專利名稱：具改進的穩(wěn)定性的磁性元件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的各種實施例一般涉及能夠檢測到磁性狀態(tài)變化的磁性元件。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)各種實施例,磁性元件包括具有第一展布范圍(areal extent)的磁性響應堆疊(stack)或迭片結構(lamination)。堆疊包括位于第一和第二鐵磁自由層之間的間隔層 (spacer layer)。至少一個反鐵磁(AFM)片(tab)在第一自由層與間隔層相反的表面上與第一自由層相連接，AFM片具有小于第一展布范圍的第二展布范圍。其它實施例包括具有第一展布范圍的磁性響應堆疊，并且用位于第一和第二鐵磁自由多層結構之間的間隔層來構造，每個多層結構都具有與間隔層耦接的C0xFei_x層、與 AFM片耦接的(CoxFe1J yBi_y層、以及布置在CoxFei_x和(CoxFe1J yBi_y層之間的NixFei_x層。 至少一個反鐵磁(AFM)片在第一自由層和間隔層相反的表面上與第一自由層相耦接，AFM 片具有小于第一展布范圍的第二展布范圍。在另一示例性實施例中，非磁性隧道阻擋層(tunneling barrier layer)布置在具有第一展布范圍的第一鐵磁自由層和第二鐵磁自由層之間。至少一個反鐵磁(AFM)片在第一自由層和間隔層相反的表面上與第一或第二自由層相連接并且與第一自由層的氣墊面間隔開偏移距離(offset distance)。以本發(fā)明的不同實施例為特征的這些和其它特征及優(yōu)勢可鑒于下列詳細討論和附圖來理解。


圖I 一般說明了能夠用作讀傳感器的示例性磁性元件。圖2示出了如根據(jù)本發(fā)明的不同實施例構造及操作的圖I的示例性磁性元件的一部分。圖3顯示了圖2的磁性元件的示例性操作特性。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的不同實施例構造及操作的示例性磁性元件。圖5A-5C —般說明了能夠用于圖4的磁性兀件的不例性磁性堆疊的部分。圖6提供了根據(jù)本發(fā)明的不同實施例構造及操作的示例性磁性元件。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的不同實施例構造及操作的示例性磁性元件。圖8提供了根據(jù)本發(fā)明的不同實施例構造及操作的示例性磁性元件。圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的不同實施例構造及操作的示例性磁性元件。圖10提供了根據(jù)本發(fā)明的不同實施例構造及操作的示例性元件。圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的不同實施例執(zhí)行的示例性元件制造例程的流程圖。
具體實施例方式本公開一般涉及諸如在用于數(shù)據(jù)傳感頭(data transducing head)的讀取傳感器和用來提供非易失性數(shù)據(jù)存儲的磁性存儲元件的情境中，能夠檢測磁性波動的磁性元件。 隨著電子設備變得更精致，對更高的數(shù)據(jù)容量和改進的數(shù)據(jù)傳輸率的要求已經(jīng)將更多的重點放在數(shù)據(jù)感測元件的速度和可靠性上。隨著通過使用磁性存儲來實現(xiàn)大的數(shù)據(jù)存儲段， 對磁性波動變化靈敏的數(shù)據(jù)感測元件的磁穩(wěn)定(magnetic stabilization)發(fā)揮越來越重要的作用。