專利名稱：具有更高巨磁電阻的反平行釘扎讀出磁頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶有更高的巨磁電阻(GMR)和磁穩(wěn)定性的反平行(AP)釘扎讀出磁頭，尤其涉及一種具有AP釘扎結(jié)構(gòu)的能促進(jìn)改進(jìn)的GMR并且在受到平行于讀出磁頭的空氣支承表面(ABS)的磁切換場作用時保持磁穩(wěn)定的讀出傳感器。
計算機的心臟是稱為磁盤驅(qū)動器的組件。磁盤驅(qū)動器包括旋轉(zhuǎn)磁盤、經(jīng)懸浮臂懸掛在旋轉(zhuǎn)盤上方的寫入和讀出磁頭以及擺動懸浮臂來把讀出和寫入磁頭放置在旋轉(zhuǎn)盤上選定的圓形磁道上的致動器。讀出和寫入磁頭被直接安裝在具有空氣支承表面(ABS)的滑動器上。在盤不旋轉(zhuǎn)時懸浮臂把滑動器偏置到與盤表面接觸，但在盤旋轉(zhuǎn)時，通過旋轉(zhuǎn)與滑動器的ABS相鄰的盤而把空氣旋入，使得滑動器與旋轉(zhuǎn)盤的表面離開很小的距離來跨在空氣軸承上。當(dāng)滑動器跨在空氣軸承上時，使用寫入和讀出磁頭來把磁壓痕(impression)寫入旋轉(zhuǎn)盤并把磁壓痕(impression)從旋轉(zhuǎn)盤中讀出。讀出和寫入磁頭被連接于根據(jù)計算機程序來操作以執(zhí)行寫入和讀出功能的處理電路。
寫入磁頭包括被嵌入于第一、第二和第三絕緣層(絕緣疊層)之間的的線圈層，絕緣疊層被夾在第一和第二磁極層之間。由非磁性間隙層在第一和第二磁極層之間在寫入磁頭的空氣支承表面(ABS)處形成間隙。磁極層在后隙區(qū)連接。傳導(dǎo)到線圈層的電流把磁場引導(dǎo)到磁極件，該磁極件作為橫過ABS處磁極件之間的間隙的邊緣。邊緣磁場或其漏磁場把信息寫入移動媒體上的磁道中，如旋轉(zhuǎn)盤上的圓形磁道。
在最近的讀出磁頭中，使用自旋閥傳感器來檢測來自旋轉(zhuǎn)磁盤的磁場。該傳感器包括夾在第一和第二鐵磁層之間的非磁性傳導(dǎo)層，該非磁性傳導(dǎo)層此后稱為間隔層，第一和第二鐵磁層此后被稱為釘扎層和自由層。第一和第二引線被連接于自旋閥傳感器用來把傳感電流傳導(dǎo)通過那里。釘扎層的磁化被釘扎在垂直于磁頭的空氣支承表面(ABS)，并且自由層的磁矩可平行于ABS放置但是可以響應(yīng)于外部磁場自由旋轉(zhuǎn)。釘扎層的磁化典型地通過與反鐵磁層的交換耦合來釘扎。
間隔層的厚度被選擇為小于經(jīng)過傳感器的傳導(dǎo)電子的平均自由程。帶有這種設(shè)置，傳導(dǎo)電子的一部分通過間隔層與釘扎層和自由層之間的界面被分散開。當(dāng)釘扎層和自由層的磁化彼此平行時，分散程度最小，并且當(dāng)釘扎層和自由層的磁化彼此反平行時，分散程度最大化。分散程度的變化與cosθ成正比地來改變自旋閥傳感器的電阻的，這里θ是釘扎層和自由層的磁化之間的夾角。在讀出模式，自旋閥傳感器的電阻與來自旋轉(zhuǎn)盤的磁場強度成比例地變化。當(dāng)傳感電流被引導(dǎo)經(jīng)過自旋閥傳感器時，電阻變化引起電位改變，該改變被處理電路探測并處理為回放信號。
自旋閥傳感器的特征在于磁電阻(MR)系數(shù)，也稱作巨磁電阻(GMR)，其基本上大大高于各向異性磁電阻(AMR)傳感器的MR系數(shù)。MR系數(shù)是dr/R，這里dr是自旋閥傳感器的電阻變化，R是在變化前自旋閥傳感器的電阻。自旋閥傳感器有時被稱為巨磁電阻(GMR)傳感器。當(dāng)自旋閥傳感器使用單一釘扎層時，它被稱為簡單自旋閥。
另一種類型的自旋閥傳感器是反平行(AP)自旋閥傳感器。AP釘扎自旋閥傳感器不同于簡單自旋閥傳感器之處在于AP釘扎自旋閥傳感器具有AP釘扎結(jié)構(gòu)，其具有第一和第二AP釘扎層，而不是單一釘扎層。第一AP釘扎層通過與反鐵磁釘扎層的交換耦合具有第一方向的磁矩取向。由于第一和第二AP釘扎層之間的AP耦合層最小厚度(在8埃的級別)，第二AP釘扎層立刻接近于自由層并且反平行交換耦合于第一AP釘扎層。因此，第二AP釘扎層的磁矩在與第一AP釘扎層的磁矩方向反平行的第二方向上取向。
