專利名稱：磁阻頭用雙層磁交換的穩(wěn)定化的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明通常涉及用于盤片驅(qū)動數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的磁阻(MR)頭。尤其是，本發(fā)明涉及具有分立的、供穩(wěn)定MR傳感器層和軟毗鄰層(SAL(soft adjacent layer))用永磁體(PM)層的MR頭。
為了在諸磁記錄應(yīng)用中提供所需的磁頭性能，希望把MR元件(MRE)或傳感器層穩(wěn)定在單個磁疇(domgin)內(nèi)。通常利用傳感器的幾何形狀、反鐵磁層、PM靜磁耦合層或PM鐵磁耦合層的組合來實現(xiàn)把MRE層穩(wěn)定在單個疇內(nèi)。在用供垂直偏置的SAL設(shè)計中，為了優(yōu)化磁頭性能，應(yīng)把MR頭的SAL和MR層兩者均穩(wěn)定在單疇狀態(tài)。
在PM的交迭設(shè)計中，SAL和MRE層兩者都鐵磁耦合到PM層。然而，在這些PM交迭設(shè)計中，磁頭的電阻因無低電阻率的層能被使用又不影響磁頭的穩(wěn)定性而較大。這是由于MR傳感器層和SAL兩者都必須為穩(wěn)定化而與PM保持接觸這一事實所引起的。因此，利用SAL和交迭PM穩(wěn)定化的低電阻MR頭將是本領(lǐng)域內(nèi)的一個明顯改進。

發(fā)明內(nèi)容
揭示一種用于數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中的磁阻(MR)頭。此MR頭包括MR傳感器層和沿MR傳感器層的長度放置并適應(yīng)于對MR傳感器層進行垂直偏置的軟毗鄰層(SAL)。在位于MR頭中央?yún)^(qū)域的MR傳感器層和SAL之間形成間隔(spacer)層。由第一和第二永磁體(PM)層對MR傳感器層和SAL獨立地進行穩(wěn)定。PM層與位于MR頭兩翼區(qū)域的SAL和MR層接觸。這允許把低電阻率的材料層放置在第一和第二兩翼區(qū)域內(nèi)的第一和第二PM層之間，以降低MR頭的電阻。
附圖概述

圖1是從含空氣的外觀(ABS(air bearing surface))透視中看到的，按本發(fā)明較佳實施例的MR頭示意圖。
圖2是示出制造圖1所示MR頭的方法中第一步驟的示意圖。
圖3是示出制造圖1所示MR頭的方法中第二步驟的示意圖。
圖4是示出制造圖1所示MR頭的方法中第三步驟的示意圖。
圖5是示出制造圖1所示MR頭的方法中第四步驟的示意圖。
圖6是示出制造圖1所示MR頭的方法中第五步驟的示意圖。
本發(fā)明的較佳實施方式本發(fā)明部分基于這樣一種認識，即如果在SAL偏置的MR頭中，以獨立于MR傳感器層的PM穩(wěn)定來實現(xiàn)SAL的PM穩(wěn)定，則可引入電阻率低的層來降低該頭的電阻。為此，在本發(fā)明的MR頭中，使用兩層分開的PM層來獨立地穩(wěn)定SAL和MR傳感器層。SAL與兩層PM層之一鐵磁耦合，而MR傳感器層則與另一PM層相鐵磁耦合。可把另外的電阻率較低的一層夾在兩層PM層之間，這樣就同時提供穩(wěn)定性和低電阻。
如圖1所示，本發(fā)明的MR頭100包括第一讀出器隙縫(gap)110、SAL120、間隔層130、第一PM層140(MR頭100兩翼區(qū)域中所表示的140A和140B)、低電阻率層150(兩翼區(qū)域中所表示的150A和150B)、第二PM層160(兩翼區(qū)域中所表示的160A和160B)、MR傳感器層或MRE170、覆蓋層180和第二讀出器隙縫185。正如這里所用的那樣，對層140、150和160的標號旨在包括位于MR頭的兩翼區(qū)域或有源傳感器區(qū)中這些層的類似指示。例如，標號層140旨在包括表示為140A和140B的層140的部分。
