CN102760446A - 在abs处带有电流约束的三层读取器 - Google Patents
在abs处带有电流约束的三层读取器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102760446A CN102760446A CN2012101356974A CN201210135697A CN102760446A CN 102760446 A CN102760446 A CN 102760446A CN 2012101356974 A CN2012101356974 A CN 2012101356974A CN 201210135697 A CN201210135697 A CN 201210135697A CN 102760446 A CN102760446 A CN 102760446A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- sensor
- storehouse
- electrical insulator
- electric conductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 29
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims description 51
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 20
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 17
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 15
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 7
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N chromium nickel Chemical compound [Cr].[Ni] VNNRSPGTAMTISX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001120 nichrome Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 claims 16
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 claims 5
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims 2
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 5
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 26
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 6
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000005303 antiferromagnetism Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000005290 antiferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 230000005347 demagnetization Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000037361 pathway Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
- G11B5/398—Specially shaped layers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
- G01R33/09—Magnetoresistive devices
- G01R33/098—Magnetoresistive devices comprising tunnel junctions, e.g. tunnel magnetoresistance sensors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
- Measuring Magnetic Variables (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
Abstract
描述了一种磁阻读传感器。该传感器是被放置在空气承载表面上的顶部电极和底部电极之间的磁响应堆栈。该传感器中的电流由在该堆栈和至少一个电极之间的第一多层绝缘体结构约束在接近空气承载表面的区域，以增强读取器灵敏度。
Description
相关申请
对于2010年3月19日提交的标题为“在ABS处带有电流约束的三层读取器”的美国申请第12/727,698号进行引用，该申请通过引用合并于此。
发明内容
磁阻传感器包括被放置在空气承载表面上的顶部电极和底部电极之间的磁响应堆栈。在该堆栈和至少一个电极之间有多层绝缘体结构，以使得通过该堆栈的电流被约束在空气承载表面的邻近，以增加灵敏度。
附图说明
根据实施方式，图1是沿着与读/写头的空气承载表面(ABS)垂直的平面剖开的磁读/写头和磁盘的示意性剖视图。
根据实施方式，图2是图1的磁读/写头的示意性ABS视图。
根据实施方式，图3示出垂直于平面(CPP)传感器堆栈的典型的三层电流的示意性ABS视图。
根据实施方式，图4是沿着断面A-A剖开的图3中示出的传感器堆栈的示意性剖视图。
根据实施方式，图5是沿着图3中的断面B-B剖开的具有短的条带高度的三层传感器的示意性剖视图。
图5A是图5中的三层传感器的磁场强度的曲线图。
根据实施方式，图6是沿着图3中的断面B-B剖开的具有长的条带高度的三层传感器的示意性剖视图。
图6A是图6的三层传感器中的磁场强度的曲线图。
根据实施方式，图7-图10是三层传感器的四个不同的实施方式的示意性剖视图。
根据实施方式，图11是本发明的实施方式的示意性剖视图。
根据实施方式，图12是本发明的另一实施方式的示意性剖视图。
根据实施方式，图13是本发明的另一实施方式的示意性剖视图。
具体实施方式
通过使用带有双自由层的三层读取器可以实现减少的屏蔽到屏蔽的间距。在三层结构中，具有以剪刀定向的磁化的双自由层被用来检测介质磁通量。不需要合成反铁磁性(SAF)和反铁磁性(AFM)层，且当两个自由层都具有在空气承载表面处的端部时，自由层偏置来自后端永磁体和去磁化场的组合。由于PM是从ABS表面凹入，它不妨碍取得较小的屏蔽到屏蔽的间距而无需牺牲PM材料性质和偏置场的能力。具有短的条带高度和后端磁偏置的三层读取器具有高的读回信号，但可能是磁不稳定的，且对工艺变化非常敏感。
