TWI285369B - Magnetic spin valve sensor having an exchange stabilization layer recessed from the active track edge - Google Patents

Magnetic spin valve sensor having an exchange stabilization layer recessed from the active track edge Download PDF

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Description

1285369 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於-般用於磁性磁碟機的磁性旋轉閥感測器 ，、更明痛地說係關於具有一反平行攔標結構的磁性旋轉閥 感測器，該結構具有自主動執道邊緣凹入的一交換穩定層。 【先前技術】 採用數位資訊之磁性記錄的磁碟機儲存將大部分資料在 當代電腦系統中。磁碟機具有至少—旋轉磁碟，該磁碟具 有資料之離散同心執道。每個磁碟機還具有至少一記錄磁 ’頭’該磁頭-般具有-分離寫人元件及讀取元件，用於寫 入並且讀取執道上的資料。記錄磁頭係構造在一滑動塊上 而且該滑動塊係附著於一懸置結構。記錄磁頭、滑動塊及 懸置結構之組合係稱為磁頭萬向架裝配件。此外，且有將 記錄磁頭定位在相關的特定軌道上之—驅動器。該驅動器 百先旋轉以尋找相關的軌道。將記錄磁頭定位在軌道上之 後’驅動器保持記錄磁頭與該軌道精確配準。磁碟機中的 、”有基板&磁性層，該層係形成於用於磁性記錄 之該基板上。承載記錄磁頭的滑動塊具有一面對磁碟的表 面2空氣轴承係構造在該表面上。空氣軸承使滑動塊可 =—空氣塾上浮動並且可以接近於磁碟表面而定位。或 接觸面對磁碟的滑動塊表面可以調適以局部或連續與磁碟 件磁性旋轉_測器係在大多數當代磁碟機中用作讀取元 牛。磁性旋轉闊感測器為若干夹入的層，包括一鐵磁固定
O:\88\88902.DOC 1285369 層、一非磁性導電層及一鐵磁自由層。旋轉間感測器之電 崎據-施加磁場（例如來自磁碟上的寫人磁性轉換之磁 场）之方向及幅度而改變。主7 7占、B丨Λ 夂為了制電阻變化，需使感測電 流流經感測器。 磁性旋轉__中的自由層通常係在出現恆定弱磁場 時操作，以確保磁性穩定性並且防止虛擬信號。將弱磁場 施加於感測H有時稱為磁性偏移感測器。可以有效地用於 磁性偏移之-結構為-對磁性攔標，該等襴標係與自由層 之部分反平㈣合。反平㈣合攔標包括_鐵磁偏移層及 與該鐵磁偏移層交_合的—反鐵磁層。此結構係有效地 ’但是當偏移層係完全由反鐵磁純料，感測器變得磁 性僵硬而且敏感性劣化。因此若採用傳統感測器，則當達 到穩定性時，敏感性減小。 需要-種磁性旋轉閥感測器，其具有反平行耦合偏移欄 標，而且當獲得穩定性時不犧牲敏感性。 【發明内容】 本發明之一較佳具體實施例提供一磁性旋轉閥感測器， 其具有新穎反平行耦合偏移攔標。每個反平行偏移攔標包 括鐵磁偏移層及與該鐵磁偏移層交換耦合的一反鐵磁層 反鐵磁層係自鐵磁偏移層而橫向凹入。因此所提供的磁 性紅轉閥感測n具有磁性穩定性而且具有高敏感性。本發 明之另一具體實施例提供具有一讀取元件之磁碟機，該元 件包括一磁性旋轉閥感測器，該感測器具有反平行耦合端 欄軚，泫等欄標係與一橫向凹入反鐵磁層耦合。
O:\88\88902.DOC 1285369 從以下詳細說明，結合附圖以及藉由範例說明的本發明 之原理，將更明白本發明之其他方面與優點。 【實施方式】 依據本毛明之車父佳具體實施例的磁性旋轉閥感測器， 包括具有反平行耦合端欄標之一自由層，每個攔標具有一 橫向凹人反鐵磁層。本發明之具體實施例提供具有良好磁 性穩定性而不犧牲敏感性之感測器。 參考圖1，一磁碟機1〇〇具有至少一可旋轉磁碟1〇2，該磁 碟係由一轉軸104支援並且由一馬達（圖中未顯示）旋轉。具 有至Jz —滑動塊106，其具有一附著記錄磁頭丨〇8，當讀取 及寫入時，該磁頭定位於磁碟1〇2表面上。記錄磁頭1〇8包 括一寫入元件，用於將資料寫入磁碟1〇2。記錄磁頭還包括 依據本發明的一磁性旋轉閥感測器（詳細顯示在下文中），其 係用作一讀取元件用於從磁碟讀取資料。滑動塊1〇6係附著 於一懸置結構110而該懸置結構110係附著於一驅動器112。 驅動器112係轉動式將附著i 14附著於磁碟機1〇〇之外殼丨16 ，亚且係由一語音線圈馬達丨18轉動。隨著磁碟在轉動，驅 動器112沿磁碟1〇2表面上的一徑向弓形路徑12〇定位滑動 塊106連同懸置結構11〇，以存取相關資料執道。 參考圖1，在磁碟機1 〇〇操作期間，轉動磁碟丨〇2相對於滑 動塊106之運動在滑動塊106與磁碟1〇2表面之間產生一空 氣軸承，該空氣軸承施加一向上力於滑動塊1〇6上。此向上 力係藉由來自懸置結構110的一彈簧力而平衡，從而促使滑 動塊106滑向磁碟102之表面。或者，滑動塊1〇6可以在操作