第一讀出器隙縫110可以是，例如由A12O3或其它公知的隙縫材料構(gòu)成的層。SAL 120可以是由NiFeCr或任何一種公知的可用于作MRE的SAL垂直偏置的、具有矯頑磁性低而導磁率高的各種其它材料構(gòu)成的層?？捎糜谏a(chǎn)SAL 120的其它材料的例子為NiFeRh和NiFeRe。
間隔層130可以是Ta或者其他絕緣的間隔材料，后者在垂直偏置技術(shù)中典型地用于MRE層和SAL之間。例如，間隔層130可以是SiO2或Al2O3。PM層140和160可以是，例如，厚度近似于400的CoCrPt層。然而，PM層140和160可以是諸如CoPt或CoNiP等其它材料。此外，PM層140和160可以由分開的PM材料制成，并可具有不同于400的厚度。低電阻率層150可以是，例如600厚的Cr或TiW/Ta層。層150也可由諸如Au和Mo等其它電阻率低的材料制成，且其厚度可隨特定應(yīng)用而變化。
MR傳感器層170可以是多種MR材料中的任一種。在較佳實施例中，MR傳感器層170為NiFe。覆蓋層180可以是通常在MR頭中作蓋子用各種材料中的任一種。在較佳實施例中，層180為Ta。雖然第一和第二讀出器隙縫110和185可以是各種材料中的任一種，但在較佳實施例中，讀出器隙縫110和185則為三氧化二鋁。
PM層140把SAL 120穩(wěn)定在單疇狀態(tài)，即使用這兩層之間的鐵磁耦合。PM層160把MR傳感器層170穩(wěn)定在單疇狀態(tài)，即也使用這兩層之間的鐵磁耦合。這種獨立的PM穩(wěn)定化方案允許使用夾在兩層PM層140和160之間的低電阻率層150來降低整個磁頭的電阻。這樣，使與靠近MR傳感器層和SAL兩者來形成單個PM層的已有技術(shù)相反，本發(fā)明同時提供穩(wěn)定性和低電阻。
圖2-6示出依據(jù)本發(fā)明一些較佳實施例的MR頭100的制造方法中的各種步驟。圖1還示出該方法中的其它步驟。雖然在圖中未示出，但此方法可以從，例如覆蓋有5μmAl2O3基底涂層、以及Sendust、NiFe或其它材料的磁屏蔽的Alsimag襯底開始。在此結(jié)構(gòu)的頂部淀積第一讀出器隙縫110。接著，在第一讀出器隙縫110的頂部淀積SAL 120和間隔層130。這如圖2所示。
接著，如圖3所示，在間隔層130的頂部上，在即將變?yōu)镸R頭100的有源區(qū)或傳感器區(qū)200的區(qū)域中淀積光致抗蝕劑190。照例，已使用自對準蝕刻和剝離(lift-off)工藝將傳感器區(qū)200以外的間隔層去除掉，并把一PM層淀積在靠近剩下的間隔層的左右兩翼區(qū)域210和220中。然而，制作本發(fā)明所示MR頭100的較佳方法都與此有明顯不同。
如圖4所示，使用類似于已有技術(shù)的方法中所使用的蝕刻工藝，把間隔層130從兩翼區(qū)域210和220中除去。光致抗蝕劑190保護傳感器區(qū)200中的間隔層130，以防止除去該區(qū)域中的間隔層。接著，如圖5所示，依次把層140、150和160淀積在兩翼區(qū)域210和220中SAL120的頂部，以及傳感器區(qū)200中光致抗蝕劑190的頂部。這樣，在兩翼區(qū)域210和220中，就用以下三層來替換常規(guī)的單個PM層即第一PM層140、低電阻率層150和第二PM層160。也把此三層淀積在光致抗蝕劑190的頂部。
