具有一对由屏蔽层控制其磁化的磁性层的薄膜磁头制造技术

本发明专利技术提供了具有一对由屏蔽层控制其磁化的磁性层的薄膜磁头。薄膜磁头包含由第一和第二ＭＲ磁性层组成的ＭＲ层压体、第一和第二屏蔽层以及偏磁场施加层，所述偏磁场施加层被设置在ＭＲ层压体的气垫表面（ＡＢＳ）的相对侧上，以施加垂直于ＡＢＳ的偏磁场。第一屏蔽层包含第一交换耦合磁场施加层和第一反铁磁性层，并且第二屏蔽层包含第二交换耦合磁场施加层和第二反铁磁性层。将第一反铁磁性层设置为在第一交换耦合磁场施加层的背面与第一交换耦合磁场施加层接触，并且所述第一反铁磁性层与第一交换耦合磁场施加层反磁性地耦合。第二屏蔽层具有与第一屏蔽层相同的构造。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及薄膜磁头。具体地，本专利技术涉及配置有一对磁性层的薄膜 磁头的器件结构，所述一对磁性层响应外部磁场而改变磁化方向。
技术介绍
随着硬盘驱动器(HDD)的高密度记录的开发，需要高灵敏性和高输出 的磁头。作为满足上述要求的磁头，专利技术了一种自旋阀磁头(spin valve head)。自旋阀磁头在非磁性中间层的两侧配置有一对铁磁性层。设置反铁 磁性层与一个铁磁性层接触，并且通过与反铁磁性层的交换耦合将铁磁性 层中的磁化方向固定在一个方向上。另外一个铁磁性层中的磁化方向响应 外部磁场而自由地旋转。这种铁磁性层被称为自由层。在自旋阀磁头中， 这两个铁磁性层内自旋相对角的变化引起磁阻的变化。将一对上述铁磁性 层安置在一对屏蔽层之间，从而屏蔽从记录介质的同一磁轨上的相邻比特 (bit)施加的外部磁场。反铁磁性层和铁磁性层之间的交换耦合是自旋阀磁头中的一个重要 特征。然而，随着高密度记录的进一步发展，如果读取间隔(readgap)(即， 当磁头读取信号的时候，介质信号在介质中的传播方向上的宽度，其与安 置在屏蔽体之间的膜的厚度相关)接近约20nm，则不能将反铁磁性层容纳 在读取间隔内。因此，我们需要这样的技术，其通过以某些方式控制铁磁 性层中的磁化方向，使两个铁磁性层中磁化方向之间的相对角响应外部磁 场变化。美国专利7,035,062公开了包含两个自由层和非磁性中间层的薄 膜磁头，所述两个自由层响应外部磁场改变磁化方向，所述非磁性中间层 安置在上述两个自由层之间。两个自由层经由非磁性中间层通过 RKKY(Rudermann， Kittel， Kasuya， Yoshida)相互作用交换耦合，并且在 没有施加磁场的时候(即，如在本文中所使用的，无磁场状态)，在彼此反 平行的方向上被磁化。在从记录介质的相对面(或气垫表面，下面表示为ABS)看的两个自由层和非磁性中间层的背面设置偏磁性层，并且在垂直于ABS的方向上施加偏磁场。从偏磁性层施加的磁场导致在两个自由层中的磁化方向具有特定的相对角。如果在垂直于ABS的方向上从记录介质施加外部磁场，则此时 两个自由层中的磁化方向之间的相对角将改变，这导致感应电流(sense cmrent)的电阻的变化。从而可以检测外部磁场。因此，在膜构造中使用两 个自由层消除了反铁磁性层，从而简化了膜构造并且容易地减小了读取间 隔。如在此使用的，术语"平行"表示磁化方向在相同的方向上彼此平行 的状态，而术语"反平行"表示磁化方向在相反的方向上彼此平行的状态。 然而，在使用通过RKKY相互作用将两个自由层磁性连接的方法的薄 膜磁头中，可以用作非磁性中间层的材料类型是有限的。也不能预期磁阻 变化率的任何改善。因此，需要另一种技术，用于使两个自由层在彼此反 平行的方向上磁化。