图1是沿着与读/写头10的空气承载表面ABS垂直的平面剖开的磁读/写头10和磁盘12的示例实施方式的示意性剖视图。磁读/写头10的空气承载表面ABS面向磁盘12的盘表面16。磁盘12以由箭头A指示的相对于磁读/写头10的方向行进或者旋转。在避免在磁读/写头10和磁盘12之间的接触的同时，优选地最小化在空气承载表面ABS和盘表面16之间的间距。
磁读/写头10的写入器部分包括顶部极18、绝缘体20、导电线圈22和底部极/顶部屏蔽24。通过使用绝缘体20来将导电线圈22放置在顶部极18和顶部屏蔽24之间的适当位置。图1中导电线圈22被示出为两层线圈，但也可以由任何数量层的线圈形成，这在磁读/写头设计领域中是公知的。
磁读/写头10的读取器部分包括底部极/顶部屏蔽24、底部屏蔽28和磁阻(MR)堆栈30。MR堆栈30被放置在底部极24和底部屏蔽28的端接端部之间。底部极/顶部屏蔽24充当屏蔽和共享极两者，以结合顶部极18一起使用。
图2是图1的示例磁读/写头10的空气承载表面ABS的示意图。图2将磁读/写头10中的磁重要元件的位置阐释为它们沿着图1的磁读/写头10的空气承载表面ABS出现。在图2中，为清晰起见，省略了磁读/写头10的所有间距和绝缘层。底部屏蔽28和底部极/顶部屏蔽24被隔开，以便提供MR堆栈30的位置。引起感应电流经由底部极/顶部屏蔽24和底部屏蔽28流过MR堆栈30。尽管感应电流通过图1和图2中的底部极/顶部屏蔽24和底部屏蔽28被注入，但其它配置借助于将感应电流提供给MR堆栈30的附加引线，使得MR堆栈与底部极/顶部屏蔽24和底部屏蔽28电绝缘。当感应电流通过MR堆栈30时，读传感器展现出阻性响应，这得到经改变的输出电压。因为感应电流垂直于MR堆栈30的平面流过，磁读/写头10的读取器部分是电流垂直于平面(CPP)类型的设备。磁读/写头10仅仅是说明性的，且可以根据本发明的各种实施方式使用其他CPP配置。
图3示出包括三层MR堆栈51的三层CPP MR传感器50的实施方式的ABS视图。MR堆栈51包括金属保护层52、第一自由层54、非磁性层56、第二自由层58和金属晶种层60。三层MR堆栈51被放置在底部极/顶部屏蔽24和底部屏蔽28之间。
在操作中，感应电流Is垂直于三层MR堆栈51的各层52-60的平面流动，且经历与在第一自由层54和第二自由层58的磁化方向的之间形成的角的余弦成比例的阻抗。然后，测量跨越三层MR堆栈51的电压，以判断阻抗的改变，且所得到的信号被用来从磁介质恢复经编码的信息。应注意，三层MR堆栈51配置仅仅是说明性的，且可以根据本发明的各种实施方式使用三层MR堆栈51的其他层配置。
三层MR堆栈51中的第一自由层54和第二自由层58的磁化定向是反平行的，且在没有其他磁场或力时最初被设定为平行于ABS。以这一反平行方向的自由层的排列归因于在两个自由层之间的静磁相互作用，且在读取器宽度(RW)大于条带高度(SH)时发生。为了增加读取器的灵敏度，两个自由层的排列优选地是相对于彼此正交的排列，且分别与ABS成约45度。这通过在偏置每一自由层的三层MR堆栈51后面的后偏置磁体(图3中未示出)来实现。图4是示例CPP MR传感器50的沿着图3中的断面A-A剖开的示意性剖面，示出在MR堆栈51后面的后偏置磁体62从ABS凹入且被放置在底部极/顶部屏蔽24和底部屏蔽28之间。在ABS后面的三层传感器堆栈51的长度是条带高度SH，且如将要示出的，是要讨论的各实施方式中的重要变量。
图5中示出沿着图3中的断面B-B剖开的垂直于三层CPP MR传感器50的ABS的示意性剖面。带有空气承载表面ABS的三层MR堆栈51A被示出为被放置在记录介质12的上面。后偏置磁体62被示出为被放置在从空气承载表面ABS凹入的三层MR堆栈51A的上面。
三层MR堆栈51A具有与三层MR堆栈51相同的层结构。后偏置磁体62的磁化由箭头63示出为指向朝向空气承载表面ABS的垂直向下方向。三层MR堆栈51的第一自由层FL1和第二自由层FL2的磁化分别由箭头53A和箭头55A图示地示出。如先前提到的，在没有后偏置磁体62时，磁化53A和磁化55A将平行于ABS且相互反平行。如所示出的，后偏置磁体62的存在将磁化53A和磁化55A强制为剪刀关系。
图5A的曲线图中的曲线57A叙述来自三层MR堆栈51A中的记录介质12的磁场强度H介质。如图5A中所示出的，传感器中的磁场强度按离开ABS的距离的函数指数衰减。在图5中示出的传感器几何结构中，读取器宽度RW大于三层堆栈51A的条带高度SHA。自由层FL1和FL2的磁化53A和磁化55A的剪刀关系得到增加的灵敏度，这是因为两种磁化都自由响应于H介质，即介质通量。然而，由制造期间工艺变化引起的微小改变可以引起不可接受的传感器输出的大的变化，或者甚至引起磁不稳定的部分，这将会使得成品收率减少到不可接受的程度。
图6中示出图5中所示出的传感器几何形状的变更。后偏置磁体62被示出为被放置在三层MR堆栈51B的上面，远离空气承载表面ABS。三层MR堆栈51B具有与三层MR堆栈51相同的层结构。三层MR堆栈51B不同于三层MR堆栈51A，这是因为三层MR堆栈51B的条带高度SHB比三层MR堆栈51B的读取器宽度RW长至少两倍。传感器堆栈51A和传感器堆栈51B两者都具有相同的读取器宽度RW。后偏置磁体62的磁化由箭头63示出为以垂直向下的方向指向空气承载表面ABS。第一自由层FL 1和第二自由层FL2的磁化分别由箭头53B和箭头55B图示地示出。
与三层MR堆栈51A的磁化定向形成对比，三层MR堆栈51B的后端处的每一自由层的磁化是稳定的，且平行于后偏置磁体62的磁化，如由箭头63所指示。由于三层MR堆栈51B的长的条带高度，在ABS附近，自由层FL1和FL2的磁化由于在FL1和FL2之间的静磁相互作用而自然地松弛为发散的定向，如箭头53B和55B所示出的。三层传感器堆栈51B的稳定性和稳健性显著超过三层MR堆栈51A的稳定性和稳健性。然而，增加的稳定性伴随着成本发生。作为增加的条带高度结果，三层MR堆栈51B的大部分长度的不影响磁阻感知信号。相反，传感器堆栈的后端充当电分路，由此减少了传感器输出。
图7-图10中示出给三层读取器传感器提供稳健稳定性以及增加的灵敏度的对该问题的解决方案。
一种实施方式由图7中的CPP MR传感器70示出。在CPP MR传感器70中，三层MR堆栈71具有至少两倍于如图6中所示出的读取器宽度RW的条带高度。CPP MR传感器70由被放置在底部极/顶部屏蔽24和底部屏蔽28之间的三层MR堆栈71以及在三层MR堆栈51后面的后缝隙磁体62组成，如同在图4中所示出的CPP MR传感器50一样。差异是CPP MR传感器70中的绝缘体层72被放置在三层MR堆栈71和底部屏蔽28之间。绝缘体层72从底部屏蔽28的后端延伸到接近ABS的距离，由此提供通过三层MR堆栈57从底部屏蔽28到底部极/顶部屏蔽24的电流的收缩。通过将电流收缩到ABS的邻近，如箭头所所示出的，三层MR堆栈71的后端处的电分路被阻塞，得到增加的传感器输出。
