磁阻傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及磁阻傳感器。此處公開的設備包括具有第一層的傳感器疊層以及與第一層接近的AFM穩(wěn)定的底部護罩，其中AFM穩(wěn)定的底部護罩被磁耦合至第一層。
【專利說明】
磁阻傳感器

【背景技術】
[0001]在磁數(shù)據(jù)存儲取出系統(tǒng)中，磁讀寫頭包括具有用于以磁方式取出磁盤上存儲的編碼信息的磁阻(MR)傳感器的讀取器部分。來自盤表面的磁通量導致了 MR傳感器的感測層的磁矢量的旋轉，這繼而又導致MR傳感器的電阻率的變化。通過使得電流流經(jīng)MR傳感器并測量MR傳感器兩端的電壓，可檢測MR傳感器的電阻率的變化。外部電路隨后將電壓信息轉換成適當?shù)母袷讲⒉倏v該信息來恢復盤上編碼的信息。


【發(fā)明內容】

[0002]
【發(fā)明內容】
被提供用于介紹下文在【具體實施方式】中進一步描述的簡化形式的構思選的擇。
【發(fā)明內容】
并非旨在識別出所要求保護的主題的關鍵特征或基本特征，也并非用于限制所要求保護的主題的范圍。根據(jù)下述各種實施方式的更詳細描寫的具體實施例以及附圖中進一步圖示的及所附權利要求限定的實施方式，所要求保護的主題的其它特征、細節(jié)、用途和優(yōu)勢將變得明顯。
[0003]此處公開的設備包括具有第一層的傳感器疊層以及與第一層接近的反鐵磁(AFM)穩(wěn)定的底部護罩，其中AFM穩(wěn)定的底部護罩被磁耦合至第一層。通過閱讀下述詳細說明，這些和各種其它特征和優(yōu)勢將變得明顯。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0004]圖1圖示出具有示例MR傳感器的數(shù)據(jù)存儲裝置。
[0005]圖2圖示出MR傳感器的實施方式的ABS示圖。
[0006]圖3圖示出MR傳感器的替換實施方式的ABS示圖。
[0007]圖4圖示出MR傳感器的另一實施方式的ABS示圖。
[0008]圖5圖示出MR傳感器的替換實施方式的ABS示圖。
[0009]圖6圖示出此處公開的MR傳感器的各種磁層的磁化圖。
[0010]圖7圖示出針對MR傳感器的實施方式的響應于外部場的參考層的磁定向和自由層的磁定向以及其它運動。
[0011]圖8圖示出示例MR傳感器的PW50性能和MR傳感器的參數(shù)之間的關系的示圖。
[0012]圖9圖示出示例MR傳感器的PW50性能和MR傳感器的參數(shù)之間的替換關系的示圖。
[0013]圖10圖示出用于此處公開的MR傳感器的制造的示例操作。

【具體實施方式】
[0014]越來越需要高數(shù)據(jù)密度和靈敏的傳感器來從磁介質中讀取數(shù)據(jù)。具有增大的靈敏度的特大磁阻(GMR)傳感器由被諸如銅之類的薄的導電的非磁性隔離層隔開的兩個鐵磁層構成。在隧道磁阻(TMR)傳感器中，電子在與薄的絕緣阻擋物上的層相垂直的方向上行進。AFM材料被布置成鄰接第一磁性層(稱為釘扎層(PL))以防止其旋轉。出現(xiàn)該特性的AFM材料被稱為"釘扎材料"。第二軟層響應于外部場而自由旋轉并且被稱為"自由層(FL) ”。
[0015]為了適當?shù)夭僮鱉R傳感器，傳感器應當相對于邊緣疇的形成穩(wěn)定，這是因為疇壁移動導致了使得數(shù)據(jù)恢復變得困難的電噪聲。實現(xiàn)穩(wěn)定的通用方法是采用與結靠接的永磁體的設計。在該方案中，具有矯頑磁場的永磁體(即，硬磁鐵)被布置在傳感器的每端。來自永磁體的場穩(wěn)定了傳感器并防止邊緣疇的形成，而且提供了適當?shù)钠?。傳感器還包括參考層(RL)和PL，它們共同地形成了合成AFM(SAF)結構和AFM層。AFM層的穩(wěn)定性實現(xiàn)了 SAF結構的一致的并且可預測的定向。而且，這還提供了穩(wěn)定的結構以利用MR傳感器實現(xiàn)用于讀取器的高幅值的線性響應。
