磁阻传感器的制造方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]磁硬盘驱动器包括换能器头，该换能器头读取和写入在有形的磁存储介质中编码的数据。从磁介质的表面检测的磁通引起换能器头内的磁阻(MR)传感器内的一个或多个传感层的磁化向量的旋转，这继而引起MR传感器的电阻率的变化。通过使电流穿过MR传感器并测量跨过MR传感器的电压变化，可检测MR传感器的电阻的变化。相关的电路可将测量的电压变化信息转换成适当的格式，并处理该信息以恢复在盘上编码的数据。
【发明内容】
[0002]本文所述和要求保护的实现方式提供一种包括传感器结构的装置，该传感器结构包括顶部屏蔽和底部屏蔽，该顶部屏蔽包括顶部屏蔽合成反铁磁(SAF)层，该底部屏蔽包括底部屏蔽SAF层。顶部屏蔽SAF可能在非原位(ex situ)，而底部屏蔽SAF层可能在原位(in situ)ο
[0003]提供本
【发明内容】
，以简化形式介绍下面在【具体实施方式】中进一步描述的概念的选择。本
【发明内容】
并不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在限制所要求保护的主题的范围。所要求保护的主题的其它特征、细节、功用和优点将从各种实现方式的以下更具体撰写的【具体实施方式】和如在附图中进一步图示并在所附权利要求中限定的实现方式中显而易见。
【附图说明】
[0004]图1图示示例性盘驱动器组件的平面图以及在非原位顶部合成反铁磁(SAF)屏蔽、原位底部SAF屏蔽和侧面屏蔽之间配置的示例性磁阻传感器叠层的分解的面向空气承载表面的视图。
[0005]图2a图示示例性非原位I型顶部SAF屏蔽的层图。
[0006]图2b图示图2a中非原位I型顶部SAF屏蔽的示例。
[0007]图2c图示图2b中示例性非原位I型顶部SAF屏蔽的磁化的图表。
[0008]图3a图示示例性非原位2型增强的顶部SAF屏蔽的层图。
[0009]图3b图示图3a中非原位2型增强的顶部SAF屏蔽的示例。
[0010]图3c图示图3b中示例性非原位2型增强的顶部SAF屏蔽的磁化的图表。
[0011]图4a图示示例性原位I型底部SAF屏蔽的层图。
[0012]图4b图示图4a中原位I型底部SAF屏蔽的示例。
[0013]图4c图示图4b中原位I型底部SAF屏蔽的磁化的图表。
[0014]图5a图示示例性原位2型增强的底部SAF屏蔽的层图。
[0015]图5b图示图5a中原位2型增强的底部SAF屏蔽的示例。
[0016]图5c图示图5b中示例性原位2型增强的底部SAF屏蔽的磁化的图表。
[0017]图6a图示示例性的原位3型底部SAF屏蔽的层图。
[0018]图6b图示图6a中原位3型底部SAF屏蔽的示例。
[0019]图7图示用于磁元件制造的示例性操作。
【具体实施方式】
[0020]对于高数据密度和用于从磁介质读取数据的敏感的传感器，存在日益增加的需求。具有增加的敏感性的巨磁阻(GMR)传感器包括由薄导电的非磁间隔物层分隔的两个软磁层(“钉扎层”和“自由层”)。隧道磁阻(TMR)传感器提供对GMR的扩展，其中电子跨过薄绝缘隧道势皇以取向垂直于多个层的自旋而行进。
[0021]通过传感器中的磁阻叠层的电阻取决于被放置在叠层中的自由层和磁参考层的相对磁取向。当两个层的磁取向反平行时，电阻对于电流处于最大值，而当两个层的磁取向平行时，电阻处于最小值。磁阻叠层经受磁退火工艺以设置磁层的磁取向，其中垂直于空气承载表面(ABS)方向施加磁场。在退火工艺之后，使自由层的易轴(基本上在各向异性的方向上)朝着ABS方向，并且磁参考层和钉扎层被放置成反平行并垂直于ABS方向。
[0022]在传感器叠层中，反铁磁(AFM)材料可被置于邻近第一软磁层一一 “钉扎层”，以防止钉扎层(并且特别是其磁化)旋转。从而在预定方向上固定其磁化。第二软磁层一一“自由层” 一一的磁化响应于外部场而自由旋转。传感器还可包括几个其它层。
