DE69933692T2

DE69933692T2 - Keimschicht für nickeloxid pinning-schicht zur erhöhung desr magnetwiderstands eines spinventilfühlers

Info

Publication number: DE69933692T2
Application number: DE69933692T
Authority: DE
Inventors: Mustafa Morgan Hill Pinarbasi
Original assignee: Hitachi Global Storage Technologies Netherlands BV
Current assignee: HGST Netherlands BV
Priority date: 1998-12-04
Filing date: 1999-11-26
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2019-11-27
Also published as: HUP0104477A3; CN1329742A; RU2231134C2; DE69933692D1; KR100469533B1; US6201671B1; KR20010089473A; WO2000034946A1; HK1042157A1; JP2002532815A; HUP0104477A2; AU1285900A; EP1135772A1; US6631549B1; CA2340094A1; EP1135772B1; CN1254789C; ATE343201T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Keimschicht für eine Pinning-Schicht aus Nickeloxid (NiO) zur Erhöhung des Magnetwiderstands eines Spinventilsensors und im Besonderen eine Keimschicht zwischen der ersten Spaltschicht und der Pinning-Schicht aus Nickeloxid (NiO) eines unteren Spinventilsensors zur Erhöhung des Magnetwiderstands des Sensors.
Ein Spinventilsensor wird von einem Lesekopf zum Abfühlen der Magnetfelder auf einem beweglichen Magnetmedium, etwa einer sich drehenden Magnetplatte, verwendet. Der Sensor umfasst eine erste nicht-magnetische, elektrisch leitfähige Abstandsschicht, die zwischen einer ferromagnetischen Pinning-Schicht und einer freien ferromagnetischen Schicht zwischengeschichtet ist. Eine antiferromagnetische Pinning-Schicht bildet eine Grenzfläche mit der gepinnten Schicht zum Pinnen des magnetischen Moments der Pinning-Schicht in einem Winkel von 90° zu einer Luftlagerfläche (ABS), die eine ungeschützte, dem Magnetmedium gegenüberliegende Oberfläche des Sensors ist. Erste und zweite Zuleitungen sind mit dem Spinventilsensor zum Leiten eines Abfühlstroms durch denselben verbunden. Das magnetische Moment der freien Schicht ist in positiven und negativen Richtungen von einer Nullarbeitspunkt-Position als Reaktion auf positive und negative Magnetfelder von einem beweglichen Magnetmedium frei drehbar. Die Nullarbeitspunkt-Position ist die Position des magnetischen Moments der freien Schicht, wenn der Sensor sich in einem Ruhezustand befindet und zwar dann, wenn der Abfühlstrom durch den Sensor geleitet wird, ohne dass irgendwelche Magnetfeldeinflüsse von einer drehenden Magnetplatte auftreten. Das magnetische Moment ist vorzugsweise parallel zur ABS im Ruhezustand des Sensors. Wenn das magnetische Moment der freien Schicht nicht im Wesentlichen parallel zur ABS im Ruhezustand ist, wird eine Lesesignalasymmetrie nach dem Auftreten positiver und negativer Magnetfeldeinflüsse von einer drehenden Magnetplatte auftreten.
Die Dicke der Abstandsschicht wird so gewählt, dass diese weniger als die mittlere freie Weglänge der durch den Sensor geleiteten Elektronen beträgt. Durch diese Anordnung wird ein Teil der leitfähigen Elektronen durch die Grenzflächen der Abstandsschicht mit gepinnten und freien Schichten gestreut. Wenn die magnetischen Momente der gepinnten und freien Schichten in Bezug auf einander parallel angeordnet sind, ist die Streuung minimal und wenn deren magnetische Momente antiparallel sind, ist die Streuung maximal. Veränderungen der Streuung ändern den Widerstand des Spinventilsensors in Bezug auf cos q, wobei q den Winkel zwischen den magnetischen Momenten der gepinnten Schicht und der freien Schicht darstellt. Ein Spinventilsensor weist einen erheblich höheren Magnetwiderstand auf als ein anisotroper Magnetwiderstandssensor (AMR-Sensor). Daher wird er manchmal auch als Riesen-Magnetwiderstandssensor (GMR-Sensor) bezeichnet.
Die Position des Arbeitspunktes auf dem Übergangsverlauf wird von vier Kräften auf der freien Schicht beeinflusst, nämlich einem ferromagnetischen Kopplungsfeld (H_FC) zwischen der gepinnten und der freien Schicht, einem Entmagnetisierungsfeld (H_demag) von der gepinnten Schicht, Abfühlstromfeldern (H_SC) von allen leitfähigen Schichten des Spinventilsensors, mit Ausnahme der freien Schicht, sowie von einem AMR-Effekt beeinflusst. Der Einfluss des AMR-Effekts auf den Arbeitspunkt entspricht dem des magnetischen Einflusses und kann hinsichtlich Größenordnung und Richtung definiert werden.
