專利名稱：垂面電流自旋閥式磁阻傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及下述文獻的主題美國專利第5485334號，J.Lamar Nix等人的“具有改進的巴克豪森噪聲抑制的磁阻裝置和方法”，頒布于1996年1月16日；美國專利申請第08/401553號，由Young Keun Kim在1995年3月9日提交的“成型自旋閥式磁阻傳感器以及結(jié)合磁疇穩(wěn)定技術(shù)制造該傳感器的方法”。上述美國專利和專利申請已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人科羅拉多昆騰外部設備公司(Quantum Peripherals Colorado Inc.)，其公開內(nèi)容在此供參考。
總的來說，本發(fā)明涉及磁阻(MR)自旋閥(SV)裝置這一領(lǐng)域。更具體地說，本發(fā)明涉及垂面電流(CPP)自旋閥器件結(jié)構(gòu)設計及其可供選擇的一種差動傳感實施例，例如用作磁性傳感器或用于讀取在磁性海量存儲介質(zhì)上編碼的數(shù)據(jù)信號的磁頭。
對于呈現(xiàn)出被稱為特大磁阻效應(GMR)的磁阻裝置或磁頭，目前技術(shù)上所關(guān)心的是試圖在計算機海量存儲磁盤驅(qū)動器和磁帶中實現(xiàn)更高的面密度記錄。由M.N.Baibich，J.M.Broto，A.Fert，F(xiàn).Nguyen Van Dau，F(xiàn).Petroff，P.Etienne，G.Creuzet，A.Friederich和J.Chazelas在物理評論快報(phys.Rev.Lett.)61，2472(1988)中首先對GMR效應進行了描述。一般用于GMR材料的磁阻率(ΔR/R)的大小超過各向異性磁阻(AMR)材料，而AMR材料即為當前應用中通常做為磁性讀-傳感器的材料。自旋閥效應是利用GMR的已知方式之一，如B.Dieny，V.S.Speriosu，S.S.P.Parkin，B.A.Gurney，D.R.Wilhoit和D.Mauri在物理評論(Phys.Rev.)B 43，1297(1991)中所述。典型的自旋閥MR器件包含兩個薄鐵磁層(其數(shù)量級小于100埃)，由非磁性金屬隔層(其數(shù)量級也小于100埃)分隔開來。一層鐵磁層的磁化強度使其能自由運動，而另一層則受束(pinned)于相鄰的反鐵磁層或永磁層。對于任何形式的GMR結(jié)構(gòu)的運行來講，基本事實是MR響應為對應于讀出場的兩個磁化矢量之間夾角的函數(shù)。
以前已有若干專利描述了各種利用自旋閥效應的器件裝置。例如見Dieny等人的美國專利第5159513號基于自旋閥效應的磁阻傳感器，頒布于1992年10月27日；Dieny等人的第5206590號基于自旋閥效應的磁阻傳感器，頒布于1993年4月27日；Baumgart等人的第5287238號雙自旋閥磁阻傳感器，頒布于1994年2月15日；以及Cain等人的第5301079號電流偏置型磁阻自旋閥傳感器，頒布于1994年4月5日，所有這些專利已轉(zhuǎn)讓給國際商業(yè)機器(IBM)公司。
這些專利中所描述的各種器件裝置的層疊正交結(jié)構(gòu)將下鐵磁層(自由旋轉(zhuǎn)的磁化矢量所在層)設于基片之上而在上鐵磁層之下，該上鐵磁層的磁化矢量受到相鄰反鐵磁約束(pinning)層的約束。此外，在一切情況下均顯示出讀出電流是在含自旋閥的層面內(nèi)流動，從而限制了MR效應。由于電流密度取決于磁阻結(jié)構(gòu)的層面，因而被稱為面內(nèi)電流(CIP)幾何構(gòu)形。
