传感器叠层结构的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]在磁性数据存储和检取系统中，磁性读/写头包括读取器部分，该读取器部分具有用于检取被存储在磁盘中的磁编码信息的磁阻(MR)传感器。来自盘表面的磁通使得MR传感器的感测层的磁化向量旋转，这进而造成MR传感器的电阻率变化。通过使电流通过MR传感器并测量MR传感器两侧的电压，可检测MR传感器的电阻率的变化。然后外部电路将电压信息转换成适当的格式，并操控该信息以恢复在盘上编码的信息。
【发明内容】
[0002]本公开针对具有多个层的传感器叠层。
[0003]本公开的一种【具体实施方式】是一种方法，该方法通过如下方式来偏置读取器叠层内的自由层:使用具有位于自由层和顶部合成反铁磁(SAF)层之间的RKKY耦合特性的层和在SAF层和具有RKKY耦合特性的层之间的磁覆盖层，提供自由层和顶部SAF层之间的交换规A
柄口 O
[0004]本公开的另一【具体实施方式】是包括读取器叠层的装置，该叠层具有:顶部合成反铁磁(SAF)层、与顶SAF层毗邻的磁覆盖层、与磁覆盖层毗邻并与顶部SAF层相对的RKKY耦合层；以及与RKKY耦合层毗邻并与磁覆盖层相对的自由层。
[0005]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。
[0006]附图简述
[0007]图1示出根据本公开的具有带有传感器叠层的示例性磁阻(MR)传感器的数据存储设备。
[0008]图2示出MR传感器的一种实施方式的空气承载表面的示意图。
[0009]图3示出MR传感器的一替代实施方式的空气承载表面的示意图。
[0010]图4示出MR传感器的又一替代实施方式的空气承载表面的示意图。
[0011]图5示出MR传感器的又一替代实施方式的空气承载表面的示意图。
[0012]图6示出MR传感器的又一替代实施方式的空气承载表面的示意图。
[0013]图7示出MR传感器的又一替代实施方式的空气承载表面的示意图。
[0014]图8示出MR传感器的又一替代实施方式的空气承载表面的示意图。
[0015]图9示出MR传感器的又一替代实施方式的空气承载表面的示意图。
[0016]图10是制造MR传感器的示例性方法的流程图。
【具体实施方式】
[0017]越来越需要高数据密度和灵敏的传感器以从磁性介质读取数据。这些读传感器可以是磁阻(MR)传感器，其包括具有磁化向量或取向的多个层。来自磁性介质表面的磁通影响磁化方向，这进而影响MR传感器的电阻率，由此允许传感器从磁性介质读取数据。
[0018]作为概览，MR读传感器具有传感器叠层，该传感器叠层包括磁性层(典型为软磁材料)，它响应外部场而旋转；该磁性层被称为“自由层”(FL)。自由层(FL)的磁化方向影响MR传感器的电阻率。合成反铁磁(SAF)层毗邻于FL并影响自由层的磁取向，该SAF层包括具有被钉扎的磁化方向的磁性被钉扎层(PL)和与PL相对并通过间隔层与PL隔开的具有一磁化取向的基准层(RL)。读传感器中另外出现多个其它层，包括在传感器叠层之上的另一 SAF层，它被称为SAF顶部屏蔽。
[0019]读传感器可包括侧屏蔽以向传感器叠层内的FL提供磁性偏置场。在一些实施方式中，非磁性顶部块状屏蔽和非磁性底部块状屏蔽也出现在读传感器中。
[0020]侧屏蔽可以是例如永磁体(PM)或软磁侧屏蔽(例如NiFe)以在传感器叠层内的FL上提供磁性偏置场。软磁侧屏蔽与顶部SAF层直接磁性耦合。随着对面密度容量和分辨率的要求增加，屏蔽-屏蔽间距(SSS)，即底部屏蔽和SAF顶部屏蔽之间的距离缩减，由此导致侧屏蔽厚度的减小，这进而降低FL稳定性。尤其在宽的反铁磁(AFM)层设计中，侧屏蔽厚度显著减小。为了补偿由于较薄的侧屏蔽厚度造成的FL偏置强度的减小，可使用较高磁矩的侧屏蔽和/或高Hk自由层材料来增加FL稳定性。在本公开中，提供一替代结构。
[0021 ] 在本公开中，描述了一种MR传感器，其包括在传感器叠层内的在FL和SAF层之间的磁覆盖层，所述磁覆盖层在SAF顶部屏蔽内以取得FL和SAF顶屏蔽之间的耦合，从而进一步使FL稳定。磁性覆盖的出现也减小了 SSS，由此允许增加的面密度。
[0022]通过将磁覆盖层引入到传感器叠层中，非磁覆盖层的厚度减小，由此导致SSS的减小。本文公开的MR传感器具有经由磁覆盖层与SAF顶部屏蔽中的SAF层交换耦合的自由层，所述磁覆盖层与SAF磁耦合。
