專利名稱：具有差動(dòng)偏磁型磁疇控制結(jié)構(gòu)的記錄重放分離型磁頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及裝有利用GMR或TMR效應(yīng)的磁阻傳感器的記錄重放分離型磁頭。
背景技術(shù)：
圖10所示為日本專利特開平3-125311號(hào)公報(bào)揭示的以往技術(shù)的自旋閥結(jié)構(gòu)磁阻傳感器基本構(gòu)成。自旋閥結(jié)構(gòu)(磁阻效應(yīng)元件)2是在襯底層100上隔著非磁性導(dǎo)電層102，層疊具有軟磁特性的自由層101及磁化方向固定的固定層103，在固定層103上層疊反鐵磁性層104，在反鐵磁性層104上設(shè)置覆蓋層105。反鐵磁性層104將固定層103的磁化方向固定。另外，該層疊體2形成規(guī)定寬度(道寬)，在其兩側(cè)的襯底層106上設(shè)置控制自由層101的磁化方向用的磁疇控制層(硬偏磁層)107及流過檢測電流用的電極層110的層疊體。這些層疊體隔著下部絕緣層111-6及上部絕緣層111-a，被夾在下部屏蔽層112-b與上部屏蔽層112-a之間。
下面簡單說明其工作原理。GMR效應(yīng)是電阻隨自由層101與固定層103的磁化方向的角度差而變化的現(xiàn)象。在磁化方向?yàn)橥较虻慕嵌葹榱銜r(shí)，電阻最小，在反向平行的角度為180度時(shí)，電阻為最大。在不加上外部磁場時(shí)，固定層103的磁化固定在與道方向垂直的方向上，使該角度為90度。自由層101的磁化方向利用來自上述硬偏磁層107的磁場(縱向偏磁磁場)及膜本身的易磁化軸各向異性，指向道方向。根據(jù)外部磁場的正負(fù)情況，磁化方向的角度差產(chǎn)生變化，則電阻變化，利用檢測電流，在磁阻效應(yīng)(GMR)元件兩端的電壓變化，起到磁阻傳感器的作用。
隨著高密度的發(fā)展，若道寬變窄，則上述結(jié)構(gòu)的輸出急劇下降。其原因是由于硬偏磁層107產(chǎn)生的縱向偏磁強(qiáng)磁場，在磁阻傳感器的磁阻效應(yīng)元件(感知部分)2的道寬端部存在對(duì)信號(hào)磁場的靈敏度下降的不靈敏區(qū)。另外，最近即使道寬越來越窄，但由于上下屏蔽層的間隔Gs幾乎不變，因此有的情況下，即使在感知部分2的道寬中央也殘留有縱向偏磁磁場，靈敏度很難提高。
圖11所示的是設(shè)感知部分2的道寬Twr為200及150及100nm、Gs為60nm，硬偏磁層107的剩磁為Br、厚度為Th、Brth為200Gum時(shí)感知部分內(nèi)的歸一化的磁場分布。感知部分2的中心的磁場相對(duì)于端部磁場的比例在道寬是200nm時(shí)為0.1，但隨著道寬變窄，該比例將上升。在100nm道寬時(shí)變?yōu)?.3。這相當(dāng)于靈敏度將近似為1/3。若考慮到道寬變成1/2，則靈敏度變?yōu)?/6。為了解決該輸出減少的問題，要減少硬偏磁層107的剩磁或膜厚，以減少縱向偏磁磁場。當(dāng)然，通過這樣，輸出將增加，而縱向偏磁磁場將減少。結(jié)果，由于在道端部的磁化為反磁場，因此難以指向道方向。在因外部磁場作用使自由層101的磁化旋轉(zhuǎn)時(shí)，若縱向偏磁磁場低，則在道端部磁化不能順利旋轉(zhuǎn)。其結(jié)果，磁化變成帶遲滯的旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，將產(chǎn)生磁噪聲。有的情況下，讀出波形的正負(fù)輸出不對(duì)稱性也增大。隨著輸出增加，磁頭產(chǎn)生噪聲或波形不對(duì)稱性的頻次增加，實(shí)際上不能夠減少縱向偏磁磁場來增加輸出。
對(duì)于道寬變窄的情況，為了避免輸出減少，至少使得不增加來自感知部分(磁阻效應(yīng)元件)的磁偏磁層的縱向偏磁磁場，若能夠確保相對(duì)于外部磁場的磁化旋轉(zhuǎn)角度，則即使道寬變窄，也能夠得到所需要的電阻變化。為了防止感知部分的縱向偏磁磁場的增加，必須與道寬成比例地減少硬偏磁層的厚度。但是，硬偏磁層形成薄膜狀，將引起道兩端部分的縱向偏磁場降低。因此，道端部的磁化固定不充分。這樣將產(chǎn)生讀出模糊。再有，若固定程度較弱，則重放噪聲及波形不對(duì)稱性差異增大。若產(chǎn)生讀出模糊，則實(shí)際產(chǎn)生的效果是道寬變寬，為了得到所需要的動(dòng)作寬度，必須形成光學(xué)上的窄道，工藝技術(shù)的難度增大。