技术实现思路
本专利技术涉及薄膜磁头，所述薄膜磁头包含MR(磁阻)层压体和为MR 层压体设置的偏磁场施加层，所述MR层压体由依次相互接触的其磁化方 向响应外部磁场而变化的第一 MR磁性层(自由层)、非磁性中间层和其磁 化方向响应外部磁场而变化的第二 MR磁性层(自由层)组成，所述偏磁场 施加层被设置在ABS的相对侧上，以施加垂直于ABS的偏磁场。本专利技术 的目的是提供这样的薄膜磁头，该薄膜磁头不仅允许在不依赖于MR磁性 层之间的磁性相互作用的情况下，通过将无磁场状态下的两个MR磁性层 中的磁化方向控制成彼此反平行方向，从而产生高的磁阻变化率，还允许 容易地减小读取间隔。根据本专利技术的一个实施方案的薄膜磁头包含MR层压体，所述MR层 压体由其磁化方向响应外部磁场而变化的第一MR磁性层、非磁性中间层 和其磁化方向响应外部磁场而变化的第二MR磁性层组成，其中第一MR 磁性层、非磁性中间层和第二MR磁性层依次互相接触，设置分别面向第 一 MR磁性层和第二 MR磁性层的第一和第二屏蔽层，并且它们被设置为 在垂直于MR层压体的膜表面的方向上将MR层压体夹在中间，并且它们还起到电极的作用，用于使感应电流在垂直于MR层压体的膜表面的方向上流动，在MR层压体的气垫表面(ABS)的相对侧上设置偏磁场施加层， 以施加垂直于ABS的偏磁场。第一屏蔽层包含第一交换耦合磁场施加层和第一反铁磁性层，将所述 第一交换耦合磁场施加层设置为面向第一 MR磁性层，并且允许在平行于 ABS的方向上向第一 MR磁性层施加交换耦合磁场，所述第一反铁磁性层 被设置成在从第一MR磁性层看的第一交换耦合磁场施加层的背面上与第 一交换耦合磁场施加层接触，并且与第一交换耦合磁场施加层反磁性地耦 合。第二屏蔽层包含第二交换耦合磁场施加层和第二反铁磁性层，所述第 二交换耦合磁场施加层被设置为面向第二 MR磁性层，并且允许在与ABS 平行并且与从第一交换耦合磁场施加层向第一MR磁性层施加的交换耦合 磁场反平行的方向上向第二MR磁性层施加交换耦合磁场，所述第二反铁 磁性层被设置为在从第二MR磁性层看的第二交换耦合磁场施加层的背面 上与第二交换耦合磁场施加层接触，并且与第二交换耦合磁场施加层反铁 磁性地耦合。在具有上述构造的薄膜磁头中，第一和第二 MR磁性层接收从第一和 第二交换耦合磁场施加层施加的磁场，通过分别与第一和第二反铁磁性层 反铁磁性地耦合，所述第一和第二交换耦合磁场施加层的磁化方向被牢固 固定。由于从第一交换耦合磁场施加层施加的磁场和从第二交换耦合磁场 施加层施加的磁场是彼此反平行的，所以在无磁场状态下，第一和第二 MR磁性层是在反平行的方向上被磁化的。然而，第一和第二MR磁性层 在垂直于ABS的方向上接收来自偏磁场施加层的偏磁场，因此，它们在 介于平行与反平行之间的中间状态下被磁化，这是初始磁化状态。当向记 录介质施加外部磁场时，在第一和第二MR磁性层中的磁化方向之间的相 对角依赖于外部磁场的大小和取向而波动。因此，能够利用磁阻效应检测 外部磁场。此外，第一和第二反铁磁性层与第一和第二交换耦合磁场施加层还起 到屏蔽层的作用，因此有助于读取间隔的减小。本专利技术的主要特征在于屏 蔽层与MR磁性层磁性地耦合，而不像常规方式那样，没有屏蔽层与MR 磁性层磁性地耦合。