專利名稱：自旋閥磁阻頭,復合型磁頭以及使用其的磁記錄介質驅動器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及自旋閥磁阻頭，尤其涉及在端面具有施加偏磁場到自由磁層的疊層的自旋閥磁阻頭和復合型磁頭以及使用上述磁頭的驅動器。
普通的SVMR磁頭包括如

圖1所示的基本疊層。器件部分由SVMR薄膜形成，該薄膜是通過在襯底101上以描述的順序層疊反鐵磁層102，釘扎(pinned)磁層103，非磁層104和自由磁層而形成的。器件部分的寬度C用作磁敏部分S，它用于探測來自諸如硬盤的磁記錄介質的信號磁場Hsig。在寬度C的方向上SVMR磁頭在器件部分的兩個端部具有端部部分T1A和T1B。在端部分T1A和T1B中，例如，導電電極端106A和106B被提供在硬鐵磁層107A和107B上。硬鐵磁層107A和107B為偏磁化裝置，用于從端部分T1A和T1B以箭頭的方向(容易磁化的軸的方向)磁化自由磁層105。
圖2示出了另一種類型的SVMR磁頭200。該SVMR磁頭200是稱為末端覆蓋類型的?；窘Y構等于圖1示出的SVMR磁頭100的結構。SVMR器件部分是通過在襯底201上以描述的順序層疊反鐵磁層202，釘扎磁層203，非磁層204和自由磁層205而形成的。硬鐵磁層207A和207B被提供在末端部分T2A和T2B這兩側上。然而，端部分T2A和T2B的電極端子206A和206B被形成在器件部分的兩端以便覆蓋其一部分。由于末端部分T2A和T2B覆蓋的寬度，覆蓋型SVMR磁頭200具有的磁敏部分S比器件寬度C窄。因此，設計覆蓋型的SVMR磁頭200，使得即使磁記錄介質的磁道寬度隨著磁記錄密度增加而變窄也可執(zhí)行讀取和再現(xiàn)。
圖3示出了另一類型的SVMR磁頭300。通過在襯底301上以描述的順序層疊反鐵磁層302，釘扎磁層303，非磁層304和自由磁層305而形成SVMR薄膜。通過鐵磁層307A和307B和末端電極306A和306B覆蓋SVMR薄膜的兩個端部形成末端部分T3A和T3B。對于鐵磁層307A和307B，使用單層硬鐵磁層或單層反鐵磁層。如果鐵磁層307A和307B為單層硬鐵磁層，在箭頭的方向上設置自由磁層磁化方向的偏磁場通過靜磁場施加，并且如果鐵磁層307A和307B為單層反鐵磁層，通過交流耦合磁場施加。
不象圖1和圖2示出的上述SVMR磁頭100和200，在圖3示出的SVMR磁頭300中，由反鐵磁層302，釘扎磁層303，非磁層304和自由磁層305形成的SVMR薄膜從末端部分T3A側延伸到另一末端T3B側。然而，作為SVMR磁頭300與外部磁場起作用的部分是末端部分T3A和T3B之間的部分。因此，在本說明書中，其包括SVMR薄膜并磁感應信號磁場Hsig的SVMR磁頭的一部分稱作器件部分。此外，其包括導電電極端子和在一些情況下形成在電極端子下面的疊層部分的器件部分的兩側的部分可稱作末端部分。
SVMR磁頭100將偏磁場從末端部分面上的硬鐵磁層107A和107B施加到自由磁層105上。因此，進入不穩(wěn)定的狀態(tài)，該狀態(tài)為來自硬鐵磁層107A和107B的偏磁場在自由磁層105的兩端是強的并在其中心部分是弱的。因此，難以使自由磁層105用作單磁疇，因此，在一些情況下，阻止了以足夠的靈敏度檢測來自磁記錄介質的信號磁場Hsig。
此外，來自硬鐵磁層107A和107B的漏磁場延伸直到釘扎磁層103。因此，存在釘扎磁層103的磁化方向的傾斜問題，該磁化方向應該平行于信號磁場Hsig。
而且，在其生產(chǎn)過程中，SVMR磁頭100具有SVMR薄膜，該薄膜是通過在襯底101上以描述的順序層疊反鐵磁層102，釘扎磁層103，非磁層104和自由磁層105而形成的，并且，通常此后被蝕刻以具有特定尺寸的器件部分。通過此蝕刻，具有無序晶體狀態(tài)以致失去磁性的非磁部分N被形成在器件部分的兩端。非磁部分N也形成在自由磁層105的兩端與信號磁場Hsig作用。這就導致了用于磁感應的器件部分的寬度變得比設計的要窄的問題和產(chǎn)生噪聲的問題。
