四层GMR夹层结构制造技术

磁阻（ＧＭＲ）传感器包括衬底和设在所述衬底上的第一三层。将第一隔离层设在所述第一三层上。将第一磁场设在所述第一隔离层上。将第二隔离层设在所述第一磁层上。将第二磁层设在所述第二隔离层上。将第三隔离层设在所述第二磁层上。将第二三层设在所述第三隔离层上和将覆盖层设在所述第二三层上。第一和第二三层包括第一铁磁层、第二铁磁层和设在第一和第二铁磁层之间并与它们接触的反平行耦合层。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及适于高密度数据应用的巨型磁阻传感器的新型结构以及加入这种传感器的系统。此外，本专利技术可用于需要磁场感测的其他应用。
技术介绍
计算机一般包括辅助存储装置，它具有可将数据写在其上并从中读取数据以便以后使用的媒体。一般将加入旋转磁盘的直接存取存储装置(盘片驱动器)用于将数据以磁的形式存储在盘片表面。把数据记录在盘片表面上的同心的径向隔开的磁道上。于是，用包含阅读(read)传感器的磁头从盘片表面上的磁道上读取数据。在高容量盘片驱动器中，磁阻阅读传感器(一般被称为MR磁头)是普遍的阅读传感器，因为它们能够从其线性密度高于薄膜感应头的线性密度的盘片表面上读取数据。MR传感器通过随着由MR层感测到的磁通量的强度和方向的函数而改变它的MR感测层(还称为“MR元件”)的阻抗来检测磁场。传统的MR传感器根据各向异性磁阻(AMR)效应进行操作，其中在各向异性磁阻效应中MR元件阻抗随着MR元件的磁化以及通过MR元件的感测电流的方向之间的角度余弦的平方而变化。由于来自记录的磁性媒体(信号场)的外部磁场导致MR元件的磁化方向的变化，而这又反过来改变MR元件的阻抗变化以及感测电流和电压的相应变化，所以可从磁性媒体中读取记录数据。另一种类型MR传感器是表明GMR效应的巨型磁阻(GMR)(giantmagnetoresistance)传感器。在GMR传感器中，MR感测层的阻抗随着导电电子的与旋转相关的传播的变化而变化，其中上述传播变化是发生在被一个或多个非磁层(隔离物(spacer))分开的磁层以及在磁层和非磁层的界面上和在磁层内发生的伴随的与旋转相关的散射(accompanying spin-dependentscattering)之间的。附图说明图1(a)示出简单的除去插头的(unpinned)GMR传感器100。简单的GMR传感器包括被非磁性隔离物104分开的两个磁层103和105。覆盖层(caplayer)106覆盖一个磁层105，和将缓冲层102设在另一个磁层103之下。将整个结构淀积在衬底101使。这单个去插头的GMR传感器100提供有限的GMR，从而导致相对较弱的信号。图1(b)示出简单的去插头的GMR传感器100的磁化方向，其中偏置电流110流入页面(page)。对于该偏置电流110，磁层105和103的主要磁化方向取向为相互反向平行，如箭头是示。图1(c)示出简单的去插头GMR传感器100的磁化方向，其中偏置电流110和施加的外部磁场111流入页面。当施加足够大的外场111，磁层105和103的磁化将与场方向对准，而且阻抗很低。如图1(a)-(c)所示的传感器在诸如磁场感测的应用中十分有用。然而，简单的去插头GMR传感器已被用于桥式电路，从而成功地操作，即，提供阻抗差异，必须屏蔽或附加偏置一组简单的去插头GMR传感器。该附加的屏蔽或偏置导致附加成本并使桥式电路的结构更复杂。因此，需要一种磁阻传感器，它提供增加的GMR，从而导致更高的信号输出。此外，还需要一种传感器，它根据施于传感器的电流密度提供不同的场响应，而无需附加屏蔽或偏置的复杂度。专利技术概述根据本专利技术第一方面，提供一种包含衬底和设在该衬底上的第一三层(trilayer)的磁阻(GMR)传感器。将第一隔离物层设在第一三层上。将第一磁层设在第一隔离物上。将第二隔离层设在第一磁层上。将第二磁层设在第二隔离层上。将第三隔离层设在第二磁层上。将第二三层设在第三隔离层上，和将覆盖层设在第二三层上。该第一和第二三层包含第一铁磁层、第二铁磁层和设在第一和第二铁磁层之间并与它们接触的反平行偶合层。根据本专利技术的另一个方面，提供一种磁阻传感装置，它包含衬底和设在衬底上的第一三层。将第一隔离层设在第一三层上。将第一磁层设在第一隔离物上。将第二隔离层设在第一磁层上。