專利名稱：具有硬偏磁結(jié)構(gòu)的讀磁頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及讀磁頭。
背景技術(shù)：
讀磁頭用于硬盤驅(qū)動(dòng)器中，以感應(yīng)來自讀磁頭下面的磁盤旋轉(zhuǎn)，從而讀取磁盤上的數(shù)據(jù)。為了控制磁頭的傳感器層的穩(wěn)定性和磁矩方向，通過硬偏磁層提供一個(gè)偏磁場，這些硬偏磁層在傳感器層兩個(gè)側(cè)邊的位置挨著該傳感器層。
這里所理解的，所謂的“極近連接”(UCJ)的布置可用于實(shí)現(xiàn)該硬偏磁層的中心與自由傳感器層的中心之間的共線關(guān)系，從而消除可能導(dǎo)致磁不穩(wěn)定性的幾何結(jié)構(gòu)。消除這些不穩(wěn)定性可以促進(jìn)讀磁頭讀取更高密度的數(shù)據(jù)記錄，從而允許磁盤驅(qū)動(dòng)器比用其他方式能存儲(chǔ)更多的數(shù)據(jù)。
通過將晶種層置于硬偏磁層下面，來實(shí)現(xiàn)上面提到的共線關(guān)系，從而與相鄰的自由傳感器層相比，將硬偏磁層提高到想要的高度。但是，正如所公認(rèn)的那樣，晶種層的出現(xiàn)可能不合需要地增加硬偏磁堆的電阻率。為了不出現(xiàn)這種情況，可以在傳導(dǎo)層上培植一個(gè)晶種層如金(Au)，但這反過來可能又會(huì)不合需要地減小堆的磁矯頑力，從而使第一種情況中硬偏磁堆的用途無效。我們相信矯頑力的減小歸因于硬偏磁層中結(jié)晶方向的損失，這又是由于當(dāng)在金或其它體心立方(bcc)金屬上培植晶種層而形成結(jié)晶方向時(shí)，在晶種層中缺乏想要的晶體方向所致。認(rèn)識(shí)到了這些因素，就提供了以下的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
讀磁頭的硬偏磁結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)由如CrxMo1-x構(gòu)成的晶種層、一個(gè)由如金構(gòu)成的傳導(dǎo)層以及一個(gè)由如CoyPt1-y構(gòu)成的硬偏磁層。在優(yōu)選實(shí)施方案中，x可以在0.1(含)到0.3(含)之間，y可以在0.25(含)到0.90(含)之間。晶種層置于硬偏磁層與傳導(dǎo)層之間。至少一個(gè)過渡層位于傳導(dǎo)層與晶種層之間。與沒有過渡層但結(jié)構(gòu)基本相同的結(jié)構(gòu)相比，過渡層減小了該結(jié)構(gòu)的電阻，增加了其磁矯頑力。
最好在晶種層與傳導(dǎo)層之間提供第一和第二過渡層。第一過渡層可由鉭(Ta)構(gòu)成，第二過渡層可以CoyPt1-y或Co構(gòu)成，其中“y”的取值范圍為0.25到1。即第二過渡層可以由25％-100％的Co構(gòu)成。第一(Ta)過渡層可以在第二過渡層與晶種層之間。過渡層可以不超過3毫微米(3nm)厚，最好能夠是0.5nm厚。任何情況下，優(yōu)選的第二過渡層限定足以造成第二過渡層具有超順磁性的厚度。
如果想要，至少可以配置一個(gè)底層，使傳導(dǎo)層位于底層和過渡層之間。可以提供第一和第二底層，第一底層由CoPt或Co構(gòu)成，第二底層由Ta構(gòu)成。
另一方面，為讀磁頭建立硬偏磁結(jié)構(gòu)的方法包括提供一個(gè)晶種層、一個(gè)硬偏磁層以及一個(gè)埋藏于晶種層和硬偏磁層下面的導(dǎo)體。該方法還包括在導(dǎo)體和晶種層之間提供至少一個(gè)過渡層。
還有另一個(gè)方面，一種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置包括一個(gè)數(shù)據(jù)承載介質(zhì)和一個(gè)與之并列的讀磁頭。讀磁頭包括一個(gè)傳感器堆和一個(gè)硬偏磁堆，硬偏磁堆又包括埋藏在晶種層和硬偏磁層底下的導(dǎo)體。而且，至少一個(gè)過渡層置于導(dǎo)體與晶種層和硬偏磁層這二者中至少一個(gè)之間。
關(guān)于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和操作等詳細(xì)情況可以參照附圖得到最好的理解，圖中類似的部分用類似的幅圖標(biāo)記表示，其中附圖簡要說明

圖1是硬盤驅(qū)動(dòng)器裝置中讀磁頭的示意框圖；圖2是傳感層的一端與硬偏磁結(jié)構(gòu)交接處的側(cè)視示意圖。
具體實(shí)施例方式