問題在于重放噪聲及波形不對(duì)稱性差異。其發(fā)生頻次也由端部的縱向偏磁磁場決定。若以增加輸出為目的而使硬偏磁層形成薄膜狀，當(dāng)然端部的縱向偏磁磁場也減少，重放噪聲及波形不對(duì)稱性差異將劇增。即現(xiàn)狀是，增加輸出與噪聲、波形不對(duì)稱性及磁道寬度存在相反的制約關(guān)系。若想要增加輸出，則噪聲增加，波形不對(duì)稱性增加，磁道寬度增加，實(shí)際上輸出很難增加。
如上所述，減小道寬的問題在于擺脫上述的制約關(guān)系。但是，該問題用現(xiàn)在的硬偏磁結(jié)構(gòu)是不能解決的。若簡單地來考慮是由于，為了增加輸出而減少縱向偏磁中心磁場或減少不靈敏區(qū)寬度，將使端部的偏磁磁場減少，同時(shí)必然引起噪聲及波形不對(duì)稱。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供兼顧增加輸出及減少噪聲、實(shí)現(xiàn)高靈敏度并具有穩(wěn)定性的窄磁道磁阻傳感器并適合高記錄密度的記錄重放分離型磁頭。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明中感知部分端部的縱向偏磁磁場維持較強(qiáng)，而向著感知部分中心急劇衰減，實(shí)現(xiàn)這樣的所希望的縱向偏磁磁場。該縱向偏磁磁場是通過采用雙層磁疇控制層來實(shí)現(xiàn)的。第一磁疇控制層起著與以往的硬偏磁層相同的作用。即產(chǎn)生使自由層的磁化向著規(guī)定方向的縱向偏磁。第二磁疇控制層產(chǎn)生與第一磁疇控制層相反方向的縱向偏磁磁場。第一磁疇控制層配置在接近感知部分自由層的位置，第二磁疇控制層設(shè)置在稍遠(yuǎn)離的位置。感知部分的磁場分布由2個(gè)磁疇控制層的兩者之差來決定。通過實(shí)現(xiàn)該硬偏磁磁場分布，能夠力圖增加輸出，同時(shí)防止增加重放噪聲及波形不對(duì)稱性差異。


圖1所示為本發(fā)明第一實(shí)施例的磁阻效應(yīng)型重放頭的構(gòu)成示意圖。
圖2所示為本發(fā)明的記錄重放分離型磁頭構(gòu)成的部分立體圖。
圖3a及圖3b所示為本發(fā)明第一實(shí)施例的縱向偏磁磁場分布(無屏蔽層)取決于第二磁疇控制層剩磁的關(guān)系圖。
圖4所示為本發(fā)明第一實(shí)施例的縱向偏磁磁場分布(無屏蔽層)取決于第二磁疇控制層位置的關(guān)系圖。
圖5a及圖5b所示為本發(fā)明第一實(shí)施例的縱向偏磁磁場分布(有屏蔽層)取決于第二磁疇控制層膜厚的關(guān)系圖。
圖6所示為本發(fā)明第一實(shí)施例的縱向偏磁磁場分布(有屏蔽層)取決于第二磁疇控制層位置的關(guān)系圖。
圖7所示為本發(fā)明第二實(shí)施例的磁阻效應(yīng)型重放頭的構(gòu)成示意圖。
圖8所示為TMR元件及CPP元件采用本發(fā)明的實(shí)施例的構(gòu)成示意圖。
圖9為對(duì)本發(fā)明第五實(shí)施例的磁阻效應(yīng)型重放頭的差動(dòng)偏磁型磁疇控制層進(jìn)行斜向磁化時(shí)的磁場方向圖。
圖10所示為以往的磁阻效應(yīng)型重放頭的構(gòu)成示意圖。
圖11所示為以往的硬偏磁結(jié)構(gòu)的縱向偏磁磁場分布圖。
具體實(shí)施例方式
圖2所示為根據(jù)本發(fā)明的將磁阻傳感器與感應(yīng)型記錄頭層疊而成的記錄重放分離型磁頭的部分立體圖。在兼作為磁頭滑塊的基體1之上形成下部屏蔽層112-b，在其上隔著下部絕緣層(未圖示)層疊GMR元件2，在GMR元件2的兩端層疊磁疇控制層3及電極層110。再在這些層疊體上隔著上部絕緣層(未圖示)形成上部屏蔽層112-a，構(gòu)成磁阻效應(yīng)型重放頭(磁阻傳感器)。在該磁阻效應(yīng)型重放頭的上部隔著絕緣層5形成感應(yīng)型記錄頭。感應(yīng)型記錄頭由具有下部磁極7的下部磁性層6、氣隙膜8、線圈9、具有前端磁極部分11的上部磁性層10構(gòu)成。
