TW544665B - Giant magnetoresistive sensor with an AP-coupled low Hk free layer - Google Patents

Giant magnetoresistive sensor with an AP-coupled low Hk free layer Download PDF

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TW544665B TW090118338A TW90118338A TW544665B TW 544665 B TW544665 B TW 544665B TW 090118338 A TW090118338 A TW 090118338A TW 90118338 A TW90118338 A TW 90118338A TW 544665 B TW544665 B TW 544665B
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544665 A7 B7 五、發明説明（1 ) 相關申請之交互對照 名稱爲：「具有高電阻係數自由層之巨型磁阻感測器」 之美國專利申請檔案號碼SJO9-1999-0208US1是在同一曰 登錄，其爲共同受讓人所擁有並具有與本發明相同之發明 者。 發明背景 1. 發明範圍 本發明一般係有關從磁性媒體讀取資訊信號之巨型磁阻 (giant magnetoresistive，下文簡GMR)感測器，尤其是有關 一種具有低本質單軸各向異性的反平行耦合自由層之自旋 閥以及含此種感測器之磁性儲存系統。 2. 相關技藝説明 電腦·通常包含具有媒體之輔助記憶儲存裝置，資料可寫 在媒體上且可從媒體讀出資料供稍後使用。含旋轉磁碟之 -直接存取儲存裝置（磁碟驅動機）通常是用以將磁性形式之 資料儲存在磁碟表面上。資料係記錄在磁碟表面上同心、 徑向間隔之磁軌上。然後使用含讀取感測器之磁頭讀取磁 碟表面上的磁軌之資料。 在高容量磁碟驅動機中，通常稱爲MR感測器之磁阻 (MR)讀取感測器爲盛行之讀取感測器，此乃因其從較薄 膜電感性磁1¾爲大之磁軌及線性密度之磁碟表面上讀取資 料之能力。M R感測器係透過M R感應層（亦稱爲”M R元件”） 電阻的改變當做M R層感測到的磁通強度及方向之函數以 偵測磁場。 -4- ν 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐） 544665 A7 B7 五、發明説明（2 傳統之M R感測器係依據各向異性磁阻（amR )效應操 作，該效應是M R元件電阻隨M R元件磁化與流經μ R元件 的感應電流方向間角度餘弦之平方而變。因爲來自記錄之 磁性媒體之外界磁場（信號磁場）引起M R元件中磁化方向 的改變，接著引起在MR元件中電阻的改變及感應電流或 電壓之對應改變，故可從磁性媒體讀取記錄之資料。 另一型M R感測器爲顯示G M R效應之巨型磁阻（G M R) 感測器。在G M R感測器中，M R感測層之電阻變化係爲 以非磁性層（間隔物）分隔的磁性層間傳導電子的自旋相關 傳輸以及在磁性與非磁性層的介面及磁性層内發生之伴隨 自旋相關散射之函數。 僅使‘用以一層非磁性材料（例如，銅）分隔之兩層鐵磁材 料（例如，鎳·鐵）的GMR感測器通常係稱爲顯示S ν效應 之自旋閥感測器。圖1顯示一先前技藝S V感測器1 0 0，包 含由中央區1 0 2分隔之終端區1 〇 4及1 〇 6。做爲一栓住層 120之第一鐵磁層具有典型上與一反鐵磁（afm)層125交 換耦合所固定（栓住）之磁化。做爲一自由層11〇之第二鐵 磁層之磁化並非固定的，可響應來自記錄之磁性媒體（信 號磁場）之磁場自由旋轉。以一非磁性之導電間隔物層 115分隔自由層11〇與栓住層12〇。在終端區1〇4及1〇6 分別形成之線1 4 0及1 4 5提供電氣連接，以感測s V感 測器1 0 0之電阻。以引用之方式併入本文中授與Dieny等 人之IBM的，美國專利第5,2〇6,59〇號揭示了一種根據GMR 效應操作之S V感測器。 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇χ 297公釐） 544665 A7 B7 五、發明説明（3 ) 另一型S V感測器爲反平行（AP)栓住之S V感測器。