CN1145146C - 反平行被钉扎读出磁头及其制造方法 - Google Patents

反平行被钉扎读出磁头及其制造方法 Download PDF

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Abstract

提供一种反平行(AP)被钉扎读出磁头及其制造方法。该磁头具有AP被钉扎结构，该AP被钉扎结构的第一和第二反平行(AP)被钉扎层是钴铁(CoFe)，其提高自旋阀传感器的GMR(巨磁电阻系数dr/R)10%，并具有比第一和第二AP被钉扎层是钴(Co)时的自旋阀传感器更高的磁稳定性。

Description

反平行被钉扎读出磁头及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种带有更高的巨磁电阻(GMR)和磁稳定性的反平行(AP)被钉扎读出磁头，尤其涉及一种具有AP被钉扎结构，能促进改进的GMR并且在受到平行于读出磁头的空气支承表面(ABS)的磁切换场作用时保持磁稳定的读出传感器。
背景技术
计算机的心脏是称为磁盘驱动器的组件。磁盘驱动器包括旋转磁盘、经悬浮臂悬挂在旋转盘上方的写入和读出磁头以及摆动悬浮臂来把读出和写入磁头放置在旋转盘上选定的圆形磁道上的致动器。读出和写入磁头被直接安装在具有空气支承表面(ABS)的滑动器上。在盘不旋转时悬浮臂把滑动器偏置到与盘表面接触，但在盘旋转时，通过旋转与滑动器的ABS相邻的盘而把空气旋入，使得滑动器与旋转盘的表面离开很小的距离来跨在空气轴承上。当滑动器跨在空气轴承上时，使用写入和读出磁头来把磁压痕(impression)写入旋转盘并把磁压痕(impression)从旋转盘中读出。读出和写入磁头被连接于根据计算机程序来操作以执行写入和读出功能的处理电路。
写入磁头包括被嵌入于第一、第二和第三绝缘层(绝缘叠层)之间的的线圈层，绝缘叠层被夹在第一和第二磁极层之间。由非磁性间隙层在第一和第二磁极层之间在写入磁头的空气支承表面(ABS)处形成间隙。磁极层在后隙区连接。传导到线圈层的电流把磁场引导到磁极件，该磁极件作为横过ABS处磁极件之间的间隙的边缘。边缘磁场或其漏磁场把信息写入移动媒体上的磁道中，如旋转盘上的圆形磁道。
在最近的读出磁头中，使用自旋阀传感器来检测来自旋转磁盘的磁场。该传感器包括夹在第一和第二铁磁层之间的非磁性传导层，该非磁性传导层此后称为间隔层，第一和第二铁磁层此后被称为被钉扎层和自由层。第一和第二引线被连接于自旋阀传感器用来把传感电流传导通过那里。被钉扎层的磁化被钉扎在垂直于磁头的空气支承表面(ABS)，并且自由层的磁矩可平行于ABS放置但是可以响应于外部磁场自由旋转。被钉扎层的磁化典型地通过与反铁磁层的交换耦合来钉扎。
间隔层的厚度被选择为小于经过传感器的传导电子的平均自由程。带有这种设置，传导电子的一部分通过间隔层与被钉扎层和自由层之间的界面被分散开。当被钉扎层和自由层的磁化彼此平行时，分散程度最小，并且当被钉扎层和自由层的磁化彼此反平行时，分散程度最大化。分散程度的变化与cosθ成正比地来改变自旋阀传感器的电阻的，这里θ是被钉扎层和自由层的磁化之间的夹角。在读出模式，自旋阀传感器的电阻与来自旋转盘的磁场强度成比例地变化。当传感电流被引导经过自旋阀传感器时，电阻变化引起电位改变，该改变被处理电路探测并处理为回放信号。
自旋阀传感器的特征在于磁电阻(MR)系数，也称作巨磁电阻(GMR)，其基本上大大高于各向异性磁电阻(AMR)传感器的MR系数。MR系数是dr/R，这里dr是自旋阀传感器的电阻变化，R是在变化前自旋阀传感器的电阻。自旋阀传感器有时被称为巨磁电阻(GMR)传感器。当自旋阀传感器使用单一被钉扎层时，它被称为简单自旋阀。
另一种类型的自旋阀传感器是反平行(AP)自旋阀传感器。AP被钉扎自旋阀传感器不同于简单自旋阀传感器之处在于AP被钉扎自旋阀传感器具有AP被钉扎结构，其具有第一和第二AP被钉扎层，而不是单一钉扎层。第一AP被钉扎层通过与反铁磁钉扎层的交换耦合具有第一方向的磁矩取向。由于第一和第二AP被钉扎层之间的AP耦合层最小厚度(在8埃的级别)，第二AP被钉扎层立刻接近于自由层并且反平行交换耦合于第一AP被钉扎层。因此，第二AP被钉扎层的磁矩在与第一AP被钉扎层的磁矩方向反平行的第二方向上取向。