圖2示出的覆蓋型SVMR磁頭200具有通過如圖1的磁頭100那樣蝕刻形成的器件部分。如果形成電極端子206A和206B以正好覆蓋上述的非磁部分N，那么可形成SVMR磁頭200以維持其靈敏度并具有較窄的器件寬度。然而，在生產(chǎn)過程中難以將電極端子206A和206B精確定位在非磁部分N上。此外，其端部被電極端子206A和206B覆蓋的自由磁層205的兩端仍然起自由磁層的作用。因此，自由磁層205的兩端與信號磁場Hsig起作用，這就導致了噪聲的產(chǎn)生。此外，在讀取具有窄磁道寬度的硬盤的情況下，這些部分讀取鄰近的磁道，因此導致所謂的串音產(chǎn)生。
此外，覆蓋型的SVMR磁頭300具有平坦地接觸自由磁層305的鐵磁層307A和307B，以從末端部施加強的偏磁場到自由磁層。然而，如果鐵磁層307A和307B為單層硬鐵磁層，難以在端部獲得足夠的厚度。這就阻止了控制自由磁層305磁化方向所需的偏磁場的應用，因此阻礙了器件部分對于信號磁場Hsig的靈敏。
另一方面，如果鐵磁層307A和307B為單層反鐵磁層，偏磁場通過交流耦合磁場從反鐵磁層施加到自由磁層305上。通常，偏磁場處于近似100至400 Oe的范圍內，并且由來自磁記錄介質的信號磁場Hsig引起，以旋轉存在于末端部分中的自由磁層305，因此導致噪聲的產(chǎn)生。
將在下面給出詳細的描述。
在本說明書中，使用術語“取向”意味著利用箭頭等指出的特定方向，使用術語“方向”意味著在不考慮取向時的方向和與此方向相反的方向。
本發(fā)明的公開內容因此，本發(fā)明的目的在于提供一種消除了上述缺點的自旋閥磁阻頭(SVMR磁頭)和具有安裝在其中的上述磁頭的磁記錄介質。
如在權利要求1描述的，本發(fā)明的上述目的是通過一種自旋閥磁阻頭實現(xiàn)的，該磁阻頭具有器件部分和提供在器件部分兩端的末端部分，該自旋閥磁阻頭包括從一個末端部分到另一個末端部分形成的第一自由磁層和第一自由磁層上末端部分中的疊層，該疊層包括反平行耦合中間過渡層，軟磁層，和第一反鐵磁層，該反平行耦合中間過渡層具有使接觸反平行耦合中間過渡層的磁層的前和后磁化取向基本上反平行的功能，第一反鐵磁層將基本垂直于要被檢測的外磁場方向的偏磁場施加到軟磁層上。
在權利要求1中要求的本發(fā)明中，第一反鐵磁層施加偏磁場到末端部分中的軟磁層上。由偏磁場引起的磁化方向基本上垂直于來自磁記錄介質的信號磁場Hsig的方向。在此，基本垂直意味著垂直或關于垂直狀態(tài)在近似±10度之內傾斜。
此外，軟磁層和第一自由磁層相互對立，末端部分中反平行耦合中間過渡層插入其中。反平行耦合中間過渡層使軟磁層和第一自由磁層的磁化取向基本反平行。在此，基本平行意味著平行或關于相反的磁化取向與平行狀態(tài)在±10度之內傾斜。
軟磁層和第一自由磁層越過反平行耦合中間過渡層相互磁耦合到一起。也就是說，軟磁層和第一自由磁層的磁場共同構制成一個閉合的回路。另一方面，軟磁層和第一自由磁層相互幫助抵抗外磁場，以阻止它們的磁化方向被傾斜。
在本發(fā)明的SVMR磁頭中，當外磁場為零時，第一自由磁層的磁化方向在器件部分和在末端部分中是相同的。另一方面，當受到信號磁場Hsig時，第一自由磁層的磁化方向只在器件部分中旋轉。此時，如先前描述的，由于被軟磁層和反平行耦合中間過渡層固定，第一自由磁層的磁化方向在末端部分中是不靈敏的。因此，相對于末端部分中的信號磁場Hsig，阻止了第一自由磁層的磁化旋轉。
可按照需要將保護層，絕緣層，和/或間隙層增加到上述的SVMR磁頭上。
然后，如權利要求2所要求的，在如權利要求1要求的自旋閥磁阻頭中，反平行耦合中間過渡層可穿過器件部分從一個端部形成到另一個端部，并且非磁層，釘扎磁層和第二反鐵磁層可以描述的順序從第一自由層的一端提供在第一自由磁層的下面。
此外，如權利要求3所要求的，在如權利要求1所要求的自旋閥磁阻頭中，反平行耦合中間過渡層和軟磁層可穿過器件部分從一個端部形成到另一個端部，軟磁層可用作第二自由磁層，并且非磁層，釘扎磁層，和第二反鐵磁層可以描述的順序從第一自由鐵磁層的一端提供在第一自由磁層的下面。
此外，如權利要求4所要求的，在如權利要求1所要求的自旋閥磁阻頭中，反平行耦合中間過渡層和軟磁層可從一個端部形成到另一個端部，軟磁層可用作第二自由磁層，并且在器件部分中非磁層，釘扎磁層和第二反鐵磁層可以描述的順序從第二自由磁層的一側提供在第二自由磁層上。
此外，如權利要求5所要求的，在如權利要求1所要求的自旋閥磁阻頭中，在器件部分中非磁層，釘扎磁層，第二反鐵磁層可以描述的順序從第一自由磁層的一側提供在第一磁層上。