Ein unterer Spinventilsensor (Bottom Spin Valve) verwendet üblicherweise eine Pinning-Schicht aus Nickeloxid (NiO) zum Pinnen des magnetischen Moments der gepinnten Schicht senkrecht zur ABS. Die Pinning-Schicht wird direkt auf der ersten Spaltschicht aus Aluminium (Al₂O₃) ausgebildet. Nachfolgende, ausgebildete Schichten sind die Abstandsschicht, die freie Schicht, die zweite Spaltschicht und die zweite Abschirmschicht. Zu diesem Zeitpunkt weist der Spinventilsensor einen Magnetwiderstand von dR/R auf, wobei R der Widerstand des Sensors und dR die Änderung des Sensorwiderstands nach dem Anlegen eines angelegten Feldes ist. Im Zuge der Bildung des Schreibkopfs werden die Mehrfach-Fotoresistschichten des Isolierstapels bei 225° bis 250° für 6 bis 11 Stunden hartgebacken. Durch das Hartbacken wird der zuvor erwähnte Magnetwiderstand des Sensors verringert. Das Ausmaß der Reduktion bestimmt die Wärmebeständigkeit des Sensors.
Die Bestrebungen gehen weiterhin in Richtung der Bildung eines Spinventilsensors mit einem hohen Magnetwiderstand, der die Hartbackzyklen des Schreibkopfs unbeschadet übersteht. Hoher Magnetwiderstand ist mit einer erhöhten Empfindlichkeit des Spinventilsensors auf Magnetflusseinflüsse einer drehenden Platte gleichzusetzen. Eine weitere Überlegung gilt jedoch dem ferromagnetischen Kopplungsfeld (H_C) zwischen der gepinnten und der freien Schicht. Es ist wünschenswert, das ferromagnetische Kopplungsfeld zu minimieren, da das ferromagnetische Kopplungsfeld den Arbeitspunkt des Sensors beeinflusst. Eine ferromagnetische Kopplung muss durch ein anderes Magnetfeld aufgehoben werden, um einen Null-Arbeitspunkt zu erreichen. Die auf der freien Schicht angelegten Abfühlstromfelder müssen ebenfalls aufgehoben werden. Da die Erhöhung des Magnetwiderstands weiterhin angestrebt wird, ist es wichtig, dass der Spinventilsensor nicht durch einen anderen Faktor negativ beeinflusst wird, wie etwa durch eine hohe ferromagnetische Kopplung zwischen den gepinnten und den freien Schichten.
Das US-Patent Nr. 5-793-207 offenbart einen Spinventilsensor und harte Vormagnetisierungsschichten, die von einer Oberflächenunebenheiten-Ausgleichsschicht durch eine antiferromagnetische Schicht aus isolierendem Material elektrisch isoliert sind.
Durch die Verwendung spezifischer Keimschichten für die Pinning-Schicht aus Nickeloxid (NiO) in einem unteren Spinventilsensor kann der Magnetwiderstand des Spinventils erhöht werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Keimschicht aus Tantaloxid (Ta_yO_X) direkt auf der ersten Spaltschicht ausgebildet und die Pinning-Schicht aus Nickeloxid (NiO) wird direkt auf der Keimschicht aus Tantaloxid gebildet. Darauf folgend befinden sich die Abstands- und die freie Schicht und schließlich der Schreibkopf. Nur ein normaler Abfall tritt im Magnetwiderstand nach dem Backschritt beim Ausbilden des Schreibkopfs auf. Die Erfindung ist auf einen antiparallelen (AP), gepinnten unteren Spinventilsensor sowie auf den zuvor erwähnten, einfachen unteren Spinventilsensor anwendbar. Der AP-gepinnte, untere Spinventilsensor verwendet eine gepinnte Schicht, die einen zwischen einem ersten und einem zweiten Magnetfilm befindlichen Ruthenium-(Ru)-Film aufweist, der aus Kobalt (Co) bestehen kann.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Spinventilsensors mit verbessertem Magnetwiderstand.
Ein anderes Ziel ist die Bereitstellung eines unteren, einfachen oder AP-gepinnten Spinventilsensors mit verbessertem Magnetwiderstand, ohne dabei andere Leistungsfaktoren des Sensors zu verschlechtern.
Ein weiteres Ziel ist die Bereitstellung einer Keimschicht für eine Pinning-Schicht aus Nickeloxid (NiO) eines unteren, einfachen oder AP-gepinnten Spinventilsensors, die den Magnetwiderstand des Sensors erhöht, ohne die ferromagnetische Kopplung zwischen der gepinnten Schicht und der freien Schicht über einen akzeptablen Pegel hinaus zu erhöhen.