在Rottmayer，R.和Zhu，J.發(fā)表于電子和電氣工程師協(xié)會(IEEE)磁學匯刊第31卷1995年11月第6期的文章以CPP模式使用GMR傳感器的超高密度記錄磁頭的一種新設計中，提出了在寫磁頭間隙中的GMR多層讀元件，它以垂面電流的模式運行，并且受到象永磁體那樣起作用的交換耦合軟磁層所偏置，因而區(qū)別于傳統(tǒng)的MR和SV磁頭設計。多層讀元件由與自旋閥式GMR傳感器完全不同的重復層狀結(jié)構(gòu)組成，如前所述該自旋閥式GMR傳感器既包含受束鐵磁層又包含自由旋轉(zhuǎn)鐵磁層。此外，Rottmayer等人的文章仔細考慮了在帶有與反鐵磁體交換耦合的軟偏置磁體以將傳感器偏置到線性運行范圍內(nèi)的情況下，多層傳感器在讀/寫磁頭的寫間隙中的位置。由于讀傳感器經(jīng)反復暴露于寫電流沖擊所產(chǎn)生的場中會嚴重變壞這一事實，讀傳感器在寫間隙中所處位置是相對未驗證的。
相比之下，本發(fā)明特別實用之處在于有益地提供以垂面電流的構(gòu)形運行的自旋閥式傳感器，而不是以前所提出的多層GMR傳感器。自旋閥式GMR傳感器由于其固有的自偏置性，因而并不需要如Rottmayer等人所提出的與反鐵磁體交換耦合的軟偏置磁體。此外，本文所公開的SV傳感器特別實用于與讀/寫磁頭的標準構(gòu)形連用，其中可將寫元件置于讀元件頂上而不必暴露于寫電流沖擊時所產(chǎn)生的場中。
本文具體公開的是含自旋閥結(jié)構(gòu)的傳感器，該自旋閥結(jié)構(gòu)具有與其第一端部毗鄰的受束鐵磁層，與相反對置的其第二端部毗鄰的自由旋轉(zhuǎn)鐵磁層。第一和第二導電體以垂面電流的構(gòu)形分別與自旋閥結(jié)構(gòu)的第一和第二端部毗鄰。
在本文所公開的特定實施例中，差動數(shù)據(jù)傳感器含有第一和第二自旋閥結(jié)構(gòu)，每個自旋閥結(jié)構(gòu)均具有分別與其第一端部毗鄰的受束鐵磁層和分別與相反對置的其第二端部毗鄰的自由旋轉(zhuǎn)鐵磁層。第一、第二導電體分別與第一、第二自旋閥結(jié)構(gòu)的第一與第二端部毗鄰，公用導電體分別毗鄰于第一、第二自旋閥結(jié)構(gòu)的第二與第一端部。
通過下面結(jié)合附圖對優(yōu)選實施例的說明，將使本發(fā)明的上述和其它特征與目的及其實現(xiàn)方式變得更加清楚，并使發(fā)明本身得到最佳理解，附圖中

圖1是先有技術(shù)自旋閥器件的空氣支承面(ABS)橫截面示意圖，其中讀磁跡寬度TW1由覆蓋在上鐵磁約束層上的面內(nèi)電流幾何結(jié)構(gòu)導線的金屬鍍層來確定；圖2為特別有優(yōu)勢的根據(jù)美國專利申請第08/401553號的自旋閥器件設計結(jié)構(gòu)的ABS截面示意圖，圖解說明了面內(nèi)電流構(gòu)形，其中讀磁跡寬度TW2由覆蓋在上鐵磁層上的永磁層部分確定，而下層的器件結(jié)構(gòu)可與本文下面將公開的垂面電流設計結(jié)構(gòu)連用；圖3A為根據(jù)本發(fā)明一個特定實施例的垂面電流自旋閥式磁阻傳感器的ABS局部視圖，圖解說明單個自旋閥結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包含覆蓋于受束層之上的約束層，這兩層合起來又覆蓋在自由旋轉(zhuǎn)的鐵磁層之上，而該自旋閥結(jié)構(gòu)本身被夾在一對導電體及毗鄰的屏蔽之間；圖3B為圖3A的自旋閥式磁阻傳感器的局部平面?zhèn)纫晥D，用于圖解說明通過單個自旋閥結(jié)構(gòu)以及局部環(huán)繞的介電間隙層的電流路徑；圖4為本發(fā)明自旋閥式磁阻傳感器的一個可選實施例的另一局部平面?zhèn)纫晥D，圖解說明了在垂面電流構(gòu)形中構(gòu)造的一對自旋閥結(jié)構(gòu)(SV1和SV2)，用做差動信號傳感器；以及圖5為傳統(tǒng)磁盤驅(qū)動器的剖開的頂視平面簡圖，它將垂面電流式傳感器作為讀磁頭而構(gòu)成本發(fā)明的應用之一。
