション１１５は、スライダ１１３をディスク表面１２２に押し付ける弱いばね力を及ぼす。各アクチュエータアーム１１９はアクチュエータ手段１２７に取り付けられている。図１に示すアクチュエータ手段１２７は、ボイスコイルモーター（ＶＣＭ）であってよい。ＶＣＭは、一定の磁場内で移動可能なコイルを含み、コイル移動の方向及び速度はコントローラ１２９により供給されるモーター電流信号により制御される。
【0016】
ディスク記憶システムが動作している間、磁気ディスク１１２の回転によりスライダ１１３とディスク表面１２２の間に空気ベアリングが生じてスライダに上向きの力すなわち揚力を及ぼす。空気ベアリングは従ってサスペンション１１５の弱いばね力と釣り合って、通常動作の間はスライダ１１３をディスク表面から僅かに上方でほぼ一定の微小な間隔を保ちながら支持する。
【0017】
ディスク記憶システムの各種の構成要素は動作している間、制御部１２９により生成された制御信号、例えばアクセス制御信号及び内部クロック信号により制御される。典型的に、制御部１２９は、論理制御回路、記憶手段、及びマイクロプロセッサを含んでいる。制御部１２９は、導線１２３上の駆動モーター制御信号及び導線１２８上のヘッド位置及びシーク制御信号等、各種のシステム動作を制御すべく制御信号を生成する。導線１２８上の制御信号は、ディスク１１２上の所望のデータトラックにスライダ１１３を最適に移動及び配置させる所望の電流分布を提供する。書き込み及び読み取り信号が記録チャネル１２５を介して書き込み及び読み取りヘッド１２１とやり取りされる。
【0018】
図２を参照するに、スライダ１１３内の磁気ヘッド１２１の向きをより詳細に見ることができる。図２はスライダ１１３のＡＢＳ図であり、同図に見られるように、誘導書き込みヘッド及び読み取りセンサを含む磁気ヘッドがスライダの後縁部に配置されている。典型的な磁気ディスク記憶システムの上の記述及びこれに伴う図１の描画は例示目的に過ぎない。ディスク記憶システムが多数のディスク及びアクチュエータを含んでいてよく、各アクチュエータが多数のスライダを支持できることは明らかであろう。
【0019】
図３及び４に磁気読み取りヘッド３００の模式図を示す。図３は、空気ベアリング面（ＡＢＳ）から見たセンサ３００の様子であり、図４は図３の切断線４−４から見た側面断面図である。磁気読み取りヘッド３００は、導線及び磁気シールドとしても機能できるようにＮｉＦｅ等の導電性磁性材料から作成できる上下の磁気シールド３０４と３０６との間に挟まれたセンサ積層体３０２を含んでいる。
【0020】
センサ積層体３０２は、第１のセンサ積層部分（下部）３０８及び第２のセンサ積層部分（上部）３１０を含んでいる。図３に示すように、下部３０８はセンサトラック幅ＴＷを画定する幅を有するのに対し、上部３１０はそれよりも大幅に広くてよい。
【0021】
下部センサ部３０８は、シード層３１４上に形成可能な磁気自由層３１２を含んでいてよい。磁気自由層３１２は、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ及び／又はホイスラー合金等の材料を含んでいてよい。非磁性スペーサ又は障壁層３１６を、磁気自由層３１２の上に形成することができる。非磁性スペーサ層３１６は、センサ３００がトンネル接合センサである場合はＭｇＯ等の磁気的絶縁材料であってよく、又はセンサ３００が巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサである場合ＡｇＳｎ等の導電スペーサ層であってよい。下部センサ部３０８はまた、ＮｉＦｅ又はＣｏＦｅ等の磁性材料から作成できる第１の磁化固定層（ＡＰ１第１の部分）３１８ａの第１の部分を含んでいる。層３１８ａについて以下に詳細に記述する。
【0022】