AP被钉扎结构优于单一被钉扎层，因为AP被钉扎结构的第一和第二AP被钉扎层的磁矩相减来提供小于单一被钉扎层的磁矩的净磁矩。净磁矩的方向由第一和第二AP被钉扎层中较厚的那个确定。降低的净磁矩等于来自AP被钉扎结构的降低的退磁场(demag)。由于反铁磁交换耦合是反比于净钉扎磁矩的，这提高了第一AP被钉扎层与钉扎层之间的交换耦合。AP被钉扎自旋阀传感器在Heim和Parkin的美国专利US No.5,465,185中进行描述，这里将其引用为参考文献。
AP被钉扎结构的第一和第二AP被钉扎层典型地由钴(Co)制成。不巧的是，钴(Co)具有高矫顽力、高磁致伸缩和低电阻。当形成AP被钉扎结构的第一和第二AP被钉扎层时，在存在垂直于ABS取向的磁场的情况下通过溅射沉积来形成它们。这就把被钉扎层的易磁化轴(e.a.)设置为垂直于ABS。在随后的制造磁头的过程中，AP被钉扎结构受到平行于ABS来取向的磁场的作用。这些磁场可引起第一AP被钉扎层的磁矩从希望的垂直于ABS的第一方向转换为不希望的反平行于第一方向的第二方向。在AP被钉扎结构的第二AP被钉扎层中会发生同样的情况。如果AP被钉扎结构的第一AP被钉扎层的矫顽力高于第一AP被钉扎层与被钉扎层之间的交换耦合，交换耦合将不会把第一被钉扎层的磁矩返回它原来的方向。这就破坏了读出磁头。在比AP被钉扎结构的第一被钉扎层的矫顽力更强的平行磁场作用于读出磁头上时，在磁头操作期间会发生同样的问题。
还有，钴(Co)具有高的负磁致伸缩。负号决定任何应力诱发各向异性的方向。当磁头被抛光(这是形成ABS的研磨过程)时在传感器的层中产生不均匀的压缩应力。由于磁致伸缩和压缩应力，AP被钉扎结构的钴AP被钉扎层得到平行于ABS的应力诱发各向异性。这是错误的方向。尽管交换耦合场趋向于维持该垂直位置，应力诱发各向异性可把第一和第二被钉扎层的磁矩从垂直于ABS方向旋转一定程度。这种状态引起明显的读出信号的不对称。而且，钴被钉扎层的低电阻引起传感电流的一部分被形成旁路来通过自由层和间隔层。这导致读出信号的损失。
人们正继续努力提高GMR磁头的自旋阀效应。自旋阀效应的提高等价于读出磁头能读出更高位密度(位/旋转磁盘的平方英寸)。因此，人们仍在继续研究来降低矫顽力，基本消除磁致伸缩并提高自旋阀传感器的一些关键层如AP被钉扎结构的被钉扎层的电阻。
首先研究用第一和第二钴铁(Co90Fe10)被钉扎层来替代AP被钉扎结构的第一和第二钴(Co)被钉扎层。钴铁(Co90Fe10)被钉扎层具有低矫顽力，接近于零的磁致伸缩和更高的电阻。接近于零的磁致伸缩意味着在抛光磁头后钴铁(Co90Fe10)被钉扎层的诱发应力将不引起应力诱发各向异性。这是因为任何诱发应力各向异性场是磁致伸缩和诱发应力的产物。钴铁(Co90Fe10)被钉扎层更高的电阻把传感电流的旁路降低到最小从而提高读出信号。
AP被钉扎结构的钴铁(CoFe)第一被钉扎层的矫顽力仍比第一AP被钉扎层和氧化镍(NiO)钉扎层之间的交换耦合场高。这是因为氧化镍(NiO)钉扎层提高第一被钉扎层的矫顽力。第一AP被钉扎层的矫顽力Hc是500奥斯特(Oe)，而氧化镍(NiO)和第一AP被钉扎层之间的交换耦合场仅450Oe。那么，交换耦合场不足够强，不能在其被转换到反平行于原来的方向的反向后克服矫顽力把第一AP被钉扎层的磁矩返回它原来的方向。
通过把镍铁(NiFe)中间层放置在钉扎层与钴铁(CoFe)第一AP被钉扎层之间，第一AP被钉扎层的矫顽力被明显地从500Oe降低到350Oe。交换耦合场也从450Oe降低到400Oe。但是，第一AP被钉扎层的350Oe的矫顽力小于400Oe的交换耦合场，从而允许钉扎层在其被磁场转换到反平行方向时把第一AP被钉扎层的磁矩返回它原来的位置。随后，钴铁(CoFe)第二AP被钉扎层的矫顽力不被氧化镍(NiO)钉扎层影响并将通过与第一AP被钉扎层在反平行于第一AP被钉扎层的磁矩的方向的方向上发生AP耦合交换作用而被取向。本发明的自旋阀传感器也具有改进的GMR。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种具有改进的GMR，并且在受到平行于ABS的取向的磁场作用时磁性稳定的反平行(AP)钉扎读出磁头。
本发明的另一个目的是提供一种AP被钉扎读出磁头，其中AP被钉扎结构的交换耦合于反铁磁(AFM)氧化镍(NiO)钉扎层的第一AP被钉扎层，具有小于第一AP被钉扎层和钉扎层之间的交换耦合场的矫顽力。
本发明的其它目的和优点在阅读下面参考附图的表述后将更加明显。
本发明提供一种读出磁头，包括：
自旋阀传感器，该自旋阀传感器包括：
自由铁磁层：
多层的反平行被钉扎结构；