O:\88\88902.DOC 1285369 期間局部或連續與磁碟1〇2表面接觸。 圖2解說一滑動塊2〇〇之一更詳細視圖。記錄磁頭最好係 構造在滑動塊200之尾部表面206上。圖2解說記錄磁頭之寫 入元件的線圈214之上磁極208及線匝210。讀取元件係形成 於滑動塊200與寫入元件之間，因此未在圖2中解說。圖中 解說電連接觸點區212，其允許與寫入元件及讀取元件連接。 圖3解說一記錄磁頭3〇〇(不必按比例），其係在滑動塊3〇2 之面對磁碟的表面上觀察到。記錄磁頭3〇〇係構造在滑動塊 302上而且通常係包裝在一絕緣材料（圖中未顯示）中。依據 本發明的讀取元件感測器308係夾在二磁性遮罩3〇4、3〇6之 間以改善空間解析度。磁性遮罩3〇6之一還係普遍用作寫入 磁頭的磁極之一。寫入元件包括一第二磁極312及一寫入間 隙 3 10 〇 圖4解說依據本發明的磁性旋轉閥感測器4〇〇的讀取元件 之一放大圖（不必按比例）。感測器4〇〇包括一固定層4〇2，該 層可以為一單一鐵磁層。或者，固定層4〇2可以為一層壓結 構，其包括二鐵磁層及一中間層（適合為釕），該中間層提升 該等二鐵磁層之間的反平行耦合。固定層4〇2可以為自固定 層，或者固定層402可與一鄰近反鐵磁層（圖中未顯示）交換 耦。導％非磁性層404(適合為銅）係形成於固定層402 上。一鐵磁自由層406然後係形成於導電非磁性層4〇4上。 一釕層408係形成於鐵磁自由層4〇6上。 參考圖4自由層4G6係採用二反平行輕合偏移穩定欄標 422、424而得到磁性穩冬第一反平行輕合偏移穩定欄標
O:\88\88902.DOC -9 - 1285369 422包括一第一鐵磁偏移層410，該層具有置放於釕層408上 的一端部412。第一鐵磁偏移層41〇係與橫跨釕層4〇8的自由 層406之一部分414反平行耦合。與第一鐵磁偏移層41〇相對 立的自由層406之部分414中的磁化418，係在方向上與第一 鐵磁偏移層410中的磁化416相對立。第一反平行耦合偏移 穩定欄標422還包括一第一反鐵磁層42〇，該層係形成於第 一鐵磁偏移層410上並且與該偏移層交換耦合。第一反鐵磁 層420在第一鐵磁偏移層41〇中建立磁化416之方向。 以相同方式，第一反平行搞合偏移穩定攔標42今包括一第 二鐵磁偏移層426，該層具有置放於釕層4〇8上的一端部428 。第二鐵磁偏移層426係與橫跨釕層408的自由層406之一部 分430反平行耦合。與第二鐵磁偏移層426相對立的自由層 406之部分430中的磁化434，係在方向上與第二鐵磁偏移層 426中的磁化432相對立。第二反平行耦合偏移穩定攔標424 還包括一第二反鐵磁層436，該層係形成於第二鐵磁偏移層 426上並且與該偏移層交換耦合。第二反鐵磁層436在第二 鐵磁偏移層426中建立磁化432之方向。 參考圖4，與鐵磁偏移層410、42 6耦合的自由層406之部 分4 14、43 0從一外部磁場激磁後貢獻很少或不貢獻信號。 因此，第一鐵磁偏移層410之端部41 2與第二鐵磁偏移層426 之端部428之間的距離450，決定感測器4〇〇之主動部分442 的實體寬度450。實體寬度450還稱為實體執道寬度。如圖4 所示，第一偏移欄標422中的鐵磁偏移層410之端部412的位 置決定最右主動執道邊緣，而第二偏移攔標424中的鐵磁偏 O:\88\88902.DOC -10- i285369 '戴及鈷形成的其他適合二 _ α八。 材料係田 疋或二7La立 口為一軟鐵磁 磁屏接觸1個偏移層’所以對於每個偏移層之未與反鐵 艰增接觸的部分， 我 移。因弓卜 偏移層中的磁化並未強烈固定偏移偏 反 在自由層之主動部分的邊緣附近，自由層受到 、、丁耦合的影響不是报大。感測器保持穩定，然後敏感 性並未明顯劣化。 【圖式簡單說明】 圖1解說一磁碟機； 圖2解說一滑動塊上的一記錄磁頭； 圖3解說該滑動塊之面對磁碟的一側上的記錄磁頭；及 圖4解說具有一凹入交換穩定層的一旋轉閥感測器。 圖式代表符號說明] 100 磁碟機 102 磁碟 104 轉軸 106 滑動塊 108 記錄磁頭 110 懸置結構 112 驅動器 114 附著 116 外殼 118 馬達 120 弓形路徑 200 滑動塊 O:\88\88902.DOC -12- 尾部表面 上磁極 線匝 觸點區 線圈 記錄磁頭 滑動塊 磁性遮罩 磁性遮罩 讀取元件感測器 寫入間隙 第二磁極 磁性旋轉閥感測器 固定層 導電非磁性層 鐵磁自由層 釕層 第一鐵磁偏移層 端部 部分 磁化 磁化 第一反鐵磁層 第一反平行耦合偏移穩定欄標 -13 - 第二反平行耦合偏移穩定欄標 第二鐵磁偏移層 端部 部分 磁化 磁化 第二反鐵磁層 距離 主動部分 距離 端部 端部 實體寬度 引線 引線 -14 -