現(xiàn)參照圖1，它描繪了先有技術(shù)自旋閥傳感器10的結(jié)構(gòu)，用于圖解說明典型的面內(nèi)電流器件構(gòu)形。先有技術(shù)自旋閥傳感器10的相關(guān)部分包含帶有上覆襯層14的基片12。有效的自旋閥結(jié)構(gòu)本身含有兩層鐵磁層(由過渡金屬或合金例如坡莫合金構(gòu)成)，圖示為被非磁性間隔層18(由銅、銀或金等貴金屬構(gòu)成)分隔開的下鐵磁層16和上鐵磁層24?？珊蟹磋F磁體如FeMn、NiMn、或Ni-Co氧化物的約束層26淀積在上鐵磁層24的頂上，以產(chǎn)生數(shù)量級為幾百奧斯特(Oe)的各向異性交換耦合。因而，上鐵磁層24的磁化方向被約束為其易磁化軸垂直于空氣支承面(ABS)。
襯層14(如Ta)和封蓋層28(也可含Ta)用于保護有效結(jié)構(gòu)。在基本上正交的層疊結(jié)構(gòu)的旁側(cè)成形有永磁層20、22，以對下鐵磁層16產(chǎn)生磁疇控制。
先有技術(shù)自旋閥傳感器10也可裝在由兩層受束鐵磁層之間夾有一層自由鐵磁層的雙重結(jié)構(gòu)中。這種結(jié)構(gòu)導致比圖1所示結(jié)構(gòu)的效應大約高50％。
盡管如此，先有技術(shù)自旋閥傳感器10以及雙重設計結(jié)構(gòu)都具有固有的MR響應減低這一缺陷。在自旋閥或任何GMR材料中的MR響應主要取決于傳導電子與自旋有關(guān)的散射。在CIP幾何結(jié)構(gòu)的應用中，由于分流阻止了一些傳導電子感受與自旋有關(guān)的散射，該分流是沿不含任何與自旋有關(guān)的散射中心的膜層進行的，例如間隔層18。此外，圖1所示設計結(jié)構(gòu)在制造可再現(xiàn)讀磁頭產(chǎn)品方面表現(xiàn)出潛在的缺點，這是因為需要相當大的電流密度以使電流穿過非磁性均束層和封蓋層26、28而傳送給自旋閥結(jié)構(gòu)，所有這些膜層均固有地具有高電阻率。此外，可能無法精確確定讀磁跡寬度(TW1)，因為與有效磁阻傳感器結(jié)構(gòu)相比，導電體(或電流導線30、32)相當厚，而導線30、32和永磁層20、22都可以確定磁跡寬度。這對于讀取頭的穩(wěn)定操作是不理想的。再者，對于用于巴克豪森噪聲抑制作用的一對永磁層20、22的厚度進行精確控制是非常困難的，這是由于它們有限的厚度級，其數(shù)量級只有幾十埃。例如當需要較厚的永磁層20、22以調(diào)整總磁矩(剩余磁化強度乘以膜層厚度，Mr·t)，而總磁矩又決定著穩(wěn)定作用的強度時，該永磁層20、22的厚度可能會大于隔層18和上鐵磁層24的總厚度。這是固有的不能令人滿意的問題，因為牢固受束的上鐵磁層24的磁化強度會被改變。