圖1所示為本發(fā)明第一實(shí)施例的磁阻傳感器的基本構(gòu)成。磁阻效應(yīng)元件(感知部分)2的膜構(gòu)成是襯底層100、自由層101、非磁性導(dǎo)電層102、固定層103、反鐵磁性層104及覆蓋層105依次層疊而成。該層疊膜2形成規(guī)定寬度(道寬)，在其兩端配置由襯底層106、第一磁疇控制層107、非磁性中間層108及第二磁疇控制層109構(gòu)成的層疊體3以及電極層110。在該例子中，感知部分2的膜材料構(gòu)成是襯底層100[Ta20nm]/自由層101[NiFeCr3nm/Nife2nm/Cofe0.5nm]/非磁性導(dǎo)電層102[Cu2nm]/固定層103[Cofe2nm/Ru0.8nm/Cofe1.5nm]/反鐵磁性層104[PtMn15nm]/覆蓋層105[Ta3nm]。兩端的層疊體3的膜材料構(gòu)成是襯底層106[Cr5nm]/第一磁疇控制層107[CoCrPt30nm]/非磁性中間層108[Cr5nm]/第二磁疇控制層109[CoCrPt30nm/CoFe10nm]，電極層110是[Ta80nm]。
一般，磁疇控制層的矯頑力必須為80AT/m(1kOe)及以上。第一磁疇控制層107因Cr襯底層106的關(guān)系，具有接近160AT/m(2kOe)高矯頑力。非磁性中間層108雖采用Cr，但也可以采用Ta或Ru等。第二磁疇控制層109在這里是用CoCrPt/NiFe等雙層結(jié)構(gòu)或CoCrPt/NiFe/CoFe等三層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。通過采用該結(jié)構(gòu)，例如即使CoCrPT的組成與第一磁疇控制層107相同，但也可以利用層疊的軟磁性材料及其膜厚自由地調(diào)節(jié)膜的矯頑力。通過這樣，最初例如在這里使第一磁疇控制層107磁化成約800AT/M(10kOe)的強(qiáng)磁場，在其相反方向以第一與第二磁場控制層的矯頑力之間的磁場使第二磁場控制層109磁化，這樣將在相反方向控制第一及第二磁場控制層的磁化方向。另外，根據(jù)膜厚關(guān)系，第一磁疇控制層107與第二磁場控制層109相比，位于相對(duì)更靠近自由層101的位置。在該元件2的上部/下部配置絕緣層111-a/111-b，再在其外側(cè)設(shè)置上部/下部屏蔽層112-a/112-b。通過這樣，如上所述，維持強(qiáng)的端部磁界，減少中心磁場，能夠?qū)崿F(xiàn)高輸出及低噪聲。
圖3a及圖3b是為了容易理解本發(fā)明的偏磁結(jié)構(gòu)而在沒有上下屏蔽層的狀態(tài)下計(jì)算雙層硬偏磁層的磁場分布(magnetic field distribution)的例子。計(jì)算例子是沒有自由層101的寬度為100nm，第一磁疇控制層PM1的膜厚為3nm，第二磁疇控制層PM2的膜厚也為30nm，隔著5nm的非磁性導(dǎo)電層層疊而成。設(shè)PM1的剩磁為1T。
如圖3a所示，將PM2的端部相比PM1的端部配置在遠(yuǎn)離自由層101相差ΔZ的位置處。這里，使PM2的剩磁在0～1.4T之間變化。在該例子中，設(shè)ΔZ為5nm。圖3b所示為感知部分內(nèi)沿道寬方向距離的歸一化磁場分布，在PM2＝0的以往結(jié)構(gòu)中，中心磁場保留了端部磁場的40％。若增加PM2的剩磁Br，則磁場分布變?yōu)橄蛑行募眲p少，在增加至1.4T時(shí)，中心部的磁場減少至端部磁場的10％以下。即能夠保持很強(qiáng)的端部磁場，以防止重放噪聲及波形不對(duì)稱性的惡化，同時(shí)能夠減少中心磁場，減少不靈敏區(qū)寬度。通過這樣，能夠以低噪聲實(shí)現(xiàn)輸出增加。另外，這時(shí)的端部磁場因PM2的Br變化而減少約20％。在實(shí)用上根據(jù)要得到的所需要的端部條件來選擇PM1。
圖4為改變第二磁疇控制層PM2的位置時(shí)的磁場分布。設(shè)PM2的剩磁為1T，其它與圖3b的條件相同。即使將ΔZ從5nm變?yōu)?0nm，磁場分布的變化也不大。因而，工藝上的自由度很大。如上所述，能得到陡峭的磁場分布，是由于對(duì)第一磁疇控制層PM1產(chǎn)生的急劇變化的磁場，在感知部分用PM2加上比較平坦的反向磁場，通過這樣能夠形成在中心部分幾乎接近零的分布。
