专利名称：磁阻头用双层磁交换的稳定化的制作方法
背景技术：
本发明通常涉及用于盘片驱动数据存储系统的磁阻(MR)头。尤其是，本发明涉及具有分立的、供稳定MR传感器层和软毗邻层(SAL(soft adjacent layer))用永磁体(PM)层的MR头。
为了在诸磁记录应用中提供所需的磁头性能，希望把MR元件(MRE)或传感器层稳定在单个磁畴(domgin)内。通常利用传感器的几何形状、反铁磁层、PM静磁耦合层或PM铁磁耦合层的组合来实现把MRE层稳定在单个畴内。在用供垂直偏置的SAL设计中，为了优化磁头性能，应把MR头的SAL和MR层两者均稳定在单畴状态。
在PM的交迭设计中，SAL和MRE层两者都铁磁耦合到PM层。然而，在这些PM交迭设计中，磁头的电阻因无低电阻率的层能被使用又不影响磁头的稳定性而较大。这是由于MR传感器层和SAL两者都必须为稳定化而与PM保持接触这一事实所引起的。因此，利用SAL和交迭PM稳定化的低电阻MR头将是本领域内的一个明显改进。
发明内容
揭示一种用于数据存储系统中的磁阻(MR)头。此MR头包括MR传感器层和沿MR传感器层的长度放置并适应于对MR传感器层进行垂直偏置的软毗邻层(SAL)。在位于MR头中央区域的MR传感器层和SAL之间形成间隔(spacer)层。由第一和第二永磁体(PM)层对MR传感器层和SAL独立地进行稳定。PM层与位于MR头两翼区域的SAL和MR层接触。这允许把低电阻率的材料层放置在第一和第二两翼区域内的第一和第二PM层之间，以降低MR头的电阻。
附图概述
图1是从含空气的外观(ABS(air bearing surface))透视中看到的，按本发明较佳实施例的MR头示意图。
图2是示出制造图1所示MR头的方法中第一步骤的示意图。
图3是示出制造图1所示MR头的方法中第二步骤的示意图。
图4是示出制造图1所示MR头的方法中第三步骤的示意图。
图5是示出制造图1所示MR头的方法中第四步骤的示意图。
图6是示出制造图1所示MR头的方法中第五步骤的示意图。
本发明的较佳实施方式本发明部分基于这样一种认识，即如果在SAL偏置的MR头中，以独立于MR传感器层的PM稳定来实现SAL的PM稳定，则可引入电阻率低的层来降低该头的电阻。为此，在本发明的MR头中，使用两层分开的PM层来独立地稳定SAL和MR传感器层。SAL与两层PM层之一铁磁耦合，而MR传感器层则与另一PM层相铁磁耦合。可把另外的电阻率较低的一层夹在两层PM层之间，这样就同时提供稳定性和低电阻。
如图1所示，本发明的MR头100包括第一读出器隙缝(gap)110、SAL120、间隔层130、第一PM层140(MR头100两翼区域中所表示的140A和140B)、低电阻率层150(两翼区域中所表示的150A和150B)、第二PM层160(两翼区域中所表示的160A和160B)、MR传感器层或MRE170、覆盖层180和第二读出器隙缝185。正如这里所用的那样，对层140、150和160的标号旨在包括位于MR头的两翼区域或有源传感器区中这些层的类似指示。例如，标号层140旨在包括表示为140A和140B的层140的部分。
第一读出器隙缝110可以是，例如由A12O3或其它公知的隙缝材料构成的层。SAL 120可以是由NiFeCr或任何一种公知的可用于作MRE的SAL垂直偏置的、具有矫顽磁性低而导磁率高的各种其它材料构成的层。可用于生产SAL 120的其它材料的例子为NiFeRh和NiFeRe。
间隔层130可以是Ta或者其他绝缘的间隔材料，后者在垂直偏置技术中典型地用于MRE层和SAL之间。例如，间隔层130可以是SiO2或Al2O3。PM层140和160可以是，例如，厚度近似于400的CoCrPt层。然而，PM层140和160可以是诸如CoPt或CoNiP等其它材料。此外，PM层140和160可以由分开的PM材料制成，并可具有不同于400的厚度。低电阻率层150可以是，例如600厚的Cr或TiW/Ta层。层150也可由诸如Au和Mo等其它电阻率低的材料制成，且其厚度可随特定应用而变化。