參照圖2，圖示了根據(jù)美國第08/401553號專利申請所公開的成型自旋閥傳感器50。在成型自旋閥傳感器50的設計結(jié)構(gòu)中，基片52上成形有上覆襯層54，先于任何鐵磁層之前淀積有高電阻率約束層56。在約束層56淀積之后淀積有一層薄的底層鐵磁層58。間隔層60和第二即頂層鐵磁層62淀積在其后并構(gòu)成帶有斜面的臺面樣形狀。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一個淺錐角(大體為45度或更小)有益于在制造中形成總體更為平滑的器件外形。薄的非磁性間隔層64、66(例如Cr)先于永磁層68、70淀積在底層鐵磁層58和臺面?zhèn)让?以及與斜側(cè)面相接的臺面上表面的局部)之上，以防止交換耦合，其可能導致底層鐵磁層58的受束磁化方向的旋轉(zhuǎn)。在面內(nèi)電流構(gòu)形中形成的導線72、74隨之與永磁層68、70直接接觸。封蓋層76覆蓋住導線72、74，永磁層68、70的一部分和頂層鐵磁層62的未蓋部分形成臺面結(jié)構(gòu)的臺頂。
在所示成型自旋閥傳感器50中，讀磁跡的寬度(TW2)是由永磁層68、70而不是由導線72、74限定而成。這樣就有可能實現(xiàn)可再現(xiàn)磁跡寬度控制，因為永磁層68、70一般比構(gòu)成導線72、74的導電體要薄，從而避免后者更困難的光刻難題。此外，由于隨后能將電流通過永磁層68、70和薄間隔層64、66直接傳送給有效的頂層鐵磁層62，因而可獲得比先有技術(shù)CIP結(jié)構(gòu)中更高的電流密度。
現(xiàn)又另參照附圖3A和3B，圖示了根據(jù)本發(fā)明一個特定實施例的垂面電流自旋閥式磁阻傳感器80的局部ABS視圖。應當注意圖2中約束層56和受束鐵磁層58位于有效鐵磁層62下面的那種自旋閥結(jié)構(gòu)，可被用來取代所示更傳統(tǒng)的有效層和受束層的排列。
傳感器80的相關(guān)部分包含其上具有上覆襯層84的基片82。依次地，絕緣間隙層86覆蓋住襯層84。第一磁屏蔽88如圖所示覆蓋住間隙層86。第一磁屏蔽88之上可以形成有可選間隙層90，它可含有鋁氧化物(A12O3)或硅的二氧化物(SiO2)。屏蔽層可含有 NiFe，CoZrTa，F(xiàn)eN，或其它軟磁材料及其合金。屏蔽層的厚度量級可為2微米或更薄，而間隙層90的厚度可在100至1000埃之間。
第一導電體92形成于間隙層90的頂上。第一導電體92可具有100至1000埃之間的銠(Rh)、鋁(AlO)、金(Au)、鉭(Ta)或銀(Ag)或它們的合金。自由旋轉(zhuǎn)(自由即有效)層94覆蓋住第一導電體92。非磁性間隔層96覆蓋住自由層94，且間隔層96的頂上形成有受束層98。約束層100覆蓋在受束層98上，而其上成形有第二導電體104，該層的材料類似于制造第一導電體92所用材料。如圖所示第一和第二導電體92、104與自由層94、間隔層96、受束層98和約束層100共同構(gòu)成自旋閥結(jié)構(gòu)102。
以相同方式，可選的間隙層106覆蓋在第二導電體104上，其后是第二磁屏蔽108。介電間隙材料110如圖所示環(huán)繞在自旋閥結(jié)構(gòu)102以及第一和第二導電體92、104部分的周圍。
僅做為示例，傳感器80被圖示為單個自旋閥結(jié)構(gòu)102，其含有覆蓋住受束層98的約束層100。這兩層組合后又依次覆蓋在自由旋轉(zhuǎn)(“自由”即“有效”)鐵磁層94上，而自旋閥結(jié)構(gòu)102本身被夾在一對第一和第二導電體92、104及毗鄰的第一和第二磁屏蔽88、108之間。
特別參照圖3B，圖中示出穿過單個自旋閥結(jié)構(gòu)102的電流路徑以及部分環(huán)繞的介電間隙材料110。傳感器80利用CPP幾何結(jié)構(gòu)，迫使電流橫向通過自旋閥結(jié)構(gòu)102的每一層，從而防止分路電路，該分路電路會降低與自旋有關(guān)的散射并因此降低磁阻效應。這樣CPP幾何結(jié)構(gòu)傳感器80將比可比的CIP器件表現(xiàn)出更高的磁阻效應。盡管沒有圖示出，但也可在傳感器80的結(jié)構(gòu)中加入永磁體，以形成磁疇控制，并且在某些應用中，可以除去導體92、104而用屏蔽88、108替代作為傳感器80的導電途徑。