因此，本發(fā)明的不同實施例一般涉及具有通過使用與一個或多個自由層相耦接的反鐵磁(AFM)片而增強的磁穩(wěn)定的磁性元件。AFM片可位于自由層的擴展條紋高度部分上，以便與自由層的較大展布范圍相對應的形狀各向異性提供更大的磁穩(wěn)定。與氣墊面(ABS, air bearing surface)相偏移的AFM片的位置允許較小的屏蔽對屏蔽 (shield-to-shield)間距。圖I顯示了一種能夠用作數(shù)據(jù)存儲裝置的數(shù)據(jù)傳感頭中的讀取傳感器的磁性元件100的不例性方框表不。兀件100包括第一和第二鐵磁自由層102和104,每個鐵磁自由層都對外部磁場靈敏。每個自由層102和104可具有獨立或公共的與遇到的外部磁場相對應的磁化，諸如由數(shù)據(jù)存儲媒介106上編程過的磁性比特來提供。自由層102和104由非磁性間隔層108分離開，非磁性間隔層108可構造成多種厚度以容納期望的自由層磁性感測。在一些實施例中，間隔層108是隧道阻擋層。自由層 102和104均可進一步與諸如籽晶層(seed layer) 110和覆蓋層(cap layer) 112之類的電極層相耦接。電極層的組成、形狀和放置不受限制且可根據(jù)需要修改。磁性元件100進一步可選地包括屏蔽層114、116，其在自由層102和104的相對向的面上附接于電極層。屏蔽層114和116可以多種排列和組成來定向以將不想要的磁通量引導為遠離自由層102和104。這種屏蔽可允許通過消除噪聲和對鄰近比特的不經(jīng)意的感測來改進對來自媒介106的編程過的比特的磁性感測。如圖I所示，層壓的感測堆疊118由間隔108和自由層102及104組成，與均具有較小的展布范圍和條紋高度的屏蔽114及116和電極層110和112相比，其具有與第一展布范圍相對應的拉長的條紋高度120。感測堆疊的較長的條紋高度120可通過提供對操作變化的魯棒性的增強性能來增強數(shù)據(jù)比特的磁性感測。這種增強的性能可通過響應于那些外部比特來維持更強的磁化，從而允許改進的外部比特的磁性感測。自由層102和104均對外部磁場靈敏,在沒有缺省磁定向(orientation)用作參照的情況下，感測外部比特將是困難的。在各種實施例中，反鐵磁(AFM)片122與自由層102 和104中的一個或兩個相耦接以影響自由層的磁定向以及提供缺省磁參照。AFM片122可通過與AFM材料相關聯(lián)的交換偏置將自由層102和104中的一個或兩個保持在預定磁定向中，這可在存在超過預定閾值的外部磁化的情況下解決。例如，第一自由層102可具有缺省的由AFM片122提供的第一方向的磁化，其響應于外部磁化第一方向被反轉成第二方向并且大于由片122給予的磁化。應該注意到，AFM片 122和自由層102及104的磁化方向和幅度可根據(jù)磁性元件100的期望性能的需要來進行配置。一種示例性磁性元件配置和圖2的磁性堆疊130 —起顯示。間隔或隧道阻擋層 132分離第一和第二自由層134和136，每個自由層與獨立AFM片138和140附接。AFM片均與氣墊面(ABS)偏移及分離，以便覆蓋或籽晶電極層142和144分別位于ABS和AFM片