因此，本专利技术可以提供薄膜磁头，其不仅允许提供高的磁阻变化率， 而且允许容易地减小读取间隔。下面将参照说明本专利技术的附图，更详细地描述本专利技术的上述目的、其 它目的、特征和优点。附图说明图1是根据本专利技术的一个实施方案的薄膜磁头的侧面截面图。图2A是从图1中的2A-2A方向看到的薄膜磁头的读取部的侧视图。 图2B是从图1中的方向看到的薄膜磁头的读取部的截面图。 图3A-图3D是显示图1中的薄膜磁头的工作原理的示意图。 图4是显示施加到第一和第二 MR磁性层的磁场强度与信号输入之间 关系的示意图。图5是显示根据本专利技术的一个备选方案的薄膜磁头构造和工作原理的 示意图。图6A是显示交换耦合磁场施加层的厚度与交换耦合磁场之间关系的 曲线图。图6B是显示交换耦合磁场施加层的厚度与MR中的变化率之间关系 的曲线图。图6C是显示交换耦合磁场施加层的厚度与MR中的变化率的变化之 间关系的曲线图。图7是与根据本专利技术的薄膜磁头的制备有关的晶片的平面图。 图8是根据本专利技术的滑橇(slider)的透视图。图9是磁头臂组件的透视图，该磁头臂组件具有与根本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜磁头，所述薄膜磁头包含：　ＭＲ层压体，所述ＭＲ层压体由其磁化方向响应外部磁场而变化的第一ＭＲ磁性层、非磁性中间层和其磁化方向响应外部磁场而变化的第二ＭＲ磁性层组成，其中所述第一ＭＲ磁性层、所述非磁性中间层和所述第二ＭＲ磁性层依次相 互接触；　第一和第二屏蔽层，所述第一和第二屏蔽层分别面向所述第一ＭＲ磁性层和所述第二ＭＲ磁性层设置，并且所述第一和第二屏蔽层以在垂直于所述ＭＲ层压体的膜表面的方向上将所述ＭＲ层压体夹在中间的状态排列，并且所述第一和第二屏蔽层还起到电极的作 用，用于使感应电流在垂直于所述ＭＲ层压体的膜表面的方向上流动；以及　偏磁场施加层，所述偏磁场施加层被设置在所述ＭＲ层压体的气垫表面（ＡＢＳ）的相对侧上，以施加垂直于所述ＡＢＳ的偏磁场，其中所述第一屏蔽层包含：　第一交换耦合磁场施加层，所 述第一交换耦合磁场施加层被设置为面向所述第一ＭＲ磁性层，并且在平行于所述ＡＢＳ的方向上向所述第一ＭＲ磁性层施加交换耦合磁场；和　第一反铁磁性层，所述第一反铁磁性层被设置为在从所述第一ＭＲ磁性层看的所述第一交换耦合磁场施加层的背面上与所述第 一交换耦合磁场施加层接触，并且所述第一反铁磁性层与所述第一交换耦合磁场施加层反磁性地耦合，并且　所述第二屏蔽层包含：　第二交换耦合磁场施加层，所述第二交换耦合磁场施加层被设置为面向所述第二ＭＲ磁性层，并且向所述第二ＭＲ磁性层施加交换耦合 磁场，所述交换耦合磁场在与所述ＡＢＳ平行的方向上，并且在与由所述第一交换耦合磁场施加层向所述第一ＭＲ磁性层所施加的交换耦合磁场反平行的方向上，和　第二反铁磁性层，所述第二反铁磁性层被设置为在从所述第二ＭＲ磁性层看的所述第二交换耦合磁场施加 层的背面上与所述第二交换耦合磁场施加层接触，并且所述第二反铁磁性层与所述第二交换耦合磁场施加层反磁性地耦合。...

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：长勤，土屋芳弘，原晋治，宫内大助，町田贵彦，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]