AP釘扎結(jié)構(gòu)優(yōu)于單一釘扎層，因為AP釘扎結(jié)構(gòu)的第一和第二AP釘扎層的磁矩相減來提供小于單一釘扎層的磁矩的凈磁矩。凈磁矩的方向由第一和第二AP釘扎層中較厚的那個確定。降低的凈磁矩等于來自AP釘扎結(jié)構(gòu)的降低的退磁場(demag)。由于反鐵磁交換耦合是反比于凈釘扎磁矩的，這提高了第一AP釘扎層與釘扎層之間的交換耦合。AP釘扎自旋閥傳感器在Heim和Parkin的美國專利USNo.5,465,185中進(jìn)行描述，這里將其引用為參考文獻(xiàn)。
AP釘扎結(jié)構(gòu)的第一和第二AP釘扎層典型地由鈷(Co)制成。不巧的是，鈷(Co)具有高矯頑力、高磁致伸縮和低電阻。當(dāng)形成AP釘扎結(jié)構(gòu)的第一和第二AP釘扎層時，在存在垂直于ABS取向的磁場的情況下通過濺射沉積來形成它們。這就把釘扎層的易磁化軸(e.a.)設(shè)置為垂直于ABS。在隨后的制造磁頭的過程中，AP釘扎結(jié)構(gòu)受到平行于ABS來取向的磁場的作用。這些磁場可引起第一AP釘扎層的磁矩從希望的垂直于ABS的第一方向轉(zhuǎn)換為不希望的反平行于第一方向的第二方向。在AP釘扎結(jié)構(gòu)的第二AP釘扎層中會發(fā)生同樣的情況。如果AP釘扎結(jié)構(gòu)的第一AP釘扎層的矯頑力高于第一AP釘扎層與釘扎層之間的交換耦合，交換耦合將不會把第一釘扎層的磁矩返回它原來的方向。這就破壞了讀出磁頭。在比AP釘扎結(jié)構(gòu)的第一釘扎層的矯頑力更強的平行磁場作用于讀出磁頭上時，在磁頭操作期間會發(fā)生同樣的問題。
還有，鈷(Co)具有高的負(fù)磁致伸縮。負(fù)號決定任何應(yīng)力誘發(fā)各向異性的方向。當(dāng)磁頭被拋光(這是形成ABS的研磨過程)時在傳感器的層中產(chǎn)生不均勻的壓縮應(yīng)力。由于磁致伸縮和壓縮應(yīng)力，AP釘扎結(jié)構(gòu)的鈷AP釘扎層得到平行于ABS的應(yīng)力誘發(fā)各向異性。這是錯誤的方向。盡管交換耦合場趨向于維持該垂直位置，應(yīng)力誘發(fā)各向異性可把第一和第二釘扎層的磁矩從垂直于ABS方向旋轉(zhuǎn)一定程度。這種狀態(tài)引起明顯的讀出信號的不對稱。而且，鈷釘扎層的低電阻引起傳感電流的一部分被形成旁路來通過自由層和間隔層。這導(dǎo)致讀出信號的損失。
人們正繼續(xù)努力提高GMR磁頭的自旋閥效應(yīng)。自旋閥效應(yīng)的提高等價于讀出磁頭能讀出更高位密度(位/旋轉(zhuǎn)磁盤的平方英寸)。因此，人們?nèi)栽诶^續(xù)研究來降低矯頑力，基本消除磁致伸縮并提高自旋閥傳感器的一些關(guān)鍵層如AP釘扎結(jié)構(gòu)的釘扎層的電阻。
首先研究用第一和第二鈷鐵(Co90Fe10)釘扎層來替代AP釘扎結(jié)構(gòu)的第一和第二鈷(Co)釘扎層。鈷鐵(Co90Fe10)釘扎層具有低矯頑力，接近于零的磁致伸縮和更高的電阻。接近于零的磁致伸縮意味著在拋光磁頭后鈷鐵(Co90Fe10)釘扎層的誘發(fā)應(yīng)力將不引起應(yīng)力誘發(fā)各向異性。這是因為任何誘發(fā)應(yīng)力各向異性場是磁致伸縮和誘發(fā)應(yīng)力的產(chǎn)物。鈷鐵(Co90Fe10)釘扎層更高的電阻把傳感電流的旁路降低到最小從而提高讀出信號。
AP釘扎結(jié)構(gòu)的鈷鐵(CoFe)第一釘扎層的矯頑力仍比第一AP釘扎層和氧化鎳(NiO)釘扎層之間的交換耦合場高。這是因為氧化鎳(NiO)釘扎層提高第一釘扎層的矯頑力。第一AP釘扎層的矯頑力Hc是500奧斯特(Oe)，而氧化鎳(NiO)和第一AP釘扎層之間的交換耦合場僅450Oe。那么，交換耦合場不足夠強，不能在其被轉(zhuǎn)換到反平行于原來的方向的反向后克服矯頑力把第一AP釘扎層的磁矩返回它原來的方向。