将第二磁层设在第二隔离层上。将第三隔离层设在第二磁层上。将第二三层设在第三隔离层上和将覆盖层设在第二三层上。第一和第二三层包含第一铁磁层、第二铁磁层以及设在第一和第二铁磁层之间并与它们接触的反平行偶合层。磁阻传感器的阻抗依赖于所施加的偏置电流的幅值。根据本专利技术的另一个方面，提供一种包含偶合到Wheatstone桥的第一相对节点的第一对磁阻结构以及偶合到Wheatstone桥的第二相对节点的第二对磁阻结构。当将外部场施于Wheatstone桥时，第一对磁阻结构具有大于第二对磁阻结构的电流密度。根据本专利技术的又一个方面，提供一种盘片驱动系统，它包含记录磁盘、磁阻传感器、用于跨记录磁盘移动磁阻传感器的致动器以及电气耦合到磁阻传感器的用于检测由于第一和第二层压层(laminate layer)的磁化轴根据磁性记录数据响应于磁场而旋转所致的磁阻传感器的阻抗变化的检测电路。磁性传感器包含衬底和设在衬底上的第一三层。第一隔离层设在第一三层上。将第一磁层设在第一隔离物上。将第二隔离层设在第一磁层上。将第二磁层设在第二隔离层上。将第三隔离层设在第二磁层上。将第二三层设在第三隔离层上并将覆盖层设在第二三层上。第一和第二三层包含第一铁磁层、第二铁磁层以及设在第一和第二铁磁层之间并与它们接触的反平行耦合层。根据本专利技术的另一个方面，提供用于测量跨Wheatstone桥施加的外场的装置。该装置包括四端头电气网(A，B，C，D)，包含连接在网络端头(A)和(B)之间的第一电阻器R1、连接在网络端头(B)和(C)之间的第二电阻器R2、连接在网络端头(C)和(D)之间的第三电阻器R3和跨网络端头(A)和(D)连接的第四电阻器R4。当跨网络端头(A)和(C)施加磁场时，电阻器R1和R3具有第一电流密度，而当跨网络端头(A)和(C)施加相同磁场时，电阻器R2和R4具有第二电流密度。第二电流密度不等于第一电流密度。该装置还包括跨网络端头(B)和(D)可操作性耦合的装置，用于检测跨端头(B)和(D)的电势。从下面详细描述中，本专利技术的上述以及其他目的、特征和优点将显而易见。附图简述为了全面理解本专利技术的本质和优点以及运用的较佳模式，可参照下列结合附图的详细描述。在附图中，相同标号做相应表示。图1(a)是简单GMR传感器的剖面图，不是等比例的。图1(b)是如图1(a)所示的传感器的剖面图，其中偏置电流流入页面。图1(c)是如图1(a)所示的在低阻抗状态下偏置的传感器的剖面图。图2是记录磁盘驱动系统的简化图。图3(a)是根据本专利技术的较佳实施例的GMR传感器的剖面图，但不是等比例的。图3(b)是如图3(a)所示的在高阻抗状态下偏置的GMR传感器的剖面图，但不是等比例的。图3(c)是如图3(a)所示的在低阻抗状态下偏置的GMR传感器的剖面图，但不是等比例的，图4(a)是根据本专利技术的带有低偏置电流的GMR传感器的传递曲线(％GMR对施加的磁场)。图4(b)是根据本专利技术的带有高偏置电流的GMR传感器的传递曲线(％GMR对施加的磁场)。图5(a)是带有低偏置电流的简单GMR传感器的比较传递曲线(％GMR对施加的磁场)。图5(b)是带有高偏置电流的简单GMR传感器的比较传递曲线(％GMR对施加的磁场)。图6是根据本专利技术的GMR传感器的简化图。图7(a)是利用本专利技术的桥式电路的电路图。图7(b)是利用本专利技术的如图7(a)所示的桥式电路的物理示意图。较佳实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁阻传感器，其特征在于，包括： 衬底； 设在所述衬底上的第一三层； 设在所述第一三层上的第一隔离层； 设在所述第一隔离层上的第一磁层； 设在所述第一磁层上的第二隔离层； 设在所述第二隔离层上的第二磁层； 设在所述第二磁层上的第三隔离层； 设在所述第三隔离层上的第二三层；和 设在所述第二三层上的覆盖层； 其中，所述第一和第二三层包括： 第一铁磁层； 第二铁磁层；以及 设在所述第一和第二铁磁层之间并与它们接触的反平行耦合层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：BA埃弗里特，
申请(专利权)人：西加特技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]