在 A P栓住S V感測器中，栓住層爲以一非磁性耦合層分隔的 二鐵磁層之疊置結構，以致於該二鐵磁層之磁化在反平行 方向反鐵磁地強烈耦合在一起。AP栓住S V感測器對反鐵 磁（AFM)層提供了較以圖1之SV感測器之栓住層結構所 達成者有改進之與疊置栓住層結構之交換搞合。此改進之 交換耦合增加了在高溫下AP栓住S V感測器之穩定度，因 而容許使用防腐蝕劑及類如氧化鎳之電氣絕緣反鐵磁材料 做爲AFM層。 參考圖2，一 AP栓住SV感測器200包含一自由層210， 以一非磁性導電間隔物層2 1 5與一疊置之AP栓住層結構 220相隔離。疊置之AP栓住層結構220之磁化爲一 AFM 層2 3 0所固定。疊置之AP栓住層結構220包含一第一鐵 磁層2 2 6及以一非磁性材料（通常釕（RU))的反平行耦合 · (APC)層224分隔之第二鐵磁層222。在疊置AP栓住層 結構22 0中之二鐵磁層226、222(FM1及FM2)具有如箭號 227、223 (箭號分別指向紙面外及内）所示之反平行向之磁 化方向。 爲符合高儲存容量磁碟驅動機需求增加磁性儲存密度 時，增加S V感測器之GMR係數以改進信號回讀系統之靈 敏度及信號^訊比特性以及降低自由層厚度以符合較高區 域密度需求逐漸重要。在間隔物層及栓住層以及間隔物層 與間隔物層，介面分流之感應電流造成G M R係數之降低， 此乃因引起G M R效應之大部分自旋相關散射在此區域發 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 544665 A7 ----~___B7 _ 五、發明説明（4 ) 生。s V感測器之自由層通常係由鈷-鐵及鎳-鐵層所組 成。鉛-鐵是用來獲得高G M R係數，而加入鎳-鐵以得到 具有敕磁性性質之自由層。總之，鎳-鐵具有低電阻係 數’其爲造成G MR係數降低之感應電流分流之因。對高 區域密度應用之自由層厚度的降低導致磁性性質之劣化及 GMR係數的降低。對自由層使用反平行之耦合結構爲降 低自由層磁性厚度而不用劣化磁性性質及GMR係數之方 '法^總之’以反平行耦合增加自由層之本質單軸各向異性 Hk ’使得此結構對自由層應用毫不引人注目。 因此’有改進反平行耦合自由層之需要，以降低自由層 ^度、降低減測電流分流，並增加自旋閥感測器之GMR 係數而維持非常低之自由層Hk値。 發明概述 因此’本發明之目的是揭示一種具有反平行（AP)耦合 -的低本質單軸各向異性Hk自由層之自旋閥感測器。 本發明之另一目的是揭示一種具有高電阻係數、款性鐵 磁材料的自由層之自旋閥感測器。 本發明尚有之另一目的揭示一種具有由於鐵磁自由層電 ’成分流的降低而改進GMR係數之自旋閥感測器。 本發明尚有之目的是揭示一種具有含一鈷-鐵的第三鐵 磁層及一姑^鐵-給·氧的第四鐵磁層並以釕（Ru)的反鐵磁 _合層相隔之AP耦合自由層之自旋閥感測器。 根據本發明之原理，所揭示的一種具有一 A P栓住層、 一疊置AP耦合自由層及一夾在該AP栓住層與該自由層間 本紙張尺度適财a ®家標準(CNS) μ規格(2ΐ〇χ297公爱) 544665 A7 B7 五、發明説明（5 ) 的非磁性導電間隔物層之自旋閥（s V )感測器。該A P栓住 層包含以一反平行耦合（APC)層分隔之第一及第二鐵磁 層。該AP耦合自由層包含一鄰接該間隔物層之鈷-鐵的第 三鐵磁層，及以一反平行耦合（APC)層與該第三鐵磁層 相隔之鈷-鐵-給-氧的第四鐵磁層。在感測器的A M F退火 過程步驟期間，鈷_鐵層之順軸成爲橫向，而由於此種極 微小結晶材料之較高熱穩定度，姑-鐵-給-氧之順軸仍保 持爲縱向的。在鈷—鐵層的順軸與鈷-鐵-铪-氧材料的順軸 間之90度角造成ΑΡ耦合自由層之極低Hk。第四鐵磁層之 姑-鐵-給-氧材料具有高電阻係數，造成該自由層分流之 感測電泥的降低。此外，第四鐵磁層之金屬氧化物材料會 造成電子之單向散射。降低之感測電流分流及電子之單向 散射皆有助於改進s V感測器之GMR係數。 由下述詳細之書面説明，上述以及本發明之其他目的、 特色及優點將很明顯。 圖式簡述 爲對本發明之特性及優點以及☆較佳使用模式有更完整之 瞭解，應參考對照附圖所做之下述詳細説明。