還應當注意自旋閥結(jié)構(gòu)102可基本上如圖所示，亦或在可選實施例中可用圖2的自旋閥結(jié)構(gòu)取而代之。另外，自旋閥結(jié)構(gòu)102可被代之以雙自旋閥式裝置，其含有由相對較厚的導體間隔層分隔開的兩個或更多個自旋閥。借助雙自旋閥裝置的各約束層的正確取向，兩個串聯(lián)的自旋閥可起到模擬雙條AMR磁阻傳感器的作用。
現(xiàn)另參照圖4，圖示了自旋閥傳感器120的一個可選實施例，其可以被用作差動讀磁頭。傳感器120包括基片122與上覆襯層124、上覆間隙層126和第一磁屏蔽128。如同圖3A和3B所示的前一實施例一樣，在第一磁屏蔽128的頂上可以有可選的間隙層130。
同樣，第一自旋閥結(jié)構(gòu)(“SV1”)含有第一導電體132、自由層134、間隔層136、受束層138和約束層140。公用導電體(“導體C”)142覆蓋住第一自旋閥結(jié)構(gòu)SV1的約束層。包含自由層144、間隔層146、受束層148和約束層150的第二自旋閥結(jié)構(gòu)(“SV2”)的結(jié)構(gòu)成形于公用導體142之上。第二導電體152成形于第二自旋閥結(jié)構(gòu)SV2的約束層150的頂上。同樣地，第二導電體152頂上可成形有可選的間隙層154，隨后為第二磁屏蔽156。
上述圖3A、3B和圖4所描述和圖示的CPP自旋閥傳感器，其制造和工藝也比傳統(tǒng)的CIP設計結(jié)構(gòu)要簡單，由于前者固有的平面性，因而易于光刻工藝操作。此外，本文前面所公開的CPP自旋閥傳感器可以用較少的工藝步驟來制造。
現(xiàn)在另參照附圖5，圖中示出了磁盤驅(qū)動器170的剖開的頂視平面簡圖，該驅(qū)動器有可能與本發(fā)明的垂面電流傳感器連用。磁盤驅(qū)動器170的相關(guān)部分包含若干個繞中心軸旋轉(zhuǎn)的磁盤172?？珊景l(fā)明的傳感器作為讀元件的讀/寫磁頭174，通過定位器176相對于磁盤172的表面178上的若干同心數(shù)據(jù)磁跡定位，以將數(shù)據(jù)寫到磁性硬表面178上或從其上讀取數(shù)據(jù)。本文前面所公開的傳感器還可與磁帶驅(qū)動器和其它計算機海量存儲用途等連用。
因此，所公開的CPP自旋閥傳感器優(yōu)于傳統(tǒng)的CIP設計結(jié)構(gòu)，因為它提供了增強的ΔR/R響應(其數(shù)量級比傳統(tǒng)的CIP幾何結(jié)構(gòu)提高兩倍)和更平面的工藝性，并減少了生產(chǎn)步驟。
雖然上面已對本發(fā)明的原理連同特定器件結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)技術(shù)做了說明，但應當清楚地理解上述說明僅做為示例而并不是本發(fā)明范圍的限制條件。尤其應認識到對于相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，上述公開的內(nèi)容將啟發(fā)出其它改型。這種改型可能包含本身已知的其它特性，這些特性可能會被用于取代或附加本文已描述的特性。雖然本申請中將權(quán)利要求闡述為特定的特征組合，但應當理解本公開的范圍還包括對于相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的那些、或明顯或不明顯公開的任何新穎特征或這些特征的任何新穎組合，或?qū)λ鼈兊娜魏螝w納或改型，無論是否與目前任何權(quán)項中所要求的同一發(fā)明有關(guān)，也無論是否能減輕任何或全部本發(fā)明所面臨的相同技術(shù)問題。因此在本申請或由本申請所派生的任何其它申請的審查期間，申請人保留對這類特征和/或這類特征的組合闡述新權(quán)利要求的權(quán)利。
