专利名称：具有堆叠内纵向偏置层结构的三端子磁传感器的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及适于在磁头中使用的三端子磁传感器(TTM)，其包括自旋阀晶体管(SVT)、磁隧道晶体管(MTT)、或双结(double junction)结构。
背景技术：
磁致电阻(MR)传感器通常用作硬盘驱动器中的读传感器。MR传感器通过由磁材料制成的读元件的电阻变化来感测磁场信号，该电阻变化作为由读元件感测的磁通的强度和方向的函数。传统MR传感器，例如磁记录盘驱动器中用作用于读数据的MR读头的传统MR传感器，基于体磁材料(bulkmagnetic material)的各向异性磁致电阻(AMR)效应运行，所述体磁材料通常是坡莫合金。读元件电阻的分量随读元件中的磁化方向与通过该读元件的感测电流的方向之间的角度的余弦的平方而变化。所记录的数据能从磁介质例如盘驱动器中的盘读出，因为来自记录磁介质的外磁场(信号场)引起读元件中磁化方向的改变，其导致读元件的电阻的改变以及所引起的感测电流或电压的改变。
磁头的三端子磁传感器(TTM)可包括例如自旋阀晶体管(SVT)，其是垂直自旋注入器件，具有经过势垒层(barrier layer)注入到自由层中的电子。电子经历自旋相关散射，仅被弱散射的电子保持足够的能量从而经过第二势垒。经过第二势垒的电流称为磁致电流(magneto-current)。传统SVT使用具有双极晶体管的“发射极-基极-集电极”结构的传统三端子框架来构造。SVT还包括金属性基极区域上的自旋阀(SV)，由此利用自旋相关散射通过基极区域的磁状态控制集电极电流。尽管TTM可包括其中两个势垒层都是肖特基势垒(Schottky barrier)的SVT，但是供选地TTM可包括磁隧道晶体管(MTT)，其中一个势垒层是肖特基势垒且另一个势垒层是隧道势垒，或者包括双结结构，其中两个势垒层都是隧道势垒。
由于形成很薄的基极区域对于较高的面记录密度是有利的，所以已经确定TTM中的基极区域将具有较大的电阻。例如，对于一磁头给定约50纳米(nm)的预计道宽(TW)，基极区域的电阻可远大于100Ω。因此，当感测电流从发射极引线经过基极区域到基极引线时，基极区域易于发生故障或损坏(例如其会象保险丝一样熔断)。另外，基极区域的较大电阻提高了TTM的噪声本底(noise floor)，使得将需要大得多的输入信号用于适当的操作。
另一重要考虑是自由层应平行于感测(或ABS)平面且平行于TTM的薄膜层的主平面纵向地被偏置，使得自由层磁稳定。这通常通过与TTM的第一和第二侧相邻的第一和第二硬偏置磁层实现。不幸的是，通过第一和第二侧之间的自由层的磁场不均匀，因为一部分磁化在自由层的中心区丢失于屏蔽。当TTM的道宽可在亚微米尺寸时这尤其麻烦。自由层的邻接硬偏置层的端部会被过偏置并且在其对来自移动介质的磁场信号的响应方面变得非常磁僵硬(magnetically stiff)。僵硬的端部会占去TTM的总长度的大部分并会显著降低TTM的信号大小。
因此，需要解决这些问题，使得TTM可以适于在磁头和其它器件中使用。
发明内容
在本发明的一示例性实施例中，适于在磁头中使用的三端子磁传感器(TTM)具有基极区域、集电极区域和发射极区域。第一势垒层位于该发射极区域与该基极区域之间，第二势垒层位于该集电极区域与该基极区域之间。该TTM的气垫面(ABS)平面沿该基极区域、该集电极区域和该发射极区域的侧面确定。该基极区域包括自由层结构、被钉扎层结构、形成在该自由层结构与该被钉扎层结构之间的第一非磁间隔层、磁偏置该自由层结构的堆叠内(in-stack)纵向偏置层结构、以及形成在该自由层结构与该堆叠内纵向偏置层结构之间的第二非磁间隔层。在一变型中，该基极区域中的层被颠倒。该TTM可包括自旋阀晶体管(SVT)、磁隧道晶体管(MTT)、或双结结构。
结合附图参考下面的详细说明之后，本发明的目的和优点对于本领域技术人员将变得明显。
图1是盘驱动器的横截面图，其可包括具有三端子磁传感器(TTM)的磁头，该TTM包括自旋阀晶体管(SVT)；图2是图1的盘驱动器的顶视图；图3是一般SVT运行的示图；图4是TTM的透视图，其形成有金属层从而减小基极电阻；图5是另一TTM的透视图，其形成有另一金属层从而减小基极电阻；图6是再一TTM的透视图，其形成有另一金属层从而减小发射极电阻；图7A是TTM的一实施例的传感器平面(或ABS)视图，该TTM包括具有自由层结构、被钉扎层结构、以及将该自由层结构磁偏置的堆叠内纵向偏置层(LBL)结构的基极区域；图7B是图7A的实施例的一种变型的传感器平面(或ABS)视图，其中基极区域中的层被颠倒；图7C是图7A的实施例的另一变型的传感器平面(或ABS)视图，其中基极区域具有自由层结构、堆叠内纵向偏置层(LBL)结构、以及自钉扎层结构；图7D是图7C的实施例的一种变型的传感器平面(或ABS)视图，其中基极区域具有自由层结构、自钉扎层结构、以及也具有自钉扎层结构的堆叠内纵向偏置层(LBL)结构；图8A是TTM的另一实施例的传感器平面(或ABS)视图，该TTM包括具有自由层结构和被钉扎层结构的基极区域、以及具有将该自由层结构磁偏置的堆叠内LBL结构的集电极区域；图8B是图8A的实施例的一种变型的传感器平面(或ABS)视图，其中基极区域和堆叠内LBL结构的层被颠倒，使得基极区域具有自由层结构和被钉扎层结构且发射极区域具有堆叠内LBL结构；图8C是图8A的实施例的另一变型的传感器平面(或ABS)视图，其中基极区域具有自由层结构和自钉扎层结构且集电极区域具有堆叠内LBL结构；图8D是图8C的实施例的变型的传感器平面(或ABS)视图，其中基极区域具有自由层结构和自钉扎层结构且集电极区域具有也包括自钉扎层结构的堆叠内LBL结构；
