专利名称：具有硬偏磁结构的读磁头的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及读磁头。
背景技术：
读磁头用于硬盘驱动器中，以感应来自读磁头下面的磁盘旋转，从而读取磁盘上的数据。为了控制磁头的传感器层的稳定性和磁矩方向，通过硬偏磁层提供一个偏磁场，这些硬偏磁层在传感器层两个侧边的位置挨着该传感器层。
这里所理解的，所谓的“极近连接”(UCJ)的布置可用于实现该硬偏磁层的中心与自由传感器层的中心之间的共线关系，从而消除可能导致磁不稳定性的几何结构。消除这些不稳定性可以促进读磁头读取更高密度的数据记录，从而允许磁盘驱动器比用其他方式能存储更多的数据。
通过将晶种层置于硬偏磁层下面，来实现上面提到的共线关系，从而与相邻的自由传感器层相比，将硬偏磁层提高到想要的高度。但是，正如所公认的那样，晶种层的出现可能不合需要地增加硬偏磁堆的电阻率。为了不出现这种情况，可以在传导层上培植一个晶种层如金(Au)，但这反过来可能又会不合需要地减小堆的磁矫顽力，从而使第一种情况中硬偏磁堆的用途无效。我们相信矫顽力的减小归因于硬偏磁层中结晶方向的损失，这又是由于当在金或其它体心立方(bcc)金属上培植晶种层而形成结晶方向时，在晶种层中缺乏想要的晶体方向所致。认识到了这些因素，就提供了以下的本发明。
发明内容
读磁头的硬偏磁结构，包括一个由如CrxMo1-x构成的晶种层、一个由如金构成的传导层以及一个由如CoyPt1-y构成的硬偏磁层。在优选实施方案中，x可以在0.1(含)到0.3(含)之间，y可以在0.25(含)到0.90(含)之间。晶种层置于硬偏磁层与传导层之间。至少一个过渡层位于传导层与晶种层之间。与没有过渡层但结构基本相同的结构相比，过渡层减小了该结构的电阻，增加了其磁矫顽力。
最好在晶种层与传导层之间提供第一和第二过渡层。第一过渡层可由钽(Ta)构成，第二过渡层可以CoyPt1-y或Co构成，其中“y”的取值范围为0.25到1。即第二过渡层可以由25％-100％的Co构成。第一(Ta)过渡层可以在第二过渡层与晶种层之间。过渡层可以不超过3毫微米(3nm)厚，最好能够是0.5nm厚。任何情况下，优选的第二过渡层限定足以造成第二过渡层具有超顺磁性的厚度。
如果想要，至少可以配置一个底层，使传导层位于底层和过渡层之间。可以提供第一和第二底层，第一底层由CoPt或Co构成，第二底层由Ta构成。
另一方面，为读磁头建立硬偏磁结构的方法包括提供一个晶种层、一个硬偏磁层以及一个埋藏于晶种层和硬偏磁层下面的导体。该方法还包括在导体和晶种层之间提供至少一个过渡层。
还有另一个方面，一种数据存储装置包括一个数据承载介质和一个与之并列的读磁头。读磁头包括一个传感器堆和一个硬偏磁堆，硬偏磁堆又包括埋藏在晶种层和硬偏磁层底下的导体。而且，至少一个过渡层置于导体与晶种层和硬偏磁层这二者中至少一个之间。
关于本发明的结构和操作等详细情况可以参照附图得到最好的理解，图中类似的部分用类似的幅图标记表示，其中附图简要说明
图1是硬盘驱动器装置中读磁头的示意框图；图2是传感层的一端与硬偏磁结构交接处的侧视示意图。
具体实施例方式
首先参照图1，图中示出了一个存储装置10，它包括一个数据承载介质如一个或多个磁盘12和用于感应来自磁盘12的信号(用来读数据)而设置的至少一个读磁头14。读磁头14可以定位在臂16上，该臂由电路18根据本领域公知的原理进行控制。