然后如圖5a所示，是在自旋閥層的兩側(cè)設(shè)置屏蔽層的情況下的結(jié)果。設(shè)上部屏蔽層112-a與下部屏蔽層112-b之間的距離Gs為60nm，感知部分(自由層)101的寬度為100nm，第一磁疇控制層PM1的厚度為20nm，剩磁為1T，第二磁疇控制層PM2的剩磁同樣也為1T。這里研究反鐵磁性層104配置在上部的上自旋閥膜。自由層101距離下部屏蔽層112-b位于20nm的位置，在其旁邊配置第一磁疇控制層PM1，在其上部配置第二磁疇控制層PM2。
圖5b所示為設(shè)PM2的端部與PM1的端部的距離ΔZ為20nm并改變PM2膜厚時(shí)的磁場分布。在無PM2的以往結(jié)構(gòu)中，端部磁場與中心磁場的比例為0.3。由于屏蔽效果，與圖3b不同，端部磁場與中心部分磁場的比例比0.4要下降，但仍然較高。若取PM2的厚度為10nm～50nm，則中心部分的磁場隨膜厚而減少。在PM2為50nm時(shí)，比例變?yōu)?.1，磁場分布陡峭，因此不靈敏區(qū)的寬度也減小。在該例子中，是改變第二磁疇控制層PM2的膜厚，但若增加剩磁Br，也能夠得到同樣的結(jié)果。根據(jù)這些結(jié)果可知，至少若第二磁疇控制層PM2的剩磁Br與膜厚Th之積BrTh不大于第一磁疇控制層PM1的BrTh，則看不到減少中心磁場的效果。使第二磁疇控制層PM2的BrTh足夠大而得到的前述磁場比例0.1的值是能夠兼顧輸出增加及噪聲減少的值。
圖6是改變PM2的位置的情況。這里設(shè)PM2的厚度為30nm。道寬方向的距離越近，越能夠改善磁場分布。特別是在與PM1的距離為10nm及以下時(shí)，中心磁場成為0.1以下。在有屏蔽層時(shí)，由于PM2的磁場被屏蔽層吸收，因此若PM2遠(yuǎn)離，則PM2的效果減小。但是總之，即使設(shè)置屏蔽層時(shí)，通過使PM1與PM2產(chǎn)生的偏磁磁場以差動(dòng)方式起作用，在感知部分能夠得到向著道中心急劇減少的磁場分布。將該硬偏磁方式稱為差動(dòng)偏磁方式。通過采用該方式，對(duì)于窄的磁道能夠兼顧輸出增加及噪聲減少。
這樣，通過采用本發(fā)明第一實(shí)施例的磁阻傳感器，能夠得到窄磁道、高靈敏度、適合高線記錄密度的磁頭，能夠?qū)崿F(xiàn)具有高記錄密度的磁記錄裝置。
另外，在圖1的第一實(shí)施例中所示的是反鐵磁性層104設(shè)置在上部的自旋閥膜結(jié)構(gòu)(上自旋閥，TSV)，當(dāng)然也可以采用反鐵磁性層104設(shè)置在下部的自旋閥膜結(jié)構(gòu)(下自旋閥，BSV)或固定層位于自由層兩側(cè)的雙自旋閥(DSV)。但是，在BSV的情況下，自由層101的位置由于以反鐵磁性層104的厚度大小位于上部，因此第二磁疇控制層109的位置升高。所以，由第二磁疇控制層109產(chǎn)生的磁通容易被上部屏蔽吸收。結(jié)果，來自第二磁疇控制層的作用于感知部分的磁場效果減弱，中心磁場的減少效果減小。因而，與BSV相比，TSV容易產(chǎn)生差動(dòng)偏磁的效果。
下面用圖1說明實(shí)現(xiàn)該差動(dòng)偏磁方式的第一實(shí)施例的變形例1。在這種情況下，第一磁疇控制層107用硬磁性材料形成，而第二磁疇控制層109用軟磁性材料形成。作為材料，則采用NiFe、CoFe或它們的多層膜。為了使該結(jié)構(gòu)起到作為差動(dòng)偏磁的作用，有下述兩種方法。
第一種方法是非磁性中間層108采用Ru的方法。如自旋閥膜中已知的結(jié)果，若使Ru的膜厚為6～10A，則Ru兩側(cè)的磁性層以反鐵磁性耦合。利用該耦合，形成上述的差動(dòng)偏磁。在這種情況下，必要條件是反鐵磁性耦合磁場的矯頑力低于第一磁疇控制層107的矯頑力。若以高于第一磁疇控制層107的矯頑力的外部磁場使第一磁疇控制107磁化，接著使外部磁場為零，則第二磁疇控制層109的磁化由于反鐵磁性耦合的作用，沿與第一磁疇控制層107的磁化的反平行方向排列。