[0023]注意，本文公开的技术可与多种不同类型的MR传感器(例如各向异性磁阻(AMR)传感器、TMR传感器、GMR传感器等)结合使用。因此，所讨论的实施方式也适用于基于新物理现象(例如横向自旋阀(LSV)、自旋霍尔效应(SHE)、自旋扭矩振荡(STO)等)的新MR传感器设计。
[0024]图1示出具有示例性MR传感器的数据存储设备100，其在分解图102中被更详细地示出。尽管可考虑其它实施方式，然而在图示实施方式中，数据存储设备100包括存储介质104 (例如磁性数据存储盘)，在其上可使用磁写极记录数据位并可使用磁阻(MR)元件从中读取数据位。存储介质104在转动期间绕主轴中心或盘转动轴线105转动，并包括内径106和外径108，在内径106和外径108之间具有数个同心数据轨道110。应当理解，本文描述的MR技术可与多种存储格式一起使用，包括连续磁性介质、离散轨道(DT)介质、瓦式(shingled)介质等。
[0025]信息可被写至和读出自存储介质104上的数据轨道110内的数据位位置。具有致动器转轴122的致动器组件120将换能器头组件124支承在其远端。在盘旋转期间，换能器头组件124贴近地在存储介质104的表面之上“飞行”。致动器组件120在寻道操作期间绕致动器转动轴线122转动。寻道操作将换能器头组件124定位在目标数据轨道上以进行读和写操作。
[0026]分解图102示意地示出MR传感器130的空气承载表面(ABS)图。MR传感器130包括底部块状屏蔽132、顶部块状屏蔽134和传感器叠层136。图中AFM层137毗邻于底部块状屏蔽132，然而在一些实施方式中可以有籽晶层(未示出)。传感器叠层136也包括SAF层138、自由层(FL) 140和磁覆盖层142。传感器叠层136也可包括例如在磁覆盖层142和FL 140之间的金属耦合层(例如钌)的附加层以及其它多个层，图1中未示出传感器叠层136和MR传感器130的详细结构。
[0027]另一 SAF层144位于顶部块状屏蔽134和传感器叠层136之间，该SAF层144包括被钉扎层、基准层和在它们之间的间隔层。被钉扎层通过反铁磁交换耦合来“钉扎”基准层的磁取向。SAF层144中的基准层和磁覆盖层142直接磁性耦合，因为它们之间没有间隔层。SAF层144经由磁覆盖层142交换親合于自由层140。
[0028]传感器叠层136也包括沿横道方向位于传感器叠层136两侧上的侧屏蔽146 ;侧屏蔽146可用来使传感器叠层136的自由层140的磁取向偏置。
[0029]图2示出MR传感器200的一种实施方式的空气承载表面(ABS)图。MR传感器200包括在传感器叠层206两相对侧上(沿磁道向下方向)的底部块状屏蔽202和顶部块状屏蔽204。在底部块状屏蔽202附近，传感器叠层206包括AFM层212和籽晶层214。
[0030]在该实施方式中，传感器叠层206包括与AFM层212毗邻的SAF层220以及具有可切换磁取向的自由层222，自由层222的取向未在图2中示出。SAF 220由被钉扎层、间隔层和基准层构成，图2中未示出这些层的详情。阻挡层可出现在自由层222和SAF层220之间，尽管图2中未示出。与自由层222毗邻并与SAF层220相对的是导电的、非磁性读取器叠层覆盖层224。在一些实施例中，读取器叠层覆盖层224是Ru/Ta/Ru多层，而在其它实施例中，读取器叠层覆盖224是厚的(例如几nm)Ru或其它非磁性金属的层。
[0031]在与AFM层212和底部块状屏蔽202相对的侧上的传感器叠层206附近具有在这里被称为合成反铁磁屏蔽或SAF顶部屏蔽的多个层(被标记为210)。另外SAF顶部屏蔽210的一部分是基准层226和被钉扎层228，它们之间具有间隔层227，这些层一起形成SAF ;这可被称为“顶部SAF”，因为如图2所示，这些层或SAF位于自由层222之上或其顶部上；或者在顶部块状屏蔽204附近。各种其它层可出现在SAF顶部屏蔽210内。
[0032]SAF顶部屏蔽210中的被钉扎层228的磁取向通过SAF顶部屏蔽210的AFM层232 (其同样可被称为“顶部AFM层”)某一程度地被钉扎，因为如图2所示，该层232位于自由层222之上或在其顶部，或者替代地位于顶部块状屏蔽204附近。由于存在由非磁性材料(一般几纳米厚)构成的覆盖层224，因此自由层222和SAF顶部屏蔽210之间没有耦合发生。尽管图2中未示出，另一覆盖层可出现在顶部块状屏蔽204和AFM层232之间以使顶部块状屏蔽204从AFM层232解耦。
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