CN1725301A - 磁阻磁头及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
使得旋转阀设备的反铁磁层和第一铁磁层之间的交换耦合能以及经由Ru反铁磁耦合层耦合的第一铁磁层和第二铁磁层之间的反铁磁耦合能增加，从而增加磁阻比例并减小旋转阀膜的自由层矫顽磁力。在MnPt反铁磁基础型合成铁型旋转阀膜中，底层、包括MnPt的反铁磁层、包括CoFe的第一铁磁层、包括Ru的反铁磁耦合层、包括CoFe的第二铁磁层、包括Cu的中间非磁性层、包括CoFe和NiFe合成膜的自由层以及保护层被堆叠在基底上，并且第一铁磁层的CoFeX中的Fe组分被设定为20＜X≤50at％。
Description
技术领域
本发明涉及磁阻磁头及其制造方法，也涉及使用该磁阻磁头的磁盘驱动器。
背景技术
采用巨磁阻效应(GMR)的旋转阀设备已被用作磁盘驱动器的读入设备。被称作基础型的合成铁型的旋转阀膜一般包括如下的构造：基底/底层/反铁磁层/第一铁磁层/反铁磁耦合层/第二铁磁层/Cu中间层/自由层/保护层。常用作上述各层的材料可包括：MnPt或MnIr作反铁磁层，CoFe作第一铁磁层，Ru作反铁磁耦合层，CoFe作第二铁磁层，以及CoFe/NiFe作自由层。
专利文献1公开了通过使用包括MnzPt100-z(53≤z≤57at％)的反铁磁层和包括CoxFe100-x(42≤x≤83at％)的第一铁磁层，使得反铁磁层和第一铁磁层之间的交换耦合磁场在基础型的耦合膜中增加。该耦合膜包括底层/反铁磁层/铁磁层结构，其不构成合成铁型的旋转阀膜。
另一方面，专利文献2公开了在选择基础型的合成铁型的旋转阀膜的第一铁磁层以使fcc或hcp的密堆面(closed packed face)沿着该膜的平面方向取向的情况下，磁阻比例增加且自由层的软磁性能改善。根据专利文献2，有可能在第一铁磁层含有CoFex的情况下，由于在Fe的组成x在范围0≤x≤20at％内时具有fcc结构，因此能获得高的磁阻比例和改善了的自由层的软磁性能。
[专利文献1]JP-A No.2002-289947
[专利文献2]JP-A No.2001-189503
发明内容
为了稳定用于外磁场的旋转阀设备的性能，有必要增加用于磁化附着层的反向磁场。增加用于磁化附着层的反向磁场，就有必要增加反铁磁层和第一铁磁层之间的磁交换耦合能，以及增加穿过反铁磁耦合层生成的第一铁磁层和第二铁磁层之间的反铁磁耦合能。
此外，自由层的磁化方向根据信号磁场而改变。当自由层的磁化方向改变时，旋转阀膜的电阻由于磁阻效应而改变，因此通过检测该电阻的变化就能够得到读回信号。为了从磁阻磁头获得低噪音输出，有必要提高自由层的软磁性能。即，有必要降低自由层的矫顽磁力，以获得稳定的读回信号。另外，为了防止自由层的软磁性能由于施加到旋转阀膜上的应力而改变，有必要减小自由层的磁致伸缩的绝对值。
为了使用磁阻设备作为磁阻磁头，有必要不仅用专利文献1中公开的技术来增加反铁磁层和其附近的铁磁层之间的交换耦合磁场，也有必要通过反铁磁耦合层、磁阻比例和自由层的良好的软磁性能来提供铁磁层之间的优异的反铁磁耦合能。因此，本发明的目的是提供一种MnPt反铁磁基础型的合成铁型的旋转阀膜，该膜不仅具有在反铁磁层和第一铁磁层之间的强的交换耦合能，而且具有穿过Ru反铁磁耦合层的在第一铁磁层和第二铁磁层之间的优异的反铁磁耦合能，此外，还具有较高的磁阻比例和自由层的优异的软磁性能。
下面将简单说明本申请中公开的典型发明的概要。
一种磁阻磁头包括在基底上的含有MnPt的反铁磁层、附着层、含有CoFe的自由层、在附着层和自由层之间形成的非磁性隔离层以及保护层，其中，在基底和自由层之间布置反铁磁层，附着层具有通过反铁磁耦合层来反铁磁地彼此耦合的第一铁磁层和第二铁磁层，在反铁磁耦合层和反铁磁层之间布置的第一铁磁层的组成范围为：Co100-XFeX(at％)，20＜X≤50，且磁阻比例为13.3％或以上。