通過把鎳鐵(NiFe)中間層放置在釘扎層與鈷鐵(CoFe)第一AP釘扎層之間，第一AP釘扎層的矯頑力被明顯地從500Oe降低到350Oe。交換耦合場也從450Oe降低到400Oe。但是，第一AP釘扎層的350Oe的矯頑力小于400Oe的交換耦合場，從而允許釘扎層在其被磁場轉(zhuǎn)換到反平行方向時把第一AP釘扎層的磁矩返回它原來的位置。隨后，鈷鐵(CoFe)第二AP釘扎層的矯頑力不被氧化鎳(NiO)釘扎層影響并將通過與第一AP釘扎層在反平行于第一AP釘扎層的磁矩的方向的方向上發(fā)生AP耦合交換作用而被取向。本發(fā)明的自旋閥傳感器也具有改進(jìn)的GMR。
本發(fā)明的一個目的是提供一種具有改進(jìn)的GMR的并且在受到平行于ABS的取向的磁場作用時磁性穩(wěn)定的反平行(AP)釘扎讀出磁頭。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種AP釘扎讀出磁頭，其中AP釘扎結(jié)構(gòu)的交換耦合于反鐵磁(AFM)氧化鎳(NiO)釘扎層的第一AP釘扎層，具有小于第一AP釘扎層和釘扎層之間的交換耦合場的矯頑力。
本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點在閱讀下面參考附圖的表述后將更加明顯。


圖1是示例的磁盤驅(qū)動器的平面視圖；圖2是帶有盤驅(qū)動器的磁頭的滑動器從面2-2看去的端視圖；圖3是其中使用多個盤和多個磁頭的磁盤驅(qū)動器的正視圖；圖4是用于支承滑動器和磁頭的示例的懸架系統(tǒng)的等距視圖；圖5是沿圖2的5-5面看磁頭的ABS視圖；圖6是從圖2的面6-6看滑動器和背負(fù)式磁頭的部分視圖；圖7是從圖2的面7-7看滑動器和埋入式磁頭的部分視圖；圖8是沿圖6的面8-8看滑動器的表示背負(fù)式磁頭的讀出和寫入元件的部分ABS視圖；圖9是沿圖7的面9-9看滑動器的表示埋入式磁頭的讀出和寫入元件的部分ABS視圖；圖10是沿圖6或7的面10-10看把線圈層和引線以上的所有材料移開的視圖；圖11是使用AP釘扎自旋閥(SV)傳感器的讀出磁頭的等距ABS圖示；圖12是本發(fā)明的AP釘扎自旋閥傳感器的ABS圖示；圖13是與圖12基本相同，除了為了比較的目的，該圖中用鈷(Co)代替鈷鐵(CoFe)作為AP釘扎結(jié)構(gòu)的第一和第二釘扎層。
現(xiàn)在參考附圖，其中相同的附圖標(biāo)記在整個描述中指代相同的部件，圖1-3表示磁盤驅(qū)動器30。驅(qū)動器30包括支持和旋轉(zhuǎn)磁盤34的主軸32。主軸32被馬達(dá)控制器38控制的馬達(dá)34旋轉(zhuǎn)。組合的讀出寫入磁頭40安裝在由懸架44和致動器臂46支持的滑動器42上。在大容量的直接訪問存儲裝置(DASD)中可使用若干盤、滑動器和懸架，如圖3所示。懸架44和致動器臂46定位滑動器42，從而使磁頭40與磁盤34表面處于換能關(guān)系。當(dāng)盤34被馬達(dá)36旋轉(zhuǎn)時，滑動器被支承在盤34表面與空氣支承表面(ABS)48之間的薄空氣氣墊(空氣軸承)上(典型地.05μm)。然后磁頭40可被用來把信息寫入到盤34的表面上的多個圓形磁道，也用來讀出那里的信息。處理電路50與磁頭40交換代表這種信息的信號，提供馬達(dá)驅(qū)動信號來旋轉(zhuǎn)磁盤34，并提供控制信號來移動滑動器到各個磁道。在圖4中，滑動器42表示為安裝在懸架44。這里上面描述的組建可安裝在底座的框54上，如圖3所示。
圖5是滑動器42和磁頭40的ABS視圖?；瑒悠骶哂兄С执擞?0的中心導(dǎo)軌56和側(cè)導(dǎo)軌58和60。導(dǎo)軌56、58和60從橫導(dǎo)軌62延伸。相對于磁盤34的旋轉(zhuǎn)，橫導(dǎo)軌62處于滑動器的前沿64，磁頭40處于滑動器的尾沿66。
圖6是背負(fù)式磁頭40的側(cè)剖面正視圖，該磁頭包括寫入磁頭部分70和讀出磁頭部分72，讀出磁頭部分采用本發(fā)明的AP釘扎自旋閥傳感器74。圖8是圖6的ABS示圖。自旋閥傳感器74被夾在非磁性電絕緣第一和第二讀出間隙層76和78之間，讀出間隙層被夾在鐵磁第一和第二屏蔽層80和82之間。響應(yīng)于外部磁場，自旋閥傳感器74的電阻改變。經(jīng)傳感器傳導(dǎo)的傳感電流Is使這些電阻改變表現(xiàn)為電位的改變。這些電位改變?nèi)缓蟊粓D3所示的處理電路50處理為讀回信號。