位于自由层和反平行被钉扎结构之间的非磁性导电的间隔层；
反铁磁的钉扎层；且
该反平行被钉扎结构位于钉扎层和间隔层之间；
该反平行被钉扎结构包括：
第一和第二铁磁的反平行被钉扎层，其中通过与钉扎层在第一方向上的交换耦合作用而钉扎该第一反平行被钉扎层；
反平行耦合层，其位于第一和第二反平行被钉扎层之间，使得第二反平行被钉扎层被第一反平行被钉扎层钉扎在与所述第一方向反平行的第二方向上；以及
位于钉扎层和第一反平行被钉扎层之间并使二者界面接合的交换耦合中间层；且
第一和第二反平行被钉扎层的每一个都是钴铁；
所述交换耦合中间层是镍铁。
本发明还提供一种具有读出磁头和写入磁头的磁头组件，包括：
写入磁头，它包括：
第一和第二磁极件层，第一和第二磁极件层的每一个具有位于极尖部分和后隙部分之间的磁轭部分；
位于第一和第二磁极件层的极尖部分之间的非磁性的写入间隙层；
带有至少一个埋入其中的线圈层的、位于第一和第二磁极件层的磁轭部分之间的绝缘堆；且
第一和第二磁极件层在后隙部分连接；
读出磁头，它包括：
非磁性电绝缘的第一和第二读出间隙层；
自旋阀传感器；
位于第一和第二读出间隙层之间的第一和第二导电硬偏置和引线层；
第一屏蔽层；且
第一和第二读出间隙层位于第一屏蔽层和第一磁极件层之间；
该自旋阀传感器包括：
自由铁磁层；
多层的反平行被钉扎结构；
位于自由层和反平行被钉扎结构之间的非磁性导电的间隔层；
反铁磁的钉扎层；且
该反平行被钉扎结构位于钉扎层和间隔层之间；
该反平行被钉扎结构包括：
第一和第二铁磁的反平行被钉扎层，其中通过与钉扎层在第一方向上的交换耦合作用而钉扎该第一反平行被钉扎层；
反平行耦合层，其位于第一和第二反平行被钉扎层之间，使得第二反平行被钉扎层被第一反平行被钉扎层钉扎在与所述第一方向反平行的第二方向上；以及
位于钉扎层和第一反平行被钉扎层之间并使二者界面接合的交换耦合中间层；且
第一和第二反平行被钉扎层的每一个都是钴铁；
所述交换耦合中间层是镍铁。
本发明还提供一种磁盘驱动器，包括至少一个具有空气支承表面的滑动器，该滑动器支持至少一个包括读出磁头和写入磁头的磁头组件，该盘驱动器包括：
写入磁头，它包括：
第一和第二磁极件层，第一和第二磁极件层的每一个具有位于极尖部分和后隙部分之间的磁轭部分；
位于第一和第二磁极件层的极尖部分之间的非磁性的写入间隙层；
带有至少一个埋入其中的线圈层的、位于第一和第二磁极件层的磁轭部分之间的绝缘堆；且
第一和第二磁极件层在后隙部分连接；以及
读出磁头，它包括：
非磁性电绝缘的第一和第二读出间隙层；
自旋阀传感器；
连接于自旋阀传感器的第一和第二硬偏置和引线层；
自旋阀传感器及第一和第二硬偏置和引线层位于第一和第二读出间隙层之间；
第一屏蔽层；
第一和第二读出间隙层位于第一屏蔽层和第一磁极件层之间；
该自旋阀传感器包括：
自由铁磁层；
多层的反平行被钉扎结构；
位于自由层和反平行被钉扎结构之间的非磁性导电的间隔层；
反铁磁的钉扎层；
该反平行被钉扎结构位于钉扎层和间隔层之间；
该反平行被钉扎结构包括：
第一和第二铁磁的反平行被钉扎层，其中通过与钉扎层在第一方向上的交换耦合作用而钉扎该第一反平行被钉扎层；
反平行耦合层，其位于第一和第二反平行被钉扎层之间，使得第二反平行被钉扎层被第一反平行被钉扎层钉扎在与所述第一方向反平行的第二方向上；以及
位于钉扎层和第一反平行被钉扎层之间并使二者界面接合的交换耦合中间层；且
第一和第二反平行被钉扎层的每一个都是钴铁；
所述交换耦合中间层是镍铁。
底座；
旋转支持在底座中的磁盘；
安装在底座中用来支持磁头组件的其空气支承表面对磁盘从而磁头组件与磁盘处于换能关系的支撑件；
用于旋转磁盘的装置；
连接于支撑件、用来相对于所述磁盘把磁头组件移动到多个位置的定位装置；
连接于磁头组件、用于旋转磁盘的装置和用来通过磁头组件来交换信号的定位装置，以用于控制磁盘的移动和控制磁头组件的位置的处理装置。
本发明还提供一种制造读出磁头的方法，包括：
用下列步骤制作自旋阀传感器：
形成反铁磁的钉扎层；
在钉扎层上形成镍铁的交换耦合层；
在交换耦合层上形成反平行被钉扎结构；
该反平行被钉扎结构的形成包括：
在交换耦合层上直接形成钴铁的第一反平行被钉扎层；
在第一反平行被钉扎层上形成反平行耦合层；
在反平行耦合层上形成钴铁的第二反平行被钉扎层；
在第二反平行被钉扎层上形成非磁性导电的间隔层；以及
在间隔层上形成自由铁磁层。
本发明还提供一种制造具有读出磁头和写入磁头的磁头组件的方法，包括：
