具有反铁磁层的磁性读取磁头制造技术

提供具有突出的AFM层和延长的钉扎层的隧穿磁阻(TMR)读取传感器以及制造该传感器的方法。TMR读取传感器具有AFM层，该AFM层从空气轴承表面凹陷，从而提供减小的屏蔽到屏蔽距离。

【技术实现步骤摘要】
【专利说明】具有反铁磁层的磁性读取磁头 相关申请案的夺叉参考 本申请案主张2013年10月23日递交的第61/894, 550号（代理人案号F6672.P) 的美国临时申请案的权益，所述申请案以全文引用的方式并入本文中。
技术介绍
在磁性存储装置（例如，硬盘驱动器（HDD))中，读取磁头和写入磁头用于磁性地 从存储介质读取信息以及将信息写入到存储介质中。在HDD中，数据可以在可被称为数据 磁道的一系列邻近的同心圆中被存储在一或多个磁盘上。HDD可以包含：旋转式致动器； 悬架，其安装在旋转式致动器的臂上；以及滑块，其结合到悬架上以形成磁头万向节组合件 (HGA)。在传统的HDD中，滑块承载写入磁头和读取磁头，并且在伺服控制系统的控制下在 存储介质（例如，磁盘）的表面上径向滑动，伺服控制系统选择性地将磁头定位在磁盘的特 定磁道上方。在此一个读取磁头（读取器）配置中，读取器在磁道的中心上方对齐以用于 数据读回。 由于HDD存储能力已增加，因此数据磁道间隔已减小并且密度已增大。增大的磁 记录密度需要较窄的磁道宽度以及读取磁头上的较窄的屏蔽到屏蔽（S-S)间距。当前的隧 道磁阻（TMR)读取磁头可以包含于其他元件、耦合到反铁磁（AFM)层的被钉扎层之中。TMR 读取磁头可以进一步包括通过势皇层与钉扎层分离的自由层。在当前的垂直磁记录（PMR) 读取磁头中，存在极少空间（如果存在的话），从而由于钉扎层下方的AFM钉扎材料的存在 而进一步减小S-S间距。通过移除AFM层而使S-S间距变窄的尝试已经是不成功的，因为 不含AFM的TMR读取磁头普遍的是双向磁性的。【附图说明】 在附图的图式中借助于示例而非限制来说明本专利技术，其中： 图1说明常规的读取传感器； 图2是说明根据各种实施例执行的用于制造TMR读取传感器的示例过程的操作流 程图； 图3A到图3D说明根据各种实施例的TMR读取传感器的各个制造阶段； 图4A和图4B说明根据一个实施例的示例TMR读取传感器；以及 图5A到图5C说明根据各种实施例的额外的示例TMR读取传感器。【具体实施方式】 在下文的描述中，阐述了大量具体细节，例如具体层组合物和特性的示例，以便提 供对本专利技术的各种实施例的透彻理解。然而，对于所属领域的技术人员而言显而易见的是， 不必采用这些具体细节来实践本专利技术的各种实施例。在其它情况下，并未详细描述众所周 知的组件或方法以避免不必要地混淆本专利技术的各种实施例。 如本文所使用的，术语"上方"、"下方"、"在……之间"以及"在……上"是指一个 介质层相对于其它层的相对位置。因此，举例来说，安置在另一层上方或下方的一个层可以 与该另一层直接接触或者可以具有一个或多个介入层。此外，安置在两个层之间的一个层 可以与该两个层直接接触或者可以具有一个或多个介入层。相比之下，"位于第二层上的第 一层"与该第二层接触。另外，一个层相对于其它层的相对位置是在假定操作是相对于衬底 执行的情况下来提供的，而无需考虑衬底的绝对定向。 在常规的TMR读取传感器（例如在图1的空气轴承表面（ABS)透视图中所说明的 TMR读取传感器100)中，第一屏蔽层S1可以安置在衬底上方。第一屏蔽层S1可以包括也 称为坡莫合金（permalloy)的镍铁（NiFe)合金，或用于TMR读取传感器的另一磁屏蔽材 料。在一些情况下，第一屏蔽层S1可以由单种屏蔽材料组成。在其它情况下，第一屏蔽层 S1可以具有复合结构。举例来说，第一屏蔽层S1可以包括NiFe、NiFe多层、钴铁（CoFe)， 或钌（Ru)的一个或多个层。 在第一屏蔽层S1顶上可以安置籽晶层以及AFM层。籽晶层可以包括钽（Ta)、Ru、 Ta/Ru双层或其它常规籽晶层。AFM层可以包括各种反铁磁材料，例如IrMn、铂锰（PtMn)、 钯锰（PdMn)、镍锰（NiMn)、铑锰（RhMn)，或RhRuMn。