DE10023375A1

DE10023375A1 - Grundschichtstruktur für Spin Valve-Sensoren

Info

Publication number: DE10023375A1
Application number: DE10023375A
Authority: DE
Inventors: Mustafa Pinarbasi
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: IBM United Kingdom Ltd; HGST Netherlands BV
Priority date: 1999-05-13
Filing date: 2000-05-12
Publication date: 2000-11-23
Also published as: US6208492B1; KR20010020804A; KR100333265B1; JP3717751B2; SG84594A1; JP2001006132A

Abstract

Eine zweischichtige Grundschichtstruktur wird zwischen einer ersten Leseabstandsschicht und einem Spin Valve-Sensor eingesetzt, um den magnetoresistiven Koeffizienten (dr/R) zu erhöhen. In einem Sensor mit unterem Spin Valve befindet sich die zweischichtige Grundschichtstruktur zwischen der ersten Leseabstandsschicht und einer Verankerungsschicht, und in einem Sensor mit oberem Spin Valve befindet sich die zweischichtige Grundschichtstruktur zwischen der ersten Leseabstandsschicht und der freien Schicht. Die feste Schicht besteht vorzugsweise aus Iridiummangan (IrMn). Die zweischichtige Grundschichtstruktur umfaßt eine erste Grundschicht aus einem Metalloxid und eine zweite Grundschicht aus einem nichtmagnetischen Metall. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist eine erste Grundschicht aus Nickelmanganoxid (NiMnO) und eine zweite Grundschicht aus Kupfer (Cu).

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Bereich der Erfindung

Die vorliegende Erfindung befaßt sich im allgemeinen mit einer Grundschichtstruktur (seed layer structure) für einen Spin Valve-Sensor und im besonderen mit einer zweischichtigen Grundschichtstruktur, die einen magnetoresistiven Koeffizienten des Spin Valve-Sensors durch Verbesserung ihrer Mikrostruktur erhöht.

2. Stand der Technik

Kernstück des Computers ist eine Teilegruppe, die als magnetisches Plattenlaufwerk bezeichnet wird. Das magnetische Plattenlaufwerk umfaßt einen rotierenden magnetischen Datenträger, einen Gleiter (slider) mit Schreib- und Lesekopf, einen Tragarm, der den Gleiter über den rotierenden Datenträger befördert und ein Aufhängungselement, das den Tragarm derart bewegt, dass die Lese- und Schreibköpfe an die Stelle mit den ausgewählten Spuren auf dem rotierenden Datenträger transportiert werden. Der Tragarm bringt den Gleiter mit der Oberfläche des Datenträgers in Kontakt, wenn der Datenträger nicht rotiert, bei rotierendem Datenträger wird jedoch Luft durch die neben dem Datenträger angeordnete Luftlageroberfläche (ABS) des Gleiters eingeblasen, so dass sich der Gleiter auf einem Luftlager bewegt und dadurch eine gewisse Distanz von der Oberfläche des rotierenden Datenträgers gewonnen wird. Wenn sich der Gleiter über das Luftlager bewegt, werden die Lese- und Schreibköpfe zum Schreiben magnetischer Druckzeichen sowie zum Lesen magnetischer Druckzeichen auf dem rotierenden Datenträger verwendet. Die Lese- und Schreibköpfe sind mit dem Verarbeitungskreislauf verbunden, der entsprechend eines Computerprogramms arbeitet, um die Schreib- und Lesefunktionen zu implementieren. Der Lesekopf umfaßt einen Sensor, der sich zwischen einer ersten und einer zweiten Leseabstandsschicht befindet, bei denen es sich um nicht-magnetische, elektrisch isolierende Schichten handelt und die zwischen ferromagnetischen ersten und zweiten Schutzschichten angeordnet sind. Der Schreibkopf umfaßt eine Spulenschicht, die in den ersten, zweiten und dritten Schichten (Isolierstapel) eingebettet ist, wobei der Isolierstapel wie ein Sandwich zwischen der ersten und zweiten Polschuh-Schicht eingebunden ist. Ein Abstand entsteht zwischen der ersten und der zweiten Polschuh- Schicht durch eine nichtmagnetische Zwischenschicht an einer Luftlageroberfläche (ABS) des Schreibkopfes. Die Polschuh- Schichten werden an einer rückgelagerten Zwischenschicht verbunden. Durch die Spulenschicht geleiteter Strom induziert ein magnetisches Feld in den Polschuhen, das sich über die Zwischenschicht zwischen den Polschuhen an der ABS erstreckt. Durch das Randfeld oder das Fehlen desselben werden Informationen in Spuren auf den rotierenden Datenträger geschrieben, und das in kreisförmig angeordneten Spuren auf einem rotierenden Datenträger.

In neuesten Leseköpfen wird ein Spin Valve-Sensor verwendet, um Magnetfelder auf dem rotierenden Datenträger zu erfassen. Der Sensor umfaßt eine nichtmagnetische, leitende Schicht, nachfolgend als Zwischenschicht bezeichnet, die zwischen einer ersten und einer zweiten ferromagnetischen Schicht angeordnet ist, die nachfolgend als feste und freie Schicht bezeichnet werden. Der erste und zweite Leiter werden mit dem Spin Valve-Sensor verbunden, um einen Taststrom hindurchzuleiten. Die Magnetisierung der festen Schicht befindet senkrecht zu einer Luftlageroberfläche (ABS) des Lesekopfes, und die Magnetisierung der freien Schicht ist parallel, aber frei rotierend in Reaktion auf externe magnetische Felder angeordnet. Die Magnetisierung der festen Schicht wird normalerweise durch Austauschkopplung mit einer antiferromagnetischen Schicht fest verankert. Die Dicke der Zwischenschicht wird so ausgewählt, dass ein Ausweichen des Taststroms und eine magnetische Kopplung zwischen den freien und festen Schichten minimiert werden kann. Diese Dicke ist geringer als die mittlere freie Weglänge leitender Elektronen durch den Sensor. In dieser Anordnung wird ein Teil der leitenden Elektronen durch die Schnittstellen der Zwischenschichten mit den freien und festen Schichten gestreut. Wenn die Magnetisierungen der festen und freien Schichten parallel angeordnet sind, bleibt die Streuung minimal, und wenn die Magnetisierungen der festen und freien Schichten antiparallel angeordnet sind, ist die Streuung maximal. Änderungen in der Streuung ändern ebenfalls den Widerstand des Spin Valve-Sensors im Verhältnis cos θ, wobei θ den Winkel zwischen den Magnetisierungen der festen und freien Schichten darstellt. Im Lesemodus ändert sich der Widerstand des Spin Valve- Sensors proportional zu den Größen der Magnetfelder des rotierenden Datenträgers. Wenn ein Taststrom durch den Spin Valve-Sensor geleitet wird, verursachen Änderungen im Widerstand potentielle Änderungen, die vom Verarbeitungskreislauf als Wiedergabesignale erkannt und verarbeitet werden.

Der Spin Valve-Sensor ist dadurch gekennzeichnet, dass er über einen magnetoresistiven (MR) Koeffizienten verfügt, der im wesentlichen höher liegt als der MR-Koeffizient eines anisotropischen magnetoresistiven (AMR) Sensors. Der MR- Koeffizient lautet dr/R, wobei dr die Änderung im Widerstand des Spin Valve-Sensor und R den Widerstand des Spin Valve- Sensors vor der Änderung wiedergibt. Ein Spin Valve-Sensor wird häufig auch als Gigant Magnetoresistive (GMR = Riesenmagnetowiderstand) Sensor bezeichnet. Wenn ein Spin Valve-Sensor eine einzelne feste Schicht verwendet, wird er als einfache Spin Valve bezeichnet.

Eine weitere Art des Spin Valve-Sensors ist ein antiparalleler (AP) Spin Valve-Sensor. Der antiparallele, feste Spin Valve-Sensor unterscheidet sich vom einfachen Spin Valve-Sensor dadurch, dass in einer AP festen Struktur mehrere dünne Schichten anstelle einer einzelnen festen Schicht bestehen. Die AP feste Struktur verfügt über eine AP Kopplungsschicht, die zwischen ersten und zweiten ferromagnetischen Schichten eingebettet ist. Die erste feste Schicht verfügt über eine Magnetisierung, die durch Austauschkopplung in einer ersten Richtung zur antiferromagnetischen Verankerungsschicht ausgerichtet ist. Die zweite feste Schicht befindet sich direkt neben der freien Schicht und ist durch Austauschkopplung antiparallel zur ersten festen Schicht ausgerichtet, aufgrund der minimalen Dicke (in der Größenordnung von 8 Å) des AP Kopplungsfilms zwischen den ersten und zweiten festen Schichten. Entsprechend ist die Magnetisierung der zweiten festen Schicht in einer zweite Richtung ausgerichtet, die antiparallel zur Magnetisierungsrichtung der ersten festen Schicht verläuft.

