具有形成于端部区域的反铁磁钉扎层结构的自旋阀传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种自旋阀传感器。本发明专利技术一示例性实施例中，自旋阀传感器包括：自由层结构；包括至少第一反平行（ＡＰ）被钉扎层的ＡＰ被钉扎层结构；及形成在自由层结构和ＡＰ被钉扎层结构之间的非磁的导电间隔层。用于磁性钉扎第一ＡＰ被钉扎层的第一和第二反铁磁（ＡＦＭ）钉扎层结构形成在端部区域中，但不在其中央区域。每个ＡＦＭ钉扎层结构的边缘和传感器边缘分开距离ＤＡ。第一ＡＰ被钉扎层形成在中央区域和端部区域中，从而与第一和第二ＡＦＭ钉扎层结构相接触。有利地，在提供了自钉扎传感器的优点（即中央区域中的传感器剖面很薄）的传感器中表现出足够的钉扎特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种自旋阀传感器，并特别涉及一种具有被钉扎层的自旋阀传感器，该被钉扎层被中央有源传感器区域外的端部区域中的反铁磁(AFM)钉扎层纵向偏置。
技术介绍
计算机通常包括辅助存储器存储装置，其具有介质，数据可以写在介质上并可从介质读取数据以供后来使用。具有旋转磁盘的直接存取存储器(盘驱动器)通常被用来在盘表面上以磁的形式存储数据。数据记录在盘表面上同心的、径向隔开的磁道上。然后用具有读传感器的磁头从磁盘表面上的磁道读取数据。大容量磁盘驱动器中，磁电阻(MR)读传感器，一般称为MR磁头，是主要的读传感器，因为它与薄膜感应磁头相比，可以以更大的线密度从磁盘表面读取数据。MR传感器通过其MR感应层(也称为“MR元件”)的电阻的变化来检测磁场，该变化是MR层感应到的磁通量的强度和方向的函数。传统MR传感器根据各向异性磁电阻(AMR)效应工作，AMR效应中，MR元件电阻与MR元件的磁化方向和流经MR元件的传感电流(sensecurrent)的方向之间的角度的余弦的平方成正比。因为来自已记录的磁介质的外部磁场(信号场)导致MR元件中磁化方向的变化，这又导致MR元件中电阻的变化以及感应电流或电压的相应变化，因此可以从磁介质读出记录的数据。MR传感器的一般分类中，巨磁电阻(GMR)传感器表现了GMR效应。GMR传感器中，MR感应层(sensing layer)的电阻作为被非磁性层(间隔层)隔开的磁性层之间的传导电子的自旋相关传输以及伴随的磁性层和非磁性层界面处以及磁性层内部的自旋相关散射的函数而变化。只采用由一层非磁性材料(例如铜)分开的两层铁磁材料(例如镍-铁、钴-铁或镍-铁-钴)的GMR传感器一般称为自旋阀(SV)传感器，其表现出自旋阀效应。SV传感器中，铁磁层中的一层称为被钉扎层(pinned layer)，其磁化方向通常通过与反铁磁(AFM)(例如氧化镍、铁锰或铂锰)层之间的交换耦合被钉扎。AFM层产生的钉扎场应比退磁场大从而确保施加外场(例如磁盘上记录的位产生的场)期间被钉扎层的磁化方向保持固定。但是，其它称为自由层的铁磁层，其磁化方向并不固定，而是响应于磁介质上记录的信息所产生的场(信号场)而自由转动。被钉扎层可以是反平行(AP)被钉扎层结构的一部分，该结构包括形成在第一和第二AP被钉扎层之间的反平行耦合(APC)层。第一AP被钉扎层可以是例如与AFM钉扎层(pinning layer)交换耦合的层并被其钉扎。通过第一和第二AP被钉扎层之间的强反平行耦合，使第二AP被钉扎层的磁矩与第一AP被钉扎层的磁矩反平行。但是，在自钉扎自旋阀传感器中，第一AP被钉扎层不是被AFM层钉扎，而是“被自身钉扎(self-pinned)”。这种类型的自旋阀传感器依赖用于自钉扎(self-pinning)效应的AP被自身钉扎的层结构的磁致伸缩和空气轴承表面(air bearing surfaceABS)应力。由于不再需要用于钉扎的厚度通常为150埃的AFM钉扎层，因此可以方便地制造较薄的传感器。使用被自身钉扎结构的自旋阀传感器具有更薄的剖面和更高的灵敏度，从而可以实现更高的位密度。但是，被自身钉扎的自旋阀的问题之一是提高抗翻转的钉扎场。取决于磁盘上记录的位的极性，来自磁盘的读回信号(readback signal)被探测为“0”或“1”。但是，当磁头和磁盘间发生意外相互作用时(由于缺陷、粗糙、撞击等)，传感器受到导致被钉扎层磁化方向翻转的压应力或张应力。制造和/或处理期间传感器中静电放电(ESD)产生的电过度应力(electrical overstressEOS)也可引起这种翻转。被钉扎层可永久或半永久地翻转其方向，这取决于应力的严重程度。这使读回信号的振幅产生翻转(就是术语“振幅翻转(amplitude flipping)”)，导致错误数据。尽管被自身钉扎结构的方法降低了被自身钉扎的自旋阀磁头中振幅翻转的发生几率和严重程度，但无法接受的大部分仍然表现出振幅翻转到相反极性状态。因此，现在需要克服现有技术的这些以及其他不足。
