具有偏置层受控磁致伸缩的反向平行搭接自旋阀制造技术

本发明专利技术提供了一种具有偏置层受控磁致伸缩的ＡＰ搭接自旋阀自旋阀传感器带有自身固定的反向平行耦合偏置层，该偏置层具有由重叠引起的应力造成的高单轴各向异性。一个铁磁偏置层的厚度大于自由层的厚度，并且在第一和第二被动区域中与自由层反向平行（ＡＰ）耦合。形成该铁磁偏置层的材料具有负的净磁致伸缩系数，导致应力引起的、平行于ＡＢＳ的各向异性场有高值，以便在第一和第二被动区域中产生偏置层的强自固定。

【技术实现步骤摘要】

一般说来，本专利技术涉及从一种磁性介质读取信息的自旋阀磁阻传感器，尤其是涉及一种引线重叠的自旋阀传感器，它带有偏置层受控磁致伸缩，以便对于反向平行耦合的引线传感器重叠(搭接)区域进行固定。
技术介绍
计算机往往包括辅助存储设备，数据可以写入其中的介质上，而且数据还可以从其中的介质上读出以备后用。一种包含旋转磁盘的直接存取存储设备(磁盘驱动器)，通常用于在盘片表面上以磁场形式存放数据。数据记录在盘片表面上同心的、径向上分隔的磁道中。然后使用包括读取传感器的磁头，从盘片表面上的磁道中读取数据。在高容量磁盘驱动器中，通常称为MR传感器的磁阻(MR)磁头传感器正是主流读取传感器，因为与薄膜感应磁头相比，它们能够从磁道和线密度更高的盘片表面读取数据。MR传感器通过其MR敏感层(也称为“MR元件”)的电阻变化来探测磁场，该电阻与MR层正在检测的磁通量的强度和方向有关。常规MR传感器的工作原理是基于各向异性磁阻(AMR)效应，对于MR元件中的磁化方向和流经MR元件之检测电流的方向，MR元件的电阻随其夹角余弦的平方变化。因为从已记录的磁性介质(信号场)发出的外部磁场使MR元件的磁化方向改变，这又使MR元件的电阻改变，使对应的检测电流或电压改变，所以能够从磁性介质中读取已记录的数据。另一种类型的MR传感器是呈现出巨磁阻(GMR)效应的GMR传感器。在GMR传感器中，MR检测层之电阻的变化，取决于由一个非磁性层(隔离层)分开的磁性层之间传导电子的自旋相关的传输，也取决于伴随的自旋相关的散射(发生在磁性和非磁性层的界面以及磁性层之内)。仅仅使用由一层非磁性材料(如铜)分开的两层铁磁材料(如Ni-Fe)的GMR传感器，通常称为呈现出自旋阀(SV)效应的SV传感器。附图说明图1显示了一个SV传感器100，它包括由一个中心区域102分开的末端区域104和106。第一个铁磁层称为固定层120，在典型情况下，通过与反铁磁(AFM)层125交换耦合而使其磁化强度固定(固定)。称为自由层110的第二个铁磁层的磁化强度不固定，可以自由旋转，以响应已记录磁性介质(信号场)发出的磁场。一个非磁性的导电隔离层115，把自由层110与固定层120分开。分别在末端区域104和106形成的硬偏置层130和135，为自由层110提供了纵向偏置。分别在硬偏置层130和135上形成的引线140和145，为检测SV传感器100的电阻提供了导电连接。在SV传感器100中，因为流经引线140和145的检测电流是在SV传感器层的平面中，所以该传感器称为平面内电流(CIP)SV传感器。IBM的、授予Dieny等人的5,206,590号美国专利，公开了基于SV效应而操作的一种GMR传感器。另一种类型的自旋阀传感器是反向平行(AP)固定型自旋阀传感器。AP固定型自旋阀传感器与简单的自旋阀传感器的不同之处在于，AP固定型结构具有多个薄膜层，而不是只有单一自身固定层。AP固定型结构具有一个反向平行耦合(APC)层，夹在第一和第二铁磁固定层之间。第一固定层通过与反铁磁固定层交换耦合而使其磁化强度朝向第一方向。第二固定层紧靠着自由层，并且因为第一和第二固定层之间APC层选定的厚度(在8的量级)，与第一固定层反向平行交换耦合。所以第二固定层的磁化强度朝向第二方向，它与第一固定层的磁化强度方向反向平行。AP固定型结构优于单一固定层，因为AP固定型结构第一和第二固定层的磁化强度相减组合提供的净磁化强度，小于单一固定层的磁化强度。