在下列附圖 中’所有、附圖中之相同參考數字代表相同或相似之組件。 圖1爲一先前技藝s V感測器未依此比例之空氣轴承表面 圖； 二 圖2爲一先前技藝AP栓住s V感測器未依比例之空氣轴 承表面圖；_ 圖3爲一使用本發明的自旋閥電晶體感測器之磁性記錄 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 544665 A7 ____ B7____ 五、發明説明（6 ) 磁碟驅動機系統簡化圖； 圖4爲一未依比例的「揹負式」讀/寫磁頭之垂直橫截面 圖； 圖5爲一未依比例的「合併式」讀/寫磁頭之垂直橫截面 1¾ * 圑， 圖6爲一未依比例的本發明自旋閥感測器之具體實施例 之空氣軸承表面圖。 較佳具體實施例之詳細説明 下述説明目前所考慮到實現本發明之最佳具體實施例。 本説明之目的是爲示出本發明之一般原理，而不是有意限 制此處申清專利範圍之發明觀念。 現在參考圖3，所顯示者爲具體化本發明之磁碟驅動機 3 0 0 /如圖3所示，在主軸3 14上至少支撑著一個可旋轉 上磁碟312，並由磁碟驅動機馬達318所旋轉。在各磁碟 · 上之磁性記錄媒體爲在磁碟3 1 2上的環狀形式之同心資料 磁軌（未示出）。 在磁碟3 1 2上至少放置一個滑動元件3丨3，各滑動元件 3 1 3支撑著一或更多的磁性讀/寫頭3 2 1，其中磁頭3 2 1容 納本發明之s v感測器。當磁碟旋轉時，滑動元件3 i 3在 磁碟表面3^2上徑向地移入或移出，以致磁頭321可存取 記錄著所要料之磁碟不同部分。各滑動元件313以支撑 315之方法附著至致動器臂319。支撑315提供使滑動元 件313偏向磁碟表面322之輕微彈簧力。各致動器臂319 附耆至致動器327。圖3所示之致動器可爲一音圈馬達 -9- 544665 A7
之線圈，線 電流信號所 (VCM)° VCM包含一可在一固定磁場内移動 圈移動之方向及速度受控制器3 2 9供給之 控制。 運 =儲存系統操作期間，磁碟312之旋轉在滑動元件 (“磁頭321且面向磁碟312表面之滑動元件⑴的 表面係當做更氣#承表面（ABS))與產纟一 滑動元件之磁碟表面3 2 2間產生空歲妯& ^刀义牛起 ^ ^ ^ ^ 玍工虱軸承。因而該空氣軸 :制：支撑315之輕微彈黃力’並在正常操作期間支撑滑 動兀件3 13離開而在稍高於磁碟表面上維持著很小但實質 上固定之間隔。 、在操作時磁碟儲以統之各項組件受控制單元⑺產生 I控制信號所控制’類如存取控制信號及内部時計信號。 典型上’控制單元3 2 9包含邏輯控制電路、儲存晶片及一 微處理器。控制單元3 2 9產生控制信號以控制各種系統操 作涵如在，，泉路3 2 3上之驅動機馬達控制信號以及在線路 J 上之磁頭位置及搜尋控制信號。在線路3 2 8上之控制 仏號長:仏所要之電泥，以將滑動元件3 1 3適當地移動及定 位至磁碟3 1 2上所要之資料磁執。讀出及寫入信號經由記 錄通迢325與讀/寫磁頭相連絡。記錄通道可爲局 部響應最高〜眞實性（PMRL)通道或峰値偵測通道。兩種通 适I設計及舍現爲此項技藝及熟知此項技藝之人士所深刻 瞭解。在奴佳具體實施例中，記錄通道3 2 5爲PMRL通 道0 , 上述典型磁碟儲存系統之説明及圖3之隨附例示僅是做 -10 - 本紙張尺财目g家標準(CNSM4規格(210X297公I) 544665 A7 -------—_____B7 五、發明説明（8 ) 爲代表之目的。磁碟儲存系統可含很多磁碟及致動器臂， 而各致動器臂可支撑許多滑動元件是很明顯的。 圖4 A — Γ揹負式」磁性讀/寫磁頭4 〇 〇之側橫截面正視 圖:其包含一寫入磁頭部分4 〇 2及一讀出磁頭部份4 〇 4， 泫喂出磁頌郅分使用一根據本發明之自旋閥（s V)感測器 4 0 6。S V感測器4 〇 6係夾在非磁性絕緣第一與第二讀出 間隙層4 0 8與4 1 0之間，而該等讀出間隙層係夾在鐵磁性 第一與第二遮蔽層412與414之間。爲響應於外界磁場， SV感測器406之電阻改變。經感測器傳導之感測電流^造 成這些電阻的改變是以電位改變顯示。然後這些電位改變 爲圖3所tf資料記錄通道3 4 6之處理電路當做回讀信號處 理。 磁性讀/寫頭400之寫入磁頭部分4〇2包含一夹在第一與 第一絕緣層4 1 8與4 2 0間之線圈層4 1 6。