第二種方法是用軟磁性層及反鐵磁性層的2層構(gòu)成第二磁疇控制層109的方法。反鐵磁性材料采用IrMn或PtMn等。利用磁場中的熱處理，將軟磁性層的磁化方向固定在規(guī)定方向。沿與其的反平行方向，對(duì)第一磁疇控制層107的硬磁性層加上外部磁場，進(jìn)行磁化。在這種情況下，非磁性中間層108是Ta、Ru等。不一定必須如上述第一種方法那樣，使其反鐵磁性耦合，但為了更確實(shí)實(shí)現(xiàn)反平行，也可以將利用Ru中間層的反鐵磁性耦合加以組合使用。
另外，同樣用圖1說明實(shí)現(xiàn)差動(dòng)偏磁方式的變形例2。是用軟磁性材料形成第一磁疇控制層107的方法。與上述相同，第二磁疇控制層109有用硬磁性材料形成及用軟磁性材料形成的兩種情況。下面依次敘述具體的膜結(jié)構(gòu)。前者的構(gòu)成例是襯底層106[Ta3nm]/第一磁疇控制層107[PtMn12nm/CoFe15nm]/非磁性中間層108[Cr5nm]/第二磁疇控制層109[CoCrPt40nm]，后者的構(gòu)成例是襯底層106[Ta3nm]/第一磁疇控制層107[PtMn12nm/CoFe15nm]/非磁性中間層108[Ru0.8nm]/第二磁疇控制層109[CoFe30nm]。前者是將第一磁疇控制層107采用PtMn反鐵磁性層與CoFe軟磁性層的雙層結(jié)構(gòu)，將磁化方向固定。在其上部層疊硬磁性材料。后者是將第一磁疇控制層采用與前者相同的結(jié)構(gòu)，用Ru的反鐵磁性耦合，沿反平行方向控制軟磁性材料的第二磁疇控制層109的磁化方向。這些結(jié)構(gòu)都是對(duì)以往稱為交換耦合型的磁疇控制方式，通過附加第二磁疇控制層109，以圖減少中心磁場。
圖7所示為本發(fā)明的第二實(shí)施例。如圖7所示，對(duì)于將第一磁疇控制層107與自旋閥膜層疊而形成的磁疇控制方式，也通過在自旋閥膜的兩側(cè)附加第二磁疇控制層10，對(duì)于減少中心磁場是有效的。在這種情況下，按自旋閥膜/覆蓋層Ru/第一磁疇控制層[CoFe/IrMn(或PtMn)]進(jìn)行層疊，研磨成相同道寬。由于上部的CoFe的磁化方向利用IrMn(或PtMn)反鐵磁性層，沿一定方向排列，因此在道端部對(duì)自由層101加上強(qiáng)磁場。即，該CoFe/IrMn(或PtMn)層起到作為第一磁疇控制層107的作用。通過在感知部分的兩側(cè)配置產(chǎn)生與它相反方向磁場的第二磁疇控制層109，以減少中心部分的磁場，實(shí)現(xiàn)輸出增加。在這種情況下，可以在自由層101的兩側(cè)設(shè)置側(cè)屏蔽層113。這對(duì)于減少讀出模糊是很重要的。
圖8是對(duì)隧道磁阻元件(Tunneling Magneto-Resistance，TMR)采用差動(dòng)偏磁方式的第三實(shí)施例。TMR元件的膜結(jié)構(gòu)與自旋閥元件類似，但固定層103與自由層101之間的非磁性層102’采用絕緣層(Al2O3)。是利用隧道電流隨絕緣層102’兩側(cè)的磁化層的磁化方向角度差而變化的現(xiàn)象的重放元件。在該實(shí)施例中，按襯底層100、反鐵磁性層104、固定層103、絕緣層102’、自由層101及覆蓋層105的順序?qū)盈B。
利用設(shè)置在元件上下的上部電極110-a與下部電極110-b進(jìn)行通電，產(chǎn)生流向感知部分的隧道電流。磁疇控制層3配置在TMR元件左右兩側(cè)設(shè)置的絕緣分離層114的外側(cè)。層結(jié)構(gòu)是襯底層106、第二磁疇控制層109、非磁性中間層及第一磁疇控制層107。絕緣分離層114是為防止因磁疇控制層3而導(dǎo)致元件短路所設(shè)置的。另外，這種情況下，由于自由層101位于上部，因此與前述圖1不同，第一磁疇控制層107設(shè)置在上部。原則上是在接近自由層101的感知部分端部的位置配置第一磁疇控制層107。隧道元件的具體膜結(jié)構(gòu)是襯底層100[NiFeCr3nm]/反鐵磁性層104[PtMn150nm]/固定層103[CoFe3nm]/絕緣層102’[Al2O30.5nm]/自由層101[CoFe1nm/NiFe2nm]/覆蓋層105[Ta0.5nm]。對(duì)自由層101產(chǎn)生的影響與用圖1的說明相同，能夠在道端部產(chǎn)生強(qiáng)磁場，減少中心的磁場。結(jié)果，能夠?qū)崿F(xiàn)輸出增加及噪聲減少。