5138及140之間。這樣，AFM片134和136沒有接觸或靠近ABS，且以從ABS測量的偏移距尚與自由層134和136相f禹接。AFM片138和140和ABS相偏移，在ABS處的堆疊130的厚度可最小化以允許更高的線性密度應用。沿堆疊130的條紋高度附接AFM片138和140允許與自由層134和136 相關聯(lián)的形狀各向異性以與AFM片的交換偏置磁化有效交互，從而在沒有超過預定閾值的外部磁化的情況下設置預定缺省磁化。如圖2所不,第一和第二自由層134、136和介入間隔層132形成具有第一展布范圍的磁響應迭片結構(或者堆疊)。第一展布范圍表示沿其主(最大)軸(譬如從迭片結構之上或之下觀看)的迭片結構的表面區(qū)域。AFM片138和140與介入迭片結構的相對向的面相耦接并且均提供有第二展布范圍。第二展布范圍面對且小于迭片結構的第一展布范圍。這提供了 AFM片關于迭片結構的偏移距離146，如所示。在至少一些實施例中，AFM片138、140將具有大于偏移距離146的片長138。為了參照，自由層的示例性條紋厚度可近似于大約300毫微米、納米以及一種示例性偏移距離可近似于大約50納米。因此要理解的，附圖不必按比例繪制。與自由層134、136相關的AFM片138和140的展布范圍的尺寸被加以選擇來影響自由層134和136的磁化，并且可取決于給定應用的需求而變化。一般來說，AFM片僅在鄰近遠離ABS的自由層的一部分處伸出，從而沿每個自由層的頂面的一部分創(chuàng)建統(tǒng)一交換偏置場。在一些實施例中，永久磁體148配置有AFM片138和140，以磁性影響自由層134和 136來維持預定的缺省磁化。圖2的堆疊130僅僅是一種示例性而非限制性的配置。對材料、定向和配置的各種修改可根據(jù)需要或需求對堆疊130的方面做出。例如，單AFM片可配置有片長150，其大于第一自由層164的厚度，其中該厚度垂直于頂面152進行測量。替代地，相對向的AFM片可配置有不同的展布范圍。圖3 —般描述了利用后方磁體而不利用AFM片響應于多種例性外部磁化的多個磁化堆疊。堆疊160顯示了具有由來自磁體162的偏置磁化設置的缺省磁定向的第一和第二自由層。由于每個自由層的磁化朝著角落傾斜以便最小化磁靜電相互作用能(magneto static interaction energy),磁中性外部場164不影響堆疊160的缺省磁化。當自由層遇到沿第一向上方向的外部磁化(所述外部磁化大于由磁體162施加的缺省磁化，如由堆疊166和磁化168所示)時，自由層的磁化進一步以可感測來對應諸如O 或I的邏輯狀態(tài)的方式朝著角落傾斜。磁性堆疊170描述了第二向下方向的以及磁體162的缺省磁化之上的外部磁化 172如何影響自由層的磁化。自由層磁化降低了朝著角落的傾斜，并由于外部磁化172匹配來自磁體162的偏置場的方向而變得更加平行。正如堆疊166的自由層磁化，外部磁化 172的影響可被感測并區(qū)別于堆疊162的缺省磁化以讀取邏輯狀態(tài)。雖然取決于自由層之間的間隔層的配置，可通過諸如但不限于隧道磁阻(TMR， tunneling magneto resistive)、巨磁阻(GMR, giant magneto resistive)、以及各向異性磁阻(AMR)影響之類的多種不同方式感測到雙自由層堆疊160、166和170的操作，但是磁不穩(wěn)定性可在自由層其中之一無意地切換磁化方向時發(fā)生，如堆疊174中所示。這樣的磁化切換可稱為AP狀態(tài)176，此狀態(tài)中高阻抗和甚小輸出響應使其不適于讀取外部數(shù)據(jù)比特。切換至AP狀態(tài)176可響應于如熱及相對強的外部場一樣的各種特而發(fā)生，并且可造成數(shù)據(jù)傳感頭的災難性故障。這樣，包含圖I和2的AFM片可創(chuàng)建交換偏置場，其可穩(wěn)定自由層的磁化而不會負面增加磁性堆疊的厚度。此外，通過使AFM片凹進遠離ABS的距離， 交換偏置場不影響在ABS處的自由層的磁性響應。與定向于自由層的后部的磁體相比較，沿每個自由層的頂面的AFM片的放置進一步允許交換偏置場垂直于ABS。如圖I和2所示的AFM片的配置亦可允許操縱自由層的條紋高度和片長來創(chuàng)建各種交換偏置強度，其可設置自由層的缺省磁化和磁化閾值。