Andere Ziele und Vorteile der Erfindung werden nach dem Studieren der folgenden Beschreibung in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
1 ist eine planare Ansicht eines beispielhaften Magnetplattenlaufwerks;
2 ist eine Stirnansicht eines Gleitstücks, geschnitten entlang einer 2-2-Ebene, mit einem Magnetkopf (angedeutet durch verdeckte Linien);
3 ist eine Seitenansicht des Magnetplattenlaufwerks, worin mehrere Platten und Magnetköpfe verwendet werden;
4 ist eine dreidimensionale Darstellung eines beispielhaften Aufhängungssystems zum Halten des Gleitstücks und des Magnetkopfs;
5 ist eine ABS-Ansicht des Gleitstücks, verlaufend entlang der 5-5-Ebene von 2;
6 ist eine teilweise Seitenansicht des Gleitstücks und des Magnetkopfs, geschnitten entlang einer 6-6-Ebene von 2;
7 ist eine teilweise ABS-Ansicht des Gleitstücks entlang einer 7-7-Ebene von 6, um die Lese- und Schreibelemente des Magnetkopfs zu veranschaulichen;
8 ist eine Ansicht entlang der 8-8-Ebene von 6, wobei die gesamte Teile oberhalb der Spulenschicht entfernt sind;
9 ist eine ABS-Ansicht eines einfachen, unteren Spinventilsensors mit einer Keimschicht aus Tantaloxid der vorliegenden Erfindung für die antiferromagnetische Schicht;
10 ist eine dreidimensionale Darstellung von 9;
11 ist eine ABS-Ansicht eines AP-gepinnten, unteren Spinventilsensors mit einer Keimschicht aus Tantaloxid für die antiferromagnetische Schicht;
12 ist eine dreidimensionale Darstellung von 11;
15A, 15B und 15C veranschaulichen ein erstes Verfahren zur Herstellung einer Keimschicht aus Tantaloxid der vorliegenden Erfindung; und
16A und 16B stellen ein zweites Verfahren zur Herstellung einer Keimschicht aus Tantaloxid der vorliegenden Erfindung dar.
Magnettplattenlaufwerk
Nun wird näher auf die Zeichnungen eingegangen, worin dieselben Bezugszeichen die gleichen oder ähnliche Teile in den verschiedenen Ansichten kennzeichnen; in den 1 bis 3 wird ein Magnetplattenlaufwerk 30 abgebildet. Das Laufwerk 30 umfasst eine Spindel 32, die eine Magnetplatte 34 lagert und dreht. Die Spindel 32 wird von einem Motor 36 gedreht, der von einer Motorsteuerung 38 gesteuert wird. Ein kombinierter Lese- und Schreibmagnetkopf 40 ist auf einem Gleitstück 42 befestigt, der wiederum von einer Aufhängung 44 und einem Aktuatorarm 46 getragen wird. Eine Vielzahl an Platten, Gleitstücken und Aufhängungen können in einer Direktzugriffsspeichervorrichtung (DASD) mit großer Kapazität verwendet werden, wie in 3 abgebildet. Die Aufhängung 44 und der Aktuatorarm 46 positionieren das Gleitstück 42, so dass der Magnetkopf 40 in einer Wandlerbeziehung mit der Oberfläche der Magnetplatte 34 steht. Wenn die Platte 34 vom Motor 36 gedreht wird, wird das Gleitstück von einem dünnen (üblicherweise 0,5 μm) Luftpolster (Luftlagerung) zwischen der Oberfläche der Platte 34 und der Luftlagerfläche (ABS) 48 getragen. Der Magnetkopf 40 kann dann zum Schreiben der Informationen in den vielen, kreisförmigen Spuren auf der Oberfläche einer Platte 34 sowie zum Ablesen der Informationen davon einsetzt werden. Die Verarbeitungsschaltung 50 tauscht Signale aus, die derartige Informationen darstellen, mit dem Kopf 40, stellt Motorsteuerungssignale zum Drehen der Magnetplatte 34 und Kontrollsignale zum Bewegen des Gleitstücks zu den verschiedenen Spuren bereit. In 4 wird das Gleitstück 42 als auf der Aufhängung 44 befestigt dargestellt. Die oben beschriebenen Komponenten können auf einem Rahmen 54 eines Gehäuses 55, wie in 3 zu sehen, angebracht sein.
5 ist eine ABS-Ansicht des Gleitstücks 42 und des Magnetkopfs 40. Das Gleitstück weist eine Mittelschiene 56, die den Magnetkopf 40 trägt, sowie Seitenschienen 58 und 60 auf. Die Schienen 56, 58 und 60 erstrecken sich von einer Querschiene 62 aus. In Bezug auf die Drehung der Magnetplatte 34, befindet sich die Querschiene 62 an einer Vorderkante 64 des Gleitstücks und der Magnetkopf 40 befindet sich an einer Hinterkante 66 des Gleitstücks.
Magnetkopf
6 ist eine Seitenquerschnittsansicht des Magnetkopfs 40, der einen Schreibkopfabschnitt 70 und einen Lesekopfabschnitt 72 umfasst, wobei der Lesekopfabschnitt einen Spinventilsensor 74 gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet. 7 ist eine ABS-Ansicht von 6. Der Sensor 74 befindet sich zwischen einer ersten und einer zweiten Spaltschicht 76 und 78 und die Spaltschichten befinden sich wiederum zwischen einer ersten und einer zweiten Abschirmschicht 80 und 82.