下面用圖8說明對(duì)CPP(Current Perpendicular to the Plane，電流垂直平面元件)采用差動(dòng)偏磁方式的第四實(shí)施例。CPP的膜結(jié)構(gòu)與通常的自旋閥膜相同。但是，流向感知部分的電流是垂直對(duì)膜通電，利用其電阻變化，作為重放元件。因而，圖8中的非磁性層102’用Cu構(gòu)成。磁疇控制與上述TMR元件相同。另外，差動(dòng)偏磁效應(yīng)也相同。CPP元件與TMR元件不同，本質(zhì)上元件電阻低，不一定必須要像TMR元件那樣設(shè)置左右兩側(cè)的絕緣分離層114，但也可以設(shè)置。
圖9所示為改變磁疇控制層磁化方向的第五實(shí)施例。通常，磁疇控制層的磁化方向是指向道寬方向。在本實(shí)施例中，如圖9所示，使第二磁疇控制層PM2的磁化方向相對(duì)于道寬方向傾斜θ角。在這種情況下，由于對(duì)自由層101產(chǎn)生作用的第二磁疇控制層PM2的磁場成為剩磁的余弦分量，因此實(shí)際效果上與減小第二磁疇控制層PM2的BrTh是等效的，所以即使在形成第一實(shí)施例、第三實(shí)施例及第四實(shí)施例的磁疇控制層之后，也能夠控制第二磁疇控制層PM2的磁場。若取適當(dāng)?shù)慕嵌圈龋_(dá)到不引起噪聲或波形不對(duì)稱性惡化的程度，則能夠力圖兼顧到靈敏度的提高。若考慮到工藝余量，形成較厚的第二磁疇控制層PM2，再在后面的步驟中個(gè)別進(jìn)行調(diào)整，以取得最佳的角度θ，則作為差動(dòng)偏磁型磁疇控制結(jié)構(gòu)，能夠得到最佳的磁疇控制磁場。具體來說，在第一磁疇控制層PM1及第二磁疇控制層PM2都處于使初始狀態(tài)向著相同磁化方向的狀態(tài)下沒有噪聲等問題的情況下，使第二磁疇控制層PM2的方向慢慢變化。隨著角度變化，由于端部固定，實(shí)際有效磁場也減弱，因此從某一個(gè)角度起，噪聲等將顯著增加。即，輸出與角度變化成正比上升，而則與此不同的是，噪聲以某一個(gè)角度為界限，開始顯著增加。將該噪聲顯著增加的角度θ作為“最佳”角度，通過工藝上進(jìn)行設(shè)定，能夠?qū)崿F(xiàn)角度調(diào)整。該方法能夠使第二磁場控制層PM2的矯頑力小于第一磁場控制層PM1。
另外，在圖9中說明的是使第二磁疇控制層PM2斜向磁化的制造方法及其差動(dòng)偏磁型磁頭，但也可以使第一磁疇控制層PM1的磁場方向具有規(guī)定的角度α。使第一磁疇控制層PM1具有磁化角度，是成為將MR元件2的端部進(jìn)行磁固定的磁化強(qiáng)度減弱的方向，但若是能夠完全固定MR元件2的端部磁化的范圍，則也可以使第一磁疇控制層PM1具有磁化角度。利用本實(shí)施形態(tài)的差動(dòng)偏磁型磁疇控制層，主要是利用第一磁疇控制層PM1將MR元件2的端部牢固磁化固定，而且能夠僅使自由層101的內(nèi)部磁化容易移動(dòng)。在元件端部的磁化固定牢固的范圍內(nèi)，能夠使第一磁疇控制層PM1的磁場方向具有磁化角度α。
如上所述，考慮到端部固定及內(nèi)部容易移動(dòng)，分別調(diào)整第一磁疇控制層PM1及第二磁疇控制膜PM2的磁化角度，通過這樣能夠保持低噪聲狀態(tài)，同時(shí)能夠?qū)︻^元件個(gè)別決定最大輸出的各自的角度。另外，利用該制造方法，能夠提高磁頭制造的合格率。
另外，在磁疇控制層是單層情況下進(jìn)行時(shí)，僅僅單純控制加在道端部的磁疇控制磁場的大小。通過取適當(dāng)?shù)慕嵌圈?，達(dá)到不引起噪聲及波形不對(duì)稱性惡化的程度，能夠個(gè)別控制最佳的磁疇控制磁場，能夠?qū)崿F(xiàn)高靈敏度。但是，不能擺脫輸出與噪聲及波形不對(duì)稱的相反的制約關(guān)系。
使磁疇控制層的磁化方向傾斜的這種方法，若通過同時(shí)采用差動(dòng)偏磁，能夠提高其效果。