此外，如權利要求6所要求的，在如任一權利要求1至5所要求的自旋閥磁阻頭中，優(yōu)選地，第一反鐵磁層應該與軟磁層或第二自由磁層具有100至400Oe的交流耦合磁場。如果交流耦合磁場落在100至400Oe的范圍內，通過端部中的反平行耦合中間過渡層第一自由磁層可被磁性固定在特定方向上，以便對于外磁場不靈敏。另一方面，當信號磁場Hsig被輸入時，第一自由磁層可以作為要在器件部分中旋轉的單磁疇。
此外，如權利要求7所要求的，在任一權利要求1至5所要求的自旋閥磁阻頭中，反平行耦合中間過渡層應該優(yōu)選包括釕。
此外，如權利要求8所要求的，本發(fā)明包括具有用于再現(xiàn)的磁頭和用于記錄的磁頭的復合型磁頭，其中用于再現(xiàn)的磁頭為自旋閥磁阻頭，其包括器件部分，提供在器件部分兩端的末端部分，和疊層，該疊層包括從端部一端形成到另一端的第一自由磁層，在第一自由磁層上的末端部分中的反平行耦合中間過渡層，軟磁層，和第一反鐵磁層，該反平行耦合中間過渡層具有使接觸反平行耦合中間過渡層的磁層的前和后磁化取向基本反平行的功能，第一反鐵磁層將基本垂直于要被檢測的外磁場方向的偏磁場施加到軟磁層上。
此外，如權利要求9所要求的，本發(fā)明包括磁記錄介質驅動器，該驅動器包括磁記錄介質和用于記錄和再現(xiàn)的復合型磁頭，復合型磁頭對立于磁記錄介質的表面，磁記錄介質驅動器包括作為復合型磁頭的再現(xiàn)磁頭部分的自旋閥磁阻頭，該自旋閥磁阻頭包括器件部分，提供在器件部分兩端的末端部分，和疊層，其包括從一個端部形成到另一個端部的第一自由磁層，在第一自由磁層上的末端部分中的反平行耦合中間過渡層，軟磁層，和第一反鐵磁層，該反平行耦合中間過渡層具有使接觸反平行耦合中間過渡層的磁層的前和后磁化方向基本反平行的功能，第一反鐵磁層將基本垂直于要被檢測的外磁場方向的偏磁場施加到軟磁層上。
在圖4的基礎上，將在下面給出本發(fā)明第一實施方案的描述。圖4為本發(fā)明第一實施方案的SVMR磁頭A基本部分的截面圖。該實施方案的SVMR磁頭A為覆蓋型的。示出的結構包括在末端部分TAA和TAB側上的由第一反鐵磁層19A和19B，軟磁層18A和18B，反平行耦合中間過渡層17和第一自由磁層16組成的疊層。
SVMR磁頭A包括基本疊層，該疊層是通過在例如鋁或陶瓷的絕緣襯底11上以描述的順序從底部層疊基層12，第二反鐵磁層13，釘扎磁層14，非磁層15，第一自由磁層16，和反平行耦合中間層17而形成的。
軟磁層18A和18B和第一反鐵磁層19A和19B進一步以描述的順序層疊在其為最上層的反平行耦合中間過渡層17的末端部分TAA和TAB側上。導電電極端20A和20B被提供在第一反鐵磁層19A和19B上。
提供基層12用于晶體取向或晶體結構控制，并且鉻(Cr)可被用于基層12。第二反鐵磁層13固定磁化，使得釘扎磁層14的磁化方向平行于信號磁場Hsig或與其在±20度之內傾斜。關于第二反鐵磁層13，優(yōu)選使用其對釘扎磁層14的交流耦合磁場為100Oe或更大的磁材料；耦合磁場優(yōu)選在200和600Oe之間。此外，或者規(guī)則型或者非規(guī)則型可被用作磁材料，例如，其可從鈀-鉑-錳(PdPtMn)，鉑-錳(PtMn)，鈀-錳(PdMn)，鎳-錳(NiMn)，鉻-錳(CrMn)，鎳氧化物(NiO)，和銥錳(IrMn)中選出。關于釘扎磁層14，例如可使用包括鈷-鐵(CoFe)或鈷-鐵-硼(CoFeB)的層。關于非磁層15，例如可使用包括銅(Cu)的層。關于第一自由磁層16，例如可分別使用包括鈷-鐵(CoFe)和鎳-鐵(NiFe)的兩層或包括鈷-鐵-硼(CoFeB)和鎳-鐵(NiFe)的兩層。關于反平行耦合中間過渡層17，例如可使用包括釕(Ru)的層。
此外，關于在末端部分TAA和TAB側上的軟磁層18A和18B，例如可使用包括鎳-鐵(NiFe)的層。關于第一反鐵磁層19A和19B(其可變成第二自由磁層)，可使用或者規(guī)則或者不規(guī)則類型的磁材料。例如，磁材料可從鈀-鉑-錳(PdPtMn)，鉑-錳(PtMn)，鈀-錳(PdMn)，鎳-錳(NiMn)，鉻-錳(CrMn)，鎳氧化物(NiO)，和銥錳(IrMn)中選出。
然而，在末端部分TAA和TAB面上，第一反鐵磁層19A和19B施加偏磁場到軟磁層18A和18B上，使得軟磁層18A和18B的磁化方向被固定到基本垂直于信號磁場Hsig。為此，優(yōu)選使用對于軟磁層18A和18B交流耦合磁場落在100至400Oe范圍中的磁材料。