磁頭40的寫入磁頭部分70具有一個夾在第一和第二絕緣層86和88之間的線圈層84。第三絕緣層90可被用來使磁頭平面化以消除線圈層84引起的第二絕緣層中的波動。第一、第二和第三絕緣層在已有技術(shù)中被稱為“絕緣堆”。線圈層84和第一、第二和第三絕緣層86、88和90被夾在第一和第二磁極件(pole piece，或稱作極靴)層92和94之間。第一和第二磁極件層92和94在后隙區(qū)磁耦合并且具有被ABS處的寫入間隙層102分開的第一和第二磁極尖98和100。絕緣層103位于第二屏蔽層82和第一磁極件層92之間。由于第二屏蔽層82第一磁極件層92是分開的層，這種磁頭叫作背負(fù)式磁頭。如圖2和4所示，第一和第二焊接連接點104和106把引線從自旋閥傳感器74連接到懸架44上的引線112和114，并且第三和第四焊接連接點116和118把引線120和122從線圈84(見圖8)連接到懸架上的引線124和126。
圖7和9與圖6和8相同，除了第二屏蔽層82和第一磁極件層92是共用層。這種類型的磁頭稱為埋入式磁頭。省略了圖6和8中背負(fù)式磁頭的絕緣層103。
圖11是圖6和8所示的讀出磁頭72的等距ABS圖示。讀出磁頭72包括本發(fā)明的自旋閥傳感器130，其位于反鐵磁釘扎層(AFM)132上。自旋閥傳感器130具有后面要描述的AP釘扎結(jié)構(gòu)，其磁矩被釘扎層132的磁自旋釘扎住。AFM釘扎層優(yōu)選是425埃的氧化鎳(NiO)。第一和第二硬偏置和引線層134和136被連接于自旋閥傳感器的第一和第二側(cè)邊緣138和140。這種連接在已有技術(shù)中是已知的連續(xù)的連接并且在美國專利No.5,018,037中進(jìn)行全面的描述，該專利在這里引用來作為參考。第一硬偏置和引線層134包括第一硬偏置層140和第一引線層142，第二硬偏置和引線層136包括第二硬偏置層144和第二引線層146。硬偏置140和144使磁場經(jīng)自旋閥傳感器130縱向延伸，用于穩(wěn)定這里的磁疇。AFM釘扎層132、自旋閥傳感器130和第一和第二硬偏置和引線層134和136位于非磁性電絕緣的第一和第二讀出間隙層148和150之間。而第一和第二讀出間隙層148和150位于鐵磁第一和第二屏蔽層152和154之間。
本發(fā)明的AP釘扎結(jié)構(gòu)200在圖12中表示，圖12是從空氣支承表面(ABS)看AP釘扎讀出傳感器130的各個層的橫截面視圖。AP釘扎傳感器200包括位于反平行(AP)釘扎結(jié)構(gòu)204和鐵磁自由層(F)206之間的非磁性導(dǎo)電間隔層(S)202。AP釘扎結(jié)構(gòu)204包括AP耦合層208，其位于第一和第二AP釘扎層210和212之間。在本發(fā)明中，第一和第二AP釘扎層210和212是替代鈷(Co)的鈷鐵(CoFe)。鈷鐵(CoFe)的第一和第二AP釘扎層210和212可在垂直于ABS的場存在的情況下被沉積，從而第一和第二AP釘扎層210和212的易磁化軸垂直于ABS地取向。第一AP釘扎層210的磁矩被反鐵磁(AFM)釘扎層214釘扎為垂直于ABS。本發(fā)明使用氧化鎳(NiO)作為釘扎層214。位于釘扎層214與AP釘扎結(jié)構(gòu)204的第一AP釘扎層210之間的是此后將被具體描述的鎳鐵(NiFe)中間層216。
釘扎層214的磁性自旋被垂直于ABS地取向，通過與中間層216的交換耦合作用，其引起中間層216的磁矩垂直于ABS取向，如遠(yuǎn)離ABS，如帶有叉的圓圈()所示。由于中間層216與第一AP釘扎層210之間交換耦合作用，第一AP釘扎層210的磁矩也垂直于ABS取向并且遠(yuǎn)離ABS，如所示。通過第一和第二AP釘扎層210和212之間的反平行交換耦合作用，第二AP釘扎層212的磁矩反平行于第一AP釘扎層210的磁矩取向，即垂直于并朝向ABS取向，如帶有點的圓圈所示(⊙)。應(yīng)理解如果需要的話，釘扎層的磁性自旋和中間層216及第一和第二AP釘扎層210和212的磁矩的磁取向可以反向。如箭頭所示，自由層206的磁矩平行于ABS取向，該方向或向左或向右。一概可以理解第二AP釘扎層212和自由層206的磁矩之間的相對取向響應(yīng)于來自旋轉(zhuǎn)磁盤的應(yīng)用信號決定自旋閥傳感器200的電阻變化。例如在上述示例中，當(dāng)自由層206的磁矩從平行位置上下旋轉(zhuǎn)到ABS時，自旋閥傳感器的磁電阻分別響應(yīng)于分別來自旋轉(zhuǎn)磁盤的正負(fù)信號降低和提高。