Als Reaktion auf externe Magnetfelder ändert sich der Widerstand des Sensors 74. Ein durch den Sensor geleiteter Abfühlstrom (siehe 9) bewirkt, dass diese Widerstandsänderungen sich als potentielle Veränderungen zeigen. Diese potentiellen Veränderungen werden dann als Abrufsignale durch die Verarbeitungsschaltung 50, wie in 3 zu sehen, verarbeitet.
Schreibkopfabschnitte nach bekanntem Stand der Technik von Magnetköpfen umfassen eine Spulenschicht 84, die zwischen der ersten und der zweiten Isolierschicht 86 und 88 platziert ist. Eine dritte Isolierschicht 90 kann zur Planarisierung des Kopfs eingesetzt werden, um Unebenheiten zu beseitigen, die in der zweiten Isolierschicht durch die Spulenschicht 84 hervorgerufen werden. Die erste, zweite und dritte Isolierschicht werden auf dem Gebiet der Technik als „Isolierstapel" bezeichnet. Die Spulenschicht 84 und die erste, zweite und dritte Isolierschicht 86, 88 und 90 sind zwischen der ersten und der zweiten Polschuhschicht 92 und 94 positioniert. Die erste und die zweite Polschuhschicht 92 und 94 sind mit einem hinterem Spalt 96 magnetisch gekoppelt und verfügen über eine erste und eine zweite Polspitze 98 und 100, die durch eine Schreibspaltschicht 102 getrennt an der ABS vorliegen. Wie in den 2 und 4 abgebildet, verbinden eine erste und eine zweite Lötverbindung 104 und 106 die Zuleitungen vom Sensor 74 mit den Zuleitungen 112 und 124 an der Aufhängung 44. Dritte und vierte Lötverbindungen 118 und 106 verbinden die Zuleitungen 120 und 122 von der Spule 84 (siehe 8) mit den Zuleitungen 126 und 114 auf der Aufhängung. Es ist dabei zu anzumerken, dass der Magnetkopf 40 eine Einfach-Schicht 82/92 verwendet, um gleich zwei Funktionen auszufüllen und zwar dient diese als eine zweite Abschirmschicht für den Lesekopf und als einen ersten Polschuh für den Schreibkopf. Dieser Magnetkopftyp wird auf dem Gebiet der Erfindung als „integrierter Kopf" bezeichnet. Ein Huckepackkopf verwendet zwei getrennte Schichten zur Durchführung dieser Funktionen.
Die Erfindung
9 und 10 sind schematische Darstellungen des vorliegenden Spinventilsensors 200 eines Lesekopfs, der eine nicht-magnetische, elektrisch leitfähige Ab standsschicht 202 umfasst, die zwischen einer freien ferromagnetischen Schicht 204 und einer gepinnten ferromagnetischen Schicht 206 zwischengeschichtet ist. Die gepinnte Schicht 206, die über einen ersten gepinnten Film 207 aus Nickeleisen (NiFe) und einen zweiten gepinnten Film 208 aus Kobalt (Co) verfügen kann, weist ein magnetisches Moment 209 (siehe 10) auf, das vorzugsweise senkrecht zur ABS 210 durch eine antiferromagnetische Schicht (AFM) 212 gepinnt ist. Jeder Kreis mit einem ⨂ deutet an, dass die Richtung des magnetischen Moments vom Leser wegführt. Im Ruhezustand (Abfühlstrom wird durch den Sensor 200 geleitet, aber ohne jedwede magnetische Einflüsse von einer sich drehenden Magnetplatte) ist ein magnetisches Moment 214 der freien Schicht 204 vorzugsweise parallel zur ABS 210. Demgemäß dreht sich das magnetische Moment 214 der freien Schicht von der parallelen, in 10 abgebildeten Position nach oben bzw. nach unten, wenn positive und negative Einflüsse auf den Spinventilsensor 200 von einer sich drehenden Magnetplatte angelegt werden. Die parallele Position des magnetischen Moments 214 ist im Allgemeinen der Nullarbeitspunkt auf dem Transferkurve des Spinventilsensors und wenn dieser im Ruhezustand von dieser parallelen Position nach oben und nach unten platziert wird, beträgt der Arbeitspunkt des Spinventilsensors nicht Null, aber einen anderen, positiven oder negativen Wert je nach Nullposition. Wenn das magnetische Moment 214 sich in der Nullarbeitspunkt-Position befindet, weist das Lesesignal eine Symmetrie um den Arbeitspunkt herum auf, wenn jedoch das magnetische Moment von der parallelen Position winkelig nach oben oder unten verläuft, wie in 10 zu sehen, ist das Lesesignal asymmetrisch. Demzufolge ist es wünschenswert, dass das magnetische Moment 214 der freien Schicht am Nullarbeitspunkt positioniert wird, der die in 10 dargestellte, parallele Position ist, wenn der Lesesensor 200 sich im Ruhezustand befindet, also wenn der Abfühlstrom IS fließt, jedoch keine magnetischen Einflüsse von der sich drehenden Magnetplatte ausgehen.