与读磁头有关的本发明的详情可在图2中看到，它阐述了用标准元素缩写表示的目前优选的材料。如图所示，读磁头14可以包括至少一个传感堆20和一个硬偏磁堆22，硬偏磁堆22置于与传感堆20相邻处，以提供偏磁场来控制传感器层磁矩方向和它的磁稳定性。应该理解，为了易于解释说明，图中只显示了一个硬偏磁堆(与传感堆20的右侧接合处上)，读磁头传感器中有一个第二硬偏磁堆，它位于与传感堆20的左侧接合处上。传感堆20可以包括一个由铝构成的基层24，众所周知在旋转阀读磁头技术中，基层24的上面是一个或多个附加的磁头层26。这些附加的磁头层一般包括固定的铁磁层、一个用于固定固定层磁矩的反铁磁层，以及一个间隔层(一般是铜)，它位于固定铁磁层与自由或感应铁磁层之间。在不存在所应用的磁场时，自由铁磁层的磁矩定向于优选方向，硬偏磁结构偏置这个优选方向中的磁矩。当在所讨论的范围内存在所应用磁场(如来自于磁盘磁层中所记录数据的磁场)时，自由层的磁矩与相对于固定铁磁层的固定磁矩的旋转无关。
如图2所示，自由层或传感层示作一个双层结构，虽然众所周知自由层可以是一个单层或铁磁材料。在所示的双层结构中，第一自由传感层28可在磁头层26之上，第二自由传感层30可在第一自由传感层28之上。第一自由传感层28可由钴铁(CoFe)合金构成，而第二自由传感层30可由镍铁(NiFe)合金构成。可由钽(Ta)构成的自由层罩32可在第二自由层30之上。因而本发明应用于感应电流在固定和感应铁磁层平面中的旋转阀应用，也应用于其它的磁盘读磁头应用，包括那些感应电流垂直于这些层平面的应用(CPP)，如CPP大型磁阻(GMR)传感器以及磁隧道结(MTJ)读磁头。
现在来详细描述优选的硬偏磁堆22，埋藏导体层34可以位于晶种层36的下面，它上面配置一个硬偏磁层38。如这里所预定的，硬偏磁堆22的硬偏磁层38与传感堆20的自由层28、30分享共同的中心线C(从厚度来说)。
根据本发明，置于导体层34和晶种层36之间的是一个或多个过渡层。在所示的实施方案中，上部过渡层40在晶种层36下面，下部过渡层42在上部过渡层40与导体层34之间。
正如经过本发明所验证的，与没有过渡层但结构基本相同的结构相比，过渡层减小了硬偏磁堆22的电阻，增加了堆22的磁矫顽力。过渡层促进了晶种层36形成想要的生长方向。
在所示的实施方案中，硬偏磁层38可由CoyPt1-y构成，其中y表示合成合金的钴的百分比。硬偏磁层38可有厚度t5(7.8nm)，在一种实施方案中由Co75Pt25构成。通常，“y”可以在0.25到0.90(含)之间。与之不同，晶种层36可由CrxMo1-x构成，其中“x”表示铬在合金中的百分比，其取值范围为0.1到0.3(含)之间。晶种层36的厚度t6可以是4nm。还有一种选择，晶种层可由其它的体心立方(bcc)金属如(200)定向的bcc金属构成，其C轴晶格失配范围为0％-3％，如Cr、CrxTi1-x、CrxMn1-x和CrxV1-x。
在优选实施方案中，上部过渡层40由厚度t7为0.5nm的钽构成，而下部过渡层42由厚度t8为0.5nm的CozPt1-z构成，其中“z”可以在几乎1(含)到0.25(含)之间。也就是说，如果想要，下部过渡层可以由纯钴构成。一般而言，任何一个过渡层的厚度都不超过3nm。优选的下部过渡层42的厚度t8足以造成下部过渡层42的超顺磁性。
导体层可由Au、Rh、W和Cu中的一个或多个构成，可以有6.5nm的厚度t9。如果想要，由如钽构成、厚度如2nm的硬偏磁堆罩44能够覆盖硬偏磁层38，而两个底层46、48可以在导体层34之下。上部的底层46可由0.5nm厚的CoPt或纯Co构成，下部的底层48可由1.0nm厚的Ta构成。当导体层是厚度小于10nm的金时，可以通过在CoPt底层上增加导体层34来优化其传导性，这改善了金的聚结。下部底层48(Ta)可以用作金的支持层，当使用底层46(CoPt)时也可以不需要它。