IrMn通常用于TMRAFM层中，因为它提 供比其它材料更薄的AFM层。 另外，AFM钉扎层可以安置在籽晶层上。AFM钉扎层在特定方向上通过AFM层磁性 钉扎，并且可以包括CoFe的第一钉扎层P1，其提供AFM层与第二钉扎层P2之间的材料过 渡。在其它情况下，钉扎层可以包括三层体：软磁材料（例如，CoFe)的第一层；Ru、Cr、Ag 或Au或其它合适的非磁性材料的第二层；以及软磁材料（例如，CoFe)的第三层。 TMR读取传感器100进一步包括自由层，该自由层通过势皇层与钉扎层分离并且 通过罩盖层（cappinglayer)与第二（顶部）屏蔽层S2分离。自由层包括铁磁性材料，例 如，NiFe、CoFe或CoNiFe。势皇层包括绝缘材料，并且可以经选定以提供用于自由层的籽 晶层。举例来说，氧化镁（MgO)可用作势皇层。罩盖层隔离自由层与顶部屏蔽层并且包括 非磁性材料，例如，Ru、Ta，或其双层。顶部屏蔽S2安置在TMR读取传感器层上方，并且还 可以包括NiFe或用于TMR读取传感器的其它常规材料。举例来说，顶部屏蔽S2可以具有 类似于第一屏蔽S1的组合物。另外，TMR读取传感器100可以包含反铁磁耦合的柔软偏置 (AFCSB)结构，用于磁性偏置自由层。如图2中所说明的，S-S是在ABS处第一屏蔽S1与 第二屏蔽S2之间的距离，该距离在此常规实例中是近似25-26nm。 根据各种实施例，提供实现超薄s-s间距的读取磁头架构和制造方法。在各种实 施例中，可以包含铱锰（IrMn)的AFM钉扎层可以从TMR膜堆叠的钉扎层的底部移除，因此 减小两个屏蔽间隔，同时将AFM钉扎层突出（tabbing)到其余的TMR膜堆叠的任一侧，但是 位于"延长"的钉扎层下方。经制造以具有根据各种实施例的此类架构的读取磁头可以保 持较强的AFM钉扎强度并且可以更易于制造，其中此类实施例可以在不足20nm薄的S-S间 距下针对lTb/in2超高密度磁记录头而提供。 图2是说明根据各种实施例的示例方法200的操作流程图，可以执行示例方法200 以制造具有超薄S-S间距的TMR读取传感器。方法200可以开始于操作210,其中形成第一 屏蔽层。第一屏蔽层可以具有单个屏蔽材料结构或复合结构。第一屏蔽层可以包括NiFe、 NiFe多层、CoFe或Ru的一或多个层。在操作220中，在第一屏蔽层上沉积籽晶层。籽晶层 可以包括Ta、Ru、Ta/Ru双层或其它常规籽晶层。在操作230中，在籽晶层上方形成突出的 AFM堆叠层。突出的AFM堆叠层可以包括各种反铁磁材料，例如，IrMn、PtMn、PdMn、NiMn、RhMn或RhRuMn。在操作240中，在AFM堆叠层上方形成钉扎层。钉扎层可以具有例如三 层结构，其中第一和第二钉扎层可以是CoFe，其具有非磁性材料，例如，Ru、Cr、Ag或Au，或 使第一与第二钉扎层分离的其它合适的非磁性材料。在操作250中，在钉扎层上方形成自 由层。自由层可以包括非磁性材料，例如，Ru、Ta，或其双层。在操作260中，形成第二屏蔽 层。第二屏蔽层可以具有单个屏蔽材料结构或复合结构。第二屏蔽层可以包括NiFe、NiFe 多层、CoFe或Ru的一或多个层。 根据各种实施例，AFM层可以定位在读取磁道的任一侧上，其凹陷到第一屏蔽层中 并且充当到钉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造磁性读取磁头的方法，其包括：形成第一屏蔽层；在所述第一屏蔽层上沉积籽晶层；以及在所述籽晶层上方形成突出的反铁磁堆叠层即AFM堆叠层，使得所述突出的AFM堆叠层导致沿所述磁性读取磁头的读取磁道的两侧凹陷。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·李，Y·郑，G·A·贝尔泰罗，Q·冷，M·L·马拉里，R·箫，M·毛，Z·张，A·G·罗伊，C·J·钱，Z·迪奥，L·王，
申请(专利权)人：西部数据弗里蒙特公司，
类型：发明
国别省市：美国;US