鎳鐵(NiFe)中間層216降低第一AP釘扎層210的矯頑力Hc。當(dāng)鈷鐵(CoFe)第一AP釘扎層210直接與氧化鎳(NiO)釘扎層214接合時，它的矯頑力是500Oe，而這兩層之間的交換耦合作用僅是450Oe。因此，如果第一AP釘扎層210的磁矩從垂直于并遠(yuǎn)離ABS的方向轉(zhuǎn)換到垂直于并朝向ABS的反平行位置，450Oe的交換耦合場不足夠大到克服第一AP釘扎層210的500Oe的矯頑力Hc，而不能返回垂直于并遠(yuǎn)離ABS的原來的位置。這個結(jié)果是對讀出磁頭的破壞。但是，當(dāng)在氧化鎳(NiO)釘扎層214和鈷鐵(CoFe)第一AP釘扎層210之間使用鎳鐵(NiFe)中間層216時，第一AP釘扎層210具有350Oe的降低的矯頑力Hc，同時這之間的交換耦合場已經(jīng)被稍稍降低到400Oe。400Oe的交換耦合場大于350Oe的矯頑力場，這使得在第一AP釘扎層210已經(jīng)被轉(zhuǎn)換到反平行方向之后，釘扎層214把第一AP釘扎層210的磁矩返回它原來的位置，如所示。
在優(yōu)選的實施例中，CoFe的GMR增強層220位于間隔層202和自由層206之間并與之接合。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)GMR增強層220，其有時被稱為納米層，提高讀出磁頭的dr/R比率。GMR增強層是可選擇的。鉭(Ta)覆蓋層222典型地用在自由層206的上部來進(jìn)行保護(hù)。層的優(yōu)選厚度是釘扎層214為425埃的氧化鎳(NiO)，中間層216從4埃到30埃并且優(yōu)選是10埃的鎳鐵(Ni80Fe20)，第一AP釘扎層210從10埃到50埃并且優(yōu)選是24埃的鈷鐵(CoFe)，AP耦合層208是8埃的釕(Ru)，第二AP釘扎層從10埃到50埃并且優(yōu)選是24埃的鈷鐵(Co90Fe10)，間隔層202是23埃的銅(Cu)，GMR增強層220是從3埃到30埃并且優(yōu)選是10埃的鈷鐵(Co90Fe10)，自由層206是70埃的鎳鐵(Ni80Fe20)，覆蓋層222是50埃的鉭(Ta)。鈷鐵優(yōu)選是Co90Fe10。
圖13的自旋閥傳感器300是與圖12的自旋閥傳感器200相同的，除了AP釘扎結(jié)構(gòu)304使用鈷(Co)代替鈷鐵(CoFe)的第一和第二AP釘扎層310和312。剩余層與圖12中的具有相同的材料和厚度。各個自旋閥傳感器200和300被第一次和第二次測試，第一次測試在沉積自旋閥層后進(jìn)行氧化鎳釘扎層214的復(fù)位后進(jìn)行，第二次測試是在對自旋閥傳感器進(jìn)行250度的6小時的處理后進(jìn)行氧化鎳釘扎層214的磁自旋的另一個復(fù)位后進(jìn)行。釘扎層214的復(fù)位，此后稱為氧化鎳(NiO)復(fù)位，使基片處的自旋閥傳感器在230度進(jìn)行大約12000Oe的垂直于ABS的場的大約5分鐘的作用。這樣把氧化鎳(NiO)釘扎層214的磁自旋設(shè)置為垂直于ABS。讀出磁頭在250度的6小時的退火擬作為寫入磁頭的絕緣堆的光刻膠層的背襯。
下面的關(guān)于圖12和13中的自旋閥傳感器200和300的數(shù)據(jù)是沒有可選擇的納米層220的。在沉積圖13的自旋閥傳感器300并且進(jìn)行氧化鎳復(fù)位后，沒有納米層220的讀出磁頭300的dr/R是4.15％。在讀出磁頭進(jìn)行250度6小時的退火并且進(jìn)行氧化鎳的另一個復(fù)位后，dr/R下降到3.55％。這導(dǎo)致讀出信號的10％的振幅損失。在沉積自旋閥傳感器200，如圖12所示，并且進(jìn)行氧化鎳復(fù)位后，沒有納米層220的dr/R是4.6％。在自旋閥傳感器200進(jìn)行250度6小時的處理并且進(jìn)行氧化鎳的另一個復(fù)位后，dr/R下降到4.01％，這是在它進(jìn)行250度退火并氧化鎳復(fù)位后對自旋閥傳感器300的dr/R的10％的改進(jìn)。因此，當(dāng)用鈷鐵(CoFe)用于第一和第二AP釘扎層210和212代替鈷(Co)用于圖13的第一和第二AP釘扎層310和312時，圖12的自旋閥傳感器200表明在dr/R方面比圖13的自旋閥傳感器300的dr/R有明顯的提高。