技术实现思路
本专利技术的示例性实施例中，自旋阀传感器包括自由层结构；包括至少第一反平行(AP)被钉扎层的AP被钉扎层结构；以及形成在自由层结构和AP被钉扎层结构之间的非磁导电间隔层。用于磁性钉扎第一AP被钉扎层的第一和第二反铁磁(AFM)钉扎层结构形成在传感器的端部区域中，而不在传感器的中央区域。第一AP被钉扎层形成在中央区域和端部区域中，从而与端部区域中的第一和第二AFM钉扎层结构接触。有利地，在提供有被自身钉扎的传感器(即中央区域中的传感器剖面变薄)的优点的传感器中，表现出足够的钉扎特性。附图说明要更全面的理解本专利技术的本质和优点以及优选使用模式，应该参照下面结合附图的详细说明。附图中图1是示例磁盘驱动器的平面图；图2是在图1的平面2-2中所见的具有磁盘驱动器磁头的滑块的端视图；图3是磁盘驱动器的立体图，其中采用了多个磁盘和磁头；图4是用于支撑滑块和磁头的示例悬架系统的立体图；图5是沿图2的平面5-5截取的磁头空气轴承表面视图；图6是在图2的平面6-6中所见的滑块和合并式磁头(merged magnetichead)的局部视图；图7是沿图6的平面7-7截取的滑块的局部ABS视图，它示出了合并式磁头的读和写元件；图8是沿图6的平面8-8截取的视图，去掉了线圈层和引线(lead)之上的所有部件；图9是具有自旋阀传感器的读取头的放大立体图；图10是“底型”自旋阀传感器的常用多层结构的ABS图；图11是“顶型”自旋阀传感器的常用多层结构的ABS图；图12是具有接触结的底型自旋阀传感器的ABS图，其中利用端部区域中的反铁磁(AFM)钉扎层结构来从底部钉扎反平行(AP)被钉扎层；图13是引线叠层(lead-overlay)“底型”自旋阀传感器的ABS图，其中利用端部区域中的AFM钉扎层结构来从底部钉扎AP被钉扎层；图14是引线叠层“顶型”自旋阀传感器的ABS图，其中利用端部区域中的AFM钉扎层结构来从顶部钉扎AP被钉扎层；图15是具有邻接结的“顶型”自旋阀传感器的ABS图，其中利用端部区域中的AFM钉扎层结构来从顶部钉扎AP被钉扎层；图16是图13的引线叠层底型自旋阀传感器在正常磁化状态时的磁场图；图17是图13中的自旋阀传感器在强制“振幅翻转”状态时的磁场图；以及图18是图13中的自旋阀传感器恢复到正常磁化状态时的磁场图。具体实施例方式在本专利技术的示例实施例中，自旋阀传感器包括自由层结构；包括至少第一反平行(AP)被钉扎层的AP被钉扎层结构；以及形成在自由层结构和AP被钉扎层结构之间的非磁导电间隔层。用于磁性钉扎第一AP被钉扎层的第一和第二反铁磁(AFM)钉扎层结构形成在传感器的端部区域中，而不在传感器的中央区域。第一AP被钉扎层形成在中央区域和端部区域中，从而与端部区域中的第一和第二AFM钉扎层结构接触。有利地，在提供了被自身钉扎的传感器(即中央区域中的传感器剖面变薄)的优点的传感器中，表现出足够的钉扎特性。自旋阀传感器可以是“底型(bottom-type)”传感器(无论是否是“引线叠层”设计)，其中部分第一AP被钉扎层形成在端部区域中第一和第二AFM钉扎层结构上并与之接触。另一方面，自旋阀传感器可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自旋阀传感器，包括：自由层结构；反平行（ＡＰ）被钉扎层结构；形成在所述自由层结构和所述ＡＰ被钉扎层结构之间的非磁的导电间隔层；以及形成在所述传感器的端部区域中但不在所述传感器的中央区域的第一和第二反铁磁（ ＡＦＭ）钉扎层结构。

【技术特征摘要】