另外，在另一个实施例中，在反铁磁耦合层和反铁磁层之间布置的第一铁磁层由Co100-XFeX(at％)构成，且组分含量X在该层中变化。第一铁磁层作为两层结构而形成，位于邻近MnPt反铁磁层一侧的Co100-XFeX层限定为：20＜X≤50at％，而位于邻近反铁磁耦合层Ru一侧的CoFey层限定为：0≤y≤10at％。
本发明能够提供一种具有高的磁阻比例、优异的自由层软磁性能和附着层的交换耦合磁场的磁阻磁头。
附图说明
图1为应用了本发明的读磁头的截面图；
图2为实施例1中的磁阻设备的膜结构示意图；
图3为表示第一铁磁层的Fe组分和磁阻比例之间的关系的图表；
图4为表示第一铁磁层的Fe组分和自由层的矫顽磁力之间的关系的图表；
图5为实施例2中的磁阻设备的膜结构示意图；
图6为表示两层结构的第一铁磁层中CoFe30膜的厚度与MnPt和第一铁磁层之间的交换耦合能之间的关系的图表；
图7为表示两层结构的第一铁磁层中CoFe30膜的厚度与附着层的反向磁场之间的关系的图表；
图8为表示第二铁磁层的Fe组分和磁阻比例之间的关系的图表；
图9为表示第二铁磁层的Fe组分和自由层的矫顽磁力之间的关系的图表；
图10为表示自由层的参数S与自由层的磁致伸缩之间的关系的图表；
图11为表示自由层的参数T与自由层的矫顽磁力之间的关系的图表；
图12为表示自由层的参数Y与自由层的矫顽磁力之间的关系的图表；
图13为表示自由层的参数Y与磁阻比例之间的关系的图表；
图14表示了实施例4中的自由层和保护层的结构；
图15表示了实施例4中的自由层和保护层的结构；
图16表示使用本发明的磁阻设备的磁盘驱动器。
具体实施方式
图1为从空气承载表面看去的根据本发明的显示磁阻磁头的示图。在基底209上，经由下屏蔽215和包括例如由氧化铝制成的绝缘膜的下间隙210，沉积了由多层构成的磁阻设备200。控制附着层的磁畴的磁畴控制膜213、电极211及其下面的膜212、214，被布置在作为读传感器膜的磁阻设备200的两侧。磁阻磁头是CIP型磁头，且电极的放置使得电流的流向垂直于磁阻设备200的多层堆积方向。在电极211上布置上间隙217和上屏蔽216。在制造步骤中，首先提供包括玻璃的基底209，沉积屏蔽膜215和绝缘膜210，在其上沉积磁阻设备200，并且通过使用光掩模来蚀刻在磁阻设备中沉积的各层，以使磁阻设备具有锥形角。接着，形成磁畴控制膜213和电极211。随后，形成包括绝缘膜的上间隙217和上屏蔽216。
实施例1
图2显示了根据实施例1的磁阻设备200的层结构。磁阻设备200的层结构包括底层12、反铁磁层13、第一铁磁层14、反铁磁耦合层15、第二铁磁层16、非磁性隔离层17、自由层18和保护层19。底层12具有包括含有NiFeCr的第一底层12a和含有NiFe的第二底层12b的两层结构。反铁磁层13由MnPt构成。第一铁磁层14和第二铁磁层16均含CoFe。反铁磁耦合层15含有Ru并用于反铁磁耦合第一铁磁层14和第二铁磁层16之间的磁化方向。非磁性隔离层17含有Cu。自由层包括CoFe的第一自由层18a和NiFe的第二自由层18b的双层结构。第二自由层18b中的NiFe具有减小自由层的矫顽磁力的作用。为了增加磁阻比例，在第二自由层18b的非磁性隔离层一侧布置CoFe第一自由层18a。保护层19具有含有Cu或Ru的第一保护层19a和含有Ta的第二保护层19b的两层结构。这些层从下面的底层12始依次沉积在下间隙210上。第一铁磁层14的Co100-xFex的Fe组分的x构成范围为：20＜x≤50at％，优选25≤x≤35at％，接近30at％。在上述构成中，有可能提供一种设备，与CoFex的Fe组分x为0＜x≤20at％的情况相比，其具有更高的磁阻比例和更低的自由层矫顽磁力。即，能够得到优选用于具有13.3％以上的磁阻比例和1.00e以下的自由层矫顽磁力的磁头的磁阻设备。