因此，具有諸如至少條紋高度的一半之類的相對大的展布范圍的AFM片的配置可導致自由層即便有熱或磁激勵仍返回缺省磁化。圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的不同實施例構造的示例性磁性元件180。元件180具有一對鐵磁自由多層182和184，每個都獨立地對磁場靈敏。也就是說，每個自由多層182和184 可具有與圖I和2的自由層相同的方式的凈磁化。如圖4所示，自由多層可構造有C0xFei_x 鐵磁自由層，其與第一 AFM片186、NixFei_x中間層和耦接至間隔188的(CoxFe1JyB1^Mf 自由層相耦接。如可理解的，自由多層212和214的層的化學組成可變化并且X和Y變量表示每個元件的原子或重量濃度,范圍從0%到100%。一種多層182和184的示例性結構導致 NiFe4中間層布置在CoFe3tl和CoFe48B2tl鐵磁自由層之間。然而，由于X和Y變量可根據(jù)需要選擇性地在任意范圍內(nèi)修改，因此這種多層結構不是必要的或限制性的。在另一種示例性的實施例中，層可以是非晶的、納米晶、或者本質上具有或者面心立方(FCC)或者體心立方(BCC)晶格結構的晶體。自由多層182和184的這種變種和構造允許AFM片的交換偏置場來更有效地影響和穩(wěn)定自由多層的磁化。自由多層可結合圖I和2的自由層一起使用，或者作為自由磁性感測層獨立使用， 如圖4所顯示的。使用多層182和184可產(chǎn)生大的交換偏置，諸如大于7000e，同時實現(xiàn)適當?shù)膹娭茍?，諸如大約2000e。因此，將AFM片186與自由多層相耦接，可通過改進的磁穩(wěn)定來增強磁性元件180的精度和耐用性。由于CoxFe1I的結晶結構，將CoxFe1I鐵磁自由層放置于離間隔層188最遠可允許更有效的布置AFM片186。這種結晶結構可進一步提供接口，其中可增強AFM片186的交換耦接。準確地說，當AFM片186由諸如IrxMrvx' PtxMrvx' NiCo和(NixCo1J O之類的材料構成時，自由多層182和184的C0xFei_x與AFM片186之間的交換偏置場可操作地增大。圖5A-5C均顯示了能夠用于圖4的磁性元件中的磁性堆疊的部分。在圖5A中，自由多層202構造有在NixFe1I和(CoxFeh)yIVy層之間的金屬插入層。金屬插入層也可放置在CoxFeh和NixFeh層之間，如圖5B的多層204中所顯示的。磁性堆疊200的配置不限于單個金屬插入層。圖5C描述了這樣的多層206，具有布置在一對金屬插入層之間的NixFei_x 層。應該注意，圖5A-5C中示出的多層202-206僅是示例性的且僅提供在間隔或隧道阻擋層208的一側的磁性堆疊的一部分。這樣，采用金屬插入層的磁性堆疊可在間隔層208 的一側或者兩側上具有圖5A-5C的多層配置中的任意配置。然而，已觀察到，如圖5A-5C顯示的金屬層的插入可提供大于4000e的增強的偏置磁化。
金屬插入層的組成和厚度不是限制性的，而是可以是多種不同的金屬，譬如Ta、 Hf、La、Ti、和W。金屬層的插入可稀釋自由多層212和214的磁矩并增大影響多層的整體交換偏置場。在一種金屬層的示例性使用中，固體Ta層配置有小于2納米的厚度且放置在 CoxFe1^x和NixFei_x層之間，而Ti合金層安裝在NixFei_x和(CoxFe1J yBi_y層之間，厚度大于 2埃。返回圖4，自由多層182和184均通過布置在ABS和AFM片186之間的電極層192 與磁性屏蔽190相耦接。屏蔽190均可配置有降低厚度194的區(qū)域，其適用于容納AFM片 186。