對(duì)以上說明的本發(fā)明各實(shí)施例的磁阻傳感器，如圖2所示，再層疊感應(yīng)型記錄頭，則完成記錄重放分離型磁頭。記錄重放分離型磁頭安裝在磁盤存儲(chǔ)裝置中，對(duì)磁盤進(jìn)行信息的記錄及重放。磁盤存儲(chǔ)裝置具有安裝在利用電動(dòng)機(jī)使之旋轉(zhuǎn)的主軸上的磁盤、支持記錄重放分離型磁頭的支架、安裝支架的磁頭臂、安裝磁頭臂的音圈電機(jī)、以及信號(hào)處理電路，利用音圈電極沿磁盤的徑向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)記錄重放分離型磁頭，定位在任意道上，進(jìn)行信息的記錄及重放。
根據(jù)本發(fā)明，磁阻效應(yīng)型重放磁頭的磁疇控制層具有對(duì)自由層的道端部加上強(qiáng)磁場的第一磁疇控制層、以及抵消第一磁疇控制層的磁場以減少感知部分中心磁場的第二磁場控制層，形成差動(dòng)型，通過這樣即使在窄的道寬中，也能夠得到磁疇控制磁場在端部較強(qiáng)、而向著感知部分中心急劇降低的分布。其結(jié)果，感知部分中心的縱向偏磁磁場低，磁化能夠容易因外部磁場而旋轉(zhuǎn)，不僅在中心位置產(chǎn)生大的電阻變化，而且由于感知部分的不靈敏區(qū)的寬度變窄，因此能夠?qū)崿F(xiàn)高靈敏度的重放。另外，由于感知部分端部利用強(qiáng)磁場固定，因此也不像以往那樣隨著輸出增加而產(chǎn)生噪聲。
權(quán)利要求
1.一種記錄重放分離型磁頭，其特征在于，包括磁阻效應(yīng)型重放頭，以及與該磁阻效應(yīng)型重放頭相鄰配置的感應(yīng)型記錄頭，所述磁阻效應(yīng)型重放頭具有下部屏蔽、上部屏蔽、在該下部屏蔽與上部屏蔽之間隔著絕緣層配置的自由層及非磁性導(dǎo)電層及固定層及反鐵磁性層層疊而成的磁阻效應(yīng)元件、配置在該磁阻效應(yīng)元件兩端的將所述自由層的磁化方向沿規(guī)定方向控制的第一磁疇控制層、配置在所述磁阻效應(yīng)元件兩端的產(chǎn)生與所示第一磁疇控制層的磁化方向相反方向的磁場的第二磁疇控制層、以及配置在所述磁阻效應(yīng)元件的兩端的對(duì)該磁阻效應(yīng)元件供給電流的電極層。
2.如權(quán)利要求1所述的記錄重放分離型磁頭，其特征在于，所述第一磁疇控制層配置在所述自由層的附近，所述第二磁疇控制層遠(yuǎn)離所述自由層配置。
3.如權(quán)利要求1所述的記錄重放分離型磁頭，其特征在于，所述第一及第二磁疇控制層隔著非磁性中間層層疊配置在所述磁阻效應(yīng)元件的兩側(cè)。
4.如權(quán)利要求1所述的記錄重放分離型磁頭，其特征在于，所述第一磁疇控制層及第二磁疇控制層，其兩層都有硬磁性材料、或由硬磁性材料與軟磁性材料、或由軟磁性材料與硬磁性材料、或兩層都由軟磁性材料構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求4所述的記錄重放分離型磁頭，其特征在于，與所述第一或第二磁疇控制層的軟磁性層層疊將磁化方向固定的反鐵磁性層。
6.如權(quán)利要求5所述的記錄重放分離型磁頭，其特征在于，所述硬磁性材料由CoCrPt形成，所述軟磁性材料由NiFe或CoFe形成，所述反鐵磁性材料由IrMn或PtMn形成，所述非磁性中間層由Cr、NiCr、Ta及TaW中的某一種元素的一層或任意選擇的多個(gè)元件的2層形成。
7.如權(quán)利要求1所述的記錄重放分離型磁頭，其特征在于，所述第一磁疇控制層的剩磁Br與膜厚Th之積BrTh小于所述第二磁疇控制層的BrTh。
8.如權(quán)利要求1所述的記錄重放分離型磁頭，其特征在于，將與所述第一磁疇控制層的磁化方向相反方向的所述第二磁疇控制層的磁化方向再傾斜規(guī)定角度。
9.一種記錄重放分離型磁頭，其特征在于，包括磁阻效應(yīng)型重放頭，以及與該磁阻效應(yīng)型重放頭相鄰配置的感應(yīng)型記錄頭，所述磁阻效應(yīng)型重放頭具有將下部屏蔽、上部屏蔽、由在該下部屏蔽與上部屏蔽之間隔著絕緣層配置的反鐵磁性層及固定層及非磁性導(dǎo)電層及自由層層疊而成的磁阻效應(yīng)元件、在該磁阻效應(yīng)元件的上部隔著絕緣層層疊的將所述自由層的磁化方向沿規(guī)定方向控制的第一磁疇控制層、配置在所述磁阻效應(yīng)元件兩端的產(chǎn)生與所述第一磁疇控制層的磁化方向相反方向的磁場的第二磁疇控制層、以及配置在所述磁阻效應(yīng)元件的兩端的對(duì)該磁阻效應(yīng)元件供給電流的電極層。