Die AP feste Struktur wird gegenüber der einzelnen festen Struktur vorgezogen, da die Magnetisierungen der ersten und zweiten festen Schicht der AP, festen Struktur gemeinsam eine geringere Magnetisierung aufweisen als die Magnetisierung einer einzelnen festen Schicht. Die Richtung der Magnetisierung wird durch die Dicke der ersten und zweiten festen Schicht bestimmt. Eine verringerte Magnetisierung entspricht einem verringerten Demagnetisierungs(demag)-Feld der AP festen Struktur. Da die antiferromagnetische Austauschkopplung umgekehrt proportional zum Verankerungsmoment ist, wird dadurch die Austauschkopplung zwischen der ersten festen Schicht und der Verankerungsschicht erhöht. Der AP feste Spin Valve-Sensor wird im US-Patent Nr. 5,465,185 von Heim und Parken beschrieben, auf das in der vorliegenden Anmeldung verwiesen wird.

In einem Boden-Spin Valve-Sensor befindet sich die Verankerungsschicht im unteren Teil des Spin Valve-Sensors. Schichten des Spin Valve-Sensors auf der Verankerungsschicht umfassen eine Struktur aus festen Schichten, deren Magnetisierung durch die Verankerungsschicht fest verankert wird, während die Zwischenschicht und eine freie Schicht mit einer freien Magnetisierung ausgestattet sind, die als Reaktion auf ein Signalfeld rotieren kann. Ein häufig verwendetes Material für die Verankerungsschicht in einer Boden-Spin Valve ist Nickeloxid (NiO). Ein weiteres geeignetes Material ist Alpha-Eisenoxid (α Fe₂O₃). Eine zweite Materialklasse, die für eine Verankerungsschicht in einer Boden-Spin Valve verwendet werden kann, umfaßt die Metalle Iridiummangan (IrMn), Nickelmangan (NiMn), Platinmangan (PtMn) und Eisenmangan (FeMn). Ein Vorteil der zweiten Materialklasse ist, dass die Verankerungsschicht dünner ausfallen kann. Die typische Dicke einer Verankerungsschicht aus Nickeloxid (NiO) der ersten Mäteriaklasse beträgt 425 Å, während die übliche Dicke einer Verankerungsschicht aus Iridiummangan (IrMn) der zweiten Materialklasse 80 Å beträgt. Dies macht einen Unterschied von 345 Å aus. Da es wünschenswert ist, den Leseabstand (die Distanz zwischen der ersten und der zweiten Schutzschicht) so gering wie möglich zu halten, um die lineare Dichte des Lesekopfes zu fördern, ist eine Verankerungsschicht aus Iridiummangan (IrMn) wünschenswert. Einer der Nachteile der zweiten Materialklasse ist jedoch, dass ein Lesekopf, der eine untere Verankerungsschicht aus Material der zweiten Klasse verwendet, einen niedrigeren magnetoresistiven Koeffizienten (dr/R) aufweist als ein Lesekopf mit einer Verankerungsschicht aus Material der ersten Klasse. In einem antiparallelen, festen Spin Valve-Sensor beispielsweise, der eine Verankerungsschicht aus Nickeloxid (NiO) verwendet, beträgt der magnetoresistive Koeffizient ungefähr 7%, wobei ein antiparalleler fester Spin Valve-Sensor mit einer Verankerungsschicht aus Iridiummangan (IrMn) über einen magnetoresistiven Koeffizienten (dr/R) von ungefähr 4,5% verfügt. In beiden Fällen verfügt die Verankerungsschicht über eine Zwischenschicht aus Aluminumoxid (Al₂O₃) als erste Leseabstandsschicht. In einem einfachen Spin Valve-Sensor, in dem sich eine einzelne Verankerungsschicht aus Iridiummangan (IrMn) direkt auf einer ersten Leseabstandsschicht aus Aluminumoxid (Al₂O₃) befindet, beträgt der magnetoresistive Koeffizient (dr/R) ungefähr 4,0%. Während Iridiummangan (IrMn) den Vorteil der geringeren Dicke gegenüber den Materialien der ersten Klasse bietet, hat es den entscheidenden Nachteil, dass sich der magnetoresistive Koeffizient (dr/R) verringert, wenn es als Verankerungsschicht verwendet wird. Bei geringem magnetoresistivem Koeffizienten (dr/R) ist auch die Stärke des Lesesignals geringer, wodurch eine verringerte Speicherkapazität des magnetischen Plattenlaufwerks gegeben ist.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Durch Verwendung einer zweischichtigen Grundschichtstruktur zwischen einer Verankerungsschicht aus Iridiummangan (IrMn) und einer ersten Leseabstandsschicht aus Aluminiumoxid (Al₂O₃) beträgt der magnetoresistive Koeffizient (dr/R) in einem antiparallelen festen Boden-Spin Valve-Sensor 8,24%, verglichen mit dem zuvor genannten Beispiel von 4,5%, wo die zweischichtige Grundschichtstruktur nicht vorhanden ist. Die zweischichtige Grundschichtstruktur umfaßt eine erste Grundschicht aus einem Metalloxid und eine zweite Grundschicht aus Metall. Die erste Grundschicht trennt die erste Leseabstandsschicht aus Aluminumoxid (Al₂O₃), und die zweite Grundschicht befindet sich zwischen der ersten Grundschicht und der Verankerungsschicht. Metalloxide können aus Nickelmanganoxid (NiMnO), Nickeloxid (NiO) oder Nickel- Eisen-Chromoxid (NiFeCrO) bestehen, wobei das bevorzugte Metalloxid aus Nickelmanganoxid (NiMnO) besteht. Die Metallschicht kann aus Kupfer (Cu), Aluminiumkupfer (AlCu), Ruthenium (Ru), Aluminum (Al), Rhodium (Rh), Gold (Au) oder einer Legierung aus Gold, wie etwa Goldkupfer (AuCu) bestehen, wobei das bevorzugte Material für die zweite Grundschicht Kupfer (Cu) ist. Die zweischichtige Grundschicht kann entweder in einer antiparallelen festen Spin Valve-Struktur oder in einer einfachen Spin Valve- Struktur verwendet werden.

Der magnetoresistive Koeffizient (dr/R) eines Sensors mit oberer Spin Valve kann ebenfalls erhöht werden, indem die vorliegende zweischichtige Grundschichtstruktur verwendet wird. In einem Sensor mit oberer Spin Valve wird die Reihenfolge der Schichten des Spin Valve-Sensors umgekehrt, wobei sich die Verankerungsschicht im oberen Teil des Spin Valve-Sensors und die freie Schicht im unteren Teil des Spin Valve-Sensors befinden. Ohne die Verwendung der vorliegenden zweischichtigen Grundschichtstruktur beträgt der magnetoresistive Koeffizient (dr/R) eines Sensors mit oberer Spin Valve ungefähr 6,0%. Unter Verwendung der vorliegenden zweischichtigen Grundstruktur erhöht sich der magnetoresistive Koeffizient (dr/R) auf 8,0%.

Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verbesserung des magnetoresistiven Koeffizienten (dr/R) eines Spin Valve-Sensors, wenn die Verankerungsschicht aus einer Materialklasse besteht, die Iridiummangan (IrMn), Nickelmangan (NiMn) und Platinmangan (PtMn) umfaßt. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Lesekopf mit einem Spin Valve-Sensor, der über einen verbesserten Leseabstand, verbesserte thermale Stabilität und einen verbesserten magnetoresistiven. Koeffizienten (dr/R) verfügt. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Grundschichtstruktur für eine Verankerungsschicht aus Iridiummangan (IrMn), die den magnetoresistiven Koeffizienten eines Spin Valve-Sensors verbessert. Andere Gegenstände und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung zu den begleitenden Zeichnungen erläutert.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Grundriß eines magnetischen Plattenlaufwerks;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht eines Gleiters mit einem magnetischen Kopf des Plattenlaufwerks auf der Ansichtsebene 2-2;

Fig. 3 ist ein Aufriß des magnetischen Plattenlaufwerks, in dem mehrere Datenträger und Magnetköpfe verwendet werden;

Fig. 4 ist eine isometrische Darstellung eines exemplarischen Aufhängungssystems für den Gleiter und den Magnetkopf;

Fig. 5 ist eine ABS-Ansicht des Magnetkopfes entlang der Ebene 5-5 in Fig. 2;

Fig. 6 ist eine Teilansicht des Gleiters und eines Huckpack-Magnetkopfes auf der Ebene 6-6 in Fig. 2;

Fig. 7 zeigt eine Teilansicht des Gleiters und eines gemischten Magnetkopfes auf der Ebene 7-7 in Fig. 2;

Fig. 8 zeigt eine teilweise ABS-Ansicht des Gleiters entlang der Ebene 8-8 in Fig. 6, um die Lese- und Schreibelemente des Huckepack-Magnetkopfes darzustellen;

Fig. 9 zeigt eine teilweise ABS-Ansicht des Gleiters entlang der Ebene 9-9 in Fig. 7, um die Lese- und Schreibelemente des gemischten Magnetkopfes darzustellen;