Wie oben erwähnt, wirken verschiedene Kräfte auf das magnetische Moment 214 der freien Schicht, wenn der Spinventil-Lesesensor sich im Ruhezustand befindet. Die Kräfte umfassen ein ferromagnetisches Kopplungsfeld zwischen der freien Schicht 204 und der gepinnten Schicht 206, ein Entmagnetisierungsfeld von der gepinnten Schicht 206, Abfühlstromfelder, wenn der Abfühlstrom IS durch den Sensor von allen leitfähigen Platten des Spinventilsensors mit Ausnahme der freien Schicht 204 geleitet wird, sowie Beeinflussungen durch einen AMR-Effekt. Am stärksten von diesen Einflüssen sind die Abfühlstromfelder von der Abstandsschicht 202 und der gepinnten Schicht 206. Die AFM-Schicht 212 ist auf der ersten Spaltschicht 216 ausgebildet, wobei die erste Spaltschicht auch in 6, gekennzeichnet mit Ziffer 76, abgebildet ist. Eine Deckschicht 218, die aus Tantal (Ta) sein kann, wird auf der freien Schicht 204 ausgebildet, bevor die zweite Spaltschicht 78, in 6 dargestellt, gebildet wird.
Die AFM-Schicht kann 425 Å aus Nickeloxid (NiO), die gepinnte Schicht 207 8 Å aus Nickeleisen (NiFe), die gepinnte Schicht 208 12 Å aus Kobalt (Co), die Abstandsschicht 22 Å aus Kupfer (Cu), die freie Schicht 204 70 Å aus Nickeleisen (NiFe) und die Deckschicht 218 50 Å aus Tantal (Ta) sein. Während der Herstellung des Schreibkopfs wird der Sensor 200 10 Stunden lang einer Temperatur von 230°C ausgesetzt. Nach der Herstellung des Kopfes wird die AFM-Schicht 212 durch Anlegen einer Temperatur von 200°C bis 250°C 10 Minuten lang in Gegenwart eines Feldes, das senkrecht zur ABS verläuft, rückgestellt. Dies bringt die magnetischen Spins der AFM-Schicht 212 in eine senkrechte Ausrichtung, die durch Austauschkopplung die magnetischen Momente der gepinnten Filme 207 und 208 in die gleiche Richtung pinnt, nämlich senkrecht zur ABS.
In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Keimschicht 201 aus Tantaloxid (Ta_yO_x) zwischen der ersten Spaltschicht 216 und der AFM-Schicht 212 verwendet, wie in den 9 und 10 abgebildet. Die Keimschicht aus Tantaloxid erhöht den Magnetwiderstand (dR/R) des Sensors 200 im Vergleich zu einem einfachen, unteren Spinventilsensor ohne die Keimsicht mit Tantaloxid und zwar in den Fällen des abgeschiedenen Zustands des Sensors, nach der Durchführung des Rückstellens der AFM-Schicht 212 und des Hartbackens der Isolierschichten des Schreibkopfs. Die Keimschicht 201 aus Tantaloxid erhöht das ferromagnetische Kopplungsfeld zwischen der gepinnten Schicht 208 und der freien Schicht 204 nicht wesentlich. Da Tantaloxid nichtleitend ist, wird ferner kein Abfühlstrom durch dieses geshuntet und es wird auch kein Abfühlstromfeld auf die freie Schicht 204 angelegt, um deren Arbeitspunkt zu beeinflussen.
In den 11 und 12 ist ein antiparallel (AP) gepinntes, unteres Spinventil 300 zu sehen, das eine Keimschicht 301 aus Tantaloxid (Ta_yO_x) aufweist. In dieser Ausführungsform ist eine Abstandsschicht 302 zwischen einer freien Schicht 304 und einer AP-gepinnten Schicht 306 positioniert. Die AP-gepinnte Schicht 306, die im US-Patent Nr. 5-701-223 beschrieben wird, kann eine Abstandsschicht 308 aus 8 Å Ruthenium (Ru) enthalten, die zwischen den gepinnten Filmen 310 und 311 auf der einen Seite, die wiederum mit der antiferromagnetischen Schicht (AFM-Schicht) austauschgekoppelt sind, und einer antiparallel gepinnten Schicht 317 auf der anderen Seite, die gegenüber der Abstandsschicht 302 liegt, angeordnet ist. Die AFM-Schicht 312 pinnt das magnetische Moment 318 der gepinnten Filme 310 in einer senkrecht zur ABS befindlichen Richtung und das magnetische Moment 320 des AP-gepinnten Films 317 wird in einer gegensätzlichen Richtung senkrecht zur ABS gepinnt. Jeder Kreis mit einem Punkt darin deutet an, dass die Richtung des magnetischen Moments zum Leser hin verläuft. Der gepinnte Film 310 kann 10 Å aus Nickeleisen (Ni-Fe), der gepinnte Film 311 24 Å aus Kobalt (Co), die Abstandsschicht 308 8 Å aus Ruthenium (Ru) und der AP-gepinnte Film 317 24 Å aus Kobalt (Co) sein. Das magnetische Moment 322 der freien Schicht 304 ist parallel zur ABS abgebildet. Eine Deckschicht 324 wird auf der freien Schicht 304 vor der Bildung der zweiten Spaltschicht 78 und des Schreibkopfs 70, wie in 6 dargestellt, ausgebildet.