[0016]然而，利用AFM穩(wěn)定結構，增大了讀取器的盾牌間距(SSS)。磁傳感器的PW50(脈沖寬度是脈沖的一半高)確定了記錄系統(tǒng)中的信噪比(SNR)。由于PW50以SSS下降而改進，所實現(xiàn)的更小的SSS導致了更低的PW50，而且因此增大了 SNR。建模和實驗獲取的PW50與SSS之間的關系的示例可給出如下:
[0017]APW50 = 0.3 *ASSS
[0018]因此，SSS的減小導致了 PW50的值的減小，并且因此導致了記錄系統(tǒng)的SNR值的增大。因此，通過減小SSS可以實現(xiàn)讀取器更高的線性密度。而且，更小的SSS還改進了讀取器的橫向跟蹤分辨率，而且橫向跟蹤分辨率中的這種增益還進一步有利于改進讀取器可以實現(xiàn)的面密度。
[0019]此處公開的MR傳感器通過從傳感器疊層去除AFM層并使用具有AFM層和底部護罩釘扎層的底部護罩層降低了 SSS。利用底部護罩中的AFM層穩(wěn)定了底部護罩的釘扎層以及傳感器疊層的釘扎層。在一種實施方式中，底部護罩由SAF結構組成，其中所述結構的頂部層接近傳感器疊層。
[0020]圖1圖示出具有示例MR傳感器的數(shù)據(jù)存儲裝置100，這在分解圖102中予以了更詳細的示出。雖然可以構想出其它實施方式，但是在所示實施方式中，數(shù)據(jù)存儲裝置100包括存儲介質104 (例如，磁數(shù)據(jù)存儲盤)，可利用磁性寫極在存儲介質104上記錄數(shù)據(jù)位而且可利用磁阻元件從存儲介質104讀取數(shù)據(jù)位。存儲介質104在旋轉時繞著旋轉105主軸中心或盤軸旋轉，而且包括內徑106和外徑108，它們之間是多個同心數(shù)據(jù)軌道110。應該理解的是，所述技術可用于各種存儲格式，包括連續(xù)磁介質、離散軌跡(DT)介質、瓦式介質坐寸。
[0021]可對存儲介質104上的數(shù)據(jù)軌道110中的數(shù)據(jù)位位置進行信息讀寫。換能器頭組件124被安裝在致動器組件120上的與旋轉122的致動器軸遠離的端。換能器頭組件124在旋轉期間與存儲介質104的表面上方靠近地飛行。致動器組件120在關于旋轉122的致動器軸的查找操作期間旋轉。查找操作使得換能器頭組件124處于目標數(shù)據(jù)軌道上以進行讀寫操作。
[0022]分解圖102示意地圖示出MR傳感器130的氣墊面(ABS)視圖。MR傳感器130包括底部護罩132、頂部護罩134、以及沿順軌道方向處于底部護罩132和頂部護罩134之間的傳感器疊層136。在一種實施方式中，底部護罩132是AFM穩(wěn)定的底部護罩。該AFM穩(wěn)定的底部護罩132提供了遮擋功能并提供了傳感器疊層136的穩(wěn)定性。傳感器疊層136可包括與底部護罩接近的第一層、金屬性耦接層(例如，釕)、參考層、阻擋或隔離層、自由層和覆蓋層(圖1中未示出傳感器疊層136的詳細結構)。傳感器疊層136的第一層在此也稱為第一釘扎層。第一釘扎層的磁化由AFM穩(wěn)定的底部護罩支持。第一釘扎層的磁化部分地釘扎由此使得第一釘扎層的磁化可能響應于外部磁場而稍稍一動。換言之，第一釘扎層的磁化未被嚴格地釘扎。