图9A是TTM的再一实施例的传感器平面(或ABS)视图，该TTM包括具有自由层结构的基极区域、具有被钉扎层结构的发射极区域、以及具有将该自由层结构磁偏置的堆叠内LBL结构的集电极区域；图9B是图9A的实施例的一种变型的传感器平面(或ABS)视图，其中基极区域具有自由层结构，发射极区域具有堆叠内LBL结构，集电极区域具有被钉扎层结构；图9C是图9A的实施例的另一变型的传感器平面(或ABS)视图，其中基极区域具有自由层结构，发射极区域具有自钉扎层结构，集电极区域具有堆叠内LBL结构；图9D是图9C的实施例的变型的传感器平面(或ABS)视图，其中基极区域具有自由层结构，发射极区域具有自钉扎层结构，集电极区域具有也包括自钉扎层结构的堆叠内LBL结构；图10是双隧道结型TTM的一个实施例的传感器平面(或ABS)视图，该双隧道结型TTM包括具有自由层结构的基极区域、具有被钉扎层结构的发射极区域、以及具有将该自由层结构磁偏置的堆叠内LBL结构的集电极区域；图11是用于在图7-10的TTM中使用的反平行(AP)被钉扎层结构的传感器平面(或ABS)视图；以及图12A-21B是根据特定方法制造TTM的视图，优选按照所示顺序。
具体实施例方式
在本申请的一说明性实施例中，适于在磁头中使用的三端子磁传感器(TTM)具有基极区域、集电极区域和发射极区域。第一势垒层位于发射极区域与基极区域之间，第二势垒层位于集电极区域与基极区域之间。感测平面(sensing plane)沿基极区域、集电极区域和发射极区域的侧面确定。基极区域包括自由层结构、被钉扎层结构、形成在自由层结构与被钉扎层结构之间的第一非磁间隔层、磁偏置该自由层结构的堆叠内纵向偏置层(LBL)结构、以及形成在自由层结构与堆叠内纵向偏置层结构之间的第二非磁间隔层。该TTM可包括自旋阀晶体管(SVT)、磁隧道晶体管(MTT)、或双结结构。
下面的描述是用于实现本发明的目前预期的优选实施例。该描述用于说明本发明的基本原理，而不是用于限制要求保护的发明概念。
图1是与磁头的三端子磁传感器(TTM)一起使用的传统磁记录盘驱动器的简化结构图。图2是去掉罩的图1的盘驱动器的顶视图。首先参照图1，以截面图示出利用TTM的类型的传统盘驱动器的示意图。该盘驱动器包括基座510和罩511，基座510上固定有盘驱动器马达512和致动器514。基座510和罩511为盘驱动器提供基本密封的外壳(housing)。通常，存在位于基座510和罩511之间的衬垫513、以及用于均衡盘驱动器内部与外部环境之间的压强的小通气口(breather port)(未示出)。磁记录盘516借助于轴心(hub)518连接到驱动马达512，磁记录盘516附着到轴心518用于通过驱动马达512进行旋转。薄的润滑膜550保持在盘516的表面上。读/写头或换能器525形成在承载器例如气垫滑块520的尾端。换能器525是包括感应写头部分和读头部分的读/写头。滑块520借助刚性臂522和悬臂524连接到致动器514。悬臂524提供偏置力，其驱使滑块520在记录盘516的表面上。在盘驱动器运行期间，驱动马达512以恒定速度旋转盘516，并且通常为线状或旋转式的音圈马达(VCM)移动滑块520一般径向跨过盘516的表面使得读/写头525可存取盘516上不同的数据道。
图2更详细地示出悬臂524，其向滑块520提供力从而将它驱向盘516。悬臂524可以是传统型的悬臂，例如公知的Watrous悬臂，如美国专利第4167765号中所描述的。该类型悬臂还提供滑块的万向节连接，其允许滑块浮在气垫面上时俯仰和横转(pitch and roll)。通过换能器525从盘516检测到的数据由位于臂522上的集成电路芯片515中的信号放大和处理电路处理成数据读回信号。来自变换器525的信号通过柔性电缆(flex cable)517传到芯片515，芯片515通过电缆519将其输出信号送到盘驱动器电子装置(未示出)。
图3示出与自旋阀晶体管(SVT)300相关的TTM运行，SVT 300具有半导体发射极区域302、半导体集电极区域304、以及包含自旋阀(SV)的基极区域306。用于SVT 300的半导体和磁材料可包括用于发射极302和集电极304的n型硅(Si)材料、以及用于区域306的Ni80Fe20/Au/Co自旋阀。也称为肖特基势垒的能量势垒形成在金属基极306与半导体之间的结处。期望在这些结处获得具有好的整流性能(rectifying behavior)的高质量能量势垒。因此，材料(例如铂和金)的薄层经常分别用在发射极302和集电极304处。此外，这些薄层将磁层与半导体材料分开。
当图3中表示为IE的电流引入发射极区域302与基极区域306之间时，TTM运行。其发生在通过偏置发射极而使电子越过能量势垒进入基极区域306使得电子垂直于自旋阀层行进时。因为电子被注入越过能量势垒，所以它们作为非平衡热电子进入基极区域306，由此根据金属/半导体组合的选择，热电子能量通常在0.5与1.0eV的范围。当电子移动穿过基极区域306且经历非弹性和弹性散射时热电子的能量和动量分布改变。如此，如果电子的能量不足以克服集电极侧的能量势垒，则电子被阻止进入集电极区域304。此外，热电子动量必须与集电极半导体中有空位的态(available state)相匹配从而允许电子进入集电极区域304。表明集电极区域304中收集的电子的份额(fraction)的集电极电流IC依赖于基极区域306中的散射，当基极区域306包含磁材料时该散射是自旋相关的。另外，外加磁场控制总散射率，所属外加磁场例如可改变自旋阀的两个铁磁层的相对磁排列(magneticalignment)。作为TTM的磁响应的磁致电流(MC)可通过如下面的公式提供的相对最小值归一化的集电极电流的变化来表示MC＝[IPC-IAPC]/IAPC，其中P和AP分别表示自旋阀的平行和反平行状态。
图4示出自旋阀晶体管(SVT)型三端子磁传感器(TTM)400。尽管描述为包括SVT(其中两个势垒层都是肖特基势垒)，但是TTM可替代地包括磁隧道晶体管(MTT)(其中一个势垒层是肖特基势垒且另一个势垒层是隧道势垒)或者双结结构(其中两个势垒层都是隧道势垒)。图4的TTM 400具有基极区域15、与基极区域15相邻的集电极区域20、发射极区域5、以及将发射极区域5与基极区域15分隔开的势垒区域10。如关于图3所描述的，集电极区域20可以是由硅(Si)制成的半导体衬底。基极区域15优选包括诸如镍铁(NiFe)、钴铁(CoFe)、或钴(Co)的至少一种软铁磁(FM)材料以及夹在FM材料之间的很薄的金属(例如金)。势垒层10是非磁绝缘材料，优选由铝氧化物制成，其厚度通常小于10埃()。