Die Keimschicht 301 kann 35 Å aus Tantaloxid (Ta_yO_x), die AFM-Schicht 425 Å aus Nickeloxid, die Abstandsschicht 302 22 Å aus Kupfer (Cu), die freie Schicht 304 70 Å aus Nickeleisen (NiFe) und die Deckschicht 324 50 Å aus Kobalt (Co) sein. Der Magnetwiderstand des Spinventilsensors 300 wird durch die Verwendung einer Keimschicht aus Tantaloxid (Ta_yO_x) im Vergleich zu einem AP-gepinnten, unteren Spinventilsensor erhöht, der eine derartige Keimschicht in den Fällen eines im abgeschiedenen Zustand befindlichen Sensors, also nach dem Rückstellen der AFM-Schicht 212 und dem Hartbacken der Isolationsschichten des Schreibkopfs, nicht verwendet. Ferner ist die Erhöhung des ferromagnetischen Kopplungsfelds zwischen der gepinnten Schicht 208 und der freien Schicht 204 durch Keimschicht aus Tantaloxid nicht wirklich beträchtlich. Außerdem ist die Keimschicht aus Tantaloxid nicht leitfähig und wird weder einen Abfühlstrom abzweigen, noch wird sie ein Abfühlstromfeld auf der freien Schicht 304 anlegen, welches deren Arbeitspunkt beeinflusst.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Keimschicht 401 aus Tantaloxid (Ta_yO_x), wie in den 11 und 12 zu sehen, wird in den 15A, 15B und 15C dargestellt. In 15A wird eine Tantal-Keimschicht 401 auf der ersten Spaltschicht (G1) abgeschieden. Danach wird die Keimschicht 401 Sauerstoff ausgesetzt, was das Oxidieren eines oberen Oberflächenabschnitts bewirkt. Diese Schritte können in einer Sputterkammer (nicht abgebildet) durchgeführt werden, worin die Tantal-(Ta)-Keimschicht auf die erste Spaltschicht (G1) gesputtert wird, wie in 15 dargestellt, gefolgt von der Einführung von Sauerstoff durch einen Einlass in die Kammer, so dass die Keimschicht oxidiert. Daraufhin wird die AFM-Schicht 412 aus Nickeloxid (NiO) abgeschieden, wie in 15C abgebildet. Das dR/R in dieser Ausführungsform betrug 4,53 % und das ferromagnetische Kopplungsfeld (H_C) von der AP-gepinnten Schicht 316 zur freien Schicht 304 war 4,0 Oe oder 4,0 x 10^–4T.
In 16A wurde die Keimschicht aus Tantaloxid (Ta) in Gegenwart von Sauerstoff (O2) mittels Sputtern abgeschieden, was auf dem Gebiet als Abscheidung durch Ionenstrahlsputtern bezeichnet wird. Als Nächstes wird die AFM-Schicht aus Nickeloxid (NiO) 412 auf der Keimschicht 401 abgeschieden, wie in 16B dargestellt. Das dR/R in dieser Ausführungsform betrug 4,65 % und das ferromagnetische Kopplungsfeld (H_C) wies 4,0 Oe oder 4,0 x 10^–4T auf.
Es ist ersichtlich, dass eine Keimschicht aus Tantaloxid (Ta_yO_x) für eine AFM-Schicht aus Nickeloxid (NiO) in einem unteren, AP-gepinnten Spinventilsensor das dR/R erhöht. Es wird angenommen, dass die Keimschicht aus Tantaloxid die Pinning-Schicht aus Nickeloxid (NiO) verbessert, indem es deren Mikrostruktur von oben nach unten einheitlicher macht. Weiters wird darüber spekuliert, ob es die Korngröße und deren Textur verbessert. Es ist verständlich, dass andere Dicken für die verschiedene, oben beschriebenen Schichten verwendet werden können. Ungeachtet der Dicke der Keimschicht aus Tantaloxid wird dies die Mikrostruktur der AFM-Pinning-Schicht aus Nickeloxid (NiO) verbessern, um das dR/R des Sensors zu erhöhen. Die Erfindung umfasst ebenfalls die Verwendung von Tantaloxid in einem Spinventilsensor, der keine AP-gepinnte Schicht, wie in den 9 und 10 zu sehen, verwendet.