[0023]傳感器疊層136的第一釘扎層被磁稱合至AFM穩(wěn)定的底部護罩132。例如,AFM穩(wěn)定的底部護罩132可包括利用AFM層(圖1中未示出)釘扎的釘扎層。在一種實施方式中，傳感器疊層136的第一釘扎層的磁化的定向包括與MR傳感器130的ABS正交的分量，因為AFM穩(wěn)定的底部護罩132的釘扎方向也包括與MR傳感器130的ABS正交的分量。
[0024]而且，AFM穩(wěn)定的底部護罩132還可包括第二磁性層(未示出)，其反鐵磁性地耦接至形成AFM穩(wěn)定的底部護罩132中的SAF結構的所述底部護罩釘扎層。在該實施方式中，傳感器疊層136的第一釘扎層被磁稱合至AFM穩(wěn)定的底部護罩132的該第二磁性層。例如，在一種實施方式中，AFM穩(wěn)定的底部護罩的釘扎層的釘扎方向與MR傳感器的ABS之間的角度可介于30度和150度之間。
[0025]頂部護罩134還可包括處于傳感器疊層136的在與軌道相交的方向上的兩側上的側護罩(未示出)。在替換實施方式中，永磁體(未示出)在與軌道相交的方向上布置在傳感器疊層136的兩側。
[0026]在一種實施方式中，在形成包括傳感器疊層136和AFM穩(wěn)定的底部護罩132的晶圓的工藝的不同階段期間執(zhí)行傳感器疊層136的形成和AFM穩(wěn)定的底部護罩132的形成，其中，傳感器疊層136直接生長在AFM穩(wěn)定的底部護罩132的頂部?？商鎿Q地，傳感器疊層136的第一釘扎層和AFM穩(wěn)定的底部護罩132可由非磁性層隔開，其中非磁性層提供了 AFM穩(wěn)定的底部護罩132的頂部磁性層與傳感器疊層136的第一磁性層之間的間接磁耦接。
[0027]具有AFM穩(wěn)定的底部護罩的MR傳感器130的實施方式降低了 SSS，并提供了更好的屏蔽。由此，在保持MR傳感器130的穩(wěn)定性的同時改進了 MR傳感器130的分辨率。將AFM層納入AFM穩(wěn)定的底部護罩132，實現(xiàn)了將AFM層從傳感器疊層136中去除。由于AFM穩(wěn)定的底部護罩132中的AFM層不是傳感器疊層136的一部分，所以傳感器疊層136的SSS降低，由此改進了 PW50。而且，將SAF結構納入AFM穩(wěn)定的底部護罩132，還使得能夠增大MR傳感器130的穩(wěn)定性。
[0028]圖2圖示出MR傳感器200的實施方式的ABS示圖。MR傳感器200包括處于傳感器疊層206 (沿順軌道方向)的兩個相對側上的底部護罩202和頂部護罩204。底部護罩202包括與傳感器疊層206接近的釘扎層212、AFM層214和種子層216。體磁屏蔽(未示出)也可布置在種子層216下面。在一種實施方式中，利用AFM層214穩(wěn)定了釘扎層212。可通過具有在沉積后退火工藝期間設定的磁定向的AFM層214的出現(xiàn)使得釘扎層212釘扎。在一種實施方式中，釘扎層212的釘扎方向與MR傳感器200的ABS正交(z方向)。然而，在ABS平面，釘扎層212的磁化的方向包括與傳感器200的ABS平行的分量。這在圖2中利用包括正交分量(沿方向)和平行分量(沿X方向)的矢量240予以圖示。類似的矢量標記也被用來在ABS平面上表不傳感器疊層206的參考層234和釘扎層236中的磁化方向。在一種實施方式中，頂部護罩204可包括頂部護罩層222和側護罩層224和226。側護罩224和226被布置在傳感器疊層206的沿與軌道相交的方向上的兩側，而且它們可被用來偏置傳感器疊層206的自由層的磁定向。