Fig. 10 ist eine Ansicht entlang der Ebene 10-10 der Fig. 6 oder 7, wobei das Material oberhalb der Spulenschicht und der Leitungen entfernt wurde;

Fig. 11 ist eine isometrische ABS-Darstellung eines Lesekopfes, der mit einem AP, festen Spin Valve (SV)-Sensor arbeitet;

Fig. 12 ist eine ABS-Darstellung eines ersten Beispiels für eine untersuchte Spin Valve, wobei die feste Schichtstruktur die Schnittstelle der Verankerungsschicht bildet;

Fig. 13 ist eine ABS-Darstellung für ein zweites Beispiel, das ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt, wobei sich eine zweischichtige Grundschicht zwischen der Verankerungsschicht und der ersten Leseabstandsschicht befindet;

Fig. 14 ist eine ABS-Darstellung für ein drittes untersuchtes Beispiel, in dem eine einzelne feste Schicht die Schnittstelle einer Verankerungsschicht bildet;

Fig. 15 ist eine ABS-Darstellung für ein viertes Beispiel, das das zweite Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt, wobei eine zweischichtige Grundschicht zwischen der Verankerungsschicht und der ersten Leseabstandsschicht eingesetzt wird; und

Fig. 16 ist eine ABS-Darstellung eines fünften Beispiels, das das dritte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt, wobei eine zweischichtige Grundschichtstruktur zwischen einem ersten Leseabstand und der freien Schicht eines Sensors mit oberer Spin Valve eingesetzt wird.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE Magnetisches Datenträgerlaufwerk

In den Zeichnungen entsprechen gleiche Verweisnummern gleichen oder ähnlichen Teilen in den verschiedenen Zeichnungen. Die Fig. 1 bis 3 zeigen ein magnetisches Datenträgerlaufwerk 30. Das Laufwerk 30 umfaßt eine Spindel 32, die einen magnetischen Datenträger 34 trägt und dreht. Die Spindel 32 wird durch einen Motor 36 gedreht, der durch eine Motorsteuerung 38 gesteuert wird. Ein Gleiter 42 mit einem kombinierten Lese- und Schreibmagnetkopf 40 wird durch eine Aufhängung 44 und einen Tragarm 46 gehalten. Es kann eine Vielzahl an Datenträgern, Gleitern und Aufhängungen in einem Direktzugriffsspeicher (Direct Access Storage Device) mit großer Kapazität entsprechend Fig. 3 eingesetzt werden. Die Aufhängung 44 und der Tragarm 46 positionieren den Gleiter 42 so, dass der Magnetkopf 40 in einer Meßwertandler-Beziehung mit einer Oberfläche des magnetischen Datenträgers 34 steht. Wenn der Datenträger 34 durch den Motor 36 rotiert, wird der Gleiter auf einer dünnen (normalerweise 0,05 µm) Luftschicht (Luftlager) zwischen der Oberfläche des Datenträgers 34 und der Luftlageroberfläche (ABS) 48 getragen. Der Magnetkopf 40 kann zum Schreiben von Informationen auf mehrere kreisförmige Spuren auf der Oberfläche des Datenträgers 34 verwendet werden, sowie zum Lesen der dort befindlichen Informationen. Der Verarbeitungsschaltkreis 50 tauscht mit dem Kopf 40 Signale aus, die diese Informationen wiedergeben, und bietet Motorantriebssignale zum Rotieren des Datenträgers 34 sowie Steuersignale zum Bewegen des Gleiters zu den verschiedenen Spuren. In Fig. 4 wird der Gleiter 42, angebracht an einer Aufhängung 44, gezeigt. Die hier beschriebenen Komponenten können auf ein Gestell 54 angebracht werden, wie in Fig. 3 gezeigt. Fig. 5 ist eine ABS-Ansicht des Gleiters 42 und des Magnetkopfes 40. Der Gleiter verfügt über eine Mittelschiene 56, die den Magnetkopf 40 transportiert, sowie über Seitenschienen 58 und 60. Die Schienen 56, 58 und 60 bilden die Verlängerung einer Querschiene 62. Hinsichtlich des rotierenden magnetischen Datenträgers 34 befindet sich die Querschiene 62 an einer Vorderkante 64 des Gleiters, und der Magnetkopf 40 befindet sich an einer Hinterkante 66 des Gleiters.

Fig. 6 ist ein Quer-Aufriß eines Huckepack-Magnetkopfes 40, der einen Schreibkopfbereich 70 und einen Lesekopfbereich 72 umfaßt, wobei der Lesekopfbereich einen Spin Valve-Sensor 74 entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet. Fig. 8 ist eine ABS-Darstellung von Fig. 6. Der Spin Valve-Sensor 74 ist befindet sich ähnlich einem Sandwich zwischen einer ersten und einer zweiten Leseabstandsschicht 76 und 78, bei denen es sich um nichtmagnetische, elektrische Isolierschichten handelt, und die Leseabstandsschichten befinden sich, ähnlich einem Sandwich, zwischen einer ersten und einer zweiten ferromagnetischen Schutzschicht 80 und 82. In Reaktion auf externe Magnetfelder ändert sich der Widerstand des Spin Valve-Sensors 74. Ein Taststrom I_S wird durch den Sensor geleitet, wodurch diese Änderungen im Widerstand als potentielle Änderungen festgestellt werden. Diese potentiellen Änderungen werden anschließend als Lesesignal durch den Verarbeitungskreislauf 50 in Fig. 3 verarbeitet.

Der Schreibkopfbereich 70 des Magnetkopfes 40 umfaßt eine Spulenschicht 84, die sich zwischen einer ersten und einer zweiten Isolierschicht 86 und 88 befindet. Eine dritte Isolierschicht 90 kann zur Einebnung des Kopfes verwendet werden, um Unebenheiten in der zweiten Isolierschicht, verursacht durch die Spulenschicht 84, zu vermeiden. Die erste, zweite und dritte Isolierschicht werden nach dem Stand der Technik "Isolierstapel" genannt. Die Spulenschicht 84 und die erste, zweite und dritte Isolierschicht 86, 88 und 90 befinden sich zwischen der ersten und der zweiten Polschuh-Schicht 92 und 94. Die erste und die zweite Polschuh-Schicht 92 und 94 werden an einen rückwärtigen Abstand 96 magnetisch gekoppelt und verfügen über erste und zweite Polspitzen 98 und 100, die durch eine Leseabstandsschicht 102 an der ABS getrennt sind. Eine Isolierschicht 103 befindet sich zwischen der zweiten Schutzschicht 82 und der ersten Polschuh-Schicht 92. Da die zweite Schutzschicht 82 und die erste Polschuh-Schicht 92 separate Schichten sind, wird dieser Kopf Huckepack-Kopf genannt. Wie in den Fig. 2 und 4 gezeigt, verbinden die erste und die weite Lötverbindung 104 und 106 die Leitungen vom Spin Valve-Sensor 74 mit den Leitungen 112 und 114 an der Aufhängung 44, und eine dritte und vierte Lötverbindung 116 und 118 verbindet die Leitungen 120 und 122 der Spulenschicht 84 (siehe Fig. 8) mit den Leitungen 124 und 126 an der Aufhängung.

Fig. 7 und 9 entsprechen den Fig. 6 und 8 mit der Ausnahme, dass die zweite Schutzschicht 82 und die erste Polschuh-Schicht 92 eine gemeinsame Schicht bilden. Diese Art von Kopf wird als gemischter Magnetkopf bezeichnet. Die Isolierschicht 103 des Huckpack-Kopfes in den Fig. 6 und 8 fällt weg.

Fig. 11 ist eine isometrische ABS-Darstellung des Lesekopfes 72 aus den Fig. 6 oder 8. Der Lesekopf 72 umfaßt den vorliegenden Spin Valve-Sensor 130, der sich auf einer antiferromagnetischen (AFM) Verankerungsschicht 132 befindet. Eine ferromagnetische feste Schicht im Spin Valve- Sensor 130, die im folgenden detaillierter beschrieben wird, verfügt über eine Magnetisierung, die durch die magnetischen Spins der Verankerungsschicht 132 fest verankert wird. Die erste feste Vorspannungsschicht 134 und die Leitungsschicht 136 sind verbunden mit einer ersten und zweiten Seitenkante 138 und 140 des Spin Valve-Sensors. Diese Verbindung ist nach dem Stand der Technik als Angrenzende Verbindung bekannt und wird im US-Patent 5,018,037 ausführlich beschrieben, auf das hier verwiesen wird. Die erste feste Vorspannungsschicht und Leitungsschicht 134 umfassen eine erste harte Vorspannungsschicht 140 und eine erste Leitungsschicht 142 und eine zweite feste Vorspannungsschicht und Leitungsschicht 136 umfassen eine zweite feste Vorspannungsschicht 144 und eine zweite Leitungsschicht 146. Die feste Vorspannungsschicht 140 und 144 verursachen Magnetfelder, die sich längs durch den Spin Valve-Sensor 130 erstrecken, um die magnetischen Domänen einer ferromagnetischen freien Schicht zu stabilisieren. Die AFM Verankerungsschicht 132, der Spin Valve-Sensor 130 und die erste und zweite feste Vorspannungsschicht und Leitungsschicht 134 und 136 befinden sich zwischen einer ersten und zweiten Leseabstandsschicht 148 und 150, wobei es sich um nichtmagnetische elektrische Isolierschichten handelt. Die erste und zweite Leseabstandsschicht 148 und 150 befinden sich zwischen einer ersten und einer zweiten ferromagnetischen Schutzschicht 152 und 154. Die vorliegende Erfindung bietet eine Grundschichtstruktur unterhalb des Spin Valve-Sensors zur Verbesserung seines magnetoresistiven Koeffizienten (dr/R).