增強的磁穩(wěn)定利用AFM片186的耦接來獲得，屏蔽190可對不想要的磁通量提供足夠的防護，同時具有降低厚度的區(qū)域194。如所示，屏蔽190的厚度在ABS處最大，以為自由多層提供最大的磁性防護來抵御雜散的磁化，譬如鄰近的媒體軌道。在圖6示出的示例性磁性元件220中，屏蔽222的降低厚度的區(qū)域在程度上沒有超過第一和第二自由層224和226的條紋高度。降低厚度的區(qū)域進一步填充有絕緣材料 228，其可降低交換偏置場，避免產(chǎn)生平行于自由層224和226的分流阻抗。結果，由于分流阻抗的減少，絕緣材料228提供更大幅度的讀回信號損失。當屏蔽222程度上超過自由層224和226的條紋高度以屏蔽AFM片230的后部時， 這種配置可改變成容納更大或更小的屏蔽。例如，屏蔽222可在ABS反面的自由層224和 226之后交匯，或者包含降低厚度的其它區(qū)域以容納后方定位的磁體，譬如圖2的磁體。圖7顯示了這樣的示例性磁性元件240，AFM片242和磁體244位于第一和第二自由層246和248的垂直表面上。雙偏置場影響每個自由層246和248，AFM片242的片長和展布范圍可修改成設置預定的缺省磁化和磁性閾值。當絕緣材料250顯示為排他性地圍繞 AFM片242時，該材料可伸出以包圍磁體244并絕緣屏蔽252之間的空間。在圖8中，示例性的磁性元件260構造有合成的反鐵磁(SAF) 262，其放置在自由層 264和AFM片266之間。SAF 262可配置為單層或為鐵磁自由參照層268、傳導層270和磁性壓制層272的迭片結構。傳導層270可進一步布置在參照和壓制層(pinned layer) 268 和272之間，以使能SAF 262的凈磁化。在一些實施例中，傳導層270可以是釕。通過增強 AFM片266的交換偏置場，這種在AFM片266和自由層264之間的SAF配置和放置可進一步穩(wěn)定自由層。在一些實施例中，圖4-5C的C0xFei_x、NixFei_x和(CoxFe1JyBh自由多層可用于代替SAF 262，并當構造有直接耦接于AFM片266的CoxFei_x層時，提供增強的交換偏置場。應該注意，由于包括SAF 262，磁性元件260的屏蔽274根據(jù)修改示出以容納進一步降低的厚度。可以理解的是，屏蔽284可以多種不同方式配置，譬如具有降低厚度的多個區(qū)域以及在 ABS的反面的自由層的后部容納磁體。當SAF 262在圖8中示出與AFM片266共享公共展布范圍時，這種定向不是必要的，因為不同實施例具有擁有小于自由層264的展布范圍、但或者大于或者小于AFM片266 的展布范圍的展布范圍的SAF 266。這樣，根據(jù)沿自由層264的頂面測量的SAF 262的展布范圍，可根據(jù)需要修改以改變磁性元件260的操作特性。利用圖1-8，已呈現(xiàn)了若干AFM片，其可作為或可不作為公共結構連接。在圖9的磁性元件280中，單AFM片282與鐵磁自由層對284和286的單側相耦接。如所示，第一自由層284的展布范圍小于第二自由層286的展布范圍，以便允許單AFM片282接觸兩個自由層以影響缺省磁化和閾值磁化。操縱缺省磁化和操作磁性元件280可通過調(diào)整自由層差分距離288來進行修改。例如，增大差分距離288可提供更多的與第二自由層286直接接觸的AFM片282的表面積，反之亦然。不同實施例具有構造成相同展布范圍并隨后進行譬如通過蝕刻處理移除一部分第一自由層284和間隔層290的第一和第二自由層284和286。然而，由于第一自由層284 可具有比第二自由層286更大的展布范圍，因此自由層284和286不局限于圖9所示的定向。如顯示的磁性元件280具有不對稱的配置，其中頂屏蔽292具有與底屏蔽294不同的厚度降低。