用下列步骤形成读出磁头：
形成铁磁的第一屏蔽层；
在第一屏蔽层上形成非磁性电绝缘的第一读出间隙层；
在第一读出间隙层上用下列步骤形成自旋阀传感器：
形成反铁磁的钉扎层；
在钉扎层上形成镍铁的交换耦合层；
在交换耦合层上形成反平行被钉扎结构；
反平行被钉扎结构的形成包括下列步骤：
在交换耦合层上直接形成钴铁的第一反平行被钉扎层；
在第一反平行被钉扎层上形成反平行耦合层；
在反平行耦合层上形成钴铁的第二反平行被钉扎层；
在第二反平行被钉扎层上形成非磁性导电的间隔层；
在间隔层上形成自由铁磁层；
形成与自旋阀传感器相连的第一和第二硬偏置和引线层；
在自旋阀传感器及第一和第二硬偏置和引线层上形成非磁性电绝缘的第二读出间隙层；
用下列步骤形成写入磁头：
在第二读出间隙层上形成铁磁的第一磁极件层，其中第一磁极件层具有极尖区和后隙区之间的磁轭区；
分别在极尖区和磁轭区的第一磁极件层上，形成非磁性的写入间隙层和带有至少一个埋入其中的写入线圈的绝缘堆；
在写入间隙层和绝缘堆上形成铁磁的第二磁极件层，且其与第一磁极件层在后隙区连接。
附图说明
图1是示例的磁盘驱动器的平面视图；
图2是带有盘驱动器的磁头的滑动器从面2-2看去的端视图；
图3是其中使用多个盘和多个磁头的磁盘驱动器的正视图；
图4是用于支承滑动器和磁头的示例的悬架系统的等距视图；
图5是沿图2的5-5面看磁头的ABS视图；
图6是从图2的面6-6看滑动器和背负式磁头的部分视图；
图7是从图2的面7-7看滑动器和埋入式磁头的部分视图；
图8是沿图6的面8-8看滑动器的表示背负式磁头的读出和写入元件的部分ABS视图；
图9是沿图7的面9-9看滑动器的表示埋入式磁头的读出和写入元件的部分ABS视图；
图10是沿图6或7的面10-10看把线圈层和引线以上的所有材料移开的视图；
图11是使用AP被钉扎自旋阀(SV)传感器的读出磁头的等距ABS图示；
图12是本发明的AP被钉扎自旋阀传感器的ABS图示；
图13是与图12基本相同，除了为了比较的目的，该图中用钴(Co)代替钴铁(CoFe)作为AP被钉扎结构的第一和第二被钉扎层。
具体实施方式
现在参考附图，其中相同的附图标记在整个描述中指代相同的部件，图1-3表示磁盘驱动器30。驱动器30包括支持和旋转磁盘34的主轴32。主轴32被马达控制器38控制的马达34旋转。组合的读出写入磁头40安装在由悬架44和致动器臂46支持的滑动器42上。在大容量的直接访问存储装置(DASD)中可使用若干盘、滑动器和悬架，如图3所示。悬架44和致动器臂46定位滑动器42，从而使磁头40与磁盘34表面处于换能关系。当盘34被马达36旋转时，滑动器被支承在盘34表面与空气支承表面(ABS)48之间的薄空气气垫(空气轴承)上(典型地.05μm)。然后磁头40可被用来把信息写入到盘34的表面上的多个圆形磁道，也用来读出那里的信息。处理电路50与磁头40交换代表这种信息的信号，提供马达驱动信号来旋转磁盘34，并提供控制信号来移动滑动器到各个磁道。在图4中，滑动器42表示为安装在悬架44。这里上面描述的组建可安装在底座的框54上，如图3所示。
图5是滑动器42和磁头40的ABS视图。滑动器具有支持此由40的中心导轨56和侧导轨58和60。导轨56、58和60从横导轨62延伸。相对于磁盘34的旋转，横导轨62处于滑动器的前沿64，磁头40处于滑动器的尾沿66。
图6是背负式磁头40的侧剖面正视图，该磁头包括写入磁头部分70和读出磁头部分72，读出磁头部分采用本发明的AP被钉扎自旋阀传感器74。图8是图6的ABS示图。自旋阀传感器74被夹在非磁性电绝缘第一和第二读出间隙层76和78之间，读出间隙层被夹在铁磁第一和第二屏蔽层80和82之间。响应于外部磁场，自旋阀传感器74的电阻改变。经传感器传导的传感电流Is使这些电阻改变表现为电位的改变。这些电位改变然后被图3所示的处理电路50处理为读回信号。
磁头40的写入磁头部分70具有一个夹在第一和第二绝缘层86和88之间的线圈层84。第三绝缘层90可被用来使磁头平面化以消除线圈层84引起的第二绝缘层中的波动。第一、第二和第三绝缘层在已有技术中被称为“绝缘堆”。线圈层84和第一、第二和第三绝缘层86、88和90被夹在第一和第二磁极件(pole piece，或称作极靴)层92和94之间。第一和第二磁极件层92和94在后隙区磁耦合并且具有被ABS处的写入间隙层102分开的第一和第二磁极尖98和100。绝缘层103位于第二屏蔽层82和第一磁极件层92之间。由于第二屏蔽层82第一磁极件层92是分开的层，这种磁头叫作背负式磁头。如图2和4所示，第一和第二焊接连接点104和106把引线从自旋阀传感器74连接到悬架44上的引线112和114，并且第三和第四焊接连接点116和118把引线120和122从线圈84(见图8)连接到悬架上的引线124和126。