可使用一第三絕 緣層5 2 2平面化磁頭以消除線圈層4 } 6所引起在第二絕緣 層4 2 0中之漣波。第一、二及三絕緣層在此項技藝中是當 做絕緣堆疊。線圈層41 6及第一、二與三絕緣層418、“ο 與422係夾在第一與第二極件層424與426之間。第一與 第二極件層4 2 4與4 2 6在後間隙4 2 8磁性地耦合，並具有 以在ABS 440的寫入間隙層4 3 4分隔之第一與第二極件 4 3 0與4 3 2 I —絕緣層4 3 6係位在第二遮蔽層4丨4與第一 極件層424之間。因第二遮蔽層414及第一極件層424爲 分離之層，Λ讀/寫磁頭係稱爲「揹負式」磁頭。 除第二遮故層514及第一極件層524爲共用層外，圖5 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐) 544665 A7 B7
與圖4相同。 與圖4相同。此型讀/寫磁頭是稱爲「合併式」磁 在圖5之合併式磁頭500中省略了圖4中楷負式 層 4 3 6 。 月 /、；、 磁頭5 0 0。 頭之絕緣
6 1 0爲用以修正後續層的結晶組織或顆粒大小之沈積層， 並視後續層之材料而定可能不需要。對於sv感測器6s〇〇 沈積在基板上之三層種 之具體實施例，種子層610包含一 子層結構。第一、一及二子層612、614及616依序地沈積 在基板608上。一反鐵磁（AFM)層620沈積在第三子層 6 1 2上，以達到所要的交換性質之厚度，典型上爲1〇〇_ -- 500D。一疊置之AP栓住層6 2 2在中央區6 0 6中於AFM層 620之上形成。AP栓住層622包含一第一鐵磁層（FM1 ) 624、一第二鐵磁層（FM2 )628及一配置在FM1層624與 FM2層628間之反平行耦合（APC)層626。該APC層是由 非磁性材料形成（最好是釕（ru))，使得FM1層624及 F Μ 2層6 2 8反鐵磁性地強烈耦合在一起。包含一第三鐵磁 層（FM3)63 4、一第四鐵磁層（FM4)636及一配置在該第 三與第四鐵磁層634與636間之APC層635之疊置AP耦合 自由層（自办鐵磁層）632經一非磁性導電間隔物層630與 AP栓住層622分隔。在無分別表示AP耦合第三及第四鐵 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 544665 A7 B7五、發明説明（1〇 ) 磁層634及636的磁化箭號633及637所代表之外界磁場 時，自由層632之磁化最好是與ABS平行。一在自由層 632上形成之遮蓋層638完成SV感測器6〇〇之中央區 6 0 6 ° 在本具體實施例中，遮蓋層6 3 8係由姮（τ a)形成。選擇 性地，遮蓋層638可爲由在自由層632上形成之銅的 第一手層及在該銅的第一子層上形成之iE(Ta)的第二子 層所形成之雙層遮蓋層。在自由層上出現的銅層是要透過 自旋濾波器效應增加S V感測器之磁阻。 SV感測器600尚包含分別在終端區602及604上形成之 偏壓層640及642 ’以對自由層632提供縱向偏壓磁場， 確保在自由層中之單一磁域狀態。引線層644及646亦分 別沈積在終端區6 0 2及6 0 4，以提供從電流源6 5 〇至S v感 測器6 0 0之感測電流Is流動之電氣連接。電氣連接至引線 6 4 4及6 4 6之信號偵測器6 6 0感測到由於外界磁場（例如由 存在磁碟上的資料位元產生之磁場）引起自由層6 3 2的變 化之電阻改變。外界磁場動作以旋轉相對於栓住層6 2 2之 磁化方向（最好是固定垂直於ABS)之自由層632的磁化方 向。信號 <貞測器6 6 0最好包含一局部響應最高眞實性 (PRML )記錄通道，以處理S V感測器6 0 0偵測到之信號。 選擇性地，守使用一峯値偵測通道或一最高眞實性通道 (例如，1，7 ML )。上述通道之設計之實現爲熟知此項技藝 之人士所瞭解。信號偵測器6 6 0亦包含其它支援電路，類 如熟知此項技藝人士所瞭解之決定感測電阻改變的前置放 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）
