用于磁記錄磁頭的磁屏蔽件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及磁記錄技術(shù)，并且具體地涉及用于磁記錄磁頭的磁屏蔽件，該磁屏蔽件穩(wěn)定且表現(xiàn)出高效反并聯(lián)耦合性能。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)密度在過去幾十年發(fā)生了顯著增長。薄膜記錄磁頭技術(shù)通過出現(xiàn)的一些技術(shù)(例如，巨磁阻(giant magnetoresistive, GMR)、隧道型磁阻(tunnelingmagnetoresistive,TMR)或垂直石茲記錄(perpendicular magnetic recording，PMR))發(fā)展以跟上逐步增長的數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)密度。每個這些磁記錄技術(shù)可能包含作為完整的磁記錄磁頭系統(tǒng)的部件的磁屏蔽件。隨著各種記錄磁頭技術(shù)針對越來越小的位大小，要求增加磁屏蔽域穩(wěn)定化來減少磁噪聲。管理磁屏蔽域穩(wěn)定性的一種方法是包含反鐵磁材料以將屏蔽件偏置到期望的磁方向，由此建立反并聯(lián)復(fù)合屏蔽結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，薄膜記錄傳感器被軟偏置材料包圍，并且間隔層分隔的一對鐵磁層沉積在薄膜記錄傳感器上，使得上部鐵磁層磁固定(Pin)到下部鐵磁層，但由間隔層分隔。在這種屏蔽結(jié)構(gòu)中，隨著間隔層厚度增加，磁耦合性能降低，有效限制了間隔層厚度。然而，對于非常薄的間隔厚度，屏蔽穩(wěn)定性由于圍繞間隔層的鐵磁層內(nèi)的不規(guī)則晶粒生長而降低。不規(guī)則生長隨著屏蔽件的多次退火而增加，因此屏蔽件穩(wěn)定性隨著多次退火而降低。這種限制要求間隔層更厚以避免屏蔽件不穩(wěn)定，但要求其更薄以維持強(qiáng)的反并聯(lián)耦合性能，因而有效限制了當(dāng)前可用磁屏蔽件的有效性。
【附圖說明】
[0003]在附圖中通過示例示出各種實(shí)施例，但并不限于此，其中:
[0004]圖1示出沒有緩沖層、用于磁記錄磁頭的磁屏蔽件的截面圖；
[0005]圖2示出根據(jù)本文公開的實(shí)施例的具有緩沖層、用于磁記錄磁頭的磁屏蔽件的截面圖；
[0006]圖3的圖形示出增加的軟偏置(soft bias, SB)穩(wěn)定性對應(yīng)于增加的反并聯(lián)耦合強(qiáng)度；
[0007]圖4A的圖形示出例如對于根據(jù)本文公開的實(shí)施例的包含緩沖層的磁屏蔽件的磁耦合強(qiáng)度與Ru層厚度的關(guān)系；
[0008]圖4B的圖形示出對于不包含緩沖層的磁屏蔽件的磁耦合強(qiáng)度與Ru層厚度的關(guān)系;
[0009]圖5A是磁光克爾效應(yīng)(Magneto-Optical Kerr Effect，Μ0ΚΕ)圖形，其比較在經(jīng)歷退火工藝之前，具有緩沖層的磁屏蔽件和不具有緩沖層的磁屏蔽件之間響應(yīng)于外部磁場的磁取向(magnetic alignment)；
[0010]圖5B的Μ0ΚΕ圖形比較在經(jīng)歷退火工藝之后，具有緩沖層的磁屏蔽件和不具有緩沖層的磁屏蔽件之間響應(yīng)于外部磁場的磁取向；
[0011]圖6的工藝流程圖示出用于形成根據(jù)本文公開的實(shí)施例的具有緩沖層的磁屏蔽件的方法。