接著，如圖6所示，利用剝離工藝來除去光致抗蝕劑190和淀積在其上的層140、150和160部分。其結(jié)果是，第一PM層140被分配在區(qū)域210和220的部分140A和140B中，低電阻率層150被分配在區(qū)域210和220的部分150A和150B中，而第二PM層160則被分配在區(qū)域210和220的部分160A和160B中。
最后，把MR傳感器層170、覆蓋層180和第二讀出器隙縫層185淀積在傳感器區(qū)200中的間隔層130頂部，以及區(qū)域210和220中第二永磁體層160的頂部。在以光掩模(photomask)和本領(lǐng)域內(nèi)公知類型的研磨(mill)操作來限定傳感器的高度之前，把MR和覆蓋層淀積在該結(jié)構(gòu)上。圖1中示出淀積有所有這些層的結(jié)構(gòu)。
應(yīng)特別注意與SAL120和MR傳感器層170相關(guān)的PM層140和160的厚度。PM層的厚度是重要的，這是因為SAL和MR傳感器層的穩(wěn)定性取決于PM與SAL或MR傳感器層之間的Br★t(磁力矩與厚度之積)之比。下PM層的結(jié)構(gòu)是重要的，但因為PM性質(zhì)受到下層特性的影響。
本發(fā)明提供許多優(yōu)點。首先，雖然單疇得以在SAL和MR層中實現(xiàn)但可獨立地控制SAL和MR層的穩(wěn)定化。此外，通過能引入電阻率低的金屬層150，而使有源區(qū)或傳感器區(qū)200以外的電阻得以降低。事實上，傳感器區(qū)外部的電阻主要由新的低電阻率金屬層來確定。應(yīng)注意，如果PM層需要其它材料來實現(xiàn)適當取向的話，則可把另外的下PM層加到低電阻率金屬層150的頂部。本發(fā)明提供可獨立地控制SAL和MR層中疇的穩(wěn)定化而不損失在軌(on-track)位差錯率(BER)或不在(off-track)BER的優(yōu)點。此外，由于不需要另外的掩模步驟，所以本發(fā)明實現(xiàn)其優(yōu)點而不增加制造的復雜性。
雖然參考較佳的實施例描述了本發(fā)明，但熟悉本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將認識到，可在本發(fā)明的形式和細節(jié)上進行變化而不背離本發(fā)明的精神和范圍。例如，雖然層150可以是根據(jù)其電阻率特性選出的單層，或根據(jù)需要選擇也用作PM層160的下層，但在其它實施例中，層150可以是多層的堆疊，它具有根據(jù)低電阻率而選出的單個諸層和為改善PM層160的磁性而選出的其它諸層。應(yīng)注意，在本發(fā)明的設(shè)計中，兩翼區(qū)域中的多層不會使MR傳感器的在軌和不在軌性能變差。
權(quán)利要求
1.一種用于數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中的磁阻頭，其特征在于所述磁阻頭包括磁阻傳感器層；沿磁阻傳感器層長度放置并適應(yīng)于對磁阻傳感器層進行垂直偏置的軟毗鄰層；在位于磁阻頭的有源區(qū)內(nèi)的磁阻傳感器層和軟毗鄰層之間形成的間隔層；形成與磁阻頭的第一和第二兩翼區(qū)域內(nèi)的磁阻傳感器層相接觸的第一永磁體層，其中磁阻頭的第一和第二兩翼區(qū)域分別鄰近磁阻頭的有源區(qū)，并在該有源區(qū)的第一和第二側(cè)上加以配置；以及形成與磁阻頭的第一和第二兩翼區(qū)域中的軟毗鄰層相接觸的第二永磁體層。
2.如權(quán)利要求1所述的磁阻頭，其特征在于第一和第二永磁體層中的每一層都在第一和第二兩翼區(qū)域中的磁阻傳感器層和軟毗鄰層之間形成。
3.如權(quán)利要求2所述的磁阻頭，其特征在于還包括在第一和第二兩翼區(qū)域內(nèi)的第一和第二永磁體層之間形成的一層低電阻率材料，其中所述低電阻率材料層的電阻率低于第一和第二永磁體層的電阻率，從而降低第一和第二兩翼區(qū)域內(nèi)磁阻頭的電阻。