用DC磁控管溅射装置制造包括玻璃基底/NiFeCr 32/NiFe 8/MnPt 140/CoFex/Ru 8/CoFe10 20/Cu 17.8/CoFe 10/NiFe 15/Cu 6/Ta 20的MnPt反铁磁基础型合成铁型旋转阀膜，并测量其特性。NiFeCr/NiFe为底层，Cu/Ta为保护层。用Co靶和Fe靶的共同溅射来制备第一铁磁层的CoFe。通过在进行第一铁磁层中的CoFe膜沉积时改变施加于Co靶和Fe靶的电功率比例来改变第一铁磁层中的CoFe组成。另外，由于饱和磁通密度随着第一铁磁层中CoFe的Fe组分不同而改变，因此控制铁磁层的厚度，使得第一铁磁层的磁化强度对于每种Fe组分来说都是恒定的。图3表示了旋转阀膜的磁阻比例与x组分之间的关系。图4表示了旋转阀膜的自由层的矫顽磁力与组分x之间的关系。
从图3和4可以看出，当第一铁磁层中的CoFe组分为30at％时，磁阻比例最大，自由层的矫顽磁力最小。具体地，在20＜x≤50at％时能获得高的磁阻比例和小的自由层矫顽磁力。接近30at％Fe处的磁阻比例与0≤x≤20at％Fe处的相比高达13.3％以上。这是因为接近x＝30处每单位体积的磁矩最大，第一铁磁层的厚度可减小，且电流的分路损耗可减小。另外，随着Fe添加量的增加，磁阻比例减小。这是因为第一铁磁层的晶体结构变成bcc，且从第二铁磁层到自由层的晶体结构从完全fcc结构进行了变化。与0≤x≤20at％Fe的范围中的相比，在30at％Fe处的自由层的矫顽磁力下降了1.0或以下。这是因为第一铁磁层的晶粒在接近x＝30处为细晶体，且自由层的晶粒尺寸合适。随着Fe添加量进一步增加，第一铁磁层的晶体结构变成bcc，且自由层的晶体结构不再形成完全fcc结构。
这些结果表明第一铁磁层的晶体结构不必总是fcc。这些结果与现有的观念不同。现有的观念认为，为了得到高的磁阻比例和优异的自由层软磁性能，第一铁磁层必须为fcc结构。即，人们迄今为止已作了如专利文献2中描述的那样的如下考虑：在选择基础型合成铁型旋转阀膜的第一铁磁层以使fcc或hcp的密堆面沿着平面方向取向的情况下，磁阻比例增加且自由层的软磁性能改善。在CoFe具有fcc结构处，CoFe第一铁磁层的Fe组分因此小于20at％。然而，本发明人的研究结果表明，Fe组分区域超过20at％，即在范围20＜x≤50at％内，对于通过Ru反铁磁耦合层来提高第一铁磁层和第二铁磁层之间的反铁磁耦合能、增加旋转阀膜的磁阻比例、减小自由层的磁致伸缩绝对值并减小自由层的矫顽磁力来说是优异的，且能获得13.3％或以上的磁阻比例和1.0Oe或以下的自由层矫顽磁力。
下面将说明即使当第一铁磁层的晶体结构不为fcc时仍能得到磁阻比例的可能原因。当第一铁磁层中CoFe的Fe组分值高于20at％时，由于饱和磁通密度增加，所以与Fe组分为20at％或以下的情况相比，第一铁磁层的厚度可减小，并且分路损耗可减小，增加了磁阻比例。另一方面，当CoFe的Fe组分增加且晶体结构变成bcc时减小磁阻比例的影响较小，通过减少分路损耗来增加磁阻比例是主导。因此可能造成在Fe组分为30at％处磁阻比例达到最大。另外，下面将说明即使当第一铁磁层的晶体结构不是fcc时自由层的软磁性能提高的可能原因。当使第一铁磁层中的Fe组分大于20at％时，fcc结构变得不稳定，bcc结构变得稳定；因此，邻近边界区域的第一铁磁层的晶粒尺寸较小。在基础型合成铁型旋转阀膜中，由于第一铁磁层起着自由层底层的作用，因此自由层的晶粒尺寸也减小以提高自由层的软磁性能。另一方面，当第一铁磁层的晶体结构变成bcc时对自由层的软磁性能恶化的影响较小，而细化晶粒尺寸所造成的影响要大于前述的影响。因此，结果是自由层的软磁性能变得令人满意。通过使第一铁磁层变成fcc结构而能获得高的磁阻比例和优异的自由层软磁性能的现有观念是不能预见到这样的结果的。