如图4所示，磁头的道宽WT由发射极区域5、基极区域15、以及集电极区域20沿y轴的尺寸确定，同时磁头的条纹高度HS由发射极区域5沿x轴的尺寸确定。TTM 400的感测平面1020沿基极区域15、集电极区域20和发射极区域5的侧面确定。当TTM 400被包含在磁头中时，此感测平面1020位于气垫面(ABS)处。非磁绝缘体层1012偏移(offset)在感测平面1020之后且与集电极区域20和基极区域15相邻。绝缘体层1012可以是例如氧化物材料诸如氧化铝。可以实现为TTM 400的铁磁(FM)屏蔽件的发射极引线(lead)35定位于在感测平面1020处与发射极区域5接触。发射极引线35用作发射极区域5到外部引线(图4中不可见)的电连接。基极引线36位于在感测平面1020之后与基极区域15接触。基极引线36和集电极引线(图4中不可见)优选地不沿感测平面1020形成。注意，额外的或替代的引线可形成在具有至少三个引线的TTM中。
TTM允许从发射极区域5发射的热电子穿过基极区域15到达聚集磁致电流(即聚集电子)的集电极区域20。运行时，器件充当热自旋电子过滤器，由此发射极区域5与基极区域15之间的势垒区域10起作用从而选择性允许热电子继续前进穿过基极区域15且然后继续穿过集电极区域20。当TTM400不起作用时，器件处于已知的静止态(quiescent state)。在该情况下，包括基极区域15的全部或部分的自由层的磁化平行于ABS平面。该磁化的方向依赖于与自由层相邻形成的被钉扎层(不可见)产生的磁场的方向。自由层内的电子的散射依赖于自由层内的磁化取向。例如，如果该磁化指向相对于被钉扎层的平行方向(即平行于ABS平面)，则与自由层相对于被钉扎层反平行的情况相比，电子没有被散射得那么多。根据发射极区域5、自由层、以及硬偏置层的相对配置，该器件的性能会不同。
由于形成很薄的基极区域15(例如在约20-200之间)对于提高的面记录密度是有利的，所以如果不做什么来减小它的话，基极区域15将具有较大的电阻。对于限定在约10和100纳米(nm)之间(例如约50nm)的磁头道宽(TW)，基极区域15的电阻可远大于100Ω。因此，当感测电流从发射极引线35经过基极区域15流到基极引线36时，基极区域15会易于损坏或发生故障(例如它会象保险丝一样熔断)。基极区域15的较大电阻还会提高TTM 400的噪声本底，使得对于适当的操作将需要大得多的用于TTM 400的输入信号。
因此，金属层1050形成在TTM 400中从而偏离感测平面1020且在基极区域15的磁材料的平面内(in-plane)并与其接触。图4中，金属层1050形成为与绝缘体层1012接触但不与基极引线36接触。金属层1050比可形成在基极区域15自身内的任何其它金属膜厚；金属层1050优选形成至基极区域15的总厚度的50-500％(至少50％)之间的厚度。例如，金属层1050可形成至约100-1000之间的厚度。注意，金属层1050止于绝缘层1012终止处；它不延伸在集电极区域20上。如果金属形成在集电极区域20与基极区域15相遇的集电极通孔22上，则它将引起两引线之间的短路。作为金属层1050的替代或与其结合，图4的TTM 400还示出金属层1052可形成在绝缘体层1012和基极引线36之间(与其接触)并与其相邻。另外，图5的替代的TTM 500显示金属层1050可替代地沿基极区域15的上表面且与基极引线接触地形成，不形成为与绝缘体层1012接触，其它方面与关于图4所示出和描述的相同。
图4和5的这样的金属层减小基极区域15的电阻，其是有利的因为它用于通过降低噪声本底(noise floor)来减小TTM 400中的信号噪声。优选地，金属层1050具有小于10μΩ-厘米(cm)的电阻率。例如，金属层1050可由铜(Cu)、金(Au)、钌(Ru)、其合金和/或组合制成。铜具有约2μΩ-cm的电阻率，金具有约5μΩ-cm的电阻率，钌具有约7μΩ-cm的电阻率。比较起来，具有磁材料(例如铁磁(FM)材料诸如镍铁(NiFe)和钴铁(CoFe))的基极区域15单独可具有约18-40μΩ-cm之间的电阻率。另一方面，用于基极区域15和金属层1050的组合材料的电阻率可在约2-18μΩ-cm之间。结果，组合层可具有约5-100Ω之间的组合电阻。
作为图4或5的金属层的替代或与其组合，图6的TTM 600示出金属层1054可形成在发射极区域5的磁材料的平面内且与其接触。图6的TTM600具有与关于图4和5示出并描述的结构不同的结构。将图6的实施例与图4的实施例相比较，发射极区域5在感测平面1020之后延伸得更远。图6的发射极引线位于图4中前述基极引线形成的地方，且图6的基极引线36位于图4中前述金属层形成的地方。另外，金属层1054形成在发射极区域15的磁性材料的平面内并与其接触。金属层1054还形成为与发射极引线35接触。金属层1054偏离感测平面1020且不与集电极区域20接触。另外地，图6的金属层1054可以与关于图4描述的相同或相似，其中它以相同或相似的效果减小发射极区域5的电阻。
图7A是本申请的一个实施例三端子磁传感器(TTM)700a的感测平面(或ABS)视图。图7A的TTM 700a具有如以上关于附图所描述的一般结构和功能，具有或不具有用于减小引线电阻的金属层。如图7A所示，TTM700a具有发射极区域702、基极区域704、以及集电极区域706。第一势垒层708位于发射极区域702与基极区域704之间，第二势垒层726位于集电极区域706与基极区域704之间。第一势垒层708可以是肖特基势垒(导电材料)或隧道势垒(绝缘体材料)。类似地，第二势垒层726可以是肖特基势垒(导电材料)或隧道势垒(绝缘体材料)。发射极区域702具有一层或更多发射极层728，其可以是或者包括硅层或诸如镍铁的铁磁(FM)层。集电极区域706具有一层或更多集电极层730，其可以是或者包括硅层或诸如镍铁的FM层。
在该实施例中，基极区域704包括自由层结构714、被钉扎层结构712、反铁磁(AFM)钉扎层718、第一非磁间隔层720、堆叠内纵向偏置层(LBL)结构716、以及第二非磁间隔层726。被钉扎层结构712与第一非磁间隔层720相邻，第一非磁间隔层720又与自由层结构714相邻。被钉扎层结构712的FM被钉扎层通过与AFM钉扎层718的交换耦合被磁钉扎。AFM钉扎层718位于被钉扎层结构712和第一势垒层708之间并与之相邻。AFM钉扎层718产生的钉扎场应大于退磁场从而确保FM被钉扎层的磁化方向在施加外磁场(例如来自记录在盘上的位的场)期间保持固定。自由层结构714的磁化未被固定且响应于来自记录在磁介质上的信息的场(即信号场)而自由旋转。