Claims

Spinventilsensor mit einer Luftlagerfläche (ABS), umfassend: eine antiferromagnetische Pinning-Schicht (212) aus Nickeloxid (NiO); eine nicht-magnetische, elektrisch leitfähige Abstandsschicht (202), eine gepinnte Schicht (206) und eine freie ferromagnetische Schicht (204); wobei die Abstandsschicht (202), zwischen der Pinning-Schicht (212) und der freien Schicht (204) zwischengeschichtet und mit diesen in Grenzflächeneingriff ist; wobei der Sensor Folgendes umfasst: eine Keimschicht (201); wobei die Pinning-Schicht (212) zwischen der Keimschicht (201) und der gepinnten Schicht (206) zwischengeschichtet ist, wobei die Keimschicht (201) mit der Pinning-Schicht (212) in Grenzflächeneingriff ist; dadurch gekennzeichnet, dass die Keimschicht (201) eine Keimschicht aus Tantaloxid ist.
Spinventilsensor nach Anspruch 1, worin die gepinnte Schicht (206) eine antiparallele (AP) gepinnte Schicht ist, die Folgendes umfasst: einen ersten und einen zweiten ferromagnetischen Film (207, 208); einen zwischen dem ersten und dem zweiten ferromagnetischen Film (207, 208) zwischengeschichteten Abstandsfilm aus Ruthenium (Ru); wobei der erste ferromagnetische Film (207) eine Grenzfläche mit der Pinning-Schicht (212) bildet und sein magnetisches Moment von der Pinning-Schicht (212) in eine erste Richtung gepinnt ist; und der zweite ferromagnetische Film (208) eine Grenzfläche mit der Abstandsschicht (202) bildet und sein magnetisches Moment vom ersten ferromagnetischen Film (207) in eine zweite Richtung gepinnt ist, die zur ersten Richtung antiparallel ist.
Spinventilsensor nach Anspruch 1 oder 2, worin die Keimschicht TayOx ist, das in Gegenwart von Sauerstoff (O₂) reaktiv ionenstrahlgesputtert wurde.
Spinventilsensor nach Anspruch 1 oder 2, worin die Keimschicht TayOx umfasst, das oxidiert wurde, in dem es Sauerstoff (O₂) ausgesetzt wurde.
Magnetkopf mit einer Luftlagerfläche (ABS), umfassend: einen Lesekopf, der Folgendes umfasst: einen auf angelegte Magnetfelder responsiven Spinventilsensor nach Anspruch 1; eine erste und eine zweite nicht-magnetische, elektrisch leitfähige Spaltschicht; wobei der Spinventilsensor zwischen der ersten und der zweiten Spaltschicht zwischengeschichtet ist; und eine erste und eine zweite elektrisch leitfähige Leitungsschicht, die zwischen der ersten und der zweiten Spaltschicht zwischengeschichtet und mit dem Spinventilsensor verbunden sind, um einen Abfühlstrom durch den Spinventilsensor zu leiten.
Magnetkopf nach Anspruch 5, worin die gepinnte Schicht (206) eine antiparallele (AP) gepinnte Schicht ist, die Folgendes umfasst: einen ersten und einen zweiten ferromagnetischen Film; einen zwischen dem ersten und dem zweiten ferromagnetischen Film zwischengeschichteten Abstandsfilm aus Ruthenium (Ru); wobei der erste ferromagnetische Film (207) eine Grenzfläche mit der Pinning-Schicht (212) bildet und sein magnetisches Moment von der Pinning-Schicht (212) in eine erste Richtung gepinnt ist; und der zweite ferromagnetische Film (208) eine Grenzfläche mit der Abstandsschicht (202) bildet und sein magnetisches Moment vom ersten ferromagnetischen Film (207) in eine zweite Richtung gepinnt ist, die zur ersten Richtung antiparallel ist.