图8中示出另一实施方式。CPP MR传感器80由被放置在底部极/顶部屏蔽24和底部屏蔽28之间的具有长的条带高度的三层MR堆栈71以及在三层MR堆栈71后面的后缝隙磁体62组成。在这种情况中，绝缘体层73被放置在底部极/顶部屏蔽24和三层MR堆栈71之间。绝缘体层73从底部屏蔽28的后端延伸到接近ABS的距离，由此提供通过三层MR堆栈71从顶部屏蔽24到底部屏蔽28的电流的收缩，如箭头所指示。通过将电流收缩到ABS的邻近，三层MR堆栈71的后端处的电分路被阻塞，得到增加的传感器输出。
图9中示出另一实施方式。CPP MR传感器90由被放置在底部极/顶部屏蔽24和底部屏蔽28之间的具有长的条带高度的三层MR堆栈71和在三层MR堆栈71后面的后缝隙磁体62组成。在这种情况中，绝缘体层73被放置在底部极/顶部屏蔽24和三层MR堆栈71之间，且绝缘体层72被放置在底部屏蔽28和三层MR堆栈71之间。绝缘体层72和73从顶部屏蔽24和底部屏蔽28的后端延伸到接近ABS的距离，由此提供通过三层MR堆栈71的在底部极/顶部屏蔽24和底部屏蔽28之间或在底部屏蔽28和底部极/顶部屏蔽24之间的电流的收缩。通过将电流收缩到ABS的邻近，在三层MR堆栈71的后端处的电分路被阻塞，得到增加的传感器输出。
图10中示出另一实施方式。CPP MR传感器100由被放置在底部极/顶部屏蔽24和底部屏蔽28之间的具有长的条带高度三层MR堆栈71和在三层MR堆栈71后面的后缝隙磁体62组成。绝缘体层72从底部屏蔽28的后端延伸到ABS。在这种情况中，绝缘体层72的接近ABS的部分已经被处理为将绝缘体层72变换成导电部分74。导电部分74提供电流通过三层MR堆栈71从底部屏蔽28到底部极/顶部屏蔽24的收缩，如箭头所指示的。通过当电流流过三层MR堆栈71时将电流收缩到ABS的邻近，三层MR堆栈71的后端处的电分路被阻塞，得到增加的传感器输出。
在用多种工艺研磨了ABS之后，绝缘体层72可以被转换成导电区域74。在这里描述这些工艺中的一些。一种方法是将共溅的Fe和SiO2用作绝缘层。所得到的Fe/SiO2层是无定形和电阻性的。通过将ABS暴露给激光束来将ABS优先热处理到约350℃至400℃的中等温度将引起ABS附近的Fe离析和导电通道的形成。另一方法是将TiOx阻挡层用作绝缘层。在普通大气或氢中研磨包含TiOx绝缘层的ABS会在TiOx层中形成缺陷，该缺陷形成导电通道，由此允许ABS处的电流。
已经被变换成ABS处的传导通道以便收缩通过ABS处的传感器堆栈71的电流的绝缘体层也可以被放置在底部极/顶部屏蔽24和堆栈71之间以及在底部屏蔽28和堆栈71之间。应注意，以上所描述的传感器堆栈仅仅是说明性的，且可以根据本发明的各种实施方式使用其他配置。
已经发现，在底部屏蔽电导体28中引入绝缘体层72导致制造和器件性能问题。图7中所示出的CPP MR传感器70的生产中的关键步骤是在沉积三层MR堆栈71之前将底部屏蔽电导体28和绝缘体层72的顶部(即表面S)平面化。平面化步骤通过对本领域中的技术人员公知的化学机械抛光(CMP)来完成。由于不同材料的CMP抛光速率不同，出现了困难。这导致表面S中的不连续性。例如，屏蔽28和绝缘体层72的交界的邻近的表面中的峰和谷、绝缘体材料中的凹陷和其他问题。在平面化之后所得到的表面S的不可预测的性质引起器件性能不稳定性、在工艺期间的批次差异和增加的制造成本。
已经发现，在底部屏蔽电导体28中引入绝缘体层72引起制造和器件性能问题。图7中所示出的CPP MR传感器70的生产中的关键步骤是在沉积三层MR堆栈71之前将底部屏蔽电导体28和绝缘体层72的顶部(即表面S)平面化。平面化步骤通过对本领域中的技术人员公知的化学机械抛光(CMP)来完成。由于不同材料的CMP抛光速率不同，出现了困难。这导致表面S中的不连续性。例如，屏蔽28和绝缘体层72的交界的邻近的表面中的峰和谷、绝缘体材料中的凹陷和其他问题。在平面化之后所得到的表面S的不可预测的性质引起器件性能不稳定性、在工艺期间的批次差异和增加的制造成本。
已经通过图11-图13中所示出的本发明实施方式来遏制该问题。图11示出CPP MR传感器110包括被放置在底部极/顶部屏蔽24和底部屏蔽28之间的具有长的条带高度的三层MR堆栈71以及在三层MR堆栈71后面的后间隙磁体62。绝缘体层72已经用多层绝缘体结构74代替。多层绝缘体结构74包括绝缘体层76和非磁性金属传导层78。非磁性金属传导层78具有类似于底部屏蔽76的CMP抛光速率，由此确保了在CMP期间表面S的平面化。绝缘层76包含绝缘侧壁77，绝缘侧壁77确保在底部屏蔽28和非磁性传导层78之间不存在传导路径。侧壁77的厚度是在3nm到5nm之间。
如图12中所示出的，图9中所示出的实施方式中也可以采用多层绝缘体结构74。图12示出CPP MR传感器120包括被放置在底部极/顶部屏蔽24和底部屏蔽28之间的具有长的条带高度的三层MR堆栈71以及在三层MR堆栈71后面的后缝隙磁体62。绝缘体层72已经用多层绝缘体结构74代替。多层绝缘体结构74包括绝缘体层76和非磁性金属传导层78。非磁性金属传导层78具有类似于底部屏蔽76的CMP抛光速率，由此确保了在CMP期间表面S的平面化。绝缘层76包含绝缘侧壁77，绝缘侧壁77确保在底部屏蔽28和非磁性传导层78之间不存在传导路径。侧壁77的厚度是在3nm到5nm之间。
绝缘层76和76’可以是Al2O2、SiO2和SiON以及其他。非磁性金属传导层78和78’可以是Ru、Ta、Cr和NiCr以及其他。
尽管已经参考各示例性实施方式描述了本公开内容，但本领域中的技术人员应理解，可以做出各种改变，且各等效物可以代替其元件，而不偏离所要求保护的实施方式的范围。另外，可以做出许多修改以使得特定的情况或材料适应本公开内容的教导，而不偏离本公开内容的教导的基本范围。因此，所要求保护的技术旨在不限于所公开的特定实施方式，而是本公开内容将包括落在所附权利要求的范围内的所有实施方式。
Claims (20)
1.一种磁阻传感器，包括：
被放置在空气承载表面(ABS)上的顶部电极和底部电极之间的磁响应堆栈；以及
在所述磁响应堆栈和至少一个电极之间的第一多层绝缘体结构，所述第一多层绝缘体层结构包括第一电绝缘体层和第一非磁性电导体层，所述第一电绝缘体层和第一非磁性电导体层接触所述磁响应堆栈的不同部分。
2.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，进一步包括在所述顶部电极的部分和所述三层堆栈的部分之间的第二电绝缘体层。
3.如权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述第二电绝缘体层是包括所述第二电绝缘体层和第二非磁性电导体层的第二多层电绝缘体结构的部分，所述第二电绝缘体层和第二非磁性电导体层接触所述磁响应堆栈的不同部分。