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線 544665 A7 ____B7 五、發明説明（11 ) 大器（電氣上置於感測器與通道之間）。 s V感測器6 〇 0係在磁控管濺鍍或離子束濺鍍系統中製 造’以依序地沈積圖6所示之多層結構。濺鏡沈積過程係 在約40 〇e之縱向磁場出現時實施。種子層6丨〇係在基板 6 0 8上依序地沈積具有約30 d厚度的a1203之第一子層 612、具有約30D厚度的NiMnO之第二子層614及具有約 35 D厚度的挺之第三子層616所形成。具有約200 D厚度 的Pt-Mn所形成之AFM層620係沈積在種子層610的第三 子層6 1 6上。 AP检住層622、間隔物層630、叠置Ap轉合自由層 632及遮蓋層638依序地沈積在中央區606中之AFM層 6 2 0之上。具有約17 D厚度的鈷-鐵之FM1層624係沈積 在AFM層620之上。具有約8 D厚度的釕之apc層626係 沈積在FM1層624之上。具有約26 D厚度的姑-鐵之FM2 -一 層628是沈積在APC層626之上。 非磁性導電間隔物層6 3 0係由具有約21 D厚度之銅（C u ) 在FM2層628之上沈積形成。選擇性地，間隔物層630可 由銀（Ag)、金（Au)或銅、銀及金之合金所形成。疊置之AP 耦合自由層632包含沈積在間隔物層630上具有10-20 D 範圍（最好是15 D)厚度的姑-鐵之FM3層634、沈積在 FM3層63 4〜上具有約8D厚度的釕之APC層635，以及沈 積在APC層635上具有10-20 D範圍（最好是15 d )厚度的 鈷-鐵-铪-氧之FM4層636。遮蓋層638係由沈積在自由 層632的FM4層638上具有約50 D厚度之赵所形成。 -14- 544665 A7 B7 五、發明説明（12 ) 在中央部分6 0 6之沈積完成後，於與A B S橫向約800 Oe 磁場出現時將感測器退火，然後在此磁場下將之冷卻，以 建立AFM層620與ABS成橫向的疊置AP栓住層622之交 換合。FM1層624具有與AFM層620表面交界之表 面，以致該AFM層將FM1層624之磁矩625(在圖6中以 指入紙面箭號之尾表示）固定在垂直且離開ABS之方向。 藉與AF Μ層620之交換耦合，FM1層624之磁化是固定 在此方向。APC層626非常薄（約8Α)，其容許FM1層 624與FM2層628間之反鐵磁性交換镇合。因此，FM2層 6 2 8的磁化6 2 9 (以指向紙面外之箭號頭表示）係導向與 FM1層624的磁化625(亦即垂直並向著ABS)相反之方 向。選擇性地，FM1層624之磁化625可在相反方向建立 (垂直並離開A B S )，以致磁化6 2 5指向紙面外。然後由於 跨越APC層626之反平耦合，FM2層628之磁化629將指 向紙面。 本發明之嶄新特色是使用鈷-鐵-給-氧以形成AP耦合自 由層632之FM4層636。所知的鈷-鐵-铪-氧材料由於其 極微的結晶結構因而有高熱穩定度，以致用以建立鉑_錳 的AFM層020與橫向ABS的AP栓住層622之交換耦合的 檢向退火過jf呈將不會引起FM4層636的姑-鐵-給-氧材料 的磁順軸從其縱向旋轉。總之，橫向退火過程使得F Μ 3 層6 3 4之較低為％足銘-鐵材料之磁順轴成爲橫向的。結 果ΑΡ耦合自’由層632之FM3及FM4層之淨本質單軸各向 異性^^將會降低。所知之鐵磁鈷-鐵·铪-氧材料具有非常 -15-
544665 A7 B7 五、發明説明（13 ) 高之電阻係敫（> 4 0 0歐姆-厘米）並具有軟性磁性性質（矯 頑磁性Hc<5 Oe，且本質單軸各向異性Hk<10 Oe)。在容許 自由層6 3 2自由旋轉以響應一信號磁場上，軟性磁性質很 重要。FM4層636之高電阻降低了流經自由層632之此一 子層之感測電流，造成在間隔物層6 3 0及與該間隔物層交 界的鐵磁層中感測電流之增加，在該處造成GMR效應之 自旋相關之散射過程是最有效的。除高電阻係數之外，鈷 -鐵-铪-氧材料之單向反射而回至自由層，在該處持續增 加GMR效應。降低的感測電流分流及散射至金屬氧化物 層的電子之單向反射之結合效應將造成自旋閥感測器6 0 0 . 的GMR係數之增加。 鈷-鐵-铪-氧材料之高電阻係數及低單軸各向異性係起 因於極微顆粒之結晶結構。所要材料之組合範圍可表示成 原子百分比之（Coa-Feb)x-Hfy_Oz，其中 40%#x#70%，--5%#y#25% ， 20%#z#40% ，70%#a#95% ，5%#b#30% ， x+y+z=100% 且 a + b = 1 0 0 %。較佳之組合爲（C90-Fe10 )6(r