图7和9与图6和8相同，除了第二屏蔽层82和第一磁极件层92是共用层。这种类型的磁头称为埋入式磁头。省略了图6和8中背负式磁头的绝缘层103。
图11是图6和8所示的读出磁头72的等距ABS图示。读出磁头72包括本发明的自旋阀传感器130，其位于反铁磁钉扎层(AFM)132上。自旋阀传感器130具有后面要描述的AP被钉扎结构，其磁矩被钉扎层132的磁自旋钉扎住。AFM钉扎层优选是425埃的氧化镍(NiO)。第一和第二硬偏置和引线层134和136被连接于自旋阀传感器的第一和第二侧边缘138和140。这种连接在已有技术中是已知的连续的连接并且在美国专利No.5,018,037中进行全面的描述，该专利在这里引用来作为参考。第一硬偏置和引线层134包括第一硬偏置层140和第一引线层142，第二硬偏置和引线层136包括第二硬偏置层144和第二引线层146。硬偏置140和144使磁场经自旋阀传感器130纵向延伸，用于稳定这里的磁畴。AFM钉扎层132、自旋阀传感器130和第一和第二硬偏置和引线层134和136位于非磁性电绝缘的第一和第二读出间隙层148和150之间。而第一和第二读出间隙层148和150位于铁磁第一和第二屏蔽层152和154之间。
本发明的AP被钉扎结构200在图12中表示，图12是从空气支承表面(ABS)看AP被钉扎读出传感器130的各个层的横截面视图。AP被钉扎传感器200包括位于反平行(AP)被钉扎结构204和铁磁自由层(F)206之间的非磁性导电的间隔层(S)202。AP被钉扎结构204包括AP耦合层208，其位于第一和第二AP被钉扎层210和212之间。在本发明中，第一和第二AP被钉扎层210和212是替代钴(Co)的钴铁(CoFe)。钴铁(CoFe)的第一和第二AP被钉扎层210和212可在垂直于ABS的场存在的情况下被沉积，从而第一和第二AP被钉扎层210和212的易磁化轴垂直于ABS地取向。第一AP被钉扎层210的磁矩被反铁磁(AFM)钉扎层214钉扎为垂直于ABS。本发明使用氧化镍(NiO)作为钉扎层214。位于钉扎层214与AP被钉扎结构204的第一AP被钉扎层210之间的是此后将被具体描述的镍铁(NiFe)中间层216。
钉扎层214的磁性自旋被垂直于ABS地取向，通过与中间层216的交换耦合作用，其引起中间层216的磁矩垂直于ABS取向，如远离ABS，如带有叉的圆圈()所示。由于中间层216与第一AP被钉扎层210之间交换耦合作用，第一AP被钉扎层210的磁矩也垂直于ABS取向并且远离ABS，如所示。通过第一和第二AP被钉扎层210和212之间的反平行交换耦合作用，第二AP被钉扎层212的磁矩反平行于第一AP被钉扎层210的磁矩取向，即垂直于并朝向ABS取向，如带有点的圆圈所示(⊙)。应理解如果需要的话，钉扎层的磁性自旋和中间层216及第一和第二AP被钉扎层210和212的磁矩的磁取向可以反向。如箭头所示，自由层206的磁矩平行于ABS取向，该方向或向左或向右。一概可以理解第二AP被钉扎层212和自由层206的磁矩之间的相对取向响应于来自旋转磁盘的应用信号决定自旋阀传感器200的电阻变化。例如在上述示例中，当自由层206的磁矩从平行位置上下旋转到ABS时，自旋阀传感器的磁电阻分别响应于分别来自旋转磁盘的正负信号降低和提高。
镍铁(NiFe)中间层216降低第一AP被钉扎层210的矫顽力Hc。当钴铁(CoFe)第一AP被钉扎层210直接与氧化镍(NiO)钉扎层214接合时，它的矫顽力是500Oe，而这两层之间的交换耦合作用仅是450Oe。因此，如果第一AP被钉扎层210的磁矩从垂直于并远离ABS的方向转换到垂直于并朝向ABS的反平行位置，450Oe的交换耦合场不足够大到克服第一AP被钉扎层210的500Oe的矫顽力Hc，而不能返回垂直于并远离ABS的原来的位置。这个结果是对读出磁头的破坏。但是，当在氧化镍(NiO)钉扎层214和钴铁(CoFe)第一AP被钉扎层210之间使用镍铁(NiFe)中间层216时，第一AP被钉扎层210具有350Oe的降低的矫顽力Hc，同时这之间的交换耦合场已经被稍稍降低到400Oe。400Oe的交换耦合场大于350Oe的矫顽力场，这使得在第一AP被钉扎层210已经被转换到反平行方向之后，钉扎层214把第一AP被钉扎层210的磁矩返回它原来的位置，如所示。