[0029]傳感器疊層206的實施方式包括釘扎層236、參考層234和覆蓋及自由層結構232。釘扎層236和參考層234通過金屬層238 (例如，釕(Ru)制成)彼此隔開。在MR傳感器200的所示的實施方式中，釘扎層236的磁定向在一定程度上被底部護罩202的AFM層214釘扎。由于釘扎層212的磁化定向包括與MR傳感器200的ABS正交的分量，所以釘扎層236的磁化定向也包括與MR傳感器200的ABS正交的分量。實際上，AFM層214被用于使得底部護罩的釘扎層212以及傳感器疊層的釘扎層236穩(wěn)定。因此，實際上，傳感器疊層206的釘扎層236被磁稱合至底部護罩202。
[0030]底部護罩202的AFM層214對傳感器疊層206的釘扎層236的這種穩(wěn)定消除了傳感器疊層中對AFM層的需要，從而降低了傳感器疊層的順軌道寬度。由此，減小了頂部護罩層222與底部護罩202之間的有效的盾間間隔，由此有效地為MR傳感器200提供了改進的PW50性能。然而，降低SSS可降低MR傳感器200的穩(wěn)定性。例如，具有更低SSS的MR傳感器可能更容易受到寫入器引起的雜散場或外部雜散場的影響，從而降低了從磁介質讀出的信號的SNR。為了解決穩(wěn)定性下降的問題，此處公開的MR傳感器的實施方式在底部護罩中提供了 SAF結構。
[0031]圖3圖示出MR傳感器300的這種實施方式的ABS示圖。具體地說，MR傳感器300包括處于傳感器疊層306的(沿順軌道方向的)兩個相對側上的底部護罩302和頂部護罩304。底部護罩302包括SAF結構，其包括與傳感器疊層306接近的頂部層(RL) 312、薄的非磁性層314、釘扎層316、AFM層318和種子層320。在一種實施方式中，利用AFM層318使得釘扎層316穩(wěn)定。層316的釘扎定向具有與MR傳感器300的ABS正交(沿z方向)的分量。然而，在任意情況下，在ABS平面,釘扎層316的磁化方向具有與傳感器316的ABS平行的分量。這在圖3中通過利用包括正交分量(沿z方向)和平行分量(沿X反方向)的矢量340予以圖示。類似的矢量標記也被用來表示傳感器疊層306的參考層312、釘扎層336以及傳感器疊層306的參考層334中的磁化定向。
[0032]釘扎層316和參考層312經(jīng)由RKKY交互作用通過非磁性層314 (例如釕)反鐵磁性地耦接。該SAF結構降低了退磁場的效應，由此改進了底部護罩302提供的穩(wěn)定性。釘扎層316和參考層312的寬度被選擇成使得提供底部護罩302的屏蔽功能的優(yōu)勢得到保持。
[0033]頂部護罩304可包括頂部護罩層322和側護罩層324和326。側護罩324和326布置在傳感器疊層306沿與軌道相交的方向上的兩側，并且它們可被用于偏置傳感器疊層306的自由層的磁定向。
[0034]傳感器置層306的頭施方式包括釘扎層336、參考層334、復蓋及自由層332以及阻擋層340。釘扎層336和參考層334通過例如由釕(Ru)制成的金屬層338彼此隔開。在所示的MR傳感器300的實施方式中，釘扎層336被底部護罩302的AFM層318釘扎。例如，釘扎層336的釘扎定向包括與MR傳感器300ABS正交的分量。因此，釘扎層316和釘扎層336的每個的釘扎包括與MR傳感器300ABS正交的分量。實際上，AFM層318被用于使得傳感器疊層306的釘扎層336和底部護罩302的釘扎層316中的每一個穩(wěn)定。因此,實際上，傳感器疊層306的釘扎層336被磁稱合至底部護罩302。