[0012]所述附圖并不意味著窮盡本發(fā)明或者將本發(fā)明限制到所公開的精確形式。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明能夠利用修改和替代來實(shí)現(xiàn)，并且所公開的技術(shù)僅由權(quán)利要求及其等同體限制。
【具體實(shí)施方式】
[0013]在下列描述中，闡述若干具體細(xì)節(jié)以提供對本發(fā)明的各種實(shí)施例的完整理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是，這些具體細(xì)節(jié)并不需要用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的各種實(shí)施例。在其他情況下，已知部件或方法沒有具體描述以免不必要地模糊本發(fā)明的各種實(shí)施例。
[0014]如所公開的，用于磁記錄磁頭的磁屏蔽件可以包括多個鐵磁層、緩沖層和間隔層。例如，鐵磁層可以是NiFe，緩沖層可以是CoFeB，并且間隔層可以是Ru。在一些實(shí)例中，緩沖層的厚度在5埃和50埃之間。在一個實(shí)例中，間隔層的厚度不超過10埃。
[0015]本發(fā)明的一些實(shí)施例提供一種用于制造磁屏蔽件的方法，其中該方法包括沉積多個鐵磁層，沉積緩沖層以及沉積間隔層。例如，第一鐵磁層可以沉積在磁傳感器和軟偏置層上，緩沖層可以沉積在第一鐵磁層上，第二鐵磁層可以沉積在緩沖層上，間隔層可以沉積在第二鐵磁層上，并且第三鐵磁層可以沉積在間隔層上。在一些實(shí)例中，鐵磁層是NiFe。在一些實(shí)例中，緩沖層是非晶形CoFeB并且間隔層是Ru。例如，鐵磁層可以通過緩沖層和間隔層磁耦合。在一些實(shí)施例中，一個或更多個反鐵磁層沉積在磁屏蔽件的頂部。
[0016]圖1示出沒有緩沖層的磁記錄磁頭的磁屏蔽件的截面圖。如圖所示，沒有緩沖層的磁屏蔽件可以包括鐵磁層130和150以及間隔層140。例如，薄膜記錄傳感器110和軟偏置層120可以形成在襯底上或形成在另一個磁屏蔽件100上。第一鐵磁層130可以沉積在磁記錄傳感器110上，間隔器140可以沉積在第一鐵磁層130上，并且第二鐵磁層150可以沉積在間隔層140上。在一些實(shí)例中，反鐵磁層160可以沉積在第二鐵磁層150上，并且蓋件170可以沉積在反鐵磁層160上。
[0017]磁記錄傳感器110可以是巨磁阻(GMR)、隧道型磁阻(TMR)或垂直磁記錄(PMR)傳感器，或本領(lǐng)域已知的其他磁記錄傳感器。磁記錄磁頭可以是讀磁頭或?qū)懘蓬^。在一些實(shí)例中，磁屏蔽件還可以形成在磁記錄磁頭的兩側(cè)。在其他一些實(shí)例中，磁屏蔽件可以形成在磁性寫磁頭上。本文公開的磁屏蔽技術(shù)與磁性讀磁頭或?qū)懘蓬^的方法或形式無關(guān)。
[0018]仍參考圖1，在一些實(shí)施例中，鐵磁層130和/或150可以是Fe、Ni或NiFe。可以使用本領(lǐng)域已知的其他鐵磁合金。間隔層140可以包括Ru。反鐵磁層160可以包括反鐵磁材料，例如FeMn，IrMn，RuMn，N1，PtMn，PtPdMn，NiMn或者本領(lǐng)域已知的其他反鐵磁材料。
[0019]圖2示出具有緩沖層的磁記錄磁頭的磁屏蔽件的截面圖。具有緩沖層的一個示例性磁屏蔽件可以包括多個鐵磁層130A、130B和150，緩沖層135和間隔層140。例如，每個鐵磁層可以包括NiFe、CoFe或本領(lǐng)域已知的其他鐵磁材料。緩沖層135可以包括Co、B、Fe或包括任意Co、B或Fe的合金。間隔層140可以包括Ru。