尽管这里所示并详述的特定的用于读磁头的硬偏磁结构完全能达到该发明的上述目的，还要了解它是本发明目前优选的实施方案，因而代表了本发明广泛预期的主旨，本发明的范围完全包括了对于本领域技术人员变得明显的其他实施方案，因此本发明的范围不限于除附加权利要求中以外的任何情况，权力要求书中如果没有明确规定，提及一种单元素的意思不是“一个且只有一个”而是“一个或多个”。那些本领域普通技术人员已经知道或以后将要知道的、所有结构上和功能上与上述优选实施方案中元素相当的元素，在这里通过引用都清楚地加入进来并包括在本权力要求书中。而且，由于为本权利要求书所包括，一种装置或方法不必提出通过本发明寻求解决的每一个问题。此外，不管在权力要求书中是否明确陈述了元素、成分或方法步骤，本文中没有元素、成分或方法步骤计划专用于公共情况。如果要素不是用短语“用于...的装置”明确说明，或者在方法权利要求中要素表述为“步骤”而不是“行为”，这里的权利要求中没有要素要在U.S.C.‘112第六段的规定下进行解释。这里没有明确的定义，权利要求项都是常规、习惯的意思，与现在的说明书和文件记录没有冲突之处。
权利要求
1.一种用于读磁头的硬偏磁结构，包括至少一个晶种层，该晶种层包括CrxMo1-x；至少一个传导层；至少一个硬偏磁层，该硬偏磁层包括CoyPt1-y，晶种层置于硬偏磁层和传导层之间；以及传导层和晶种层之间的至少一个过渡层。
2.权利要求1的硬偏磁结构，其中，与没有过渡层但结构基本相同的结构相比，过渡层减小了该结构的电阻，增加了其磁矫顽力。
3.根据权利要求1的硬偏磁结构，其中x在0.1(含)和0.3(含)之间。
4.根据权利要求1的硬偏磁结构，其中y在0.25(含)和0.90(含)之间。
5.根据权利要求1的硬偏磁结构，其中x在约0.1(含)和约0.3(含)之间。
6.根据权利要求1的硬偏磁结构，其中y在约0.25(含)和约0.90(含)之间。
7.根据权利要求1的硬偏磁结构，其中传导层由Au、Rh、W、Cu中的至少一种构成。
8.根据权利要求1的硬偏磁结构，其中过渡层由Ta、CoPt、Co中的至少一种构成。
9.根据权利要求1的硬偏磁结构，包括晶种层和传导层之间的第一和第二过渡层，第一过渡层由Ta构成，第二过渡层由CoPt或Co构成。
10.根据权利要求9的硬偏磁结构，其中第一过渡层位于第二过渡层和晶种层之间。
11.根据权利要求9的硬偏磁结构，其中第二过渡层由25％到约100％的Co构成。
12.根据权利要求1的硬偏磁结构，还包括至少一个底层，该底层被配置得使传导层位于底层和过渡层之间。
13.根据权利要求12的硬偏磁结构，还包括第一和第二底层，至少第一底层由CoPt或Co构成，第二底层由Ta构成。
14.根据权利要求9的硬偏磁结构，其中第一过渡层限定不超过3毫微米(3nm)的厚度。
15.根据权利要求9的硬偏磁结构，其中第二过渡层限定足以使第二过渡层具有超顺磁性的厚度。
16.根据权利要求1的硬偏磁结构，与至少一个读磁头自由传感器结构相结合。
17.一种制造用于读磁头的硬偏磁结构的方法，包括提供至少一个晶种层；提供至少一个硬偏磁层；在晶种层和硬偏磁层下面提供至少一个埋藏导体；以及在导体与晶种层之间提供至少一个过渡层。
18.根据权利要求17的方法，其中过渡层促进了晶种层形成想要的生长方向。
19.根据权利要求18的方法，其中与没有过渡层但结构基本相同的结构相比，过渡层减小了该结构的电阻，增加了其磁矫顽力。
20.根据权利要求17的方法，其中晶种层包括至少一个体心立方(bcc)(200)定向金属，它的C轴晶格失配范围为0％(含)到3％(含)。
21.根据权利要求20的方法，其中晶种层由CrxMo1-x、Cr、CrxTi1-x、CrxMn1-x和CrxV1-x中的至少一种构成。
22.根据权利要求17的方法，其中硬偏磁层包括CoyPt1-y，其中y在0.25(含)和0.90(含)之间。