10.如權(quán)利要求9所述的記錄重放分離型磁頭，其特征在于，將與所述第一磁疇控制層的磁化方向相反方向的所述第二磁疇控制層的磁化方向再傾斜規(guī)定角度。
11.一種記錄重放分離型磁頭，其特征在于，包括磁阻效應(yīng)型重放頭，以及與該磁阻效應(yīng)型重放頭相鄰配置的感應(yīng)型記錄頭，所述磁阻效應(yīng)型重放頭具有下部屏蔽、上部屏蔽、配置在該下部屏蔽與上部屏蔽之間的下部電極及上部電極、由配置在該下部電極與上部電極之間的反鐵磁性層及固定層及非磁性導(dǎo)電層及自由層層疊而成的磁阻效應(yīng)元件、配置在該磁阻效應(yīng)元件兩端的將所述自由層的磁化方向沿規(guī)定方向孔子的第一磁疇控制層、以及配置在所述磁阻效應(yīng)元件兩端的產(chǎn)生與所述第一磁疇控制層的磁化方向相反方向的磁場的第二磁疇控制層。
12.如權(quán)利要求11所述的記錄重放分離型磁頭，其特征在于，所述第一磁疇控制層配置在所述自由層的附近，所述第二磁疇控制層遠(yuǎn)離所述自由層配置。
13.如權(quán)利要求11所述的記錄重放分離型磁頭，其特征在于，所述第一及第二磁疇控制層隔著非磁性中間層層疊配置在所述磁阻效應(yīng)元件的兩側(cè)。
14.如權(quán)利要求11所述的記錄重放分離型磁頭，其特征在于，所述第一磁疇控制層的剩磁Br與膜厚Th之積BrTh小于所述第二磁疇控制層的BrTh。
15.如權(quán)利要求11所述的記錄重放分離型磁頭，其特征在于，將與所述第一磁疇控制層的磁化方向相反方向的所述第二磁疇控制層的磁化方向再傾斜規(guī)定角度。
16.一種記錄重放分離型磁頭，其特征在于，包括隧道磁阻效應(yīng)型重放頭，以及與該隧道磁阻效應(yīng)型重放頭相鄰配置的感應(yīng)型記錄頭，所述隧道磁阻效應(yīng)型重放頭具有下部屏蔽、上部屏蔽、配置在該下部屏蔽與上部屏蔽之間的下部電極及上部電極、由配置在該下部電極與上部電極之間的反鐵磁性層及固定層及非磁性絕緣層及自由層層疊而成的隧道磁阻元件、在該隧道磁阻元件的兩端隔著絕緣層配置的將所述自由層的磁化方向沿規(guī)定方向控制的第一磁疇控制層、以及在所述隧道磁阻元件的兩端隔著絕緣層配置的產(chǎn)生與所述第一磁疇控制層的磁化方向相反方向的磁場的第二磁疇控制層。
17.如權(quán)利要求16所述的記錄重放分離型磁頭，其特征在于，所述第一磁疇控制層配置在所述自由層的附近，所述第二磁疇控制層遠(yuǎn)離所述自由層配置。
18.如權(quán)利要求16所述的記錄重放分離型磁頭，其特征在于，所述第一及第二磁疇控制層隔著非磁性中間層層疊配置在所述隧道磁阻元件的兩側(cè)。
19.如權(quán)利要求16所述的記錄重放分離型磁頭，其特征在于，所述第一磁疇控制層的剩磁Br與膜厚Th之積BrTh小于所述第二磁疇控制層的BrTh。
20.如權(quán)利要求16所述的記錄重放分離型磁頭，其特征在于，與所述第一或第二磁疇控制層的軟磁性層層疊將磁化方向固定的反鐵磁性層。
全文摘要
在記錄重放分離型磁頭中，除了使磁阻效應(yīng)元件的自由層的磁化方向一致沿規(guī)定方向的第一磁疇控制層，還具有產(chǎn)生其反方向磁場的第二磁疇控制層。利用該差動(dòng)型偏磁結(jié)構(gòu)，避免磁阻效應(yīng)元件在道寬方向端部的固定磁場減少，同時(shí)減少因窄的道寬而過強(qiáng)的中心部分的縱向偏磁磁場。第一及第二磁疇控制層由硬磁性材料及軟磁性材料的組合而構(gòu)成。通過這樣能夠得到具有可實(shí)現(xiàn)窄道寬、高靈敏度及低噪聲的磁阻傳感器的記錄重放分離型磁頭。
文檔編號(hào)G11B5/31GK1482599SQ0314944
公開日2004年3月17日 申請(qǐng)日期2003年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月10日
發(fā)明者福井宏, 大友茂一, 小島修一, 片岡宏治, 一, 治 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所