In den folgenden vier Beispielen werden verschiedene Schichten erläutert, die einem Spin Valve-Sensor unterliegen, sowie Schichten des Spin Valve-Sensor, wo Ionenstrahlzerstäubung in einer Zerstäuberkammmer stattfindet. Verschiedene Ziele werden Xenon (Xe)-Ionen in einer Niederdruck-Xenon (Xe)-Atmosphäre ausgesetzt, die aus einer Ionenstrahlkanone geschossen werden. Das zerstäubte Material vom Ziel wird zur Bildung der Schichten auf ein Substrat aufgebracht. Nach Fertigstellung des Spin Valve- Sensors wird der Spin Valve-Sensor auf eine vorgegebene Temperatur zurückgesetzt, wobei für einen vorgegebenen Zeitraum ein Feld angelegt wird. Die antiparallelen festen Spin Valve-Sensoren in den Beispielen 1 und 2 werden einer Temperatur von 230°C mit einem Feld von 10,000 Oe für 10 Minuten ausgesetzt. Für einen einfachen Spin Valve-Sensor aus den Beispielen 3 bis 6 fand das Zurücksetzen bei einer Temperatur von 230°C mit einem Feld von 500 Oe für einen Zeitraum von 2 Stunden statt. Bei jedem der Beispiele wurden der magnetoresistive Koeffizient (dr/R) sowie das ferromagnetische Kopplungsfeld (H_F) gemessen. Die Änderung im Magnetwiederstand (dr) entspricht dem Unterschied zwischen dem Magnetwiederstand, wenn die Magnetisierungen der festen und freien Schichten parallel ausgerichtet sind und dem Magnetwiderstand des Spin Valve-Sensors, wenn die Magnetisierungen der festen und freien Schichten antiparallel ausgerichtet sind. Dieser Wert wird durch den Widerstand (R) des Spin Valve-Sensors geteilt, wenn die Magnetisierungen der festen und freien Schichten parallel ausgerichtet sind. Das zuvor beschriebene ferromagnetische Kopplungsfeld (H_F) ist das auf die freie Schicht einwirkende Feld durch die Verankerungsschicht, aufgrund der Magnetisierung der festen Schicht. Dieses Feld sollte relativ gering gehalten werden, bei etwa 10 Oe, da es den Vorspannungspunkt des Sensors beeinflußt, wobei der Vorspannungspunkt der Punkt einer Transferkurve des Spin Valve-Sensors ist und ein Taststrom I_S durch den Sensor ohne Signalfeld geleitet wird. Der Vorspannungspunkt sollte sich in der Mitte der Transferkurve befinden und falls nicht in der Mitte befindlich, verfügt der Lesesensor über Lesesignal-Asymmetrie. Lesesignal-Asymmetrie entspricht einem verringerten Lesesignal und einer geringeren Speicherkapazität. Die Transferkurve stellt die Änderung des Magnetwiderstands (dr) gegenüber der Änderung im angelegten Feld dar.

Beispiel 1

Ein erstes Beispiel eines antiparallelen (AP), festen Spin Valve-Sensors 200 wird in Fig. 12 gezeigt. Der Spin Valve- Sensor 200 umfaßt eine ferromagnetische, freie Schicht 202 mit einer Magnetisierung 204, die in einer ersten Richtung frei rotieren kann, in Reaktion auf ein Signalfeld von einer Spur auf einem rotierenden magnetischen Datenträger. Die Magnetisierung 204 ist normalerweise parallel zur ABS ausgerichtet, wie unter 204 in Fig. 12 gezeigt. Der Spin Valve-Sensor umfaßt außerdem eine ferromagnetische feste Schichtstruktur 206 mit einer Magnetisierung 208, die in eine zweite Richtung ausgerichtet ist. Die zweite Richtung ist normalerweise senkrecht zur ABS und ist entweder auf die ABS zu oder von der ABS weg ausgerichtet. Die Magnetisierung 208 ist fest verankert und nicht frei rotierend, während die Magnetisierung 204 frei rotiert, in Reaktion auf Signalfelder vom rotierenden magnetischen Datenträger. Wenn die Magnetisierung 204 aufgrund eines Signalfelds nach oben rotiert, werden die Magnetisierungen 204 und 208 immer stärker antiparallel ausgerichtet, während sich der Widerstand des Spin Valve-Sensors erhöht. Wenn die Magnetisierung 204 nach unten rotiert, werden die Magnetisierungen 204 und 208 immer stärker parallel ausgerichtet und der Widerstand wird geringer. Wenn der Taststrom I_S 210 durch den Sensor geleitet wird, verursachen Änderungen im Widerstand Änderungen im Potential des Taststromkreislaufs, die im Verarbeitungskreislauf 50 in Fig. 3 verarbeitet werden, um Lesesignale zu erstellen. Eine nichtmagnetische, elektrisch leitende Zwischenschicht 212 befindet sich zwischen der freien Schicht 202 und der festen Schichtstruktur 206. Eine antiferromagnetische (AFM), feste Schicht 214 bildet eine Schnittstelle und ist austauschgekoppelt an die feste Schichtstruktur 206 zum Verankern der Magnetisierung 208, die senkrecht auf die ABS steht. Die Verankerungsschicht 214 kann sich auf einer ersten Leseabstandsschicht (G1) befinden, die normalerweise aus Aluminumoxid (Al₂O₃) besteht. Die bevorzugte Verankerungsschichtstruktur ist eine antiparallele (AP), feste Schicht, wie in Fig. 12 gezeigt. Die AP, feste Schichtstruktur umfaßt eine erste antiparallele (AP1) Schicht 218 und eine zweite antiparallele (AP2) Schicht 220, die durch eine antiparallele Kopplungs (APC)-Schicht 222 voneinander getrennt sind. Austauschkopplung zwischen der Verankerungsschicht 214 und der ersten antiparallelen, festen Schicht 218 verursacht eine Magnetisierung 224 der ersten antiparallelen, festen Schicht 218, die senkrecht zur und abgehend von der ABS verankert werden soll, wie in Fig. 12 gezeigt. Aufgrund einer antiparallelen Kopplung zwischen den Schichten 218 und 220 ist die Magnetisierung 208 der antiparallelen festen Schicht 220 antiparallel zur Magnetisierung 224 der ersten antiparallelen festen Schicht 218.

In diesem Beispiel ist die Verankerungsschicht 214 80 Å dick und besteht aus Iridiummangan (IrMn), die erste antiparallele feste Schicht 218 ist 30 Å dick und besteht aus Kobalteisen (CoFe), die antiparallele Kopplungsschicht 222 ist 8 Å dick und besteht aus Ruthenium (Ru), die zweite antiparallele Kopplungsschicht 220 ist 27 Å dick und besteht aus Kobalteisen (CoFe), die Zwischenschicht 212 ist 22 Å dick und besteht aus Kupfer (Cu) und die freie Schicht 202 ist 45 Å dick und besteht aus Nickeleisen (NiFe) und 15 Å dick und besteht aus Kobalteisen (CoFe). Die Abdeckungsschicht 226 ist 50 Å dick und besteht aus Tantalum (Ta) und befindet sich auf der freien Schicht 202 zum Schutz der freien Schicht. Nach Zurücksetzen des Spin Valve-Sensors 200, wie hier beschrieben, beträgt der magnetoresistive Koeffizient (dr/R) 4,5% und das ferromagnetische Kopplungsfeld (H_F) 9 Oe. Während die Verankerungsschicht 214 aus Iridiummangan (IrMn) einen verbesserten Leseabstand und thermale Stabilität fördert, ist der magnetoresistive Koeffizient (dr/R) relativ niedrig. Wenn eine Grundschicht aus Tantalum (Ta) zwischen der Verankerungsschicht 214 aus Iridiummangan (IrMn) und der ersten Leseabstandsschicht 216 eingesetzt wird, bewegt sich der magnetoresistive Koeffizient (dr/R) zwischen 3 bis 5%. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Verbesserung des magnetoresistiven Koeffizienten (dr/R).