23.根据权利要求17的方法，其中埋藏导体由Au、Rh、W、Cu中的至少一种构成。
24.根据权利要求17的方法，其中过渡层由Ta、CoPt和Co中的至少一种构成。
25.根据权利要求17的方法，包括晶种层和埋藏导体之间的第一和第二过渡层，第一过渡层由Ta构成，第二过渡层由CoPt或Co构成。
26.根据权利要求25的方法，其中第一过渡层位于第二过渡层和晶种层之间。
27.根据权利要求25的方法，其中第二过渡层由25％到约100％的Co构成。
28.根据权利要求17的方法，还包括至少一个底层，该底层被配置得使埋藏导体位于底层和过渡层之间。
29.根据权利要求28的方法，还包括第一和第二底层，至少第一底层由CoPt或Co构成，第二底层由Ta构成。
30.根据权利要求25的方法，其中第一过渡层限定不超过3毫微米(3nm)的厚度，第二过渡层限定足以使第二过渡层具有超顺磁性的厚度。
31.根据权利要求17的方法，包括将硬偏磁结构配置为与至少一个读磁头自由传感器结构相邻。
32.一种读磁头，包括一个传感器堆，包括一个固定铁磁层，在所讨论的范围内存在所应用磁场时，其磁矩基本上防止出现旋转；一个自由铁磁层，在不存在所应用的磁场时，其磁矩定向于优选的方向，且在所讨论的范围内存在所应用磁场时基本上免于旋转；以及一个位于固定和自由铁磁层之间的间隔层；位于自由铁磁层每一端的硬偏磁堆，每个硬偏磁堆包括至少一个埋藏导体，它在至少一个晶种层和至少一个硬偏磁层下面；置于导体与晶种层和硬偏磁层这二者中至少一个之间的至少一个过渡层，硬偏磁层提供所述优选方向中自由层磁矩的偏置。
33.根据权利要求32的读磁头，其中过渡层促进晶种层形成想要的生长方向，与没有过渡层但结构基本相同的结构相比，过渡层减小了硬偏磁堆的电阻，并增加了硬偏磁堆的磁矫顽力。
34.根据权利要求32的读磁头，其中硬偏磁层包括CoyPt1-y，其中y在0.25(含)和0.90(含)，埋藏导体由Au、Rh、W、Cu中的至少一种构成。
35.根据权利要求32的读磁头，其中过渡层由Ta、CoPt、Co中的至少一种构成。
36.根据权利要求32的读磁头，包括晶种层和埋藏导体之间的第一和第二过渡层，第一过渡层由Ta构成，第二过渡层由CoPt或Co构成。
37.根据权利要求32的读磁头，其中第一过渡层位于第二过渡层和晶种层之间。
38.根据权利要求32的读磁头，还包括至少一个底层，该底层被配置得使埋藏导体位于底层和过渡层之间。
39.根据权利要求38的读磁头，还包括第一和第二底层，至少第一底层由CoPt或Co构成，第二底层由Ta构成。
40.根据权利要求36的读磁头，其中第一过渡层限定不超过3毫微米(3nm)的厚度，第二过渡层限定足以使第二过渡层具有超顺磁性的厚度。
41.根据权利要求32的读磁头，其中晶种层包括至少一个体心立方(bcc)(200)定向金属，它的C轴晶格失配范围为0％(含)到3％(含)。
42.根据权利要求41的读磁头，其中晶种层由CrxMo1-x、CrxTi1-x、Cr、CrxMn1-x和CrxV1-x中的至少一种构成。
全文摘要
本发明公开了具有硬偏磁结构的读磁头。用于读磁头的一种硬偏磁结构包括一个由CrMo构成的晶种层，一个在晶种层上面、由CoPt构成的硬偏磁层，以及晶种层下面的一个传导层。为了在提高该结构的磁矫顽力时降低其阻抗，在传导层和晶种层之间配置了由Ta构成的第一过渡层和由CoPt构成的第二过渡层。
文档编号H01F10/32GK1551107SQ200410031898
公开日2004年12月1日 申请日期2004年3月31日 优先权日2003年4月1日
发明者欧内斯托·E·马里内罗, 欧内斯托 E 马里内罗 申请人:日立环球储存科技荷兰有限公司