[0023]使用AFM/钉扎层结构增加读取器的屏蔽到屏蔽间隔(SSS)。因为确定记录系统中信号-噪声(SNR)比的磁传感器的脉冲宽度PW50取决于磁头的SSS，实现较低的SSS降低记录系统的SNR。
[0024]可如下给出正如由模型和实验二者建议的在PW50和SSS之间的关系的示例:APW50 ^ 0.3* ASSSo因此，SSS的降低导致PW50的值的降低，因此用于记录系统的SNR的值增加。因此，可通过降低SSS来实现读取器的更高线密度。此外，更小的SSS还改善介质读取器的跨磁道分辨率，并且跨磁道分辨率中的这种降低有助于可由介质读取器实现的面密度的进一步改善。
[0025]随着磁阻器件的尺寸减小，钉扎层的磁化方向的变化增加。籽晶层可用于促进AFM层的纹理和晶粒生长。为其原子结构或布置选择的籽晶层与AFM和磁层的优选晶体方向对应。籽晶层可以是非磁材料(例如Ta、Ru、Cr、Pt、Pd)或合金(例如NiCr)。籽晶层也可以是磁材料(例如NiFe)，其可进一步增强AFM和钉扎磁层之间的交换偏置场。垂直于ABS方向——与钉扎层相同的方向——固定磁籽晶层的磁取向。
[0026]然而，在记录介质上方飞行的读取器头的读取期间，磁籽晶层的磁矩可能在记录介质外的杂散场下触发，并且引起对于下方的屏蔽磁层和叠层上部中的传感器磁层二者的不想要的畴运动。这些不想要的畴运动可能导致驱动不稳定问题。可在由软磁材料(例如NiFe或CoNiFe)制成的屏蔽之间配置磁阻叠层，所述软磁材料可具有低的磁各向异性(Hk) ο
[0027]本文公开的传感器结构提供降低的SSS，并为读取器引入高的磁各向异性。具体地，传感器结构包括:包括顶部屏蔽SAF层的顶部屏蔽，以及包括底部屏蔽SAF层的底部屏蔽。顶部屏蔽SAF层可能在非原位，而底部屏蔽SAF层可能在原位。“原位”是指原位沉积，或者在不破坏真空的情况下与磁阻叠层一起的沉积。“非原位”是指非原位沉积，或者紧接着磁阻叠层的沉积而在破坏的真空之后的沉积。
[0028]此外，顶部屏蔽SAF层和底部屏蔽SAF层具有高的磁各向异性，这改善了屏蔽的稳定性，并允许减少屏蔽到屏蔽间隔。另外，底部屏蔽SAF层充当籽晶层，并促进晶体结构生长和控制晶粒尺寸，以增强AFM和钉扎磁层之间的交换偏置场。在包括顶部屏蔽SAF层的顶部屏蔽和包括底部屏蔽SAF层的底部SAF屏蔽之间放置的磁阻叠层可包括自由层、势皇层、磁参考层、耦合隔离物层、磁钉扎层和反铁磁层。
[0029]公开的传感器结构的磁矩线性地响应于从记录介质产生的任何方向的杂散场。顶部、底部和侧面屏蔽吸收杂散场，而没有传感器叠层的自由层、磁参考层和磁钉扎层的磁取向干扰。顶部屏蔽SAF层和底部屏蔽SAF层的高的磁各向异性以及与顶部屏蔽SAF层磁连接的侧面屏蔽为读取器头提供畴稳定性。另外，顶部屏蔽和底部屏蔽中的SAF层形成屏蔽结构的一部分，这允许减少SSS。此外，底部屏蔽中的原位SAF层起籽晶层的作用，其促进位于底部屏蔽上方的AFM层的晶体结构生长，并控制位于底部屏蔽上方的AFM层的晶粒尺寸，导致在传感器叠层的AFM层和钉扎磁层之间增强的交换偏置场。顶部屏蔽和底部屏蔽中的SAF层还减少由屏蔽内的畴壁运动产生的Barkhausen噪声。
[0030]底部和顶部SAF屏蔽形成屏蔽结构的一部分，并减少屏蔽到屏蔽间隔(SSS)。降低的SSS导致降低的PW50，因此增加读取器的线密度能力。此外，降低SSS还改善读取器的跨磁道分辨率，从而改善读取器的面密度能力。
[0031]图1图示示例性盘驱动器组件100的平面图。示例性盘驱动器组件100包括在介质盘108上方放置的致动器臂110的远端上的滑块120。围绕旋转的致动器轴106旋转的旋转音圈电机用于将滑块120定位在数据磁道(例如数据磁道140)上，而围绕旋转的盘轴111旋转的主轴电机用于旋转介质盘108。具体参照视图A，介质盘108包括外径102与内径104，其之间是由圆形虚线图示的许多数据磁道，诸如数据磁道140。
[0032]滑块120是具有执行各种各样功能的各种各样的层的层叠