实施例2
图5表示了根据实施例2的磁阻设备200的层结构。该磁阻设备具有包括底层12、反铁磁层13、第一铁磁层14、反铁磁耦合层15、第二铁磁层16、非磁性隔离层17、自由层18和保护层19的膜结构。底层12具有包括含有NiFeCr的第一底层12a和含有NiFe的第二底层12b的两层结构。反铁磁层13包括MnPt。第一铁磁层14和第二铁磁层16均含CoFe。反铁磁耦合层15含有Ru并具有反铁磁耦合第一铁磁层14和第二铁磁层16的作用。非磁性隔离层17含有Cu。自由层具有包括CoFe第一自由层18a和NiFe第二自由层18b的两层结构。由于NiFe降低矫顽磁力，因此在关于第一自由层的保护层19的一侧设置第二自由层。保护层19具有含有Cu或Ru的第一保护层19a和含有Ta的第二保护层19b的两层结构。该实施例中，改变了第一铁磁层14中的Fe组分比例。为了改变Fe组分比例，当沉积第一铁磁层14时，分开沉积Fe组分比例不同的各层，即，首先沉积具有相对较高Fe组分比例的层，然后依次沉积具有相对较低Fe组分比例的层。反铁磁层一侧上的较大的Fe组分比例比反铁磁耦合层一侧上的Fe组分比例高。这样就可能通过包括Ru的反铁磁耦合层15来增加第一铁磁层14和第二铁磁层16之间的反铁磁耦合能，并增加反铁磁层13和第一铁磁层14之间的交换耦合能。以下的层结构尤其优异：其中第一铁磁层具有双层结构，邻近MnPt反铁磁层一侧上的CoFex层，20＜x≤50at％，和邻近反铁磁耦合层Ru一侧上的CoFey，0＜y≤10at％。构成磁阻设备的多层从下面的底层12始依次沉积在下间隙210上。
制造具有玻璃基底/NiFeCr 32/NiFe 8/MnPt 140/CoFe30/CoFe10/Ru 5.5/CoFe10 20/Cu 17.8/CoFe 10/NiFe 15/Cu 6/Ta 20膜结构的旋转阀膜并测量其特性。作为比较的例子1，旋转阀膜具有玻璃基底/NiFeCr 32/NiFe8/MnPt140/CoFe10/CoFe30/Ru 5.5/CoFe10 20/Cu 17.8/CoFe 10/NiFe 15/Cu 6/Ta 20的结构。制造实施例2和比较的例子1的旋转阀膜。在实施例1和比较的例子1的旋转阀膜的情况下，CoFe30/CoFe10和CoFe10/CoFe30分别用作第一铁磁层。控制CoFe30和CoFe10的膜厚，使得CoFe30/CoFe10和CoFe10/CoFe30的磁化量能够恒定。
图6表示了旋转阀膜的第一铁磁层和MnPt反铁磁层之间的交换耦合能与CoFe30膜厚之间的关系。为了测量MnPt反铁磁层和第一铁磁层之间的交换耦合能，制造了包括玻璃基底/NiFeCr 32/NiFe 8/MnPt 140/第一铁磁层/Cu 23.8/Ta 20的结构的试样。然后，基于第一铁磁层的磁化回线距初始点的位移来计算交换耦合能。当实施例2中的第一铁磁层为CoFe30/CoFe10结构时，在CoFe30膜厚为6～16处，MnPt反铁磁层和第一铁磁层之间的交换耦合能增加。另一方面，当比较的例子中的第一铁磁层为CoFe10/CoFe30结构时，在CoFe30膜厚为12～16处交换耦合能增加。
另外，图7表示实施例2和比较的例子1中旋转阀膜的合成铁型附着层中的附着层的反向磁场与CoFe30膜厚之间的关系。该合成铁型附着层中的附着层的反向磁场是这样一种磁场，其电阻变化量是固定层的磁化在电阻变化曲线上旋转的磁场区域中电阻最大变化量的一半，这是一种通过Ru对第一铁磁层和第二铁磁层之间的反铁磁耦合能的指标。