US 2004-4-30 10/837,1681.一种自旋阀传感器，包括自由层结构；反平行(AP)被钉扎层结构；形成在所述自由层结构和所述AP被钉扎层结构之间的非磁的导电间隔层；以及形成在所述传感器的端部区域中但不在所述传感器的中央区域的第一和第二反铁磁(AFM)钉扎层结构。2.如权利要求1的自旋阀传感器，其中所述AP被钉扎层结构包括第一AP被钉扎层；第二AP被钉扎层；以及形成在所述第一和所述第二AP被钉扎层之间的反平行耦合层。3.如权利要求1的自旋阀传感器，其中所述AP被钉扎层结构包括第一AP被钉扎层；第二AP被钉扎层；形成在所述第一和所述第二AP被钉扎层之间的反平行耦合层；并且所述第一AP被钉扎层形成在所述中央区域和所述端部区域中。4.如权利要求1的自旋阀传感器，其中所述AP被钉扎层结构包括第一AP被钉扎层；第二AP被钉扎层；形成在所述第一和所述第二AP被钉扎层之间的反平行耦合层；所述第一AP被钉扎层形成在所述传感器的所述中央区域和所述端部区域中；并且其中所述第一和第二AFM钉扎层结构形成为邻近所述端部区域中的所述第一AP被钉扎层并与之相接触。5.如权利要求1的自旋阀传感器，其中所述AP被钉扎层结构包括第一AP被钉扎层；第二AP被钉扎层；形成在所述第一和所述第二AP被钉扎层之间的反平行耦合层；所述第一AP被钉扎层形成在所述传感器的所述中央区域和所述端部区域中；其中所述第一和第二AFM钉扎层结构形成为邻近所述端部区域中的所述第一AP被钉扎层并与之相接触；以及其中所述第一和所述第二AFM钉扎层结构中的每个与所述传感器的有源传感器区域的边缘隔开距离DA。6.如权利要求1的自旋阀传感器，还包括其中所述自旋阀传感器包括底型传感器；所述第一AP被钉扎层形成在所述传感器的所述中央区域和所述端部区域中；以及部分所述第一AP被钉扎层形成在所述端部区域中的所述第一和第二AFM钉扎层结构之上并与之相接触。7.如权利要求1的自旋阀传感器，还包括其中所述自旋阀传感器包括底型传感器，该底型传感器具有限定所述传感器的道宽的第一和第二引线层；所述第一AP被钉扎层形成在所述中央区域和所述端部区域中；以及部分所述第一AP被钉扎层形成在所述端部区域中的所述第一和第二AFM钉扎层结构之上并与之相接触。8.如权利要求1的自旋阀传感器，还包括其中所述自旋阀传感器包括顶型传感器；所述第一AP被钉扎层形成在所述中央区域和所述端部区域中；以及部分所述第一AP被钉扎层形成在所述端部区域中的所述第一和第二AFM钉扎层结构之下并与之相接触。9.如权利要求1的自旋阀传感器，还包括其中所述自旋阀传感器包括顶型传感器，该顶型传感器具有限定所述传感器的道宽的第一和第二引线层；所述第一AP被钉扎层形成在所述中央区域和所述端部区域中；以及部分所述第一AP被钉扎层形成在所述端部区域中的第一和第二AFM钉扎层结构之下并与之相接触。10.一种磁头，包括第一和第二屏蔽层；夹在所述第一和第二屏蔽层之间的第一和第二间隙层；形成在所述第一和所述第二间隙层之间的自旋阀传感器；所述自旋阀传感器包括自由层结构；反平行(AP)被钉扎层结构，其包括第一AP被钉扎层；第二AP被钉扎层；形成在所述第一和所述第二AP被钉扎层之间的反平行耦合层；形成在所述自由层结构和所述AP被钉扎层结构之间的非磁的导电间隔层；以及形成在所述传感器的端部区域中但不在所述传感器的中央区域的第一和第二AFM钉扎层结构。11.如权利要求10的磁头，其中所述第一AP被钉扎层形成在所述中央区域和所述端部区域中。12.如权利要求10的磁头，还包括其中所述第一AP被钉扎层形成在所述中央区域和所述端部区域中；以及其中所述第一和第二AFM钉扎层结构形成为邻近所述端部区域中的所述第一AP被钉扎层并与之相接触。13.如权利要求10的磁头，还包括其中所述第一AP被钉扎层形成在所述中央区域中并延伸贯穿所述端部区域；所述第一AP被钉扎层形成在所述传感器的所述中央区域和所述端部区域中；其中所述第一和第二AFM钉扎层结构形成为邻近所述端部区域中的所述第一AP被钉扎层并与之相接触；以及其中所述第一和所述第二AFM钉扎层结构中的每个与所述传感器的有源传感器区域的边缘隔开距离DA。14.如权利要求10的磁头，还包括其中所述自旋阀传感器包括底型...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维E海姆，
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]