センサ積層体３０８は、第２の磁化固定層３２２としての第１の磁化固定層（ＡＰ１）３１８と、ＡＰ１層３１８とＡＰ２層３２２との間に挟まれた逆平行結合層３２４とを含む固定層構造３２０を含んでいる。逆平行結合層３２４は、Ｒｕ等の材料で形成することができる。図３に示すように、ＡＰ１層３１８は、２個の磁性層、すなわち第１の層３１８ａ及び第２の層３１８ｂとして形成されている。第１の層３１８ａは下部センサ積層部分３０８の一部であるのに対し、第２の層３１８ｂは上部センサ積層部分３１０の一部である。また、第１の層３１８ａの幅がトラック幅ＴＷ以内であるのに対し、第２の層３１８ｂはトラック幅ＴＷを超えて横方向に延在していることが分かる。そのような固定層構造３２０を新たな二層ＡＰ１層３１８と共に製造する方法について以下に更に詳細に記述する。ＡＰ１層及びＡＰ２層は共に、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、又はこれらの組合せ等、１個以上の磁性材料から作成されていてよい。
【0023】
図４を参照するに、上部センサ積層部分３１０は、自由層３１２の反対側で固定層構造３２０の上に形成された反強磁性材料ＡＦＭ層３２６の層を含んでいる。図４に示すように、ＡＦＭ層３２６はＡＢＳよりも凹んでいて、磁気台座４０２がＡＦＭ層３２６とＡＢＳの間、及びＡＰ２層３２２と上部シールド３０６の間に配置されている。ＡＦＭ層３２６は、ＩｒＭｎ又はＰｔＭｎ等の材料であってよく、ＡＰ２層３２２と交換結合されている。ＡＦＭ層３２６とＡＰ２層３２２との交換結合は、ＡＰ２層の磁化をＡＢＳに垂直な方向に固定する。ＡＰ１層３１８とＡＰ２層３２２との逆平行結合は、ＡＰ１層３１８の磁化をＡＰ２層３２２とは反対方向で同じくＡＢＳに垂直な方向に固定する。キャッピング層３２８をＡＦＭ層３２６の上に形成して、製造工程において下層を保護すると共にセンサ積層体３０２を上部シールド３０６から磁気的に分離することができる。第１のセンサ積層部分３０８の後側のスペースは、アルミナ等の非磁性電気絶縁充填層４０４で充填することができる。
【0024】
磁気台座４０２は、ＮｉＦｅ等、上部シールド３０６と同様の材料から作成されていてよい。磁気台座４０２は、磁気シールドの一部として機能すべく、磁気シールド３０６に磁気的に結合することができる。その結果、ＡＦＭ層３２６及びキャッピング層３２８は有利な点として読み取りギャップに寄与せず、その結果データ密度が増大する。従って、読み取りギャップＧは、図４に示すように下部シールド３０４の上面と台座４０２の底面の間の距離である。
【0025】
再び図３を参照するに、センサ３００は、センサ積層体３０２の両側に磁気バイアス層３３０、３３２を含んでいてよい。バイアス層３３０、３３２は、磁気自由層３１２の磁化を空気ベアリング面（ＡＢＳ）に平行な方向にバイアスさせる磁気バイアス磁場を提供する。バイアス層３３０、３３２は、アルミナ３３４等の薄い非磁性電気絶縁材料によりセンサ積層体３０２及び下部シールドから分離されていてよい。磁気バイアス構造３３０、３３２は、固有の硬磁性特性の結果として磁化を保持する高保磁度の硬磁性材料から作成されていてよい。代替的に、バイアス層３３０、３３２は、軟磁性材料から作成されていてよい。その場合、バイアス構造の磁化は、当該構造の下側で形成された反強磁性材料の交換結合された層により維持することができる。例えば、Ｒｕ３３６等の非磁性材料層、非磁性材料３３６の上に形成されたＩｒＭｎ３３８等の反強磁性材料層、及び反強磁性材料３３８の層の上に形成された磁性層３４０である。非磁性層３３６は、層３３８を下部シールド３０４から磁気的に分離する。反強磁性層３３８は、磁性層３４０と交換結合されて自身の磁化を固定させる。層３４０の当該磁化固定は次いで、バイアス層３３０、３３２の磁化を空気ベアリング面に平行な所望の方向に維持する。
【0026】