合成铁型附着层中的附着层的反向磁场在实施例2的第一铁磁层的CoFe30/CoFe10结构中CoFe30膜厚为0～8处增加。即，第一铁磁层和第二铁磁层之间通过Ru的铁磁耦合能在第一铁磁层的CoFe30/CoFe10结构中CoFe30膜厚为0～8处增加。
从图6和7可见，MnPt反铁磁层和第一铁磁层之间的交换耦合能，和第一铁磁层和第二铁磁层之间通过Ru的反铁磁耦合能可在第一铁磁层的CoFe30/CoFe10两层结构中CoFe30膜厚为6～8范围内处增加。膜的磁阻比例和自由层的矫顽磁力令人满意，基本上等同于第一铁磁层为CoFe30单层情况下的值。另外，已发现在实施例2中第一铁磁层中邻近Ru反铁磁耦合层一侧上CoFey层的组分被限定为：0≤y≤10at％，从而可能获得MnPt和第一铁磁层之间的高交换耦合磁场、第一铁磁层/Ru反铁磁耦合层/第二铁磁层的高耦合能、高磁阻比例和优异的自由层软磁性能。
通过第一铁磁层采用双层结构、将邻近MnPt反铁磁层一侧的CoFex的组分限定为20＜x≤50at％、将邻近反铁磁耦合层Ru侧的CoFey的组分限定为0＜y≤10at％，可以获得MnPt和第一铁磁层之间的高交换耦合磁场、第一铁磁层/Ru反铁磁耦合层/第二铁磁层的高耦合能、高磁阻比例和优异的自由层软磁性能。
实施例3
在实施例3中，改变了第一和第二实施例中第二铁磁层16的组成中CoFez的Fe组分z。制造包括玻璃基底/NiFeCr 32/NiFe 8/MnPt140/CoFe50 15/Ru 8/CoFez/Cu 17.8/CoFe 10/NiFe 15/Cu 6/Ta 20膜的旋转阀膜并测量其特性。由于饱和磁通密度随着第二铁磁层中CoFe的Fe组分不同而改变，因此控制第二铁磁层中Co100-zFez的膜厚，使得第二铁磁层的磁化量对于每种Fe组分来说都是恒定的。
图8表示了旋转阀膜的磁阻比例与第二铁磁层的Co100-zFez中Fe组分之间的关系。从图8可见，通过将第二铁磁层的Co100-zFez中Fe组分z限制为0＜z≤5at％，就可获得高的磁阻比例。
图9表示了旋转阀膜的自由层的矫顽磁力与第二铁磁层的CoFe中Fe组分之间的关系。从图9可见，通过将第二铁磁层的Co100-zFez中Fe组分z限制为0＜z≤7at％，就可获得小的自由层矫顽磁力。从图8和9可见，通过将第二铁磁层中的Co100-zFez中的组分限制到0＜z≤5at％就可获得高的磁阻比例和小的自由层矫顽磁力。另外，已发现当第二铁磁层中Co100-zFez组成被限制为0＜z≤10at％时，第一铁磁层和第二铁磁层之间通过Ru膜的反铁磁耦合能也能增加。结论是，已发现当第二铁磁层中Co100-zFez中的Fe组分z被限制为0＜z≤5at％时，可获得高的磁阻比例、优异的自由层软磁性能、以及第一铁磁层和第二铁磁层之间通过Ru的反铁磁耦合能。
通过将第二铁磁层中Co100-zFez的组成限制为0＜z≤5at％就能获得第一铁磁层/Ru/第二铁磁层的高耦合能、高的磁阻比例和优异的自由层软磁性能。
实施例4
在实施例4中研究了实施例1和2中的磁阻设备的自由层参数。制造包括玻璃基底/NiFeCr 32/NiFe 8/MnPt 140/CoFe50 15/Ru 4.55/CoFe10 20/Cu 18/CoFex tCF/NiFez tNF/保护层的结构的旋转阀膜并测量其特性。CoFe/NiFe为自由层。图14和15表示了制得的旋转阀膜的自由层CoFe、自由层NiFe和保护层。在该情况下，使用自由层的CoFe膜厚tCF()、自由层中CoFe的Fe组分X(at％)、自由层的NiFe膜厚tNF()、以及自由层NiFe的Fe组分Z(wt％)来如下定义自由层的参数Y、S和T。
Y＝tNF/(tNF+tCF)，
Mf＝tNF+2.0×tCF-3.0()，
