具有垂直各向异性自由层和侧向屏蔽构件的磁传感器制造技术

一种隧道磁阻读取器包括将上磁屏蔽构件与下磁屏蔽构件分隔开的传感器叠层。该传感器叠层包括具有基准磁化强度取向的基准磁性元件和具有垂直于该基准磁化强度取向的自由磁化强度取向的自由磁性元件。非磁性间隔层将基准磁性元件与自由磁性元件分隔开。第一侧向磁屏蔽构件和第二侧向磁屏蔽构件被设置在上磁屏蔽构件与下磁屏蔽构件之间，且传感器叠层在第一侧向磁屏蔽构件与第二侧向磁屏蔽构件之间。第一侧向磁屏蔽构件与第二侧向磁屏蔽构件使上磁屏蔽构件与下磁屏蔽构件电绝缘。

【技术实现步骤摘要】
具有垂直各向异性自由层和侧向屏蔽构件的磁传感器
技术介绍
在电子数据存储和检索系统中，磁记录头可包括具有传感器的读取器部分，该传 感器用于检索磁介质上所存储的磁编码信息。来自该介质表面的磁通量引起传感器的一个 或多个感测层的磁化强度矢量的旋转，而这又引起传感器的电性质的改变。感测层通常称 为自由层，因为感测层的磁化强度矢量可响应于外部磁通量自由旋转。通过使电流通过传 感器并测量传感器两侧的电压，可检测传感器的电性质的变化。根据该器件的几何形状，感 测电流可与该器件诸层共面地(CIP)通过，或与该器件诸层垂直地(CPP)通过。然后外部 电路将电压信息转换成适当的格式，并在必要时处理该信息以恢复在该盘上编码的信息。当前磁读头的结构是包含呈现一些类型的磁阻的铁磁材料的薄膜多层结构。一种 磁阻传感器构造包括由定位于合成反铁磁体(SAF)与铁磁自由层之间或两个铁磁自由层 之间的非磁性层(诸如薄绝缘势垒层或非磁性金属)构成的多层结构。磁传感器的电阻取 决于磁性层的磁化强度的相对取向。在记录密度提高的情况下，磁传感器的尺寸被减小以感测磁介质上的各个位的磁 通量。减小磁传感器的尺寸的后果是保持磁传感器的诸磁性层的磁化强度的共面各向异 性。例如，在较小尺寸下，自由层的一部分的磁化强度可能偏离该各向异性磁化方向，以使 静磁能量最小化。随着尺寸继续减小，具有倾斜磁化强度的区域的相对分数会增大。此外， 由热变化或外部磁场引起的倾斜方向的变化会增大传感器中的噪声和不稳定性。此外，当 采用永磁体来偏置磁传感器中的诸磁性层时，基准层的磁化方向可离轴倾斜，从而减少该 磁传感器所产生的信号。专利
技术实现思路
本专利技术涉及一种具有垂直各向异性自由层和侧向屏蔽构件的磁传感器。本专利技术可 提高隧道磁阻(TMR)读取器的面密度容量。在一个实施例中，隧道磁阻读取器包括将上磁屏蔽构件与下磁屏蔽构件分隔开的 传感器叠层。该传感器叠层包括具有基准磁化方向的基准磁性元件和具有基本上垂直于该 基准磁化方向的自由磁化方向的自由磁性元件。非磁性间隔层将基准磁性元件与自由磁性 元件分隔开。第一侧向磁屏蔽构件和第二侧向磁屏蔽构件被设置在上磁屏蔽构件与下磁屏 蔽构件之间，且传感器叠层在第一侧向磁屏蔽构件与第二侧向磁屏蔽构件之间。第一侧向 磁屏蔽构件与第二侧向磁屏蔽构件使上磁屏蔽构件与下磁屏蔽构件电绝缘。通过阅读下面的详细描述，这些以及各种其它的特征和优点将会显而易见。附图说明考虑以下联系如下附图的本专利技术的多个实施例的详细描述，能更完整地理解本发 明，在附图中图1是包括具有垂直于平面各向异性的自由层组件和侧向屏蔽构件的隧道磁阻 (TMR)读取器的正面视图2是示出隧道磁阻(TMR)读取器上的电阻与自由层元件的磁状态之间关系的曲 线图；图3是包括具有垂直于平面各向异性的自由层组件和复合侧向屏蔽构件的隧道 磁阻(TMR)读取器的正面视图；图4是复合自由层元件的层示图；图5是包括具有合成反铁磁体和反铁磁层的基准磁性元件以及具有垂直于平面 各向异性的自由磁性元件的传感器叠层的截面示意图；图6是包括具有合成反铁磁体和反铁磁层的延长基准磁性元件以及具有垂直于 平面各向异性的自由磁性元件的传感器叠层的截面示意图；图7是包括具有被钉扎层和反铁磁层的延长基准磁性元件以及具有垂直于平面 各向异性的自由磁性元件的传感器叠层的截面示意图；以及图8是包括具有被钉扎层和硬磁层的延长基准磁性元件以及具有垂直于平面各 向异性的自由磁性元件的传感器叠层的截面示意图。这些附图不一定按比例示出。附图中使用的相同数字表示相同部件。然而，将理 解在给定附图中使用数字来指代部件不旨在限制用另一附图中同一数字标记的部件。具体实施例方式在以下描述中，参照形成本说明书一部分的附图集，其中通过图示示出了若干特 定实施例。