図５〜２５に、センサ３００等の磁気センサを製造する方法を示し、更にそのようなセンサ構造がもたらす利点を示す。特に図５を参照するに、ＮｉＦｅ等の材料で底部磁気シールド５０２を形成する。次いで、未形成のバイアス構造の磁化を維持すべく、一連の層が任意選択的に堆積されてもよい。これらの層は、底部シールドに堆積されたＲｕ等の非磁性減結合層５０４、非磁性減結合層５０４の上に堆積された反強磁性材料層５０６、及び反強磁性材料層５０６の上に堆積されたＮｉＦｅ等の磁性材料層５０８を含んでいてよい。
【0027】
任意選択の層５０４、５０６、５０８を堆積させた後で、第１の連続センサ層５１０が堆積される。当該第１の連続センサ層５１０は、図３を参照しながら上述した底部センサ積層部分３０８に対応していてよい。第１の連続センサ層５１０は、シード層５１２と、シード層５１２の上に形成された磁気自由層５１４と、磁気自由層５１４の上に堆積された非磁性バリア又はスペーサ層５１６、及び非磁性スペーサ又は障壁層５１６の上に形成された第１の磁化固定層（ＡＰ１層の第１の部分）の第１の部分５１８を含んでいてよい。
【0028】
次いで、第１の連続センサ層の上に第１のマスク構造５２０を形成する。マスク５２０の構成は、図５の切断線６−６から見た上面図を示す図６を参照することで理解が深まろう。図６に見られるように、マスク５２０は、ＡＢＳと表記された空気ベアリング面を覆うように延在し、下部センサ積層体のストライプ高を画定すべく構成された後縁５２２まで延在している。
【0029】
ここで図７を参照するに、第１のイオンミリングを実行して、マスク５２０により保護されていない層を除去する。イオンミリングは底部シールド５０２に達するまで実行してよい。次いで、アルミナ等の非磁性電気絶縁充填層８０２を堆積して平坦化処理を実行し、図８に示すように構造が残る。平坦化には、化学機械研磨の実行が含まれ、及びマスクリフトオフ処理が含まれていてよい。
【0030】
前述の記載から分かるように、トラック幅ＴＷを画定するマスキング及びミリング処理は、固定層構造及び反強磁性固定層の残りの部分も含める場合に比べてはるかに薄い構造（連続センサ層５１０）に対して実行される。これが有利な点として、マスキング及びイオンミリングが、これ以外の場合に可能であるよりもはるかに小さいトラックが画定可能になる。
【0031】
ここで図９、１０を参照するに、第２のマスク構造９０２を形成する。図１０は、図９の線１０−１０から見た上面図である。マスク９０２は、下部センサ積層部分のストライプ高を画定すべく構成された開口部９０４を有している。次いで、図１１を参照するに、第２のイオンミリングを実行して、マスク９０２により保護されていない材料を除去する。このイオンミリングは、図１１に示す層５０４、５０６、５０８の除去の前に終了していてよい。図１２を参照するに、薄い非磁性電気絶縁層１２０２を堆積させる。層１２０２は、ＳｉＮ等の材料であってよく、好適には原子層堆積又はイオンビーム堆積等の共形堆積処理により堆積される。
【0032】
次いで、図１３を参照するに、イオンミリング等の指向的材料除去処理は、図１３に示す垂直絶縁側壁を残して絶縁層１２０２の水平に配置された部分を除去するように実行される。次いで、図１４を参照するに、磁気バイアス材料１４０２を、続いてＣＭＰ停止層／キャッピングバイアス層１４０４を堆積させる。バイアス材料１４０２はＮｉＦｅであってよく、キャッピング層は炭素又はダイヤモンド状炭素であってよい。絶縁側壁１２０２はセンサ層５１０を不動態化する一方、磁性層５０８は磁気バイアス層１４０２と交換結合させるべく露出したままにする。次いで、化学機械研磨（ＣＭＰ）を実行して構造を平坦化し、第２のマスク９０２を除去して図１５に示すように構造を残す。
【0033】
ここで図１６を参照するに、例えば５０度〜７５度の角度で視射角ミリングを実行して層５１８を露出させ、次いで第２の連続センサ層１６０２を堆積させる。これらの層１６０２は、図３、４に関して上述した上部センサ積層部分３１０に対応していてよい。連続センサ層はＡＰ１層の第２の部分を形成する磁性層１６０４を含んでいる。Ｒｕ１６０６等の逆平行結合層を磁性層１６０４の上に堆積させる。別の磁性層（ＡＰ２）１６０８を逆平行結合層１６０６の上に堆積させる。ＩｒＭｎ又はＰｔＭｎ等の反強磁性材料層１６１０（ＡＦＭ層）をＡＰ２層１６０８の上に堆積させ、キャッピング層１６１２をＡＦＭ層１６１０の上に堆積させる。キャッピング層は、Ｔａ及びＲｕのうち１個以上を含んでいてよい。
