读取传感器及其形成方法以及磁数据存储系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及磁头，更具体地，本发明涉及一种具有凹陷的反铁磁(AFM)钉扎层的磁头。
【背景技术】
[0002]计算机的心脏是磁硬盘驱动器(HDD)，磁硬盘驱动器通常包括旋转的磁盘、具有读头和写头的滑块(slider)、位于旋转的盘之上的悬臂、以及驱动臂，该驱动臂摆动该悬臂以将读头和/或写头置于旋转的盘上的选定的环形磁道上方。当盘不旋转时，悬臂将滑块偏置为与该盘的表面接触，但是当该盘旋转时，在滑块的空气轴承表面(ABS)附近，空气被旋转的盘旋动，使得滑块行进在空气轴承(air bearing)之上以小的距离离开旋转的盘的表面。当滑块在空气轴承上行进时，写头和读头用于写入磁印记(magnetic impress1n)到旋转的盘以及从旋转的盘读取磁场信号。读头和写头连接到处理电路，该处理电路根据计算机程序操作以实现写入和读取功能。
[0003]在信息时代处理的信息量迅速增加。具体地，已经期望HDD在其有限的面积和体积中存储更多的信息。对于这种期望的一种技术途径是通过增大HDD的记录密度来增大容量。为了实现更高的记录密度，记录位(recording bit)的进一步小型化是有效的，这进而通常要求设计越来越小的部件。用于实现部件尺寸的这种减小的一种途径是使用具有读取传感器的磁头，该读取传感器具有与具有增大的记录密度的磁介质一起使用的更窄的磁道宽度。
[0004]然而，与设计和制造具有更窄的磁道宽度的读取传感器相关的问题之一是读取间隙(read gap)的尺寸。传统的读取传感器不能充分地减小读取间隙而允许读取传感器具有更窄的磁道宽度，具有更窄的磁道宽度的读取传感器能够如所需地有效地操作。
【发明内容】
[0005]在一个实施例中，一种读取传感器包括:反铁磁(AFM)钉扎层，配置为以预定方式钉扎位于其上的一个或多个被钉扎层的磁取向，该AFM钉扎层在元件高度方向(elementheight direct1n)上从面对介质的表面(media-facing surface)凹陷至第一高度；第一反平行被钉扎多层(API)，位于AFM钉扎层之上并延伸超过该第一高度到面对介质的表面；第二反平行被钉扎层(AP2)，位于APl之上并延伸超过第一高度到该面对介质的表面；以及自由层，配置为响应于存储到磁介质的磁信息，该自由层在AP2之上位于面对介质的表面处并在元件高度方向上从面对介质的表面延伸至第二高度，其中该元件高度方向垂直于面对介质的表面，其中APl和AP2不从面对介质的表面凹陷，并且其中AFM钉扎层、APl和AP2在元件高度方向上延伸超过自由层在第二高度之外(beyond the second height)。
[0006]在另一个实施例中，一种用于形成读取传感器的方法包括:形成AFM钉扎层，该AFM钉扎层配置为以预定方式钉扎位于其上的一个或多个被钉扎层的磁取向，该AFM钉扎层在元件高度方向上从面对介质面的表面凹陷至第一高度；在AFM钉扎层之上形成AP1，该API延伸超过第一高度至面对介质的表面；在该APl之上形成AP2，该AP2延伸超过第一高度至面对介质的表面；以及形成自由层，该自由层配置为响应于存储到磁介质的磁信息，该自由层在AP2之上形成在面对介质的表面处并在元件高度方向上从面对介质的表面延伸至第二高度，其中元件高度方向垂直于面对介质的表面，其中APl和AP2不从面对介质的表面凹陷，并且其中AFM钉扎层、APl和AP2在元件高度方向上延伸超过自由层在第二高度之外。
[0007]这些实施例中的任一个可以在磁数据存储系统诸如盘驱动器系统中实施，该磁数据存储系统可以包括磁头、用于使磁介质(例如，硬盘)在磁头上方经过的驱动机构、以及电联接到磁头的控制器。
[0008]从以下的详细描述，本发明的其它的方面和优点将变得明显，以下的详细描述在与附图结合时通过示例的方式示出本发明的原理。
【附图说明】
[0009]为了更全面地理解本发明的本质和优点以及优选的使用方式，应当参照以下结合附图阅读的详细描述。
[0010]图1是一种磁记录盘驱动器系统的简化图。
[0011]图2A是采用纵向记录格式的记录介质的示意截面图。
[0012]图2B是用于如图2A中的纵向记录的传统磁记录头和记录介质组合的示意图。
[0013]图2C是采用垂直记录格式的磁记录介质。
[0014]图2D是用于在一侧垂直记录的记录头和记录介质组合的示意图。
[0015]图2E是适于在介质的两侧分开地记录的记录装置的示意图。
[0016]图3A是具有螺旋线圈的垂直磁头的一个特定实施例的截面图。