Claims (1)

  1. 128536^132〇〇1號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(96年1月） 拾、申請專利範圍： 1· 一種磁性旋轉閥感測器，包括·· 一自由層，其具有第一及第二橫向置放部分； 一第一偏移穩定攔標，其包括一第一鐵磁偏移層及一 第一反鐵磁層，該第一鐵磁偏移穩定攔標係與該自由層 之該第一部分反平行耦合； 一第二偏移穩定攔標，其具有一第二鐵磁偏移層及一 第二反鐵磁層，該第二鐵磁偏移攔標係與該自由層之該 第二部分反平行耦合， 其中該等第一與第二反鐵磁層之間的橫向分離係在〇.6 μηι 至1.4μηι之範圍内，大於該等第一與第二鐵磁偏移層之間 的橫向分離。 2. 一種磁性旋轉閥感測器，包括： 一固定層； 一非磁性導電層，其係置放於該固定層上； 一鐵磁自由層，其係置放於該非磁性層上，該鐵磁自 由層係藉由第一及第二反平行耦合偏移穩定欄標而磁性 穩定； 一釕層，其係置放於該鐵磁自由層上， 其中該第一反平行耦合偏移穩定欄標包括一第一鐵磁 偏移層，該層係置放於該釕層上並且與橫跨該釕層的該 自由層之一部分反平行耦合；及一第一反鐵磁層，該層 係置放於該第一鐵磁偏移層上，其中該第一反鐵磁層係 自該第一鐵磁偏移層橫向凹入； 88902-960104.doc
    ϋΚ災Μ匕皆統1 . 其中該第二反平行耦合偏移穩定欄標包括一第二鐵磁 偏移層，該層係置放於該釕層上並且與橫跨該釕層的該 自由層之一部分反平行耦合；及一第二反鐵磁層，該層 係置放於該第二鐵磁偏移層上，其中該第二反鐵磁層係 -自該第二鐵磁偏移層之該端部橫向凹入；以及 其中該第一反鐵磁層係自該第一鐵磁偏移層橫向凹入 0·3 μηι至 〇·7 μιη 〇 3 ·如申請專利範圍第2項之磁性旋轉閥感測器，其中該第二 反鐵磁層係自該第二鐵磁偏移層橫向凹入至〇.7 μπι ^ 〇 4. 一種磁碟機，包括： 一磁碟； 一寫入元件，其用於將資料寫入該磁碟； 一讀取元件，其用於自該磁碟讀取資料；該元件包括 一磁性旋轉閥感測器， 其中該磁性旋轉閥感測器包括： 一固定層； _ 一非磁性導電層，其係置放於該固定層上； 一鐵磁自由層，其係置放於該非磁性層上，該鐵磁自 由層係藉由第一及第二反平行耦合偏移穩定欄標而磁性 穩定； 一釕層，其係置放於該鐵磁自由層上， 其中該第一反平行耦合偏移穩定攔標包括一第一鐵磁 偏移層，該層係置放於該釕層上並且與橫跨該釕層的該 88902-960104.doc -2 - 0修(更)iE替摘: imm in 係置刀反平行耦合；及一第~反鐵磁層，該層 係置放於該第—鐵磁偏移層上，其中該第—反鐵磁層係 自該第一鐵磁偏移層橫向凹入； 其中該第二反平;^ &人μ 久十仃耦合偏移穩定欄標包括一第二鐵磁 偏移層，該層係置放於該㈣上並且鋒跨該釕層的該 自由層之一部分反平行輕合；及一第二反鐵磁層，該層 係置放於該第二鐵磁偏移層上，其中該第二反鐵磁層係 自該第二鐵磁偏移層之該端部橫向凹入以及 中該等Γ與第二反鐵磁層之間的橫向分離係在0.6叫 的橫向分離。 第―與第二鐵磁偏移層之間 88902-960104.doc
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