Hf10-〇30。 疊置自由層632之FM3層634係由具有表示成原子百分 比之Coa-Feb組成範圍之鈷-鐵製成，其中70%#a#95%、 5%#b#3 0% 及 a+b=l 00%。最好的組合爲 C〇9〇-Fe10。 本發明之1 P耦合自由層可用做磁隧道接合（Μ T J)感測 器磁阻裝置中之自由層，以獲得降低從ΑΡ耦合導致之自 由層磁厚度，以及因本自由層材料及結構增加了靈敏度之優 點，對熟知此項技藝之人士將是很明顯的。 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐） 544665 A7 B7 五、發明説明（14 ) 在參考較佳具體實施例特別地顯示及説明本發明時，熟 知本項技藝之人士將可瞭解到可在形式及細部上進行各種 改變而不致偏離本發明之精神、範圍及敎義。因此，所揭 示之發明被認定爲僅係例示性的，而在範圍上之限制僅如 所附申請專利範圍所指定者。 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

Claims (1)

  1. 544665第090118338號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(92年1月) 8 8 8 8 A B c D r、姐独義圍 …條J]U 丨 … Hr:—〜種ΊΓ褒闕磁阻感測.器，包含： 一反鐵磁（AFM)層； 一鄰近該AFM層之栓住層，該AFM層固定該栓住層 之磁化方向； 一反平行（AP)耦合自由層，包含： 一第三鐵磁層； 一高電阻係數材料之第四鐵磁層；及 一配置在該第三與第四鐵磁層之間的反平行耦合 層；以及 一非磁性導電材料的間隔物層，配置在該栓住層與該 第三鐵磁層之間。 2. 如申請專利範圍第1項之自旋閥磁阻感測器，其中該第 四鐵磁層係由鈷-鐵-銓-氧製成。 3. 如申請專利範圍第1項之自旋閥磁阻感測器，其中該第 三鐵磁層係由鈷-鐵製成。 4. 如申請專利範圍第1項之自旋閥磁阻感測器，其中該第 四鐵磁層係由（C9(rFe10)6(rHf1(rO3()製成。 5. 如申請專利範圍第1項之自旋閥磁阻感測器，其中該第 四鐵磁層係由以原子百分比表示之（Coa-Feb)x-Hfy-OzK製 成，其中 40%#x#70%，5%#y#25%，20%#z#40%， 70%#a#95%，5%#b#30%，x+y+z=100% 且 a + b=100% 〇 6. 如申請專利範圍第1項之自旋閥磁阻感測器，其中該第 三鐵磁層係由以原子百分比表示之Coa-Feb製成，其中 70%#a#95%、5%#b#30%及 a+b=100%。 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
    544665 A8 B8 C8 _ D8^ 六、申請專利範^ 〜 ---- ★申叫專利範圍第1項之自&閥磁阻感測器，其中該 ApC層係由釕製成。 ^申叫專利範圍第1項之自旋閥磁阻感測器，其中該第 三鐵磁層之磁順軸具有實質上垂直於該第四鐵磁層之磁 順軸的方向。 9·如申請專利範圍第丨項之自旋閥磁阻感測器，其中該 AFM層由鉑-錳製成。 10.如申請專利範圍第丨項之自旋閥磁阻感測器，其中該栓 住層尚包含： 一鄰近該A F Μ層之第一鐵磁層； 一鄰近該間隔物層之第二鐵磁層；及 配置在該第一鐵磁層與该第二鐵磁層間之反平行搞 合（APC)層。 11·如申凊專利範圍第1 〇項之自旋閥磁阻感測器，其中該第 三鐵磁層係由話-鐵製成。 12·如申請專利範圍第丨〇項之自旋閥磁阻感測器，其中該第 三鐵磁層是由以原子百分比表示之c〇a-Feb製成，其中 70%#a#95%，5%#b#30%且a + b = 100%。 13·如申請專利範圍第1 〇項之自旋閥磁阻感測器，其中該第 四鐵磁層係由（C9〇-Fei〇)6〇-Hfi〇-03()。 