S＝a+b×Y×Z+c×Z+d×(1-Y)×X+e×X+f×Mf，
系数a＝28.7，系数b＝-4.9，
系数c＝4.9，系数d＝-5.2，
系数e＝0.89，系数f＝-1.1，
T＝g+h×Y×Z+i×Z+j×(1-Y)×X+k×X+1×Mf，
系数g＝0.953，系数h＝0.661，
系数i＝-0.79，系数j＝0.605，
系数k＝-0.11，系数l＝0.143。
图10表示了自由层的磁致伸缩和自由层的参数S之间的关系。从图10可见，通过将自由层的参数S限制到-42≤S≤+7，自由层的磁致伸缩可为-10-7或以上且+5-7或以下。
接着，图11表示了实施例4中自由层的矫顽磁力和自由层的参数T之间的关系。从图11可见，通过将自由层的参数T控制到T≤3.6可使自由层的矫顽磁力下降到2.5Oe以下。
另外，图12表示了实施例4中自由层的矫顽磁力和自由层的参数Y之间的关系。从图12可见，通过将自由层的参数Y控制到0≤Y≤0.7可使自由层的矫顽磁力下降到2.5Oe以下。
在根据本发明的MnPt反铁磁基础型合成铁型旋转阀膜中，通过将自由层的参数Y、S和T限制到范围：-42≤S≤+7、T≤3.6以及0≤Y≤0.7，可以获得令人满意的自由层软磁性能，即自由层的磁致伸缩为-10-7或以上且+5-7或以下，并且自由层的矫顽磁力为2.5Oe以下。
当自由层的磁化强度Mf下降时，由于自由层的磁化的旋转趋于与相同信号磁场更为相关，所以磁阻设备的敏感度增加。然而，当自由层的磁化强度Mf下降时，旋转阀膜的磁阻比例也下降。因此，自由层的磁化强度Mf是一种综合设定以使读回输出相对于同样的信号磁场变得最大的设计参数。作为参考，图13表示了相应于实施例4中自由层的不同磁化强度Mf的试样的自由层参数Y与磁阻比例关系的图表。在自由层参数Y为0.2≤Y≤0.7的范围内能够获得高的磁阻比例。特别地，在自由层的磁化强度Mf为37以上时能够得到13％以上的高的磁阻比例。在MnPt反铁磁基础型合成铁型旋转阀中，假定自由层的CoFe的Fe组分为X(at％)，自由层的CoFe膜厚为tCF()，自由层的NiFe的Fe组分为Z(wt％)且自由层的NiFe膜厚为tNF()，通过将Y、S和T作如下限定可以得到高达-10-7或以上+5-7或以下的自由层磁致伸缩、2.5Oe或以下的自由层矫顽磁力和令人满意的自由层软磁性能：
Y＝tNF/(tNF+tCF)，
Mf＝tNF+2.0×tCF-3.0()，
S＝a+b×Y×Z+c×Z+d×(1-Y)×X+e×X+f×Mf，
系数a＝28.7，系数b＝-4.9，
系数c＝4.9，系数d＝-5.2，
系数e＝0.89，系数f＝-1.1，
T＝g+h×Y×Z+i×Z+j×(1-Y)×X+k×X+1×Mf，
系数g＝0.953，系数h＝0.661，
系数i＝-0.79，系数j＝0.605，
系数k＝-0.11，系数l＝0.143，
并将它们设定在如下范围之内：
-42≤S≤+7，T≤3.6，且0≤Y≤0.7。
图16表示具有实施例1～4中描述的具有旋转阀膜的磁阻磁头的磁盘驱动器130的一个例子。磁盘驱动器130包括磁介质(磁盘)110、磁盘固定机构120、滑道机构(ramp mechanism)140、音圈马达(VCM)160、磁头堆组件(HSA)和磁头100。实施例1～4中分别描述的读磁头与写磁头结合构成磁头100。
Claims (20)
1.一种磁阻磁头，包括：
在基底之上的：反铁磁层；附着层，其中的磁化方向通过与所述反铁磁层的交换耦合来固定；自由层；非磁性隔离层，其在所述附着层和所述自由层之间形成；以及保护层，其中，
在所述基底和所述自由层之间布置所述反铁磁层，
所述反铁磁层包括MnPt，
所述自由层包括CoFe，
所述附着层具有通过反铁磁耦合层来彼此反铁磁耦合的第一铁磁层和第二铁磁层，