净磁化强度的方向由第一和第二固定层中较厚者确定。降低后的净磁化强度等同于降低了AP固定型结构的退磁场。由于反铁磁交换耦合与净固定磁化强度成反比，这就增强了第一固定层和反铁磁固定层之间的交换耦合。在共同授予Heim和Parkin的5,465,185号美国专利中，介绍了一种AP固定型自旋阀传感器。一个典型的自旋阀传感器具有顶和底表面以及第一和第二侧表面，它们在一个气垫表面(ABS)上相交，ABS是传感器的暴露表面，它面向磁盘。现有技术的读磁头采用第一和第二硬偏置层以及毗邻第一和第二侧表面的第一和第二引线层，使传感器中的自由层纵向偏置和稳定，并且使检测电流横穿传感器。磁头的磁道宽度是在自由层侧表面的中心之间测量的。在致力于把磁道宽度缩小到亚微米水平时，已经发现硬偏置层使自由层磁僵硬，使得其磁矩不能自由地响应旋转磁盘发出的场信号。所以，对于亚微米磁道宽度的自旋阀传感器，非常需要它仍然对横越自由层之纵向偏置的旋转磁盘发出的信号敏感，使得自由层保持在单一磁畴状态。在非常大容量的驱动器中，还需要自旋阀传感器具有一个薄层结构，以便提供所需的高读取分辨率。
技术实现思路
所以，本专利技术的一个目的是公开一种自由层高度稳定的自旋阀传感器，它对于旋转磁盘发出的信号反应高度灵敏。本专利技术的另一个目的是公开一种自旋阀传感器，在引线/传感器重叠区域带有自固定的、反向平行耦合的偏置层。本专利技术的再一个目的是公开一种自旋阀传感器，在由具有负磁化系数的材料形成的引线重叠区域，具有铁磁偏置层。本专利技术还有一个目的是公开一种自旋阀传感器，在引线重叠区域具有自固定的铁磁偏置层，包括第一偏置子层和第二偏置子层，前者用于提供与自由层的强反铁磁耦合，后者具有负磁化系数，用于提供强自固定。按照本专利技术的原理，公开了本专利技术的一个实施例，其中一种自旋阀(SV)传感器在第一和第二侧表面之间具有一个横截长度，它划分为第一和第二被动区域之间的一个磁道宽度区域，该磁道宽度区域由第一和第二引线层确定。该SV传感器包括一个固定层、一个隔离层和一个自由层，自由层处于传感器的顶部。在第一和第二被动区域中，一个其厚度大于自由层的厚度的铁磁偏置层与自由层反向平行(AP)耦合。该铁磁偏置层是由具有负磁化系数的材料形成。由于在Al2O3基底上形成的SV传感器通常在ABS的平面内受到压缩应力，所以使用负磁化系数大的材料会产生高应力值引起的、平行于ABS的各向异性场，以便在第一和第二被动区域中的偏置层产生强的自固定。若干铁磁材料的总单轴各向异性场Hk，是固有的单轴各向异性场Hk与应力引起的单轴各向异性场Hσ之和。固有的单轴各向异性场Hk往往简称为单轴各向异性场，通常由薄膜生成期间施加的磁场控制，或者由薄膜沉积的其它条件控制。应力引起的单轴各向异性场Hσ，与铁磁材料的磁化系数λ和施加在材料上的拉伸或压缩应力σ之积成正比。因为在Al2O3基底上形成的SV传感器通常在ABS的平面内受到压缩应力，所以使用负磁化系数大的材料会产生平行于ABS的Hσ高值，这是本专利技术在偏置层产生强的自固定所需要的。在本专利技术中，偏置层所用的材料最好是具有高值的负饱和磁化强度(kS)和高固有单轴各向异性(Hk)。为了达到这个目的，高饱和磁化强度定义为kS[-5×10-6，高固有单轴各向异性定义为Hkm 10Oe。在第一个实施例中，铁磁偏置层包括第一偏置子层和第二偏置子层，前者用于提供与自由层的强反铁磁耦合，后者具有高的负磁化系数，用于提供强自固定。在第二个实施例中，公开了一种SV传感器，它带有单一的偏置层，其负磁化强度产生强自固定。在以下的文字说明中，本专利技术的以上及其它目的、特性和优点将变得显而易见。附图简要说明为了更全面地理解本专利技术的性质和优点以及使用的优选模式，应当参考本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自旋阀（ＳＶ）传感器，具有第一和第二被动区域以及在所述第一和第二被动区域之间横向布置的一个中心磁道宽度区域，所述ＳＶ传感器包括：一个固定层；一个铁磁自由层；　一个隔离层，夹在所述固定层和所述自由层之间；一 个偏置层，在所述第一和第二被动区域中，所述偏置层具有由所述偏置层受到应力造成的高单轴各向异性；以及一个反向平行耦合层，夹在所述自由层和所述偏置层之间，用于在第一和第二被动区域中，提供所述偏置层和所述自由层之间的强反向平行耦合。

【技术特征摘要】
US 2003-2-24 10/374,0491.一种自旋阀(SV)传感器，具有第一和第二被动区域以及在所述第一和第二被动区域之间横向布置的一个中心磁道宽度区域，所述SV传感器包括一个固定层；一个铁磁自由层；一个隔离层，夹在所述固定层和所述自由层之间；一个偏置层，在所述第一和第二被动区域中，所述偏置层具有由所述偏置层受到应力造成的高单轴各向异性；以及一个反向平行耦合层，夹在所述自由层和所述偏置层之间，用于在第一和第二被动区域中，提供所述偏置层和所述自由层之间的强反向平行耦合。2.根据权利要求1所述的SV传感器，其特征在于，制作偏置层的材料具有负的磁致伸缩系数。3.根据权利要求2所述的SV传感器，其特征在于，偏置层选自包括Co-Nb和Ni-Fe的一组材料。4.根据权利要求1所述的SV传感器，其特征在于，偏置层是由Co90-Nb10制成。5.根据权利要求1所述的SV传感器，其特征在于，偏置层是由Ni90-Fe10制成。6.根据权利要求1所述的SV传感器，其特征在于，偏置层包括第一和第二偏置子层，其中第一偏置子层夹在反向平行耦合层和第二偏置子层之间。7.根据权利要求6所述的SV传感器，其特征在于，第一偏置子层选自包括Co-Fe和Co-Fe-Ni的一组材料。8.根据权利要求6所述的SV传感器，其特征在于，制作第二偏置子层的材料具有负的磁致伸缩系数。9.根据权利要求8所述的SV传感器，其特征在于，第二偏置子层选自包括镍(Ni)、Ni-Fe、Ni-Co和Ni-Fe-Co-O的一组材料。10.根据权利要求1所述的SV传感器，其特征在于，偏置层的厚度比自由层的厚度在磁性方面高出5-50％的范围。11.一种读/写磁头，包括一个写磁头，包括至少一个线圈层和一个绝缘堆，该线圈层嵌入该绝缘堆中；第一和第二极靴层，在一个后间隙处连接，并且具有极尖，其边缘形成一个气垫表面(ABS)的一部分；该绝缘堆夹在第一和第二极靴层之间；以及一个写间隙层，夹在第一和第二极靴层的极尖之间，并且形成ABS的一部分；一个读磁头，包括一个自旋阀(SV)传感器，该SV传感器夹在第一和第二读间隙层之间，该SV传感器具有第一和第二被动区域以及在所述第一和第二被动区域之间横向布置的一个中心磁道宽度区域，所述SV传感器包括一个固定层；一个铁磁自由层；一个隔离层，夹在所述固定层和所述自由层之间；一个偏置层，在所述第一和第二被动区域中，所述偏置层具有由所述偏置层受到应力造成的高单轴各向异性；以及一个反向平行耦合层，夹在所述自由层和所述偏置层之间，用于在第一和第二被动区域中，提供所述偏置层和所述自由层之间的强反向平行耦合；以及一个绝缘层，布置在读磁头的第二读间隙层和写磁头的第一极靴层之间。12.根据权利要求11所述的读/写磁头，其特征在于，制作偏置层的材料具有负的磁致伸缩系数。13.根据权利要求12所述的读/写磁头，其特征在于，偏置层选自包括Co-Nb和Ni-Fe的一组材料。14.根据权利要求11所述的读/写磁头，其特征在于，偏置层是由Co90-Nb10制成。15.根据权利要求11所述的读/写磁头，其特征在于，偏置层是由Ni90-Fe10制成。16.根据权利要求11所述的读/写磁头，其特征在于，偏置层包括第一和第二偏置子层，其中第一偏置子层夹在反向平行耦合层和第二偏置子层...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈代雅尔S吉尔，尼尔史密斯，亚历山大M泽尔兹，
申请(专利权)人：日立环球储存科技荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]