關于上述每個層的薄膜厚度，每個第一反鐵磁層具有0.005至0.05μm的薄膜厚度。例如，在使用PdPtMn的情況下薄膜厚度落在0.005至0.025μm的范圍內，并在使用NiO的情況下近似為0.05μm。每個軟磁層(或第二自由磁層)具有0.002至0.01μm的薄膜厚度。例如，在使用NiFe的情況下薄膜厚度落在0.002至0.005μm的范圍內。例如在使用Ru的情況下反平行耦合中間過渡層具有0.0006至0.0009μm的薄膜厚度。第一自由磁層具有0.0025至0.012μm的薄膜厚度。例如，在使用包括CoFe和NiFe的層的情況下，薄膜厚度落在0.0025至0.01μm的范圍內，并在使用包括CoFeB和NiFe的層的情況下落在0.003至0.012μm的范圍內。
此外，對于釘扎磁層，可選擇0.002至0.005μm的薄膜厚度，并且對于第二反鐵磁層，例如可選擇0.005至0.025μm的薄膜厚度。
關于電極端子20A和20B，例如可使用金(Au)，鉑(Pt)或銅(Cu)。感應Is電流流經(jīng)電極端子20A和20B之間，以檢測來自磁記錄介質中的信號磁場。
在第一實施方案中的SVMR磁頭A中，第一反鐵磁層19A和19B施加偏磁場到軟磁層18A和18B上。偏磁場的磁化方向基本垂直于信號磁場Hsig(水平于圖4中的薄層表面)。在該實施方案中，如圖4中箭頭示出的，軟磁層18A和18B的磁化取向為向右。
此外，在端部TAA和TAB側上，第一自由磁層16跨過反平行耦合中間過渡層17磁耦合于軟磁層18A和18B。第一自由磁層16的磁化取向(向左或)基本反平行于從末端部分TAA和TAB側上的軟磁層18A和18B施加的磁場方向，并且反平行耦合中間過渡層17被介入到第一磁層16和軟磁層18A和18B之間。
第一自由磁層16分別和末端部分TAA和TAB中的軟磁層18A和18B形成閉合的磁場。因此，第一自由磁層16和軟磁層18A和18B相互幫助以阻止傾斜于影響它們的磁化取向的外磁場。結果，當?shù)谝蛔杂纱艑?6受到外磁場時，旋轉被限制在末端部分TAA和TAB側上的第一自由磁層16中。
另一方面，在信號磁場Hsig為零時，在末端部分TAA和TAB之間的器件部分中，隨著兩個末端部分TAA和TAB的磁化取向第一自由磁層16的磁化取向為向左。然而，在器件部分中限制第一自由磁層16磁化方向的磁化是弱的，使得磁化方向可響應外磁場旋轉。
因此，在輸入來自磁記錄介質的信號磁場Hsig時，在器件部分中第一自由磁層16的磁化方向根據(jù)信號磁場Hsig旋轉。這就在器件部分中產(chǎn)生了第一自由磁層16和釘扎磁層14磁化方向之間的角度。與該角度余弦成正比的電阻變化表現(xiàn)為流經(jīng)端子電極19A和19B的感應電流的變化。正是來自磁記錄介質的信號磁場Hsig可被作為電壓的變化探測。
根據(jù)本發(fā)明第一實施方案的上述SVMR磁頭，第一自由磁層16可以確定地對末端部分TAA和TAB側上的外磁場不靈敏，并且可以作為器件部分側上的單磁疇。因此，不象常規(guī)覆蓋型SVMR磁頭，不會導致由存在于末端部分中的自由磁層引起的噪聲和串音問題。此外，由于SVMR磁頭A為具有形成在SVMR薄膜兩端的末端部分TAA和TAB的覆蓋型，在器件部分周圍不存在具有在處理SVMR薄膜中產(chǎn)生的破碎晶體的非磁部分。此外，由于施加到第一自由磁層16的偏磁場使用第一反磁層19A和19B，在使用硬鐵磁層情況下導致問題出現(xiàn)的漏磁場不會產(chǎn)生。因此，來自第二反鐵磁層13用于固定釘扎磁層14的磁化方向的交流耦合磁場可設置得比常規(guī)的弱。
接下來，在圖5和6的基礎上，將給出本發(fā)明的第二實施方案的描述。圖5是本發(fā)明第二實施方案的SVMR磁頭B基本部分的截面圖。圖6是包括一側上的末端部分TAB的SVMR磁頭層結構的透視圖。該實施方案的SVMR磁頭B具有與上述第一實施方案的SVMR磁頭A相似的層結構。示出了一種實例，其中其為SVMR磁頭A中的軟磁層18A和18B的磁層被連續(xù)地從末端部分TBA提供到末端部分TBB，作為第二自由磁層18X。
與第一實施方案SVMR磁頭相同的那些部分用相同的號碼標記。此外，如果不給出特殊的解釋，諸如材料和磁化方向的情形等于第一實施方案情況中的那些情形。