權(quán)利要求
1.一種傳感器，包含有自旋閥結(jié)構(gòu)，具有與其第一端部毗臨的受束鐵磁層和與相反對置的其第二端部毗臨的自由旋轉(zhuǎn)鐵磁層；以及分別與所述自旋閥結(jié)構(gòu)的所述第一和第二端部毗鄰的第一和第二導電體。
2.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于，它還包含有在所述自旋閥結(jié)構(gòu)的所述第一端部覆蓋在所述受束層上的約束層。
3.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于，它還包含有位于所述受束的和自由旋轉(zhuǎn)的鐵磁層之間的間隔層。
4.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于，它還包含有設置在所述第一和第二導電體之側(cè)向的基本平行且間隔開的第一和第二磁屏蔽。
5.如權(quán)利要求4所述的傳感器，其特征在于，它還包含有設置在所述第一與第二導電體和所述第一與第二磁屏蔽之間的第一和第二間隙層。
6.如權(quán)利要求4所述的傳感器，其特征在于，它還包含有設置在所述第一與第二磁屏蔽中選定的一個之側(cè)向的基片和上覆襯層。
7.如權(quán)利要求6所述的傳感器，其特征在于，它還包含有插在所述襯層和所述第一與第二磁屏蔽中選定的一個之間的中間間隙層。
8.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于所述受束的和自由旋轉(zhuǎn)的鐵磁層含有過渡金屬。
9.如權(quán)利要求8所述的傳感器，其特征在于所述過渡金屬含有坡莫合金。
10.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于所述受束的和自由旋轉(zhuǎn)的鐵磁層的厚度大體在20-200埃之間。
11.如權(quán)利要求10所述的傳感器，其特征在于所述受束的和自由旋轉(zhuǎn)的鐵磁層的厚度大體為100埃。
12.如權(quán)利要求2所述的傳感器，其特征在于所述約束層含有交換耦合的反鐵磁體。
13.如權(quán)利要求12所述的傳感器，其特征在于所述交換耦合的反鐵磁體選自包括FeMn、NiMn、NiO和NiCoO的一組中。
14.如權(quán)利要求2所述的傳感器，其特征在于所述約束層包含永磁層。
15.如權(quán)利要求14所述的傳感器，其特征在于所述永磁層選自包括Cr及其合金的一組中。
16.如權(quán)利要求14所述的傳感器，其特征在于所述永磁層厚度大體在50-500埃之間。
17.如權(quán)利要求3所述的傳感器，其特征在于所述間隔層含有非磁性材料。
18.如權(quán)利要求17所述的傳感器，其特征在于所述非磁性材料含有貴金屬。
19.如權(quán)利要求3所述的傳感器，其特征在于所述間隔層厚度大體在10-50埃之間。
20.如權(quán)利要求6所述的傳感器，其特征在于所述襯層選自包括Ta，Al與Si的氧化物的一組中。