在优选的实施例中，CoFe的GMR增强层220位于间隔层202和自由层206之间并与之接合。已经发现GMR增强层220，其有时被称为纳米层，提高读出磁头的dr/R比率。GMR增强层是可选择的。钽(Ta)覆盖层222典型地用在自由层206的上部来进行保护。层的优选厚度是：钉扎层214为425埃的氧化镍(NiO)，中间层216从4埃到30埃并且优选是10埃的镍铁(Ni80Fe20)，第一AP被钉扎层210从10埃到50埃并且优选是24埃的钴铁(CoFe)，AP耦合层208是8埃的钌(Ru)，第二AP被钉扎层从10埃到50埃并且优选是24埃的钴铁(Co90Fe10)，间隔层202是23埃的铜(Cu)，GMR增强层220是从3埃到30埃并且优选是10埃的钴铁(Co90Fe10)，自由层206是70埃的镍铁(Ni80Fe20)，覆盖层222是50埃的钽(Ta)。钴铁优选是Co90Fe10。
图13的自旋阀传感器300是与图12的自旋阀传感器200相同的，除了AP被钉扎结构304使用钴(Co)代替钴铁(CoFe)的第一和第二AP被钉扎层310和312。剩余层与图12中的具有相同的材料和厚度。各个自旋阀传感器200和300被第一次和第二次测试，第一次测试在沉积自旋阀层后进行氧化镍钉扎层214的复位后进行，第二次测试是在对自旋阀传感器进行250度的6小时的处理后进行氧化镍钉扎层214的磁自旋的另一个复位后进行。钉扎层214的复位，此后称为氧化镍(NiO)复位，使基片处的自旋阀传感器在230度进行大约12000Oe的垂直于ABS的场的大约5分钟的作用。这样把氧化镍(NiO)钉扎层214的磁自旋设置为垂直于ABS。读出磁头在250度的6小时的退火拟作为写入磁头的绝缘堆的光刻胶层的背衬。
下面的关于图12和13中的自旋阀传感器200和300的数据是没有可选择的纳米层220的。在沉积图13的自旋阀传感器300并且进行氧化镍复位后，没有纳米层220的读出磁头300的dr/R是4.15％。在读出磁头进行250度6小时的退火并且进行氧化镍的另一个复位后，dr/R下降到3.55％。这导致读出信号的10％的振幅损失。在沉积自旋阀传感器200，如图12所示，并且进行氧化镍复位后，没有纳米层220的dr/R是4.6％。在自旋阀传感器200进行250度6小时的处理并且进行氧化镍的另一个复位后，dr/R下降到4.01％，这是在它进行250度退火并氧化镍复位后对自旋阀传感器300的dr/R的10％的改进。因此，当用钴铁(CoFe)用于第一和第二AP被钉扎层210和212代替钴(Co)用于图13的第一和第二AP被钉扎层310和312时，图12的自旋阀传感器200表明在dr/R方面比图13的自旋阀传感器300的dr/R有明显的提高。
显然，考虑这些教导，对本领域技术人员而言是可以对发明采用其他的实施例并进行修改的。因此，本发明由下面的权利要求来限定，当联系上面的说明和附图来看时，其包括所有的实施例和修改。

Claims (43)

1.一种读出磁头，包括：
自旋阀传感器，该自旋阀传感器包括：
铁磁的自由层：
多层的反平行被钉扎结构；
位于自由层和反平行被钉扎结构之间的非磁性导电的间隔层；
反铁磁的钉扎层；且
该反平行被钉扎结构位于钉扎层和间隔层之间；
该反平行被钉扎结构包括：
第一和第二铁磁的反平行被钉扎层，其中通过与钉扎层在第一方向上的交换耦合作用而钉扎该第一反平行被钉扎层；
反平行耦合层，其位于第一和第二反平行被钉扎层之间，使得第二反平行被钉扎层被第一反平行被钉扎层钉扎在与所述第一方向反平行的第二方向上；以及
位于钉扎层和第一反平行被钉扎层之间并使二者界面接合的交换耦合中间层；且
第一和第二反平行被钉扎层的每一个都是钴铁；
所述交换耦合中间层是镍铁。
2.如权利要求1的读出磁头，其特征在于该自旋阀传感器还包括：
位于间隔层和自由层之间并与自由层界面接合的巨磁电阻增强层；且
该巨磁电阻增强层是钴铁。
3.如权利要求2的读出磁头，其特征在于巨磁电阻增强层具有10埃的厚度。
4.如权利要求1的读出磁头，其特征在于钉扎层是氧化镍。
5.如权利要求4的读出磁头，其特征在于钉扎层具有425埃的厚度。
6.如权利要求4的读出磁头，其特征在于第一和第二反平行被钉扎层的每一个的厚度为24埃。