在第二實施方案中，第一反鐵磁層19A和19B，第二自由磁層18X，反平行耦合中間過渡層17和第一自由磁層16的疊層也被包括在末端部分TBA和TBB側上。
在SVMR磁頭B的兩個末端部分TBA和TBB側上，第一反鐵磁層19A和19B施加偏磁場到第二自由磁層18X上。此外，第二自由磁層18X的磁場提供反平行的磁場穿過反平行耦合中間過渡層17到第一自由磁層16上。
如圖5和6所示，如果器件部分中沒有外磁場存在，第一自由磁層16和第二自由磁層18X的磁化取向處于反平行狀態(tài)，并在如圖6所示的輸入信號磁場Hsig時磁化取向維持反平行狀態(tài)而旋轉。此時，第一自由磁層16和第二自由磁層18X在末端部分TBA和TBB側上是處于非靈敏狀態(tài)的，并且它們的磁化方向被來自第一反鐵磁層19B和19B的偏磁場固定。
根據(jù)第二實施方案的SVMR磁頭B，第一自由磁層16和第二自由磁層18X可以確定地對上TBA和TBB側上的外磁場不靈敏，并且在器件部分側上被用作單磁疇。因此，不象常規(guī)的覆蓋型SVMR磁頭，沒有引起由存在于末端部分中的自由磁層產(chǎn)生的噪聲和串音問題。此外，由于SVMR磁頭B為具有形成在SVMR薄膜兩端上的末端部分TBA和TBB的覆蓋型，在器件部分周圍不存在具有在處理SVMR薄膜中產(chǎn)生的破碎晶體的非磁部分。此外，由于施加到第一自由磁層16上的偏磁場使用第一反鐵磁層19A和19B，在使用硬鐵磁層情況下導致問題出現(xiàn)的漏磁場就不會產(chǎn)生。
第一實施方案的上述SVMR磁頭A和第二實施方案的SVMR磁頭B為覆蓋型的。因此，在它們的生產(chǎn)過程中，可形成它們的末端部分而使它們的器件部分的寬度變窄。在這種情況下，通過增加記錄密度使其磁道寬度變窄的磁記錄介質的信號磁場Hsig可被以足夠的靈敏度檢測。將在后面描述上述SVMR磁頭A和B的生產(chǎn)方法。
接下來，在圖7的基礎上將給出本發(fā)明第三實施方案的描述。圖7是本發(fā)明第三實施方案的SVMR磁頭C基本部分的截面圖。不象上述第一和第二實施方案的SVMR磁頭，該實施方案的SVMR磁頭C不是覆蓋型的，并具有提供在兩端的末端部分TCA和TCB以具有與器件部分基本相同的高度。SVMR磁頭C具有器件部分的相反的層結構，其中非磁層45，釘扎磁層44和施加偏磁場到釘扎磁層44的第二反鐵磁層43被放置在上部。
SVMR磁頭C也包括從底層部分的底部以描述順序的第一自由磁層16，反平行耦合中間過渡層17，和第二自由自由磁層18Y。這三層16，17和18Y從末端部分TCA延伸到另一末端部分TCB。在末端部分TCA和TCB中，第一反鐵磁層19A和19B被形成在第二自由磁層18Y上。
因此，在第一反鐵磁層19A和19B和三層16，17和18Y之間的關系中，第一反鐵磁層19A和19B和三層16，17和18Y處于覆蓋狀態(tài)，其中第一反鐵磁層19A和19B覆蓋三層16，17和18Y。
因此，第三實施方案的SVMR磁頭C也包括由在末端部分TCA和TCB側上的第一反鐵磁層19A和19B，第二自由磁層18Y，反平行耦合中間過渡層17，和第一自由磁層16組成的疊層。
與第一和第二實施方案的上述SVMR磁頭相同部分用相同的號碼標記出。如果不給出特殊的解釋，諸如材料和磁化方向的情形等于在第一實施方案情況中的那些情形。
在上述SVMR磁頭C的兩個末端部分TCA和TCB側上，首先，第一反鐵磁層19A和19B施加偏磁場到第二自由磁層18Y。此外，第二自由磁層18Y的磁場提供反平行磁場通過反平行耦合中間過渡層17到第一自由磁層16上。
如果在器件部分中不存在外磁場，第一自由磁層16的磁化取向和第二自由磁層18Y的磁化方向處于反平行狀態(tài)，并在輸入信號磁場Hsig時保持反平行狀態(tài)而旋轉。此時，第一自由磁層16和第二自由磁層18Y在末端部分TCA和TCB側上是不靈敏狀態(tài)，并且它們的磁化方向被來自第一反鐵磁層19A和19B的偏磁場固定。因此，根據(jù)第三實施方案的SVMR磁頭C，第一自由磁層16和第二自由磁層18Y也是肯定在末端部分TCA和TCB側上對外磁場不靈敏。因此，不象常規(guī)的覆蓋型SVMR磁頭，不引起由存在于末端部分中的自由磁層產(chǎn)生的噪聲和串音問題。
如先前所述，在第三實施方案的SVMR磁頭C中，第一反鐵磁層19A和19B在末端部分TCA和TCB側上覆蓋第一自由磁層16，反平行耦合中間過渡層17，和第二自由磁層18Y。因此，在第一自由磁層16和第二自由磁層18Y中的器件部分周圍不存在具有在處理SVMR薄膜過程中產(chǎn)生的破碎晶體的非磁部分。也就是說，盡管不完全是覆蓋型，SVMR磁頭C具有與覆蓋型相同的優(yōu)點。此外，由于施加到第一自由磁層16的偏磁場使用第一反鐵磁層19A和19B，在使用硬鐵磁層情況下導致問題出現(xiàn)的漏磁場就不會產(chǎn)生。
接下來，在圖8的基礎上將給出本發(fā)明第四實施方案的描述。圖8是本發(fā)明第四實施方案的SVMR磁頭D基本部分的截面圖。第四實施方案的SVMR磁頭D具有與上述第三實施方案的SVMR磁頭C相似的層結構。在第四實施方案的SVMR磁頭D中，只有第一自由磁層16從末端部分TCA延伸到另一末端部分TCB。
在SVMR磁頭D中，第一反鐵磁層19A和19B，軟磁層18A和18B，和反平行耦合中間過渡層17A和17B在末端部分TCA和TCB側上覆蓋第一自由磁層16。
在第三實施方案中，第一反鐵磁層19A和19B，軟磁層18A和18B，反平行耦合中間過渡層17A和17B和第一自由磁層16組成的疊層也被包括在末端部分TDA和TDB側上。
與上述第一和第三實施方案的SVMR磁頭相同的那些部分用相同的號碼標記出。如果不給出特殊的解釋，諸如材料和磁化方向的情形等于在上述實施方案情況中的那些情形。
在上述SVMR磁頭D的末端部分TDA和TDB側上，首先，第一反鐵磁層19A和19B施加一個向右的偏磁場到軟磁層18A和18B上。此外，軟磁層18A和18B的磁場提供反平行(向左)磁場穿過反平行耦合中間過渡層17A和17B到第一自由磁層16上的末端部分TDA和TDB側上。
如果不存在外磁場，第一自由磁層16的磁化取向在器件部分中是向左，跟隨著末端部分中的磁化取向。在輸入信號磁場Hsig時磁化取向翻轉。此時，第一自由磁層16在末端部分TDA和TDB側上是不靈敏狀態(tài)，并且它的磁化方向被來自第一反鐵磁層19A和19B的偏磁場固定。
因此，第四實施方案的SVMR磁頭D產(chǎn)生與上述實施方案的SVMR磁頭相同的效果。
接下來，將給出本發(fā)明上述SVMR磁頭生產(chǎn)方法的描述。
圖9示出了在第一實施方案中描述的覆蓋型SVMR磁頭的生產(chǎn)過程流程圖。
在圖9(1)中，在形成由至少第二反鐵磁層13，釘扎磁層14，非磁層15，第一自由磁層16和反平行耦合中間過渡層17組成的疊層SV后，該疊層被蝕刻成要被使用的磁頭的器件形狀，并且抗蝕劑R1被放置在上面。
在圖9(2)中，除去上述的抗蝕劑R1。此時，在磁場T1中執(zhí)行第一處理，使得釘扎磁層14的磁化取向被固定基本平行于信號磁場Hsig。例如，第二反鐵磁層13和釘扎磁層14的交流耦合磁場被設置為100Oe或更大；優(yōu)選在200和600Oe之間。按照常規(guī)，至少需要600Oe以固定釘扎磁層，但在本發(fā)明中，由于自由磁層側上的偏磁場由第一反鐵磁層19A和19B產(chǎn)生，交流耦合磁場在釘扎磁層14上可弱一些。
在圖9(3)中，為了形成覆蓋型末端部分，寬度窄于抗蝕劑R1的抗蝕劑R2被放置在疊層SV的區(qū)域上，該區(qū)域被形成器件部分。此時，疊層SV具有由在其兩個端部蝕刻打破晶體結構而形成的非磁部分N。因此，可以以比常規(guī)情形較低的精確度放置抗蝕劑R2。通過變窄抗蝕劑R2的寬度，可設置器件寬度以對應于高記錄密度的磁記錄介質的窄-寬度磁道。
在圖9(4)中，通過至少層疊軟磁層18A和18B和第一反鐵磁層19A和19B形成末端部分，使得疊層SV的兩端部被覆蓋。
此后，除去抗蝕劑R2，并且在磁場T2(在圖中未示出)中執(zhí)行第二處理，使得第一反鐵磁層19A和19B施加基本垂直于信號磁場Hsig的偏磁場到軟磁層18A和18B上。在這里，例如，交流耦合磁場被設置在100和400Oe之間。對于第一反鐵磁層19A和19B和第二反鐵磁層13可使用規(guī)則或非規(guī)則型的磁材料。在使用非規(guī)則的磁材料情況下，可忽略在磁場中的處理。在對于第一反鐵磁層19A和19B和第二反鐵磁層13使用規(guī)則型材料情況下，它們中的至少一個優(yōu)選應具有300℃或更高的奈耳(Neel)溫度。
也可根據(jù)圖9生產(chǎn)第二實施方案中示出的SVMR磁頭B。在這種情況下，第一疊層SV應該至少為第二反鐵磁層13，釘扎磁層14，非磁層15，第一自由磁層16，反平行耦合中間過渡層17，和第二自由磁層，并且形成末端部分的覆蓋部分至少包括第一反鐵磁層19A和19B。
接下來，將給出第三實施方案的SVMR磁頭C生產(chǎn)方法的描述。
在圖10(1)中，疊層SV2應該至少包括第一自由磁層16，反平行耦合中間過渡層17，第一自由磁層18Y，非磁層45，釘扎磁層44，和第二反鐵磁層。
在圖10(2)中，在磁場中執(zhí)行第一處理。情形等于上述圖9(2)情況中的那些情形。
在圖10(3)中，執(zhí)行蝕刻，并且R3被放置在疊層SV2上，使得保存下來要被形成器件部分的區(qū)域。在暴露第二反鐵磁層18Y時停止蝕刻。
在圖10(4)中，至少第一反鐵磁層19A和19B被形成在末端部分側上。此后，除去抗蝕劑R3，并在磁場T4(在圖中未示出)中執(zhí)行第二處理，使得第一反鐵磁層19A和19B施加偏磁場到第二自由磁層的端面上。
可根據(jù)圖10相似地生產(chǎn)出第四實施方案示出的SVMR磁頭D。在這種情況下，第一疊層SV2應至少為第一自由磁層16，非磁層45，釘扎磁層44，和第二反鐵磁層43，并且形成至少包括反平行耦合中間過渡層17A和17B，軟磁層18A和18B，和第一反磁層19A和19B的疊層。
本發(fā)明上述實施方案的SVMR磁頭A，B，C和D可被用作再現(xiàn)磁頭。通過安裝在作為磁記錄驅動器的硬盤驅動器中使用該磁頭。
圖11示出了復合型磁頭30的整個結構，其中圖4的SVMR磁頭A被結合進去，作為一種實施例的硬盤驅動器的再現(xiàn)磁頭連同磁記錄的感應型磁頭。并且示出了作為相對于復合型磁頭30放置的磁記錄介質的硬盤27。
SVMR磁頭A被用于復合型磁頭30中作為再現(xiàn)磁頭31。主要由再現(xiàn)磁頭31和記錄磁頭32組成的復合型磁頭30為結合型，并且再現(xiàn)磁頭31的再現(xiàn)上防護層22也作為記錄磁頭32的記錄下電極(下磁芯)，并且磁頭30具有背式結構，其中記錄磁頭32被附著在再現(xiàn)磁頭31的背部。
換句話說，如圖11所示，再現(xiàn)磁頭31包括SVMR磁頭A，其包括電極端子20A和20B。再現(xiàn)磁頭31還包括再現(xiàn)下防護層28和再現(xiàn)上防護層22，它們被布置在SVMR磁頭A的兩側。
上述磁記錄磁頭32包括磁記錄線圈25，圍繞記錄線圈的有機絕緣層24，和被布置在有機絕緣層24兩側的記錄下極22和記錄上極26以及極間隙薄膜23。再現(xiàn)下防護層22也用作記錄部分的記錄下極。利用有機絕緣層24和介入在記錄上極22和放置在其對面的記錄上極26之間的極間隙薄膜23固定記錄上極22。記錄線圈25被埋進上述的有機絕緣層24。因此，再現(xiàn)磁頭31和記錄磁頭32被完整地形成在復合型磁頭30中。
接下來，根據(jù)上述復合型磁頭30的生產(chǎn)流程將給出描述，該生產(chǎn)流程在圖12中示出。
首先，在步驟S40中，形成再現(xiàn)下防護層28的薄膜。例如，再現(xiàn)下防護層28由Fe-N的基于氮化鐵材料的薄膜做成。
在步驟S41中，形成再現(xiàn)下間隙薄膜。例如，再現(xiàn)下間隙薄膜由氧化鋁(Al2O3)做成。
在步驟S42中，根據(jù)圖9示出的方法形成圖4示出的SVMR磁頭A的疊層。
在步驟S43中，形成再現(xiàn)上間隙薄膜。例如，再現(xiàn)上間隙薄膜由氧化鋁(Al2O3)做成。
在步驟S44中，形成再現(xiàn)上防護層22。例如，再現(xiàn)上防護層22由鎳-鐵(NiFe)做成。
在步驟S45中，形成記錄間隙層。
在步驟S46中，形成記錄線圈25。
在步驟S47中，形成上記錄極26。
在步驟S48中，形成保護薄膜。
最后，將給出磁記錄介質驅動器的簡述，該驅動器具有安裝在那里的本發(fā)明SVMR磁頭。圖13示出了磁記錄介質驅動器的基本部分。磁記錄介質驅動器60具有安裝在那里的硬盤61，該硬盤作為磁記錄介質以便被旋轉。布置本發(fā)明的上述復合型磁頭30以給定的漂浮量與硬盤61的表面相對，使得執(zhí)行磁記錄和再現(xiàn)操作。復合型磁頭被固定在從臂123延伸出來的滑動一頭122的前端。在定位磁頭30過程中，可使用其為正常致動器和電磁微動致動器組合的兩階段致動(actua)。