MR传感器层170可以是多种MR材料中的任一种。在较佳实施例中，MR传感器层170为NiFe。覆盖层180可以是通常在MR头中作盖子用各种材料中的任一种。在较佳实施例中，层180为Ta。虽然第一和第二读出器隙缝110和185可以是各种材料中的任一种，但在较佳实施例中，读出器隙缝110和185则为三氧化二铝。
PM层140把SAL 120稳定在单畴状态，即使用这两层之间的铁磁耦合。PM层160把MR传感器层170稳定在单畴状态，即也使用这两层之间的铁磁耦合。这种独立的PM稳定化方案允许使用夹在两层PM层140和160之间的低电阻率层150来降低整个磁头的电阻。这样，使与靠近MR传感器层和SAL两者来形成单个PM层的已有技术相反，本发明同时提供稳定性和低电阻。
图2-6示出依据本发明一些较佳实施例的MR头100的制造方法中的各种步骤。图1还示出该方法中的其它步骤。虽然在图中未示出，但此方法可以从，例如覆盖有5μmAl2O3基底涂层、以及Sendust、NiFe或其它材料的磁屏蔽的Alsimag衬底开始。在此结构的顶部淀积第一读出器隙缝110。接着，在第一读出器隙缝110的顶部淀积SAL 120和间隔层130。这如图2所示。
接着，如图3所示，在间隔层130的顶部上，在即将变为MR头100的有源区或传感器区200的区域中淀积光致抗蚀剂190。照例，已使用自对准蚀刻和剥离(lift-off)工艺将传感器区200以外的间隔层去除掉，并把一PM层淀积在靠近剩下的间隔层的左右两翼区域210和220中。然而，制作本发明所示MR头100的较佳方法都与此有明显不同。
如图4所示，使用类似于已有技术的方法中所使用的蚀刻工艺，把间隔层130从两翼区域210和220中除去。光致抗蚀剂190保护传感器区200中的间隔层130，以防止除去该区域中的间隔层。接着，如图5所示，依次把层140、150和160淀积在两翼区域210和220中SAL120的顶部，以及传感器区200中光致抗蚀剂190的顶部。这样，在两翼区域210和220中，就用以下三层来替换常规的单个PM层即第一PM层140、低电阻率层150和第二PM层160。也把此三层淀积在光致抗蚀剂190的顶部。
接着，如图6所示，利用剥离工艺来除去光致抗蚀剂190和淀积在其上的层140、150和160部分。其结果是，第一PM层140被分配在区域210和220的部分140A和140B中，低电阻率层150被分配在区域210和220的部分150A和150B中，而第二PM层160则被分配在区域210和220的部分160A和160B中。
最后，把MR传感器层170、覆盖层180和第二读出器隙缝层185淀积在传感器区200中的间隔层130顶部，以及区域210和220中第二永磁体层160的顶部。在以光掩模(photomask)和本领域内公知类型的研磨(mill)操作来限定传感器的高度之前，把MR和覆盖层淀积在该结构上。图1中示出淀积有所有这些层的结构。
应特别注意与SAL120和MR传感器层170相关的PM层140和160的厚度。PM层的厚度是重要的，这是因为SAL和MR传感器层的稳定性取决于PM与SAL或MR传感器层之间的Br★t(磁力矩与厚度之积)之比。下PM层的结构是重要的，但因为PM性质受到下层特性的影响。
本发明提供许多优点。首先，虽然单畴得以在SAL和MR层中实现但可独立地控制SAL和MR层的稳定化。此外，通过能引入电阻率低的金属层150，而使有源区或传感器区200以外的电阻得以降低。事实上，传感器区外部的电阻主要由新的低电阻率金属层来确定。应注意，如果PM层需要其它材料来实现适当取向的话，则可把另外的下PM层加到低电阻率金属层150的顶部。本发明提供可独立地控制SAL和MR层中畴的稳定化而不损失在轨(on-track)位差错率(BER)或不在(off-track)BER的优点。此外，由于不需要另外的掩模步骤，所以本发明实现其优点而不增加制造的复杂性。
虽然参考较佳的实施例描述了本发明，但熟悉本领域内的技术人员将认识到，可在本发明的形式和细节上进行变化而不背离本发明的精神和范围。例如，虽然层150可以是根据其电阻率特性选出的单层，或根据需要选择也用作PM层160的下层，但在其它实施例中，层150可以是多层的堆叠，它具有根据低电阻率而选出的单个诸层和为改善PM层160的磁性而选出的其它诸层。应注意，在本发明的设计中，两翼区域中的多层不会使MR传感器的在轨和不在轨性能变差。