7.如权利要求6的读出磁头，其特征在于钉扎层具有425埃的厚度。
8.如权利要求7的读出磁头，其特征在于该自旋阀传感器还包括：
位于间隔层和自由铁磁层之间并与自由层界面接合的巨磁电阻增强层；
该巨磁电阻增强层是钴铁。
9.如权利要求8的读出磁头，其特征在于巨磁电阻增强层具有3到30埃的厚度。
10.如权利要求9的读出磁头，其特征在于反平行耦合层是厚度为8埃的钌。
11.一种具有读出磁头和写入磁头的磁头组件，包括：
写入磁头，它包括：
第一和第二磁极件层，第一和第二磁极件层的每一个具有位于极尖部分和后隙部分之间的磁轭部分；
位于第一和第二磁极件层的极尖部分之间的非磁性的写入间隙层；
带有至少一个埋入其中的线圈层的、位于第一和第二磁极件层的磁轭部分之间的绝缘堆；且
第一和第二磁极件层在后隙部分连接；
读出磁头，它包括：
非磁性电绝缘的第一和第二读出间隙层；
自旋阀传感器；
位于第一和第二读出间隙层之间的第一和第二导电硬偏置和引线层；
第一屏蔽层；且
第一和第二读出间隙层位于第一屏蔽层和第一磁极件层之间；
该自旋阀传感器包括：
铁磁的自由层；
多层的反平行被钉扎结构；
位于自由层和反平行被钉扎结构之间的非磁性导电的间隔层；
反铁磁的钉扎层；且
该反平行被钉扎结构位于钉扎层和间隔层之间；
该反平行被钉扎结构包括：
第一和第二铁磁的反平行被钉扎层，其中通过与钉扎层在第一方向上的交换耦合作用而钉扎该第一反平行被钉扎层；
反平行耦合层，其位于第一和第二反平行被钉扎层之间，使得第二反平行被钉扎层被第一反平行被钉扎层钉扎在与所述第一方向反平行的第二方向上；以及
位于钉扎层和第一反平行被钉扎层之间并使二者界面接合的交换耦合中间层；且
第一和第二反平行被钉扎层的每一个都是钴铁；
所述交换耦合中间层是镍铁。
12.如权利要求11的磁头组件，其特征在于钉扎层是氧化镍。
13.如权利要求11的磁头组件，其特征在于钉扎层具有425埃的厚度。
14.如权利要求12的磁头组件，其特征在于第一和第二反平行被钉扎层的每一个的厚度为24埃，且中间层的厚度为10埃。
15.如权利要求14的磁头组件，其特征在于钉扎层具有425埃的厚度。
16.如权利要求15的磁头组件，其特征在于该自旋阀传感器还包括：
位于间隔层和自由铁磁层之间并与自由层界面接合的巨磁电阻增强层；且
该巨磁电阻增强层是钴铁。
17.如权利要求16的磁头组件，其特征在于巨磁电阻增强层具有3到30埃的厚度。
18.如权利要求17的磁头组件，其特征在于反平行耦合层是厚度为8埃的钌。
19.一种磁盘驱动器，包括至少一个具有空气支承表面的滑动器，该滑动器支持至少一个包括读出磁头和写入磁头的磁头组件，该磁盘驱动器包括：
写入磁头，它包括：
第一和第二磁极件层，第一和第二磁极件层的每一个具有位于极尖部分和后隙部分之间的磁轭部分；
位于第一和第二磁极件层的极尖部分之间的非磁性的写入间隙层；
带有至少一个埋入其中的线圈层的、位于第一和第二磁极件层的磁轭部分之间的绝缘堆；且
第一和第二磁极件层在后隙部分连接；以及
读出磁头，它包括：
非磁性电绝缘的第一和第二读出间隙层；
自旋阀传感器；
连接于自旋阀传感器的第一和第二硬偏置和引线层；
自旋阀传感器及第一和第二硬偏置和引线层位于第一和第二读出间隙层之间；
第一屏蔽层；
第一和第二读出间隙层位于第一屏蔽层和第一磁极件层之间；
该自旋阀传感器包括：
铁磁的自由层；
多层的反平行被钉扎结构；
位于自由层和反平行被钉扎结构之间的非磁性导电的间隔层；
反铁磁的钉扎层；
该反平行被钉扎结构位于钉扎层和间隔层之间；
该反平行被钉扎结构包括：
第一和第二铁磁的反平行被钉扎层，其中通过与钉扎层在第一方向上的交换耦合作用而钉扎该第一反平行被钉扎层；
反平行耦合层，其位于第一和第二反平行被钉扎层之间，使得第二反平行被钉扎层被第一反平行被钉扎层钉扎在与所述第一方向反平行的第二方向上；以及
位于钉扎层和第一反平行被钉扎层之间并使二者界面接合的交换耦合中间层；且
第一和第二反平行被钉扎层的每一个都是钴铁；
所述交换耦合中间层是镍铁。
底座；
旋转支持在底座中的磁盘；
安装在底座中用来支持磁头组件的其空气支承表面面对磁盘从而磁头组件与磁盘处于换能关系的支撑件；
用于旋转磁盘的装置；
连接于支撑件、用来相对于所述磁盘把磁头组件移动到多个位置的定位装置；
连接于磁头组件、用于旋转磁盘的装置和用来通过磁头组件来交换信号的定位装置，以用于控制磁盘的移动和控制磁头组件的位置的处理装置。
20.如权利要求19的磁盘驱动器，其特征在于钉扎层是氧化镍。