[0035]由于AFM層318、SAF參考層312和SAF釘扎層316不對SSS有貢獻，所以底部護罩302中的AFM層318可做得厚于現(xiàn)有技術的其中具有AFM層的傳感器疊層中的AFM層。由于底部護罩302是在傳感器疊層306之前制造的，可在更高溫度下對底部護罩302進行退貨以改進AFM分散性和穩(wěn)定性。而且，與在傳感器疊層306中翻轉的AFM顆粒的影響相t匕，在底部護罩302中翻轉的AFM顆粒的有害影響大大減弱，因為底部護罩302的磁性層本質上厚于傳感器疊層306中的SAF層。由此，源自與AFM層318的界面的鐵磁層磁化的任意干擾在底部護罩302的整個厚度(尤其是通過SAF層312和316的厚度)上得到有效抑制而且不會傳播而扭曲傳感器回讀信號。而且，提供包括SAF結構的底部護罩，相對于具有底部護罩而無SAF結構的MR傳感器，增大了存在雜散場時MR傳感器300的穩(wěn)定性。而且，將AFM層引入底部護罩并從傳感器疊層中去除AFM層，還改進了傳感器疊層的流暢性。由此，能夠進行更高級數(shù)據(jù)傳遞的具有更低電阻的MR傳感器變得可能。
[0036]圖3圖示出底部護罩中的SAF結構的RL312的磁化與底部護罩中的SAF結構的PL316的磁化相反。另一方面，傳感器疊層的PL336的磁化平行于RL312的磁化。傳感器疊層的RL334的磁化與傳感器疊層的PL336的磁化相反。傳感器疊層的FL332被側護罩324和326偏置以具有平行于ABS的磁化。注意，圖3所示的各種層的磁化方向接近傳感器的ABS。具體地說，在ABS附近，各種層的磁化具有平行于ABS的分量(參見下面的圖6)。
[0037]在MR傳感器300的一個實施方式中，SAF參考層312和SAF釘扎層316的厚度被選擇成使得在保持PW50的改進的同時實現(xiàn)MR傳感器的期望的穩(wěn)定性。具體地說，SAF參考層312和SAF釘扎層316的厚度取決于SAF參考層312和SAF釘扎層316中使用的材料的磁力矩。例如，對于合金型的材料，SAF參考層312和SAF釘扎層316的厚度可大約大于10nm。在一個實施方式中，底部護罩302的每個磁性層可具有介于5nm - 40nm的范圍內的厚度。
[0038]圖4圖示出MR傳感器400的替換實施方式的ABS示圖。底部護罩402和傳感器疊層406的各種分量的每一個基本上類似于MR傳感器300的底部護罩302和傳感器疊層306的相關元件。MR傳感器400與圖3中公開的MR傳感器300的不同之處在于，雖然MR傳感器300采用了側護罩324和326來偏置傳感器疊層306的自由層，但是MR傳感器400采用了永磁體424和426來偏置傳感器疊層406的自由層。
[0039]圖5圖示出MR傳感器500的替換實施方式的ABS示圖。頂部護罩504和傳感器疊層506的各種分量中的每個基本上類似于MR傳感器300的頂部護罩304和傳感器疊層306的相關元件。MR傳感器500與圖3中公開的MR傳感器300的不同之處在于，雖然MR傳感器300的底部護罩302與傳感器疊層306存在直接磁接觸，但是MR傳感器500的底部護罩502與傳感器疊層506通過非磁性層510隔開。由此，不通過直接耦接AFM穩(wěn)定的底部護罩502來使得傳感器疊層506的釘扎層536穩(wěn)定。另一方面,通過非磁性層510提供的AFM穩(wěn)定的底部護罩502和傳感器疊層506的釘扎層536之間的強烈的非直接正交耦接來使得傳感器疊層506的釘扎層536穩(wěn)定。在傳感器500中，SAF參考層512的磁定向可被引導層沿傳感器500的ABS而不是具有與傳感器500的ABS正交的分量。這種偏置方案防止了 MR傳感器極性翻轉。