被钉扎层结构712可以是单个FM层或者，替代地，是多层结构。特别地，被钉扎层结构712可以是如图11所示的反平行(AP)被钉扎层结构。图11中，AP被钉扎层结构1100包括第一AP被钉扎层1102、第二AP被钉扎层1104、以及形成在第一和第二AP被钉扎层1102和1104之间的AP耦合层1106。例如，第一AP被钉扎层1102可以是与AFM钉扎层718交换耦合并被其钉扎的层。通过第一和第二AP被钉扎层1102和1104之间的强反平行耦合，使得第二AP被钉扎层1104的磁矩反平行于第一AP被钉扎层1102的磁矩。
堆叠内LBL结构716位于与自由层结构714和第二势垒层726相邻并在它们之间。与传感器层形成为“堆叠内”，LBL结构716形成在传感器的中心区域内而不在其侧区域内。LBL结构716包括被钉扎层结构722、AFM钉扎层724、以及非磁间隔层726。LBL结构716的AFM钉扎层724位于被钉扎层结构722和第二势垒层710之间并与之相邻。FM被钉扎层722通过与AFM钉扎层724的交换耦合被磁钉扎。特别地，AFM钉扎层724如图所示地将被钉扎层结构722的磁矩钉扎为平行于ABS且平行于传感器层的平面。间隔层726使得被钉扎层结构722和自由层结构714物理分隔开但彼此接近。由于被钉扎层结构722，自由层结构714的磁矩被如虚线箭头所示地磁稳定为平行于ABS且平行于传感器的主平面。该偏置从自由层结构714的侧部是均匀的，使得该偏置不会导致对窄道宽传感器的限制。被钉扎层结构722可以是单个FM层或者，替代地，是多层结构，且可包括前面关于图11所显示并描述的AP被钉扎结构。间隔层726可以被选择来提供被钉扎层结构722与自由层结构714之间的弱铁磁耦合或AP耦合。
注意，LBL结构716的AFM钉扎层724应优选与AFM钉扎层718在不同的温度磁钉扎。其原因在于使得TTM制造期间为AFM钉扎层724实现的钉扎不会受到后续用于AFM钉扎层718的钉扎工艺的负面影响。如所公知的，AFM钉扎层的钉扎通常通过加热AFM材料至预定温度并同时施加磁场来实现。优选地，为获得钉扎温度的不同，AFM钉扎层724由与AFM钉扎层718不同的材料制成。例如，AFM钉扎层718可由铂锰(PtMn)制成，AFM钉扎层724可由铱锰(IrMn)制成。通过对AFM钉扎层718和724使用不同厚度的相同材料可以实现类似的效果。更一般地，任何AFM材料及其厚度的选择可以变化。AFM层可以是相同的材料或替代地具有相同的厚度。优选地，AFM层由不同材料制成并具有不同厚度。
图7A示出TTM 700a的示例性厚度和材料。堆叠内纵向偏置层结构716具有由铂锰(PtMn)制成的具有约150埃的厚度的AFM钉扎层724、由钴铁(CoFe)制成的具有约20埃的厚度的被钉扎层722、以及由钽(Ta)制成的具有约20埃的厚度的间隔层726。AFM钉扎层718由铱锰(IrMn)制成且具有约80埃的厚度，被钉扎层712由钴铁(CoFe)制成且具有约20埃的厚度，间隔层720由铜(Cu)制成且具有约20埃的厚度。自由层结构714由镍铁(NiFe)制成且具有约40埃的厚度。
优选地，在LBL结构716的被钉扎层结构722的磁厚度与自由层结构714的磁厚度之间确立有预定关系。优选地，使被钉扎层结构722的磁厚度与自由层结构714的磁厚度基本相同。然而，被钉扎层的磁厚度可以在自由层的厚度的50-500％之间。
图7A的TTM 700a的一个变型是图7B所示的TTM 700b。图7B的TTM700b与图7A的TTM 700a相同，除了基极区域704中的层如所示地颠倒。图7A的TTM 700a的另一变型是图7C所示的TTM 700c。图7C的TTM 700c与图7A的TTM 700a相同，除了基极区域704c包括作为被钉扎层结构的自钉扎层结构712c。对于TTM 700c，不需要图7A的TTM 700a的AFM钉扎层718用于钉扎目的。自钉扎型传感器依赖用于自钉扎效果的自钉扎结构的磁致伸缩以及ABS应力。不再需要通常150埃厚的AFM钉扎层用于钉扎目的，从而可以制造更薄的传感器。图7D的TTM 700d是另一结构变型，其中LBL结构716d也具有自钉扎层结构722d。注意，图7D的自钉扎层结构722d可包括一个或多个材料层。在该变型中，结构712c可以是或可以不是自钉扎的。
图8A是本申请的另一实施例TTM 800a的感测平面(或ABS)视图。图8A的TTM 800a具有如以上关于附图所显示和描述的TTM的一般结构和功能，具有或不具有用于减小引线电阻的金属层。如图8A所示，TTM 800a具有发射极区域802、基极区域804、以及集电极区域806。第一势垒层808位于发射极区域802与基极区域804之间，第二势垒层826位于集电极区域806与基极区域804之间。第一势垒层808可以是肖特基势垒(导电材料)或隧道势垒(绝缘体材料)。类似地，第二势垒层826可以是肖特基势垒(导电材料)或隧道势垒(绝缘体材料)。发射极区域802具有可以是或者包括硅层或诸如镍铁的FM层的一层或更多发射极层828。
在该实施例中，基极区域804包括自由层结构814、被钉扎层结构812、AFM钉扎层818、非磁间隔层820。被钉扎层结构812与第一非磁间隔层820相邻，第一非磁间隔层820又与自由层结构814相邻。被钉扎层结构812的FM被钉扎层通过与AFM钉扎层818的交换耦合被磁钉扎。AFM钉扎层818位于被钉扎层结构812和第一势垒层808之间并与之相邻。AFM钉扎层818产生的钉扎场应大于退磁场从而确保FM被钉扎层的磁化方向在施加外磁场(例如来自记录在盘上的位的场)期间保持固定。自由层结构814的磁化未被固定且响应于来自记录在磁介质上的信息的场(即信号场)而自由旋转。被钉扎层结构812可以是单个FM层或者，替代地，是多层结构。特别地，被钉扎层结构812可以是前面关于图11显示和描述的AP被钉扎层结构。