Beispiel 2 Erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung

Der Spin Valve-Sensor 300 in Fig. 13 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Spin Valve-Sensor 300 ist der gleiche wie der Spin Valve-Sensor 200 in Fig. 12 mit der Ausnahme, dass eine Grundschicht (SL)-struktur 302 zwischen der ersten Leseabstandsschicht 216 und der Verankerungsschicht 214 eingesetzt wird. Die Grundschichtstruktur 302 verfügt über eine erste Grundschicht (SL1) 304 aus einem Metalloxid und eine zweite Grundschicht (SL2) 306 aus einem nichtmagnetischen Metall. Die erste Grundschicht 304 befindet sich auf der ersten Leseabstandsschicht 216 und bildet eine Schnittstelle zu dieser, die zweite Grundschicht 306 befindet sich zwischen der ersten Grundschicht 304 und der Verankerungsschicht 214 und bildet die Schnittstelle zwischen diesen. In diesem Beispiel ist die erste Grundschicht 304 40 Å dick und besteht aus Nickelmanganoxid (NiMnO), und die zweite Grundschicht 306 ist 10 Å dick und besteht aus Kupfer (Cu).

Nach dem Zurücksetzen der Verankerungsschicht 214, wie zuvor beschrieben, betrug der magnetoresistive Koeffizient (dr/R) des Spin Valve-Sensors 300 8,24%, und das ferromagnetische Kopplungsfeld (H_F) war 6 Oe. Der magnetoresistive Koeffizient (dr/R) des Spin Valve-Sensors 300 in Fig. 13 stellt eine entscheidende Verbesserung gegenüber dem magnetoresistiven Koeffizienten (dr/R) des Spin Valve-Sensoren 200 in Fig. 12 dar. Es wird davon ausgegangen, dass diese Verbesserung auf das Nickelmanganoxid (NiMnO) der ersten Grundschicht 304 zurückzuführen ist, das eine wünschenswerte Mikrostruktur der Verankerungsschicht 214 aus Iridiummangan (IrMn) mit sich bringt sowie auf die zweite Grundschicht 316 aus Kupfer (Cu) zurückzuführen ist, die eine Vermischung des Sauerstoffs des Nickelmanganoxids (NiMnO) der ersten Grundschicht 304 mit dem Iridiummangan (IrMn) verhindert, was eine Verschlechterung der Verankerungseigenschaften mit sich bringen würde. Entsprechend wird die Textur des Nickelmanganoxids (NiMnO) auf das Kupfer (Cu) übertragen, das im Gegenzug die gewünschte Textur auf das Iridiummangan (IrMn) überträgt. Auf diesem Weg jedoch verhindert das Kupfer (Cu), dass der Sauerstoff im Nickelmanganoxid (NiMnO) sich mit dem Iridiummangan (IrMn) vermischt und damit reagiert. In einem Beispiel, in dem das Nickelmanganoxid (NiMnO) durch Nickeloxid (NiO) ersetzt wurde, konnten die gleichen Ergebnisse erzielt werden. In einem anderen Beispiel (nicht gezeigt), wird Ruthenium (Ru) für die zweite Grundschicht 306 verwendet. Das Ergebnis war ein magnetoresistiver Koeffizient (dr/R) zwischen 5 bis 6%. In noch einem weiteren Beispiel (nicht gezeigt) wird eine Grundschicht aus Kupfer (Cu) ohne die erste Grundschicht aus Nickelmanganoxid (NiMnO) 304 verwendet, was zu einem sehr niedrigen magnetoresistive Koeffizienten (dr/R) führte.

Beispiel 3

Der Spin Valve-Sensor 400 in Fig. 14 ist der gleiche Spin Valve-Sensor 200 wie in Fig. 12 mit der Ausnahme, dass in diesem Beispiel die feste Schichtstruktur eine einzelne ferromagnetische feste Schicht 402 ist, die 24 Å dick ist und aus Kobalteisen (CoFe) besteht. Die Magnetisierung 404 der festen Schicht 402 wird senkrecht auf und in Richtung der ABS dargestellt. Die relative Rotation zwischen den Magnetisierungen 204 und 404 bestimmt den Magnetowiderstand (dr) des Lesesensors 400. Dieses Beispiel umfaßt keine Grundschicht zwischen der Verankerungsschicht 214 und der ersten Leseabstandsschicht 216.

Nach dem Zurücksetzen der Verankerungsschicht 214, wie oben beschrieben, betrug der magnetoresistive Koeffizient (dr/R) 4,0%, und das ferromagnetische Kopplungsfeld (H_F) betrug 8 Oe. Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Verbesserung dieses magnetoresistiven Koeffizienten (dr/R).

Beispiel 4 Zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung

Der Spin Valve-Sensor 500 in Fig. 15 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dieser Spin Valve-Sensor ist der gleiche wie der Spin Valve-Sensor 400 in Fig. 14 mit der Ausnahme, dass eine Grundschichtstruktur 502 zwischen der ersten Leseabstandsschicht 216 und der Verankerungsschicht 214 eingesetzt wird. Die Grundschichtstruktur 502 umfaßt eine erste Grundschicht (SL1) 504 aus einem Metalloxid, und die zweite Grundschicht (SL2) 506 besteht aus einem nichtmagnetischen Metall. In diesem Sensor ist die erste Grundschicht 504 40 Å dick und aus Nickelmanganoxid (NiMnO), und die zweite Grundschicht 506 ist 10 Å dick und aus Kupfer (Cu). Die erste Grundschicht 504 befindet sich auf der ersten Leseabstandsschicht 216 und dient als Schnittstelle, und die zweite Grundschicht 506 befindet sich zwischen der ersten Grundschicht 504 und der Verankerungsschicht 214 und bildet hier eine Schnittstelle. Nach dem Zurücksetzen des Spin Valve-Sensors 500, wie oben beschrieben, betrug der magnetoresistive Koeffizient (dr/R) 5,6%, und das ferromagnetische Kopplungsfeld (H_F) betrug 0,1 Oe. Der magnetoresistive Koeffizient (dr/R) in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist entscheidend höher als der magnetoresistive Koeffizient (dr/R) im Beispiel 400 in Fig. 14.

Beispiel 5 Drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung

Der Spin Valve-Sensor 600 in Fig. 16 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Spin Valve-Sensor 600 ist ein Sensor mit oberer Spin Valve, in dem eine nichtmagnetische, leitende Zwischenschicht (S) 602 zwischen einer ferromagnetischen, festen Schichtstruktur (P) 604 und einer ferromagnetischen, freien Schicht (F)-struktur 606 angeordnet ist. Die freie Schichtstruktur umfaßt 45 Å aus Nickeleisen (NiFe) und 15 Å aus Kobalteisen (CoFe). Bei der festen Schichtstruktur 604 kann es sich um eine einzelne ferromagnetische Schicht wie in Fig. 16 oder um eine antiparallele (AP) feste Schichtstruktur wie die Schicht 206 in Fig. 13 handeln. Eine antiferromagnetische (AFM) Verankerungsschicht 610 ist austauschgekoppelt an die feste Schichtstruktur 604, und eine Abdeckungsschicht 612 befindet sich zu deren Schutz auf der Verankerungsschicht 610. In diesem Beispiel besteht die Zwischenschicht 602 aus 22 Å Kupfer (Cu), die feste Schichtstruktur 604 aus 24 Å Kobalteisen (CoFe), die fest Verankerungsschicht 610 aus 80 Å Iridiummangan (IrMn) und die Abdeckungsschicht 612 aus 50 Å Tantalum (Ta).

Eine zweischichtige Grundschichtstruktur 614 mit einer ersten und einer zweiten Grundschicht (SL1) 616 und (SL2) 618 befindet sich im unteren Teil des Spin Valve-Sensors, wobei sich die erste Grundschicht 616 auf einer ersten Zwischenschicht (G1) 618 aus Aluminumoxid (Al₂O₃) und die zweite Grundschicht 618 zwischen der ersten Grundschicht der ersten Grundschicht 616 und der freien Schicht 606 befindet. Der ohne die zweischichtige Grundschichtstruktur 614 in Fig. 16 gezeigte Spin Valve-Sensor 600 verfügt über einen magnetoresistiven Koeffizienten (dr/R) von 6,0%. Mit der in Fig. 16 gezeigten zweischichtigen Grundschichtstruktur 614 beträgt der magnetoresistive Koeffizient (dr/R) des Spin Valve-Sensors 8,0%. Es wird davon ausgegangen, dass die zweischichtige Grundschichtstruktur 614 in einer oberen Spin Valve auf die gleiche Art funktioniert wie im Boden-Spin Valve-Sensor in den Fig. 13 und 15. Die erste Grundschicht 616 aus Nickelmanganoxid (NiMnO) bietet die gewünschte Textur für die Schichten, die auf dem Spin Valve- Sensor aufgebracht werden, und die zweite Grundschicht 618 aus Kupfer (Cu) verhindert, dass sich der Sauerstoff in der ersten Grundschicht 616 mit den darüberliegenden Schichten vermischt. Es wird davon ausgegangen, dass diese Textur, wenn sie einmal in der freien Schicht 606 vorliegt, sowie die daraufliegenden Schichten des Spin Valve-Sensors, die gewünschte Textur bis hin zur festen Schicht 610 replizieren.