顯然，考慮這些教導(dǎo)，對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是可以對發(fā)明采用其他的實施例并進(jìn)行修改的。因此，本發(fā)明由下面的權(quán)利要求來限定，當(dāng)聯(lián)系上面的說明和附圖來看時，其包括所有的實施例和修改。
權(quán)利要求
1.一種讀出磁頭包括自旋閥傳感器，該自旋閥傳感器包括自由鐵磁層多層反平行(AP)釘扎結(jié)構(gòu)；位于自由層和AP釘扎結(jié)構(gòu)之間的非磁性導(dǎo)電間隔層；反鐵磁釘扎層；且該AP釘扎結(jié)構(gòu)位于釘扎層和間隔層之間；該AP釘扎結(jié)構(gòu)包括帶有通過與釘扎層在第一方向上的交換耦合作用而被釘扎的第一AP釘扎層的第一和第二鐵磁AP釘扎層；位于第一和第二AP釘扎層之間，從而第二AP釘扎層被第一AP釘扎層釘扎在與所述第一方向反平行的第二方向上的反平行(AP)耦合層；第一和第二AP釘扎層的每一個都是鈷鐵(CoFe)；以及位于釘扎層和第一AP釘扎層之間的并使二者界面接合的交換耦合中間層；且所述交換耦合中間層是鎳鐵(NiFe)。
2.如權(quán)利要求1的讀出磁頭，其特征在于該自旋閥傳感器還包括位于第二AP釘扎層和自由鐵磁層之間的并與自由層界面接合的巨磁電阻(GMR)增強層；且該GMR增強層是鈷鐵(CoFe)。
3.如權(quán)利要求2的讀出磁頭，其特征在于該GMR增強層具有大致10埃的厚度。
4.如權(quán)利要求1的讀出磁頭，其特征在于釘扎層是氧化鎳(NiO)。
5.如權(quán)利要求4的讀出磁頭，其特征在于釘扎層具有大致425埃的厚度。
6.如權(quán)利要求4的讀出磁頭，其特征在于第一和第二AP釘扎層的每一個的厚度大致為24埃。
7.如權(quán)利要求6的讀出磁頭，其特征在于釘扎層具有大致425埃的厚度。
8.如權(quán)利要求7的讀出磁頭，其特征在于該自旋閥傳感器還包括位于間隔層和自由鐵磁層之間的并與自由層界面接合的巨磁電阻(GMR)增強層；該GMR增強層是鈷鐵(CoFe)。
9.如權(quán)利要求8的讀出磁頭，其特征在于該GMR增強層具有3到30埃的厚度范圍。
10.如權(quán)利要求9的讀出磁頭，其特征在于AP耦合層是厚度大致為8埃的釕(Ru)。
11.具有讀出磁頭和寫入磁頭的磁頭組件，包括寫入磁頭，它包括第一和第二磁極件層；第一和第二磁極件層的每一個具有位于極尖部分和后隙部分之間的磁軛部分；位于第一和第二磁極件層的極尖部分之間的非磁性寫入間隙層；帶有至少一個埋入其中的線圈層的位于第一和第二磁極件層的磁軛部分之間的絕緣堆；且第一和第二磁極件層在后隙部分連接；讀出磁頭，它包括非磁性電絕緣的第一和第二讀出間隙層；自旋閥傳感器；位于第一和第二讀出間隙層之間的第一和第二導(dǎo)電硬偏置和引線層；第一屏蔽層；且第一和第二讀出間隙層位于第一屏蔽層和第一磁極件層之間；該自旋閥傳感器包括自由鐵磁層；多層反平行(AP)釘扎結(jié)構(gòu)；位于自由層和AP釘扎結(jié)構(gòu)之間的非磁性導(dǎo)電間隔層；反鐵磁釘扎層；且該AP釘扎結(jié)構(gòu)位于釘扎層和間隔層之間；該AP釘扎結(jié)構(gòu)包括帶有通過與釘扎層在第一方向上的交換耦合作用而被釘扎的第一釘扎層的第一和第二鐵磁AP釘扎層；位于第一和第二AP釘扎層之間，從而第二AP釘扎層被釘扎在與所述第一方向反平行的第二方向上的反平行(AP)耦合層；且第一和第二AP釘扎層的每一個都是鈷鐵(CoFe)；以及位于釘扎層和第一AP釘扎層之間的并使二者界面接合的交換耦合中間層；且所述交換耦合中間層是鎳鐵(NiFe)。
12.如權(quán)利要求11的磁頭組件，其特征在于釘扎層是氧化鎳(NiO)。