4.如权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述底部电极和所述第一顶部非磁性导体层具有相似的化学机械抛光速率。
5.如权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述第一非磁性电导体层包括Ru、Ta、Cr和NiCr中的一种。
6.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述三层堆栈的所述铁磁层的磁化定向为大致相互垂直且与空气承载表面成约45度。
7.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述三层堆栈的非磁性层是电导体。
8.如权利要求7所述的传感器，其特征在于，所述三层堆栈的所述非磁性层包括Cu、Ag、Au或其合金中的一种。
9.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述三层堆栈的所述非磁性层是电绝缘体。
10.如权利要求9所述的传感器，其特征在于，所述三层堆栈的所述非磁性层选自由Al2Ox、TiOx和MgO组成的组。
11.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述三层堆栈的所述铁磁层是自由层。
12.如权利要求11所述的传感器，其特征在于，所述自由层包括FeCoB、NiFeCo、CoFeHf、NiFe或其合金中的一种。
13.一种装置，包括：
被放置在空气承载表面(ABS)上的顶部电极和底部电极之间的三层堆栈，所述堆栈包括由非磁性层隔开的第一铁磁层和第二铁磁层；
邻近所述三层堆栈的后端、远离所述ABS的后偏置磁体；以及
接触所述三层堆栈和所述底部电极的第一多层绝缘体叠层，所述第一多层绝缘体叠层包括：
第一电绝缘体层和第一非磁性电导体层，所述第一电绝缘体层和第一非磁性导体层接触三层堆栈的不同部分。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述底部电极和所述第一非磁性电导体层具有相似的化学机械抛光速率。
15.如权利要求13所述的装置，其特征在于，进一步包括接触所述顶部电极和所述三层堆栈的部分的第二电绝缘体层。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述第二电绝缘体层是带有第二非磁性电导体层的第二多层绝缘体叠层的部分，所述第二电绝缘体层和第二非磁性电导体层接触所述三层堆栈的不同部分。
17.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述三层堆栈的所述铁磁层的磁化方向定向为大致相互垂直且与空气承载表面成约45度。
18.一种方法，包括：
形成第一电极；
移除所述第一电极的绝缘部分；
沉积第一电极绝缘体层；
移除所述第一电绝缘体层的传导部分；
沉积所述传导部分中的非磁性电导体层；
抛光所述非磁性电导体层、电绝缘体层和第一电极，以产生基本平坦的表面；以及
在所述基本平坦的表面上沉积晶种层，以接触所述非磁性电导体层、电绝缘体层和第一电极。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，进一步包括将多个磁自由层沉积在所述晶种层上以形成磁响应传感器。
20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，所述非磁性电导体和第一电极匹配预先确定的化学机械抛光速率。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US13/093,365 | 2011-04-25 | ||
| US13/093,365 US8390963B2 (en) | 2011-04-25 | 2011-04-25 | Trilayer reader with current constraint at the ABS |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102760446A true CN102760446A (zh) | 2012-10-31 |
| CN102760446B CN102760446B (zh) | 2016-12-07 |
Family
ID=47021173
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210135697.4A Active CN102760446B (zh) | 2011-04-25 | 2012-04-24 | 在abs处带有电流约束的三层读取器 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8390963B2 (zh) |
| JP (1) | JP5625012B2 (zh) |
| CN (1) | CN102760446B (zh) |
Families Citing this family (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8659855B2 (en) * | 2010-03-19 | 2014-02-25 | Seagate Technology Llc | Trilayer reader with current constraint at the ABS |
| US8879214B2 (en) * | 2011-12-21 | 2014-11-04 | HGST Netherlands B.V. | Half metal trilayer TMR reader with negative interlayer coupling |
| US8837092B2 (en) | 2012-06-29 | 2014-09-16 | Seagate Technology Llc | Magnetic element with biasing structure distal the air bearing surface |
| US8896971B2 (en) * | 2012-08-21 | 2014-11-25 | Seagate Technology Llc | Aligned magnetic insulating feature |
| US8824107B2 (en) * | 2012-10-31 | 2014-09-02 | Seagate Technology Llc | Magnetic element with current constriction feature |
| US9513349B2 (en) * | 2014-02-06 | 2016-12-06 | HGST Netherlands B.V. | Scissor type magnetic sensor with high magnetic moment bias structure for reduced signal asymmetry |