集电极区域806具有堆叠内LBL结构816。集电极区域806还可具有一个或更多其它集电极层830，其可以是或者包括硅层或诸如镍铁的FM层。与传感器层形成为“堆叠内”，集电极区域806的LBL结构816形成在传感器的中心区域内而不在其侧区域内。LBL结构816包括被钉扎层结构822和AFM钉扎层824。第二势垒层826形成在LBL结构816和自由层结构814之间，使得被钉扎层结构822与自由层结构814物理分隔开但彼此接近。显然，第二势垒层826同时用作LBL结构816的间隔层；不需要单独的间隔层。注意，由于基极区域804不包括LBL结构816，基极区域804具有用于TTM 800中改善的信号的较小厚度。
LBL结构816的被钉扎层结构822通过与AFM钉扎层824的交换耦合被磁钉扎。特别地，AFM钉扎层824如所示地将被钉扎层结构822的磁矩钉扎为平行于ABS且平行于传感器层的平面。由于被钉扎层结构822，自由层结构814的磁矩被如虚线箭头所示地磁稳定为平行于ABS且平行于传感器的主平面。该偏置从自由层结构814的侧部是均匀的，从而该偏置不会导致对窄道宽传感器的限制。被钉扎层结构822可以是单个FM层或者，替代地，是多层结构，且可包括前面关于图11所显示和描述的AP被钉扎结构。
注意，LBL结构816的AFM钉扎层824应优选与AFM钉扎层818在不同的温度磁钉扎。其原因在于使得TTM制造期间为AFM钉扎层824实现的钉扎不会受后续用于AFM钉扎层818的钉扎工艺的负面影响。如所公知的，AFM钉扎层的钉扎通常通过加热AFM材料至预定温度且同时施加磁场来实现。优选地，为获得钉扎温度的不同，AFM钉扎层824由与AFM钉扎层818的材料不同的材料制成。例如，AFM钉扎层818可由铂锰(PtMn)制成，AFM钉扎层824可由铱锰(IrMn)制成。通过对AFM钉扎层818和824使用不同厚度的相同材料可以实现类似的效果。更一般地，任何AFM材料及其厚度的选择可以变化。AFM层可以是相同材料或者替代地具有相同厚度。优选地，AFM层由不同材料制成且具有不同厚度。
图8A示出TTM 800a的示例性厚度和材料。堆叠内纵向偏置层结构816具有由铂锰(PtMn)制成的具有约180埃厚度的AFM钉扎层824、以及由钴铁(CoFe)制成的具有约20埃厚度的被钉扎层822。AFM钉扎层818由铱锰(IrMn)制成且具有约80埃的厚度，被钉扎层812由钴铁(CoFe)制成且具有约20埃的厚度，间隔层820由铜(Cu)制成且具有约20埃的厚度。自由层结构814由镍铁(NiFe)制成且具有约40埃的厚度。
优选地，在LBL结构816的被钉扎层结构822的磁厚度与自由层结构814的磁厚度之间确立有预定关系。特别地，使被钉扎层结构822的磁厚度与自由层结构814的磁厚度基本相同。然而，被钉扎层的磁厚度可以在自由层的厚度的50-500％之间。
图8A的TTM 800a的一个变型是图8B所示的TTM 800b。图8B的TTM800b与图8A的TTM 800a相同，除了层被如图所示地颠倒，使得发射极区域802b包括堆叠内LBL结构816且基极区域804b包括自由层结构814和被钉扎层结构812。图8A的TTM 800a的另一变型是图8C所示的TTM 800c。图8C的TTM 800c与图8A的TTM 800a相同，除了基极区域804c包括作为被钉扎层结构的自钉扎层结构812c。对于TTM 800c，不需要图8A的TTM800a的AFM钉扎层818用于钉扎目的。自钉扎型传感器依赖于用于自钉扎效应的自钉扎结构的磁致伸缩以及ABS应力。不再需要通常150埃厚的AFM钉扎层用于钉扎目的，从而可以制造更薄的传感器。图8D的TTM 800d是另一结构变型，其中LBL结构816d也具有自钉扎层结构822d。注意，图8D的自钉扎层结构822d可包括一个或多个材料层。在该变型中，结构812c可以是或者可以不是自钉扎的。
图9A是本申请的再一实施例TTM 900a的感测平面(或ABS)视图。图9A的TTM 900a具有以上关于附图所显示和描述的TTM的一般结构和功能，具有或不具有用于减小引线电阻的金属层。如图9A所示，TTM 900a具有发射极区域902、基极区域904、以及集电极区域906。第一势垒层908位于发射极区域902与基极区域904之间，第二势垒层926位于集电极区域906与基极区域904之间。第一势垒层908可以是肖特基势垒(导电材料)或隧道势垒(绝缘体材料)。类似地，第二势垒层926可以是肖特基势垒(导电材料)或隧道势垒(绝缘体材料)。
在该实施例中，基极区域904包括自由层结构914。由于自由层结构914是设置在基极区域904内的唯一结构，所以基极区域具有用于TTM 900内改善的信号的较小厚度。发射极区域902具有被钉扎层结构912和AFM钉扎层918。发射极区域902还可具有一层或更多其它发射极层928，其可以是或者包括硅层或诸如镍铁的FM层。被钉扎层结构912与第一势垒层920相邻，第一势垒层920又与自由层结构914相邻。显然，第一势垒层920同时用作被钉扎层结构912与自由层结构914之间的间隔层。
被钉扎层结构912的FM被钉扎层通过与AFM钉扎层918的交换耦合被磁钉扎，AFM钉扎层918与被钉扎层结构912相邻地形成。AFM钉扎层918产生的钉扎场应大于退磁场从而确保FM被钉扎层的磁化方向在施加外磁场(例如来自记录在盘上的位的场)期间保持固定。自由层结构914的磁化未被固定且响应于来自记录在磁介质上的信息的场(即信号场)而自由旋转。被钉扎层结构912可以是单个FM层或者，替代地，是多层结构。特别地，被钉扎层结构912可以是前面关于图11所显示和描述的AP被钉扎层结构。
集电极区域906具有堆叠内LBL结构916。集电极区域906还可具有一层或更多其它集电极层930，其可以是或者包括硅层或诸如镍铁的FM层。与传感器层形成为“堆叠内”，集电极区域906的LBL结构916形成在传感器的中心区域内而不在其侧区域内。LBL结构916包括被钉扎层结构922和AFM钉扎层924。第二势垒层926形成在LBL结构916和自由层结构914之间，使得被钉扎层结构922与自由层结构914物理分隔开但彼此接近。显然，第二势垒层926同时用作LBL结构916的间隔层；不需要单独的间隔层来提供这样的分隔。
被钉扎层结构922通过与AFM钉扎层924的交换耦合被磁钉扎。特别地，AFM钉扎层924将被钉扎层结构922的磁矩钉扎为如图所示地平行于ABS且平行于传感器层的平面。由于被钉扎层结构922，自由层结构914的磁矩被如虚线箭头所示地磁稳定为平行于ABS且平行于传感器的主平面。该偏置从自由层结构914的侧部是均匀的，从而该偏置不会导致对窄道宽传感器的限制。被钉扎层结构922可以是单个FM层或者，替代地，是多层结构，且可包括前面关于图11所显示和描述的AP被钉扎结构。