【0034】
次いで、図１７を参照するに、第３のマスク構造１７０２を第２の連続センサ層１６０２の上に形成する。マスク１７０２の構成は、図１７の切断線１８−１８から見た上面図を示す図１８の方がより分かり易い。マスク１７０２は、第２の連続センサ層１６０２の外側境界（ストライプ高及び幅）を画定する。次いで、図１９を参照するに、第３のイオンミリングを実行して第３のマスク１７０２により保護されていない材料を除去する。第３のイオンミリング、底部シールド５０２に達するまで実行されてよい。次いで、電気絶縁非磁性充填層２００２を堆積し、化学機械研磨等の平坦化処理を実行すると図２０に示す構造が残る。
【0035】
ここで図２１、２２を参照するに、第４のマスク構造２１０１を、空気ベアリング面の領域に配置された開口部２１０４を有するように形成する。図２２は、図２１の切断線２２−２２から見た側面断面図である。図２３を参照するに、マスク２１０２により保護されていないキャッピング層１６１２及びＡＦＭ層１６１０の部分を除去するのに充分なだけイオンミリングを実行して、ＡＰ２層１６０８で止める。次いで、磁性材料２４０２を堆積させて化学機械研磨等の平坦化処理は実行して、図２４に示すように磁性材料２４０２が台座を形成している構造が残る。次いで、図２５を参照するに、電気メッキ等により上部磁気シールド２５０２を形成する。上部磁気シールド２５０２は、磁気台座２４０２に縫合されて磁気的に接続される。
【0036】
各種の実施形態について上で述べたが、これらが例示目的で提示するに過ぎず、本発明を限定するものではないことを理解されたい。本発明の範囲に含まれる他の実施形態もまた当業者には明らかになろう。従って、本発明の広さと範囲は、上述の例示的な実施形態のいずれによっても限定されてはならず、以下の請求項及びその等価物だけに従い画定されるべきである。
【符号の説明】
【0037】
４，６，１８，２２ 切断線１００ ディスクドライブ
１０１ 筐体
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
１１８ ディスク駆動モーター
１１９ アクチュエータアーム
１２１ 磁気ヘッドアセンブリ
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 導線
１２９ 制御部
３００ センサ
３０２ センサ積層体
３０４ 下部シールド
３０６ 上部シールド
３０８ 下部センサ積層部分
３１０ 上部センサ積層部分
３１２ 磁気自由層
３１４ シード層
３１６ 非磁性スペーサ層
３１８，３１８ａ，３１８ｂ ＡＰ１層
３２０ 固定層構造
３２２ ＡＰ２層
３２４ 逆平行結合層
３２６ ＡＦＭ層
３２８ キャッピング層
３３０，３３２ バイアス層
４０２ 磁気台座
４０４ 非磁性電気絶縁充填層
５０２ 底部磁気シールド
５０４ 非磁性減結合層
５０６ 反強磁性材料層
５０８ 磁性材料層
５１０ 連続センサ層
５１２ シード層
５１４ 磁気自由層
５１６ 非磁性スペーサ層
５１８ 第１の磁化固定層の第１の部分
５２０ マスク
５２２ 後縁
８０２ 非磁性電気絶縁充填層
９０２ マスク
９０４ 開口部
１２０２ 非磁性電気絶縁層
１４０２ 磁気バイアス材料
１４０４ ＣＭＰ停止層／キャッピングバイアス層
１６０２ 連続センサ層
１６０４ 磁性層
１６０６ 逆平行結合層
１６０８ 磁性層
１６１０ 反強磁性材料層
１６１２ キャッピング層
１７０２ マスク
２００２ 電気絶縁非磁性充填層
２１０１ マスク構造
２１０２ マスク
２１０４ 開口部
２４０２ 磁性材料
２５０２ 上部磁気シールド