14·如申請專利範圍第1 〇項之自旋閥磁阻感測器，其中該第 四鐵磁層係由以原子百分比表示之（Coa-Feb )x-Hfy-OzM 成，其中 40%#x#70%、5%#y#25% > 20%#z#40% > 70%#a#95%、5%#b#30o/〇、x+y+z=100% 且 a+b=100% ° -2 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐) 544665 Λ3 B8 C8 ----— —___D8 六、申請專利範圍 b·如申請專利範圍第i 〇項之自旋閥磁阻感測器，其中該第 四鐵磁層具有與該第三鐵磁層相同之厚度。 16·如申請專利範圍第1 〇項之自旋閥磁阻感測器，其中該 A F Μ層係由鉑-巍製成。 17· —種自旋閥（S V )磁阻感測器，包含： 一反鐵磁（A F Μ )層； 一鄰近該AFM層之反平行（ΑΡ)栓住層，該ΑΡ栓住層 包含： 一鄰近該AFM層之第一鐵磁層； 一第二鐵磁層；及 一配置在該第一鐵磁層與該第二鐵磁層間之反平行 耦合（APC)層； 一 AP#禹合自由層，包含： 一第三鐵磁層； 一南電阻係數材料之第四鐵磁層；及 配置在該第二與第四磁層間之APC層；以及 一非磁性導電材料之間隔物層，配置在該第二鐵磁層 與該第三鐵磁層之間。 18·如申請專利範圍第丨7項之自旋閥磁阻感測器，其中該第 四鐵磁層係由鈷-鐵-銓-氧製成。 19. 如申叫專利範圍第丨7項之自旋閥磁阻感測器，其中該第 三鐵磁層係由始-鐵製成。 20. 如申請專利範圍第17項之自旋閥磁阻感測器，其中該第 三鐵磁層係由以原子百分比表示之Coy%製成，其中
    裝 訂
    A BCD 544665 六、申請專利範圍 70%#a#95o/〇、5%#b#30%及 a+b=100%。 21. 如申請專利範圍第1 7項之自旋閥磁阻感測器，其中該第 四鐵磁層係由（C9〇-Fe 1〇)g〇-Hfι〇-〇3〇製成。 22. 如申請專利範圍第1 7項之自旋閥磁阻感測器，其中該第 四鐵磁層係由以原子百分比表示之（Coa-Feb \-11^-02製 成，其中 40%#x#70% 、5%#y#25% 、20%#z#40% 、 70%#a#95%、5%#b#30%、x+y+z=100% 及 a+b=100% 〇 23. 如申請專利範圍第1 7項之自旋閥磁阻感測器，其中該第 四鐵磁層具有與第三鐵磁層相同之厚度。 24. 如申請專利範圍第1 7項之自旋閥磁阻感測器，其中該第 三鐵磁層之磁順轴具有實質上垂直於該第四鐵磁層之磁 順軸的方向。 25. 如申請專利範圍第1 7項之自旋閥磁阻感測器，其中該 A F Μ層係由鉑-錳製成。 26. 如申請專利範圍第1 7項之自旋閥磁阻感測器，其中該間 隔物層係由銅（C u )所製成。 27. —種磁性讀/寫頭，包含： 一寫入磁頭，包含： 至少一線圈層及一絕緣堆疊，該線圈層係埋於該絕 緣堆疊中； 第一及第二極件層，在後間隙連接並具有形成空氣 軸承表面（A B S ) —部分的邊緣之極尖；該絕緣堆疊係 夾在該第一與第二極件層之間；及 一寫入間隙層，炎在第一與第二極件層的極尖之間 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 544665 AS B8 C8 D8 、申請專利範圍 並形成A B S的一部分； 一讀取磁頭，包含： 一自旋閥（S V )磁阻感測器，包含： 一反鐵磁（AFM)層； 一鄰近該AFM層之反平行（AP)栓住層，該AP栓住 層包含： 一鄭近該AFM層之第一鐵磁層； 一第二鐵磁層；及 一配置在該第一鐵磁層與該第二鐵磁層間之反平 行耦合（A P C )層； 一 AP耦合自由層，包含： 一第三鐵磁層； 一南電阻係數材料之第四鐵磁層；及 一配置在該第三與第四鐵層間之Ape層；以及 非磁性導電材料之間隔物層，配置在該第二鐵 磁層與該第三鐵磁層間；以及 配且在該碩取磁頭的第二遮蔽層與該寫入磁頭的第一 極件層間之絕緣層。 28·如申叫專利範圍第2 7項之磁性讀/寫頭，其中該第四鐵 磁層係由鈷-鐵-鈐-氧製成。 29·如申請專利範圍第27項之磁性讀/寫頭，其中該第三鐵 磁層係由鈷-鐵製成。 3〇·如申叫專利範圍第2 7項之磁性讀/寫頭，其中該第三鐵 磁層係由以原子百分比表示之Coy%製成，其中
    裝 訂