注意，LBL结构916的AFM钉扎层924应优选与AFM钉扎层918在不同的温度磁钉扎。原因在于使得TTM制造期间为AFM钉扎层924实现的钉扎不会受用于AFM钉扎层918的后续钉扎工艺的负面影响。如所公知的，AFM钉扎层的钉扎通常通过加热AFM材料至预定温度且同时施加磁场来实现。优选地，为获得钉扎温度的不同，AFM钉扎层924由与AFM钉扎层918的材料不同的材料制成。例如，AFM钉扎层918可由铂锰(PtMn)制成，AFM钉扎层924可由铱锰(IrMn)制成。通过对AFM钉扎层918和924利用不同厚度的相同材料可以实现类似的效果。更一般地，任何AFM材料及其厚度的选择可以变化。AFM层可以是相同的材料或者替代地具有相同的厚度。优选地，AFM层由不同材料制成且具有不同厚度。
图9A示出TTM 900a的示例性厚度和材料。堆叠内纵向偏置层结构916具有由铂锰(PtMn)制成的具有约150埃的厚度的AFM钉扎层924、以及由钴铁(CoFe)制成的具有约20埃的厚度的被钉扎层922。AFM钉扎层918由铱锰(IrMn)制成且具有约80埃的厚度，被钉扎层912由钴铁(CoFe)制成且具有约40埃的厚度。自由层结构914由镍铁(NiFe)制成且具有约40埃的厚度。
优选地，在LBL结构916的被钉扎层结构922的磁厚度与自由层结构914的磁厚度之间确立有预定关系。特别地，使被钉扎层结构922的磁厚度与自由层结构914的磁厚度基本相同。然而，被钉扎层的磁厚度可以在自由层的厚度的50-500％之间。
图9A的TTM 900a的一个变型是图9B所示的TTM 900b。图9B的TTM900b与图9A的TTM 900a相同，除了层被如图所示地颠倒，使得发射极区域902b包括堆叠内LBL结构916，集电极区域906b包括被钉扎层结构918。图9A的TTM 900a的另一变型是图9C所示的TTM 900c。图9C的TTM 900c与图9A的TTM 900a相同，除了发射极区域902c包括作为被钉扎层结构的自钉扎层结构912c。对于TTM 900c，不需要图9A的TTM 900a的AFM钉扎层918用于钉扎目的。自钉扎型传感器依赖于用于自钉扎效果的自钉扎结构的磁致伸缩以及ABS应力。不再需要通常150埃厚的AFM钉扎层用于钉扎目的，从而可以制造更薄的传感器。图9D的TTM 900d是另一结构变型，其中LBL结构916d也具有自钉扎层结构922d。注意，图9D的自钉扎层结构922d可包括一个或多个材料层。在该变型中，结构912c可以是或可以不是自钉扎的。
图10是本申请的再一实施例TTM 1000的感测平面(或ABS)视图。图10的TTM 1000具有上面关于附图大体所显示和描述的TTM的一般结构和功能，具有或不具有用于减小引线电阻的金属层。具体地，TTM 1000是关于图9A所显示和描述的TTM的特定实施例并且是双隧道结类型。如图10所示，TTM 1000具有发射极区域1002、基极区域1004、以及集电极区域1006。第一绝缘隧道势垒层1020位于发射极区域1002与基极区域1004之间，第二绝缘隧道势垒层1026位于集电极区域1006与基极区域1004之间。由于TTM 1000是双隧道结类型，第一和第二势垒层1020和1026是由合适的电绝缘材料(例如Al2O3或氧化铝)制成的绝缘隧道势垒。
在该实施例中，基极区域1004包括自由层结构1014。由于自由层结构1014是设置在基极区域1004内的唯一结构，所以基极区域具有用于TTM1000内改善的信号的较小厚度。发射极区域1002具有被钉扎层结构1012和AFM钉扎层1018。发射极区域1002还可具有可以是或者包括硅层或诸如镍铁的FM层的一个或更多其它发射极层1028。被钉扎层结构1012与第一绝缘隧道势垒层1020相邻，第一绝缘隧道势垒层1020又与自由层结构1014相邻。显然，第一绝缘隧道势垒层1020同时用作被钉扎层结构1012与自由层结构1014之间的间隔层。
被钉扎层结构1012的FM被钉扎层通过与AFM钉扎层1018的交换耦合被磁钉扎，该AFM钉扎层1018与被钉扎层结构1012相邻地形成。AFM钉扎层1018产生的钉扎场应大于退磁场，从而确保FM被钉扎层的磁化方向在施加外磁场(例如来自记录在盘上的位的场)期间保持固定。自由层结构1014的磁化未被固定且响应于来自记录在磁介质上的信息的场(即信号场)而自由旋转。被钉扎层结构1012可以是单个FM层或者，替代地，是多层结构。特别地，被钉扎层结构1012可以是前面关于图11所显示和描述的AP被钉扎层结构。被钉扎层结构1012的FM被钉扎层可以替代地为“自钉扎式”，其中不再需要AFM钉扎层1018用于钉扎目的，如前面所述。
集电极区域1006具有堆叠内LBL结构1016。集电极区域1006还可具有可以是或者包括硅层或诸如镍铁的FM层的一个或更多其它集电极层1030。与传感器层形成为“堆叠内”，集电极区域1006的LBL结构1016形成在传感器的中心区域内而不在其侧区域内。LBL结构1016包括被钉扎层结构1022和AFM钉扎层1024。第二绝缘隧道势垒层1026形成在LBL结构1016和自由层结构1014之间，使得被钉扎层结构1022与自由层结构1014物理分隔开但彼此接近。显然，第二绝缘隧道势垒层1026同时用作LBL结构1016的间隔层；不需要单独的间隔层来提供这样的分隔。
被钉扎层结构1022通过与AFM钉扎层1024的交换耦合被磁钉扎。特别地，AFM钉扎层1024将被钉扎层结构1022的磁矩如图所示地钉扎为平行于ABS且平行于传感器层的平面。由于被钉扎层结构1022，自由层结构1014的磁矩被如虚线箭头所示地磁稳定为平行于ABS且平行于传感器的主平面。该偏置从自由层结构1014的侧面是均匀的，从而该偏置不会导致对窄道宽传感器的限制。被钉扎层结构1022可以是单个FM层或者，替代地，是多层结构，且可包括前面关于图11所显示和描述的AP被钉扎结构。