| US9230576B1 (en) | 2014-09-08 | 2016-01-05 | HGST Netherlands B.V. | Scissor reader with side shield decoupled from bias material |
| US9472215B1 (en) | 2015-06-19 | 2016-10-18 | HGST Netherlands B.V. | T-shape scissor sensor and method of making the same |
| US9508365B1 (en) | 2015-06-24 | 2016-11-29 | Western Digital (Fremont), LLC. | Magnetic reader having a crystal decoupling structure |
| US9280992B1 (en) | 2015-07-28 | 2016-03-08 | HGST Netherlands B.V. | Hybrid longitudinal-field bias side shield for a scissor magnetic sensor and methods of making the same |
| US9679591B1 (en) | 2015-12-01 | 2017-06-13 | HGST Netherlands B.V. | Magnetic scissor sensor with closed-loop side shield |
| US11170809B1 (en) | 2020-06-19 | 2021-11-09 | Western Digital Technologies, Inc. | Transverse bias strength enhancement in dual free layer tunnel magnetoresistive read heads |
| US11276423B1 (en) | 2020-07-02 | 2022-03-15 | Seagate Technology Llc | Reader with a compensating layer |
| US11532324B2 (en) * | 2020-10-13 | 2022-12-20 | Western Digital Technologies, Inc. | Vertical junction to provide optimal transverse bias for dual free layer read heads |
| US11170808B1 (en) | 2021-01-14 | 2021-11-09 | Western Digital Technologies, Inc. | Dual free layer reader head with magnetic seed layer decoupled from shield |
| US12094499B1 (en) * | 2023-04-14 | 2024-09-17 | Western Digital Technologies, Inc. | Cap layer able to be reactive ion etched for RSB DFL read elements |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20010017543A1 (en) * | 1997-08-08 | 2001-08-30 | Nve Corporation | Read heads in planar monolithic integrated circuit chips |
| CN1925000A (zh) * | 2005-09-01 | 2007-03-07 | 日立环球储存科技荷兰有限公司 | 具有受限电流路径的电流垂直平面读传感器及其制造方法 |
| CN1959808A (zh) * | 2005-11-03 | 2007-05-09 | 日立环球储存科技荷兰有限公司 | 具有电流限制孔的电流垂直平面自旋阀传感器 |
| US20080062585A1 (en) * | 2004-02-03 | 2008-03-13 | Yimin Guo | Method to achieve both narrow track width and effective longitudinal stabilization in a CPP GMR read head |
Family Cites Families (47)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5576914A (en) * | 1994-11-14 | 1996-11-19 | Read-Rite Corporation | Compact read/write head having biased GMR element |
| US5838521A (en) | 1995-04-17 | 1998-11-17 | Read-Rite Corporation | Magnetoresistive transducer having laminated magnetic shields |
| US5835314A (en) * | 1996-04-17 | 1998-11-10 | Massachusetts Institute Of Technology | Tunnel junction device for storage and switching of signals |
| US5739987A (en) * | 1996-06-04 | 1998-04-14 | Read-Rite Corporation | Magnetoresistive read transducers with multiple longitudinal stabilization layers |
| JP2000011331A (ja) * | 1998-06-18 | 2000-01-14 | Tdk Corp | 磁気抵抗効果素子及び薄膜磁気ヘッド |
| JP2003529199A (ja) * | 1998-11-20 | 2003-09-30 | シーゲート テクノロジー リミテッド ライアビリティ カンパニー | 差動ｖｇｍｒセンサ |
| US6282068B1 (en) * | 1999-03-30 | 2001-08-28 | International Business Machines Corporation | Antiparallel (AP) pinned read head with improved GMR |