首先參照?qǐng)D1，圖中示出了一個(gè)存儲(chǔ)裝置10，它包括一個(gè)數(shù)據(jù)承載介質(zhì)如一個(gè)或多個(gè)磁盤12和用于感應(yīng)來自磁盤12的信號(hào)(用來讀數(shù)據(jù))而設(shè)置的至少一個(gè)讀磁頭14。讀磁頭14可以定位在臂16上，該臂由電路18根據(jù)本領(lǐng)域公知的原理進(jìn)行控制。
與讀磁頭有關(guān)的本發(fā)明的詳情可在圖2中看到，它闡述了用標(biāo)準(zhǔn)元素縮寫表示的目前優(yōu)選的材料。如圖所示，讀磁頭14可以包括至少一個(gè)傳感堆20和一個(gè)硬偏磁堆22，硬偏磁堆22置于與傳感堆20相鄰處，以提供偏磁場來控制傳感器層磁矩方向和它的磁穩(wěn)定性。應(yīng)該理解，為了易于解釋說明，圖中只顯示了一個(gè)硬偏磁堆(與傳感堆20的右側(cè)接合處上)，讀磁頭傳感器中有一個(gè)第二硬偏磁堆，它位于與傳感堆20的左側(cè)接合處上。傳感堆20可以包括一個(gè)由鋁構(gòu)成的基層24，眾所周知在旋轉(zhuǎn)閥讀磁頭技術(shù)中，基層24的上面是一個(gè)或多個(gè)附加的磁頭層26。這些附加的磁頭層一般包括固定的鐵磁層、一個(gè)用于固定固定層磁矩的反鐵磁層，以及一個(gè)間隔層(一般是銅)，它位于固定鐵磁層與自由或感應(yīng)鐵磁層之間。在不存在所應(yīng)用的磁場時(shí)，自由鐵磁層的磁矩定向于優(yōu)選方向，硬偏磁結(jié)構(gòu)偏置這個(gè)優(yōu)選方向中的磁矩。當(dāng)在所討論的范圍內(nèi)存在所應(yīng)用磁場(如來自于磁盤磁層中所記錄數(shù)據(jù)的磁場)時(shí)，自由層的磁矩與相對(duì)于固定鐵磁層的固定磁矩的旋轉(zhuǎn)無關(guān)。
如圖2所示，自由層或傳感層示作一個(gè)雙層結(jié)構(gòu)，雖然眾所周知自由層可以是一個(gè)單層或鐵磁材料。在所示的雙層結(jié)構(gòu)中，第一自由傳感層28可在磁頭層26之上，第二自由傳感層30可在第一自由傳感層28之上。第一自由傳感層28可由鈷鐵(CoFe)合金構(gòu)成，而第二自由傳感層30可由鎳鐵(NiFe)合金構(gòu)成?？捎摄g(Ta)構(gòu)成的自由層罩32可在第二自由層30之上。因而本發(fā)明應(yīng)用于感應(yīng)電流在固定和感應(yīng)鐵磁層平面中的旋轉(zhuǎn)閥應(yīng)用，也應(yīng)用于其它的磁盤讀磁頭應(yīng)用，包括那些感應(yīng)電流垂直于這些層平面的應(yīng)用(CPP)，如CPP大型磁阻(GMR)傳感器以及磁隧道結(jié)(MTJ)讀磁頭。
現(xiàn)在來詳細(xì)描述優(yōu)選的硬偏磁堆22，埋藏導(dǎo)體層34可以位于晶種層36的下面，它上面配置一個(gè)硬偏磁層38。如這里所預(yù)定的，硬偏磁堆22的硬偏磁層38與傳感堆20的自由層28、30分享共同的中心線C(從厚度來說)。
根據(jù)本發(fā)明，置于導(dǎo)體層34和晶種層36之間的是一個(gè)或多個(gè)過渡層。在所示的實(shí)施方案中，上部過渡層40在晶種層36下面，下部過渡層42在上部過渡層40與導(dǎo)體層34之間。
正如經(jīng)過本發(fā)明所驗(yàn)證的，與沒有過渡層但結(jié)構(gòu)基本相同的結(jié)構(gòu)相比，過渡層減小了硬偏磁堆22的電阻，增加了堆22的磁矯頑力。過渡層促進(jìn)了晶種層36形成想要的生長方向。
在所示的實(shí)施方案中，硬偏磁層38可由CoyPt1-y構(gòu)成，其中y表示合成合金的鈷的百分比。硬偏磁層38可有厚度t5(7.8nm)，在一種實(shí)施方案中由Co75Pt25構(gòu)成。通常，“y”可以在0.25到0.90(含)之間。與之不同，晶種層36可由CrxMo1-x構(gòu)成，其中“x”表示鉻在合金中的百分比，其取值范圍為0.1到0.3(含)之間。晶種層36的厚度t6可以是4nm。還有一種選擇，晶種層可由其它的體心立方(bcc)金屬如(200)定向的bcc金屬構(gòu)成，其C軸晶格失配范圍為0％-3％，如Cr、CrxTi1-x、CrxMn1-x和CrxV1-x。
在優(yōu)選實(shí)施方案中，上部過渡層40由厚度t7為0.5nm的鉭構(gòu)成，而下部過渡層42由厚度t8為0.5nm的CozPt1-z構(gòu)成，其中“z”可以在幾乎1(含)到0.25(含)之間。也就是說，如果想要，下部過渡層可以由純鈷構(gòu)成。一般而言，任何一個(gè)過渡層的厚度都不超過3nm。優(yōu)選的下部過渡層42的厚度t8足以造成下部過渡層42的超順磁性。
導(dǎo)體層可由Au、Rh、W和Cu中的一個(gè)或多個(gè)構(gòu)成，可以有6.5nm的厚度t9。如果想要，由如鉭構(gòu)成、厚度如2nm的硬偏磁堆罩44能夠覆蓋硬偏磁層38，而兩個(gè)底層46、48可以在導(dǎo)體層34之下。上部的底層46可由0.5nm厚的CoPt或純Co構(gòu)成，下部的底層48可由1.0nm厚的Ta構(gòu)成。當(dāng)導(dǎo)體層是厚度小于10nm的金時(shí)，可以通過在CoPt底層上增加導(dǎo)體層34來優(yōu)化其傳導(dǎo)性，這改善了金的聚結(jié)。下部底層48(Ta)可以用作金的支持層，當(dāng)使用底層46(CoPt)時(shí)也可以不需要它。
盡管這里所示并詳述的特定的用于讀磁頭的硬偏磁結(jié)構(gòu)完全能達(dá)到該發(fā)明的上述目的，還要了解它是本發(fā)明目前優(yōu)選的實(shí)施方案，因而代表了本發(fā)明廣泛預(yù)期的主旨，本發(fā)明的范圍完全包括了對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員變得明顯的其他實(shí)施方案，因此本發(fā)明的范圍不限于除附加權(quán)利要求中以外的任何情況，權(quán)力要求書中如果沒有明確規(guī)定，提及一種單元素的意思不是“一個(gè)且只有一個(gè)”而是“一個(gè)或多個(gè)”。那些本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已經(jīng)知道或以后將要知道的、所有結(jié)構(gòu)上和功能上與上述優(yōu)選實(shí)施方案中元素相當(dāng)?shù)脑?，在這里通過引用都清楚地加入進(jìn)來并包括在本權(quán)力要求書中。而且，由于為本權(quán)利要求書所包括，一種裝置或方法不必提出通過本發(fā)明尋求解決的每一個(gè)問題。此外，不管在權(quán)力要求書中是否明確陳述了元素、成分或方法步驟，本文中沒有元素、成分或方法步驟計(jì)劃專用于公共情況。如果要素不是用短語“用于...的裝置”明確說明，或者在方法權(quán)利要求中要素表述為“步驟”而不是“行為”，這里的權(quán)利要求中沒有要素要在U.S.C.‘112第六段的規(guī)定下進(jìn)行解釋。這里沒有明確的定義，權(quán)利要求項(xiàng)都是常規(guī)、習(xí)慣的意思，與現(xiàn)在的說明書和文件記錄沒有沖突之處。
權(quán)利要求
1.一種用于讀磁頭的硬偏磁結(jié)構(gòu)，包括至少一個(gè)晶種層，該晶種層包括CrxMo1-x；至少一個(gè)傳導(dǎo)層；至少一個(gè)硬偏磁層，該硬偏磁層包括CoyPt1-y，晶種層置于硬偏磁層和傳導(dǎo)層之間；以及傳導(dǎo)層和晶種層之間的至少一個(gè)過渡層。
2.權(quán)利要求1的硬偏磁結(jié)構(gòu)，其中，與沒有過渡層但結(jié)構(gòu)基本相同的結(jié)構(gòu)相比，過渡層減小了該結(jié)構(gòu)的電阻，增加了其磁矯頑力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的硬偏磁結(jié)構(gòu)，其中x在0.1(含)和0.3(含)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的硬偏磁結(jié)構(gòu)，其中y在0.25(含)和0.90(含)之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的硬偏磁結(jié)構(gòu)，其中x在約0.1(含)和約0.3(含)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的硬偏磁結(jié)構(gòu)，其中y在約0.25(含)和約0.90(含)之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的硬偏磁結(jié)構(gòu)，其中傳導(dǎo)層由Au、Rh、W、Cu中的至少一種構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的硬偏磁結(jié)構(gòu)，其中過渡層由Ta、CoPt、Co中的至少一種構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的硬偏磁結(jié)構(gòu)，包括晶種層和傳導(dǎo)層之間的第一和第二過渡層，第一過渡層由Ta構(gòu)成，第二過渡層由CoPt或Co構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的硬偏磁結(jié)構(gòu)，其中第一過渡層位于第二過渡層和晶種層之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的硬偏磁結(jié)構(gòu)，其中第二過渡層由25％到約100％的Co構(gòu)成。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的硬偏磁結(jié)構(gòu)，還包括至少一個(gè)底層，該底層被配置得使傳導(dǎo)層位于底層和過渡層之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的硬偏磁結(jié)構(gòu)，還包括第一和第二底層，至少第一底層由CoPt或Co構(gòu)成，第二底層由Ta構(gòu)成。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的硬偏磁結(jié)構(gòu)，其中第一過渡層限定不超過3毫微米(3nm)的厚度。
15.根據(jù)權(quán)利要求9的硬偏磁結(jié)構(gòu)，其中第二過渡層限定足以使第二過渡層具有超順磁性的厚度。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的硬偏磁結(jié)構(gòu)，與至少一個(gè)讀磁頭自由傳感器結(jié)構(gòu)相結(jié)合。
17.一種制造用于讀磁頭的硬偏磁結(jié)構(gòu)的方法，包括提供至少一個(gè)晶種層；提供至少一個(gè)硬偏磁層；在晶種層和硬偏磁層下面提供至少一個(gè)埋藏導(dǎo)體；以及在導(dǎo)體與晶種層之間提供至少一個(gè)過渡層。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中過渡層促進(jìn)了晶種層形成想要的生長方向。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中與沒有過渡層但結(jié)構(gòu)基本相同的結(jié)構(gòu)相比，過渡層減小了該結(jié)構(gòu)的電阻，增加了其磁矯頑力。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中晶種層包括至少一個(gè)體心立方(bcc)(200)定向金屬，它的C軸晶格失配范圍為0％(含)到3％(含)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中晶種層由CrxMo1-x、Cr、CrxTi1-x、CrxMn1-x和CrxV1-x中的至少一種構(gòu)成。
22.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中硬偏磁層包括CoyPt1-y，其中y在0.25(含)和0.90(含)之間。
23.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中埋藏導(dǎo)體由Au、Rh、W、Cu中的至少一種構(gòu)成。
24.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中過渡層由Ta、CoPt和Co中的至少一種構(gòu)成。
25.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，包括晶種層和埋藏導(dǎo)體之間的第一和第二過渡層，第一過渡層由Ta構(gòu)成，第二過渡層由CoPt或Co構(gòu)成。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中第一過渡層位于第二過渡層和晶種層之間。
27.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中第二過渡層由25％到約100％的Co構(gòu)成。
28.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，還包括至少一個(gè)底層，該底層被配置得使埋藏導(dǎo)體位于底層和過渡層之間。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，還包括第一和第二底層，至少第一底層由CoPt或Co構(gòu)成，第二底層由Ta構(gòu)成。
30.根據(jù)權(quán)利要求25的方法，其中第一過渡層限定不超過3毫微米(3nm)的厚度，第二過渡層限定足以使第二過渡層具有超順磁性的厚度。
31.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，包括將硬偏磁結(jié)構(gòu)配置為與至少一個(gè)讀磁頭自由傳感器結(jié)構(gòu)相鄰。
32.一種讀磁頭，包括一個(gè)傳感器堆，包括一個(gè)固定鐵磁層，在所討論的范圍內(nèi)存在所應(yīng)用磁場時(shí)，其磁矩基本上防止出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)；一個(gè)自由鐵磁層，在不存在所應(yīng)用的磁場時(shí)，其磁矩定向于優(yōu)選的方向，且在所討論的范圍內(nèi)存在所應(yīng)用磁場時(shí)基本上免于旋轉(zhuǎn)；以及一個(gè)位于固定和自由鐵磁層之間的間隔層；位于自由鐵磁層每一端的硬偏磁堆，每個(gè)硬偏磁堆包括至少一個(gè)埋藏導(dǎo)體，它在至少一個(gè)晶種層和至少一個(gè)硬偏磁層下面；置于導(dǎo)體與晶種層和硬偏磁層這二者中至少一個(gè)之間的至少一個(gè)過渡層，硬偏磁層提供所述優(yōu)選方向中自由層磁矩的偏置。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的讀磁頭，其中過渡層促進(jìn)晶種層形成想要的生長方向，與沒有過渡層但結(jié)構(gòu)基本相同的結(jié)構(gòu)相比，過渡層減小了硬偏磁堆的電阻，并增加了硬偏磁堆的磁矯頑力。
34.根據(jù)權(quán)利要求32的讀磁頭，其中硬偏磁層包括CoyPt1-y，其中y在0.25(含)和0.90(含)，埋藏導(dǎo)體由Au、Rh、W、Cu中的至少一種構(gòu)成。
35.根據(jù)權(quán)利要求32的讀磁頭，其中過渡層由Ta、CoPt、Co中的至少一種構(gòu)成。
36.根據(jù)權(quán)利要求32的讀磁頭，包括晶種層和埋藏導(dǎo)體之間的第一和第二過渡層，第一過渡層由Ta構(gòu)成，第二過渡層由CoPt或Co構(gòu)成。
37.根據(jù)權(quán)利要求32的讀磁頭，其中第一過渡層位于第二過渡層和晶種層之間。
38.根據(jù)權(quán)利要求32的讀磁頭，還包括至少一個(gè)底層，該底層被配置得使埋藏導(dǎo)體位于底層和過渡層之間。
39.根據(jù)權(quán)利要求38的讀磁頭，還包括第一和第二底層，至少第一底層由CoPt或Co構(gòu)成，第二底層由Ta構(gòu)成。
40.根據(jù)權(quán)利要求36的讀磁頭，其中第一過渡層限定不超過3毫微米(3nm)的厚度，第二過渡層限定足以使第二過渡層具有超順磁性的厚度。
41.根據(jù)權(quán)利要求32的讀磁頭，其中晶種層包括至少一個(gè)體心立方(bcc)(200)定向金屬，它的C軸晶格失配范圍為0％(含)到3％(含)。
42.根據(jù)權(quán)利要求41的讀磁頭，其中晶種層由CrxMo1-x、CrxTi1-x、Cr、CrxMn1-x和CrxV1-x中的至少一種構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明公開了具有硬偏磁結(jié)構(gòu)的讀磁頭。用于讀磁頭的一種硬偏磁結(jié)構(gòu)包括一個(gè)由CrMo構(gòu)成的晶種層，一個(gè)在晶種層上面、由CoPt構(gòu)成的硬偏磁層，以及晶種層下面的一個(gè)傳導(dǎo)層。為了在提高該結(jié)構(gòu)的磁矯頑力時(shí)降低其阻抗，在傳導(dǎo)層和晶種層之間配置了由Ta構(gòu)成的第一過渡層和由CoPt構(gòu)成的第二過渡層。
文檔編號(hào)H01F10/32GK1551107SQ200410031898
公開日2004年12月1日 申請(qǐng)日期2004年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月1日
發(fā)明者歐內(nèi)斯托·E·馬里內(nèi)羅, 歐內(nèi)斯托 E 馬里內(nèi)羅 申請(qǐng)人:日立環(huán)球儲(chǔ)存科技荷蘭有限公司