注意，LBL结构1016的AFM钉扎层1024应优选与AFM钉扎层1018在不同的温度磁钉扎。原因在于使得TTM制造期间为AFM钉扎层1024实现的钉扎不会受用于AFM钉扎层1018的后续钉扎工艺的负面影响。如所公知的，AFM钉扎层的钉扎通常通过加热AFM材料至预定温度且同时施加磁场来实现。优选地，为获得钉扎温度的不同，AFM钉扎层1024由与AFM钉扎层1018的材料不同的材料制成。例如，AFM钉扎层1018可由铂锰(PtMn)制成，AFM钉扎层1024可由铱锰(IrMn)制成。通过对AFM钉扎层1018和1024使用具有不同厚度的相同材料可以实现类似的效果。更一般地，任何AFM材料及其厚度的选择可以变化。AFM层可以是相同的材料或替代地具有相同的厚度。优选地，AFM层由不同材料制成且具有不同的厚度。
图10示出TTM 1000的示例性厚度和材料。堆叠内纵向偏置层结构1016具有由铂锰(PtMn)制成的厚度约150埃的AFM钉扎层1024、以及由钴铁(CoFe)制成的厚度约20埃的被钉扎层1022。AFM钉扎层1018由厚度约80埃的铱锰(IrMn)制成，被钉扎层1012由厚度约40埃的钴铁(CoFe)制成。自由层结构1014由厚度约40埃的镍铁(NiFe)制成。
本申请的TTM可以利用常规光刻技术制造，如现在要描述的。在下面的描述中，特别制出关于图4和图7A显示并描述的类型的TTM；这些技术易于应用于所有TTM类型的制造。参照图12A，示出其上沉积有绝缘氧化物层1010/1012的集电极区域20。然后抗蚀剂图案43被用来去除绝缘层1010/1012的中间部分，如图12B所示，其产生下至半导体衬底20的通孔44以及绝缘层1010和1012。绝缘层材料的去除可以利用常规蚀刻技术进行。可选地，然后在绝缘层1012的至少一部分之上形成金属层1050。金属层1050可以利用溅射沉积或电镀步骤以及采用图案化的抗蚀剂和蚀刻的光刻步骤来形成。传感器结构的气垫面(ABS)11在图13A和13B以及随后的图中由虚线表示。
图14A中，传感器堆叠18形成在绝缘层1010和1012之上，进入通孔44，以及在金属层1050上。传感器堆叠18包括基极区域15和发射极区域5，势垒区域(例如势垒区域10)沉积在堆叠中合适的地方。在感测平面后面，基极区域15形成在金属层1050上并与之接触。顶视14B示出了传感器堆叠18的上部覆盖(upper cap)，其是发射极区域5的顶表面。然后，如图15A和15B所示，另一抗蚀剂46被用于构图传感器堆叠18，其中发射极区域5的部分利用诸如离子研磨或反应离子蚀刻(RIE)的公知技术被去除。这沿着侧面暴露了基极层15且限定了器件的条纹高度HS。如图16A和16B所示，然后在暴露的基极层15之上的区域中填充绝缘体25(例如氧化铝)。
在处理的下一阶段中，如图17A和17B所示，图案化的抗蚀剂47被用来与蚀刻一起沿道宽(TW)轴1600构图该结构。图案化的抗蚀剂47在图17B的顶视图中更好观察，其中绝缘体25和发射极5的暴露部分被示出。一旦暴露的材料被去除，绝缘层29就如图18A的ABS视图和图18B的顶视图所示地被沉积。在图19A的ABS视图和图19B中，绝缘体层29的部分与再填充氧化铝25和基极区域15的部分一起被去除，使得仅发射极区域5与基极区域15的残留部分位于绝缘体层29之间。然后利用另外的抗蚀剂48构图器件且另外的绝缘体38填充暴露的部分。图20A和20B示出该器件，其中使用又一抗蚀剂49构图(蚀刻)到基极区域15的通孔56和到集电极区域20的通孔(不可见)。该步骤可如图所示地蚀刻穿过金属层1050，或者替代地避免蚀刻穿过金属层1050。构图完成后，该晶体管器件如图21A和21B所示地镀以发射极引线35和基极引线36，其中这些引线35、36优选由镍铁(NiFe)制成。诸如集电极引线(未示出)的其它引线也可以包括在该镀引线的步骤中。
结语。如这里所述，适合在磁头中使用的本申请的三端子磁传感器(TTM)具有基极区域、集电极区域和发射极区域。第一势垒层位于发射极区域与基极区域之间，第二势垒层位于集电极区域与基极区域之间。感测平面沿基极区域、集电极区域、以及发射极区域的侧面确定。基极区域包括自由层结构、被钉扎层结构、形成在自由层结构与被钉扎层结构之间的第一非磁间隔层、磁偏置自由层结构的堆叠内纵向偏置层结构、以及形成在自由层结构与堆叠内纵向偏置层结构之间的第二非磁间隔层。该TTM优选地制成磁头的部分。在该TTM的一个变型中，基极区域的层被颠倒。
本发明的盘驱动器包括滑块、承载在该滑块上的磁头、磁头的写头部分、磁头的包括三端子磁传感器(TTM)的读头部分。该TTM具有基极区域、集电极区域、以及发射极区域。第一势垒层位于发射极区域与基极区域之间，第二势垒层位于集电极区域与基极区域之间。TTM的气垫面(ABS)平面沿基极区域、集电极区域、以及发射极区域的侧面确定。基极区域包括自由层结构、被钉扎层结构、形成在自由层结构与被钉扎层结构之间的第一非磁间隔层、磁偏置自由层结构的堆叠内纵向偏置层结构、以及形成在自由层结构与堆叠内纵向偏置层结构之间的第二非磁间隔层。该TTM可包括SVT、MTT、或双结结构。
应理解，上述只是本发明的优选实施例的描述，在不偏离后附权利要求所定义的本发明的实质精神和范围的情况下，可以做出各种改变、替换和变型。例如，尽管TTM被描述为三引线器件，但是它实际上可具有三个或更多引线。说明书和权利要求中的术语和措辞对于本领域技术人员来说没有赋予不同于普通语言意义的任何特殊特定意义，因此说明书不是用于以不适当的狭义限定术语。
权利要求
1.一种三端子磁传感器(TTM)，包括基极区域；集电极区域；发射极区域；第一势垒层，其位于所述发射极区域与所述基极区域之间；第二势垒层，其位于所述集电极区域与所述基极区域之间；所述基极区域包括自由层结构；被钉扎层结构；第一非磁间隔层，其位于所述自由层结构与所述被钉扎层结构之间；堆叠内纵向偏置层结构，其磁偏置所述自由层结构；以及第二非磁间隔层，其位于所述自由层结构与所述堆叠内纵向偏置层结构之间。
2.如权利要求1所述的TTM，其中所述堆叠内纵向偏置层结构包括铁磁(FM)被钉扎层；以及非磁间隔层，其位于所述FM被钉扎层与所述自由层结构之间。
3.如权利要求1所述的TTM，其中所述第一和所述第二势垒层中的至少一个包括导电层。
4.如权利要求1所述的TTM，其中所述被钉扎层结构包括铁磁(FM)被钉扎层；以及反铁磁(AFM)钉扎层，其磁钉扎所述FM被钉扎层。
5.如权利要求1所述的TTM，其中所述堆叠内纵向偏置层结构包括铁磁(FM)被钉扎层；以及反铁磁(AFM)钉扎层，其磁钉扎所述FM被钉扎层。