[0017]图3B是具有螺旋线圈的背负式(piggyback)磁头的一个特定实施例的截面图。
[0018]图4A是具有环状线圈的垂直磁头的一个特定实施例的截面图。
[0019]图4B是具有环状线圈的背负式磁头的一个特定实施例的截面图。
[0020]图5示出根据一个实施例的当从读取传感器的面对介质的表面或空气轴承表面(ABS)观看时的读取传感器。
[0021]图6A-6D示出根据多个实施例的几种读取传感器结构的从面对介质的表面的等距视图。
[0022]图7示出读取传感器结构的测量。
[0023]图8示出根据一个实施例的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0024]下面的描述是为了说明本发明的一般原理的目的而进行，而不意在限制这里要求保护的发明构思。此外，这里描述的特定特征可以与各种可能的组合和变换的每个中的其它描述的特征组合地使用，而不必被固定到一个特定实施例或方式。
[0025]除非这里另外明确地限定，否则所有术语应当被给予它们最宽的可能解释，包括从说明书隐含的含义以及本领域技术人员理解的含义和/或在字典、手册等中限定的含义。
[0026]还必须指出的是，如在说明书和权利要求书中使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数形式，除非另外指定。
[0027]下面的描述公开了基于盘的存储系统和/或相关的系统和方法以及其操作和/或部件的几个优选实施例。
[0028]根据一个实施例，一种用于磁头中的读取传感器可以提供有从该读取传感器的面对介质的表面凹陷的反铁磁(AFM)钉扎层。与传统结构相比，这种结构允许读取间隙被减小至少约4纳米，以及足够幅度的读回信号和良好的可靠性。
[0029]在一个一般性的实施例中，一种读取传感器包括:AFM钉扎层，配置为以预定方式钉扎位于其上的一个或多个被钉扎层的磁取向，该AFM钉扎层在元件高度方向上从面对介质的表面凹陷至第一高度；第一反平行被钉扎多层(API)，位于AFM钉扎层之上并延伸超过第一高度至面对介质的表面；第二反平行被钉扎层(AP2)，位于APl之上并延伸超过第一高度至面对介质的表面；以及自由层，配置为响应于存储到磁介质的磁信息，该自由层在AP2之上设置在面对介质的表面处并在元件高度方向上从面对介质的表面延伸至第二高度，其中元件高度方向垂直于面对介质的表面，其中APl和AP2不从面对介质的表面凹陷，并且其中AFM、APl和AP2在元件高度方向上延伸超过该自由层在第二高度之外。
[0030]在另一个一般性的实施例中，一种用于形成读取传感器的方法包括:形成AFM钉扎层，该AFM钉扎层配置为以预定方式钉扎位于其上的一个或多个被钉扎层的磁取向，该AFM钉扎层在元件高度方向上从面对介质的表面凹陷至第一高度；在APM钉扎层之上形成APl，该APl延伸超过第一高度到面对介质的表面；在々?1之上形成AP2，该AP2延伸超过第一高度到面对介质的表面；以及形成自由层，该自由层配置为响应于存储到磁介质的磁信息，该自由层在AP2之上形成在面对介质的表面处并在元件高度方向上从面对介质的表面延伸至第二高度，其中元件高度方向垂直于面对介质的表面，其中APl和AP2不从面对介质的表面凹陷，并且其中AFM、AP1和AP2在元件高度方向上延伸超过自由层在第二高度之外。
[0031]现在参照图1，示出了根据本发明的一个实施例的盘驱动器100。如图1所示，至少一个可旋转的磁盘112被支撑在心轴114上并被驱动机构旋转，该驱动机构可以包括盘驱动电机118。每个盘上的磁记录通常为盘112上的同心数据磁道的环状图案(未示出)的形式。
[0032]至少一个滑块113位于盘112附近，每个滑块113支撑一个或多个磁读/写头121。当盘旋转时，滑块113在盘表面122上径向地移入和移出，使得头121可以存取该盘的不同磁道，期望的数据被记录在和/或将要被写入在这些磁道处。每个滑块113通过悬挂件115附接到致动臂119。悬挂件115提供轻微的弹力，该弹力将滑块113靠着盘表面122偏置。每个致动臂119附接到致动器127。如图1所示的致动器127可以是音圈电机(VCM)。该VCM包括可在固定磁场内移动的线圈，线圈运动的方向和速度由控制器129提供的电机电流信号来控制。
[0033]在盘存储系统的运行期间，盘112的旋转在滑块113和盘表面122之间产生空气轴承，该空气轴承施加向上的力或升力(lift)在滑块上。在正常运行期间，该空气轴承因此抵消悬挂件115的轻微弹力并支撑滑块113离开盘表面以小的基本上恒定的