在所述反铁磁耦合层和所述反铁磁层之间布置的所述第一铁磁层的组成在如下范围之内：
Co100-xFex(at％)，20＜x≤50，且
磁阻比例为13.3％或以上。
2.根据权利要求1的磁阻磁头，其中，
所述反铁磁耦合层和所述非磁性隔离层之间布置的所述第二铁磁层的组成在如下范围之内：
Co100-ZFeZ(at％)，0＜Z≤5。
3.根据权利要求1的磁阻磁头，其中，所述自由层包括含有CoFe并位于所述非磁性隔离层一侧上的第一自由层和含有NiFe并位于所述保护层一侧上的第二自由层，其中，
如下定义的Y、S和T在如下范围之内：
-42≤S≤+7，T≤3.6，且0≤Y≤0.7，
假定所述第一自由层的CoFe的Fe组分为X(at％)、膜厚为tCF()，所述第二自由层的NiFe的Fe组分为Z(wt％)且膜厚为tNF()，并如下定义：
Y＝tNF/(tNF+tCF)，
Mf＝tNF+2.0×tCF-3.0()，
S＝a+b×Y×Z+c×Z+d×(1-Y)×X+e×X+f×Mf，
系数a＝28.7，系数b＝-4.9，
系数c＝4.9，系数d＝-5.2，
系数e＝0.89，系数f＝-1.1，
T＝g+h×Y×Z+i×Z+j×(1-Y)×X+k×X+1×Mf，
系数g＝0.953，系数h＝0.661，
系数i＝-0.79，系数j＝0.605，
系数k＝-0.11，系数1＝0.143。
4.根据权利要求1的磁阻磁头，还包括：
底层，其具有在所述基底和所述反铁磁层之间布置的多个层，其中，
所述自由层还含有NiFe，且NiFe布置在与所述保护膜交界的一侧，
所述反铁磁耦合层含有Ru，
所述非磁性隔离膜含有Cu，且
所述第二铁磁膜含有CoFe。
5.根据权利要求4的磁阻磁头，其中，
所述底层具有NiFeCr层和NiFe层，且在所述NiFe层和所述基底之间布置所述NiFeCr层。
6.根据权利要求5的磁阻磁头，其中，
所述保护层包括Ta层和Cu层，且在所述Ta层与所述自由层之间布置所述Cu层。
7.根据权利要求5的磁阻磁头，还包括电极和磁畴控制膜，其中布置所述电极使得电流的流向垂直于多层堆积的方向。
8.一种磁阻磁头，包括：
在基底之上的：反铁磁层；附着层，其中的磁化方向通过与所述反铁磁层交换耦合来固定；自由层；保护层；非磁性隔离层，其在所述附着层和所述自由层之间形成，其中，
在所述基底和所述自由层之间布置所述附着层和所述反铁磁层，
所述反铁磁层包括MnPt，
所述附着层具有通过反铁磁耦合层来彼此反铁磁耦合的第一铁磁层和第二铁磁层，
在所述反铁磁耦合层和所述反铁磁层之间布置的所述第一铁磁层由Co100-xFex(at％)构成，且组成X在该层内变化。
9.根据权利要求8的磁阻磁头，其中，
所述第一铁磁层中的所述反铁磁层一侧上的Fe组分比大于所述反铁磁耦合层一侧上的Fe组分比。
10.根据权利要求9的磁阻磁头，其中，
所述第一铁磁层包括两层结构，
布置在所述反铁磁层一侧上的两层结构的层具有在如下范围之内的组分：
Co100-xFex(at％)，20＜x≤50，且
布置在所述反铁磁耦合层一侧上的两层结构的层具有在如下范围之内的组分：Co100-YFeY(at％)，0≤Y≤10。
11.根据权利要求9的磁阻磁头，其中，
布置在所述反铁磁耦合层和所述非磁性隔离层之间的所述第二铁磁层具有在如下范围之内的组分：Co100-ZFeZ(at％)，0＜Z≤5。
12.根据权利要求9的磁阻磁头，其中，
所述自由层包括含有CoFe并布置在所述非磁性隔离层一侧上的第一自由层和含有NiFe并布置在所述保护层一侧上的第二自由层，
如下定义的Y、S和T在如下范围之内：
-42≤S≤+7，T≤3.6，且0≤Y≤0.7，
假定所述第一自由层的CoFe的Fe组分为X(at％)、膜厚为tCF()，所述第二自由层的NiFe的Fe组分为Z(wt％)且膜厚为tNF()，并如下定义：