应当理解的是，可构想和作出其他实施例，而不背离本公开内容的范围或精神。 因此，以下详细描述不应按照限制的意义来理解。本文中所提供的定义用于便于对本文中 频繁使用的某些术语的理解，而不是为了限制本公开内容的范围。通过术语“约”，在说明书和权利要求中使用的表示部件大小、量以及物理性质的 所有数字应被理解为在任何情况下被修改，除非另外指明。因此，除非相反地指明，否则在 上述说明书和所附权利要求中陈述的数值参数是近似值，这些近似值可根据利用本文中公 开的示教的本领域技术人员所寻求的期望性质而变化。通过端点对数值范围的陈述包括包含在该范围内的所有数值(例如1到5包括1、 1. 5、2、2. 75,3,3. 80,4以及5)以及该范围内的任何范围。如说明书以及所附权利要求书中所使用地，单数形式的“一”、“一个”以及“该”包 括具有复数引用的实施例，除非该内容另外明确地指出。如说明书以及所附权利要求书中 所使用地，术语“或”一般以包括“和/或”的意义来使用，除非该内容另外明确地指出。应注意，诸如“上”、“下”、“在……上方”、“在……下方”等等之类的术语可用于本 公开内容。这些术语不应当被理解为限制结构的位置或方向，而应当被用作提供这些结构 之间的空间关系。为清楚起见，未描述诸如籽层或覆盖层之类的其他层，但当技术需要产生 时也可包括它们。本公开内容涉及一种具有垂直各向异性自由层和侧向屏蔽构件的磁传感器。本发 明可提高隧道磁阻(TMR)读取器的面密度容量。此外，描述了多种传感器叠层构造。这些传 感器叠层构造提高了读取器的性能。在本文描述的设计下，常规的永磁体侧屏蔽构件被排 除，从而消除了在常规永磁体侧向屏蔽构件设计中存在的某些磁不对称性或倾斜。虽然本 专利技术不限于此，但通过对下文提供的示例的讨论将获得对本公开内容的各个方面的理解。5图1是包括具有垂直于平面各向异性自由层组件30和侧向屏蔽构件18、20的隧 道磁阻(TMR)读取器的正面视图。隧道磁阻(TMR)读取器10包括将上磁屏蔽构件14与下 磁屏蔽构件24分隔开的传感器叠层12。该传感器叠层12包括具有基准磁化方向Mk的基 准磁性元件34、具有与该基准磁化方向基本垂直的自由磁化方向Mf的自由磁性元件30、以 及将基准磁性元件34与自由磁性元件30分隔开的非磁性间隔层32。第一侧向磁屏蔽构件18和第二侧向磁屏蔽构件20设置在上磁屏蔽构件14与下 磁屏蔽构件24之间。传感器叠层12在第一侧向磁屏蔽构件18与第二侧向磁屏蔽构件20 之间，且第一侧向磁屏蔽构件18和第二侧向磁屏蔽构件20包括使上磁屏蔽构件14与下磁 屏蔽构件24电绝缘的电绝缘层19、21。在所示实施例中，自由磁性元件30在传感器叠层12上方，而基准磁性元件34在 传感器叠层12下方。将理解，传感器叠层12可替代地包括传感器叠层12上方的基准磁性 元件34和传感器叠层12下方的自由磁性元件30。自由磁性元件30是具有磁化强度Mf的单层或复合或多层结构，该磁化强度Mf响 应于外部磁场而旋转。自由磁性元件30具有磁化强度MF，由于自由磁性元件30的一个或 多个层的垂直各向异性该磁化强度Mf在静态情况下具有与自由磁性元件30的每一层的平 面垂直的有效方向。虽然静态时的磁化强度Mf的方向被示为指向传感器叠层12上方，但 自由磁性元件30的一个或多个层可替代地提供在静态时指向传感器叠层12下方的有效磁 化方向。当自由磁性元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隧道磁阻读取器，包括：将上磁屏蔽构件与下磁屏蔽构件分隔开的传感器叠层，所述传感器叠层包括具有基准磁化方向的基准磁性元件、具有与所述基准磁化方向基本垂直的自由磁化方向的自由磁性元件、以及将所述基准磁性元件与所述自由磁性元件分隔开的非磁性间隔层；以及设置在所述上磁屏蔽构件与下磁屏蔽构件之间的第一侧向磁屏蔽构件和第二侧向磁屏蔽构件，所述传感器叠层在所述第一侧向磁屏蔽构件与所述第二侧向磁屏蔽构件之间，且所述第一侧向磁屏蔽构件和所述第二侧向磁屏蔽构件包括使所述上磁屏蔽构件与下磁屏蔽构件电绝缘的电绝缘层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DV季米特洛夫，Z高，丁元俊，PE安德森，OG海诺宁，
申请(专利权)人：希捷科技有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]