已經(jīng)詳細描述出本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。本發(fā)明并不局限于特殊的實施方案，在不脫離權利要求中描述的本發(fā)明本質意義范圍基礎上，可進行變化和修改。
從詳細描述中可以明白，根據(jù)本發(fā)明的SVMR磁頭，由至少第一自由磁層，反平行耦合中間過渡層，軟磁層(或第二自由磁層)和第一反鐵磁層形成的疊層被包括在末端部分側上，使得第一自由磁層(和第二自由磁層)的末端部分側可對外磁場不靈敏。因此，第一自由磁層(和第二自由磁層)被變成器件部分中的信號磁疇。因此，用于探測信號磁場Hsig的器件部分的邊緣部分和末端部分的邊緣部分是區(qū)別的，使得控制巴克豪森效應噪聲的產(chǎn)生。此外，可增加處理精度。而且，由于通過使用硬的硬反鐵磁層限制自由磁層的磁化方向，可顯著控制漏磁場的產(chǎn)生。
因此，在使用本發(fā)明的SVMR磁頭的情況下，自由磁層的磁化方向相對于來自磁記錄介質的信號磁場Hsig旋轉，使得SVMR器件的電阻值可線性變化。
權利要求
1.具有器件部分和提供在器件部分兩端的末端部分的自旋閥磁阻頭，該自旋閥磁阻頭包括從一個末端部分形成到另一末端部分的第一自由磁層；以及在所述第一自由磁層上的末端部分中的疊層，該疊層包括反平行耦合中間過渡層，軟磁層，和第一反鐵磁層，反平行耦合中間過渡層具有使接觸反平行耦合中間過渡層的磁層的前和后磁化取向基本反平行的功能，第一反鐵磁層將基本垂直于要被檢測的外磁場方向的偏磁場施加到軟磁層上。
2.如權利要求1的自旋閥磁阻頭，其中反平行耦合中間過渡層穿過器件部分從一個末端部分到另一末端部分形成；以及從所述第一自由磁層的一側以描述的順序將非磁層，釘扎磁層和第二反鐵磁層提供在它的下面。
3.如權利要求1的自旋閥磁阻頭，其中反平行耦合中間過渡層和軟磁層穿過器件部分從一個末端部分到另一末端部分形成；軟磁層用作第二自由磁層；以及從所述第一自由磁層的一側以描述的順序將非磁層，釘扎磁層和第二反鐵磁層提供在它的下面。
4.如權利要求1的自旋閥磁阻頭，其中反平行耦合中間過渡層和軟磁層從一個末端部分到另一末端部分形成；軟磁層用作第二磁層；以及在器件部分中從第二自由磁層的一側以描述的順序將非磁層，釘扎磁層和第二反鐵磁層提供在它的上面。
5.如權利要求1的自旋閥磁阻頭，其中在器件部分中從所述第一自由磁層的一側以描述的順序將非磁層，釘扎磁層和第二反鐵磁層提供在它的上面。
6.如權利要求1至5的任一項的自旋閥磁阻頭，其中第一反鐵磁層具有與軟磁層或第二自由磁層的100至400Oe的交流耦合磁場。
7.如權利要求1至5的任一項的自旋閥磁阻頭，其中反平行耦合中間過渡層包括釕。
8.具有用于再現(xiàn)的磁頭和用于記錄的磁頭的復合型磁頭，其中用于再現(xiàn)的磁頭為自旋閥磁阻頭，其包括器件部分，提供在器件部分兩端的末端部分，和疊層，該疊層包括從一個末端部分到形成另一末端部分的第一自由磁層、在第一自由磁層上末端部分中的反平行耦合中間過渡層、軟磁層、和第一反鐵磁層，反平行耦合中間過渡層具有使接觸反平行耦合中間過渡層的磁層的前和后磁化取向基本反平行的功能，第一反鐵磁層將基本垂直于要被檢測的外磁場方向的偏磁場施加到軟磁層上。
9.包括磁記錄介質和用于記錄和再現(xiàn)的復合型磁頭的磁記錄介質驅動器，該復合型磁頭相對于磁記錄介質的表面，磁記錄介質驅動器包括作為復合型磁頭的再現(xiàn)磁頭部分的自旋閥磁阻頭，該自旋閥磁阻頭包括器件部分，提供到器件部分兩端的末端部分，和疊層，該疊層包括從一個末端部分形成到另一末端部分的第一自由磁層、在第一自由磁層上末端部分中的反平行耦合中間過渡層、軟磁層、和第一反鐵磁層，反平行耦合中間過渡層具有使接觸反平行耦合中間過渡層的磁層的前和后磁化取向基本反平行的功能，第一反鐵磁層將基本垂直于要被檢測的外磁場方向的偏磁場施加到軟磁層上。
全文摘要
一種自旋閥磁阻效應磁頭,其中自由磁層的端部對外磁場不靈敏,從而提高了靈敏度。自旋閥磁阻效應磁頭具有多層結構,包括至少在端側的第一反鐵磁層,軟磁層,反平行耦合中間過渡層和第一自由磁層。
文檔編號G11B5/39GK1352789SQ99816724
公開日2002年6月5日 申請日期1999年7月5日 優(yōu)先權日1999年7月5日
發(fā)明者野間賢二, 金井均, 兼淳一, 青島賢一 申請人:富士通株式會社