Beobachtungen

Der bevorzugte Boden-Spin Valve-Sensor ist das Ausführungsbeispiel 300 in Fig. 13, wobei es sich um einen antiparallelen (AP) und festen Spin Valve-Sensor handelt. Das Austauschkopplungsfeld zwischen der ersten antiparallelen Schicht 218 und der Verankerungsschicht 214 ist wesentlich größer als das Austauschkopplungsfeld zwischen der einzelnen festen Schicht 402 und der Verankerungsschicht 214 in Fig. 15. Das Austauschkopplungsfeld ist proportional zu 1/t, wobei t für die effektive Dicke der festen Struktur steht. Die effektive magnetische Dicke der festen Schichtstruktur 206 in Fig. 13 ist gleich dem Unterschied zwischen der Dicke der ersten und zweiten antiparallelen, festen Schichten 218 und 220. Der Unterschied beträgt 3 Å, verglichen mit einer effektiven magnetischen Dicke von 24 Å für die feste Schicht 402 in Fig. 15. Das Verankerungsfeld (H_P) ist gleich der Austauschkopplung, geteilt durch die effektive magnetische Dicke. Demgemäß entspricht das Verankerungsfeld (H_P) zwischen der Verankerungsschicht 214 und der antiparallelen, festen Schicht 218 in Fig. 13 dem Austauschkopplungsfeld, geteilt durch 3, wobei das Verankerungsfeld (H_P) zwischen der Verankerungsschicht 214 und der festen Schicht 402 in Fig. 15 dem Austauschkopplungsfeld, geteilt durch 24, entspricht. Entsprechend wird das Verankerungsfeld (H_P) für den Spin Valve-Sensor 300 in Fig. 13 durch den Faktor 8 erweitert, verglichen mit dem Spin Valve-Sensor 500 in Fig. 15. Es ist dennoch wichtig, dass die Dicke einer der antiparallelen, festen Schichten 218 und 220 aus Gründen der Zurücksetzung größer ist als die der anderen antiparallelen, festen Schicht. Wenn die Dicken der antiparallelen festen Schichten 218 und 220 in Fig. 13 umgedreht werden, entstehen dementsprechend Austauschkopplung und Verankerungsfelder. Die bevorzugten Sensoren mit oberer Spin Valve werden in den Fig. 16 und 17 unter 600 und 700 gezeigt. Wie hier zuvor beschrieben, kann es sich bei der festen Struktur 604 in den Fig. 16 und 17 entweder um eine einzelne ferromagnetische Schicht oder eine antiparallele (AP), ferromagnetische, feste Schichtstruktur handeln, wie etwa jene unter 206 in Fig. 13 gezeigte. Die AP, feste Schichtstruktur böte den gleichen Vorteil wie der zuvor beschriebene für den Boden- Spin Valve-Sensor.

Das Nickelmanganoxid (NiMnO) der ersten Grundschicht 304 entstammt einer Klasse aus Metalloxiden, die ebenfalls Nickeloxid (NiO), Iridiummanganoxid (IrMnO) und Nickeleisenchromoxid (NiFeCrO) umfassen. Das bevorzugte Metalloxid ist Nickelmanganoxid (NiMnO). Die zweite Grundschicht 306 ist ein nichtmagnetisches Metall aus der Klasse, die Kupfer (Cu), Ruthenium (Ru), Aluminum (Al), Rhodium (Rh), Palladium (Pd), Platin (Pt), Gold (Au) und Legierungen daraus enthält. Diese nichtmagnetischen Metalle sind kubischflächenzentrierte Strukturen mit Ausnahme von Ruthenium (Ru), bei dem es sich um eine hexagonale, dichtest gepackte Struktur handelt. Die zweite Grundschicht 306 besteht bevorzugterweise aus Kupfer (Cu). Die ersten und zweiten Grundschichten 304 und 306 sollten so dünn wie möglich gehalten werden. Die Dicke der Grundschicht aus Kupfer (Cu) 306 kann verändert werden, um die Vorspannung der freien Schichten zu verbessern. Eine bevorzugte Dicke der ersten Grundschicht ist 40 Å und eine bevorzugte Dicke der zweiten Grundschicht 306 ist 10 Å. Dennoch kann in einem groben Konzept der Erfindung die Dicke der ersten Grundschicht von 20-500 Å und die Dicke der zweiten Grundschicht von 5-50 Å reichen. Der erste Leseabstand (G1) kann vollständig aus der ersten Grundschicht bestehen oder eine Schicht aus Aluminumoxid (Al₂O₃) umfassen. Es sollte klar sein, dass Schichten aus Kobalteisen (CoFe) aus Kobalt und Schichten aus Kobalt (Co) aus Kobalteisen (CoFe) bestehen können.

Es sollte klar sein, dass die Richtung der Magnetisierung der verschiedenen Schichten in den Beispielen sowie der Taststrom I_S umgedreht werden können, ohne dass der Gegenstand der Erfindung geändert wird. Andere Ausführungsbeispiele und Änderungen der vorliegenden Erfindung sollten den Fachleuten klar sein. Daher ist die vorliegende Erfindung auf die folgenden Ansprüche beschränkt, die alle Ausführungsbeispiele und Änderungen mit Hilfe der oberen Spezifikation und den begleitenden Zeichnungen beschreibt.

Claims

1. Ein magnetischer Lesekopf, in dem enthalten sind:
ein Spin Valve-Sensor mit
einer ferromagnetischen freien Schicht, deren magnetisches Moment in Reaktion auf ein Signalfeld frei von einer ersten Richtung rotieren kann;
einer ferromagnetischen, verankerten Schichtstruktur mit einem magnetischen Moment;
einer nichtmagnetischen, elektrisch leitenden Zwischenschicht, die sich zwischen der freien und der verankerten Schichtstruktur befindet; und
einer antiferromagnetischen Verankerungsschicht, die mit der verankerten Schichtstruktur austauschgekoppelt ist, um das magnetische Moment der verankerten Schichtstruktur in einer zweiten Richtung festzulegen;
einer zweischichtigen Grundschichtstruktur mit einer ersten und einer zweiten Grundschicht;
wobei die erste Grundschicht aus einem Metalloxid und die zweite Grundschicht aus einem nichtmagnetischen Metall besteht; und
wobei sich die zweite Grundschicht zwischen der ersten Grundschicht und dem Spin Valve-Sensor befindet.

2. Ein magnetischer Lesekopf nach Anspruch 1, wobei die erste Grundschicht aus Nickelmanganoxid (NiMnO), die zweite Grundschicht aus Kupfer (Cu) und die Verankerungsschicht aus Iridiummangan (IrMn) besteht.

3. Ein magnetischer Lesekopf nach Anspruch 1, folgendes umfassend:
eine erste und eine zweite Vorspannungs- und Leitungsschicht, verbunden mit den ersten und zweiten Seitenkanten des Spin Valve-Sensors;
nichtmagnetische, nichtleitende erste und zweite Leseabstandsschichten;
wobei sich die zweischichtige Grundschichtstruktur, der Spin Valve-Sensor und die ersten und zweiten Vorspannungs- und Leitungsschichten zwischen der ersten und der zweiten Leseabstandsschicht befinden;
ferromagnetische erste und zweite Schutzschichten;
wobei sich die erste und zweite Leseabstandsschicht zwischen der ersten und zweiten Schutzschicht befinden.

4. Ein magnetischer Lesekopf nach Anspruch 3, wobei die Verankerungsschicht aus einem Material der Gruppe aus Iridiummangan (IrMn), Platinmangan (PtMn), Eisenmangan (FeMn) und Nickelmangan (NiMn) besteht.

5. Ein magnetischer Lesekopf nach Anspruch 4, wobei die erste Grundschicht aus Material der Gruppe aus Nickelmanganoxid (NiMnO), Nickeloxid (NiO), Nickeleisenchromoxid (NiFeCrO) und Iridiummanganoxid (IrMnO) besteht.

6. Ein magnetischer Lesekopf nach Anspruch 5, folgendes umfassend: das Material der zweiten Grundschicht aus einer Gruppe der kubischflächenzentrierten, nichtmagnetischen Metalle mit Kupfer (Cu), Aluminum (Al), Rhodium (Rh), Palladium (Pd), Platin (Pt), Gold (Au) und deren Legierungen.

7. Ein magnetischer Lesekopf nach Anspruch 6, wobei sich die Verankerungsschicht zwischen der zweiten Grundschicht und der festen Schichtstruktur befindet.

8. Ein magnetischer Lesekopf nach Anspruch 7, wobei die Verankerungsschicht aus Iridiummangan (IrMn) besteht.

9. Ein magnetischer Lesekopf nach Anspruch 8, wobei die erste Grundschicht aus Nickelmanganoxid (NiMnO) besteht und 40 Å dick ist.

10. Ein magnetischer Lesekopf nach Anspruch 9, wobei die zweite Grundschicht aus Kupfer (Cu) besteht.

11. Ein magnetischer Lesekopf nach Anspruch 6, wobei sich die freie Schicht zwischen der zweiten Grundschicht und der Zwischenschicht befindet.