    A B c D 544665 六、申請專利範圍 7 0%#a#95%、5%綱30%、及a+b=100%。 31. 如申請專利範圍第2 7項之磁性讀/寫頭，其中該第四鐵 磁層係由（C9〇-Fei〇)6〇-Hfi〇-〇3〇組成。 32. 如申請專利範圍第2 7項之磁性讀/寫頭，其中該第四鐵 磁層係由以原子百分比表示之（Coa-Feb )x-Hfy-Oz，其中 40%#x#70%，5%#y#25%，20%#z#40%，70%#a#95%， 5%#b#30%，x+y+z=100% 且 a+b=100% o 33. 如申請專利範圍第2 7項之磁性讀/寫頭，其中該第四鐵 磁層具有與第三鐵磁層相同之厚度。 34. 如申請專利範圍第2 7項之磁性讀/寫頭，其中該A F Μ層 係由鉑-錳製成。 35. 如申請專利範圍第2 7項之磁性讀/寫頭，其中該間隔物 層係由銅（Cu)製成。 36. —種磁碟驅動機系統，包含： 一磁性記錄磁碟； 一磁性讀/寫頭，用以磁性地記錄磁性記錄磁碟上之資 料及感測磁性記錄磁碟上之磁性記錄資料，該磁性讀/ 寫頭包含： 一寫入磁頭，包含： 至少一線圈層及一絕緣堆疊，該線圈層係埋於該絕緣 堆疊中； 第一及第二極件層，在後間隙連接並具有形成空氣軸 承表面（A B S ) —部分的邊緣之極尖；該絕緣堆疊係夾在 該第一與第二極件層之間；及 -6- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 544665 A8 B8 C8 申请專利祀圍 一寫入間隙層，夾在第一與第二極件層的極尖之間並 形成ABS的一部分； 一讀取磁頭，包含： 一自旋閥（S V )磁阻感測器，包含： 一反鐵磁（AFM)層； 一鄰近該AFM層之反平行（ap)栓住層，該ap栓住層 包含： 一鄰近該AFM層之第一鐵磁層； 一第二鐵磁層；及 一配置在該第一鐵磁層與該第二鐵磁層間之反平行 耦合（APC)層； 一鐵磁自由層，包含： 一第三鐵磁層； 一 1¾電阻係數材料之第四鐵磁層；及 一配置在該第三與第四鐵磁層間之APC層；以及 一非磁性導電材料之間隔物層，配置在該第二鐵磁層 與該第三鐵磁層間；以及 一配置在該讀取磁頭的第二遮蔽層與該寫入磁頭的第 一極件層間之絕緣層； 一致動器，用以移動該磁性讀/寫頭跨越磁碟，以致該 靖/寫磁頭可存取區域之不同磁性記錄磁碟；以及 一記錄通道，電氣耦合至該寫入磁頭似磁性地將資料 €錄在磁性記錄磁碟上及至讀取磁頭之M 丁 j感測器以偵 測響應來自磁性記錄資料之磁場，A Ρ耦合自由層之磁 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
    裝 玎
    A B c D 544665 六、申請專利範圍 化軸相對於該第一及第二栓住層之固定磁化的旋轉所引 起Μ T J感測器之電阻改變。 37. 如申請專利範圍第3 6項之磁碟驅動機系統，其中該第四 鐵磁層係由姑-鐵-給··氧製成。 38. 如申請專利範圍第3 6項之磁碟驅動機系統，其中該第三 鐵磁層係由鈷-鐵製成。 39. 如申請專利範圍第3 6項之磁碟驅動機系統，其中該第三 鐵磁層係由以原子百分比表示之Coa-Feb，其中 70%#a#95%，5%#b#30% 及 a+b=100%。 40. 如申請專利範圍第3 6項之磁碟驅動機系統，其中該第四 鐵磁層為由（C9〇-Fe10)60-Hf10-O30。 41. 如申請專利範圍第3 6項之磁碟驅動機系統，其中該第四 鐵磁層係由以原子百分比表示之（Coa-Feb )x-Hfy-Oz製成， 其中 40%#x#70% ， 5%#y#25% ， 20%#z#40% ， 70%#a#95%，5%#b#30%，x+y+z=100% 且 a+b^lOO% 〇 42. 如申請專利範圍第3 6項之磁碟驅動機系統，其中該第四 鐵磁層具有與第三鐵磁層相同之厚度。 43. 如申請專利範圍第3 6項之磁碟驅動機系統，其中該 A F Μ層係由鉑-錳製成。 44. 如申請專利範圍第3 6項之磁碟驅動機系統，其中該間隔 物層係由銅（C u )製成。 -8- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）
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