21.如权利要求20的磁盘驱动器，其特征在于钉扎层具有425埃的厚度。
22.如权利要求20的磁盘驱动器，其特征在于第一和第二反平行被钉扎层的每一个的厚度为24埃，且中间层的厚度为10埃。
23.如权利要求22的磁盘驱动器，其特征在于钉扎层具有425埃的厚度。
24.如权利要求23的磁盘驱动器，其特征在于该自旋阀传感器还包括：
位于间隔层和自由层之间并与自由层界面接合的巨磁电阻增强层；且
该巨磁电阻增强层是钴铁。
25.如权利要求24的磁盘驱动器，其特征在于巨磁电阻增强层具有3到30埃的厚度。
26.如权利要求25的磁盘驱动器，其特征在于反平行耦合层是厚度为8埃的钌。
27.一种制造读出磁头的方法，包括：
用下列步骤制作自旋阀传感器：
形成反铁磁的钉扎层；
在钉扎层上形成镍铁的交换耦合层；
在交换耦合层上形成反平行被钉扎结构；
该反平行被钉扎结构的形成包括：
在交换耦合层上直接形成钴铁的第一反平行被钉扎层；
在第一反平行被钉扎层上形成反平行耦合层；
在反平行耦合层上形成钴铁的第二反平行被钉扎层；
在第二反平行被钉扎层上形成非磁性导电的间隔层；以及
在间隔层上形成铁磁的自由层。
28.如权利要求27的制造读出磁头的方法，包括：
形成铁磁的第一屏蔽层；
在第一屏蔽层上形成非磁性电绝缘的第一读出间隙层；
在第一读出间隙层上形成所述自旋阀传感器；
形成与自旋阀传感器相连的第一和第二硬偏置和引线层；
在自旋阀传感器及第一和第二硬偏置和引线层上形成非磁性电绝缘的第二读出间隙层；
在第二读出间隙层上形成铁磁第二屏蔽层。
29。如权利要求28的制造读出磁头的方法，其特征在于钉扎层是氧化镍。
30.如权利要求29的制造读出磁头的方法，其特征在于钉扎层具有425埃的厚度。
31.如权利要求29的制造读出磁头的方法，其特征在于第一和第二反平行被钉扎层的每一个的厚度为24埃，且中间层的厚度为10埃。
32.如权利要求31的制造读出磁头的方法，其特征在于钉扎层具有425埃的厚度。
33.如权利要求32的制造读出磁头的方法，其特征在于还包括：
在间隔层和自由层之间形成与自由层界面接合的巨磁电阻增强层；且该巨磁电阻增强层是钴铁。
34.如权利要求33的制造读出磁头的方法，其特征在于巨磁电阻增强层具有3到30埃的厚度。
35.如权利要求34的制造读出磁头的方法，其特征在于反平行耦合层是厚度为8埃的钌。
36.一种制造具有读出磁头和写入磁头的磁头组件的方法，包括：
用下列步骤形成读出磁头：
形成铁磁的第一屏蔽层；
在第一屏蔽层上形成非磁性电绝缘的第一读出间隙层；
在第一读出间隙层上用下列步骤形成自旋阀传感器：
形成反铁磁的钉扎层；
在钉扎层上形成镍铁的交换耦合层；
在交换耦合层上形成反平行被钉扎结构；
反平行被钉扎结构的形成包括下列步骤：
在交换耦合层上直接形成钴铁的第一反平行被钉扎层；
在第一反平行被钉扎层上形成反平行耦合层；
在反平行耦合层上形成钴铁的第二反平行被钉扎层；
在第二反平行被钉扎层上形成非磁性导电的间隔层；
在间隔层上形成铁磁的自由层；
形成与自旋阀传感器相连的第一和第二硬偏置和引线层；
在自旋阀传感器及第一和第二硬偏置和引线层上形成非磁性电绝缘的第二读出间隙层；
用下列步骤形成写入磁头：
在第二读出间隙层上形成铁磁的第一磁极件层，其中第一磁极件层具有极尖区和后隙区之间的磁轭区；
分别在极尖区和磁轭区的第一磁极件层上，形成非磁性的写入间隙层和带有至少一个埋入其中的写入线圈的绝缘堆；
在写入间隙层和绝缘堆上形成铁磁的第二磁极件层，且其与第一磁极件层在后隙区连接。
37.如权利要求36的制造磁头组件的方法，其特征在于钉扎层是氧化镍。
38.如权利要求37的制造磁头组件的方法，其特征在于钉扎层具有425埃的厚度。
39.如权利要求37的制造磁头组件的方法，其特征在于第一和第二反平行被钉扎层的每一个的厚度为24埃，且中间层的厚度为10埃。
40.如权利要求39的制造磁头组件的方法，其特征在于钉扎层具有425埃的厚度。
41.如权利要求40的制造磁头组件的方法，其特征在于还包括：
在间隔层和自由层之间形成与自由层界面接合的巨磁电阻增强层；且该巨磁电阻增强层是钴铁。
42.如权利要求41的制造磁头组件的方法，其特征在于巨磁电阻增强层具有3到30埃的厚度。
43.如权利要求42的制造读出磁头的方法，其特征在于反平行耦合层是厚度为8埃的钌。
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