12. Ein magnetischer Lesekopf nach Anspruch 11, wobei die Verankerungsschicht aus Iridiummangan (IrMn) besteht.

13. Ein magnetischer Lesekopf nach Anspruch 12, folgendes umfassend:
die erste Grundschicht aus Nickelmanganoxid (NiMnO); und
die zweite Grundschicht aus Kupfer (Cu).

14. Ein Magnetkopf mit Lese- und Schreibkopf, folgendes umfassend:
einen Schreibkopf, folgendes umfassend:
eine erste und zweite Polschuh-Schicht;
wobei jede der ersten und zweiten Polschuh-Schicht über einen Jochbereich verfügt, der sich zwischen einem Polspitzenbereich und einem hinteren Abstandsbereich befindet;
eine nichtmagnetische Schreibabstandsschicht, die sich zwischen den Polspitzenbereichen der ersten und zweiten Polschuh-Schichten befindet;
ein Isolierungsstapel mit mindestens einer darin eingebetteten Spulenschicht zwischen den Jochbereichen der ersten und zweiten Polschuh-Schichten; und
wobei die ersten und zweiten Polschuh-Schichten an den hinteren Abstandsbereichen verbunden sind; und
wobei der Lesekopf über einen Spin Valve-Sensor verfügt, der folgendes umfaßt:
eine ferromagnetische freie Schicht mit einer frei rotierenden Magnetisierung, die von einer ersten Richtung aus in Reaktion auf ein Signalfeld rotiert;
eine ferromagnetische feste Schichtstruktur mit einer Magnetisierung;
eine nichtmagnetische, elektrisch leitende Zwischenschicht, die sich zwischen der freien und der festen Schichtstruktur befindet; und
eine antiferromagnetische Verankerungsschicht, austauschgekoppelt mit der festen Schichtstruktur zum Verankern der Magnetisierung der festen Schichtstruktur in einer zweiten Richtung;
eine zweischichtige Grundschichtstruktur mit einer ersten und einer zweiten Grundschicht;
wobei die erste Grundschicht aus einem Metalloxid und die zweite Grundschicht aus einem nichtmagnetischen Material besteht; und
sich die zweite Grundschicht zwischen der ersten Grundschicht und dem Spin Valve-Sensor befindet;
wobei der Lesekopf weiterhin folgendes umfaßt:
eine erste und eine zweite Vorspannungs- und Leiterschicht, verbunden mit einer ersten und zweiten Seitenkante des Spin Valve-Sensors;
eine erste und eine zweite nichtmagnetische, elektrisch isolierende Leseabstandsschicht;
wobei sich die zweischichtige Grundschichtstruktur, der Spin Valve-Sensor und die erste und zweite Vorspannungs- und Leitungsschichten zwischen der ersten und zweiten Leseabstandsschicht befinden;
eine erste ferromagnetische Schutzschicht; und
wobei sich die ersten und zweiten Leseabstandsschichten zwischen der ersten Schutzschicht und der ersten Polschuh-Schicht befinden.

15. Ein Magnetkopf nach Anspruch 14, wobei die Verankerungsschicht aus einer Gruppe mit Iridiummangan (IrMn), Platinmangan (PtMn), Eisenmangan (FeMn) und Nickelmangan (NiMn) ausgewählt wird.

16. Ein Magnetkopf nach Anspruch 15, wobei die erste Grundschicht aus einer Gruppe mit Nickeloxid (NiO) Nickelmanganoxid (NiMnO), Nickeleisenchromoxid (NiFeCrO) und Iridiummanganoxid (IrMnO) ausgewählt wird.

17. Ein Magnetkopf nach Anspruch 16, folgendes umfassend: das Material der zweiten Grundschicht, ausgewählt aus kubischflächenzentrierten, nichtmagnetischen Metallen, wie etwa Kupfer (Cu), Aluminum (Al), Rhodium (Rh), Palladium (Pd), Platin (Pt), Gold (Au) und deren Legierungen.

18. Ein Magnetkopf nach Anspruch 17, folgendes umfassend:
den Lesekopf, folgendes umfassend:
eine ferromagnetische zweite Schutzschicht;
eine nichtmagnetische Trennschicht; und
wobei sich die Trennschicht zwischen der zweiten Schutzschicht und der ersten Polschuh-Schicht befindet.

19. Ein Magnetkopf nach Anspruch 17, wobei sich die Verankerungsschicht zwischen der zweiten Grundschicht und festen Schichtstruktur befindet.

20. Ein Magnetkopf nach Anspruch 19, wobei die Verankerungsschicht aus Iridiummangan (IrMn) besteht.

21. Ein Magnetkopf nach Anspruch 20, wobei die erste Grundschicht aus Nickelmanganoxid (NiMnO) besteht.

22. Ein Magnetkopf nach Anspruch 21, wobei die zweite Grundschicht aus Kupfer (Cu) besteht.

23. Ein Magnetkopf nach Anspruch 17, wobei sich die freie Schicht zwischen der zweiten Grundschicht und der Zwischenschicht befindet.

24. Ein Magnetkopf nach Anspruch 23, wobei die Verankerungsschicht aus Iridiummangan (IrMn) besteht.

25. Ein Magnetkopf nach Anspruch 24, folgendes umfassend:
die erste Grundschicht aus Nickelmanganoxid (NiMnO);
und die zweite Grundschicht aus Kupfer (Cu).

26. Ein magnetisches Plattenlaufwerk mit mindestens einem Gleiter mit einer Luftlageroberfläche (ABS), wobei der Gleiter über mindestens einen Magnetkopf mit einem Lesekopf und einem Schreibkopf verfügt, und das Plattenlaufwerk weiterhin über folgendes verfügt:
den Schreibkopf, folgendes umfassend:
eine erste und eine zweite Polschuh-Schicht;
wobei jede der ersten und zweiten Polschuh-Schichten über einen Jochbereich verfügt, der sich zwischen einem Polspitzenbereich und einem hinteren Abstandsbereich befindet;
eine nichtmagnetische Schreibabstandsschicht, die sich zwischen den Polspitzenbereichen der ersten und zweiten Polschuh-Schichten befindet;
ein Isolierstapel mit mindestens einer darin eingebetteten Spulenschicht, die sich zwischen den Jochbereichen der ersten und zweiten Polschuh-Schichten befindet; und
wobei die ersten und zweiten Polschuh-Schichten mit den hinteren Abstandsbereichen verbunden sind; und
wobei der Lesekopf über einen Spin Valve-Sensor verfügt, der folgendes umfasst:
eine ferromagnetische freie Schicht mit einer Magnetisierung, die frei rotiert von einer ersten Richtung in Reaktion auf ein Signalfeld;
eine ferromagnetische, feste Schichtstruktur mit einer Magnetisierung;
eine nichtmagnetische, elektrisch leitende Zwischenschicht, die sich zwischen der freien und der festen Schichtstruktur befindet; und
eine antiferromagnetische Verankerungsschicht, die austauschgekoppelt ist mit der festen Schichtstruktur zum Verankern der Magnetisierung der festen Schicht in einer zweiten Richtung;
eine zweischichtige Grundschichtstruktur mit einer ersten und zweiten Grundschicht;
wobei die erste Grundschicht aus einem Metalloxid und die zweite Grundschicht aus einem nichtmagnetischen Metall besteht; und
wobei sich die zweite Grundschicht zwischen der ersten Grundschicht und dem Spin Valve-Sensor befindet;
wobei der Lesekopf weiterhin folgendes umfaßt:
eine erste und zweite Vorspannungs- und Leitungsschicht, verbunden mit ersten und zweiten Seitenkanten des Spin Valve-Sensors;
nichtmagnetische, elektrisch isolierende erste und zweite Leseabstandsschichten;
wobei sich die zweischichtige Grundschichtstruktur, der Spin Valve-Sensor und die erste und zweite Vorspannungs- und Leitungsschicht zwischen den ersten und zweiten Leseabstandsschichten befinden;
eine ferromagnetische erste Schutzschicht; und
wobei sich die ersten und zweiten Leseabastandsschichten zwischen der ersten Schutzschicht und der ersten Polschuh-Schicht befinden;
und ein Gehäuse;
ein rotierbarer magnetischer Datenträger in diesem Gehäuse;
ein im Gehäuse angebrachtes Gestell für den Magnetkopf mit der ABS gegenüber dem magnetischen Datenträger, so dass der Magnetkopf in einer Meßwertwandlerbeziehung zum magnetischen Datenträger steht:
Mittel zum Rotieren des magnetischen Datenträgers;
Mittel zum Positionieren, verbunden mit der Anbringung zum Bewegen des Magnetkopfes an mehrere Positionen im Hinblick auf den genannten magnetischen Datenträger;
und Mittel zum Verarbeiten, verbunden mit dem Magnetkopf, dem Mittel zum Rotieren des magnetischen Datenträgers und mit dem Mittel zum Positionieren zum Austausch von Signalen mit dem Magnetkopf, zum Steuern der Drehungen des magnetischen Datenträgers und zum Steuern der Position des Magnetkopfes.