权利要求
1.一种用于数据存储系统中的磁阻头，其特征在于所述磁阻头包括磁阻传感器层；沿磁阻传感器层长度放置并适应于对磁阻传感器层进行垂直偏置的软毗邻层；在位于磁阻头的有源区内的磁阻传感器层和软毗邻层之间形成的间隔层；形成与磁阻头的第一和第二两翼区域内的磁阻传感器层相接触的第一永磁体层，其中磁阻头的第一和第二两翼区域分别邻近磁阻头的有源区，并在该有源区的第一和第二侧上加以配置；以及形成与磁阻头的第一和第二两翼区域中的软毗邻层相接触的第二永磁体层。
2.如权利要求1所述的磁阻头，其特征在于第一和第二永磁体层中的每一层都在第一和第二两翼区域中的磁阻传感器层和软毗邻层之间形成。
3.如权利要求2所述的磁阻头，其特征在于还包括在第一和第二两翼区域内的第一和第二永磁体层之间形成的一层低电阻率材料，其中所述低电阻率材料层的电阻率低于第一和第二永磁体层的电阻率，从而降低第一和第二两翼区域内磁阻头的电阻。
4.如权利要求3所述的磁阻头，其特征在于紧邻磁阻头有源区的第一和第二两翼区域部分内的第一永磁体层、低电阻率材料层和第二永磁体层的组合厚度基本上等于间隔层的厚度。
5.如权利要求4所述的磁阻头，其特征在于第二永磁体层和间隔层直接在软毗邻层的顶部形成，其中低电阻率材料层直接在第二永磁体层的顶部形成，第一永磁体层直接在低电阻率材料层的顶部形成，而磁阻传感器层则直接在第一永磁体层的顶部形成。
6.一种磁阻传感器，其特征在于包括在传感器的中央区域和毗邻传感器中央区域的第一和第二侧的传感器的第一和第二两翼区域中形成的磁阻元件层；适应于对磁阻元件层进行垂直偏置并在传感器的中央区域和至少部分在传感器的第一和第二两翼区域中形成的软毗邻层；与传感器中央区域内的磁阻元件层和软毗邻层中的每一层相接触并在其间形成的间隔层；在传感器的第一和第二两翼区域内的磁阻元件层和软毗邻层之间形成的第一永磁体层，第一永磁体层铁磁耦合到软毗邻层；以及在位于传感器的第一和第二两翼区域内的磁阻元件层和软毗邻层之间形成的第二永磁体层，第二永磁体层铁磁耦合到磁阻元件层。
7.如权利要求6所述的磁阻传感器，其特征在于还包括在传感器的第一和第二两翼区域内的第一永磁体层和第二永磁体层之间形成的一层低电阻率材料，其中所述低电阻率材料层的电阻率低于第一和第二永磁体层的电阻率，从而降低位于第一和第二两翼区域内磁阻传感器的电阻。
8.如权利要求7所述的磁阻传感器，其特征在于第二永磁体层与磁阻元件层直接接触形成，第一永磁体层与软毗邻层直接接触形成。
9.如权利要求8所述的磁阻传感器，其特征在于低电阻率材料层直接在第一永磁体层的顶部形成，第二永磁体层直接在低电阻率材料层的顶部形成。
10.如权利要求9所述的磁阻传感器，其特征在于紧邻磁阻传感器中央区域的第一和第二两翼区域部分内的第一永磁体层、低电阻率材料层与第二永磁体层的组合厚度基本上等于间隔层的厚度。
11.如权利要求7所述的磁阻传感器，其特征在于低电阻率材料层用作第二永磁体层的下层，以提高第二永磁体层的磁性。
全文摘要
揭示一种用于数据存储系统的磁阻(MR)头(100)。MR头包括MR传感器层(170)和沿MR传感器层长度放置并适应于对MR传感器层进行垂直偏置的软毗邻层(SAL)(120)。在MR头中央区域(200)内的MR传感器层和SAL之间形成间隔层(130)。由第一和第二永磁体(PM)层(160,140)对MR传感器层和SAL进行单独稳定,第一和第二PM层中的每一层与位于MR头的第一和第二两翼区域(210,220)内的SAL和MR传感器层之一形成接触。允许把低电阻率材料层(150)放置在第一和第二两翼区内的第一和第二PM层之间,以降低MR头的电阻。
文档编号G11B5/39GK1254435SQ97182135
公开日2000年5月24日 申请日期1997年9月20日 优先权日1997年4月28日
发明者J·J·弗尔南德斯－德－卡斯特罗 申请人:西加特技术有限公司