13.如權(quán)利要求11的磁頭組件，其特征在于釘扎層具有大致425埃的厚度。
14.如權(quán)利要求12的磁頭組件，其特征在于第一和第二AP釘扎層的每一個的厚度大致為24埃并且中間層的厚度為10埃。
15.如權(quán)利要求14的磁頭組件，其特征在于釘扎層具有大致425埃的厚度。
16.如權(quán)利要求7的磁頭組件，其特征在于該自旋閥傳感器還包括位于間隔層和自由鐵磁層之間的并與自由層界面接合的巨磁電阻(GMR)增強層；且該GMR增強層是鈷鐵(CoFe)。
17.如權(quán)利要求16的磁頭組件，其特征在于該GMR增強層具有3到30埃的厚度范圍。
18.如權(quán)利要求17的磁頭組件，其特征在于AP耦合層是厚度大致為8埃的釕(Ru)。
19.一種包括至少一個具有空氣支承表面(ABS)的滑動器的磁盤驅(qū)動器，該滑動器支持至少一個包括讀出磁頭和寫入磁頭的磁頭組件，該盤驅(qū)動器包括寫入磁頭，它包括第一和第二磁極件層；第一和第二磁極件層的每一個具有位于極尖部分和后隙部分之間的磁軛部分；位于第一和第二磁極件層的極尖部分之間的非磁性寫入間隙層；帶有至少一個埋入其中的線圈層的位于第一和第二磁極件層的磁軛部分之間的絕緣堆；且第一和第二磁極件層在后隙部分連接；以及讀出磁頭，它包括非磁性電絕緣的第一和第二讀出間隙層；自旋閥傳感器；連接于自旋閥傳感器的第一和第二硬偏置和引線層；自旋閥傳感器及第一和第二硬偏置和引線層位于第一和第二讀出間隙層之間；第一屏蔽層；第一和第二讀出間隙層位于第一屏蔽層和第一磁極件層之間；該自旋閥傳感器包括自由鐵磁層；多層反平行(AP)釘扎結(jié)構(gòu)；位于自由層和AP釘扎結(jié)構(gòu)之間的非磁性導(dǎo)電間隔層；反鐵磁釘扎層；該AP釘扎結(jié)構(gòu)位于釘扎層和間隔層之間；該AP釘扎結(jié)構(gòu)包括帶有通過與釘扎層在第一方向上的交換耦合作用而被釘扎的第一AP釘扎層的第一和第二鐵磁AP釘扎層；位于第一和第二AP釘扎層之間的反平行(AP)耦合層，從而第二AP釘扎層被第一AP釘扎層釘扎在與所述第一方向反平行的第二方向上；第一和第二AP釘扎層的每一個都是鈷鐵(CoFe)；位于釘扎層和第一AP釘扎層之間的并使二者界面接合的交換耦合中間層；且所述交換耦合中間層是鎳鐵(NiFe)；底座；旋轉(zhuǎn)支持在底座中的磁盤；安裝在底座中用來支持磁頭組件的其ABS面對磁盤從而磁頭組件與磁盤處于換能關(guān)系的支撐件；用于旋轉(zhuǎn)磁盤的裝置；連接于支撐件用來相對于所述磁盤把磁頭組件移動到多個位置的定位裝置；連接于磁頭組件、用于旋轉(zhuǎn)磁盤的裝置和用來通過磁頭組件來交換信號的定位裝置以用于控制磁盤的移動和控制磁頭組件的位置的處理裝置。
20.如權(quán)利要求19的磁盤驅(qū)動器，其特征在于釘扎層是氧化鎳(NiO)。
21.如權(quán)利要求20的磁盤驅(qū)動器，其特征在于釘扎層具有大致425埃的厚度。
22.如權(quán)利要求20的磁盤驅(qū)動器，其特征在于第一和第二AP釘扎層的每一個的厚度大致為24埃并且中間層的厚度為10埃。
23.如權(quán)利要求22的磁盤驅(qū)動器，其特征在于釘扎層具有大致425埃的厚度。
24.如權(quán)利要求23的磁盤驅(qū)動器，其特征在于該自旋閥傳感器還包括位于間隔層和自由層之間的并與自由層界面接合的巨磁電阻(GMR)增強層；且該GMR增強層是鈷鐵(CoFe)。
25.如權(quán)利要求24的磁盤驅(qū)動器，其特征在于該GMR增強層具有3到30埃的厚度范圍。
26.如權(quán)利要求25的磁盤驅(qū)動器，其特征在于AP耦合層是厚度大致為8埃的釕(Ru)。
27.一種制造讀出磁頭的方法包括用下列步驟制作自旋閥傳感器形成反鐵磁(AFM)釘扎層；在釘扎層上形成鎳鐵(NiFe)交換耦合層；在交換耦合層上形成反平行(AP)釘扎結(jié)構(gòu)；該AP釘扎結(jié)構(gòu)的形成包括在交換耦合層上直接形成鈷鐵(CoFe)第一AP釘扎層；在第一AP釘扎層上形成反平行(AP)耦合層；在AP耦合層上形成鈷鐵(CoFe)第二AP釘扎層；在第二AP釘扎層上形成非磁性導(dǎo)電間隔層；以及在間隔層上形成自由鐵磁層；