[0040]圖6圖示出此處公開的MR傳感器的各種磁性層的磁化圖600，包括底部護罩的SAF結構的PL(由AFM層釘扎)、底部護罩的SAF結構的RL(其反鐵磁性地耦接至底部護罩的PL)、傳感器疊層的PL (其直接接觸底部護罩的SAF結構的PL)以及傳感器疊層的RL (其反鐵磁性地耦接至傳感器疊層的PL)、以及傳感器疊層的FL，傳感器疊層的FL在靜止狀態(tài)中被定向成平行于傳感器疊層的ABS。具體地說，磁化圖600公開了 SAF參考層602和SAF釘扎層604中的磁定向。在該示例中，SAF釘扎層604的釘扎方向610具有與ABS平面平行的分量。而且，在靠近ABS形狀的區(qū)域中，各向異性導致磁化610進一步在平行于ABS的方向上聚攏。由于SAF釘扎層604和SAF參考層602之間耦接的反鐵磁性RKKY，磁化610和612基本上彼此反向平行。
[0041]圖6的示例實施方式圖示出其中自由層624具有比其它磁性層更短的帶的傳感器的磁化分量，然而，在替換實施方式中，自由層和其它層的尺寸關系可以不同。圖6還圖示出傳感器疊層的傳感器釘扎層620、傳感器疊層的傳感器參考層622、以及傳感器疊層的自由層624中的磁化分量。在ABS平面，與ABS的磁化方向之間的角度小于遠離ABS的區(qū)域中的角度。傳感器釘扎層620中的磁化方向和傳感器參考層622中的磁化方向實際上基本上彼此反向平行?？捎蓚茸o罩或永磁體設置的自由層624的磁化方向平行于ABS。
[0042]在圖6中，SAF釘扎層604的磁化向ABS左邊卷曲，然而在替換實施方式中(未示出)，ABS處的磁化可向右卷曲。如果SAF釘扎層604的釘扎方向正交于ABS，則磁化可按照任一方式定向并且甚至可以在兩種狀態(tài)之間翻轉。ABS區(qū)域內SAF釘扎層磁化的這種翻轉將損害傳感器性能。為了實現(xiàn)更好的幅度和分辨率，RL的磁化將成為鈍角，而不是利用FL的磁化的銳角。所以，在一種實施方式中，通過在遠離90度的角度下退火(如圖6所示)或通過執(zhí)行后續(xù)退火來獲取期望的傾斜方向，使得傳感器疊層的RL的磁化和FL的磁化之間的角度變?yōu)殁g角。
[0043]圖7圖不出針對MR傳感器的實施方式，傳感器疊層的RL相對于傳感器疊層的自由層(FL)的磁定向的優(yōu)選磁定向。具體地說，圖7圖示出傳感器疊層的RL的磁定向702與FL的磁定向704之間的角度應該是鈍角。FL的磁定向704由側護罩或永磁體(PM)確定并且平行于傳感器的ABS。另一方面，可通過在相對于與傳感器的ABS正交的方向706成一定角度下執(zhí)行底部護罩退火，實現(xiàn)傳感器疊層的RL的磁定向702。底部護罩退火決定了SAF結構中的與AFM接觸的層的釘扎場，其繼而又影響了底部護罩的磁化、傳感器疊層的PL的磁化，以及因此影響了傳感器疊層的RL的磁化。具體地說，底部護罩退火被執(zhí)行以使得傳感器疊層的RL的磁定向702與FL之間的角度710是鈍角。
[0044]在存在磁介質(假設靜止狀態(tài)下的角度710是鈍角)的情況下，傳感器疊層的RL的磁定向702和FL的磁定向704傾向于在相反方向上旋轉。這就最小化了 MR傳感器幅度，因此最大化了從磁介質接收到的信號。
[0045]圖8圖示出示例MR傳感器的PW50性能與底部護罩中的SAF結構的磁性層的厚度之間的關系的示圖800。示圖800基于對由透磁合金材料制成的SAF結構層的建模。示圖800圖示出讀取器分辨率對AFM穩(wěn)定的底部護罩中的釘扎層和參考層在AFM穩(wěn)定的底部護罩的釘扎場的不同定向(例如，90度SAF釘扎角度意味著與ABS正交的釘扎場旋轉)下的厚度的依賴關系。示圖800圖示出可調諧來優(yōu)化讀取器的分辨率的讀取器參數(shù)。