27. Ein magnetisches Plattenlaufwerk nach Anspruch 26, wobei die Verankerungsschicht aus einer Gruppe Iridiummangan (IrMn), Platinummangan (PtMn), Eisenmangan (FeMn) und Nickelmangan (NiMn) ausgewählt wird.

28. Ein magnetisches Plattenlaufwerk nach Anspruch 27, wobei die erste Grundschicht aus einer Gruppe mit Nickelmanganoxid (NiMnO), Nickeloxid (NiO), Nickeleisenchromoxid (NiFeCrO) und Iridiummanganoxid (IrMnO) ausgewählt wird.

29. Ein magnetisches Plattenlaufwerk nach Anspruch 28, folgendes umfassend: das Material der zweiten Grundschicht, ausgewählt aus einer Gruppe mit kubischflächenzentrierten, nichtmagnetischen Metallen, wie Kupfer (Cu), Aluminum (Al), Rhodium (Rh), Palladium (Pd), Platin (Pt), Gold (Au) und deren Legierungen.

30. Ein magnetisches Plattenlaufwerk nach Anspruch 29, folgendes umfassend:
den Lesekopf, weiterhin folgendes umfassend:
eine ferromagnetische zweite Schutzschicht;
eine nichtmagnetische Trennschicht; und
wobei sich die Trennschicht zwischen der zweiten Schutzschicht und ersten Polschuh-Schicht befindet.

31. Ein magnetisches Plattenlaufwerk nach Anspruch 29, wobei sich die Verankerungsschicht zwischen der zweiten Grundschicht und der festen Schichtstruktur befindet.

32. Ein magnetisches Plattenlaufwerk nach Anspruch 31, wobei die Verankerungsschicht aus Iridiummangan (IrMn) besteht.

33. Ein magnetisches Plattenlaufwerk nach Anspruch 32, wobei die erste Grundschicht aus Nickelmanganoxid (NiMnO) besteht.

34. Ein magnetisches Plattenlaufwerk nach Anspruch 33, wobei die zweite Grundschicht aus Kupfer (Cu) besteht.

35. Eine Methode zur Fertigung eines magnetischen Lesekopfes mit einem Spin Valve-Sensor, folgende Schritte umfassend:
Bilden einer ersten Grundschicht aus Metalloxid;
Bilden einer zweiten Grundschicht aus nichtmagnetischem Metall auf der ersten Grundschicht und
Bilden des genannten Spin Valve-Sensors auf der zweiten Grundschicht, wobei sich die zweite Grundschicht zwischen der ersten Grundschicht und dem Spin Valve- Sensor befindet.

36. Eine Methode nach Anspruch 35, wobei die Verankerungsschicht aus einer Gruppe mit Iridiummangan (IrMn), Platinmangan (PtMn), Eisenmangan (FeMn) und Nickelmangan (NiMn) besteht.

37. Eine Methode nach Anspruch 36, wobei die erste Grundschicht aus einer Gruppe mit Nickelmanganoxid (NiMnO), Nickeloxid (NiO), Nickeleisenchromoxid (NiFeCrO) und Iridiummanganoxid (IrMnO) besteht.

38. Eine Methode nach Anspruch 37, wobei das Material der zweiten Grundschicht aus einer Gruppe kubischflächenzentrierter, nichtmagnetischer Metalle, wie Kupfer (Cu), Aluminum (Al), Rhodium (Rh), Palladium (Pd), Platin (Pt), Gold (Au) und deren Legierungen besteht.

39. Eine Methode nach Anspruch 38, wobei die Verankerungsschicht zwischen der zweiten Grundschicht und der festen Schichtstruktur gebildet wird.

40. Eine Methode nach Anspruch 39, wobei die Verankerungsschicht aus Iridiummangan (IrMn) gebildet wird.

41. Eine Methode nach Anspruch 40, wobei die erste Grundschicht aus Nickelmanganoxid (NiMnO) gebildet wird.

42. Eine Methode nach Anspruch 41, wobei die zweite Grundschicht aus Kupfer (Cu) gebildet wird.

43. Eine Methode nach Anspruch 38, wobei sich die freie Schicht zwischen der zweiten Grundschicht und der Zwischenschicht befindet.

44. Eine Methode nach Anspruch 43, wobei die Verankerungsschicht aus Iridiummangan (IrMn) gebildet wird.

45. Eine Methode nach Anspruch 44, folgendes umfassend:
die erste Grundschicht aus Nickelmanganoxid (NiMnO); und
die zweite Grundschicht aus Kupfer (Cu).

46. Eine Methode zur Fertigung eines Magnetkopfes mit einem Lesekopf und einem Schreibkopf, wobei der Lesekopf über einen Spin Valve-Sensor verfügt, folgendes umfassend:
Folgende Fertigung des Lesekopfes:
Bilden einer ferromagnetischen ersten Schutzschicht;
Bilden einer nichtmagnetischen, elektrisch isolierenden ersten Leseabstandsschicht auf der ersten Schutzschicht;
Bilden einer ersten Grundschicht aus Metalloxid auf der ersten Leseabstandsschicht;
Bilden einer zweiten Grundschicht aus nichtmagnetischem Metall auf der ersten Grundschicht; und
Bilden des genannten Spin Valve-Sensors auf der zweiten Grundschicht, wobei sich die zweite Grundschicht zwischen der ersten Grundschicht und dem Spin Valve- Sensor befindet;
Verbinden der ersten und zweiten Vorspannungs- und Leiterschichten mit ersten und zweiten Seitenkanten des Spin Valve-Sensors:
Bilden einer nichtmagnetischen, elektrisch isolierenden zweiten Leseabstandsschicht auf dem Spin Valve-Sensor und den ersten und zweiten Vorspannungs- und Leitungsschichten;
Bilden des Schreibkopfes wie folgt:
Bilden einer ferromagnetischen ersten Polschuh-Schicht auf der zweiten Leseabstandsschicht, die über einen Jochbereich zwischen einem Polspitzenbereich und einem hinteren Abstandsbereich verfügt;
Bilden eines Isolierstapels mit mindestens einer darin eingebetteten Spulenschicht auf der Polschuh-Schicht im Jochbereich;
Bilden einer nichtmagnetischen, elektrisch isolierenden Schreibabstandsschicht auf der ersten Polschuh-Schicht im Polspitzenbereich; und
Bilden einer ferromagnetischen zweiten Polschuh-Schicht auf der Schreibabstandsschicht, dem Isolierungsstapel und verbunden mit der ersten Polschuh-Schicht im hinteren Abstandsbereich.

47. Eine Methode nach Anspruch 46, wobei die Verankerungsschicht aus der Gruppe mit Iridiummangan (IrMn), Platinmangan (PtMn), Eisenmangan (FeMn) und Nickelmangan (NiMn) besteht.

48. Eine Methode nach Anspruch 47, wobei die erste Grundschicht aus einer Gruppe mit Nickelmanganoxid (NiMnO), Nickeloxid (NiO), Nickeleisenchromoxid (NiFeCrO) und Iridiummanganoxid (IrMnO) besteht.

49. Eine Methode nach Anspruch 48, wobei das Material der zweiten Grundschicht aus kubischflächenzentrierten, nichtmagnetischen Metallen, wie Kupfer (Cu), Aluminum (Al), Rhodium (Rh), Palladium (Pd), Platin (Pt), Gold (Au) und deren Legierungen besteht.

50. Eine Methode nach Anspruch 49, folgendes umfassend:
die Fertigung des Lesekopfes, weiterhin folgendes umfassend:
Bilden einer ferromagnetischen zweiten Schutzschicht auf der zweiten Leseabstandsschicht; und
Bilden einer nichtmagnetischen Trennschicht auf der zweiten Schutzschicht, so dass sich die Trennschicht zwischen der zweiten Schutzschicht und der ersten Polschuh-Schicht befindet.

51. Eine Methode nach Anspruch 49, wobei die Verankerungsschicht zwischen der zweiten Grundschicht und der festen Schichtstruktur gebildet wird.

52. Eine Methode nach Anspruch 51, wobei die Verankerungsschicht aus Iridiummangan (IrMn) gebildet wird.

53. Eine Methode nach Anspruch 52, wobei die erste Grundschicht aus Nickelmanganoxid (NiMnO) gebildet wird.

54. Eine Methode nach Anspruch 53, wobei die zweite Grundschicht aus Kupfer (Cu) gebildet wird.

55. Eine Methode nach Anspruch 49, wobei sich die freie Schicht zwischen der zweiten Grundschicht und der Zwischenschicht befindet.

56. Eine Methode nach Anspruch 55, wobei die Verankerungsschicht aus Iridiummangan (IrMn) gebildet wird.

57. Eine Methode nach Anspruch 56, folgendes umfassend:
die erste Grundschicht aus Nickelmanganoxid (NiMnO); und
die zweite Grundschicht aus Kupfer (Cu).