28.如權(quán)利要求27的制造讀出磁頭的方法包括形成鐵磁第一屏蔽層；在第一屏蔽層上形成非磁性電絕緣第一讀出間隙層；在第一讀出間隙層上形成所述自旋閥傳感器；形成與自旋閥傳感器相連的第一和第二硬偏置和引線層；在自旋閥傳感器及第一和第二硬偏置和引線層上形成非磁性電絕緣第二讀出間隙層；在第二讀出間隙層上形成鐵磁第二屏蔽層。
29.如權(quán)利要求28的制造讀出磁頭的方法，其特征在于釘扎層是氧化鎳(NiO)。
30.如權(quán)利要求29的制造讀出磁頭的方法，其特征在于釘扎層具有大致425埃的厚度。
31.如權(quán)利要求29的制造讀出磁頭的方法，其特征在于第一和第二AP釘扎層的每一個的厚度大致為24埃，并且中間層的厚度為10埃。
32.如權(quán)利要求31的制造讀出磁頭的方法，其特征在于釘扎層具有大致425埃的厚度。
33.如權(quán)利要求32的制造讀出磁頭的方法，其特征在于該自旋閥傳感器還包括位于間隔層和自由層之間的并與自由層界面接合的巨磁電阻(GMR)增強層；且該GMR增強層是鈷鐵(CoFe)。
34.如權(quán)利要求33的制造讀出磁頭的方法，其特征在于該GMR增強層具有3到30埃的厚度范圍。
35.如權(quán)利要求34的制造讀出磁頭的方法，其特征在于AP耦合層是厚度大致為8埃的釕(Ru)。
36.一種制造具有讀出磁頭和寫入磁頭的方法包括用下列步驟形成讀出磁頭形成鐵磁第一屏蔽層；在第一屏蔽層上形成非磁性電絕緣第一讀出間隙層；在第一讀出間隙層上用下列步驟形成自旋閥傳感器形成反鐵磁(AFM)釘扎層；在釘扎層上形成鎳鐵(NiFe)交換耦合層；在交換耦合層上形成反平行(AP)釘扎結(jié)構(gòu)；AP釘扎結(jié)構(gòu)的形成包括下列步驟在交換耦合層上直接形成鈷鐵(CoFe)第一AP釘扎層；在第一AP釘扎層上形成反平行(AP)耦合層；在AP耦合層上形成鈷鐵(CoFe)第二AP釘扎層；在第二AP釘扎層上形成非磁性導(dǎo)電間隔層；在間隔層上形成自由鐵磁層；形成與自旋閥傳感器相連的第一和第二硬偏置和引線層；在自旋閥傳感器及第一和第二硬偏置和引線層上形成非磁性電絕緣第二讀出間隙層；用下列步驟形成寫入磁頭在第二讀出間隙層上形成鐵磁第一磁極件層，其中第一磁極件層具有極尖區(qū)和后隙區(qū)之間的磁軛區(qū)；分別在極尖區(qū)和磁軛區(qū)的第一磁極件層上形成非磁性寫入間隙層和帶有至少一個埋入其中的寫入線圈的絕緣堆；在寫入間隙層和絕緣堆上形成鐵磁第二磁極件層并且其與第一磁極件層在后隙區(qū)連接。
37.如權(quán)利要求36的制造磁頭組件的方法，其特征在于釘扎層是氧化鎳(NiO)。
38.如權(quán)利要求37的制造磁頭組件的方法，其特征在于釘扎層具有大致425埃的厚度。
39.如權(quán)利要求37的制造磁頭組件的方法，其特征在于第一和第二釘扎層的每一個的厚度大致為24埃，并且中間層的厚度為10埃。
40.如權(quán)利要求39的制造磁頭組件的方法，其特征在于釘扎層具有大致425埃的厚度。
41.如權(quán)利要求40的制造磁頭組件的方法，其特征在于該自旋閥傳感器還包括位于間隔層和自由層之間的并與自由層界面接合的巨磁電阻(GMR)增強層；且該GMR增強層是鈷鐵(CoFe)。
42.如權(quán)利要求41的制造磁頭組件的方法，其特征在于該GMR增強層具有3到30埃的厚度范圍。
43.如權(quán)利要求42的制造讀出磁頭的方法，其特征在于AP耦合層是厚度大致為8埃的釕(Ru)。
全文摘要
AP釘扎層結(jié)構(gòu)的第一和第二反平行(AP)釘扎層是鈷鐵(CoFe),其提高自旋閥傳感器的GMR(巨磁電阻系數(shù)dr/R)10%,并具有比第一和第二AP釘扎層是鈷(Co)時的自旋閥傳感器更高的磁穩(wěn)定性。
文檔編號G11B20/10GK1268735SQ0010438
公開日2000年10月4日 申請日期2000年3月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月30日
發(fā)明者穆斯塔法·皮那巴斯 申請人:國際商業(yè)機器公司