4.如權(quán)利要求3所述的磁阻頭，其特征在于緊鄰磁阻頭有源區(qū)的第一和第二兩翼區(qū)域部分內(nèi)的第一永磁體層、低電阻率材料層和第二永磁體層的組合厚度基本上等于間隔層的厚度。
5.如權(quán)利要求4所述的磁阻頭，其特征在于第二永磁體層和間隔層直接在軟毗鄰層的頂部形成，其中低電阻率材料層直接在第二永磁體層的頂部形成，第一永磁體層直接在低電阻率材料層的頂部形成，而磁阻傳感器層則直接在第一永磁體層的頂部形成。
6.一種磁阻傳感器，其特征在于包括在傳感器的中央?yún)^(qū)域和毗鄰傳感器中央?yún)^(qū)域的第一和第二側(cè)的傳感器的第一和第二兩翼區(qū)域中形成的磁阻元件層；適應(yīng)于對磁阻元件層進行垂直偏置并在傳感器的中央?yún)^(qū)域和至少部分在傳感器的第一和第二兩翼區(qū)域中形成的軟毗鄰層；與傳感器中央?yún)^(qū)域內(nèi)的磁阻元件層和軟毗鄰層中的每一層相接觸并在其間形成的間隔層；在傳感器的第一和第二兩翼區(qū)域內(nèi)的磁阻元件層和軟毗鄰層之間形成的第一永磁體層，第一永磁體層鐵磁耦合到軟毗鄰層；以及在位于傳感器的第一和第二兩翼區(qū)域內(nèi)的磁阻元件層和軟毗鄰層之間形成的第二永磁體層，第二永磁體層鐵磁耦合到磁阻元件層。
7.如權(quán)利要求6所述的磁阻傳感器，其特征在于還包括在傳感器的第一和第二兩翼區(qū)域內(nèi)的第一永磁體層和第二永磁體層之間形成的一層低電阻率材料，其中所述低電阻率材料層的電阻率低于第一和第二永磁體層的電阻率，從而降低位于第一和第二兩翼區(qū)域內(nèi)磁阻傳感器的電阻。
8.如權(quán)利要求7所述的磁阻傳感器，其特征在于第二永磁體層與磁阻元件層直接接觸形成，第一永磁體層與軟毗鄰層直接接觸形成。
9.如權(quán)利要求8所述的磁阻傳感器，其特征在于低電阻率材料層直接在第一永磁體層的頂部形成，第二永磁體層直接在低電阻率材料層的頂部形成。
10.如權(quán)利要求9所述的磁阻傳感器，其特征在于緊鄰磁阻傳感器中央?yún)^(qū)域的第一和第二兩翼區(qū)域部分內(nèi)的第一永磁體層、低電阻率材料層與第二永磁體層的組合厚度基本上等于間隔層的厚度。
11.如權(quán)利要求7所述的磁阻傳感器，其特征在于低電阻率材料層用作第二永磁體層的下層，以提高第二永磁體層的磁性。
全文摘要
揭示一種用于數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的磁阻(MR)頭(100)。MR頭包括MR傳感器層(170)和沿MR傳感器層長度放置并適應(yīng)于對MR傳感器層進行垂直偏置的軟毗鄰層(SAL)(120)。在MR頭中央?yún)^(qū)域(200)內(nèi)的MR傳感器層和SAL之間形成間隔層(130)。由第一和第二永磁體(PM)層(160,140)對MR傳感器層和SAL進行單獨穩(wěn)定,第一和第二PM層中的每一層與位于MR頭的第一和第二兩翼區(qū)域(210,220)內(nèi)的SAL和MR傳感器層之一形成接觸。允許把低電阻率材料層(150)放置在第一和第二兩翼區(qū)內(nèi)的第一和第二PM層之間,以降低MR頭的電阻。
文檔編號G11B5/39GK1254435SQ97182135
公開日2000年5月24日 申請日期1997年9月20日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月28日
發(fā)明者J·J·弗爾南德斯－德－卡斯特羅 申請人:西加特技術(shù)有限公司