| US6411476B1 (en) * | 1999-10-28 | 2002-06-25 | International Business Machines Corporation | Trilayer seed layer structure for spin valve sensor |
| JP4074192B2 (ja) | 2000-09-19 | 2008-04-09 | シーゲイト テクノロジー エルエルシー | 自己無撞着減磁場を有する巨大磁気抵抗センサ |
| US6735062B1 (en) * | 2000-10-13 | 2004-05-11 | Seagate Technology Llc | Triangular magnetic field sensor |
| US6724583B2 (en) * | 2000-12-19 | 2004-04-20 | Seagate Technology Llc | Adjustable permanent magnet bias |
| US6667862B2 (en) * | 2001-02-20 | 2003-12-23 | Carnegie Mellon University | Magnetoresistive read head having permanent magnet on top of magnetoresistive element |
| US6624986B2 (en) * | 2001-03-08 | 2003-09-23 | International Business Machines Corporation | Free layer structure for a spin valve sensor with a specular reflecting layer composed of ferromagnetic oxide |
| US6759081B2 (en) | 2001-05-11 | 2004-07-06 | Asm International, N.V. | Method of depositing thin films for magnetic heads |
| JP3563375B2 (ja) * | 2001-06-19 | 2004-09-08 | アルプス電気株式会社 | 磁気検出素子及び前記磁気検出素子を用いた薄膜磁気ヘッド |
| US7035062B1 (en) * | 2001-11-29 | 2006-04-25 | Seagate Technology Llc | Structure to achieve sensitivity and linear density in tunneling GMR heads using orthogonal magnetic alignments |
| WO2003079331A1 (fr) * | 2002-03-20 | 2003-09-25 | Fujitsu Limited | Element magnetoresistif de structure cpp |
| US6865062B2 (en) * | 2002-03-21 | 2005-03-08 | International Business Machines Corporation | Spin valve sensor with exchange biased free layer and antiparallel (AP) pinned layer pinned without a pinning layer |
| US6930865B2 (en) * | 2002-05-14 | 2005-08-16 | Seagate Technology Llc | Magnetoresistive read sensor with short permanent magnets |
| US7271986B2 (en) * | 2002-05-15 | 2007-09-18 | Seagate Technology Llc | V-shape magnetic field sensor with anisotropy induced orthogonal magnetic alignment |
| US7019950B2 (en) * | 2003-06-17 | 2006-03-28 | Hitachi Global Storage Technologies, Netherlands, B.V. | Magnetoresistive sensor having bias magnets with steep endwalls |
| US7719802B2 (en) | 2003-09-23 | 2010-05-18 | Seagate Technology Llc | Magnetic sensor with electrically defined active area dimensions |
| US7177122B2 (en) * | 2003-10-27 | 2007-02-13 | Seagate Technology Llc | Biasing for tri-layer magnetoresistive sensors |
| US7093347B2 (en) | 2003-12-05 | 2006-08-22 | Seagate Technology Llc | Method of making a current-perpendicular to the plane (CPP) magnetoresistive (MR) sensor |
| US7446982B2 (en) * | 2004-07-01 | 2008-11-04 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Pinning structure with trilayer pinned layer |
| US7333304B2 (en) | 2004-11-04 | 2008-02-19 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | CPP sensor having hard bias stabilization placed at back edge of the stripe |
| US7573684B2 (en) * | 2005-04-13 | 2009-08-11 | Seagate Technology Llc | Current-in-plane differential magnetic tri-layer sensor |