Magnetplattenlaufwerk, das zumindest einen Magnetkopf mit einer Luftlagerfläche (ABS) umfasst, wobei das Laufwerk Folgendes umfasst: den Magnetkopf, der einen kombinierten Lesekopf und Schreibkopf umfasst; einen Lesekopf, der Folgendes umfasst: einen auf angelegte Magnetfelder responsiven Spinventilsensor nach Anspruch 1; eine erste und eine zweite nicht-magnetische, elektrisch leitfähige Spaltschicht; wobei der Spinventilsensor zwischen der ersten und der zweiten Spaltschicht zwischengeschichtet ist; und eine erste und eine zweite elektrisch leitfähige Leitungsschicht, die zwischen der ersten und der zweiten Spaltschicht zwischengeschichtet und mit dem Spinventilsensor verbunden sind, um einen Abfühlstrom durch den Spinventilsensor zu leiten; wobei der Lesekopf Folgendes umfasst: eine erste und eine zweite Polschuhschicht und eine Schreibspaltschicht; wobei die erste und die zweite Polschuhschicht durch die Schreibspaltschicht an der ABS getrennt sind und an einem rückwärtigen Spalt, der im Kopf von der ABS nach hinten zurückversetzt ist, verbunden sind; ein Isolierstapel mit zumindest einer ersten und einer zweiten Isolierschicht; zumindest eine im Isolierstapel eingebettete Spulenschicht; und wobei der Isolierstapel und die zumindest eine Spulenschicht zwischen der ersten und der zweiten Polschuhschicht angeordnet sind; die zweite Abschirmschicht und die erste Polschuhschicht eine gemeinsame Schicht sind; ein Gehäuse; eine drehbar im Gehäuse gelagerte Magnetplatte; ein im Gehäuse angeordnetes Lager zum Lagern des Magnetkopfs mit dessen ABS zur Magnetplatte hin gewandt, sodass der Magnetkopf mit der Magnetplatte eine Wandlerbeziehung aufweist; Mittel zum Drehen der Magnetplatte; Positionierungsmittel, die mit dem Lager verbunden sind, um den Magnetkopf in Bezug auf die Magnetplatte zu mehreren Positionen zu bewegen; und Verarbeitungsmittel, die mit dem Magnetkopf, dem Mittel zum Drehen der Magnetplatte und dem Positionierungsmittel verbunden sind, um zur Steuerung der Bewegung der Magnetplatte und zur Steuerung der Position des Magnetkopfs mit dem integrierten Magnetkopf Signale auszutauschen.
Magnetplattenlaufwerk nach Anspruch 7, worin die gepinnte Schicht (206) eine antiparallele (AP) gepinnte Schicht ist, die Folgendes umfasst: einen ersten und einen zweiten ferromagnetischen Film; einen zwischen dem ersten und dem zweiten ferromagnetischen Film zwischengeschichteten Abstandsfilm aus Ruthenium (Ru); wobei der erste ferromagnetische Film (207) eine Grenzfläche mit der Pinning-Schicht (212) bildet und sein magnetisches Moment von der Pinning-Schicht (212) in eine erste Richtung gepinnt ist; und der zweite ferromagnetische Film (208) eine Grenzfläche mit der Abstandsschicht (202) bildet und sein magnetisches Moment vom ersten ferromagnetischen Film (207) in eine zweite Richtung gepinnt ist, die zur ersten Richtung antiparallel ist.
Verfahren zur Herstellung eines Spinventilsensors, umfassend: das Ausbilden einer Keimschicht (201); das Ausbilden einer antiferromagnetischen Pinning-Schicht (212) aus Nickeloxid (NiO) direkt auf der Keimschicht; das Ausbilden einer ferromagnetischen gepinnten Schicht (206) direkt auf der Pinning-Schicht; das Ausbilden einer nicht-magnetischen, elektrisch leitfähigen Abstandsschicht (202) auf der gepinnten Schicht; das Ausbilden einer freien ferromagnetischen Schicht (206) auf der Abstandsschicht; dadurch gekennzeichnet, dass die Keimschicht (201) eine Keimschicht aus Tantaloxid ist.
Verfahren zur Herstellung eines Magnetkopfs mit einer Luftlagerfläche (ABS) umfassend: das Ausbilden eines Lesekopfs, der Folgendes umfasst: das Ausbilden einer ersten ferromagnetischen Abschirmschicht; das Ausbilden einer ersten nicht-magnetischen, elektrisch isolierenden Spaltschicht auf der ersten Abschirmschicht; das Ausbilden eines Spinventilsensors gemäß den Schritten aus Anspruch 9 auf der ersten Spaltschicht durch Folgendes: das Ausbilden einer ersten und einer zweiten elektrisch leitenden Leitungsschicht, die auf der ersten Spaltschicht ausgebildet werden und mit dem Sensor verbunden sind; das Ausbilden einer nicht-magnetischen, elektrisch isolierenden zweiten Spaltschicht auf dem Sensor, der Zuleitungen und der ersten Spaltschicht; und das Ausbilden einer zweiten ferromagnetischen Abschirmschicht auf der zweiten Spaltschicht.
Verfahren nach Anspruch 10, Folgendes umfassend: das Ausbilden eines Schreibkopfes, durch Folgendes: das Ausbilden einer Schreibspaltschicht und eines Isolierstapels mit einer darin eingebetteten Spulenschicht auf der zweiten Abschirmschicht, sodass die zweite Abschirmschicht auch als erster Polschuh für den Schreibkopf wirkt; und das Ausbilden einer zweiten Polschuhschicht auf dem Isolierstapel und dem Schreibspalt, der an einem rückwärtigen Spalt mit dem ersten Polschuh verbunden ist.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, worin die gepinnte Schicht (206) eine antiparallele (AP) gepinnte Schicht ist, deren Aufbau Folgendes umfasst: das Ausbilden eines ersten ferromagnetischen Films (207); das Ausbilden eines Abstandsfilm aus Ruthenium (Ru) auf dem ersten ferromagnetischen Film (207); und das Ausbilden eines zweiten ferromagnetischen Films (207) auf dem Ruthenium-(Ru-)Film.