21.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于，它還包含有居于所述第一和第二導電體中間、基本環(huán)繞著所述自旋閥結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)。
22.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于所述第一和第二導電體選自包括Rh、Al、Au、Ta、Ag及它們的合金的一組中。
23.如權(quán)利要求22所述的傳感器，其特征在于所述第一和第二導電體的厚度大體在100-1000埃之間。
24.如權(quán)利要求4所述的傳感器，其特征在于所述第一和第二磁屏蔽含有較軟的磁材料。
25.如權(quán)利要求24所述的傳感器，其特征在于所述較軟的磁材料選自包括坡莫合金、NiFe、CoZrTa及它們的合金的一組中。
26.如權(quán)利要求4所述的傳感器，其特征在于所述第一和第二磁屏蔽的厚度大體等于或小于2μ。
27.如權(quán)利要求5所述的傳感器，其特征在于所述第一和第二間隙層選自包括Al2O3和SiO2的一組中。
28.如權(quán)利要求27所述的傳感器，其特征在于所述第一和第二間隙層的厚度大體在100-1000埃之間。
29.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于，它還包含有頭盤組件；可旋轉(zhuǎn)地裝在所述頭盤組件中的至少一個磁存儲介質(zhì)，其上具有編碼數(shù)據(jù)；以及可移動地裝在所述頭盤組件中的至少一個定位器機構(gòu)，用于使所述傳感器相對于所述存儲介質(zhì)定位，以讀取所述數(shù)據(jù)的選定部分。
30.一種傳感器，包含有第一和第二自旋閥結(jié)構(gòu)，每個都含有分別與其第一端部毗鄰的受束鐵磁層和分別與相反對置的其第二端部毗鄰的自由旋轉(zhuǎn)鐵磁層；分別與所述第一、第二自旋閥結(jié)構(gòu)的所述第一、第二端部毗鄰的第一和第二導電體；以及分別與所述第一、第二自旋閥結(jié)構(gòu)的第二和第一端部毗鄰的公用導電體。
31.如權(quán)利要求30所述的傳感器，其特征在于，它還包含有在所述第一和第二自旋閥結(jié)構(gòu)的所述第一端部覆蓋在所述受束層上的約束層。
32.如權(quán)利要求30所述的傳感器，其特征在于，它還包含有位于第一和第二自旋閥結(jié)構(gòu)的所述受束的和自由旋轉(zhuǎn)的鐵磁層之間的間隔層。
33.如權(quán)利要求30所述的傳感器，其特征在于，它還包含有設置在所述第一和第二導電體之側(cè)的基本平行且間隔開的第一和第二磁屏蔽。
34.如權(quán)利要求33所述的傳感器，其特征在于，它還包含有設置在所述第一、第二導電體和所述第一、第二磁屏蔽之間的第一和第二間隙層。
35.如權(quán)利要求33所述的傳感器，其特征在于，它還包含有設置在所述第一與第二磁屏蔽中選定的一個之側(cè)向的基片和上覆襯層。
36.如權(quán)利要求35所述的傳感器，其特征在于，它還包含有插在所述襯層和所述第一、第二磁屏蔽中所述選定的一個之間的中間間隙層。
37.如權(quán)利要求30所述的傳感器，其特征在于所述第一和第二自旋閥結(jié)構(gòu)的所述受束的和自由旋轉(zhuǎn)的鐵磁層含有過渡金屬。
38.如權(quán)利要求37所述的傳感器，其特征在于所述過渡金屬含有坡莫合金。
39.如權(quán)利要求30所述的傳感器，其特征在于所述第一和第二自旋閥結(jié)構(gòu)的所述受束的和自由旋轉(zhuǎn)的鐵磁層的厚度大體在20-200埃之間。