| US7369374B2 (en) * | 2005-04-18 | 2008-05-06 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Current in plane magnetoresistive sensor having a contiguous hard bias layer located at back edge of stripe height |
| US7602591B2 (en) * | 2005-06-22 | 2009-10-13 | Tdk Corporation | Exchange-coupled free layer with out-of-plane magnetization |
| US7333306B2 (en) * | 2005-08-23 | 2008-02-19 | Headway Technologies, Inc. | Magnetoresistive spin valve sensor with tri-layer free layer |
| US7436637B2 (en) * | 2005-10-05 | 2008-10-14 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Magnetoresistive sensor having an improved pinning structure |
| US7791844B2 (en) * | 2005-12-14 | 2010-09-07 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Magnetoresistive sensor having a magnetically stable free layer with a positive magnetostriction |
| US20070247752A1 (en) * | 2006-04-21 | 2007-10-25 | Fujitsu Limited | Perpendicular magnetic head |
| US7551394B2 (en) * | 2006-07-12 | 2009-06-23 | Headway Technologies, Inc. | Magnetic head for perpendicular magnetic recording having a multilayer shield structure and method of manufacturing same |
| US7851840B2 (en) | 2006-09-13 | 2010-12-14 | Grandis Inc. | Devices and circuits based on magnetic tunnel junctions utilizing a multilayer barrier |
| US7580230B2 (en) * | 2006-10-24 | 2009-08-25 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Magnetoresistive sensor having shape enhanced pinning, a flux guide structure and damage free virtual edges |
| JP2008204503A (ja) * | 2007-02-16 | 2008-09-04 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv | 磁気ヘッド及びその製造方法 |
| JP2008243267A (ja) * | 2007-03-26 | 2008-10-09 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv | 磁気再生ヘッド及び磁気ヘッド |
| DE102007032867B4 (de) * | 2007-07-13 | 2009-12-24 | Infineon Technologies Ag | Magnetoresistive Magnetfeldsensorstrukturen und Herstellungsverfahren |
| US7869165B2 (en) * | 2007-07-30 | 2011-01-11 | Tdk Corporation | Magnetic field detecting element having stack with a plurality of free layers and side shield layers |
| US7894166B2 (en) * | 2007-10-25 | 2011-02-22 | Tdk Corporation | CPP GMR device with ferromagnetic layer split in depth direction |
| US7876534B2 (en) * | 2008-01-15 | 2011-01-25 | Tdk Corporation | Magneto-resistive effect device of the CPP type, and magnetic disk system |
| JP2009301661A (ja) * | 2008-06-13 | 2009-12-24 | Fujitsu Ltd | 再生ヘッドの製造方法 |
| US8031445B2 (en) * | 2008-10-08 | 2011-10-04 | Headway Technologies, Inc. | Low noise magneto-resistive sensor utilizing magnetic noise cancellation |
| US7615996B1 (en) * | 2009-01-21 | 2009-11-10 | Tdk Corporation | Examination method for CPP-type magnetoresistance effect element having two free layers |
| US20110026169A1 (en) * | 2009-07-28 | 2011-02-03 | Hardayal Singh Gill | Dual cpp gmr head using a scissor sensor |
| US8659855B2 (en) * | 2010-03-19 | 2014-02-25 | Seagate Technology Llc | Trilayer reader with current constraint at the ABS |
-
2011
- 2011-04-25 US US13/093,365 patent/US8390963B2/en active Active
-
2012