這種不對稱進一步擴展到絕緣材料296和298的形狀上，該絕緣材料可附接于或不附接于屏蔽292和294。也就是說，頂屏蔽292和布置在AFM片282與頂屏蔽之間的頂絕緣材料296，從頂屏蔽的降低厚度的區(qū)域以一錐形進行變換，該錐形與底屏蔽294和底絕緣材料298的90度角變換相反。在一些實施例中，從第一自由層284到第二自由層286的變換類似于AFM片282 呈現(xiàn)錐形。與此同時，在其它實施例中，底絕緣材料298具有大于頂絕緣材料296和自由層 284和286的厚度的厚度。磁性元件280的不同配置允許修改構造和操作來容納各種各樣的使用，同時保持穩(wěn)定第一和第二自由層284和286的強交換偏置場交互。雖然當前述討論已在數(shù)據(jù)傳感頭的讀取傳感器的上下文中描述了示例性的存儲元件，將理解的是，這不必是限制性的。圖10根據(jù)本發(fā)明的不同實施例一般描述了可用作固態(tài)存儲單元的磁性元件300。利用圖I和6-9的磁性元件，磁性屏蔽材料已經(jīng)由電極層附接至雙自由層，以將不想要的磁通量引導為遠離于自由層，從而提高元件的磁性感測的穩(wěn)定性和可靠性。然而，磁性屏蔽不是操作上述討論的各種磁性元件(如由圖10的元件300 所描述的)所必需的。不像遇到來自旋轉媒介的雜散磁場的傳統(tǒng)磁阻傳感器一樣，固態(tài)存儲單元通常按照陣列進行附著并且遇到需要屏蔽的最小雜散磁場。這樣，磁性元件300沒有可增大元件 300的整體厚度的屏蔽層。然而在一些實施例中，磁性屏蔽層布置在雙自由層302的一些或全部之上。磁性元件300配置為雙自由層302和非磁性間隔層304具有伸展的條紋高度，該高度與第一展布范圍306對應并由于增大的形狀各向異性而促進了磁穩(wěn)定。每個自由層 302與AFM片308相耦接，其連續(xù)接觸性地將自由層302的預定部分與第二展布范圍310相嚙合。由于AFM片308的展布范圍增大，AFM片308的反鐵磁屬性增強。也就是說，AFM片 308可配置有各種展布范圍，其導致更多或更少的反鐵磁材料接觸每個自由層302。更大的AFM片308展布范圍可提供更大的交換偏置場，其由于片308的連續(xù)接觸而統(tǒng)一施加于自由層302。在圖10示出的示例性實施例中，AFM片308具有大于自由層302 的厚度312和展布范圍的一半的展布范圍。進一步如圖10所示，AFM片308可與覆蓋及籽晶電極層314分離，覆蓋及籽晶電極層均適用于經(jīng)由導線316將電信號帶至和帶出自由層 302。在操作中，磁性元件300由于在自由層302和AFM片308之間的增強的連接和交換偏置場交換而具有改進的穩(wěn)定性。磁穩(wěn)定進一步通過流經(jīng)電極層314而不是AFM片308 的電信號來增強。也就是說，與導線316的連接以及隨之產(chǎn)生的接收電信號可影響AFM片308的磁性特性并且隨后影響與自由層302交互的交換偏置場。因而，AFM片308和導線 316的電分離允許統(tǒng)一的交換偏置場,其促進了自由層302中的磁穩(wěn)定。磁性元件300的示例性實施例可包括AFM片308和至少一個電極層，其是共面的且均以分離的鄰近與第一鐵磁自由層302相耦接。另一種示例性實施例構造AFM片308離自由及間隔層302和304的前面318預定距離。不管磁性元件300的配置，AFM片308可提供增加的磁穩(wěn)定而最小增長元件厚度。圖11提供了根據(jù)本發(fā)明不同實施例傳導的示例性元件制造例程320。例程320 初始在步驟322中提供具有第一展布范圍的第一和第二鐵磁自由層。如圖1-10所顯示，鐵磁自由層可由間隔層分離并且均連接至具有較小展布范圍的電極層，譬如覆蓋或籽晶電極層。