[0046]具體地說，每條線804、806和808代表了針對SAF參考層和SAF釘扎層的給定厚度的各種SAF釘扎角度的PW50，其中這些層的厚度恒定。線802表示基線情況，其中AFM層并入傳感器疊層而不并入底部護罩。對于差異810、820等，表示了在底部護罩中提供具有給定厚度的SAF結構(包括SAF參考層和SAF釘扎層)而導致實現(xiàn)的PW50的減小。示圖800圖示出讀取器分辨率與底部護罩中PL和RL的厚度之間的各種關系，其中PL和RL的厚度基本相同。如圖8所示，隨著底部護罩厚度增大，PW50增益增大。而且，對于每條線804、806和808，相對于基線情況，對于任意給定釘扎角度，PW50減小，由此示出了每個情況下實質更好的分辨率。由此，底部護罩中的層厚度提供了附加參數(shù)來控制MR傳感器的PW50和分辨率。
[0047]圖9圖示出示例MR傳感器的PW50性能與MR傳感器的參數(shù)之間的替換關系的示圖900。具體地說，示圖900圖示出作為形成底部護罩中的SAF的兩個層之間交換耦合的強度的函數(shù)的PW50。具體地說，更弱的交換耦合導致更小的PW50。然而，隨著交換耦合變弱，頂部SAF層提供的穩(wěn)定性也下降。因此，交換耦合的強度可被用來控制PW50和穩(wěn)定性之間的折中。換言之，示圖900圖示出讀取器參數(shù)、底部護罩中的SAF結構中的層之間的交換耦合的強度，其可被調整用于優(yōu)化讀取器的分辨率。
[0048]圖10圖示出用于制造此處公開的MR傳感器的示例操作1000。具體地說，圖10中公開的操作可用于制造具有AFM穩(wěn)定的底部護罩的MR傳感器，AFM穩(wěn)定的底部護罩包括具有接近傳感器疊層的頂部層的SAF結構。操作1002形成種子層(例如鉭層)，操作1004在種子層上形成AFM層(例如IrMn層)。隨后，在操作1006，鐵磁性釘扎層被形成在AFM層上，或者底部護罩的SAF結構被形成在AFM層上。SAF層的厚度可被選擇來確保，通過將AFM層納入底部護罩而獲得的PW50增益對MR傳感器的穩(wěn)定性的損失平衡。具體地說，SAF層厚度的增加降低了 MR傳感器的穩(wěn)定性。而且，在此處公開的MR傳感器的一些實施方式中，將頂部SAF層與釘扎層隔開的薄的非磁性層的厚度也被確定來控制頂部SAF層和傳感器疊層的PL之間的互換。
[0049]隨后，操作1008對底部護罩進行退火以設置鐵磁層(SAF結構的釘扎層)在底部護罩中的磁定向。在一種實施方式中，操作1008對底部護罩進行退火以使得底部護罩中的鐵磁層的釘扎場方向包括與MR傳感器的ABS正交的分量?？商鎿Q地，操作1008對底部護罩進行退火以產生可能影響底部護罩中的AFM層的磁定向的任意后續(xù)退火操作。操作1012和1014在底部護罩上形成傳感器疊層。具體地說，操作1012形成傳感器疊層釘扎層、非磁性層和傳感器疊層參考層，操作1014形成阻擋層、自由層和覆蓋層。隨后，操作1016形成頂部護罩層。
[0050]上述說明、示例和數(shù)據(jù)提供了對本發(fā)明的結構和示例實施例的用途的完整描述。由于可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出本發(fā)明的大量實施例，本發(fā)明的權利存在于所附權利要求中。而且，在不偏離所附權利要求的情況下，不同實施例的結構特征可在另一實施例中組合。
【權利要求】
1.一種設備，包括: 包括第一層的傳感器疊層；以及 與第一層接近的AFM穩(wěn)定的底部護罩，其中AFM穩(wěn)定的底部護罩被磁耦合至第一層。
2.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中AFM穩(wěn)定的底部護罩進一步包括: 接近傳感器疊層的第一層的SAF結構的頂部層；以及 SAF結構的釘扎層。
3.根據(jù)權利要求2所述的設備，其中SAF結構的頂部層利用薄的非磁性層與SAF結構的釘扎層隔開。
4.根據(jù)權利要求2所述的設備，其中SAF結構的釘扎層的釘扎方向包括與設備的氣墊面(ABS)正交的分量。
5.根據(jù)權利要求4所述的設備，其中傳感器疊層的第一層的釘扎方向包括與設備的氣墊面(ABS)正交的分量。
6.根據(jù)權利要求1所述的設備，進一步包括第一層與AFM穩(wěn)定的底部護罩之間的非磁性層。
7.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中傳感器疊層還包括具有與設備的ABS平行的磁定向的自由層。
8.根據(jù)權利要求7所述的設備，其中自由層被永磁體和側護罩中的至少一個偏置。
9.根據(jù)權利要求7所述的設備，其中，在靜止狀態(tài)中，與設備的ABS接近的傳感器疊層的參考層的磁定向的方向形成了相對于自由層的磁定向的鈍角。
10.根據(jù)權利要求7所述的設備，其中AFM穩(wěn)定的底部護罩進一步包括: 與傳感器疊層接近的SAF結構的頂部層，其中SAF結構的頂部層中的磁定向包括與ABS平行的鄰近ABS的第一分量，以及 SAF結構的釘扎層，其中SAF結構的釘扎層中的磁定向包括與ABS平行的第二分量， 其中第一分量和第二分量彼此基本上方向平行。
11.根據(jù)權利要求2所述的設備，其中SAF結構的釘扎層的釘扎方向與設備的氣墊面(ABS)之間的角度介于30度和150度之間。
12.根據(jù)權利要求11所述的設備，其中第一層的磁定向基本上方向平行于傳感器疊層的參考層的磁定向。
13.—種磁阻傳感器,包括: 傳感器疊層，其包括傳感器釘扎層、傳感器參考層和傳感器自由層；以及 底部護罩，其中底部護罩包括底部護罩AFM層和底部護罩釘扎層，底部護罩AFM層使得底部護罩釘扎層穩(wěn)定。
14.根據(jù)權利要求13所述的磁阻傳感器，其中底部護罩還包括與傳感器疊層接近的SAF結構的頂部層。
15.根據(jù)權利要求14所述的磁阻傳感器，其中底部護罩釘扎層的釘扎方向包括與磁阻傳感器的ABS正交的分量。
16.根據(jù)權利要求15所述的磁阻傳感器，其中SAF結構的頂部層的磁化方向包括與磁阻傳感器的ABS正交并且與底部護罩釘扎層的磁化方向反向平行的分量。
17.根據(jù)權利要求15所述的磁阻傳感器，進一步包括傳感器疊層與底部護罩之間的非磁性材料層。
18.根據(jù)權利要求15所述的磁阻傳感器，其中利用側護罩和永磁體中的至少一個來偏置傳感器疊層的自由層，而且自由層的磁定向基本上平行于磁阻傳感器的ABS。
19.一種設備,包括: 磁阻傳感器的底部護罩，其中利用底部護罩中的AFM層穩(wěn)定了底部護罩，而且其中AFM層產生了底部護罩釘扎層中的磁定向，該磁定向具有與磁阻傳感器的ABS正交的分量。
20.根據(jù)權利要求19所述的設備，進一步包括傳感器疊層，傳感器疊層包括與底部護罩釘扎層磁耦接的傳感器釘扎層。
21.根據(jù)權利要求20所述的設備，其中傳感器釘扎層的磁定向具有與磁阻傳感器的ABS正交的分量。
【文檔編號】G11B5/39GK104252867SQ201410294225
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權日:2013年6月28日
【發(fā)明者】E·W·辛格爾頓, K·尼古拉維, 譚利文, 李宰榮, V·B·薩波日尼科夫, M·S·U·帕特瓦瑞 申請人:希捷科技有限公司