- 2012-04-13 JP JP2012091964A patent/JP5625012B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2012-04-24 CN CN201210135697.4A patent/CN102760446B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20010017543A1 (en) * | 1997-08-08 | 2001-08-30 | Nve Corporation | Read heads in planar monolithic integrated circuit chips |
| US20080062585A1 (en) * | 2004-02-03 | 2008-03-13 | Yimin Guo | Method to achieve both narrow track width and effective longitudinal stabilization in a CPP GMR read head |
| CN1925000A (zh) * | 2005-09-01 | 2007-03-07 | 日立环球储存科技荷兰有限公司 | 具有受限电流路径的电流垂直平面读传感器及其制造方法 |
| CN1959808A (zh) * | 2005-11-03 | 2007-05-09 | 日立环球储存科技荷兰有限公司 | 具有电流限制孔的电流垂直平面自旋阀传感器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2012230751A (ja) | 2012-11-22 |
| JP5625012B2 (ja) | 2014-11-12 |
| US8390963B2 (en) | 2013-03-05 |
| CN102760446B (zh) | 2016-12-07 |
| US20120268847A1 (en) | 2012-10-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102760446A (zh) | 在abs处带有电流约束的三层读取器 | |
| US8659855B2 (en) | Trilayer reader with current constraint at the ABS | |
| US5739990A (en) | Spin-valve GMR sensor with inbound exchange stabilization | |
| CN110418973B (zh) | 使用自旋霍尔效应的磁传感器 | |
| US9001472B2 (en) | Shield stabilization configuration with applied bias | |
| US5495378A (en) | Magnetoresistive sensor with improved performance and processability | |
| JP4658659B2 (ja) | Ｃｐｐ構造の磁気抵抗効果素子およびその形成方法 | |
| US9041391B2 (en) | Partial magnetic biasing of magnetoresistive sensor | |
| JP4670890B2 (ja) | Ｃｐｐ構造の磁気抵抗効果素子および磁気ディスク装置 | |
| US20050002128A1 (en) | Magnetic read head and hard disk drive | |
| JP4343940B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子、薄膜磁気ヘッド、ヘッドジンバルアセンブリ、ハードディスク装置および磁気抵抗効果素子の製造方法 | |
| US20080273274A1 (en) | Magnetic detection element and manufacturing method thereof | |
| JP4492617B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子および磁気ディスク装置 | |
| US6934133B2 (en) | Three terminal magnetic head having a magnetic semiconductor and a tunnel magnetoresistive film and magnetic recording apparatus including the head | |
| US20070081277A1 (en) | Method and apparatus for reducing shield noise in magnetoresistive sensors | |
| US20130050876A1 (en) | Magnetic sensors having perpendicular anisotropy free layer | |
| US6807032B1 (en) | Magnetic read head wherein the shields are used as electrical leads and have a minimized anisotropic magneto-resistance effect | |
| US6765767B2 (en) | Magnetoresistive head on a side wall for increased recording densities | |
| CN100367352C (zh) | 磁阻磁头以及磁记录-复制装置 | |
| JP2001256620A (ja) | 磁気抵抗センサおよびこれを搭載した磁気記録再生装置 | |
| US7974047B2 (en) | Current perpendicular to plane differential magnetoresistance read head design using a current confinement structure proximal to an air bearing surface | |
| JP2009044122A (ja) | スペーサ層が非磁性導体相を含む磁気抵抗効果素子 | |
| JPH11112055A (ja) | 磁気センサ | |
| US20090323230A1 (en) | Magnetic sensor | |
| US20030039065A1 (en) | Planar writer for merged GMR recording head |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |