本发明专利技术涉及一种电流垂直平面自旋阀（ＣＰＰ－ＳＶ）磁致电阻传感器，具有带至少一孔的绝缘层，所述孔限制通过有源区的检测电流的流动。所述孔位于离传感器的检测边缘比后边缘更近。所述孔通过电子束光刻法构图，其可以精确控制所述孔的数目、尺寸和位置。绝缘层可以位于导电非磁间隔层中，也可以位于自旋阀的磁有源层之外。在叠层中可以包括超过一个的绝缘层，从而在绝缘层的孔重合处定义传导电流的路径。所述孔中填充导电材料，一般是与用于间隔层相同的材料。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术一般涉及一种利用方向垂直于组成传感器叠层的层平面的检测电流工作的电流垂直平面(CPP)磁致电阻自旋阀(SV)传感器，并且特别涉及一种对于检测电流具有一限制路径的CPP-SV传感器。
技术介绍
用作磁记录盘驱动器中读头的传统磁致电阻传感器的类型之一是“自旋阀”(SV)传感器。单个的SV磁致电阻传感器具有层的堆叠，该叠层包括通过非磁导电间隔层分隔开的两个铁磁层，该间隔层一般是铜(Cu)。一个铁磁层磁化方向固定，例如通过与一相邻的反铁磁层交换耦合被钉扎，而另一铁磁层的磁化方向在外部磁场存在下“自由”地旋转。借助施加到传感器上的检测电流，可以以电阻值变化的形式检测出自由层磁化方向相对于固定层磁化方向的旋转。传感器的磁致电阻测定为(ΔR/R)，其中ΔR为电阻的最大变化值。在磁记录盘驱动器的SV读传感器或读头中，被固定或被钉扎层的磁化方向一般垂直于盘的平面，而在不存在外部磁场时，自由层的磁化方向一般与盘的平面平行。当曝露在由盘上的记录数据产生的外部磁场中时，自由层的磁化将会旋转，导致电阻值上的变化。如果流过SV的检测电流平行传感器叠层中各层的平面指向，该传感器称之为面内电流(CIP)传感器，而如果检测电流垂直传感器叠层中各层的平面指向，则该传感器称之为电流垂直平面(CPP)传感器。CPP-SV读头由A.Tanaka等人在“Spin-valve heads inthe current-perpendicular-to-plane mode for ultrahigh-density recording”(IEEETransaction on Magnetics，第38卷，第1期，2002年1月，第84-88页)中进行了描述。在CPP-SV传感器中，由于检测电流垂直传感器叠层中的所有层流动，有源区(active region)(自由层、间隔层和被钉扎层)的阻值占传感器总阻值相当小的部分。由于其高电阻率，反铁磁层的电阻可占总叠层电阻的90％以上。由此在不显著增加总阻值的前提下增加有源区的电阻是比较理想的。一种实现这种目的的途径是有时称作限制电流路径(CCP)的传感器，其中迫使检测电流只流经传感器叠层的部分区域。一种类型的CCP CPP-SV传感器在有源区中，一般在导电间隔层中，具有部分氧化的纳米氧化物层(NOL)。将检测电流限制为只流经NOL的导电非氧化区。从而NOL既提高了电阻值，又提高了有源区的ΔR，因此提高了该传感器的磁致电阻(ΔR/R)。具有NOL的CPP-SV传感器在Oshima等人发表的文章“Current-perpendicular spinvalves with partially oxidized magnetic layers for ultrahigh-density magneticrecording”(IEEE Transaction on Magnetics，第39卷，第5期，2003年9月，第2377-2380页)及Fukuzawa等人发表的文章“MR Enhancement by NOLCurrent-Confined-Path Structure in CPP Spin Valves”(IEEE Transaction onMagnetics，第40卷，第4期，2004年7月，第2236-2238页)中进行了描述。由于在NOL中导电路径的形成是通过很薄的层的氧化和退火，导电非氧化区域的数量和尺寸取决于材料性质、层厚度、氧化时间和退火条件。结果导致很难可靠地制造大量具有可预见R和ΔR/R值的NOL的CCP CPP-SV传感器。此外，NOL的导电非氧化区一般都在间隔层的整个平面内随机分布。Fujiwara等人在“Magnetic and Transport Properties of GMR/Spin-Valvesand Their Components”(University of Alabama Materials for InformationTechnology(MINT)Spring Review，2002年4月)中提出一种CCP CPP-SV传感器，其中一般均匀分布起到限制电流路径作用的针孔(pin hole)，其可以在传感器叠层中光刻形成。然而，导电路径在传感器叠层整个区域内的均匀分布并不必然导致最终CPP-SV头回读灵敏度最大可能的改善。所需要的是能够制造一种导电区域的尺寸和位置能够精细控制的CCPCPP-SV传感器，从而实现对回读灵敏度的最大改善。
技术实现思路
根据本专利技术的CCP CPP-SV传感器的传感器叠层(stack)具有带孔(aperture)的绝缘层。孔位于更接近传感器的检测边缘(sensing edge)、而不是后边缘(back edge)，并且提供用于传感器电流通过有源区的路径。孔通过电子束光刻构图，其能够精确地控制孔的数量、尺寸和位置。由于通过电子束工具构图的线，这些孔一般具有矩形形状。绝缘层可以位于导电非磁间隔层内，也可以位于间隔层的任一侧上。在叠层中可以包括多于一个的绝缘层，以在绝缘层的孔交迭处限定导电电流的路径。这些孔填充导电材料，一般为与间隔层所用材料相同的材料。由于这些孔位于传感器检测边缘附近，检测电流被限制为在检测边缘附近流过，在这里来自检测磁场的磁通更加集中。因此，将这些孔置于靠近检测边缘有利于增大回读信号。为了更全面的了解本专利技术的特性和优点，应当参考下面结合附图的详细说明。附图说明图1是盖子被移除的传统磁记录硬盘驱动器的顶视图；图2是滑动器的放大端视图和沿图1中2-2方向截取的盘截面；图3是在图2的3-3方向上的视图，示出了从盘的观察时的读/写头的端部；图4是CPP-SV读头的横截面示意图，示出了位于磁屏蔽件之间各层组成的叠层；图5是与图4中类似的CPP-SV读头的侧剖视图，但在间隔层中具有纳米氧化物层(NOL)，并且用简单被钉扎层取代了AP被钉扎结构；图6是根据本专利技术的CPP-SV读头的一实施例的侧部剖视图；图7是图6中A-A截面的视图，并描述了在传感器叠层中绝缘层中的孔；图8是根据本专利技术的CPP-SV读头的另一实施例的侧部剖视图；图9是图8中A-A截面的视图，示出了在两个绝缘层中交迭的孔；图10是曲线，示出了对于不同面积的两个传感器，示出了作为与CPP-SV传感器检测边缘的距离的函数的来自被检测的外部磁场的归一化信号通量。具体实施例方式CPP-SV读头可以应用于磁记录盘驱动器中，其操作将参考图1-3进行简要地描述。图1是传统磁记录硬盘驱动器的简图。该盘驱动器包括磁记录盘12和支撑在盘驱动器外壳或基底16上的旋转音圈马达(VCM)致动器14。该盘12具有旋转中心13，并且通过安装在基底16上的主轴马达(未示出)在方向15上旋转。致动器14绕轴17旋转，包括刚性的致动器臂18。通常弹性的悬臂20包括挠曲元件23并连接在臂18的末端。头载体或空气轴承滑动器22连接到挠曲件23。磁记录读/写头24形成在滑动器22的尾面25上。挠曲元件23和悬臂20能够使滑动器在旋转盘12产生的空气轴承上“俯仰(pitch)”和“侧滚(roll)”。一般地，在通过主轴马达旋转的毂上层叠有多个盘，单独的滑动器和读/写头与每一个盘表面相关联。图本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种磁致电阻传感器，当检测电流垂直于传感器中层的平面施加流时，所述磁致电阻传感器能够检测外部磁场，所述传感器包括：基底；在所述基底上的层的叠层，所述叠层具有第一边缘和第二边缘，所述第一边缘位于要检测的磁场附近，所述第二边缘比 所述第一边缘距离要检测的所述磁场更远，所述叠层包括（ａ）被钉扎铁磁层，具有取向为基本与所述第一边缘正交的面内磁化方向；（ｂ）自由铁磁层，不存在外部磁场时具有取向为与所述被钉扎层的所述磁化方向基本正交的面内磁化方向，存在外部磁场时所述面内磁化方向基本自由转动；（ｃ）导电非磁间隔层，位于所述自由铁磁层和所述被钉扎层之间；以及（ｄ）电绝缘层，具有至少一个孔，其中所述至少一个孔的超过一半的区域定位为距离所述第一边缘比距离所述第二边缘更近。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：马修J凯里，杰弗里R奇尔德雷斯，斯蒂芬马特，尼尔史密斯，
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]
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