在不同實施例中，自由層均是如圖4所示的CoxFei_x、NixFei_x和(CoxFe1JyBhy的迭片結構。在步驟322之后，可作出決策是否利用步驟324創(chuàng)建具有單片的磁性元件或者利用步驟326創(chuàng)建具有雙片的磁性元件。如圖9所示，在步驟328中，第一自由和間隔層被蝕刻至第二展布范圍之后，單AFM片可通過接觸嚙合影響兩個自由層。由于第二自由層可代替第一自由層進行蝕刻，因此蝕刻不限于具體過程、形狀或定向。在步驟330中，兩個自由層具有被暴露出的頂面，具有第三展布范圍的AFM片在每個自由層的頂面上耦接。AFM片將接著使兩個自由層連續(xù)接觸并提供統(tǒng)一的交換偏置場，其將為每個自由層創(chuàng)建缺省磁化。步驟332將絕緣材料附接于AFM片和第二自由層以降低來自分流阻抗的幅度反饋損失。在步驟328的蝕刻以及步驟330的AFM片布置之后的自由層的不同配置可提供不對稱的定位，其中AFM片的頂面的形狀不同于第二自由層的底面的形狀。這樣，在AFM片上的絕緣材料的形狀可不同于第二自由層上的形狀。在步驟334，如果雙AFM片配置利用步驟326進行選擇，則一對具有第四展布范圍的AFM片與第一和第二自由層相耦接。如圖1-7所示，AFM片均可具有在自由層上的相同展布范圍和定向。然而，由于AFM片可具有不同的展布范圍并可連接至自由層的頂面的不同區(qū)域，因此這種配置是不必要的或限制性的。步驟336圍繞每個AFM片附接絕緣材料，以減少分流阻抗。絕緣材料可圍繞兩個 AFM片并延伸來接觸自由層，但這種定向不是必要的或限制性的。例程320繼續(xù)在決策338 中進行判定是否配置元件為固態(tài)存儲單元。在不選擇構造存儲單元的情況下，磁性屏蔽在步驟340中至少附接于絕緣材料。根據(jù)上述討論，屏蔽可以采用各種形狀，譬如具有降低厚度的局部區(qū)域，以及在自由層的部分或全部之上伸出，并可選地圍繞后方安裝的磁體伸出。創(chuàng)建存儲單元的決策繼續(xù)通過在步驟342將導線與前面布置的直接鄰近自由層的電極層相連接將AFM片與引入電導線分離。圖9的磁性元件一般描述了 AFM片可如何將 AFM片從電通路電分離成自由層。可以理解是的，本公開中描述的磁性元件的配置和材料特征允許有利的磁穩(wěn)定， 同時保持了小的屏蔽到屏蔽的間隔。雙自由層的延伸的條紋高度和展布范圍提供改進的磁性能。而且，與ABS的AFM片偏移允許小的元件厚度，同時通過與自由層的相對大且統(tǒng)一的交換偏置交互增強了自由層的磁穩(wěn)定。另外，當實施例已涉及磁性感測時，應理解的是，所請求保護的發(fā)明可容易地用于任意數(shù)量的其它應用中，包括數(shù)據(jù)存儲裝置應用。
為了參照，這里使用的術語“展布范圍“將理解成與前面討論的一致，表示面向對象的最長正交軸的對象的累積表面區(qū)域，并且不考慮不面向該軸的表面區(qū)域。例如，表面可具有U型凹痕,其具有面向相反方向的,和豎直上升的表面,表面區(qū)域將包括面向側面的表面，但從凹痕之上觀看，展布范圍將不包括面向凹痕的表面的側面的區(qū)域。要理解，即使本發(fā)明的不同實施例的多種特征和優(yōu)勢已和本發(fā)明的不同實施例的結構和功能的細節(jié)一起在前面的描述中闡明，該詳細說明僅是說明性的，可在細節(jié)上做出改變，尤其在由所附權利要求表述的術語的寬泛一般性意義所指示的全部范圍的本發(fā)明的原則之內(nèi)的結構和布置方面。例如，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，具體元件可取決于具體應用變化。
權利要求