[0020]在一些示例性磁屏蔽件中，緩沖層135可以包括具有變化比率的Co、Fe和B以增加通過鐵磁層的磁耦合效率。例如，緩沖層135可以包括CoxFeyBz，其中x、y和z代表緩沖層中總原子數(shù)的原子百分比，從而對于總數(shù)為100原子百分比，則z = 100-x-y并且z〈35原子百分比。在若干實(shí)施例中，緩沖層135可以是非晶形的(例如，非晶形CoFeB層)。
[0021]一些示例性緩沖層可以包括至少70原子百分比的Co、不超過10原子百分比的Fe以及不超過20原子百分比的B。其他示例性緩沖層可以包括35原子百分比和45原子百分比之間的Co，35原子百分比和45原子百分比之間的Fe，以及15原子百分比和25原子百分比之間的B。另一些示例性緩沖層可以包括0原子百分比和50原子百分比之間的Fe，10原子百分比和30原子百分比之間的B，以及Co。在另一些實(shí)例中，緩沖層135可以包括Co和B，但沒有任何Fe或僅微量的Fe。
[0022]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，薄至3埃的緩沖層135提供鐵磁層的足夠磁耦合并足以減少NiFe晶粒生長。在另一些實(shí)施例中，厚至50埃的緩沖層135提供鐵磁層的足夠磁耦合并足以減少NiFe晶粒生長?？梢允褂帽绢I(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他緩沖層厚度以通過減少NiFe晶粒生長提供足夠的磁熱穩(wěn)定性同時仍提供鐵磁層的足夠磁耦合。
[0023]仍參考圖2，間隔層140可以包括Ru。在一些實(shí)例中，間隔層140的厚度可以在2埃和15埃之間以通過間隔層提供足夠的反并聯(lián)(AP)耦合。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他間隔厚度是可能的，以通過間隔層提供足夠的AP耦合。
[0024]圖3的圖形示出對于一定厚度的Ru層，增加的軟偏置(SB)穩(wěn)定性對應(yīng)于峰值反并聯(lián)耦合強(qiáng)度。具體地，該圖形是在y軸線上示出磁屏蔽件的矯頑力(HJ并在X軸線上示出磁銷場(magnetic pin field)強(qiáng)度Hpin的相圖。穩(wěn)定性線顯示當(dāng)Η ?η時，存在SB穩(wěn)定性。穩(wěn)定性線右側(cè)上示出的數(shù)據(jù)點(diǎn)(點(diǎn)360和370)顯示緩沖層(如關(guān)于圖2描述的)包含在磁屏蔽件中時的磁屏蔽件穩(wěn)定性，其實(shí)現(xiàn)時具有較高的磁耦合強(qiáng)度(jRu)。數(shù)據(jù)點(diǎn)310、320、330、340和350示出沒有包含緩沖層時的較低SB穩(wěn)定性，其實(shí)現(xiàn)時具有較小的磁親合強(qiáng)度。
[0025]圖4A的圖形示出當(dāng)緩沖層(如關(guān)于圖2描述的)包含在磁屏蔽件中時飽和場水平與Ru層厚度的關(guān)系。如圖所示，AP耦合強(qiáng)度高效并且在Ru間隔厚度在3埃和4埃之間時出現(xiàn)峰值(第一峰值)，并且在Ru間隔厚度在7埃和8埃之間時再次出現(xiàn)峰值(第二峰值)。針對其他間隔厚度，可以存在在圖4A示出的量程之外的其他峰值。圖4A中的點(diǎn)劃曲線示出對于新生長的鐵磁層，磁耦合強(qiáng)度在間隔厚度增加時的變化。圖4A中的實(shí)線示出在第一退火工藝之后磁耦合強(qiáng)度在磁屏蔽件的間隔層厚度增加時的變化。通過比較圖4A中的兩條曲線看出，當(dāng)存在緩沖層時，退火工藝之后磁屏蔽層的磁耦合強(qiáng)度特性具有最小變化。
[0026]圖4B的圖形示出當(dāng)緩沖層沒有包含在磁屏蔽件中時飽和場水平與Ru層厚度的關(guān)系。如圖4B所示，隨著間隔厚度增加，AP耦合強(qiáng)度