Y＝tNF/(tNF+tCF)，
Mf＝tNF+2.0×tCF-3.0()，
S＝a+b×Y×Z+c×Z+d×(1-Y)×X+e×X+f×Mf，
系数a＝28.7，系数b＝-4.9，
系数c＝4.9，系数d＝-5.2，
系数e＝0.89，系数f＝-1.1，
T＝g+h×Y×Z+i×Z+j×(1-Y)×X+k×X+1×Mf，
系数g＝0.953，系数h＝0.661，
系数i＝-0.79，系数j＝0.605，
系数k＝-0.11，系数1＝0.143。
13.根据权利要求9的磁阻磁头，还包括底层，其具有在所述基底和所述反铁磁层之间布置的多个层，
所述反铁磁耦合层含有Ru，
所述非磁性隔离层含有Cu，和
所述第二铁磁层含有CoFe。
14.根据权利要求13的磁阻磁头，其中，
所述底层包括NiFeCr层和NiFe层，且在所述NiFe层和所述基底之间布置所述NiFeCr层。
15.根据权利要求14的磁阻磁头，其中，
所述保护层包括Ta层和Cu层，且在所述Ta层与所述自由层之间布置所述Cu层。
16.根据权利要求14的磁阻磁头，其中所述磁头为CIP型磁头。
17.一种磁阻磁头，包括：
在基底之上的：反铁磁层；附着层，其中的磁化方向通过与所述反铁磁层交换耦合来固定；自由层；非磁性隔离层，其在所述附着层和所述自由层之间形成；以及保护层；
其中，
在所述基底和所述自由层之间布置所述反铁磁层，
所述反铁磁层包括MnPt，
所述附着层具有通过反铁磁耦合层来彼此反铁磁耦合的第一铁磁层和第二铁磁层，
在所述反铁磁耦合层和所述反铁磁层之间布置的所述第一铁磁层的组成在如下范围之内：
Co100-xFex(at％)，20＜x≤50，
所述自由层包括含有CoFe并布置在所述非磁性隔离层一侧上的第一自由层和含有NiFe并布置在所述保护层一侧上的第二自由层，
如下定义的Y、S和T在如下范围之内：
-42≤S≤+7，T≤3.6，且0≤Y≤0.7，
假定所述第一自由层的CoFe的Fe组分为X(at％)且膜厚为tCF()，所述第二自由层的NiFe的Fe组分为Z(wt％)且膜厚为tNF()，并如下定义：
Y＝tNF/(tNF+tCF)，
Mf＝tNF+2.0×tCF-3.0()，
S＝a+b×Y×Z+c×Z+d×(1-Y)×X+e×X+f×Mf，
系数a＝28.7，系数b＝-4.9，
系数c＝4.9，系数d＝-5.2，
系数e＝0.89，系数f＝-1.1，
T＝g+h×Y×Z+i×Z+j×(1-Y)×X+k×X+1×Mf，
系数g＝0.953，系数h＝0.661，
系数i＝-0.79，系数j＝0.605，
系数k＝-0.11，系数1＝0.143。
18.根据权利要求17的磁阻磁头，其中，
布置在所述反铁磁耦合层和所述非磁性隔离层之间的所述第二铁磁层具有如下范围之内的组分：Co100-ZFeZ(at％)，0＜Z≤5。
19.一种制造磁阻磁头的方法，包括：
在基底上沉积底层的第一步骤；
在所述底层上沉积反铁磁层的第二步骤；
在所述反铁磁层上沉积第一铁磁层的第三步骤；
在所述第一铁磁层上沉积反铁磁耦合层的第四步骤；
在所述反铁磁耦合层上沉积第二铁磁层的第五步骤；
在所述第二铁磁层上沉积非磁性层的第六步骤；
在所述非磁性层上沉积自由层的第七步骤；和
在所述自由层上沉积保护层的第八步骤；
其中所述第一铁磁层含有CoFe，且在所述第三步骤中在各自不同的步骤中沉积Fe组分比例各不相同的层。
20.根据权利要求19的制造磁阻磁头的方法，还包括：
在所述第八步骤之后通过使用光掩模来蚀刻所述沉积的层的第九步骤；和
在所述第九步骤之后形成磁畴控制膜和电极的步骤；
其中在先前的所述第三步骤中沉积具有相对较大的Fe组分比的层。
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