1.一種裝置，包括磁性響應堆疊，具有第一展布范圍并包括位于第一和第二鐵磁自由層之間的間隔層；以及至少一個反鐵磁(AFM)片，在第一自由層與間隔層相反的表面上與第一自由層相耦接，該AFM片具有小于第一展布范圍的第二展布范圍。
2.權利要求I的裝置，進一步包括第一和第二電極層，其分別與磁性響應堆疊的相對向的面相耦接。
3.權利要求I的裝置，進一步包括第二AFM片，在第二自由層與間隔層相反的表面上與第二自由層相耦接。
4.權利要求I的裝置，進一步包括至少一個磁性屏蔽，其與所述堆疊的選中側面相耦接。
5.權利要求4的裝置，其中所述至少一個磁性屏蔽具有降低厚度的區(qū)域，其容納所述 AFM片的一部分。
6.權利要求4的裝置，其中絕緣層布置在所述AFM片和所述磁性屏蔽之間。
7.權利要求I的裝置，其中所述AFM片以離鄰近所述堆疊的第一端的氣墊面的偏移距離接觸第一自由層。
8.權利要求2的裝置，其中所述AFM片和第一電極層共面且均在不同位置與第一鐵磁自由層耦接。
9.權利要求I的裝置，其中第一和第二自由層均是多層結構。
10.權利要求I的裝置，其中第一金屬插入層位于C0xFei_x層和NixFei_x層之間，以及第二金屬插入層位于NixFe1I層和(CoxFe1I)yIVy層之間。
11.權利要求11的裝置，其中合成反鐵磁位于每個自由層和AFM片之間。
12.權利要求11裝置，特征為數(shù)據(jù)傳感頭中的讀取傳感器。
13.一種裝置，包括磁性響應堆疊，具有第一展布范圍并包括位于第一和第二鐵磁自由多層結構之間的間隔層，多層結構均包括與所述間隔層耦接的CoxFei_x、與AFM片耦接的(C0xFe1JyB1Y以及布置在 C0xFei_x 和(CoxFei_x) ,B1^y 層之間的 NixFei_x 層；以及至少一個反鐵磁(AFM)片，在第一自由層與間隔層相反的表面上與第一自由層耦接， 所述AFM片具有小于第一展布范圍的第二展布范圍。
14.權利要求13的裝置，其中多層結構中的至少一個是金屬插入層，其稀釋自由層的磁矩。
15.權利要求13的裝置，特征為非易失性固態(tài)存儲單元。
16.—種磁性兀件,包括非磁性隧道阻擋層，布置在具有第一展布范圍的第一鐵磁自由層和第二鐵磁自由層之間；以及至少一個反鐵磁(AFM)片，在第一或第二自由層與間隔層相反的表面上與該第一或第二自由層連接，并與第一自由鐵磁層的前表面間隔開偏移距離。
17.權利要求16的磁性元件，進一步包括磁體，其位于鄰近自由層并面向所述自由層的與氣墊面相反的側面。
18.權利要求16的磁性元件，其中第一和第二絕緣材料與所述AFM片和第二自由鐵磁層相耦接。
19.權利要求16的磁性元件，其中所述AFM片具有小于第一展布范圍的第二展布范圍。
20.權利要求16的磁性元件，其中所述自由鐵磁層能夠作為非易失性固態(tài)存儲單元存儲磁定向。
全文摘要
一種具改進的穩(wěn)定性的磁性元件，其能夠檢測磁性狀態(tài)的變化，譬如用作數(shù)據(jù)傳感頭中的讀取傳感器或者用作固態(tài)非易失性存儲元件。根據(jù)不同實施例，磁性元件包括具有第一展布范圍的磁性響應堆疊或迭片結構。該堆疊包括位于第一和第二鐵磁自由層之間的間隔層。至少一個反鐵磁(AFM)片在第一自由層與間隔層相反的表面上與第一自由層連接，AFM片具有小于第一展布范圍的第二展布范圍。
文檔編號G11B5/245GK102592609SQ20111046313
公開日2012年7月18日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權日2010年11月30日
發(fā)明者D·V·季米特洛夫, M·W·科溫頓, Q·何, S·B·甘歌帕德亞, 丁元俊, 宋電, 田偉 申請人:希捷科技有限公司