6.如权利要求1所述的TTM，其中所述被钉扎层结构包括反平行(AP)被钉扎层结构；以及反铁磁(AFM)钉扎层，其磁钉扎所述AP被钉扎层结构。
7.如权利要求1所述的TTM，还包括所述被钉扎层结构包括第一铁磁(FM)被钉扎层；第一反铁磁(AFM)钉扎层，其磁钉扎所述第一FM被钉扎层；所述堆叠内纵向偏置层结构包括第二铁磁(FM)被钉扎层；以及第二反铁磁(AFM)钉扎层，其磁钉扎所述第二FM被钉扎层。
8.如权利要求1所述的TTM，还包括所述被钉扎层结构包括第一铁磁(FM)被钉扎层；第一反铁磁(AFM)钉扎层，其磁钉扎所述第一FM被钉扎层；所述堆叠内纵向偏置层结构包括第二铁磁(FM)被钉扎层；第二反铁磁(AFM)钉扎层，其磁钉扎所述第二FM被钉扎层；且所述第二AFM钉扎层包括与所述第一AFM钉扎层不同的材料。
9.如权利要求1所述的TTM，还包括所述被钉扎层结构包括第一铁磁(FM)被钉扎层；第一反铁磁(AFM)钉扎层，其磁钉扎所述第一FM被钉扎层；所述堆叠内纵向偏置层结构包括第二铁磁(FM)被钉扎层；第二反铁磁(AFM)钉扎层，其磁钉扎所述第二FM被钉扎层；且所述第二AFM钉扎层具有与所述第一AFM钉扎层的磁钉扎温度不同的磁钉扎温度。
10.一种磁头，包括三端子磁(TTM)传感器；所述TTM具有基极区域；集电极区域；发射极区域；第一势垒层，其位于所述发射极区域与所述基极区域之间；第二势垒层，其位于所述集电极区域与所述基极区域之间；所述基极区域包括自由层结构；被钉扎层结构；第一非磁间隔层，其位于所述自由层结构与所述被钉扎层结构之间；堆叠内纵向偏置层结构，其磁偏置所述自由层结构；以及第二非磁间隔层，其位于所述自由层结构与所述堆叠内纵向偏置层结构之间。
11.如权利要求10所述的磁头，其中所述堆叠内纵向偏置层结构包括铁磁(FM)被钉扎层；以及非磁间隔层，其位于所述FM被钉扎层与所述自由层结构之间。
12.如权利要求10所述的磁头，其中所述第一和所述第二势垒层中的至少一个包括导电层。
13.如权利要求10所述的磁头，其中所述被钉扎层结构包括铁磁(FM)被钉扎层；以及反铁磁(AFM)钉扎层，其磁钉扎所述FM被钉扎层。
14.如权利要求10所述的磁头，其中所述堆叠内纵向偏置层结构包括铁磁(FM)被钉扎层；以及反铁磁(AFM)钉扎层，其磁钉扎所述FM被钉扎层。
15.如权利要求10所述的磁头，其中所述被钉扎层结构包括反平行(AP)被钉扎层结构；以及反铁磁(AFM)钉扎层，其磁钉扎所述AP被钉扎层结构。
16.如权利要求10所述的磁头，还包括所述被钉扎层结构包括第一铁磁(FM)被钉扎层；第一反铁磁(AFM)钉扎层，其磁钉扎所述第一FM被钉扎层；所述堆叠内纵向偏置层结构包括第二铁磁(FM)被钉扎层；以及第二反铁磁(AFM)钉扎层，其磁钉扎所述第二FM被钉扎层。
17.如权利要求10所述的磁头，还包括所述被钉扎层结构包括第一铁磁(FM)被钉扎层；第一反铁磁(AFM)钉扎层，其磁钉扎所述第一FM被钉扎层；所述堆叠内纵向偏置层结构包括第二铁磁(FM)被钉扎层；第二反铁磁(AFM)钉扎层，其磁钉扎所述第二FM被钉扎层；且所述第二AFM钉扎层包括与所述第一AFM钉扎层不同的材料。
18.一种盘驱动器，包括滑块；承载在所述滑块上的磁头；所述磁头的写头部分；所述磁头的读头部分；所述读头部分包括三端子磁传感器(TTM)；所述TTM具有基极区域；集电极区域；发射极区域；第一势垒层，其位于所述发射极区域与所述基极区域之间；第二势垒层，其位于所述集电极区域与所述基极区域之间；所述基极区域包括自由层结构；被钉扎层结构；第一非磁间隔层，其位于所述自由层结构与所述被钉扎层结构之间；堆叠内纵向偏置层结构，其磁偏置所述自由层结构；以及第二非磁间隔层，其位于所述自由层结构与所述堆叠内纵向偏置层结构之间。
19.如权利要求18所述的盘驱动器，其中所述堆叠内纵向偏置层结构包括铁磁(FM)被钉扎层；以及非磁间隔层，其位于所述FM被钉扎层与所述自由层结构之间。
20.如权利要求18所述的盘驱动器，其中所述第一和所述第二势垒层中的至少一个包括导电层。
21.如权利要求18所述的盘驱动器，其中所述被钉扎层结构包括铁磁(FM)被钉扎层；以及反铁磁(AFM)钉扎层，其磁钉扎所述FM被钉扎层。
22.如权利要求18所述的盘驱动器，其中所述堆叠内纵向偏置层结构包括铁磁(FM)被钉扎层；以及反铁磁(AFM)钉扎层，其磁钉扎所述FM被钉扎层。
23.如权利要求18所述的盘驱动器，其中所述被钉扎层结构包括反平行(AP)被钉扎层结构；以及反铁磁(AFM)钉扎层，其磁钉扎所述AP被钉扎层结构。
24.如权利要求18所述的盘驱动器，还包括所述被钉扎层结构包括第一铁磁(FM)被钉扎层；第一反铁磁(AFM)钉扎层，其磁钉扎所述第一FM被钉扎层；所述堆叠内纵向偏置层结构包括第二铁磁(FM)被钉扎层；以及第二反铁磁(AFM)钉扎层，其磁钉扎所述第二FM被钉扎层。
25.如权利要求18所述的盘驱动器，还包括所述被钉扎层结构包括第一铁磁(FM)被钉扎层；第一反铁磁(AFM)钉扎层，其磁钉扎所述第一FM被钉扎层；所述堆叠内纵向偏置层结构包括第二铁磁(FM)被钉扎层；第二反铁磁(AFM)钉扎层，其磁钉扎所述第二FM被钉扎层；且所述第二AFM钉扎层包括与所述第一AFM钉扎层不同的材料。
全文摘要
本发明提供一种适合在磁头中使用的三端子磁传感器(TTM)，其具有基极区域、集电极区域和发射极区域。第一势垒层位于发射极区域与基极区域之间，第二势垒层位于集电极区域与基极区域之间。该TTM的气垫面(ABS)感测平面沿基极区域、集电极区域、以及发射极区域的侧面确定。基极区域包括自由层结构、被钉扎层结构、形成在自由层结构与被钉扎层结构之间的第一非磁间隔层、磁偏置自由层结构的堆叠内纵向偏置层结构、以及形成在自由层结构与堆叠内纵向偏置层结构之间的第二非磁间隔层。在该TTM的一个变型中，基极区域的层被颠倒。该TTM可包括自旋阀晶体管(SVT)、磁隧道晶体管(MTT)、或双结结构。
文档编号G11B5/48GK1815753SQ200510022949
公开日2006年8月9日 申请日期2005年12月19日 优先权日2005年1月10日
发明者杰弗里·R·奇尔德雷斯, 小罗伯特·E·方塔纳, 杰弗里·S·利勒 申请人:日立环球储存科技荷兰有限公司