40.如權(quán)利要求39所述的傳感器，其特征在于所述受束的和自由旋轉(zhuǎn)的鐵磁層厚度大體為100埃。
41.如權(quán)利要求31所述的傳感器，其特征在于所述約束層含有交換耦合的反鐵磁體。
42.如權(quán)利要求41所述的傳感器，其特征在于所述交換耦合的反鐵磁體選自包括FeMn、NiMn、NiO和NiCoO的一組中。
43.如權(quán)利要求31所述的傳感器，其特征在于所述約束層包含永磁層。
44.如權(quán)利要求43所述的傳感器，其特征在于所述永磁層選自包括Cr及其合金的一組中。
45.如權(quán)利要求44所述的傳感器，其特征在于所述永磁層厚度大體在50-500埃之間。
46.如權(quán)利要求32所述的傳感器，其特征在于所述間隔層含有非磁性材料。
47.如權(quán)利要求46所述的傳感器，其特征在于所述非磁性材料含有貴金屬。
48.如權(quán)利要求32所述的傳感器，其特征在于所述間隔層厚度大體在10-50埃之間。
49.如權(quán)利要求35所述的傳感器，其特征在于所述襯層選自包括Ta，Al與Si的氧化物的一組中。
50.如權(quán)利要求30所述的傳感器，其特征在于，它還包含有居于所述第一、第二導電體與公用導電體中間、基本上環(huán)繞著所述第一和第二自旋閥結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)。
51.如權(quán)利要求30所述的傳感器，其特征在于所述第一、第二及公用導電體選自包括Rh、Al、Au、Ta、Ag及它們的合金的一組中。
52.如權(quán)利要求51所述的傳感器，其特征在于所述第一、第二和公用導電體的厚度大體在100-1000埃之間。
53.如權(quán)利要求33所述的傳感器，其特征在于所述第一和第二磁屏蔽含有較軟的磁材料。
54.如權(quán)利要求53所述的傳感器，其特征在于所述較軟的磁材料選自包括坡莫合金、NiFe、CoZrTa及它們的合金的一組中。
55.如權(quán)利要求33所述的傳感器，其特征在于所述第一和第二磁屏蔽的厚度大體等于或小于2μ。
56.如權(quán)利要求34所述的傳感器，其特征在于所述第一和第二間隙層選自包括Al2O3和SiO2的一組中。
57.如權(quán)利要求56所述的傳感器，其特征在于所述第一和第二間隙層的厚度大體在100-1000埃之間。
58.如權(quán)利要求30所述的傳感器，其特征在于，它還包含有頭盤組件；可旋轉(zhuǎn)地裝在所述頭盤組件中的至少一個磁存儲介質(zhì)，其上具有編碼數(shù)據(jù)；以及可移動地裝在所述頭盤組件中的至少一個定位器機構(gòu)，用于使所述傳感器相對于所述存儲介質(zhì)定位，以讀取所述數(shù)據(jù)的選定部分。
全文摘要
一種包含自旋閥(SV)結(jié)構(gòu)的傳感器,該自旋閥結(jié)構(gòu)含有與其第一端部毗鄰的受束鐵磁層(98)和與相反對置的其第二端部毗鄰的自由旋轉(zhuǎn)鐵磁層(94)。在垂面電流構(gòu)形(cpp)中,第一和第二導電體(92,104)分別與自旋閥結(jié)構(gòu)的第一和第二端部毗鄰。在本文所公開的一個特定實施例中,差動CPP傳感器(120)包含一對SV結(jié)構(gòu)(SV
文檔編號G11B5/39GK1196814SQ97190777
公開日1998年10月21日 申請日期1997年5月20日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月24日
發(fā)明者約翰·韋斯特·戴克斯, 金泳根 申請人:Mke－昆騰部件科羅拉多責任有限公司